EP1403509A2

EP1403509A2 - Pressure limiting device and fuel system with such a pressure limiting device

Info

Publication number: EP1403509A2
Application number: EP03003826A
Authority: EP
Inventors: Helmut Rembold; Wolfgang Bueser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004116526A; DE10245084A1; EP1403509B1; DE50304554D1; EP1403509A3

Abstract

The pressure limiting fuel feed (56) for a motor vehicle has the pressure limiting valve in the fuel pump (30) of a fuel injection system. There is a compensating chamber (82) for short term pressure peaks on each feed pass of the fuel pump to prevent unwanted opening of the pressure limiter (35) in normal operation of the fuel injector. The limiter has a piston (72) with a first connection (74) formed as a throttle between the chamber (82) and a high pressure feed passage. Claims include a fuel feed using the pressure limiter.

Description

State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckbegrenzungseinrichtung für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, welches einen Einlass und einen Auslass aufweist, und mit einem vorgespannten Element, welches ab einer bestimmten zwischen Einlass und Auslass vorhandenen Druckdifferenz den Einlass mit dem Auslass fluidisch verbindet.The present invention relates to a pressure limiting device for a fuel system of an internal combustion engine, with a housing which has an inlet and an outlet, and with a prestressed element which fluidically connects the inlet to the outlet from a certain pressure difference between the inlet and the outlet.

Eine solche Druckbegrenzungseinrichtung ist vom Markt her bekannt. Sie kommt vorzugsweise in solchen Kraftstoffsystemen zum Einsatz, welche bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung verwendet werden. Derartige Kraftstoffsysteme verfügen üblicherweise über einen Niederdruckbereich und einen Hochdruckbereich. Eine elektrische Kraftstoffpumpe fördert den Kraftstoff in den Niederdruckbereich, aus dem der Kraftstoff über eine Hochdruckpumpe in eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Common-Rail genannt) gefördert wird. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung wird üblicherweise durch ein Druckregel- oder ein Mengensteuerventil geregelt.Such a pressure limiting device is known from the market. It is preferably used in those fuel systems which are used in internal combustion engines with gasoline direct injection. Such fuel systems usually have a low pressure area and a high pressure area. An electric fuel pump conveys the fuel to the low pressure range, from which the fuel flows into a fuel rail ("common rail") via a high pressure pump called) is promoted. The pressure in the fuel rail is usually controlled by a pressure control or a volume control valve.

Um jedoch eine Absicherung gegen einen zu hohen Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung insbesondere bei Ausfall der Mengen- bzw. Druckregelung zu schaffen, ist im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems eine Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen. Bei dieser handelt es sich im Allgemeinen um ein übliches Druckbegrenzungsventil mit einem von einer Feder gegen einen Ventilsitz beaufschlagten Ventilelement. Übersteigt der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung.einen bestimmten Grenzwert, hebt das Ventilelement vom Ventilsitz ab, so dass Kraftstoff vom Einlass des Druckbegrenzungsventils zum Auslass und von dort zurück zum Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems strömen kann.However, in order to provide protection against excessive pressure in the fuel collecting line, particularly in the event of failure of the quantity or pressure control, a pressure limiting device is provided in the high-pressure area of the fuel system. This is generally a conventional pressure relief valve with a valve element acted upon by a spring against a valve seat. If the pressure in the fuel rail exceeds a certain limit, the valve element lifts off the valve seat so that fuel can flow from the inlet of the pressure relief valve to the outlet and from there back to the low-pressure area of the fuel system.

Die bekannte Druckbegrenzungseinrichtung arbeitet bereits sehr gut und vor allem sehr zuverlässig. Allerdings sind den Anordnungsmöglichkeiten des Druckbegrenzungsventils in dem Kraftstoffsystem Grenzen gesetzt.The known pressure limiting device already works very well and, above all, very reliably. However, the possibilities for arranging the pressure relief valve in the fuel system are limited.

Im Allgemeinen muss die Druckbegrenzungseinrichtung im Bereich der Kraftstoff-Sammelleitung, also in einer gewissen Entfernung von der Hochdruckpumpe, angeordnet werden. Der Grund dafür ist, dass die Hochdruckpumpe im Betrieb Druckpulsationen erzeugt, deren Spitzen den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils übersteigen können. Würde das Druckbegrenzungsventil unmittelbar bei der Hochdruckpumpe angeordnet werden, bestünde die Gefahr, dass das Druckbegrenzungsventil aufgrund der Druckpulsationen öffnet, obwohl der maximale Systemdruck noch nicht erreicht ist. Erst in einer gewissen Entfernung von der Hochdruckpumpe kommt es zu einer Glättung der Druckpulsationen aufgrund der Drosseleffekte in der Kraftstoffleitung und aufgrund der Kompressibilität des Kraftstoffs.In general, the pressure limiting device must be arranged in the area of the fuel manifold, that is to say at a certain distance from the high-pressure pump. The reason for this is that the high pressure pump generates pressure pulsations during operation, the peaks of which can exceed the opening pressure of the pressure relief valve. If the pressure relief valve were to be placed directly next to the high pressure pump, there would be a risk that the pressure relief valve would open due to the pressure pulsations, although the maximum system pressure had not yet been reached. Only at a certain distance from the high pressure pump is there a smoothing Pressure pulsations due to the throttling effects in the fuel line and due to the compressibility of the fuel.

Alternativ hierzu wäre es auch möglich, das Druckbegrenzungsventil so auszulegen, dass sein Öffnungsdruck oberhalb der aufgrund der Druckpulsationen vorhandenen Druckspitzen liegt. Dieses Druckbegrenzungsventil kann dann in unmittelbarer Nähe der Hochdruckpumpe angeordnet sein oder sogar in diese integriert werden. Im Notlaufbetrieb, wenn also die Druckregelung der Kraftstoff-Sammelleitung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert und dann ein höherer Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung als der normale Systemdruck herrscht, muss dennoch ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt sein. Dies wiederum würde die Auslegung der Komponenten des Hochdruckbereichs des Kraftstoffsystems auf den hohen Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventil erfordern. Derartige Komponenten sind jedoch relativ teuer.Alternatively, it would also be possible to design the pressure limiting valve so that its opening pressure is above the pressure peaks due to the pressure pulsations. This pressure relief valve can then be arranged in the immediate vicinity of the high-pressure pump or even integrated into it. In emergency operation, when the pressure control of the fuel manifold no longer functions properly and the pressure in the fuel manifold is higher than the normal system pressure, safe operation of the internal combustion engine must nevertheless be ensured. This in turn would require the design of the components of the high pressure area of the fuel system to the high opening pressure of the pressure relief valve. However, such components are relatively expensive.

Aus der nachveröffentlichten DE 101 18 936 ist eine Druckbegrenzungseinrichtung bekannt, bei welcher die Druckpulsationen durch eine Ausgleichskammer abgebaut werden, so dass die Druckbegrenzungseinrichtung im Normalbetrieb der Kraftstoffpumpe trotz der von der Hochdruckpumpe verursachten Druckpulsationen nicht öffnet. Dies erlaubt die Anordnung der Druckbegrenzungseinrichtung auch in der Nähe der Hochdruckpumpe.From the post-published DE 101 18 936 a pressure limiting device is known in which the pressure pulsations are reduced by an equalizing chamber, so that the pressure limiting device does not open during normal operation of the fuel pump despite the pressure pulsations caused by the high pressure pump. This allows the pressure limiting device to be arranged in the vicinity of the high-pressure pump.

Bei der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Kolben der Druckbegrenzungseinrichtung einen ersten Bund aufweist, und dass der Bund als Drossel zwischen Ausgleichskammer und Hochdruck-Kraftstoffleitung wirkt.In the pressure limiting device according to the invention it is provided that the piston of the pressure limiting device has a first collar, and that the collar acts as a throttle between the compensation chamber and the high-pressure fuel line.

