Anmelderin: Robert Bosch GmbH, 70442 Stuttgart

Titel: Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 102 47 564 A1 bekannt. Der Kraftstoff wird dabei dem Saugventil einer Hochdruckpumpe mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe über eine Zumesseinheit in Abhängigkeit vom Bedarf dosiert zugeführt, wobei der Kraftstoff in der Hochdruckpumpe auf einen Druck von bis zu 1600 bar verdichtet und über ein Hochdruckventil in einen Hochdruckspeicher, das sogenannte Rail, eingespeist wird, an das die Einspritzdüsen einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Sie bewirken die eigentliche Einspritzung des zum Betrieb benötigten Kraftstoffs in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine. In Abhängigkeit von der Drehzahl benötigt eine Verbrennungskraftmaschine unterschiedlich große Kraftstoffmengen. Um bei allen Betriebszuständen hinreichende Kraftstoffmengen im Rail zur Verfügung zu haben, ist die Hochdruckpumpe auf den größtmöglichen Bedarf der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Dies bedingt allerdings den Nachteil, dass im Teillastbereich unnötig große Kraftstoffmengen in das Rail gefördert und über ein Überdruckventil in das Kraftstoffreservoir zurück geleitet werden, was energetisch wenig befriedigend ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe der Zumesseinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf dosiert. Das Überdruckventil und die Zumessventil sind unabhängige, separate Funktionseinheiten. Dies erhöht das Risiko, dass im Rail ein Überdruck auftritt, und dass druckbedingte, mechanische Schäden an dem Rail, den Verbindungsleitungen und/oder der Zumesseinheit auftreten können.

Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass ein Druckregelventil und eine Zumesseinheit nicht mehr als selbständige und voneinander unabhängige Funktionseinheiten erforderlich sind, sondern einander in ihrer Wirkung unterstützen. Die gesamte Funktionseinheit ist daher äußerst robust und funktionssicher. Durch einen Überdruck bedingte Schäden im Bereich des RaIIs, der Leitungen und der Zumesseinheit können dadurch zuverlässig vermieden werden. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass sich die beiden Ventile nicht in ihrer Wirkung zu beeinträchtigen vermögen und dass zumindest bei einem der Ventile im geschlossenen Zustand absolute Dichtheit gewährleistet ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 und 4 haben den Vorteil einer besonders guten Dauerhaltbarkeit und Verschleißarmut. Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 hat den Vorteil, dass der Kolben in dem Zylinder verdreht werden kann, ohne dass ich eine Veränderung der Funktionssicherheit ergibt. Dies vereinfacht die Montage wesentlich. Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 beschreibt eine Ausbildung, bei der ein Kolben von T-förmigem Profil in einem Zylinder von daran angepasstem, T- förmigem Profil aufgenommen ist, wobei sich die Ausnehmung als Ringzylinder öffnet, wenn der Kolben in dem Zylinder in Längsrichtung verschoben wird. Im selben Sinne verkleinert sich die Ausnehmung, wenn die Größe der Relativverschiebung vermindert wird. Die Bauform ist besonders einfach herzustellen und zu montieren. Wenn der Zylinder und der Kolben auf der ganzen Länge von übereinstimmendem Querschnitt sind, kann eine ähnliche Wirkung erzielt werden, wenn die Ausnehmung gemäß Anspruch 7 durch eine Ringnut und der Kolben gegebenenfalls von einer Ergänzungsbohrung quer durchdrungen ist. Am einfachsten lässt sich die starre Verbindung zwischen den Schließgliedern des Zumessventils und des Druckregelventils erzeugen, wenn die Schließglieder im Sinn des Anspruchs 8 durch eine Schubstange verbunden sind.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 lässt sich willkürlich sehr genau ansteuern und damit die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine sehr genau und optimal steuern. Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 bietet dabei den Vorteil, dass der Ringmagnet nur in einer Richtung wirksam sein muss. Die genaue Ansteuerung vereinfacht sich dadurch erheblich. Zeichnung Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 bei dem der Kolben des Zumessventils von einer Ringnut umschlossen ist, die mit den Mündungen der Ansaugleitung in Deckung bringbar ist.

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 , bei der der Kolben und der ihn aufnehmende Zylinder einen abgestuft verminderten Querschnitt haben, wobei sich ein den Kolben umschließender hohlzylindrischer Raum ergibt, die mit den Mündungen der Ansaugleitung in Deckung bringbar ist, wenn der Kolben gegenüber dem Zylinder in Längsrichtung verschoben wird.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen funktionell übereinstimmende Gegenstände. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dient zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff. Sie umfasst ein Kraftstoffreservoir 1 und eine Hochdruckpumpe 2, die durch eine Ansaugleitung 3 verbunden sind, ein Zumessventil 4, das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung 3 bewirkt, ein Rail 5 zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil 6 zur Regulierung des Druckes in dem Rail 5.

