Beschreibung

Titel

Kraftstoffversorgungsanlage und Entlastungsventil für eine Kraftstoffversorgungsanlage

Stand der Technik

Bei Kraftstoffversorgungsanlagen für Brennkraftmaschinen fördert üblicherweise eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter über eine Kraftstoffleitung zu einem Einspritzventil oder zu mehreren Einspritzventilen. über das mindestens eine

Einspritzventil gelangt der Kraftstoff direkt oder indirekt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine. Es gibt Kraftstoffversorgungsanlagen, bei denen eine Hochdruckpumpe den von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoff in der Kraftstoff leitung auf einen Hochdruck anhebt, bevor der Kraftstoff zu den Einspritzventilen gelangt.

Ein an die Kraftstoff leitung angeschlossenes Druckventil bzw. Druckregelventil sorgt dafür, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine der Druck in der Kraftstoffleitung auf einem konstanten Wert liegt. Damit sich in der Kraftstoffleitung keine Gasblasen bilden können, wenn die Brennkraftmaschine bei aufgeheiztem Kraftstoff abgestellt wird, muss das Druckregelventil auch im abgestellten Zustand der

Brennkraftmaschine dicht sein und dafür sorgen, dass der Druck in der Kraftstoffleitung mindestens so lange erhalten bleibt, bis der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung so weit abgekühlt ist, dass sich keine Gasblasen in der Kraftstoff leitung mehr bilden können.

Weil das Druckventil bzw. Druckregelventil bei abgestellter Brennkraftmaschine den Druck in der Kraftstoffleitung halten muss, ist zwischenzeitlich das Problem aufgetreten, dass dann wenn die Kraftstoffversorgungsanlage abgekühlt ist und aufgrund von tageszeitlich bedingten Temperaturschwankungen sich der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung erwärmt, auch der Druck des in der Kraftstoffleitung eingespannten Kraftstoffs ansteigt. Dadurch

entsteht die Gefahr, dass eine geringe Menge des Kraftstoffs durch natürlich auftretende Leckage des Einspritzventils in das Saugrohr bzw. in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Wenn sich die Umgebung wieder etwas abkühlt, dann wird aus dem Kraftstoffvorratsbehälter aufgrund der Kontraktion des Kraftstoffs in der Kraftstoff leitung Kraftstoff in die Kraftstoff leitung nachgesaugt und davon kann bei erneutem Erwärmen wieder Kraftstoff durch das Einspritzventil in den Brennraum abgegeben werden. Dies kann bei einem Start der Brennkraftmaschine zu einem erhöhten Ausstoß an Schadstoffen führen.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage und das erfindungsgemäße Entlastungsventil haben demgegenüber den Vorteil, dass bei abgestellter Brennkraftmaschine und einem Druck in der Kraftstoffleitung unterhalb eines Grenzdrucks der Druck in der Kraftstoffleitung auch bei sich ändernden Temperaturen nicht ansteigen kann, und trotzdem ist während eines Betriebs der Brennkraftmaschine und nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine ein Regeln bzw. ein Halten des Drucks auf dem vorgesehnen Niveau weiterhin unbeschränkt möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Kraftstoffversorgungsanlage und des Entlastungsventils möglich.

Das den Schließkörper des Entlastungsventils in öffnungsrichtung beaufschlagende elastische Element bietet den Vorteil, dass unabhängig von einer Einbaulage des Entlastungsventils das Entlastungsventil bei einem Druck auf der Zulaufseite unterhalb dem Grenzdruck zuverlässig öffnet.

