Anordnung mit einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe als Vorförderpumpe für eine Hochdruckpumpe eines Dieselmotors

Stand der Technik

In Dieselmotoren wird Kraftstoff unter hohem Druck in die jeweiligen

Verbrennungsräume eingespritzt. Der Einspritzdruck betragen etwa 1600 bar bis 2000 bar und soll bis zu 2500 bar erhöht werden. Der hochverdichtete Kraftstoff wird heute zumeist über ein Speicher(Common-Rail)-System bereitgestellt. In dieses Speicher- System wird der mittels einer Hochdruckpumpe verdichtete Kraftstoff eingebracht. Die Hochdruckpumpe ist in der Regel ein

Kolbenverdichter, dessen Kolben mittels Nocken in eine translatorische Richtung bewegt werden. Die Nocken ihrerseits sind fest an einer Antriebswelle angeordnet, wobei die Antriebswelle direkt mit einer Abtriebswelle des

Dieselmotors gekoppelt ist. Der Hochdruckpumpe ist eine Vorförderpumpe vorgeschaltet, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehältnis ansaugt und an seinem Ausgang einen Volumenstrom mit einem Druck bereitstellt, wobei sich der Druck in Abhängigkeit von dem Verbraucher mit dem höchsten Druckbedarf einstellt. Wenn mit dem durch die Vorförderpumpe erzeugten Volumenstrom

beispielsweise zwei voneinander verschiedene Verbraucher versorgt werden, von denen der eine Verbraucher beispielsweise etwa 1 bar und der andere Verbraucher beispielsweise 10 bar Systemdruck benötigen, so wird dich der Gesamtdruck des durch die Vorförderpumpe erzeugten Volumenstroms auf 10 bar einstellen. Hierdurch wird die Pumpe höher belastet als dies notwendig wäre, wenn sie lediglich den Volumenstrom für den Verbraucher mit 1 bar Druck bereitstellen würde. Zusammenfassung der Erfindung

Es kann ein Bedürfnis bestehen, eine Anordnung für ein Speicher- System eines Dieselmotors bereitzustellen, bei der neben der Hochdruckpumpe einem zusätzlichen Verbraucher Kraftstoff zuführbar ist, ohne hierbei den Druck des zu der Hochdruckpumpe hingeführten Kraftstoffvolumenstroms auf der Druckseite der Vorförderpumpe zu erhöhen.

Das Bedürfnis kann gelöst werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Anordnung mit einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe als Vorförderpumpe zur Verdichtung von Kraftstoff für eine Hochdruckpumpe eines Speicher(Common-Rail)-Systems eines Dieselmotors bereitgestellt. Die Zahnradpumpe weist eine Saugseite zur Ansaugung von Kraftstoff und eine Druckseite zur Abgabe von Kraftstoff auf. Die Druckseite ist eingerichtet, mittels einer ersten Leitung einen ersten

Kraftstoffvolumenstrom mit einem ersten Druck der Hochdruckpumpe

zuzuführen. Die Druckseite der Zahnradpumpe ist ferner eingerichtet, mittels einer zweiten Leitung einen zweiten Kraftstoffvolumenstrom mit einem zweiten Druck einem zusätzlichen Verbraucher zuzuführen, wobei der erste Druck und der zweite Druck unterschiedlich sind.

Bei dem hier zu fördernden Kraftstoff handelt es sich um Dieselkraftstoff, der als im Wesentlichen inkompressibel anzusehen ist. Somit stellt sich der Druck wie in jedem hydraulischen System durch Fördern eines Mediums gegen eine Last ein, wobei die Förderung unter Vernachlässigung unerwünschter Pulsationen in Verbindung mit der elektrisch betriebenen Zahnradpumpe gleichmäßig erfolgt. Wächst die Last, steigt auch der Druck. Mit der hier dargestellten Anordnung ist es möglich, mittels einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe zwei

voneinander unabhängige Kraftstoffvolumenströme auf der Druckseite der Zahnradpumpe bereitzustellen, wobei die beiden Kraftstoffvolumenströme ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen können, ohne dass sich die Drücke gegenseitig beeinflussen. Realisiert werden kann dies beispielsweise durch eine Gerotor-Pumpe. Die Gerotor- Pumpe weist einen innenverzahnten Zahnring und einen außenverzahnten Rotor auf, wobei der Rotor wenigstens einen Zahn weniger aufweist als der Zahnring. Weiterhin sind die Drehachsen des Rotors und des Zahnrings zueinander parallel angeordnet, jedoch nicht identisch. Durch die Zähne des Rotors und des Zahnrings werden Arbeitsräume begrenzt, deren Volumina sich durch das Kämmen der Zähne verändern. Somit kann mittels der sich öffnenden Arbeitsräume Fluid angesaugt und mittels der sich schließenden Arbeitsräume Fluid verdrängt werden. In der Regel sind ein saugseitiger

