Dieselmotoren hinkten lange Jahre in Bezug auf die technologische Weiterentwicklung den mit Katalysatoren ausgerüsteten Ottomotoren hinterher. Durch Entwicklung neuer Einspritzsysteme konnte dieser technologische Vor- sprung der Ottomotoren jedoch in jüngster Zeit eingeholt werden. Als besonders leistungsfähig haben sich dabei Di- rekteinspritzsysteme herausgestellt, bei denen der aus einem Kraftstoffbehälter angesaugte und mit Druck beauf- schlagte Kraftstoff einer gemeinsamen Hochdruckleitung, der sogenannten Common-Rail und von dort den Injektoren zugeführt wird. Derartige Kraftstoffeinspritzsysteme wer- den in der Technik auch als Common-Rail-Systeme bezeich- net.

Der Kraftstoff wird über eine Vorförderpumpe aus ei- nem Kraftstoffbehälter angesaugt und über eine nachge- schaltete Hochdruckpumpe auf den in der Common-Rail er- forderlichen Druck von beispielsweise 1.400 bar gebracht.

Der Druck in der Common-Rail wird über ein Druckregelven- til begrenzt, über das der überschüssige, druckbeauf- schlagte Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter zurückführbar ist. Die Hochdruckpumpe ist als Verstellpumpe ausgeführt, wobei unterschiedliche Bauarten, beispielsweise eine sauggedrosselte Pumpe, eine von einem Elektromotor mit unterschiedlichen Drehzahlen angetriebene Pumpe, eine

Pumpe mit verstellbarem Hubring oder mit verstellbarer Schrägscheibe verwendet werden können.

Bei modernen Common-Rail-Systemen erfolgt die Druck- regelung in der Common-Rail häufig über ein der Verstell- pumpe vorgeschaltetes Volumenstromregelventil (Saugdrosselventil), während das den Druck in der Common- Rail begrenzende Druckregelventil lediglich zum schnellen Druckabsenken benutzt wird.

Eine derartige Konstruktion ist in der EP 0299337A2 beschrieben. Der Vorteil derartiger Lösungen liegt darin, daß durch entsprechende Einstellung des Volumenstromre- gelventils nur die erforderliche Menge an Kraftstoff zur Hochdruckpumpe geführt wird, so daß die aus der Common- Rail zum Kraftstoffbehälter zurückgeführte Kraftstoffmen- ge minimal ist.

Ein Problem bei derartigen Einspritzsystemen ist, daß beispielsweise im Winter bei tiefen Außentemperaturen der Kraftstoffilter durch Paraffinausscheidungen verstopft werden kann. Um diese Gefahr auf ein Minimum zu verrin- gern, sind Dieselkraftstoffe gemäß der Norm EN 116 in CFPP-Klassen (Cold-Filter-Plugging-Point) unterteilt. Diese CFPP-Klassen definieren jeweils untere Temperatur- grenzwerte, bei deren Unterschreitung Paraffinausschei- dungen im Dieselkraftstoff auftreten können.

Zur Vermeidung derartiger Paraffinausscheidungen wer- den bei herkömmlichen Common-Rail-Systemen elektrisch be- heizte Kraftstoffilter eingesetzt, die jedoch vergleichs- weise aufwendig aufgebaut sind und nur mit einem erhebli- chen Energieaufwand zu betreiben sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie ein Verfahren zur

Steuerung eines Einspritzsystemes zu schaffen, bei dem das Kaltstartverhalten bei tiefen Temperaturen verbessert ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kraftstoffein- spritzsystems durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahren durch die Merkmale des ne- bengeordneten Patentanspruchs 9 gelöst.