Advantages of the invention

Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Abbau von Druckspitzen in der Hochdruck-Kraftstoffleitung durch Drosseln und durch Vergrößern des Volumens der Ausgleichskammer abzubauen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Kombination von zwei gleichzeitig wirkenden Maßnahmen zum Abbau der Druckpulsationen besonders wirkungsvoll ist und somit im Normalbetrieb der Kraftstoffpumpe die Druckbegrenzungseinrichtung selbst dann nicht öffnet, wenn die Druckbegrenzungseinrichtung in unmittelbarer Nähe der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Erst wenn die Mengensteuerung der Kraftstoffpumpe einen Defekt hat und die Kraftstoffpumpe unabhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine die volle Fördermenge fördert, spricht die Druckbegrenzungseinrichtung an und verhindert unzulässig hohe Drücke in der Hochdruck-Kraftstoffleitung und dem gesamten Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems.This measure makes it possible to reduce the pressure peaks in the high-pressure fuel line by throttling and by increasing the volume of the compensation chamber. It has been found that this combination of two simultaneously acting measures for reducing the pressure pulsations is particularly effective and therefore does not open the pressure limiting device in normal operation of the fuel pump even if the pressure limiting device is arranged in the immediate vicinity of the high pressure pump. Only when the quantity control of the fuel pump has a defect and the fuel pump delivers the full delivery regardless of the operating point of the internal combustion engine, does the pressure limiting device respond and prevent impermissibly high pressures in the high-pressure fuel line and the entire high-pressure area of the fuel system.

Diese erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinrichtung kann, anders als die aus dem Stand der Technik bekannte Druckbegrenzungseinrichtung, ohne Anpassungsmaßnahmen in nahezu allen Kraftstoffpumpen oder Kraftstoffsystemen eingesetzt werden. Dadurch verringert sich die erforderliche Variantenvielfalt sehr stark, was erhebliche wirtschaftliche Vorteile bei der Herstellung, Lagerhaltung und Reparatur der mit der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung ausgerüsteten Kraftstoffsysteme mit sich bringt.Unlike the pressure limiting device known from the prior art, this pressure limiting device according to the invention can be used in almost all fuel pumps or fuel systems without adaptation measures. This greatly reduces the number of variants required, which brings considerable economic advantages in the manufacture, storage and repair of the fuel systems equipped with the pressure limiting device according to the invention.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben einen zweiten Bund aufweist und an dem zweiten Bund eine Steuerkante ausgebildet ist, und dass die Steuerkante somit einer Ausnehmung der Bohrung so zusammenwirkt, dass in geschlossenem Zustand der Druckbegrenzungseinrichtung die hydraulische Verbindung zwischen Hochdruck-Kraftstoffleitung und Niederdruck-Kraftstoffleitung unterbrochen ist. Durch die Überdeckung der Steuerkante in der Bohrung kann der mögliche Zuwachs des Volumens der Ausgleichskammer vor dem Öffnen der Druckbegrenzungseinrichtung in weiten Grenzen festgelegt werden.In a further advantageous variant of the invention it is provided that the piston has a second collar and a control edge is formed on the second collar, and that the control edge thus interacts with a recess in the bore such that in the closed state the Pressure limiting device the hydraulic connection between the high pressure fuel line and the low pressure fuel line is interrupted. By covering the control edge in the bore, the possible increase in the volume of the compensating chamber can be defined within wide limits before the pressure limiting device is opened.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Kolben und dem Gehäuse eine Feder eingespannt, welche den Kolben in Richtung der Schließstellung der Druckbegrenzungseinrichtung beaufschlagt. Dadurch nimmt die Druckbegrenzungseinrichtung in drucklosem Zustand immer eine definierte Schaltstellung ein.In a further embodiment of the invention, a spring is clamped between the piston and the housing and acts on the piston in the direction of the closed position of the pressure limiting device. As a result, the pressure limiting device always assumes a defined switching position in the depressurized state.

Wenn der Kolben an seinem dem ersten Bund abgewandten Ende einen Dichtkegel aufweist und der Dichtkegel in Schließstellung der Druckbegrenzungseinrichtung auf einem Dichtsitz des Gehäuses aufliegt, wird bei abgeschalteter Brennkraftmaschine der Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems aufrechterhalten, was die Bildung von Dampfblasen verhindert.If the piston has a sealing cone on its end facing away from the first collar and the sealing cone rests on a sealing seat of the housing in the closed position of the pressure limiting device, the pressure in the high-pressure region of the fuel system is maintained when the internal combustion engine is switched off, which prevents the formation of vapor bubbles.

Wenn die Aufrechterhaltung des Drucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems bei abgeschalteter Brennkraftmaschine nicht gewünscht wird, kann alternativ vorgesehen werden, dass im Gehäuse ein Absatz ausgebildet ist, und dass der Kolben in Schließstellung der Druckbegrenzungseinrichtung an dem Absatz anliegt.If it is not desired to maintain the pressure in the high-pressure region of the fuel system when the internal combustion engine is switched off, it can alternatively be provided that a shoulder is formed in the housing and that the piston bears against the shoulder in the closed position of the pressure limiting device.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben einen dritten Bund aufweist, und dass die Ausgleichskammer zusätzlich von dem dritten Bund begrenzt wird, wobei der Durchmesser des dritten Bundes kleiner als der Durchmesser des ersten Bundes ist. Dadurch wird die resultierende hydraulische Kraft auf den ersten Bund verringert, was - bei sonst gleichen hydraulischen Randbedingungen - eine kleinere Feder zwischen Kolben und Gehäuse ermöglicht. Dadurch kann die Feder kleiner ausgeführt werden, was das Bauvolumen der gesamten Druckbegrenzungseinrichtung verringern hilft. Dadurch, dass ein teilweiser Ausgleich der hydraulischen Kräfte zwischen erstem Bund und drittem Bund stattfindet, sind die von dem Kolben auf die Feder ausgeübten Kräfte sehr klein, ohne dass die Kolbendurchmesser sehr klein werden. Bei der Serienfertigung von Drehteilen mit Durchmessern kleiner 4 mm und großer Präzision steigen die Herstellungskosten gegenüber etwas größer dimensionierten Teilen stark an. Dadurch können die Kosten der erfindungsgemäßen. Druckbegrenzungseinrichtung minimiert werden.A further, particularly advantageous embodiment of the invention provides that the piston has a third collar, and that the compensation chamber is additionally delimited by the third collar, the diameter of the third collar being smaller than the diameter of the first Is federal. As a result, the resulting hydraulic force on the first collar is reduced, which - with otherwise the same hydraulic boundary conditions - enables a smaller spring between the piston and the housing. As a result, the spring can be made smaller, which helps to reduce the overall volume of the pressure limiting device. Due to the fact that the hydraulic forces between the first collar and the third collar are partially balanced, the forces exerted by the piston on the spring are very small without the piston diameters becoming very small. In the series production of turned parts with diameters of less than 4 mm and great precision, the manufacturing costs increase considerably compared to slightly larger parts. This can reduce the cost of the invention. Pressure limiting device can be minimized.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn der dritte Bund mit der Bohrung einen Raum begrenzt und dieser Raum mindestens mittelbar mit einem Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems hydraulisch in Verbindung steht, so dass eventuell anfallende Leckagen abgeführt werden können.It has also proven to be advantageous if the third collar delimits a space with the bore and this space is at least indirectly hydraulically connected to a low-pressure area of the fuel system, so that any leaks that may occur can be removed.