Strömungskanal, durch welchen hindurch das Fluid den sich öffnenden

Arbeitsräumen zugeführt wird, und druckseitiger Strömungskanal, durch welchen hindurch das Fluid von sich schließende Arbeitsräume abgeführt wird, sichelförmig ausgebildet. Zur Schaffung zweier voneinander unabhängiger Volumenströme kann nun der sichelförmige druckseitige Strömungskanal in einen ersten und einen zweiten Teilbereich unterteilt werden. Dem ersten Teilbereich wird Fluid aus einem ersten Bereich der sich schließenden

Arbeitsräume zugeführt, und dem zweiten Teilbereich wird Fluid aus dem verbleibenden Bereich der sich schließenden Arbeitsräume zugeführt. Das dem ersten Teilbereich zugeführte Fluid bildet somit den ersten Volumenstrom mit einem ersten Druckniveau, und das dem zweiten Teilbereich zugeführte Fluid bildet den zweiten Volumenstrom mit einem zweiten Druckniveau aus. Somit kann der erste Volumenstrom der Hochdruckpumpe, welche ein erstes

Druckniveau benötigt, und der zweite Volumenstrom einem weiteren

Verbraucher, welcher ein zweites Druckniveau benötigt, zugeführt werden. In der Regel ist das Verhältnis des ersten Kraftstoffvolumenstroms zum zweiten Kraftstoffvolumenstrom vorbestimmt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zusätzliche Verbraucher ein Kraftstoffnacheinspritz-System.

Ein Kraftstoffnacheinspritz-System, auch HCI(Hydro Carbon Injektion)- Dosiersystem genannt, wird benutzt, um Kraftstoff, in dem hier vorliegenden Fall Dieselkraftstoff, in ein Abgasrohr einer Verbrennungskraftmaschine zum gezielten Partikelabbrand im Katalysator einzuspritzen. Hierbei muss die

Kraftstoffeinspritzung nicht permanent erfolgen, sondern sie kann auch nach Ablauf vorbestimmter Betriebszeiten der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. In der Regel benötigen derartige Kraftstoffnacheinspritz-Systeme für Dieselmotoren ein Druckniveau von etwa 10 bar. Im Gegensatz hierzu benötigt die Hochdruckpumpe an ihrer Saugseite ein Druckniveau von durchschnittlich etwa 0,8 bar. Somit kann durch die elektrisch betreibbare Zahnradpumpe, die als Vorförderpumpe benutzt wird, zum einen ein erster Kraftstoffvolumenstrom mit einem Druck von durchschnittlich 0,8 bar bereitgestellt werden. Zum anderen kann ein zweiter Kraftstoffvolumenstrom mit einem Druckniveau von etwa 10 bar bereitgestellt werden, der dem Kraftstoffnacheinspritz-System zugeführt wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die erste Leitung und die zweite Leitung miteinander verbunden.

Es sind Systeme bekannt, bei denen die Kraftstoffnacheinspritzung zur Erhöhung der Abgastemperatur durch Anfettung nicht permanent erfolgt, sondern in periodischen Abständen, die von der Laufdauer des Dieselmotors abhängig sein können. Somit kann der zweite Kraftstoffvolumenstrom, wenn er von dem

Kraftstoffnacheinspritz-System nicht benötigt wird, dem ersten

Kraftstoffvolumenstrom zugeführt werden und steht damit ebenfalls der

Hochdruckpumpe zur Verfügung.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die zweite Leitung in Fließrichtung des zweiten Kraftstoffvolumenstroms nach dem

Kraftstoffnacheinspritz-System ein Druckbegrenzungsventil auf. Durch das Druckbegrenzungsventil ist ein Fließen des ersten Kraftstoffvolumenstroms zum Kraftstoffnacheinspritz-System verhindert. Ein Fließen des zweiten

Kraftstoffvolumenstroms in die erste Leitung ist ab einem vorbestimmten Druck ermöglicht.

Wenn durch das Kraftstoffnacheinspritz-System dem Abgassystem kein Kraftstoff zugeführt wird, wird der Anteil des zweiten Kraftstoffvolumenstroms, der den durch das Druckbegrenzungsventil vorbestimmten Druck überschreitet, dem ersten Kraftstoffvolumenstrom zugeführt. Typischerweise öffnet das

Druckbegrenzungsventil, wenn der zweite Kraftstoffvolumenstrom einen Druck von höher als 10 bar erreicht hat. Weiterhin kann das Druckbegrenzungsventil derart gestaltet sein, dass Kraftstoff des ersten Kraftstoffvolumenstroms nicht zu dem Kraftstoffnacheinspritz-System gelangen kann. Somit kann beispielsweise vermieden werden, dass, wenn aufgrund eines Defekts das zweite Druckniveau des zweiten Kraftstoffvolumenstroms unter das erste Druckniveau des ersten Kraftstoffvolumenstroms fällt, kein Kraftstoff des ersten Kraftstoffvolumenstroms zum Kraftstoffnacheinspritz-System gelangen kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die zweite Leitung in Fließrichtung des zweiten Kraftstoffvolumenstroms nach dem

Kraftstoffnacheinspritz-System ein Druckbegrenzungsventil auf. Die zweite Leitung ist mit der Saugseite der Zahnradpumpe fluiddicht verbunden. Ein Fließen des zweiten Kraftstoffvolumenstroms zu der Saugseite ist ab einem vorbestimmten Druck ermöglicht.

