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Dokumentenidentifikation DE19810867C2 24.02.2000
Titel Kraftstoffpumpen-Anordnung
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Rosenau, Bernd, 71732 Tamm, DE;
Loesch, Gerd, 70437 Stuttgart, DE;
Rueckle, Markus, 70567 Stuttgart, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 13.03.1998
DE-Aktenzeichen 19810867
Offenlegungstag 16.09.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.02.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2000
IPC-Hauptklasse F02M 37/04
IPC-Nebenklasse F02M 37/18   

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpen- Anordnung, mit einem Niederdruckbereich mit mindestens einer Niederdruckpumpe und einem Hochdruckbereich mit mindestens einer mengengeregelten Hochdruckpumpe, die durch eine zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnete Zumesseinheit mengengeregelt ist und eine Kraftstoffmenge fördert, die zum Ausgleich der Mengenbilanz im Hochdruckbereich erforderlich ist, wobei der Förderstrom der Niederdruckpumpe größer ist als der Förderstrom der Hochdruckpumpe, zwischen der Zumesseinheit und der Hochdruckpumpe eine Kraftstoff-Rückführungsleitung abzweigt, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe mündet, und in der Rückführungsleitung ein Steuerungselement angeordnet ist.

Derartige Kraftstoffpumpen-Anordnungen sind seit geraumer Zeit aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden überwiegend im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik zur Kraftstoffzufuhr bei direkteinspritzenden Motoren eingesetzt. Durch die Mengenregelung des Kraftstoffes, der der Hochdruckpumpe bereitgestellt wird, ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpen-Anordnung und die Betriebstemperatur wird reduziert.

Aufgrund der in den letzten Jahren aufgekommenen Common- Rail-Einspritztechnik haben derartige Kraftstoffpumpen Anordnungen eine weite Verbreitung erfahren. Bei der Common-Rail-Technik ersetzen eine Hochdruck- Kraftstoffpumpe, eine Verteilerleitung und elektromagnetische Einspritzventile die herkömmliche Kraftstoffeinspritzpumpe und Einspritzventile. Damit lassen sich nicht nur der Einspritzdruck ganz nach Bedarf zwischen 250 und 1600 bar variieren, sondern auch Einspritzzeitpunkt und -verlauf nach Maßgabe der elektronischen Motorsteuerung nach Belieben beeinflussen. Die Common-Rail- Einspritztechnik sorgt für eine Verringerung von Treibstoffverbrauch, Schadstoffemission sowie Geräuschentwicklung bei gleichzeitig besserer Leistung.

Eine Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten Art ist bspw. aus der DE 196 30 938 A1 bekannt. Die dort offenbarte Kraftstoffpumpen-Anordnung weist einen Niederdruckbereich mit einer Niederdruckpumpe und einen Hochdruckbereich mit einer Hochdruckpumpe auf. Zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe ist eine Zumesseinheit angeordnet, die als ein Volumenstromregelventil ausgebildet ist. Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung fördert die Hochdruckpumpe eine Kraftstoffmenge über eine Absteuerleitung und ein darin angeordnetes Druckregelventil. Über die Absteuerleitung und das Druckregelventil kann von der Hochdruckpumpe zu viel geförderter Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank geleitet werden. Das Volumenstromventil dient lediglich einer Vorsteuerung der von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffmenge.

Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung zweigt zwischen der Zumesseinheit und der Hochdruckpumpe eine Kraftstoff-Rückführungsleitung ab, in der ein Drosselelement und ein Zweipunkt-Schaltelement angeordnet ist. Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung dient die Kraftstoff-Rückführungsleitung jedoch nicht dazu, die von der Niederdruckpumpe in bestimmten Betriebspunkten fehlgeförderte Kraftstoffmenge zurück in den Kraftstofftank zu leiten. Diese fehlgeförderte Kraftstoffmenge kann vielmehr über die Absteuerleitung und das Druckregelventil zurück in den Kraftstofftank gelangen und wird so von dem Hochdruckbereich ferngehalten.

Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung fließt außer bei einem Ausfall der Zumesseinheit in allen Betriebspunkten eine bestimmte Kraftstoffmenge über die Rückführungsleitung von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe zurück in den Kraftstofftank. Das hat zur Folge, dass in bestimmten Betriebspunkten, in denen die Hochdruckpumpe eigentlich die gesamte von der Zumesseinheit zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge benötigen würde, tatsächlich nur eine geringere Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe zur Verfügung steht. Die Hochdruckpumpe benötigt bspw. beim Betrieb einer Brennkraftmaschine im Volllastbereich die gesamte von der Zumesseinheit zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass einerseits in den Betriebspunkten, in denen die Zumesseinheit eine geringe Kraftstoffmenge fehlfördert, eine zuverlässige Ableitung der fehlgeförderten Kraftstoffmenge sichergestellt ist, und dass andererseits in den Betriebspunkten, in denen die Hochdruckpumpe eine möglichst große Kraftstoffmenge benötigt, auch tatsächlich die gesamte von der Zumesseinheit zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge an der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe ansteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten Art vor, dass das Steuerungselement als ein Schaltelement ausgebildet ist, das in den Betriebspunkten geöffnet ist, in denen eine von der Zumesseinheit fehlgeförderte Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe abgeleitet werden soll, und das ansonsten geschlossen ist.

Es wird also eine Kraftstoff-Rückführungsleitung vorgesehen, die zwischen der zumesseinheit und der Hochdruckpumpe abzweigt und in den zulauf der niederdruckpumpe mündet. In der Rückführungsleitung ist ein Steuerungselement angeordnet, das als ein Schaltelement ausgebildet ist. Das Schaltelement wird derart angesteuert, dass es in den Betriebspunkten, in denen verhindert werden soll, dass eine fehlgeförderte Kraftstoffmenge in den Hochdruckbereich gelangt, die Rückführungsleitung gezielt öffnet und die fehlgeförderte Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe zu der Zufuhrseite der Niederdruckpumpe ableitet.

Die Kraftstoffpumpen-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass die fehlgeförderte Kraftstoffmenge in bestimmten Betriebspunkten, insbesondere bei der Nullförderung, von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe gezielt abgeleitet wird. In allen anderen Betriebspunkten ist das Schaltelement geschlossen und es steht die volle Kraftstoffmenge an der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe an. In diesen Betriebspunkten wird kein Kraftstoff über die Rückführleitung von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe abgeleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass insbesondere bei der Versorgung einer Brennkraftmaschine, die im Volllastbereich betrieben wird, stets eine ausreichende Kraftstoffmenge an der Hochdruckpumpe ansteht.

Eine Kraftstoff-Fehlförderung tritt insbesondere bei der Nullförderung auf, eine fehlgeförderte Kraftstoffmenge in anderen Betriebspunkten ist in der Regel kaum vorhanden. Um die fehlgeförderte Kraftstoffmenge lediglich in dem Betriebspunkt der Nullförderung abzuleiten, genügt es, das Schaltelement in vorteilhafter Weise als ein Zweipunkt- Schaltelement auszubilden. Dieses ist so ausgelegt, dass es die Rückführungsleitung nur bei der Nullförderung freigibt, und in allen anderen Betriebspunkten die Rückführungsleitung jedoch sperrt. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und robust aufgebaut und gewährleistet dennoch eine zuverlässige Rückführung nahezu des gesamten fehlgeförderten Kraftstoffes.