Die erfindungsgemäßen Vorteile können alternativ auch mit einer Druckbegrenzungseinrichtung für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine erzielt werden, wobei die Druckbegrenzungseinrichtung zwischen einer Hochdruck-Kraftstoffleitung und einer Niederdruck-Kraftstoffleitung angeordnet ist, mit einem Gehäuse, mit einem in einer Bohrung des Gehäuses geführten Kolben, welcher ab einer bestimmten zwischen Hochdruck-Kraftstoffleitung und Niederdruck-Kraftstoffleitung vorhandenen Druckdifferenz diese hydraulisch verbindet, und mit einer Ausgleichskammer, wenn die Ausgleichskammer durch einen in einer Ausgleichsbohrung des Gehäuses geführten Ausgleichskolben begrenzt wird, wenn die Ausgleichskammer mit dem Förderraum hydraulisch in Verbindung steht, und wenn der Ausgleichskolben so gegen eine Wegbegrenzung vorgespannt ist, dass das Volumen der Ausgleichskammer minimal ist. Durch diese Merkmale wird ein als Federspeicher ausgeführter Zwischenspeicher gebildet, der beim Auftreten von kurzzeitigen Druckpulsationen, deren Druckenergie in mechanische Energie umwandelt und nach dem Abklingen der Druckpulsationen diese Energie wieder in Druckenergie umwandelt. Dadurch werden die Druckspitzen im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems geglättet und ein unerwünschtes Öffnen des Druckbegrenzungsventils verhindert.The advantages according to the invention can alternatively also be achieved with a pressure limiting device for a fuel system of an internal combustion engine, the pressure limiting device being arranged between a high-pressure fuel line and a low-pressure fuel line, with a housing, with a piston which is guided in a bore in the housing and which starts from one determined between the high-pressure fuel line and the low-pressure fuel line existing pressure difference connects them hydraulically, and with a compensation chamber, if the compensation chamber through a guided in a compensation hole in the housing Compensating piston is limited when the compensating chamber is hydraulically connected to the delivery chamber and when the compensating piston is biased against a travel limitation in such a way that the volume of the compensating chamber is minimal. These features form a buffer store designed as a spring-type storage device which, when short-term pressure pulsations occur, converts their pressure energy into mechanical energy and converts this energy back into pressure energy after the pressure pulsations have subsided. This smoothes the pressure peaks in the high-pressure area of the fuel system and prevents undesired opening of the pressure relief valve.

Die Wirkung dieser Druckbegrenzungseinrichtung kann sich bestmöglich entfalten, wenn die Ausgleichsbohrung im Gehäuse oder in einem Pumpenkolben der Kraftstoffpumpe angeordnet ist, da die oben beschriebene Glättung der Druckspitzen in unmittelbarer Nähe ihrer Entstehung erfolgt.The effect of this pressure limiting device can develop in the best possible way if the compensating bore is arranged in the housing or in a pump piston of the fuel pump, since the above-described smoothing of the pressure peaks takes place in the immediate vicinity of their creation.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffsystem zum Zuliefern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, mit einem Vorratsbehälter, mit einer ersten Kraftstoffpumpe, welche eingangsseitig mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, mit einer zweiten Kraftstoffpumpe, welche eingangsseitig über eine Kraftstoffverbindung mit der ersten Kraftstoffpumpe verbunden ist, und mit einer Druckbegrenzungseinrichtung, welche den Druck in einer Kraftstoffverbindung auf der Ausgangsseite der zweiten Kraftstoffpumpe begrenzt.The present invention also relates to a fuel system for supplying fuel for an internal combustion engine, with a reservoir, with a first fuel pump, which is connected on the input side to the reservoir, with a second fuel pump, which is connected on the input side with the first fuel pump via a fuel connection, and with a pressure limiting device which limits the pressure in a fuel connection on the outlet side of the second fuel pump.

Um ein solches Kraftstoffsystem möglichst variabel bauen zu können, ohne dass zusätzliche Kosten anfallen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Druckbegrenzungseinrichtung in der oben beschriebenen Art ausgebildet ist.In order to be able to build such a fuel system as variably as possible without incurring additional costs, it is proposed according to the invention that the Pressure limiting device is designed in the manner described above.

Dabei wird vorgeschlagen, dass die zweite Kraftstoffpumpe eine 1-Zylinder-Kolbenpumpe umfasst. Bei einer solchen Kraftstoffpumpe sind die Druckpulsationen besonders ausgeprägt, so dass hier die erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinrichtung sehr wirkungsvoll arbeitet.It is proposed that the second fuel pump include a 1-cylinder piston pump. In such a fuel pump, the pressure pulsations are particularly pronounced, so that the pressure limiting device according to the invention works very effectively here.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems ist die Druckbegrenzungseinrichtung an die zweite Kraftstoffpumpe angebaut,.vorzugsweise in diese integriert. Eine derartige Anordnung der Druckbegrenzungseinrichtung innerhalb des Kraftstoffsystems hat den Vorteil, dass auf eine Rückflussleitung von der Druckbegrenzungseinrichtung beispielsweise zum Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems verzichtet werden kann. Hierdurch werden die Kosten für das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem erheblich gesenkt.In a particularly preferred development of the fuel system according to the invention, the pressure limiting device is attached to the second fuel pump, preferably integrated into it. Such an arrangement of the pressure limiting device within the fuel system has the advantage that a return line from the pressure limiting device, for example to the low pressure area of the fuel system, can be dispensed with. As a result, the costs for the fuel system according to the invention are considerably reduced.

drawing

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1:: eine Prinzipdarstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoffpumpe, an die eine Druckbegrenzungseinrichtung angebaut ist;
Figur 2:: einen Schnitt durch einen Bereich der Kraftstoffpumpe und ein erstes Ausführungsbeispiels einer Druckbegrenzungseinrichtung von Figur 1;
Figur 3:: ein Diagramm, in dem der Druck im Bereich des Auslasses der Kraftstoffpumpe von Figur 1 über der Zeit dargestellt ist und
Fig. 4-7:: weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Druckbegrenzungseinrichtungen.

Exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawing. The drawing shows:

Figure 1:: a schematic diagram of a fuel system with a fuel pump to which a pressure limiting device is attached;
Figure 2:: a section through an area of the fuel pump and a first embodiment of a pressure limiting device of Figure 1;
Figure 3:: a diagram in which the pressure in the area of the outlet of the fuel pump of Figure 1 is shown over time and
Fig. 4-7:: further exemplary embodiments of pressure limiting devices according to the invention.

Description of the embodiments

In Figur 1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Niederdruckbereich 12 und einen Hochdruckbereich 14.In FIG. 1, a fuel system has the reference number 10 overall. It comprises a low-pressure area 12 and a high-pressure area 14.

Der Niederdruckbereich 12 umfasst einen Vorratsbehälter 16, in dem Kraftstoff 18 bevorratet wird. Der Kraftstoff 18 wird aus dem Vorratsbehälter 16 von einer ersten Kraftstoffpumpe 20 gefördert. Bei dieser handelt es sich um eine elektrische Kraftstoffpumpe. Die elektrische Kraftstoffpumpe 20 fördert in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 22. In dieser ist nach der elektrischen Kraftstoffpumpe 20 in Strömungsrichtung gesehen zunächst ein Filter 24 vorgesehen. In Strömungsrichtung gesehen noch vor dem Filter 24 zweigt von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 eine Zweigleitung 26 ab, welche zum Vorratsbehälter 16 zurückführt. In der Zweigleitung 26 ist ein Druckbegrenzungsventil 28 angeordnet.The low-pressure region 12 comprises a reservoir 16, in which fuel 18 is stored. The fuel 18 is delivered from the reservoir 16 by a first fuel pump 20. This is an electric fuel pump. The electric fuel pump 20 feeds into a low-pressure fuel line 22. In this, a filter 24 is initially provided after the electric fuel pump 20 in the flow direction. Seen in the flow direction upstream of the filter 24, a branch line 26 branches off from the low-pressure fuel line 22 and leads back to the storage container 16. A pressure relief valve 28 is arranged in the branch line 26.