Wenn der Druck innerhalb der zweiten Leitung einen vorbestimmten Druck überschreitet, öffnet das Druckbegrenzungsventil, so dass der Anteil des Kraftstoffs des zweiten Kraftstoffvolumenstroms, welcher oberhalb des vorbestimmten Drucks liegt, der Saugseite der Zahnradpumpe zugeführt wird. Die Saugseite der Zahnradpumpe ist in der Regel ein Kraftstofffilter vorgelagert. Da der zweite Kraftstoffvolumenstrom bereits durch den Kraftstofffilter gereinigt worden ist, wird in vorteilhafter Weise der Kraftstoff nicht dem

Kraftstoffvorratsbehältnis, sondern der Saugseite der Zahnradpumpe zugeführt. Somit wird die elektrische Energie, die dazu benötigt wäre, den über dem zweiten Druckniveau liegenden Anteil des zweiten Kraftstoffvolumenstroms durch den Filter zu saugen, eingespart.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die

Hochdruckpumpe eine Saugseite auf, wobei der erste Kraftstoffvolumenstrom ausschließlich der Saugseite der Hochdruckpumpe zugeführt ist. Die

Hochdruckpumpe weist als zusätzlichen Verbraucher Schmierstellen auf, wobei der zweite Kraftstoffvolumenstrom ausschließlich den Schmierstellen zugeführt ist.

Somit kann ein erster Kraftstoffvolumenstrom mit einem ersten Druckniveau der Hochdruckpumpe zugeführt werden und ein zweiter Kraftstoffvolumenstrom mit einem zweiten Druckniveau den Schmierstellen der Hochdruckpumpe zugeführt werden. Somit kann eine elektrisch steuerbare Zumesseinrichtung nach dem Stand der Technik eingespart werden, die einen Teilkraftstoffvolumenstrom proportional steuert, wobei der Teilkraftstoffvolumenstrom von einem einzigen durch die Zahnradpumpe bereitgestellten und Schmierstellen der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffvolumenstrom abgezweigt ist. Wie bereits erwähnt, ist die Hochdruckpumpe eine mechanische Pumpe, die mit dem Dieselmotor gekoppelt ist, wobei mittels an einer Antriebswelle fest angeordneter Nocken über beispielsweise Rollenstößel Verdichtungskolben in translatorische Richtung bewegt werden. Somit sind die Schmierstellen in der Hochdruckpumpe hauptsächlich dort vorzufinden, wo die Antriebswelle gelagert ist und wo die Rollenstößel an den Nocken anliegen. Somit kann durch einen höheren zweiten Druck des zweiten Kraftstoffvolumenstroms gegenüber dem ersten Druck des ersten Kraftstoffvolumenstroms eine verbesserte Schmierung der Schmierstellen bewirkt werden, wobei der zweite Druck auch höher sein kann als der Druck, der nach dem Stand der Technik erzeugt wird. In besonders vorteilhafter Weise wird die elektrische Zahnradpumpe lastabhängig betrieben. Somit kann den

Schmierstellen ein erhöhter zweiter Kraftstoffvolumenstrom zugeführt werden, wenn der Dieselmotor stärker belastet ist, wie dies beispielsweise beim

Bergauffahren oder im Anhängerbetrieb von Kraftfahrzeugen geschieht. Hierbei kann der erhöhte zweite Kraftstoffvolumenstrom nicht nur die Schmierung der Schmierstellen verbessern, sondern auch eine Ableitung von Wärme, die an eben diesen Schmierstellen aufgrund von Reibung erzeugt wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Schmierstellen der Hochdruckpumpe von einem Gehäuse umgeben, wobe zweite Kraftstoffvolumenstrom ausschließlich dem Gehäuse zugeführt ist.

Somit muss der Kraftstoff nicht jeder Schmierstelle einzeln zugeführt werden, sondern kann an einem zentralen Punkt in das Gehäuse eingeleitet werden. In der Regel werden die einzelnen Schmierstellen von dem unter Druck stehenden Kraftstoff, durch den in der Regel das Gehäuse der Hochdruckpumpe vollständig gefüllt ist, versorgt. Somit kann die zweite Leitung lediglich mit der elektrischen Zahnradpumpe und dem Gehäuse fluiddicht verbunden sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die

Hochdruckpumpe einen Hochdruckkolben auf, wobei der Hochdruckkolben eingerichtet ist, beim Ansaugen des ersten Kraftstoffvolumenstroms einen dritten Kraftstoffvolumenstrom anzusaugen. Der dritte Kraftstoffvolumenstrom wird vor der Saugseite der Zahnradpumpe angesaugt und ausschließlich den

Schmierstellen zugeführt. Hierdurch kann erreicht werden, dass insbesondere im Schiebebetrieb des Dieselmotors die elektrisch betreibbare Zahnradpumpe ausgeschaltet werden kann oder zumindest nur mit geringer Drehzahl betrieben werden muss. Im Schiebebetrieb, wie dies beispielsweise bei einer Bergabfahrt des Kraftfahrzeugs entsteht, wird der Dieselmotor durch das Fahrzeug getrieben, und es ist keine Kraftstoffzufuhr notwendig. Hierbei treibt der Dieselmotor die Hochdruckpumpe, so dass diese Kraft zum Ansaugen von Kraftstoff zur Versorgung der