üblicherweise ist bei Kraftstoffversorgungsanlagen ein Druckventil zum Regeln und Halten des Betriebsdrucks in der Kraftstoffversorgungsanlage während des Betriebs der Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Integrieren des Entlastungsventils in das

Ventilschließelement des Druckventils bietet den Vorteil, dass das Entlastungsventil keinen zusätzlichen Anschluss erforderlich macht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugt ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 eine Kraftstoffversorgungsanlage mit einem Entlastungsventil, die Figur 2 ein Entlastungsventil, die Figur 3 ein abgeändertes Entlastungsventil, die Figur 4 eine abgewandelte Kraftstoffversorgungsanlage mit einem Entlastungsventil und einem getrennt hiervon angeordneten Druckventil und die Figur 5 eine weitere Ausführungsform des Entlastungsventils.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine Kraftstoffversorgungsanlage 1 mit einem Kraftstoffvorratsbehälter 2, einer Kraftstoffpumpe 4, einem Kraftstofffilter 8, einem Entlastungsventil 10, einem Druckregelventil, auch als Druckventil 12 bezeichenbar, einer Kraftstoffleitung 14, einer Hochdruckpumpe 16, einer Brennkraftmaschine 18, einer Hochdruckleitung 20 und mit mindestens einem Einspritzventil 22. Das Entlastungsventil 10 und das Druckventil 12 befinden sich innerhalb eines gemeinsamen Ventilgehäuses.

Die Kraftstoffpumpe 4 wird von einem Pumpenmotor 6 angetrieben. Die Kraftstoffpumpe 4 saugt Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 2 und fördert ihn durch den Kraftstofffilter 8 in eine Kraftstoff leitung 14. Von der Kraftstoffleitung 14 gelangt der Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe 16, die, angetrieben von der Brennkraftmaschine 18, den Druck anhebt und den Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 20 zu dem mindestens einen Einspritzventil 22 fördert. Durch das Einspritzventil 22 gelangt der Kraftstoff, je nach Ausführung, in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine 18.

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Es gibt auch Ausführungen bei denen keine Hochdruckpumpe vorgesehen ist, das heißt, die Kraftstoffpumpe 4 fördert ohne eine Hochdruckpumpe durch die Kraftstoffleitung 14 zum mindestens einen Einspritzventil 22.

Der Druck des Kraftstoffs wird entweder über das Druckventil 12 mechanisch geregelt, oder aber bedarfsabhängig, mit einem nicht dargestellten Drucksensor, im geschlossenen Regelkreis, geregelt oder ohne Drucksensor, über ein in einem elektronischen Steuergerät hinterlegtes Kennfeld im einem sogenannten offenen Regelkreis gesteuert.

Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das in das Druckventil 12 integrierte Entlastungsventil 10 der Kraftstoffversorgungsanlage 1.

In allen Figuren sich gleiche oder gleich wirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen

Ausführungsbeispielen. Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar.

Das Entlastungsventil 10 umfasst im Wesentlichen ein Entlastungsventilgehäuse 24, einen Schließkörper 26, einen Ventilsitz 28, ein elastisches Element 30 und eine Schließkörperführung 32. Das Entlastungsventil 10 hat eine Zulaufseite 34 und eine Weiterlaufseite 36.

Der Ventilsitz 28 besteht beispielsweise aus einem in das Entlastungsventilgehäuse 24 eingelegten oder eingespritzten oder einvulkanisierten Ring aus elastomerem oder gummiartigem Material. Der Schließkörper 26 ist beispielsweise eine Kugel aus Metall oder Kunststoff. Die Schließkörperführung 32 ist beispielsweise eine in das Entlastungsventilgehäuse 24 eingepresste Buchse und hat bei Bedarf Längsrippen zum Führen des Schließkörpers 26 und damit zwischen dem Schließkörper 26 und der Schließkörperführung 32 Kraftstoff hindurch strömen kann. Das elastische Element 30 ist beispielsweise in Form einer kleinen Schraubendruckfeder realisiert. Das elastische Element 30 beaufschlagt den Schließkörper 26 in öffnungsrichtung weg vom Ventilsitz 28.