Zusätzlich zu dem Schaltelement kann in der Rückführungsleitung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch ein Drosselelement angeordnet sein. Durch ein solches Drosselelement wird die Kraftstoffmenge, die in bestimmten Betriebspunkten über die Rückführungsleitung zurück in den Zulauf der Niederdruckpumpe fließt, begrenzt. Das Drosselelement ist auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt, um in allen notwendigen Betriebspunkten eine echte Nullförderung sicherzustellen, d. h. um in den jeweiligen Betriebspunkten für eine vollständige Rückführung des fehlgeförderten Kraftstoffes zu sorgen.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-Anordnung kann zur Kraftstoffzufuhr bei beliebigen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung kommen jedoch besonders zum Tragen, wenn die Kraftstoffpumpen-Anordnung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung eingesetzt wird, insbesondere wenn die Direkteinspritzung nach der Common- Rail-Technik arbeitet. Dabei kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen deren Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission entscheidend verringert werden.

Als Überlastschutz des Niederdruckbereichs der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung zweigt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vom Ablauf der Niederdruckpumpe eine Überströmleitung ab, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe mündet. In der Überströmleitung ist ein Überströmventil angeordnet, das öffnet, sobald der anliegende Druck einen vorbestimmten Wert übersteigt, und so für einen Druckausgleich in dem Niederdruckbereich sorgt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Zumesseinheit, das Schaltelement und das Überströmventil zu einer Zumesseinheit-Anordnung zusammenzufassen. Eine solche einzelne Zumesseinheit-Anordnung ist wesentlich besser handhabbar als eine Vielzahl einzelner Bauteile, die über gesonderte Verbindungsleitungen miteinander verbunden werden müssen.

Vorteilhafterweise besteht die Zumesseinheit-Anordnung aus einem Metallblock, in dem die einzelnen Bauteile Zumesseinheit, das Schaltelement, das Überströmventil und Verbindungsleitungskanäle als integrale Bestandteile ausgebildet sind. Eine derartig ausgebildete Zumesseinheit- Anordnung ist einfach und kostengünstig herzustellen. Außerdem ist sie besonders robust und kann sehr hohen Drücken standhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur einfacheren und kostengünstigeren Herstellung der Zumesseinheit-Anordnung des weiteren vorgeschlagen, die Verbindungsleitungskanäle als Bohrungen in den Metallblock einzubringen, die zur Außenseite des Metallblocks hin verschließbar sind. Zum Verschließen der Bohrungen können beispielsweise Verschlussschrauben mit oder ohne Dichtringen schraubend oder Verschlusskugeln aus Metall oder Kunststoff klemmend von außen in die Bohrungen eingebracht werden.

Mittels entsprechender Verbindungsleitungen kann die Zumesseinheit-Anordnung in die Kraftstoffpumpen-Anordnung eingebunden werden. Dazu weist die Zumesseinheit-Anordnung vorteilhafterweise eine Zulauföffnung von dem Ablauf der Niederdruckpumpe, eine Ablauföffnung zu dem Zulauf der Hochdruckpumpe, eine Rückführungsöffnung zu dem Zulauf der Niederdruckpumpe und eine Überströmöffnung zu dem Zulauf der Niederdruckpumpe auf. Über die Zulauföffnung wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über eine Niederdruckpumpe an den Zulauf der Zumesseinheit in der Zumesseinheit-Anordnung angelegt. Über die Ablauföffnung wird die von der Zumesseinheit bereitgestellte Kraftstoffmenge an den Zulauf der Hochdruckpumpe angelegt. Sowohl die Rückführungsöffnung als auch die Überströmöffnung werden mit dem Zulauf der Niederdruckpumpe verbunden. Über diese beiden Öffnungen wird der abgeleitete fehlgeförderte Kraftstoff aus der Rückführungsleitung bzw. Kraftstoff aus dem Überströmventil in der Überströmleitung wieder der Niederdruckpumpe zugeführt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rückführungsöffnung und die Überströmöffnung als eine kombinierte Rückführungs- Überströmöffnung ausgebildet. Das bedeutet, dass sich die Rückführungsleitung und die Überströmleitung bereits in der Zumesseinheit-Anordnung vereinigen, dann gemeinsam aus dieser über die kombinierte Öffnung herausgeführt werden und mittels einer gemeinsamen Verbindungsleitung mit dem Zulauf der Niederdruckpumpe verbunden werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Zumesseinheit einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, in dem ein Kolben entlang seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist. Durch Verschieben des Kolbens in dem Hohlraum wird die Zumesseinheit verstellt.