Durch die Maßnahme, zwischen der Common-Rail und der Hochdruckpumpe eine im Leitungsbereich zwischen Kraft- stoffbehälter und Kraftstoffilter mündende Rücklauflei- tung abzweigen zu lassen, kann ein durch die Wirkung der Hochdruckpumpe und gegebenenfalls eines Saugdrosselven- tils erwärmter Kraftstoffteilstrom zum Eingang des Fil- ters zurückgeführt werden, so daß ein Verstopfen des Kraftstoffilters erst bei wesentlich niedrigeren Tempera- turen als beim Stand der Technik erfolgt. Das heißt, durch die Teilrückführung einer erwärmten Kraftstoffmenge zum Filter ist das Starten des Motores auch deutlich un- terhalb des CFPP des eingesetzten Kraftstoffes möglich.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird beim Kaltstart die Hochdruckpumpe derart angesteuert, daß diese eine maximale Fördermenge abgibt, so daß entspre- chend auch der durch die Rücklaufleitung zurückgeführte Kraftstoffvolumenstrom maximal ist. Das heißt, bei dieser Variante wird die Verstellpumpe praktisch als Konstant- pumpe mit maximaler Förderleistung betrieben und aufge- heizter Kraftstoff im wesentlichen direkt in den Filter eingeleitet. Bei einer alternativen Variante kann der zu- rückgeführte Kraftstoff auch in den Schwalltopf des Tanks oder in einen anderen Leitungsbereich zwischen Kraft- stoffbehälter und Filter eingespeist werden.

Die Ansteuerung der Verstellpumpe erfolgt vorzugs- weise in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur, die im Bereich des Filters gemessen wird. Die Dauer dieser Kaltstartregelung kann dann entweder in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Zeitintervall oder nach dem Tempera- turverlauf im Filterbereich bestimmt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Druckregelventil zur Begrenzung des Drucks in der Common- Rail in der Rücklaufleitung angeordnet, so daß der schal- tungstechnische Aufwand minimiert ist.

Die Leckage der Injektoren der Common-Rail kann ent- weder in die Rücklaufleitung oder aber direkt in den Kraftstoffbehälter eingespeist werden.

Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Kraft- stoffeinspritzsystems kann der Rücklaufleitung eine Ven- tileinrichtung zugeordnet werden, über die die Rücklauf- leitung wahlweise mit dem Kraftstoffbehälter oder dem Leitungsbereich zwischen Kraftstoffbehälter und Filter verbindbar ist, so daß die von der Common-Rail nicht be- nötigte Kraftstoffmenge bei warmem Motor direkt in den Kraftstoffbehälter zurückgeführt wird.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Hydraulikschaltplan ei- nes Common-Rail-Dieseleinspritzsystems, das auch als Speichereinspritzsystem bezeichnet wird.

Das erfindungsgemäße Common-Rail-System 1 hat einen Dieselkraftstoffbehälter 2 üblicher Bauart. Dieser ist mit einem Schwalltopf versehen, aus dem heraus der Die- selkraftstoff abgepumpt wird. Der Kraftstoffbehälter 2 ist an eine Kraftstoffleitung 4 angeschlossen, durch die hindurch der Dieselkraftstoff mittels einer Vorförderpum- pe 6 aus dem Kraftstoffbehälter 2 abpumpbar ist. Zwischen dem Kraftstoffbehälter 2 und der Vorförderpumpe 6 ist ein Kraftstoffilter 8, beispielsweise ein Sieb-oder Papier- filter vorgesehen, über den Feststoffe, beispielsweise Verschmutzungen oder Paraffinausscheidungen aus dem Die- selkraftstoff entfernbar sind. Der über die Vorförderpum- pe 6 druckbeaufschlagte Dieselkraftstoff wird zur Saug- seite einer Hochdruckpumpe 10 geführt, die beim darge- stellten Ausführungsbeispiel als Verstellpumpe ausgeführt ist. Moderne Common-Rail-Einspritzsysteme erfordern Maxi- maldrücke von bis zu 2.000 bar, so daß bevorzugterweise Radialkolbenpumpen als Hochdruckpumpen eingesetzt werden.

Der Kraftstoff kann auch über eine direkt am oder im Kraftstoffbehälter 2 angeordnete Kraftstoffpumpe ange- saugt werden, die beispielsweise elektrisch angetrieben ist. Bei einer derartigen Konstruktion kann die Vorför- derpumpe 6 entfallen.

Bei dem Gegenstand der Erfindung kommt es nicht auf die Bauart der Verstellpumpe 10 an. So kann diese bei- spielsweise als sauggedrosselte Pumpe (ähnlich der Kon- struktion in der EP 0299337A2) oder von einem Elektromo- tor mit unterschiedlichen Drehzahlen oder als Kolbenpumpe mit verstellbarem Hub ausgebildet sein.