Schmierstellen der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff genutzt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der den Hochdruck erzeugende Hochdruckkolben mit einem Niederdruckkolben koppelbar oder auch fest verbindbar ist, der den dritten Kraftstoffvolumenstrom ansaugt. Hierdurch kann, eine mechanische Belastung der Hochdruckpumpe aufgrund eines geringen Kraftstoffvolumenstroms zur Schmierung der Schmierstellen und zur Wärmeableitung minimiert werden, insbesondere, wenn der den Schmierstellen zuführbare zweite Volumenstrom durch einen Stillstand der Zahnradpumpe nicht erzeugt wird. Die Erzeugung des dritten Volumenstroms kann somit zu einer erhöhten Haltbarkeit der Hochdruckpumpe führen. Dies soll im Folgenden beispielhaft erläutert werden. Wenn das mit dem Dieselmotor betriebene

Fahrzeug in der Ebene mit mittlerem Leistungsbedarf betrieben wird, werden den Schmierstellen der zweite und der dritte Kraftstoffvolumenstrom zugeführt. Die Zuführung des zweiten Kraftstoffvolumenstroms erfolgt in Abhängigkeit von der Zuführung des ersten Kraftstoffvolumenstroms für das Speicher- System. Der erste Volumenstrom wird nach der Belastung des Motors gesteuert.

Entsprechend dem gewünschten ersten Volumenstrom wird die Drehzahl der elektrischen Zahnradpumpe eingestellt. Somit ergibt sich die Drehzahl der Zahnradpumpe aufgrund der Last, die der Dieselmotor zu bewältigen hat. Damit wird die elektrische Zahnradpumpe lastabhängig betrieben. Weiterhin wird durch die Kopplung der Hochdruckpumpe an eine Abtriebswelle des Dieselmotors der Niederdruckkolben proportional der Drehzahl des Dieselmotors bewegt. Damit ist der durch den Niederdruckkolben angesaugte dritte Kraftstoffvolumenstrom drehzahlabhängig. Wenn nun besagtes Kraftfahrzeug eine erhöhte Last zu bewältigen hat, beispielsweise in Form einer Bergauffahrt oder eines

Anhängebetriebes, benötigt der Dieselmotor einen erhöhten ersten

Kraftstoffvolumenstrom. Durch eine Erhöhung des ersten

Kraftstoffvolumenstroms mittels einer Erhöhung der Drehzahl der Zahnradpumpe wird automatisch auch der zweite Kraftstoffvolumenstrom erhöht. Dies führt zu einem erhöhten zweiten Kraftstoffvolumenstrom zu den Schmierstellen in der Hochdruckpumpe, wodurch den Schmierstellen vermehrt Kraftstoff zugeführt wird, wodurch zum einen die Schmierung der Schmierstellen als auch die Wärmeableitung verbessert wird. Wenn nun der Dieselmotor in den

Schiebebetrieb geht, wie dies beispielsweise durch eine Bergabfahrt des Kraftfahrzeugs erfolgen kann, benötigen die Schmierstellen zwar weniger Kraftstoff zur Schmierung, jedoch muss eine gewisse Menge an Kraftstoff den Schmierstellen trotzdem zugeführt werden. Da dem Speicher- System kein Kraftstoff zugeführt zu werden braucht, kann der erste Kraftstoffvolumenstrom auf Null abgesenkt werden. Damit wird auch der zweite Kraftstoffvolumenstrom auf Null abgesenkt. Somit können die Schmierstellen ausschließlich durch den dritten Kraftstoffvolumenstrom mit Kraftstoff versorgt. Aufgrund etwaiger Toträume und Panschverluste beim Ansaugen des dritten

Kraftstoffvolumenstroms kann der Zahnradpumpe elektrische Energie zugeführt werden, so dass ein vorbestimmter zweiter Kraftstoffvolumenstrom den

Schmierstellen zugeführt ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der dritte

Kraftstoffvolumenstrom nach einem Kraftstofffilter angesaugt.

Hierdurch wird sichergestellt, dass auch der dritte Kraftstoffvolumenstrom durch den Filter gereinigt den Schmierstellen zugeführt wird.

Es wird angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang mit einer Anordnung mit einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe für eine Hochdruckpumpe eines Speicher- Systems eines Dieselmotors beschrieben sind Einem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu führen. Kurze Beschreibung der Zeichnun

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch nicht maßstabsgetreu.

