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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für
eine Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Systems, dessen
Niederdruckströmungsweg ausgehend von einem Kraftstoffzufluss über
eine hydraulisch betätigte Zumesseinheit zu einem Kraftstoffeinlass
der Hochdruckpumpe verläuft, wobei zur hydraulischen Betätigung
eines Ventilkolbens der Zumesseinheit deren hydraulische Steuerleitung über
eine Arbeitsdrossel mit einem Rücklauf in Verbindung steht.
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Stand der Technik
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Aus
der
DE 10 2006
018 702 A1 geht eine Kraftstofffördereinrichtung
eines Common-Rail-Systems für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
hervor.
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Der
hier interessierende Niederströmungsweg der Kraftstofffördereinrichtung
umfasst eine elektrische Vorförderpumpe, die den Kraftstoff
aus einem Tank fördert und gesteuert durch eine Zumesseinheit
einem Kraftstoffeinlass einer Hochdruckpumpe zuführt. Zur
Schmierung und Kühlung der Lager einer Antriebswelle der
Hochdruckpumpe wird der Kraftstoff von der Vorförderpumpe
kommend zunächst in das Innere eines Gehäuses
der Hochdruckpumpe geleitet. Von dort strömt der größte
Teil des Kraftstoffes weiter über die Zumesseinheit in
Richtung der Kraftstoffeinlässe der Hochdruckpumpe, welche
als Rückschlagventile ausgebildet sind. über einen
Rückführ-Strömungsweg wird Leckage- und Schmierkraftstoff,
welches dem Gehäuse entweicht, zum Tank zurückgeführt.
Eine weitere Rückführung ist eingangsseitig der Zumesseinheit
vorgesehen. Eine hiervon in Richtung Tank abzweigende Rückführleitung
ist mit einem als Überströmventil versehen, um
unzulässige Überdrücke in dem Bereich
des vor der Zumesseinheit befindlichen Niederdruckströmungswegs
abzubauen. Der der Zumesseinheit nachgeordnete Teil des Niederdruckströmungswegs steht
dagegen direkt mit den Kraftstoffeinlässen der Hochdruckpumpen
in Verbindung.
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Die
Zumesseinheit der bekannten Kraftstofffördereinrichtung
wird hier elektrisch angesteuert. Über ein zentrales Steuergerät
erfolgt die koordinierte Ansteuerung der eine verstellbare Drosseleinrichtung
darstellenden Zumesseinheit sowie auch die koordinierte Ansteuerung
von nachgeschalteten Kraftstoffinjektoren.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik ist alternativ zu der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform auch eine Kraftstofffördereinrichtung
mit hydraulisch betätigter Zumesseinheit bekannt. Anstelle
einer elektrischen Betätigung ist ein hydraulisch betätigbarer
Ventilkolben Bestandteil der Zumesseinheit, welcher im Ruhezustand
federrückgestellt ist und im hydraulisch über
einen Steuerdruck betätigten Zustand den Kraftstofffluss
zum Kraftstoffeinlass der Hochdruckpumpe freigibt.
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Zur
hydraulischen Betätigung des Ventilkolbens der Zumesseinheit
steht die hydraulische Steuerleitung meist über eine Arbeitsdrossel
mit einem Rücklauf in Verbindung. Der eingangsseitig bereitgestellte
Kraftstoff fließt durch die Arbeitsdrossel, wodurch sich
ein drosselquerschnittsabhängiges Druckgefälle
zum Betrieb der hydraulischen Zumesseinheit einstellt.
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Problematisch
bei hydraulisch betätigten Zumesseinheiten der hier interessierenden
Art erweist sich ein durch Klemmen oder Festfressen des Ventilkolbens
der Zumesseinheit entstehender Fehlerfall. Im Fehlerfall eines klemmenden
Ventilkolbens in geöffneter Position ist es im Extremfall
möglich, dass die hydraulische Steuerleitung zur Ansteuerung
der Zumesseinheit bersten oder abfallen kann.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebssicherheit
einer hydraulisch betätigten Zumesseinheit bei einer gattungsgemäßen
Kraftstofffördereinrichtung mit einfachen technischen Mitteln
zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird ausgehend von einer Kraftstofffördereinrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden
abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung wieder. Im Hinblick auf ein Common-Rail-System für
eine Brennkraftmaschine wird die Aufgabe durch Anspruch 10 gelöst.