Bei dem in der Figur 2 dargestellten, bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiel dient das Entlastungsventilgehäuse 24 auch als Ventilschließelement 40 des Druckventils 12. Oder anders ausgedrückt, das Entlastungsventil 10 ist komplett in das Ventilschließelement 40 des Druckventils 12 integriert, mit unter anderem dem Vorteil, dass das Entlastungsventil 10 keinen zusätzlichen Anschluss an der Kraftstoffleitung 14 erforderlich macht.

Das Druckventil 12 umfasst ein Ventilgehäuse 42 mit einem an dem Ventilgehäuse 42 vorgesehenen Reglerventilsitz 44. Das Ventilgehäuse 42 des Druckventils 12 hat einen Zulaufanschluss 46, einen Tankrücklauf 48 und eine Reglerfeder 50. Am Zulaufanschluss 46 können bei Bedarf optional ein Vorsieb 52 und/oder eine Vordrossel 54 vorgesehen sein. An dem Ventilschließelement 40 gibt es ein Dichtelement 56, das vorzugsweise aus einem elastomeren Werkstoff besteht.

Am Tankrücklauf 48 des Druckventils 12 gibt es eine Stellschraube 58. Die Reglerfeder 50 ist zwischen dem Ventilschließelement 40 und der Stellschraube 58 eingespannt. Die Reglerfeder 50 drückt das Dichtelement 56 des Ventilschließelements 40 gegen den Reglerventilsitz 44. Die Reglerfeder 50 bestimmt den zulaufseitigen öffnungsdruck des Druckventils 12. Mit Hilfe der Stellschraube 58 kann der öffnungsdruck des Druckventils 12 eingestellt werden, bei dessen überschreitung das Ventilschließelement 40 mit dem

Dichtelement 56 vom Ventilsitz 44 abhebt. Wenn der Betriebsdruck in der Kraftstoffleitung 14 unter den öffnungsdruck fällt, dann kann kein Kraftstoff mehr aus der Kraftstoffleitung 14 zwischen dem Reglerventilsitz 44 und dem Ventilschließelement 40 vom Zulaufanschluss 46 zum Tankrücklauf 48 strömen.

Das Druckventil 40 sorgt dafür, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 und während einer gewissen Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 18 der Betriebsdruck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 14 auf der vorgesehenen Höhe gehalten wird.

Mit überschreiten des öffnungsdrucks in der Kraftstoffleitung 14 hebt das Ventilschließelement 40 vom Reglerventilsitz 44 ab, so dass überschüssiger Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 14, durch das Druckventil 12 und durch den Tankrücklauf 48 in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 strömen kann.

Der in der Kraftstoffleitung 14 herrschende Druck herrscht praktisch unverändert auch auf der Zulaufseite 34 des Entlastungsventils 10. Der Druck auf der Zulaufseite 34 beaufschlagt den Schließkörper 26 in Schließrichtung gegen die Kraft des elastischen Elements 30 und gegen den Ventilsitz 28.

Wenn der Druck auf der Zulaufseite 34 des Entlastungsventils 10 größer ist als ein Grenzdruck, dann wird der Schließkörper 26 gegen den Ventilsitz 28 des Entlastungsventils 10 gedrückt, so dass kein Kraftstoff von der Zulaufseite 34 durch das Entlastungs- ventil 10 zur Weiterlaufseite 36 des Entlastungsventils 10 strömen kann. Ist der Druck auf der Zulaufseite 34 niedriger als der Grenzdruck, dann hat der Schließkörper 26 mindestens so weit vom Ventilsitz 28 abgehoben, dass Kraftstoff von der Zulaufseite 34 entlang der Schließkörperführung 32 zwischen dem Schließkörper 26 und dem Entlastungsventilgehäuse 24 zur Weiterlaufseite 36 des Entlastungsventils 10 gelangen kann. Das elastische Element 30 unterstützt das öffnen.