Die Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 führt zu einer zweiten Kraftstoffpumpe 30. Diese wird auf hier nicht näher dargestellte Weise von der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angetrieben. Bei der zweiten Kraftstoffpumpe 30 handelt es sich um eine 1-Kolben-Hochdruckpumpe. Stromaufwärts von der Hochdruckpumpe 30 sind in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 noch ein Druckdämpfer 32 und ein Rückschlagventil 34 angeordnet. Zwischen dem Filter 24 und dem Druckdämpfer 32 zweigt von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 eine Zweigleitung 36 ab, in der ein Niederdruckregler 38 angeordnet ist. Die Zweigleitung 36 führt ebenfalls zum Vorratsbehälter 16 für den Kraftstoff 18 zurück. Von der Hochdruckpumpe 30 führt eine Leckageleitung 40 zur Zweigleitung 36.The low-pressure fuel line 22 leads to a second fuel pump 30. This is driven in a manner not shown here by the camshaft of an internal combustion engine (not shown). The second fuel pump 30 is a 1-piston high-pressure pump. Upstream of the high pressure pump 30 are still in the low pressure fuel line 22 Pressure damper 32 and a check valve 34 are arranged. Between the filter 24 and the pressure damper 32 branches off from the low-pressure fuel line 22, a branch line 36 in which a low-pressure regulator 38 is arranged. The branch line 36 also leads back to the reservoir 16 for the fuel 18. A leakage line 40 leads from the high-pressure pump 30 to the branch line 36.

Ausgangsseitig fördert die Hochdruckpumpe 30 in eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 42, welche über ein , Rückschlagventil 44 zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 46 führt. An die Kraftstoff-Sammelleitung 46 sind wiederum . Kraftstoff-Einspritzventile 48 angeschlossen, welche den Kraftstoff in einen nicht näher dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 46 wird von einem Drucksensor 50 erfasst.On the output side, the high-pressure pump 30 feeds into a high-pressure fuel line 42, which leads via a check valve 44 to a fuel collecting line 46. To the fuel rail 46 are in turn. Fuel injection valves 48 are connected, which inject the fuel into a combustion chamber, not shown, of the internal combustion engine. The pressure in the fuel rail 46 is detected by a pressure sensor 50.

Der Druck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und der Kraftstoff-Sammelleitung 46, also im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10, wird über ein Mengensteuerventil gesteuert und/oder geregelt. Dieses verbindet den zwischen dem Rückschlagventil 44 und der Hochdruckpumpe 30 gelegenen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 mit dem zwischen dem Rückschlagventil 34 und dem Druckdämpfer 32 gelegenen Bereich der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22. Die Verbindung erfolgt über eine Zweigleitung 54. Das Mengensteuerventil 42 wird von einer in Figur 1 nicht dargestellten Steuer- und Regeleinheit angesteuert, welche wiederum Signale vom Drucksensor 50 erhält. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis für die Steuerung des Drucks im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 geschaffen.The pressure in the high-pressure fuel line 42 and the fuel manifold 46, that is to say in the high-pressure region 14 of the fuel system 10, is controlled and / or regulated via a quantity control valve. This connects the area of the high-pressure fuel line 42 located between the check valve 44 and the high-pressure pump 30 to the area of the low-pressure fuel line 22 located between the check valve 34 and the pressure damper 32. The connection is made via a branch line 54. The quantity control valve 42 is operated by a Controlled control unit, not shown in Figure 1, which in turn receives signals from the pressure sensor 50. In this way, a closed control loop is created for controlling the pressure in the high-pressure region 14 of the fuel system 10.

Um bei einem Ausfall des Mengensteuerventils 52 einen Überdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung 46 zu vermeiden, welcher die Funktionstüchtigkeit der Einspritzventile 48 beeinträchtigen könnte, ist mit der Hochdruckpumpe 30 eine Druckbegrenzungseinrichtung 56 kombiniert. Der genaue Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 ist aus Figur 2 ersichtlich:To one in the event of a failure of the quantity control valve 52 To avoid excess pressure in the fuel collecting line 46, which could impair the functionality of the injection valves 48, a pressure limiting device 56 is combined with the high-pressure pump 30. The exact structure of a first exemplary embodiment of a pressure limiting device 56 according to the invention can be seen in FIG. 2:

Die Hochdruckpumpe 30 und die Druckbegrenzungseinrichtung 56 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 58 untergebracht. Von der Hochdruckpumpe 30 ist in Figur 2 nur ein Bereich eines Förderraumes 60 und das auslassseitig vom Förderraum 60 angeordnete Auslassventil 44 sichtbar. Das Auslassventil 44 umfasst ein kugelförmiges Ventilelement 64, welches von einer Feder 66 gegen einen Ventilsitz 68 beaufschlagt wird. Stromabwärts des Auslassventils 44 ist die Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 sichtbar. Während eines Saughubs wird der in Fig. 2 nur teilweise dargestellte Förderraum 60 gegenüber der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 durch das Auslassventil 44 abgedichtet.The high pressure pump 30 and the pressure limiting device 56 are accommodated in a common housing 58. Of the high-pressure pump 30, only a region of a delivery chamber 60 and the outlet valve 44 arranged on the outlet side of the delivery chamber 60 are visible in FIG. The outlet valve 44 comprises a spherical valve element 64, which is acted upon by a spring 66 against a valve seat 68. The high-pressure fuel line 42 is visible downstream of the exhaust valve 44. During a suction stroke, the delivery chamber 60, which is only partially shown in FIG. 2, is sealed off from the high-pressure fuel line 42 by the outlet valve 44.

In Strömungsrichtung gesehen unmittelbar hinter dem. Auslassventil ist eine Bohrung 70 vorgesehen, in der ein Kolben 72 geführt ist. Der Kolben 72 weist einen ersten Bund 74 und einen zweiten Bund 76 auf. Der Kolben 72 ist über den ersten Bund 74 und über den zweiten Bund 76 in der Bohrung 70 geführt. Die Passung von Bohrung 70 und erstem Bund 74 ist so bemessen, dass der Ringspalt zwischen Bohrung 70 und erstem Bund 74 als Drossel dient. Die Passung von Bohrung 70 und zweitem Bund 76 ist so bemessen, dass eine gute Dichtwirkung zwischen Bohrung 70 und zweitem Bund 76 erzielt wird und der Kolben 72 trotzdem noch in der Bohrung 70 verschiebbar ist.Seen in the direction of flow immediately behind the. Exhaust valve has a bore 70 in which a piston 72 is guided. The piston 72 has a first collar 74 and a second collar 76. The piston 72 is guided over the first collar 74 and over the second collar 76 in the bore 70. The fit of bore 70 and first collar 74 is dimensioned such that the annular gap between bore 70 and first collar 74 serves as a throttle. The fit of bore 70 and second collar 76 is dimensioned such that a good sealing effect is achieved between bore 70 and second collar 76 and the piston 72 can still be displaced in bore 70.

Zwischen erstem Bund 74 und zweitem Bund 76 weist der Kolben 72 eine Ringnut 78 auf, welche mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 hydraulisch in Verbindung steht. Ein Grund 80 der Bohrung 70 sowie der erste Bund 74 des Kolbens 72 begrenzen eine Ausgleichskammer 82, die über den Ringspalt zwischen Bohrung 70 und erstem Bund 74 hydraulisch mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 in Verbindung steht.Between the first collar 74 and the second collar 76 the Piston 72 has an annular groove 78 which is hydraulically connected to the high-pressure fuel line 42. A base 80 of the bore 70 and the first collar 74 of the piston 72 delimit a compensation chamber 82 which is hydraulically connected to the high-pressure fuel line 42 via the annular gap between the bore 70 and the first collar 74.

Im Gehäuse 58 ist konzentrisch zur Bohrung 70 eine ringförmige Ausnehmung 84 vorgesehen. Die Ringnut 78 und der zweite Bund 76 des Kolbens 72 bilden eine Steuerkante 86, welche mit der Ausnehmung 84 zusammenwirkt. In geschlossenem Zustand der Druckbegrenzungseinrichtung 56, der in Figur 2 dargestellt ist, hat die Steuerkante 86 zu der Ausnehmung 84 eine Überdeckung, die in Figur 2 durch das Bezugszeichen 88 angedeutet ist. In Folge dessen ist die hydraulische Verbindung zwischen Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und Ausnehmung 84 in dieser Stellung des Kolbens 72 unterbrochen.An annular recess 84 is provided in the housing 58 concentrically with the bore 70. The annular groove 78 and the second collar 76 of the piston 72 form a control edge 86 which interacts with the recess 84. In the closed state of the pressure limiting device 56, which is shown in FIG. 2, the control edge 86 has an overlap with the recess 84, which is indicated in FIG. 2 by the reference number 88. As a result, the hydraulic connection between the high-pressure fuel line 42 and the recess 84 is interrupted in this position of the piston 72.