Vorteilhafterweise weist die Zumesseinheit einen proportionalen Hubmagneten zum Verstellen der Zumesseinheit auf. Dazu ist der Kolben der Zumesseinheit mit dem Anker des Hubmagneten verbunden. Eine derart ausgebildete Zumesseinheit ist kleinbauend, robust und hat äußerst kurze Ansprechzeiten.

Es ergeben sich besondere Vorteile in der Handhabung der Zumesseinheit-Anordnung, wenn der Hubmagnet an die Zumesseinheit-Anordnung angeflanscht ist. Zur einfachen und raschen Befestigung des Hubmagneten an der Zumesseinheit- Anordnung wird vorgeschlagen, den Hubmagneten mittels Befestigungsschrauben an der Zumesseinheit-Anordnung zu befestigen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Zumesseinheit-Anordnung in die Niederdruckpumpe integriert und bildet mit dieser eine Niederdruckpumpen-Anordnung. Eine solche Niederdruckpumpen- Anordnung, in der alle wesentlichen Bauteile des Niederdruckbereichs einer Kraftstoffpumpen-Anordnung integriert sind, ist besonders einfach zu handhaben.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung schlägt vor, dass das Überströmventil einen Ventilkegel aufweist, der mittels einer Druckfeder auf einen Ventilsitz gedrückt wird, wobei die Druckfederspannung mittels einer Einstellschraube, die axial auf die Druckfeder wirkt, von außerhalb der Zumesseinheit-Anordnung einstellbar ist.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht;

Fig. 2 eine Zumesseinheit-Anordnung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung aus Fig. 1 teilweise im Schnitt;

Fig. 3 die Zumesseinheit-Anordnung aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A; und

Fig. 4 die Zumesseinheit-Anordnung aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen- Anordnung in einer ersten Ausführungsform in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 weist einen Niederdruckbereich ND mit einer Niederdruckpumpe 2 und einen Hochdruckbereich HD mit einer Hochdruckpumpe 3 auf. Die Niederdruckpumpe 2 ist als eine Zahnradpumpe, Flügelzellenpumpe oder Kolbenpumpe und die Hochdruckpumpe 3 als eine Kolbenpumpe ausgebildet. Die Niederdruckpumpe 2 pumpt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 4 zu der Hochdruckpumpe 3. Die Hochdruckpumpe 3 pumpt den Kraftstoff dann mit einem sehr hohen Druck zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt).

Im Niederdruckbereich ND ist zwischen der Niederdruckpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 3 eine Zumesseinheit 5 angeordnet. Sie misst die im Hochdruckbereich HD erforderliche Kraftstoffmenge und regelt die Hochdruckpumpe 3 derart, dass sie die zum Ausgleich der Mengenbilanz im Hochdruckbereich HD benötigte Kraftstoffmenge fördert. Durch eine derartige mengengeregelte Hochdruckpumpe 3 kann die Betriebstemperatur im Bereich der Kraftstoffpumpen- Anordnung 1 reduziert werden.

Als Überlastschutz des Niederdruckbereichs ND der Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 zweigt vom Ablauf der Niederdruckpumpe 2 eine Überströmleitung 6 ab, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe 2 mündet. In der Überströmleitung 6 ist ein Überströmventil 7 angeordnet, das öffnet, sobald der anliegende Druck einen vorbestimmten Wert übersteigt, und so für einen Druckausgleich in dem Niederdruckbereich ND sorgt.