Der Grenzdruck, unterhalb dem das Entlastungsventil 10 offen ist, und oberhalb dem das Entlastungsventil 10 geschlossen ist, ist wesentlich niedriger als der öffnungsdruck bei dessen überschreitung das Druckventil 12 öffnet, so dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 überschüssig geförderter Kraftstoff aus der Kraftstoff leitung 14 nur zwischen dem Reglerventilsitz 44 und dem Dichtelement 56 durch das Druckventil 12 zum Tankrücklauf 48 gelangen kann, nicht aber durch das Entlastungsventil 10.

Wenn der am Druckventil 12 eingestellte öffnungsdruck beispielsweise auf 10 bar (entspricht 1 000 000 Pascal) eingestellt ist, dann ist der Grenzdruck, bei dessen

überschreitung das Entlastungsventil 10 schließt, und bei dessen Unterschreitung das Entlastungsventil 10 öffnet, beispielsweise auf 0,01 bar (entspricht 1 000 Pascal) eingestellt.

Im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 18 fördert die Kraftstoffpumpe 4 üblicherweise mehr Kraftstoff als von der Brennkraftmaschine 18 benötigt wird und der überschüssige Kraftstoff strömt aus der Kraftstoff leitung 14 durch das Druckventil 12 zum Tankrücklauf 48. Das Ventilschließelement 40 hebt gerade so weit vom Reglerventilsitz 44 ab, dass in der Kraftstoff leitung 14 der gewünschte Betriebsdruck herrscht. Für diesen

Betriebszustand kann die Vordrossel 54 entfallen. Die Vordrossel 54 ist dann vorzusehen, wenn die Druckregelung, wie oben beschrieben, bedarfsabhängig erfolgt.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 bleibt das Entlastungsventil 10 vollständig geschlossen.

Beim Starten der Brennkraftmaschine 18, das heißt beim Inbetriebsetzen der Kraftstoffpumpe 4, wird aufgrund der großen Menge des Kraftstoffs der Schließkörper 26 des Entlastungsventils 10 gleich zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 gegen den Ventilsitz 28 gedrückt, so dass das Entlastungsventil 10 gleich zu Beginn schließt und der Betriebsdruck allein vom Druckventil 12 geregelt wird.

Nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 18, das bedeutet auch nach dem Abstellen der Kraftstoffpumpe 4, drückt die Reglerfeder 50 des Druckventils 12 das Ventil- schließelement 40 gegen den Reglerventilsitz 44. Unmittelbar nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 18, und für einen Zeitraum nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 18, sind das Druckventil 12 und auch das Entlastungsventil 10 geschlossen. Damit ist der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 14 eingesperrt, so dass für eine möglichst lange Zeit nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine 18 der Druck in der Kraftstoff- leitung 14 auf einem möglichst hohen Niveau gehalten wird. Dehnt sich der Kraftstoff infolge Erwärmung aus, während sich der Druck auf dem hohen Niveau befindet, dann öffnet das Druckventil 12 und begrenzt den maximal auftretenden Druck auf den durch die Reglerfeder 50 vorher eingestellten Wert.

Wenn die Brennkraftmaschine 18 längere Zeit steht, kann der Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoff leitung 14 unter den am Entlastungsventil 10 eingestellten Grenzdruck absinken. Dann öffnet das Entlastungsventil 10. Wenn dann aufgrund von Temperaturänderung, beispielsweise durch Temperaturänderung aufgrund unterschiedlicher Sonneneinstrahlung, sich der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 14 erwärmt und damit ausdehnt, kann Kraftstoff praktisch drucklos aus der Kraftstoffleitung 14 durch das Entlastungsventil 10 zurück in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 strömen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch aufgrund von Temperaturänderungen der Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 14 nicht ansteigen kann. Dadurch ist sichergestellt, dass kein

Kraftstoff durch eine eventuelle Leckage am Einspritzventil 22 in die Brennkraftmaschine 18 gelangt.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.

