DE19954695A1

DE19954695A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE19954695A1
Application number: DE19954695A
Authority: DE
Inventors: Rainer Haeberer; Wolfgang Fleiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-13
Filing date: 1999-11-13
Publication date: 2001-05-23
Also published as: EP1144851A1; JP2003515033A; WO2001036809A1; EP1144851B1; DE50011815D1; US6564776B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-System, zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren von Nutzkraftwagen, mit einem Niederdruckkreislauf (1-9), in dem mindestens eine Niederdruckförderpumpe (5, 7) Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (1) zu einer Hochdruckpumpe (10) liefert, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher (17) fördert. DOLLAR A Um das Entlüften des Niederdruckkreislaufs zu vereinfachen, ist eine Einrichtung (22; 25, 27; 34, 35) vorgesehen, um den Druck in dem Niederdruckkreislauf (1-9) gezielt abzubauen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-System, zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren von Nutzkraftwagen, mit einem Niederdruckkreislauf, in dem mindestens eine Niederdruckförderpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Hochdruckpumpe liefert, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher fördert.

In Dieselmotoren wird Luft angesaugt und verdichtet. Am Ende des Verdichtungshubes wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt, wodurch sich das Gemisch aus Luft und Kraftstoff selbst entzündet.

In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert die Hochdruckpumpe, unter Zuhilfenahme der Vorförderpumpe, den einzuspritzenden Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Kraftstoffleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen.

Wenn der Kraftstofftank leergefahren wird oder nach Servicearbeiten ist der Niederdruckkreislauf mit Luft gefüllt. Bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen muß die in dem Niederdruckkreislauf befindliche Luft gegen den Öffnungsdruck (ca. 1,5 bar) des Saugventils der Hochdruckpumpe durch die Hochdruckpumpe hindurch in den Kraftstoffhochdruckspeicher gefördert werden. Von dort kann die Luft dann über eine Rücklaufleitung entweichen. Diese Entlüftung gegen den Öffnungsdruck des Saugventils dauert mit herkömmlichen Niederdruckförderpumpen sehr lange.

Zur Beschleunigung des Entlüftungsvorganges könnten Niederdruckförderpumpen mit einem größeren Fördervolumen eingesetzt werden. Derartige Niederdruckförderpumpen wären jedoch für den normalen Betrieb stark überdimensioniert. Demzufolge müßte der von einer derartigen Niederdruckförderpumpe gelieferte Kraftstoffstrom im normalen Betrieb abgedrosselt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Entlüften des Niederdruckkreislaufs eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystems zu vereinfachen. Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-System, zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren von Nutzkraftwagen, mit einem Niederdruckkreislauf, in dem mindestens eine Niederdruckförderpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Hochdruckpumpe liefert, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher fördert, dadurch gelöst, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Druck in dem Niederdruckkreislauf gezielt abzubauen.

Vorteile der Erfindung

Dadurch kann der Druck im Niederdruckkreislauf beim Entlüften abgesenkt werden. Das liefert den Vorteil, dass die in dem Niederdruckkreislauf befindliche Luft mit einer herkömmlichen, nicht überdimensionierten Niederdruckförderpumpe in einer vertretbaren Zeit verdrängt werden kann.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckkreislauf über eine Rücklaufleitung, in der eine Drossel vorgesehen ist, mit dem Tank verbunden ist. Über die Drossel erfolgt das Entlüften des Niederdruckkreislaufes in den Tank. Das hat den Vorteil, dass beim Entlüften kein großer Gegendruck überwunden werden muß.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel in ein Überströmventil integriert ist, das in der Rücklaufleitung vorgesehen ist. Die Drossel kann z. B. in Form eines gezielt undichten Ventilsitzes oder als zusätzliche Drosselbohrung dargestellt werden. Durch die Integration der Drossel in das Überströmventil werden Kosten eingespart.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der im eingebauten Zustand am höchsten gelegenen Stelle des Niederdruckkreislaufs, insbesondere in einer Zumesseinheit für die Hochdruckpumpe, eine Entlüftungsbohrung mit einer Entlüftungsschraube angeordnet ist. Über die manuell betätigbare Entlüftungsschraube kann die im Niederdruckkreislauf befindliche Luft in die Atmosphäre entweichen. Diese Ausführungsart hat den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Einfachheit besonders kostengünstig zu realisieren ist. Die Entlüftungsbohrung ist so anzuordnen, dass ggf. austretender Kraftstoff in einem Gefäß aufgefangen werden kann.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsschraube im Gewindebereich eine Abflachung aufweist, die den Durchtritt von Kraftstoff durch die Entlüftungsbohrung ermöglicht, wenn die Entlüftungsschraube geringfügig verdreht wird. Dadurch kann ein unkontrolliertes Herausspritzen des Kraftstoffs zu Beginn des Entlüftungsvorgangs vermieden werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe mit einer Zumesseinheit ausgestattet ist, die ein Magnetventil aufweist, das im bestromten Zustand eine Verbindung zwischen dem Niederdruckkreislauf und einem Rücklauf in den Tank freigibt. Normalerweise ist das Magnetventil beim Starten der Brennkraftmaschine geschlossen. Wenn das Magnetventil beim Entlüften kurzzeitig bestromt wird, kann die im Niederdruckkreislauf befindliche Luft in den Tank entweichen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung drei Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Zeichnung

In der beiliegenden Figur ist ein Hydraulikschaltplan eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Einfachheit halber sind in der beiliegenden Figur drei verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt. Im folgenden wird zunächst das Hydraulikschaltbild erläutert. Im Anschluß daran wird auf die drei Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen eingegangen.