In bestimmten Betriebspunkten der Kraftstoffpumpen- Anordnung 1, insbesondere bei der sog. Nullförderung, d. h. die Hochdruckpumpe 3 verlangt keine Kraftstoffmenge von der Niederdruckpumpe 2, kann es zu einer geringen Fehlförderung kommen, obwohl die Zumesseinheit 5 geschlossen ist. Die Fehlförderung wird je nach Aufbau und Funktionsweise der Zumesseinheit 5 beispielsweise durch Leckagen oder Messfehler der Zumesseinheit 5 verursacht.

Um zu vermeiden, dass diese störenden fehlgeförderten Kraftstoffmengen in den Hochdruckbereich gelangen, zweigt zwischen der Zumesseinheit 5 und der Hochdruckpumpe 3 eine Kraftstoff-Rückführungsleitung 8 ab und mündet in den Zulauf der Niederdruckpumpe 2.

Durch die unterschiedlich großen Förderströme der Niederdruckpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 3 wird zwischen der Niederdruckpumpe 2 und der Zumesseinheit 5 ein Überdruck aufgebaut, bzw. in der Rückführungsleitung 8 bildet sich ein Unterdruck. Durch diesen Unterdruck wird die fehlgeförderte Kraftstoffmenge aus der Zumesseinheit 5 über die Rückführungsleitung 8 zum Zulauf der Niederdruckpumpe 2 abgeleitet.

In der Rückführungsleitung 8 ist ein als Zweipunkt- Schaltelement ausgebildetes Schaltelement 9 angeordnet. Das Schaltelement 9 stellt sicher, dass einerseits in den Betriebspunkten, in denen die Zumesseinheit 5 eine geringe Kraftstoffmenge fehlfördert, eine zuverlässige Ableitung der fehlgeförderten Kraftstoffmenge sichergestellt ist, und dass andererseits in den Betriebspunkten, in denen die Hochdruckpumpe 3 eine möglichst große Kraftstoffmenge benötigt, auch tatsächlich die gesamte von der Zumesseinheit 5 zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge an der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe 3 ansteht. Das Schaltelement 9 steuert die Strömungsmenge des abgeleiteten Kraftstoffes derart, dass in einem bestimmten Betriebspunkt, vorzugsweise bei Nullförderung, die Rückführungsleitung 8 freigegeben ist und dass außerhalb dieses Betriebspunktes die Rückführungsleitung 8 gesperrt ist. Bei freigegebener Rückführungsleitung 8 wird eine zuverlässige Ableitung des fehlgeförderten Kraftstoffes sichergestellt. Bei gesperrter Rückführungsleitung 8 liegt die gesamte von der Niederdruckpumpe 2 geförderte Kraftstoffmenge an der Hochdruckpumpe 3 an.

In den Fig. 2 bis 4 sind die Zumesseinheit 5, das Schaltelement 9 und das Überströmventil 7 zu einer Zumesseinheit-Anordnung 10 zusammengefasst. Die Zumesseinheit-Anordnung 10 ist als ein Metallblock 11 ausgebildet, in dem die Zumesseinheit 5, das Zweipunkt- Schaltelement 9, das Überströmventil 7 und Verbindungsleitungskanäle 12 als integrale Bestandteile ausgebildet sind. Die Verbindungsleitungskanäle 12 sind als Bohrungen in den Metallblock 11 eingebracht. Die Bohrungen sind zur Außenseite des Metallblocks 11 hin verschließbar. Zum Verschließen der Bohrungen werden Verschlusskugeln 13 aus Metall verwendet.

Die Zumesseinheit 5 weist einen zylinderförmigen Hohlraum auf, in dem ein Kolben 24 entlang seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist (vgl. Fig. 3). Durch Verschieben des Kolbens 24 in dem Hohlraum wird die Zumesseinheit 5 verstellt. Die Zumesseinheit 5 weist einen proportionalen Hubmagneten 14 zum Verstellen der Zumesseinheit 5 auf. Dazu ist der Kolben 24 der Zumesseinheit 5 mit dem Anker des Hubmagneten 14 verbunden. Der Hubmagnet 14 ist an den Metallblock 11 mittels Befestigungsschrauben 15 angeflanscht.