Der zweite Bund 76 ist breiter als die Ausnehmung 84, so dass der Kolben 72 unabhängig von seiner Lage in der Bohrung 70 stets durch den ersten Bund 74 und den zweiten Bund 76 in der Bohrung 70 geführt ist.The second collar 76 is wider than the recess 84, so that the piston 72 is always guided through the first collar 74 and the second collar 76 in the bore 70, regardless of its position in the bore 70.

Oberhalb des zweiten Bundes 76 ist ein Dichtkegel 90 am Kolben 72 angeformt. Der Dichtkegel 90 trennt in der in Figur 2 dargestellten Schließstellung der Druckbegrenzungseinrichtung 56 zusammen mit einem im Gehäuse 58 ausgebildeten Dichtsitz 92 die Ausnehmung 84 von eine Federkammer 94, die wiederum mit der Niederdruckleitung 22 hydraulisch in Verbindung steht. Der Dichtkegel 90 und der Dichtsitz 92 dienen der Aufrechterhaltung des Drucks im Hochdruckbereich 14 bei abgestellter Brennkraftmaschine. In der Federkammer 94 ist eine Druckfeder 96 angeordnet, die sich einenends gegen das Gehäuse 58 und anderenends gegen den Kolben 72 abstützt und diesen mit seinem Dichtkegel 90 in den Dichtsitz 92 presst.A sealing cone 90 is formed on the piston 72 above the second collar 76. In the closed position of the pressure limiting device 56 shown in FIG. 2, the sealing cone 90, together with a sealing seat 92 formed in the housing 58, separates the recess 84 from a spring chamber 94, which in turn is hydraulically connected to the low-pressure line 22. The sealing cone 90 and the sealing seat 92 serve to maintain the pressure in the high pressure region 14 when the internal combustion engine is switched off. In the spring chamber 94 is a compression spring 96 is arranged, which is supported at one end against the housing 58 and at the other end against the piston 72 and presses it with its sealing cone 90 into the sealing seat 92.

Damit bei geöffneter Druckbegrenzungseinrichtung 56, wenn nämlich die Steuerkante 86 des zweiten Bunds 76 eine hydraulische Verbindung zwischen der Ringnut 78 und der Ausnehmung 84 freigibt, auch eine hydraulische Verbindung zwischen der Ausnehmung 84 und der Federkammer 94 hergestellt wird, sind in dem zweiten Bund 76 über den Umfang verteilt mehrere Aussparungen 98 eingearbeitet.So that when the pressure limiting device 56 is open, namely when the control edge 86 of the second collar 76 opens a hydraulic connection between the annular groove 78 and the recess 84, a hydraulic connection between the recess 84 and the spring chamber 94 is also established in the second collar 76 distributed around the circumference several recesses 98 incorporated.

Die Funktionsweise dieser erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 ist wie folgt:The functioning of this pressure limiting device 56 according to the invention is as follows:

Wenn während des Förderhubs der Pumpe 30 der Druck im Förderraum 60 ansteigt und das Rückschlagventil 44 öffnet, steigt auch der Druck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und Kraftstoff fließt von der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 in die Ausgleichskammer 82 und der Druck in der Ausgleichskammer 82 steigt zeitlich etwas verzögert an. Die Verzögerung des Druckanstiegs in der Ausgleichskammer 82 wird durch die Drosselwirkung des Ringspalts zwischen erstem Bund 74 und Bohrung 70 verursacht. Sobald der Druck in der Ausgleichskammer 82 ausreichend hoch ist, um die Anpresskraft der Feder 96 zu überwinden, hebt der Kolben 72 vom Dichtsitz 92 ab; das heißt er bewegt sich in Figur 2 nach oben. Damit nimmt auch das Volumen der Ausgleichskammer 82 zu, so dass der Druckanstieg in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und damit im gesamten Hochdruckbereich 14 (siehe Fig. 1) des Kraftstoffsystems 10 verringert wird. Die Überdeckung 88 und das Volumen der Ausgleichskammer 88 sind so ausgelegt, dass im Normalbetrieb des Kraftstoffsystems 10 die Druckpulsationen im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 so weit abgebaut werden, dass sie keine negativen Auswirkungen auf den Betrieb des Kraftstoffsystems 10 mehr haben. Außerdem werden die Überdeckung 88 und das Volumen der Ausgleichskammer 88 so ausgelegt, dass im Normalbetrieb des Kraftstoffsystems 10 die hydraulische Verbindung zwischen Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 nicht freigegeben wird. Dies bedeutet, dass durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 der Wirkungsgrad des Kraftstoffsystems 10 im Normalbetrieb nahezu unverändert bleibt.If, during the delivery stroke of the pump 30, the pressure in the delivery chamber 60 increases and the check valve 44 opens, the pressure in the high-pressure fuel line 42 also increases and fuel flows from the high-pressure fuel line 42 into the equalization chamber 82 and the pressure in the equalization chamber 82 increases somewhat delayed. The delay in the pressure rise in the compensation chamber 82 is caused by the throttling action of the annular gap between the first collar 74 and the bore 70. As soon as the pressure in the compensation chamber 82 is sufficiently high to overcome the contact pressure of the spring 96, the piston 72 lifts off from the sealing seat 92; that is, it moves up in Figure 2. This also increases the volume of the compensation chamber 82, so that the pressure increase in the high-pressure fuel line 42 and thus in the entire high-pressure region 14 (see FIG. 1) of the fuel system 10 is reduced. The overlap 88 and the volume of the compensation chamber 88 are designed such that during normal operation of the fuel system 10, the pressure pulsations in the high-pressure region 14 of the fuel system 10 so far are reduced so that they no longer have a negative impact on the operation of the fuel system 10. In addition, the overlap 88 and the volume of the compensation chamber 88 are designed such that the hydraulic connection between the high-pressure fuel line 42 and the low-pressure fuel line 22 is not released during normal operation of the fuel system 10. This means that through the use of the pressure limiting device 56 according to the invention, the efficiency of the fuel system 10 remains virtually unchanged in normal operation.

Wenn die Fördermengenregelung des Kraftstoffsystems 10 defekt ist, so dass die Kraftstoffpumpe 30 (siehe Fig. 1) immer die volle Fördermenge fördert, steigt der Druck im Hochdruckbereich 14 und damit auch in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 über einen - verglichen mit den Druckpulsationen im Normalbetrieb - langen Zeitraum stark an. In Folge dessen vergrößert sich das Volumen der Ausgleichskammer 82 so stark, dass die Steuerkante 86 die hydraulische Verbindung zwischen Ringnut 78 und Ausnehmung 84 freigibt und Kraftstoff aus der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 über die Federkammer 94 in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 strömt, so dass ein Abbau des in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 herrschenden Überdrucks stattfindet. Damit wird der Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 bei Störungen der Fördermengenregelung wirksam vor unzulässig hohen Drücken geschützt.If the delivery rate control of the fuel system 10 is defective, so that the fuel pump 30 (see FIG. 1) always delivers the full delivery rate, the pressure in the high-pressure region 14 and thus also in the high-pressure fuel line 42 rises above one compared to the pressure pulsations in normal operation - long period. As a result, the volume of the compensation chamber 82 increases so much that the control edge 86 releases the hydraulic connection between the annular groove 78 and the recess 84 and fuel flows from the high-pressure fuel line 42 via the spring chamber 94 into the low-pressure fuel line 22, so that a The overpressure prevailing in the high-pressure fuel line 42 takes place. The high-pressure region 14 of the fuel system 10 is thus effectively protected against impermissibly high pressures in the event of malfunctions in the delivery rate control.