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Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass parallel
zur Arbeitsdrossel an der hydraulischen Steuerleitung der Zumesseinheit
ein Überdruckventil geschaltet ist, um bei einer Fehlfunktion des
Ventilkolbens einen unzulässigen Steuerdruckanstieg bei
der hydraulisch betätigten Zumesseinheit zu vermeiden.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
darin, dass durch eine konstruktionstechnisch einfach darstellbare
Ergänzung der Kraftstofffördereinrichtung im Bereich
der Arbeitsdrossel der Zumesseinheit ein wirkungsvoller Schutz der
hydraulisch betätigten Zumesseinheit für den Fehlerfall
eines verklemmten Ventilkolbens in geöffneter Position geschaffen
werden kann.
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Besonders
einfach lässt sich das Überdruckventil gemäß einer die
Erfindung verbessernden Maßnahme als federrückgestelltes
Sitzventil ausbilden, dessen mit einer Rückstellfeder beaufschlagter Ventilteller
gegen einen Ventilsitz zur Anlage kommt. So kann das Überdruckventil
im einfachsten Fall aus drei Bauteilen, nämlich Ventilteller,
Rückstellfeder und Ventilsitz bestehen.
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Gemäß einer
anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird zur
Erzielung eines noch geringeren bauteiltechnischen Aufwands vorgeschlagen,
den Ventilsitz als eine sich nach radial innen erstreckende ringartige
Anformung der umgehenden Rücklaufleitung auszubilden. Insoweit
entfällt ein separates Bauteil für den Ventilsitz,
wozu ansonsten ein eigenes Gehäuseteil erforderlich wäre.
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Vorzugsweise
ist der Ventilteller topfförmig ausgebildet und wirkt über
den Bodenbereich mit dem ringartigen Ventilsitz zusammen. Dies bildet
die Voraussetzung dafür, dass in vorteilhafter Weise direkt
in den Bodenbereich des Ventiltellers eine Öffnung eingebracht
werden kann, welche die Funktion der Arbeitsdrossel für
die hydraulische Steuerung der Zumesseinheit übernimmt.
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Bei
einer topfförmigen Ausbildung des Ventilteils kann gemäß einer
weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme der Wandbereich
im Zusammenwirken mit der Innenwandung der Rücklaufleitung
die Axialführung des Ventiltellers entlang seines Hubwegs
wahrnehmen. Diese Führung kann dadurch erleichtert werden,
dass die Innenwandung der Rücklaufleitung mindestens drei äquidistant
voneinander beanstandet angeordnete Längsnuten aufweist.
Diese Längsnuten können dabei in die Innenwandung
direkt eingebracht werden, so dass zusätzliche Bauteile
hierfür entbehrlich sind. Die Längsnuten gewährleisten
einen leicht gängigen Hub des Ventiltellers und bilden
die gewünschte Bypassverbindung zusätzlich zur
Arbeitsdrossel.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, rückwärtig
des Ventiltellers eine zweite sich nach radial innen erstreckende ringartige
Anformung der Rücklaufleitung auszubilden. Diese zweite
ringartige Anformung dient dabei als Absatz zur Anlage der Rückstellfeder,
welche dem Ventilteller während des normalen Betriebs gegen
den Ventilsitz drückt.
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Ferner
kann benachbart zumindest einer der beiden nach radial innen erstreckenden
ringartigen Anformungen der Rücklaufleitung und außerhalb
des Bereichs des Überströmventils ein Filterelement
in die Rücklaufleitung eingesetzt werden. Die durch die ringartigen
Anformungen gebildeten Absätze können dabei als
Absatz zur Anlage des mindestens einen Filterelements genutzt werden.