Figur 1 zeigt eine Anordnung mit einer elektrischen Zahnradpumpe als

Vorförderpumpe von Kraftstoff für eine Hochdruckpumpe eines Speicher-Systems eines Dieselmotors, wobei die Zahnradpumpe einen der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffvolumenstrom und einen einem Kraftstoffnacheinspritz-System zugeführten zweiten Kraftstoffvolumenstrom erzeugt, als Flussdiagramm;

Figur 2 zeigt eine Anordnung mit einer elektrischen Zahnradpumpe als

Vorförderpumpe von Kraftstoff für die Hochdruckpumpe eines Speicher- Systems eines Dieselmotors nach dem Stand der Technik als Flussdiagramm;

Figur 3 zeigt die aus Figur 2 bekannte Anordnung, wobei die Zahnradpumpe den einer Saugseite der Hochdruckpumpe zugeführten ersten Kraftstoffvolumenstrom und einen Schmierstellen der

Hochdruckpumpe zugeführten zweiten Kraftstoffvolumenstrom erzeugt, als Flussdiagramm;

Figur 4 zeigt den ersten Kraftstoffvolumenstrom und den zweiten

Kraftstoffvolumenstrom bezüglich einer Drehzahl der Zahnradpumpe dargestellt in einem kartesischen Koordinatensystem;

Figur 5 zeigt die aus Figur 3 bekannte Anordnung, bei der zusätzlich in der

Hochdruckpumpe ein Niederdruckkolben angeordnet ist, wobei der Niederdruckkolben einen dritten Kraftstoffvolumenstrom ansaugt, der den Schmierstellen zusätzlich zugeführt wird, als Flussdiagramm; und Figur 6 zeigt den dritten Kraftstoffvolumenstrom bezüglich einer Drehzahl der

Hochdruckpumpe dargestellt in einem kartesischen

Koo rd i n ate nsyste m .

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen Figur 1 zeigt eine Anordnung 2 mit einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe 4 als Vorförderpumpe zur Verdichtung von Kraftstoff für eine Hochdruckpumpe 6 eines Speicher(Common-Rail)-Systems 8 eines hier nicht dargestellten

Dieselmotors. Die elektrisch betreibbare Zahnradpumpe 4 besitzt eine Saugseite 10 und eine der Saugseite 10 gegenüberliegende Druckseite 12. Die

Zahnradpumpe 4 saugt von der Saugseite 10 her Kraftstoff aus einem

Kraftstoffvorratsbehälter 14 durch einen Kraftstofffilter 16. Der durch den Kraftstofffilter 16 gereinigte Kraftstoff wird mittels der Zahnradpumpe 4 verdrängt und auf der Druckseite 12 einer ersten Leitung 18 zugeführt. In dieser ersten Leitung 18 befindet sich somit ein erster Kraftstoffvolumenstrom 20 mit einem ersten Druck oder Druckniveau. Weiterhin wird auf der Druckseite 12 durch die Zahnradpumpe 4 einer zweiten Leitung 22 ein zweiter Kraftstoffvolumenstrom 24 mit einem zweiten Druck oder Druckniveau zugeführt. Hierbei beträgt der erste Druck des ersten Kraftstoffvolumenstroms etwa 0,8 bar und wird der

Hochdruckpumpe 6 zugeführt. Der zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 besitzt einen Druck von etwa 10 bar und wird einem zusätzlichen Verbraucher 26 in Form eines Kraftstoffnacheinspritz-Systems zugeführt. Das

Kraftstoffnacheinspritz-System 26 dient dazu, Kraftstoff, in dem hier vorliegenden Fall Dieselkraftstoff, in ein Abgasrohr des Dieselmotors zum gezielten

Partikelabbrand im Katalysator einzuspritzen. Hierbei muss die

Kraftstoffeinspritzung nicht permanent erfolgen, sondern sie kann auch nach Ablauf einer vorbestimmten Motorlaufzeit erfolgen. Die elektrisch betreibbare Zahnradpumpe 4 ist hier als Gerotor-Pumpe ausgeführt. Hierbei wird der Kraftstoff aus den sich verkleinernden Arbeitsräumen zu einem ersten Teil dem ersten Kraftstoffvolumenstrom und zu einem zweiten Teil dem zweiten

Kraftstoffvolumenstrom zugeführt. Bei dem Kraftstoff handelt es sich um

Dieselkraftstoff, der nahezu inkompressibel ist. Daher stellt sich der Druck, wie in jedem hydraulischen System, durch Fördern des Kraftstoffs gegen eine Last ein, wobei die Förderung unter Vernachlässigung unerwünschter Pulsationen gleichmäßig erfolgt. Wächst die Last, steigt auch der Druck. Durch die Aufteilung der Druckseite 12 der Zahnradpumpe 4 in einen ersten Kraftstoffvolumenstrom 20 mit einem ersten Druckniveau und einem zweiten Kraftstoffvolumenstrom 24 mit einem zweiten Druckniveau ist die Versorgung von zwei auf

unterschiedlichem Druckniveau arbeitenden Verbrauchern 6, 26 möglich, da sich weder die beiden Druckniveaus noch die beiden Kraftstoffvolumenströme 20, 24 im Wesentlichen gegenseitig beeinflussen. Weiterhin ist die zweite Leitung 22 mit der ersten Leitung 18 verbunden, wobei in der zweiten Leitung 22 in

Fließrichtung des Kraftstoffs gesehen dem Kraftstoffnacheinspritz-System 26 ein Druckbegrenzungsventil 28 nachgeschaltet ist. Die Fließrichtung des Kraftstoffs ist durch Pfeile in den Leitungen 18, 22 dargestellt ist. Wenn die Zahnradpumpe 4 in Betrieb ist und permanent Kraftstoff fördert, jedoch das