Das Zumessventil 4 und das Druckregelventil 6 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 vereint und haben entgegengesetzte Öffnungsrichtungen, wobei das Zumessventil 4 und das Druckregelventil 6 Schließglieder 4.1 , 6.1 haben, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse 14 nur gleichgerichtet und gemeinsam verschiebbar sind. Nur eines der Schließglieder 6.1 , nämlich dasjenige des Druckregelventils 6, ist an unmittelbar einen Ventilsitz 6.2 anlegbar, während das andere als anschlagloser Schieber 4.2 gestaltet ist. Beide Ventile zeichnen sich dadurch jeweils durch eine besonders gute Funktionssicherheit aus. Das an den Ventilsitz 6.2 anpressbare Schließglied 6.1 des Druckregelventils 6 ist eine Kugel. Es lässt sich demgemäss sehr einfach herstellen und zeichnet sich durch eine besonders hohe Verschleißarmut und Funktionssicherheit aus. Die Durchlässigkeit des Druckregelventils 6 wird durch den jeweiligen Abstand der Kugel von dem zugehörigen Ventilsitz 6.2 bestimmt. Der Schieber 4.2 des Zumessventils 4 ist durch einen in einem Kanal des Gehäuses 7 aufgenommenen, in Längsrichtung verschiebbaren Kolben gebildet, wobei das Gehäuse 7 innerhalb der Längserstreckung des Kolbens von einer Querbohrung 7.1 quer durchdrungen ist und wobei der Kolben mit einer Steuerkante 4.3 dichtend vor die kanalseitigen Eintrittsöffnungen der Querbohrung 7.1 schiebbar ist. In Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der Steuerkante 4.3 des Kolbens vor den kanalseitigen Eintrittsöffnungen wird deren Durchtrittsquerschnitt und damit zugleich der Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung 3 verändert.

Der Kolben ist zum Öffnen der Querbohrung 7.1 mit zumindest einer Ausnehmung versehen, die in Deckung mit den kanalseitigen Eintrittsöffnungen der Querbohrung 7.1 bringbar ist. Die Steuerkante 4.3 ist dabei durch die Kante gebildet, in der sich die Querbohrung und die Mantelfläche des Kolbens gegenseitig begrenzen.

Fig. 2 zeigt eine erste Bauform, bei der der Kolben zur Bildung der Ausnehmung von einer radial nach außen offenen Ringnut 4.4 umschlossen und/oder von einer mit der Querbohrung 7.1 in Deckung bringbaren Ergänzungsbohrung quer durchdrungen ist. Die Steuerkante 4.3 ist dabei durch eine die Mantelfläche des Kolbens begrenzende Kreisringsfläche gebildet.

Fig. 3 zeigt eine zweite Bauform, bei der die Steuerkante 4.3 eine erste Kreisringsfläche des Kolbens radial außenseitig begrenzt, die zwischen einem ersten Axialbereich des Kolbens eines größeren Querschnittes und einem zweiten Axialbereich des Kolbens von abgestuft verringertem Querschnitt angeordnet ist, wobei der Kanal zwei Achsialbereiche aufweist, die hinsichtlich der Abstufung der Querschnitte an die Gestalt des Kolbens angepasst und durch eine zweite Kreisringsfläche 7.2 getrennt sind und wobei die Ausnehmung durch den Ringraum 4.5 zwischen dem Kolben und dem Kanal gebildet ist, der sich ergibt, wenn die Kreisringflächen des Kolbens und des Kanals in Längsrichtung einen Abstand L von einander haben. Die Schließglieder 4.1 , 6.1 sind bei der Bauform nach Fig. 1 durch eine Schubstange 10 mechanisch starr verbunden. Dies erübrigt eine besondere Justierung. Die Schubstange 10 umschließt eine Magnetspule 11 und trägt einen Anker 12 aus Eisen, der in dem Magnetfeld der Magnetspule 11 angeordnet ist. Die Magnetspule 11 ist durch ein Stromkabel 15 mit elektrischer Spannung beaufschlag- und betätigbar. Die Schubstange 10 und der Anker 12 sind von Bohrungen 15 durchdrungen, um die Trägheitsmarse zu vermindern und die Beweglichkeit zu verbessern, wenn die Hohlräume der Funktionseinheit insgesamt mit Kraftstoff gefüllt sind. Dies kann zweckmäßig sein, um Abdichtungsprobleme gegenüber relativ bewegten Teilen zu vermeiden. Eine Strombeaufschlagung des Elektromagneten, die computergesteuert erfolgen kann, hat eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Anker 12 und der Magnetspule 11 zur Folge, die dazu genutzt wird, die Durchlässigkeiten des Druckregelventils 6 und des Zumessventils 4 nach Bedarf gezielt zu verändern. Die Magnetspule 11 ist bei der Bauform nach Fig. 1 gegen die Kraft einer an dem Schieber 4.2 und/oder der Schubstange 10 angreifenden Druckfeder 13 wirksam. Bei unbeschalteter Magnetspule 11 bewirkt die Druckfeder eine Anpressung des Schließglieds des Druckregelventils 6 an seinen Ventilsitz und eine Öffnung des insgesamt verfügbaren Durchtrittsquerschnittes des Zumessventils 4 der Ansaugleitung 3. Die Hochdruckpumpe 2 wird dadurch im größtmöglichen Maße mit Kraftstoff versorgt und das Rail 5 sehr schnell mit Kraftstoff gefüllt, der in dem Rail den notwendigen Druck zur Versorgung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine aufweist. Ist dieser Druck erreicht, dann wird über den Elektromagneten eine Abregelung eingeleitet, die darin besteht, zugleich das Druckregelventil im erforderlichen Maße zu öffnen und das Zumessventil zu schließen. Der Hochdruckpumpe wird eine entsprechend reduzierte Menge des Kraftstoffs zugeführt, in das Rail eingespeist und daraus in entsprechend vermindertem Umfang abgeleitet. Der Querschnitt der Entlastungsleitung ist so groß bemessen, dass das maximale Fördervolumen der Hochdruckpumpe 3 bei Bedarf insgesamt darüber in das Kraftstoffreservoir 2 zurückgeleitet werden kann. Überdruckbedingte Schäden sind daher nicht mehr zu befürchten. In dem Rail herrscht dadurch bei minimaler Antriebsleistung der Hochdruckpumpe 2 bei allen Drehzahlen der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine immer der betriebsnotwendige, konstante Druck.