Es ist auch denkbar, beidseits des erfindungsgegenständlichen Überströmventils
ein Filterelement anzuordnen, um den durch die Arbeitsdrossel geführten
Kraftstoff zu filtern.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Niederdruckströmweges einer
Kraftstofffördereinrichtung, und
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2 eine
Detaildarstellung im Bereich der Arbeitsdrossel des Niederdruckströmungsweges nach 1.
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Gemäß 1 umfasst
der Niederströmungsweg einer – nicht weiter dargestellten – Kraftstofffördereinrichtung
einen von einer Kraftstoffpumpe 1 kommenden Zulaufanschluss 2 einer
hydraulisch betätigten Zumesseinheit 3, welche
ausgangsseitig mit einem Kraftstoffeinlass 4 einer Hochdruckpumpe 5 verbunden
ist.
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Zur
hydraulischen Betätigung eines in der Zumesseinheit 3 integrierten
und den Kraftstofffluss zwischen dem Zulaufanschluss 2 der
Zumesseinheit 3 und dem Kraftstoffanschluss 4 der
Hochdruckpumpe 5 steuernden Ventilkolbens 6 ist
eine hydraulische Steuerleitung 7 vorgesehen, welche den
Ventilkolben 6 zu dem vorgenannten Zweck stirnseitig beaufschlagt.
Die Beaufschlagung erfolgt dabei nach Maßgabe eines vorgeschalteten
und zum Hochdruckbereich der Kraftstofffördereinrichtung
gehörigen Druckregelventils 8.
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Zur
hydraulischen Betätigung des Ventilkolbens 6 der
Zumesseinheit 3 ist die hydraulische Steuerleitung 7 über
eine Arbeitsdrossel 9 mit einer Rücklaufleitung 10 verbunden.
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Wie
aus dem Detail gemäß 2 hervorgeht,
ist parallel zur Arbeitsdrossel 8 ein Überdruckventil 11 geschaltet.
Bei einer Fehlfunktion des – hier nicht dargestellten – Ventilkolbens 6 der
Zumesseinheit 3 kann ein unzulässiger Steuerdruckanstieg
in der Steuerleitung 7 entstehen, welcher durch das Überdruckventil 11 erfindungsgemäß abgebaut
wird.
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Das Überdruckventil 11 ist
in diesem Ausführungsbeispiel als federrückstelltes
Sitzventil ausgebildet und umfasst insoweit einen mit einer Rückstellfeder 12 beaufschlagten
Ventilteller 13, der gegen einen Ventilsitz 14 zur
Anlage kommt. Der Ventilsitz 14 ist dabei als nach radial
innen sich erstreckende ringartige Anformung der Rücklaufleitung 10 ausgebildet.
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Der
topfförmig gestaltete Ventilteller 13 kommt über
den Bodenbereich mit dem Ventilsitz 14 in Kontakt. Die
Arbeitsdrossel 8 ist als Öffnung direkt im Bodenbereich
des Ventiltellers 13 ausgebildet. Der Wandbereich des topfförmigen
Ventiltellers 13 wirkt dagegen mit der Innenwandung der
Rücklaufleitung 10 zusammen. Mehrere beanstandet
voneinander angeordnete Längsnuten 15 dienen einer
korrekten Führung des topfförmigen Ventiltellers 13 entlang seines
Hubewegs. An der Rücklaufleitung 10 ist rückwärtig
des Ventiltellers 13 ein Absatz 16 als weitere sich
nach innen erstreckende ringartige Anformung vorgesehen. Der Absatz 16 dient
der Rückstellfeder 12 zur Anlage.
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Ferner
sind benachbart zu den beiden sich nach radial innen erstreckenden
ringartigen Anformungen an der Rücklaufleitung 10,
welche das erfindungsgemäße Überdruckventil 11 mit
Arbeitsdrossel 8 einschließt, je ein Filterelement 17a und 17b zur
Filterung des hindurchströmenden Kraftstoffes platziert.
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Die
ringartigen Anformungen dienen dabei den beiden Filterelementen 17a und 17b als
Anlagen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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