Kraftstoffnacheinspritz-System 26 nur sporadisch betrieben wird, wird sich in der zweiten Leitung 22 permanent ein Druck aufbauen. Wenn der zweite Druck nun größer ist als durch das Druckbegrenzungsventil 28 vorbestimmt, wird dieser Kraftstoff mit dem höheren Druck über die zweite Leitung 22 dem ersten

Kraftstoffvolumenstrom 20 zugeführt. Sollte es in der zweiten Leitung 22 zwischen der Druckseite 12 der Zahnradpumpe 4 und dem

Druckbegrenzungsventil 28 zu einem plötzlichen Druckverlust beispielsweise aufgrund eines Defekts kommen, ist das Druckbegrenzungsventil 28 derart ausgelegt, dass ein Kraftstofffluss des ersten Kraftstoffvolumenstroms 20 hin zum Kraftstoffnacheinspritz-System 26 vermieden ist. Natürlich kann die zweite Leitung 22, anstatt mit der ersten Leitung 18 verbunden zu sein, auch der Saugseite 10 der Zahnradpumpe 4 zugeführt sein. Nachdem der Kraftstoff in der zweiten Leitung 22 bereits durch den Kraftstofffilter 16 gereinigt worden ist, wird der zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 der Saugseite 10 der Zahnradpumpe 4 zugeführt, wobei die Zuführung in Fließrichtung des Kraftstoffs gesehen nach dem Kraftstofffilter 16 erfolgt.

Figur 2 zeigt eine Anordnung 2 mit einer elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe 30 als Vorförderpumpe zur Vorverdichtung von Kraftstoff für eine

Hochdruckpumpe 6 eines Speicher(Common-Rail)-Systems 8 eines

Dieselmotors nach dem Stand der Technik. Die elektrisch betreibbare

Zahnradpumpe 30 der Figur 2 unterscheidet sich von der elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe 4 aus Figur 1 dadurch, dass die elektrisch betreibbare

Zahnradpumpe 30 den an der Saugseite 10 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 14 über den Kraftstofffilter 16 angesaugten Kraftstoff der mit der Druckseite 12 kraftstoffdicht verbundenen ausschließlichen ersten Leitung 18 zuführt. Somit wird durch die Zahnradpumpe 30 ausschließlich ein erster Volumenstrom 20 mit einem ersten Druckniveau gefördert. In Fließrichtung des Kraftstoffs gesehen vor einer Saugseite 42 der Hochdruckpumpe 6 ist eine Zumesseinrichtung 100 angeordnet. Vor der Zumesseinrichtung 100 ist mit der ersten Leitung 18 eine zweite Leitung 22 mit einem zweiten Kraftstoffvolumenstrom 24 mit einem ebenfalls ersten Druckniveau verbunden. Das Druckniveau in der ersten Leitung 18 entspricht damit dem Druckniveau in der zweiten Leitung 22. Die zweite Leitung 22 ist kraftstoffdicht mit einem Gehäuse 32 verbunden. Die

Hochdruckpumpe 6 ist mechanisch an eine hier nicht dargestellte Abtriebswelle des Dieselmotors gekoppelt. Somit steht eine Umdrehung einer Nocke 34 in direktem Verhältnis zu einer Drehzahl einer Abtriebswelle des Dieselmotors. Die Nocke 34 ist auf einer Antriebswelle 35 gelagert, welche als gestrichelte Linie dargestellt ist. Diese Antriebswelle 35 ist in Lagern 36 gelagert. Die Nocke 34 treibt einen Rollenstößel 38 an, welcher mit einem Hochdruckkolben 40 fest verbunden ist, wobei der Hochdruckkolben einen Druck von etwa 1600 bis 2000 bar in dem Speicher-System 8 erzeugt. In der Hochdruckpumpe 6 ergeben sich als Schmierstellen 37 zum einen die Lager 36 in Verbindung mit der

Antriebswelle 35 sowie die Nocken 34 in Verbindung mit dem Rollenstößel 38. Der dem Gehäuse 32 zugeführte zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 dient ausschließlich zum Schmieren der Schmierstellen 37 sowie zum Abtransport von Wärme, die hauptsächlich an den Schmierstellen 37 aufgrund von Reibung erzeugt wird. Wenn nun in dem Speicher- System 8 hochverdichteter Kraftstoff benötigt wird, öffnet die Zumesseinrichtung 100, und es gelangt Kraftstoff zu einem Saugventil 44. Das Saugventil 44 öffnet etwa bei einem Druck von 0,8 bar, so dass nur Kraftstoff zu der Saugseite 42 der Hochdruckpumpe 6 gelangt, welcher einen Druck von mehr als 0,8 bar aufweist. Ein der Saugseite der Hochdruckpumpe zugeführter Kraftstoffvolumenstrom wird durch die

Zumesseinrichtung 100 proportional gesteuert. Der Saugseite 42

gegenüberliegend befindet sich die Druckseite 46 der Hochdruckpumpe 6. Der Druckseite 46 der Hochdruckpumpe 6 in Fließrichtung nachgeschaltet ist ein Druckventil 48. Wenn der Hochdruckkolben 40 Kraftstoff ansaugt, öffnet sich das Saugventil 44, und das Druckventil 48 wird geschlossen. Wenn der