Das Überströmventil 7 weist einen Ventilkegel 16 auf, der mittels einer Druckfeder 17 auf einen Ventilsitz 18 gedrückt wird (vgl. Fig. 4). Die Spannung der Druckfeder 17 ist mittels einer Einstellschraube 19, die axial auf die Druckfeder wirkt, von außerhalb des Metallblocks 11 einstellbar.

Um die Zumesseinheit-Anordnung 10 in die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 einbinden zu können, weist die Zumesseinheit-Anordnung 10 eine Zulauföffnung 20, eine Ablauföffnung 21, eine Rückführungsöffnung 22 und eine Überströmöffnung 23 auf. Über die Zulauföffnung 20 wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 4 über die Niederdruckpumpe 2 an den Zulauf der Zumesseinheit 5 in der Zumesseinheit-Anordnung 10 angelegt. Über die Ablauföffnung 21 wird die von der Zumesseinheit 5 bereitgestellte Kraftstoffmenge an den Zulauf der Hochdruckpumpe 3 angelegt. Sowohl die Rückführungsöffnung 22 als auch die Überströmöffnung 23 werden mit dem Zulauf der Niederdruckpumpe 2 verbunden. Über diese beiden Öffnungen 22, 23 wird der abgeleitete fehlgeförderte Kraftstoff aus der Rückführungsleitung 8 bzw. Kraftstoff aus dem Überströmventil 7 in der Überströmleitung 6 wieder der Niederdruckpumpe 2 zugeführt. Um die Einbindung in die Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 mittels Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) zu erleichtern, sind an den Öffnungen 20, 21, 22, 23 Stutzen ausgebildet, an denen sich die Verbindungsleitungen problemlos befestigen lassen.

Im Falle der Nullförderung steht der Kolben 24 der Zumesseinheit 5 still. Die fehlgeförderte Kraftstoffmenge, beispielsweise ein Leckagestrom der Zumesseinheit 5, sammelt sich in einem in der Wand des zylinderförmigen Hohlraums der Zumesseinheit 5 ausgebildeten Ringkanal 25. Um eine Fehlförderung dieses Leckagestroms in die Hochdruckpumpe 3 zu vermeiden, wird der Leckagestrom über die Rückführungsleitung 8 abgeleitet. Da der Förderstrom der Niederdruckpumpe 2 größer ist als der Förderstrom der Hochdruckpumpe 3, bildet sich zwischen der Niederdruckpumpe 2 und der Zumesseinheit 5 ein Überdruck, bzw. in der Rückführungsleitung 8, die an den Zulauf der Niederdruckpumpe 2 angeschlossen ist, bildet sich ein Unterdruck. Durch diesen Unterdruck wird der Leckagestrom aus dem Ringkanal 25 in die Rückführungsleitung 8 gesaugt und dem Zulauf der Niederdruckpumpe 2 zugeführt. Dadurch wird eine Fehlförderung bei Nullförderung wirksam vermieden.