Zwischen der Druckseite der Vorförderpumpe 6 und der Saugseite der Hochdruckpumpe 10 ist in der Kraftstofflei- tung 4 ein Volumenstromregelventil 12 vorgesehen, das beim gezeigten Ausführungsbeispiel als proportional ver-

stellbares 2/2-Wegeventil ausgeführt ist. Durch entspre- chende Ansteuerung des Volumenstromregelventils 12 wird die von der Vorförderpumpe 6 zur Saugseite der Hochdruck- pumpe 10 geförderte Dieselkraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Belastung des Motors abgedrosselt, so daß stets die optimale Fördermenge in die stromabwärts der Hoch- druckpumpe 10 angeordnete Common-Rail 14 gefördert wird.

Das Volumenstromregelventil 12 läßt sich in eine Sperr- stellung bringen, so daß die Kraftstoffzufuhr zur Hoch- druckpumpe 10 und damit zur Common-Rail 14 unterbrochen wird.

Die Ansteuerung des Volumenstromregelventils 12 und/oder der Verstellpumpe 10 erfolgt über ein Steuerge- rät 16, über das auch Injektoren 18 der Common-Rail 14 zur Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum an- steuerbar sind. Die Ansteuerung der Verstellpumpe 10 be- ziehungsweise des Volumenstromregelventils 12 erfolgt un- ter anderem in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur, die über einen Temperatursensor 20 erfaßt wird. Dieser kann beispielsweise im Bereich des Kraftstoffilters 8 an- geordnet sein, so daß die Dieselkraftstofftemperatur bei der Durchströmung des Filters 8 gemessen wird.

Die vorstehend erwähnte Common-Rail 14 ist über eine Druckleitung 22 mit der Druckseite der Hochdruckpumpe 10 verbunden. Von der Druckleitung 22 zweigt eine Rücklauf- leitung 24 ab, die im Bereich des Eingangs des Filters 8 in der Kraftstoffleitung 4 mündet. In der Rücklaufleitung 24 ist ein Druckregelventil 26 vorgesehen, über das der Druck in der Common-Rail 14 auf einen Maximalwert (beispielsweise etwa 1.500 bar) begrenzbar ist.

Die Leckagemenge der Injektoren 18 und die Überschuß- menge der Common-Rail 14 wird über eine gestrichelt ange-

deutete Verbindungsleitung 28 in die Rücklaufleitung 24 oder in eine Tankleitung 30 eingespeist.

Zur Kühlung der Hochdruckpumpe 10 zweigt im Bereich zwischen der Vorförderpumpe 6 und der Hochdruckpumpe 10 eine Kühlleitung 32 von der Kraftstoffleitung 4 ab, die zu Kühlanschlüssen der Hochdruckpumpe 10 geführt ist. Das heißt, eine Teilmenge des von der Vorförderpumpe 6 gelie- ferten Dieselkraftstoffes wird zur Kühlung der Hochdruck- pumpe 10 verwendet.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbei- spiel wird der zur Kühlung verwendete Dieselkraftstoff- teilstrom über eine Kühlaustrittsleitung 34 in die Tank- leitung 30 und somit zurück zum Kraftstoffbehälter 2 ge- führt. Prinzipiell ließe sich diese Teilmenge auch in die Rücklaufleitung 24 einleiten, da der aus der Hochdruck- pumpe 10 austretende, zur Kühlung verwendete Teilstrom eine höhere Temperatur als der Dieselkraftstoff im Kraft- stoffbehälter 2 aufweist, und somit dazu beiträgt, die Paraffinausscheidung zu unterdrücken.

Beim Kaltstart des Motores wird zunächst das Volumen- stromregelventil 12 in eine Durchflußstellung gebracht, die über das Steuergerät 16 in Abhängigkeit von dem Be- triebszustand des Motors gewählt wird. Der Dieselkraft- stoff wird über die Vorförderpumpe 6 aus dem Kraftstoff- behälter 2 angesaugt und durch den Filter 8 hindurch zur Saugseite der Hochdruckpumpe 10 gefördert. Über den Tem- peratursensor 20 wird die Kraftstofftemperatur im Bereich des Filters 8 gemessen und ein entsprechendes Signal dem Steuergerät 16 zugeführt. In Abhängigkeit von der Kraft- stofftemperatur gibt das Steuergerät 16 Steuersignale an das Volumenstromregelventil 12 und/oder die Verstellein- richtung der Hochdruckpumpe 10 ab. Erfindungsgemäß werden die Hochdruckpumpe 10 und/oder das Volumenstromregelven-

til 12 derart eingestellt, daß eine maximale Fördermenge an Dieselkraftstoff zur Common-Rail 10 gefördert wird.