Hochdruckkolben 40 verdichtet, ist das Saugventil 44 geschlossen. Das

Druckventil 48 wird geöffnet, wenn ein vorgegebener Druck zwischen 1600 und 2000 bar erreicht ist. Das Druckventil 48 ist mit dem Speicher- System 8 mittels einer Speicherleitung 50 fluiddicht verbunden. An einzelnen Komponenten entstehende Leckagen 52 werden in eine gemeinsame Rückleitung 54 eingeleitet, die diesen Kraftstoff dem Kraftstoffvorratsbehälter zuführt. Die elektrische Zahnradpumpe 30 wird derart betrieben, dass mit erhöhter Last des Dieselmotors auch mehr Kraftstoff gefördert wird, so dass der erste Kraftstoffvolumenstrom 20 größer wird. Somit werden auch die Schmierstellen 37 der Hochdruckpumpe 6 in Abhängigkeit von der Belastung des Dieselmotors mit Kraftstoff versorgt. Figur 3 unterscheidet sich von der Darstellung aus Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Zahnradpumpe 30 mit nur einem druckseitigen

Strömungskanal in Form der ersten Leitung 18 durch die bereits aus Figur 1 bekannte elektrisch betreibbare Zahnradpumpe 4 ersetzt ist, wobei die

Zahnradpumpe 4 an ihrer Druckseite 12 zwei Strömungskanäle in Form der ersten Leitung 18 sowie der zusätzlichen zweiten Leitung 22 besitzt. Hierdurch ist es möglich, die nach dem Stand der Technik mit der ersten Leitung 18 verbundene zweite Leitung 22 nun direkt mit der Druckseite 12 der

Zahnradpumpe 4 zu verbinden. Somit ergeben sich zwei voneinander getrennte Kraftstoffvolumenströme 20, 24 mit jeweils unterschiedlichem Druckniveau. In Konsequenz hiervon kann somit auf die Zumesseinrichtung 100 aus Figur 2 verzichtet werden. Auch hier wird die elektrische Zahnradpumpe 4 lastabhängig betrieben, so dass mit steigender Last sowohl der erste Kraftstoffvolumenstrom 20 als auch der zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 steigt. Somit kann auch hier bei steigender Belastung des Dieselmotors, respektive der Hochdruckpumpe 6, den Schmierstellen 37 vermehrt Kraftstoff zugeführt werden, der einerseits eine ausreichende Schmierung der Schmierstellen 37 sicherstellt und zum anderen die an den Schmierstellen 37 aufgrund von Reibung entstehende Wärme besser ableitet. Wenn nun an den Schmierstellen 37 mehr Kraftstoff gefordert ist, als durch den zweiten Kraftstoffvolumenstrom 24 in Abhängigkeit von dem ersten Kraftstoffvolumenstrom 20 gefördert ist, kann der zweite Kraftstoffvolumenstrom

24 durch eine Drehzahlerhöhung der Zahnradpumpe 4 erhöht werden. Ein derartiger Zustand kann beispielsweise eintreten, wenn sich der Dieselmotor im Schiebebetrieb befindet und somit kein erster Kraftstoffvolumenstrom 20 benötigt wird, jedoch zur Schmierung der Schmierstellen 37 ein zweiter

Kraftstoffvolumenstrom 24 erforderlich ist. Hierbei kann der dem ersten

Kraftstoffvolumenstrom 20 zusätzlich zugeführte und nicht benötigte Kraftstoff mittels einer Bypassleitung 56 der Saugseite 10 der Zahnradpumpe wieder zugeführt werden.

In Figur 4 ist ein Diagramm auf Grundlage eines kartesischen

Koordinatensystems dargestellt. Hierbei ist über die x-Achse die Drehzahl der elektrisch betreibbaren Zahnradpumpe 4 aufgetragen und über die y-Achse der Kraftstoffvolumenstrom. Deutlich sichtbar ist, dass der zweite

Kraftstoffvolumenstrom 24 durch den Nullpunkt hindurchgeht. Der zweite

Kraftstoffvolumenstrom 24 dient zur Schmierung der Schmierstellen 37. Dies bedeutet, dass bereits bei geringen Drehzahlen der Zahnradpumpe 24 den Schmierstellen 37 Kraftstoff zugeführt wird. Der erste Kraftstoffvolumenstrom 20 schneidet die x-Achse an dem Punkt Xi. Dies bedeutet, dass die elektrische Zahnradpumpe 4 erst ab einer gewissen Drehzahl den ersten

Kraftstoffvolumenstrom 20 erzeugt. Dies liegt darin begründet, dass sich erst ab einem Druck von etwa 0,8 bar das Saugventil 44 der Hochdruckpumpe 6 öffnet und dann erst Kraftstoff dem Hochdruckkolben 40 zugeführt werden kann. Somit steht den Lagerstellen 37 bereits ein zweiter Kraftstoffvolumenstrom 24 zur Verfügung, der in dem hier vorliegenden Diagramm den Wert yi hat, während der Saugseite 42 der Hochdruckpumpe 6 noch kein Kraftstoff zugeführt wird.

