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Vorrichtung zur Regelung des einer Hochdruckkraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffvolumenstroms und zur Bereitstellung eines Spülstroms für die Schmierung und Kühlung der Hochdruckpumpe

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018564D
Original Publication Date: 2002-Sep-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 4 page(s) / 2M

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Hinrich Krüger: AUTHOR [+2]

Abstract

Bei Common Rail Einspritzsystemen (siehe Abbil- dung 1) fördert eine Hochdruckpumpe (Abb. 1, Punkt 1) den Kraftstoff in einen Druckspeicher (Abb. 1, Punkt 2). Die elektrisch angesteuerten Einspritz- ventile (Abb. 1, Punkt 3) entnehmen die benötigte Einspritzmenge dem Druckspeicher. Zur Regelung des Druckes im Druckspeicher wird die Hochdruck- pumpe so ausgelegt, dass sie mehr Kraftstoff fördern kann, als eingespritzt wird. Mit Hilfe eines elektrisch angesteuerten Druckregelventils (Abb. 1, Punkt 4) wird der überschüssig geförderte Kraftstoff abge- steuert und in den Tank (Abb. 1, Punkt 5) zurückge- führt.

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Verkehr

Vorrichtung zur Regelung des einerHochdruckkraftstoffpumpe zuge-führten Kraftstoffvolumenstromsund zur Bereitstellung eines Spül-stroms für die Schmierung undKühlung der Hochdruckpumpe

Idee: Dr. Hinrich Krüger, Regensburg;

Martin Werner, Regensburg

Bei  Common  Rail  Einspritzsystemen  (siehe Abbil-dung  1)  fördert  eine Hochdruckpumpe (Abb. 1,Punkt 1) den Kraftstoff in einen Druckspeicher (Abb.1, Punkt 2). Die elektrisch angesteuerten Einspritz-ventile (Abb. 1, Punkt 3) entnehmen die benötigteEinspritzmenge  dem  Druckspeicher.  Zur Regelungdes Druckes im Druckspeicher wird die Hochdruck-pumpe so ausgelegt, dass sie mehr Kraftstoff fördernkann, als eingespritzt wird. Mit Hilfe eines elektrischangesteuerten  Druckregelventils  (Abb.  1,  Punkt  4)wird  der  überschüssig  geförderte  Kraftstoff  abge-steuert und in den Tank (Abb. 1, Punkt 5) zurückge-führt.

Dieses  Verfahren  birgt  Probleme  derart, dass derüberschüssig geförderte Kraftstoff zu einer unnötighohen Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe undzudem zu einer Aufheizung des Tankinhaltes führt,da der Kraftstoff sich beim Ansteuern um ca. 70°C /1.000 bar Druckdifferenz aufheizt. Dies macht einenWärmeübertrager notwendig, der die zu Beginn derHochdruckpumpe  zugeführten  Leistung  am Endedem abgesteuerten Kraftstoff wieder entzieht, bevordieser in den Tank zurückgeführt wird. Außerdem istdurch den hohen Leistungsdurchsatz und der dabeiauftretenden Verluste eine Kühlung der Hochdruck-pumpe notwendig.

Bislang existieren Lösungsansätze zu diesen Proble-men, die  den  der  Hochdruckpumpe  zugeführtenVolumenstrom regeln (Saugdrosselung) und gleich-zeitig einen Kraftstoff zur Spülung der Hochdruck-pumpe zur Verfügung stellen. Zum einen findet eineVolumenstromregelung und Spülung mit einer Vor-förderpumpe, einem Vordruckregelventil, einemVolumenstromregelventil  und  einer  Drossel statt,zum anderen wird der Volumenstrom mit einer gere-gelten Vorförderpumpe geregelt.

Durch ein zusätzliches Differenzdruckventil (Abb. 2,Punkt  40)  nach  der  Vorförderpumpe  und  vor denEinlassventilen  der  Hochdruckpumpe  können  beidem  letzteren  Ansatz  die beschriebenen Problemegelöst werden.

Wird dieses Ventil beispielsweise auf einen Diffe-renzdruck  von  1  bar  ausgelegt,  so  bleibt  auch beiNullförderung der Hochdruckpumpe im Bereich vonder  Vorförderpumpe  bis  zum  Differenzdruckventilnoch ein Überdruck von 1 bar erhalten, der zur Ab-zweigung des Spülstromes für die Hochdruckpumpegenutzt werden kann. Wird die Förderung der Hoch-druckpumpe auf Volllast erhöht, so steigt der Über-druck im Bereich von der Vorförderpumpe bis zumDifferenzdruckventil auf 2 bar. Der Spülstrom steigt

dann nach Bernoulli um den Faktor 2  an. DieseSchwankung des Spülstromes bei Laständerung derHochdruckpumpe ist durchaus sinnvoll, da bei höhe-rer  bzw.  geringerer  Last  auch mehr bzw. wenigerLeistung in  der  Hochdruckpumpe  umgesetzt  wird.Wird das zusätzliche Dif...