Das heißt, durch entsprechende Ansteuerung wird die ver- hältnismäßig groß dimensionierte Verstellpumpe (Hochdruckpumpe 10) als Konstantpumpe mit maximaler För- dermenge betrieben, so daß eine Überschußmenge zur Common-Rail 14 geführt wird. Durch die Abdrosselung des Dieselkraftstoffes bei der Durchströmung des Volumen- stromregelventils 12 und durch die zusätzliche Erwärmung innerhalb der Hochdruckpumpe 10 hat der zur Common-Rail 14 strömende Dieselkraftstoff eine wesentlich höhere Tem- peratur als der direkt aus dem kalten Kraftstoffbehälter 2 entnommene Kraftstoff. Eine Teilmenge dieses aufgeheiz- ten Dieselkraftstoffes wird zum Eingang des Filters 8 zu- rückgeführt, so daß die Temperatur am Filter 8 auf einen Bereich oberhalb des CFPP ansteigt. Eine Paraffinaus- scheidung wird somit zuverlässig unterbunden, so daß ein Kaltstart auch unterhalb des CFPP möglich ist.

Nach Überschreiten einer vorbestimmten Warmlauftempe- ratur am Filter 8 oder in einem sonstigen Bereich des Kraftstoffeinspritzsystemes wird über das Steuergerät 16 ein Signal an die Verstellpumpe 10 und/oder das Volumen- stromregelventil 12 abgegeben, so daß die Fördermenge zur Common-Rail verringert wird und praktisch nur der benö- tigte Dieselkraftstoffvolumenstrom von der Hochdruckpumpe 10 verdichtet werden muß.

Die Umstellung des Einspritzsystems von der Kaltlauf- steuerung zum Warmlaufverfahren kann zeitabhängig oder aber temperaturabhängig erfolgen. Im erstgenannten Fall wird die vorgeschriebene Kaltlaufsteuerung während eines vorbestimmten Zeitintervalls aufrecht erhalten, wobei dieser Zeitintervall derart gewählt ist, daß auch bei un- günstigsten Betriebsbedingungen die Warmlaufphase er- reicht wird. Im letztgenannten Fall erfolgt die Kaltlauf-

steuerung in Abhängigkeit von der Filtertemperatur, daß heißt die"normale"Ansteuerung der Verstellpumpe 10 er- folgt erst, nachdem die Filtertemperatur einen oberen Grenzwert überschritten hat.

Selbstverständlich muß die Rücklaufleitung 24 nicht notwendigerweise im Eingangsbereich des Filters 8 münden, sondern kann praktisch an beliebiger Stelle zwischen dem Kraftstoffbehälter 2 und dem Filter 8 vorgesehen werden.

So kann die Rücklaufleitung 24 beispielsweise im eingangs genannten Schwalltopf des Kraftstoffbehälters 2 münden.

Wesentlich ist, daß der zurückgeführte Dieselkraftstoff- teilstrom seine Wärmeenergie nur in vernachlässigbarem Maß an den sonstigen, im Kraftstoffbehälter 2 befindli- chen Kraftstoff oder an sonstige Materialien abgibt, so daß eine vergleichsweise hohe Filtertemperatur gewährlei- stet ist.

Bei einer Variante könnte in der Rücklaufleitung 24 noch eine Ventileinrichtung vorgesehen werden, über die der zurücklaufende Teilstrom wahlweise zum Eingangsbe- reich des Filters 8 oder aber direkt in den Kraftstoffbe- hälter 2 zurückführbar ist.

Offenbart ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Steuerung eines Einspritzsystems, bei dem von einer Common-Rail nicht be- nötigter Kraftstoff über eine Rücklaufleitung in einen Kraftstoffleitungsbereich zwischen einem Kraftstoffilter und einem Kraftstoffbehälter zurückgeführt wird. Durch diese Rückführung wird der Kraftstoff erwärmt, so daß ein Verstopfen des Filters bei Unterschreiten des CFPP ver- hinderbar ist.