In Figur 3 ist der Druckverlauf über der Zeit t qualitativ dargestellt. Wenn auf der Auslassseite der Hochdruckpumpe 30, also beispielsweise in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und der Kraftstoff-Sammelleitung 46, ein konstantes Volumen vorhanden wäre, würden im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 aufgrund der Druckpulsationen der Hochdruckpumpe 30 Druckspitzen bis zu einem Spitzenwert von ca. 180 bar auftreten. Eine solche Druckspitze ist in Figur 3 gestrichelt dargestellt. Diese Druckspitze resultiert aus der Beschleunigung der Kraftstoffsäule in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 durch die Hochdruckpumpe 30. Durch die erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinrichtung 56 werden diese im Normalbetrieb des Kraftstoffsystems 10 auftretenden Druckspitzen in der zuvor beschriebenen Weise vermieden. Infolgedessen ist der Druckanstieg in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und der Kraftstoff-Sammelleitung 46 geringer, was in der Figur 3 durch die durchgezogene Linie qualitativ dargestellt ist. Sobald der Förderhub der Kraftstoffpumpe 30 beendet ist, schließt das Rückschlagventil 44 und die Feder 96 drückt den Kolben 72 in Richtung der Ausgleichskammer 82 und verringert dadurch das Volumen der Ausgleichskammer 82 auf seinen ursprünglichen Wert. Der aus der Ausgleichskammer 82 verdrängte Kraftstoff strömt über die Ringnut 78 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und trägt somit zur Druckhaltung im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 bei.In Figure 3, the pressure curve over time t is shown qualitatively. If a constant volume were present on the outlet side of the high-pressure pump 30, that is to say, for example, in the high-pressure fuel line 42 and the fuel collecting line 46, the Fuel system 10 occur due to the pressure pulsations of the high pressure pump 30 pressure peaks up to a peak value of approximately 180 bar. Such a pressure peak is shown in dashed lines in FIG. This pressure peak results from the acceleration of the fuel column in the high-pressure fuel line 42 by the high-pressure pump 30. The pressure limiting device 56 according to the invention avoids these pressure peaks occurring during normal operation of the fuel system 10 in the manner described above. As a result, the pressure increase in the high-pressure fuel line 42 and the fuel rail 46 is less, which is shown qualitatively in FIG. 3 by the solid line. As soon as the delivery stroke of the fuel pump 30 has ended, the check valve 44 closes and the spring 96 pushes the piston 72 in the direction of the compensation chamber 82 and thereby reduces the volume of the compensation chamber 82 to its original value. The fuel displaced from the compensation chamber 82 flows via the annular groove 78 into the high-pressure fuel line 42 and thus contributes to maintaining pressure in the high-pressure region 14 of the fuel system 10.

Die Überdeckung 88 zwischen Steuerkante 86 und Ausnehmung 44, die Vorspannung und Federrate der Feder 96 sowie das Volumen der Ausgleichskammer 82 und die Drosselwirkung zwischen erstem Bund 74 und Bohrung 70 müssen, wie bereits erwähnt, so aufeinander abgestimmt sein, dass bei einem Förderhub der zweiten Kraftstoffpumpe 30 bei ordnungsgemäßem Betrieb des Kraftstoffsystems 10 die Steuerkante 86 die Ausnehmung 84 nicht freigibt und somit kein Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 14 in den Niederdruckbereich 12 strömt. Erst wenn die Mengenregelung der Kraftstoffpumpe 30 oder ein anderer Defekt mit ähnlichen Auswirkungen auftritt, wird das Volumen der Ausgleichskammer 82 so stark vergrößert, dass die Steuerkante 86 die Ausnehmung 84 freigibt und überschüssiger Kraftstoff über die Ausnehmung 84, die Aussparungen 98, die Federkammer 94 in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 abströmen kann. Dadurch werden unzulässig hohe Drücke im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 wirkungsvoll unterbunden.The overlap 88 between the control edge 86 and the recess 44, the pretension and spring rate of the spring 96 and the volume of the compensating chamber 82 and the throttling action between the first collar 74 and the bore 70 must, as already mentioned, be coordinated with one another such that the second stroke during a delivery stroke When the fuel system 30 is operating correctly, the control edge 86 does not open the recess 84 and therefore no fuel flows from the high-pressure region 14 into the low-pressure region 12. Only when the quantity control of the fuel pump 30 or another defect with similar effects occurs does the volume of the Compensation chamber 82 is enlarged so much that the control edge 86 clears the recess 84 and excess fuel can flow out via the recess 84, the recesses 98, the spring chamber 94 into the low-pressure fuel line 22. As a result, impermissibly high pressures in the high-pressure region 14 of the fuel system 10 are effectively prevented.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich Figur 2 Gesagte entsprechend.FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a pressure limiting device 56 according to the invention. The same components are provided with the same reference numerals and what has been said with regard to FIG. 2 applies accordingly.

Der wesentliche Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 besteht darin, dass der Kolben 72 unterhalb des ersten Bunds 74 einen dritten Bund 100 aufweist. Die Ausgleichskammer 82 ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Bund 74 und dem dritten Bund 100 vorhanden und ist ein ringförmiger Raum, dessen Volumen sich vergrößert, wenn sich der Kolben 72 in Richtung der Feder 96 bewegt.The essential difference from the first exemplary embodiment according to FIG. 2 is that the piston 72 has a third collar 100 below the first collar 74. The compensation chamber 82 is present in this embodiment between the first collar 74 and the third collar 100 and is an annular space, the volume of which increases when the piston 72 moves in the direction of the spring 96.

Der Bund 80 der Bohrung 70 und der dritte Bund 100 begrenzen einen Raum 102, der über eine Bohrung 104 mit der Federkammer 94 und damit mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 hydraulisch in Verbindung steht. Damit werden die auf die Stirnflächen des Kolbens 72 wirkenden hydraulischen Kräfte ausgeglichen.The collar 80 of the bore 70 and the third collar 100 delimit a space 102 which is hydraulically connected to the spring chamber 94 and thus to the low-pressure fuel line 22 via a bore 104. This compensates for the hydraulic forces acting on the end faces of the piston 72.

Da die von der Ausgleichskammer 82 auf den Kolben 72 entgegen der Schließkraft der Feder 96 auf den Kolben 72 ausgeübte hydraulische Kraft nur noch auf der ringförmigen Differenzfläche zwischen dem Durchmesser D₁ des ersten Bunds 74 und dem Durchmesser D₃ des dritten Bunds 100 wirksam ist, ist diese Kraft, bei sonst gleichen Abmessungen der Druckbegrenzungseinrichtung 56, kleiner als die von dem in der Ausgleichskammer 82 befindlichen Kraftstoff auf die Stirnseite des Kolben 72 ausgeübte hydraulische Kraft gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe Figur 2). Dies ist insofern vorteilhaft als man bestrebt ist, die Feder 96 möglichst klein zu bauen und bei Durchmessern unterhalb von 4 mm der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtungen 56 sehr hoch wird. Deshalb sind der Miniaturisierung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 fertigungstechnische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind.Since the hydraulic force exerted by the compensation chamber 82 on the piston 72 against the closing force of the spring 96 on the piston 72 only on the annular difference surface between the diameter D _{1 of} the first collar 74 and the diameter D _{3 of} the third collar 100 is effective, this force, with otherwise the same dimensions of the pressure limiting device 56, is smaller than the hydraulic force exerted by the fuel in the compensation chamber 82 on the end face of the piston 72 according to the first exemplary embodiment (see FIG. 2). This is advantageous insofar as efforts are being made to make the spring 96 as small as possible and, in the case of diameters below 4 mm, the manufacturing outlay for producing the pressure limiting devices 56 according to the invention is very high. The miniaturization of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 is therefore subject to production-related and economic limits.

Mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 kann auf fertigungstechnisch relativ einfache Weise eine kleine hydraulische Kraft, die entgegen der Schließkraft der Feder 96 wirkt, erzeugt werden, bei Durchmessern des Kolbens 72, die fertigungstechnisch unproblematisch sind.With the exemplary embodiment according to FIG. 4, a small hydraulic force, which acts counter to the closing force of the spring 96, can be generated in a relatively simple manner in terms of production engineering, with diameters of the piston 72 that are unproblematic in terms of manufacturing engineering.