Die Figur 3 zeigt einen abgebrochenen Längsschnitt durch das Druckventil 12 mit dem integrierten Entlastungsventil 10, wobei die in der Figur 3 nicht dargestellten Teile beispielsweise so wie in der Figur 2 dargestellt ausgeführt sein können.

Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat es im Bereich des Ventilsitzes 28 auf der dem Schließkörper 26 zugewandten Seite hervorstehende Unebenheiten. Diese hervorstehenden Unebenheiten wirken als elastisches Element 30.

Wenn der Druck auf der Zulaufseite 34 kleiner als der Grenzdruck ist, dann sorgt das elastische Element 30 dafür, dass der Schließkörper 26 so weit in öffnungsrichtung verstellt wird, dass zwischen dem Schließkörper 26 und dem Ventilsitz 28 umfangsmäßig mindestens partielle Durchlässe entstehen, so dass Kraftstoff von der Zulaufseite 34 auf die Weiterlauf seite 36 gelangen kann.

Wenn der Druck auf der Zulaufseite 34 größer als der Grenzdruck ist, dann wird der Schließkörper 26 von dem auf der Zulaufseite 34 in Schließrichtung wirkenden Druck so stark gegen den Ventilsitz 28 beaufschlagt, dass die Unebenheiten am Ventilsitz 28, die als elastisches Element 30 wirken, platt gedrückt werden, so dass zwischen dem Schließkörper 26 und dem Ventilsitz 28 kein Kraftstoff von der Zulaufseite 34 auf die

Weiterlaufseite 36 gelangen kann. Die Unebenheiten können auch am Schließkörper 26 beispielsweise in Form von Riffelungen vorgesehen sein, so dass erst oberhalb des Grenzdrucks der Schließkörper 26 so stark gegen den Ventilsitz 28 gepresst wird, dass das Entlastungsventil 10 dicht ist.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit einer Kraftstoffversorgungsanlage 1 mit dem Entlastungsventil 10.

Bei der in der Figur 4 dargestellten Kraftstoffversorgungsanlage 1 sind das Entlastungsventil 10 und das Druckventil 12 in getrennten Gehäusen untergebracht. Das Druckventil 12 kann so wie bisher schon bei Kraftstoffversorgungsanlagen üblich ausgeführt sein, weshalb auf das Druckventil 12 nicht näher eingegangen werden muss.

Die Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Entlastungsventil 10 der in der Figur 4 dargestellten Kraftstoffversorgungsanlage 1.

In Betriebsstellung ist das Entlastungsventil 10 so ausgerichtet, dass der Schließkörper 26 aufgrund seines Gewichts in öffnungsrichtung weg vom Ventilsitz 28 bewegt wird, wenn der Druck auf der Zulaufseite 34 niedriger als der Grenzdruck ist. Somit kann bei der in der Figur 5 gezeigten Ausführung auf das bei den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungen enthaltene elastische Element 30 verzichtet werden.

Die Zulaufseite 34 ist direkt mit der Kraftstoff leitung 14 verbunden. Wenn der Druck in der Kraftstoffleitung 14 und auf der Zulaufseite 34 niedriger als der Grenzdruck ist, dann hat der Schließkörper aufgrund seines Gewichts vom Ventilsitz 28 abgehoben und es kann Kraftstoff praktisch drucklos von der Zulaufseite 34 auf die Weiterlaufseite 36 und dann in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 gelangen.

Sobald die Kraftstoffpumpe 4 anfängt zu fördern, wird der Schließkörper 26 sofort vom Kraftstoff gegen den Ventilsitz 28 in Schließrichtung betätigt, so dass das Entlastungsventil 10 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 18 und für einige Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 18 ständig geschlossen bleibt, solange der Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 14 oberhalb des Grenzdrucks ist. Das Entlastungsventil 10 öffnet erst dann, wenn nach längerem Abstellen der Brennkraftmaschine der Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 14 unter den Grenzdruck abgefallen ist.