Bezugszeichenliste

1Kraftstoffpumpen-Anordnung

2Niederdruckpumpe

3Hochdruckpumpe

4Kraftstofftank

5Zumeßeinheit

6Überströmleitung

7Überströmventil

8Kraftstoff-Rückführungsleitung

9Zweipunkt-Schaltelement

10Zumeßeinheit-Anordnung

11Metallblock

12Verbindungsleitungskanäle

13Verschlußkugeln

14Hubmagnet

15Befestigungsschrauben

16Ventilkegel

17Druckfeder

18Ventilsitz

19Einstellschraube

20Zulauföffnung

21Ablauföffnung

22Rückführungsöffnung

23Überströmöffnung

24Kolben

25Ringkanal


Anspruch[de]
  1. 1. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1), mit einem Niederdruckbereich (ND) mit mindestens einer Niederdruckpumpe (2) und einem Hochdruckbereich (HD) mit mindestens einer mengengeregelten Hochdruckpumpe (3), die durch eine zwischen der Niederdruckpumpe (2) und der Hochdruckpumpe (3) angeordnete Zumeßeinheit (5) mengengeregelt ist und eine Kraftstoffmenge fördert, die zum Ausgleich der Mengenbilanz im Hochdruckbereich erforderlich ist, wobei der Förderstrom der Niederdruckpumpe (2) größer ist als der Förderstrom der Hochdruckpumpe (3), zwischen der Zumeßeinheit (5) und der Hochdruckpumpe (3) eine Kraftstoff-Rückführungsleitung (8) abzweigt, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe (2) mündet, und in der Rückführungsleitung (8) ein Steuerungselement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungselement als ein Schaltelement ausgebildet ist, das in den Betriebspunkten geöffnet ist, in denen eine von der Zumeßeinheit (5) fehlgeförderte Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe (3) abgeleitet werden soll, und das ansonsten geschlossen ist.
  2. 2. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als ein Zweipunkt-Schaltelement (9) ausgebildet ist.
  3. 3. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführungsleitung (8) ein Drosselelement (26) angeordnet ist.
  4. 4. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung einsetzbar ist.
  5. 5. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Direkteinspritzung nach der Common-Rail-Technik arbeitet.
  6. 6. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen einsetzbar ist.
  7. 7. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ablauf der Niederdruckpumpe (2) eine Überströmleitung (6) abzweigt, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe (2) mündet und daß in der Überströmleitung (6) ein Überströmventil (7) angeordnet ist.
  8. 8. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (5), das Schaltelement (9) und das Überströmventil (7) zu einer Zumeßeinheit-Anordnung (10) zusammengefaßt sind.
  9. 9. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit-Anordnung (10) aus einem Metallblock (11) besteht, in dem die Zumeßeinheit (5), das Schaltelement (9), das Überströmventil (7) und Verbindungsleitungskanäle (12) als integrale Bestandteile ausgebildet sind.
  10. 10. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungskanäle (12) als Bohrungen in den Metallblock (11) eingebracht sind, die zur Außenseite des Metallblocks (11) hin verschließbar sind.
  11. 11. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit-Anordnung (10) eine Zulauföffnung (20) von dem Ablauf der Niederdruckpumpe (2), eine Ablauföffnung (21) zu dem Zulauf der Hochdruckpumpe (3), eine Rückführungsöffnung (22) zu dem Zulauf der Niederdruckpumpe (2) und eine Überströmöffnung (23) zu dem Zulauf der Niederdruckpumpe (2) aufweist.
  12. 12. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsöffnung (22) und die Überströmöffnung (23) als eine kombinierte Rückführungs-Überströmöffnung (27) ausgebildet sind.
  13. 13. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (5) einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, in dem ein Kolben (24) entlang seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist.
  14. 14. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (5) einen proportionalen Hubmagneten (14) zum Verstellen der Zumeßeinheit (5) aufweist.
  15. 15. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) der Zumeßeinheit (5) mit dem Anker des Hubmagneten (14) verbunden ist.
  16. 16. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (14) an die Zumeßeinheit-Anordnung (10) angeflanscht ist.
  17. 17. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (14) mittels Befestigungsschrauben (15) an der Zumeßeinheit- Anordnung (10) befestigt ist.
  18. 18. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 17, daß die Zumeßeinheit-Anordnung (10) in die Niederdruckpumpe (2) integriert ist.
  19. 19. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (7) einen Ventilkegel (16) aufweist, der mittels einer Druckfeder (17) auf einen Ventilsitz (18) gedrückt wird, wobei die Druckfederspannung mittels einer Einstellschraube (19), die axial auf die Druckfeder (17) wirkt, von außerhalb der Zumeßeinheit- Anordnung (10) einstellbar ist.






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