Das hydraulische Verhalten dieses zweiten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels.The hydraulic behavior of this second exemplary embodiment essentially corresponds to that of the first exemplary embodiment.

In Figur 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Kolben 72 keinen Dichtkegel 90 aufweist. In Schließstellung der Druckbegrenzungseinrichtung 56 liegt der Kolben 72 mit seinem dritten Bund 100 auf einem Absatz 106 des Gehäuses 58 auf und legt damit die maximale Überdeckung 88 der Steuerkante 86 fest.FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of a pressure limiting device 56 according to the invention. The essential difference from the second exemplary embodiment is that the piston 72 has no sealing cone 90. In the closed position of the pressure limiting device 56, the piston 72 rests with its third collar 100 on a shoulder 106 of the housing 58 and thus defines the maximum overlap 88 of the control edge 86.

Das dritte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 kommt vorzugsweise in Kraftstoffsystemen 10 zum Einsatz, in denen nach dem Abstellen des Motors oder im Schubbetrieb der Druck im Hochdruckbereich 14 über eine definierte Leckage abgesenkt wird. Durch die Passung zwischen zweitem Bund 76 und Bohrung 70 sowie die Dimensionierung der Überdeckung 88 kann die für diesen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erforderliche Leckage eingestellt werden.The third embodiment of an inventive Pressure-limiting device 56 is preferably used in fuel systems 10 in which the pressure in the high-pressure region 14 is reduced via a defined leak after the engine is switched off or in overrun mode. The leakage required for this operating state of the internal combustion engine can be set by the fit between the second collar 76 and the bore 70 and the dimensioning of the cover 88.

Allgemein wird bei der Auslegung der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventile 56 darauf geachtet, dass der Öffnungsdruck der Druckbegrenzungseinrichtung 56 möglichst unabhängig vom Durchfluss durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 ist.In general, when designing the pressure limiting valves 56 according to the invention, care is taken to ensure that the opening pressure of the pressure limiting device 56 is as independent as possible of the flow through the high-pressure fuel line 42.

In Figur 6 wird ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 beschrieben. Bei dieser Druckbegrenzungseinrichtung 56 ist ein herkömmliches, aus dem Stand der Technik bekanntes Druckbegrenzungsventil 108 so angeordnet, dass es mit dem Druck der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 beaufschlagt wird. Das Druckbegrenzungsventil 108 kann als Sitzventil oder als Kolbenventil ausgeführt sein.FIG. 6 describes a third exemplary embodiment of a pressure limiting device 56 according to the invention. In this pressure-limiting device 56, a conventional pressure-limiting valve 108 known from the prior art is arranged in such a way that the pressure of the high-pressure fuel line 42 is applied to it. The pressure relief valve 108 can be designed as a seat valve or as a piston valve.

Wenn das Druckbegrenzungsventil 108 öffnet, stellt es eine hydraulische Verbindung zwischen der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 und der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 her. Das Druckbegrenzungsventil 108 ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 in die Kraftstoffpumpe 30 integriert. Ohne zusätzliche Maßnahmen würde das Druckbegrenzungsventil 108 bei jedem Förderhub der Kraftstoffpumpe 30 mindestens kurzzeitig öffnen, da mit jedem Förderhub ein Druckstoß durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 wandert, der größer ist als der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 108. Nachfolgend werden die Maßnahmen, welche das ungewollte Öffnen des Druckbegrenzungsventils 108 im Normalbetrieb des Kraftstoffsystems 10 verhindern, beschrieben:When pressure relief valve 108 opens, it establishes a hydraulic connection between high pressure fuel line 42 and low pressure fuel line 22. In the third exemplary embodiment according to FIG. 6, the pressure limiting valve 108 is integrated in the fuel pump 30. Without additional measures, the pressure relief valve 108 would open at least briefly with each delivery stroke of the fuel pump 30, since with each delivery stroke a pressure surge that passes through the high-pressure fuel line 42 is greater than the opening pressure of the pressure relief valve 108. The measures which prevent the undesired opening of the pressure relief valve 108 during normal operation of the fuel system 10 are described below:

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist eine Ausgleichsbohrung 110 in dem Gehäuse 58 der Kraftstoffpumpe 30 vorgesehen, in der ein Ausgleichskolben 112 dichtend geführt ist. Der Ausgleichskolben 112 wird von einer Druckfeder 114, die sich einenends gegen das Gehäuse 58 und anderenends gegen den Ausgleichskolben 112 abstützt, gegen einen als erste Wegbegrenzung dienenden Absatz 116 der Ausgleichsbohrung 110 gedrückt. Der Ausgleichskolben 112 begrenzt eine Ausgleichskammer 82, welche unmittelbar an den Förderraum 60 der Kraftstoffpumpe 30 anschließt. In Fig. 6 ist der Förderraum 60 vollständig dargestellt. In dieser Darstellung ist ein Pumpenkolben 118 erkennbar, der in dem Gehäuse 58 dichtend geführt wird und den Förderraum 60 begrenzt. Der Antrieb des Pumpenkolbens 118 ist nicht dargestellt.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, a compensating bore 110 is provided in the housing 58 of the fuel pump 30, in which a compensating piston 112 is guided in a sealing manner. The compensating piston 112 is pressed by a compression spring 114, which is supported at one end against the housing 58 and at the other end against the compensating piston 112, against a shoulder 116 of the compensating bore 110 which serves as a first travel limitation. The compensating piston 112 delimits a compensating chamber 82 which connects directly to the delivery chamber 60 of the fuel pump 30. 6, the delivery space 60 is shown completely. In this illustration, a pump piston 118 can be seen, which is sealingly guided in the housing 58 and delimits the delivery space 60. The drive of the pump piston 118 is not shown.

In der in Figur 6 dargestellten Position des Ausgleichskolbens 112 ist das Volumen der Ausgleichskammer 82 minimal. Wenn der auf den Ausgleichskolben 112 wirkende Druck in der Förderkammer 60 während des Förderhubs des Pumpenkolbens 118 der Kraftstoffpumpe 30 die Vorspannung der Druckfeder 114 überwindet, hebt der Ausgleichskolben 112 vom Absatz 116 ab und entfernt sich vom Förderraum 60. Dadurch nimmt das Volumen der Ausgleichskammer 82 zu, so dass der Druckanstieg im Förderraum und damit auch in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 begrenzt wird. Der maximale Hub des Ausgleichskolbens 112 ist in Figur 6 mit "h" bezeichnet. Der maximale Hub h wird erreicht, wenn der Ausgleichskolben 112 am Grund 120 der Ausgleichsbohrung 110 anliegt. Wenn der Pumpenkolben 118 seinen oberen Totpunkt erreicht hat und sich danach wieder in Richtung seines unteren Totpunkts bewegt, sinkt der Druck im Förderraum 60 schnell ab, so dass die Druckfeder 114 den Ausgleichskolben 112 wieder in Anlage an den Absatz 116 bringen kann. Dadurch wird Kraftstoff aus der Ausgleichskammer 82 in den Förderraum 60 zurückgefördert.In the position of the compensating piston 112 shown in FIG. 6, the volume of the compensating chamber 82 is minimal. If the pressure acting on the compensating piston 112 in the delivery chamber 60 during the delivery stroke of the pump piston 118 of the fuel pump 30 overcomes the prestressing of the compression spring 114, the compensating piston 112 lifts off from the shoulder 116 and moves away from the delivery chamber 60. As a result, the volume of the compensating chamber 82 increases to, so that the pressure increase in the delivery chamber and thus also in the high-pressure fuel line 42 is limited. The maximum stroke of the compensating piston 112 is designated by "h" in FIG. The maximum stroke h is reached when the compensating piston 112 abuts the base 120 of the compensating bore 110. When the pump piston 118 has reached its top dead center and then again in the direction of its Moves at bottom dead center, the pressure in the delivery chamber 60 drops rapidly, so that the compression spring 114 can bring the compensating piston 112 back into contact with the shoulder 116. As a result, fuel is conveyed back from the compensation chamber 82 into the delivery chamber 60.