Figur 5 zeigt die aus Figur 3 bekannte Darstellung, wobei der Hochdruckkolben 40 der Hochdruckpumpe 6 mit einem Niederdruckkolben 58 fest verbunden ist. Durch eine Bewegung des Hochdruckkolbens 40 mittels des Nockens 34 wird auch der Niederdruckkolben 58 translatorisch bewegt. Durch die Bewegung des Niederdruckkolbens 58 wird über eine dritte Leitung 60, welche fluiddicht mit der Saugseite 10 der elektrischen Zahnradpumpe 4 verbunden ist, ein dritter

Kraftstoffvolumenstrom 62 angesaugt, der ebenfalls den Schmierstellen 37 zugeführt wird. Wie auch der zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 wird der dritte Kraftstoffvolumenstrom 62 in das Gehäuse 32 eingeleitet. Damit durch die translatorische Bewegung des Niederdruckkolbens 58 der dritte

Kraftstoffvolumenstrom 62 nicht innerhalb der dritten Leitung 60 wieder zurück zur Saugseite 10 der Zahnradpumpe 4 gefördert werden kann, besitzt die dritte Leitung 60 ein Rückschlagventil 64, welches genau dies verhindert.

Wie bereits ausgeführt, dreht sich der Nocken 34 in einem vorbestimmten Verhältnis zu der Abtriebswelle des Dieselmotors. Somit wird zusätzlich zu der lastabhängigen Schmierung der Schmierstellen 37, die durch den zweiten Kraftstoffvolumenstrom 24 sichergestellt ist, zusätzlich ein von der

Hochdruckpumpe 6 drehzahlabhängiger dritter Kraftstoffvolumenstrom 62 den Schmierstellen 37 zugeführt. Wenn der Dieselmotor unter Last gestellt wird, wie beispielsweise bei einer Bergauffahrt eines Kraftfahrzeugs, kann hierbei möglicherweise die Drehzahl sinken. Hierdurch wird der dritte Kraftstoffvolumenstrom 62 geringer, als wenn das Kraftfahrzeug mit dem

Dieselmotor lediglich in der Ebene bewegt werden würde. Die erhöhte Last an den Dieselmotor bewirkt aufgrund des erhöhten Kraftstoffbedarfs eine höhere Umdrehungszahl der Zahnradpumpe 4 und damit eine Erhöhung sowohl des ersten Kraftstoffvolumenstroms 20 als auch des zweiten Kraftstoffvolumenstroms 24. Gerade der erhöhte zweite Kraftstoffvolumenstrom 24 stellt eine

ausreichende Schmierung und Wärmeableitung an den Schmierstellen 37 sicher. Wenn nun der Dieselmotor nahezu lastfrei bewegt wird, wenn also das

Kraftfahrzeug mit dem Dieselmotor beispielsweise bergab fährt und der

Dieselmotor durch das Kraftfahrzeug getrieben wird, erhöht sich die Drehzahl des Dieselmotors und damit auch der Antriebswelle 35 und den damit

verbundenen Nocken 34. Dies führt dazu, dass der dritte Kraftstoffvolumenstrom 62 steigt. Durch den Schiebebetrieb bedingt braucht der Saugseite 42 der Hochdruckpumpe 6 kein erster Kraftstoffvolumenstrom 20 zugeführt zu werden. Damit braucht der elektrischen Zahnradpumpe 4 auch keine elektrische Energie zugeführt zu werden. Infolge hiervon wird auch kein zweiter

Kraftstoffvolumenstrom 24 erzeugt. Somit werden die Schmierstellen 37 lediglich durch den dritten Kraftstoffvolumenstrom 62 mit Kraftstoff versorgt. Aus

Sicherheitsgründen wird jedoch zumeist der elektrischen Zahnradpumpe 4 ein gewisses Maß an elektrischer Energie zugeführt, so dass auch ein vorgegebener zweiter Kraftstoffvolumenstrom 24 den Schmierstellen 37 zugeführt werden kann. Der der ersten Leitung 18 zugeführte erste Kraftstoffvolumenstrom 20 wird, bevor er den durch das Saugventil 44 vorbestimmten ersten Druck erreicht, mittels der Bypassleitung 56 der Saugseite 10 der Zahnradpumpe 4 zugeführt.

In Figur 6 ist in einem kartesischen Koordinatensystem der dritte

Kraftstoffvolumenstrom 62 dargestellt. Hierbei bezeichnet die x'-Achse die Drehzahl der Hochdruckpumpe 6 und die y-Achse, wie schon in Figur 4, den Kraftstoffvolumenstrom. Deutlich sichtbar ist, dass der dritte

Kraftstoffvolumenstrom 62 die x'-Achse in einem Punkt Xi' schneidet, wobei Xi' ungleich Null ist. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle 35 der Hochdruckpumpe 6 eine gewisse Drehzahl benötigt, damit ein dritter Kraftstoffvolumenstrom 52 gefördert werden kann. Dies ist hauptsächlich durch Toträume im System sowie Panschverluste bedingt.