Aus einem Kraftstofftank 1 gelangt Kraftstoff durch eine Leitung 2 in einen Kühlkörper 3. Von dem Kühlkörper 3 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 4 zu einer Handpumpe 5. Parallel zu der Handpumpe 5 ist ein Rückschlagventil 6 geschaltet. Das Rückschlagventil 6 bildet einen Bypass, der beispielsweise dann geöffnet wird, wenn die Handpumpe 5 defekt oder verstopft ist.

Im Anschluß an die Handpumpe 5 ist in der Leitung 4 eine mechanisch angetriebene Vorförderpumpe 7 angeordnet. Parallel zu der mechanisch angetriebenen Vorförderpumpe 7 sind zwei gegensinnig angeordnete Rückschlagventile 38 und 39. Die Rückschlagventile 38 und 39 sorgen dafür, dass die Vorförderpumpe 7 bei einer bestimmten Druckdifferenz umgangen wird.

Im Anschluß an die Vorförderpumpe 7 ist in der Leitung 4 ein Kraftstofffilter 8 mit Wasserabscheider angeordnet. Parallel zu dem Kraftstofffilter 8 kann eine (nicht dargestellte) Bypassleitung mit einem Rückschlagventil geschaltet sein.

Der von der Handpumpe 5 bzw. von der mechanisch oder elektrisch angetriebenen Vorförderpumpe 7 aus dem Kraftstofftank 1 geförderte Kraftstoff gelangt über die Leitung 4 und eine Leitung 9 zu einer Hochdruckpumpe 10. Die Hochdruckpumpe 10 umfasst zwei Hochdruckpumpenelemente 11 und 12, in denen der von der Vorförderpumpe 7 bzw. der Handpumpe 5 gelieferte Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird.

Von den Hochdruckpumpenelementen 11 und 12 gehen Hochdruckleitungen 13 und 14 aus, in denen Rückschlagventile 15 und 16 angeordnet sind. Die Hochdruckleitungen 13 und 14 verbinden die Hochdruckpumpenelemente 11 und 12 mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 17. Durch Pfeile 18, die von dem Kraftstoffhochdruckspeicher 17 ausgehen, ist eine Verbindung zu den einzelnen (nicht dargestellten) Injektoren der zu versorgenden Brennkraftmaschine angedeutet.

In der Leitung 9 ist ein Mengenregelventil 19 angeordnet, wie es bspw. in der DE 197 25 472 beschrieben ist. Über das Mengenregelventil 19 kann die Leitung 9 mit einer Rücklaufleitung 24 verbunden werden, die in den Kraftstofftank mündet.

Die Leitung 4 steht außerdem mit einer Leitung 20 in Verbindung, in der eine Drossel 21 angeordnet ist. Die Leitung 20 ist über ein 2/2-Wegemagnetventil 22 mit der Rücklaufleitung 24 verbindbar. Wenn das Magnetventil 22 über ein (nicht dargestelltes) Steuergerät kurzzeitig geöffnet wird, kann evtl. im Niederdruckkreislauf befindliche Luft über die Leitung 20 und die Rücklaufleitung 24 in den Kraftstofftank 1 entweichen.

Darüber hinaus ist die Leitung 4 über eine Leitung 25, in der ein Rückschlagventil 26 angeordnet ist, mit der Rücklaufleitung 24 verbunden. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist parallel zu dem Rückschlagventil 26 eine Drossel 27 geschaltet, über die evtl. im Niederdruckkreislauf vorhandene Luft in den Ktaftstofftank 1 entweichen kann.

Schließlich steht die Leitung 4 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einer Leitung 34 in Verbindung, die in ein Gefäß 35 mündet. Die Leitung 34 deutet eine (nicht dargestellte) Entlüftungsbohrung an, die durch eine Entlüftungsschraube verschließbar ist.

Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher 17 über eine Rücklaufleitung 30, in der ein Rückschlagventil 31 angeordnet ist, mit dem Kühlkörper 3 verbunden ist.

Das Mengenregelventil 19 und das 2/2-Wegemagnetventil 22 bilden eine Zumesseinheit für das Hochdruckelement 12. Für das Hochdruckelement 11 ist auch eine solche Zumesseinheit erforderlich, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail- System, zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren von Nutzkraftwagen, mit einem Niederdruckkreislauf (1-9), in dem mindestens eine Niederdruckförderpumpe (5, 7) Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (1) zu einer Hochdruckpumpe (10) liefert, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher (17) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (22; 25, 27; 34, 35) vorgesehen ist, um den Druck in dem Niederdruckkreislauf (1-9) gezielt abzubauen.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckkreislauf (1-9) über eine Rücklaufleitung (24, 25), in der eine Drossel (27) vorgesehen ist, mit dem Tank (1) verbunden ist.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (27) in ein Überströmventil (26) integriert ist, das in der Rücklaufleitung (25) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der im eingebauten Zustand am höchsten gelegenen Stelle des Niederdruckkreislaufs (1-9), insbesondere in einer Zumesseinheit für die Hochdruckpumpe (10), eine Entlüftungsbohrung (34) mit einer Entlüftungsschraube angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsschraube im Gewindebereich eine Abflachung aufweist, die den Durchtritt von Kraftstoff durch die Entlüftungsbohrung (34) ermöglicht, wenn die Entlüftungsschraube geringfügig verdreht wird.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (10) mit einer Zumesseinheit (19) ausgestattet ist, die ein Magnetventil (22) aufweist, das im bestromten Zustand eine Verbindung zwischen dem Niederdruckkreislauf (1-9) 9) und einem Rücklauf (24) in den Tank (1) freigibt.