Die Vorspannung der Druckfeder 114 und der Durchmesser des Ausgleichskolbens 112 werden so bemessen, dass der Ausgleichskolben 112 einerseits erst bei Drücken, die über dem normalen Betriebsdruck im Hochdruckbereich 14 des Kraftstoffsystems 10 liegen, öffnet. Andererseits hebt der Ausgleichskolben 112 schon vor Erreichen des Öffnungsdrucks des Druckbegrenzungsventils 108 von dem Absatz 116 ab. Dadurch ist ein guter Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe 30 gewährleistet und gleichzeitig wird wirkungsvoll verhindert, dass kurzzeitige Druckspitzen zu einem Öffnen des Druckbegrenzungsventils 108 führen können.The preload of the compression spring 114 and the diameter of the compensating piston 112 are dimensioned such that the compensating piston 112 only opens at pressures which are above the normal operating pressure in the high-pressure region 14 of the fuel system 10. On the other hand, the compensating piston 112 lifts off the shoulder 116 before the opening pressure of the pressure limiting valve 108 is reached. This ensures good efficiency of the fuel pump 30 and at the same time effectively prevents short-term pressure peaks from opening the pressure limiting valve 108.

Zwischen dem Förderraum 60 und dem Rückschlagventil 44 ist eine erste Drossel 122 vorgesehen. Diese erste Drossel 122 ist so ausgelegt, dass sie bei hohen Druckgradienten im Förderraum 60 zur Dämpfung von Druckspitzen in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 beiträgt. Allerdings ist bei der Auslegung der ersten Drossel 122 darauf zu achten, dass die Druckverluste in der ersten Drossel 122 nicht zu groß werden, da die gesamte Fördermenge der Kraftstoffpumpe 30 durch die erste Drossel 122 strömt.A first throttle 122 is provided between the delivery chamber 60 and the check valve 44. This first throttle 122 is designed such that it contributes to damping pressure peaks in the high-pressure fuel line 42 in the case of high pressure gradients in the delivery chamber 60. However, when designing the first throttle 122, care must be taken to ensure that the pressure losses in the first throttle 122 do not become too great, since the entire delivery volume of the fuel pump 30 flows through the first throttle 122.

Zusätzlich sind in einer Zweigleitung 124, welche die Hochdruck-Kraftstoffleitung 42 mit dem Druckbegrenzungsventil 108 verbindet, eine zweite Drossel 126 und ein Zusatzvolumen 128 angeordnet. Die zweite Drossel 126 und das Zusatzvolumen 128 wirken als Tiefpassfilter und verhindern somit zusätzlich ein unerwünschtes kurzzeitiges Öffnen des Druckbegrenzungsventils 108 aufgrund von Druckpulsationen, die durch den Förderhub der Kraftstoffpumpe 30 ausgelöst sind.In addition, a second throttle 126 and an additional volume 128 are arranged in a branch line 124, which connects the high-pressure fuel line 42 to the pressure relief valve 108. The second throttle 126 and the additional volume 128 act as a low-pass filter and thus additionally prevent an undesired brief opening of the Pressure limiting valve 108 due to pressure pulsations that are triggered by the delivery stroke of the fuel pump 30.

Das Druckbegrenzungsventil 108 und die Rückseite des Ausgleichskolbens 112, sind über Leckageleitungen 130 mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 22 verbunden.The pressure relief valve 108 and the rear of the compensating piston 112 are connected to the low-pressure fuel line 22 via leakage lines 130.

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 56 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 besteht darin, dass der Ausgleichskolben 112 und die Ausgleichsbohrung 110 im Pumpenkolben 118 der Kraftstoffpumpe 30 angeordnet sind. Hydraulisch wirkt der Ausgleichskolben 112 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 6 und Figur 7 gleich. Die Leckageabfuhr von der Rückseite des Ausgleichskolbens 112 erfolgt über eine Längsbohrung 132 und eine Querbohrung 134 sowie eine Ringnut 136, die mit der Leckageleitung 130 in Verbindung steht.FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a pressure limiting device 56 according to the invention. The essential difference from the third exemplary embodiment according to FIG. 6 is that the compensating piston 112 and the compensating bore 110 are arranged in the pump piston 118 of the fuel pump 30. The compensating piston 112 has the same hydraulic effect in the exemplary embodiments according to FIG. 6 and FIG. 7. The leakage discharge from the rear of the compensating piston 112 takes place via a longitudinal bore 132 and a transverse bore 134 as well as an annular groove 136 which is connected to the leakage line 130.

Gesichert wird der Ausgleichskolben 118 durch einen Sicherungsring 140, der gleichzeitig auch als Wegbegrenzung dient. Der Sicherungsring 140 wird in eine Nut 142 in der Ausgleichsbohrung 110 eingelegt.The compensating piston 118 is secured by a locking ring 140, which also serves as a travel limitation. The locking ring 140 is inserted into a groove 142 in the compensating bore 110.

Claims

Pressure limiting device (56) for a fuel system (10) of an internal combustion engine, the pressure limiting device (56) being arranged between a high-pressure fuel line (42) and a low-pressure fuel line (22), with a housing (58), with one in a bore (70) of the housing (58) guided piston (72), which connects them from a certain pressure difference between the fuel line (42) and low-pressure fuel line (22) hydraulically, the bore (70) and the piston (72) a compensation chamber (82) limit, and with a throttle between the high-pressure fuel line (42) and the compensation chamber (82), characterized in that the piston (72) has a first collar (74), that the first collar (74) as a throttle between the compensation chamber (82) and high-pressure fuel line (42) acts.

Pressure limiting device according to claim 1, characterized in that the piston (72) has a second collar (76) and a control edge (86) is formed on the second collar (76), and in that the control edge (86) is thus provided with a recess ( 84) of the bore (70) interacts that in the closed state Pressure limiting device (56) the hydraulic connection between the high-pressure fuel line (42) and the low-pressure fuel line (22) is interrupted.

Pressure limiting device (56) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pressure limiting device (56) only opens when the compensation chamber (82) has reached a predetermined minimum volume.

Pressure limiting device (56) according to claim 2, characterized in that the minimum volume depends on the overlap (88) of the control edge (86) in the bore (70) in the closed position of the pressure limiting device (56).

Pressure limiting device (56) according to one of the preceding claims, characterized in that a spring (96) is clamped between the piston (72) and the housing (58) and that the spring (96) acts on the piston (72) in the direction of the closed position.

Pressure limiting device (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (72) has a sealing cone (90) at its end facing away from the first collar (74), and in that the sealing cone (90) in the closed position of the pressure limiting device (56) rests on a sealing seat (92) of the housing (58)

Pressure limiting device (56) according to one of the preceding claims, characterized in that a shoulder (106) is formed in the housing (58) and that the piston (72) bears against the shoulder (106) in the closed position of the pressure limiting device (56).

Pressure limiting device (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (72) has a third collar (100), that the compensation chamber (82) is additionally limited by the third collar (10), and that the diameter (D ₃ ) of the third collar ( 100) is smaller than the diameter (D ₁ ) of the first collar (74).

Pressure limiting device (56) according to claim 8, characterized in that the third collar (100) with the bore (70) delimits a space (102), and in that the space (102) at least indirectly with a low pressure region (12) of the fuel system (10 ) is hydraulically connected.

Pressure limiting device (56) for a fuel system (10) of an internal combustion engine, the pressure limiting device (56) being arranged between a high-pressure fuel line (42) and a low-pressure fuel line (22), with a housing (58), with one in a bore (70) of the housing (58) guided piston (72), which connects them from a certain pressure difference existing between the fuel line (42) and low-pressure fuel line (22), and with a compensation chamber (82), characterized in that the compensation chamber (82) is limited by a compensating piston (112) guided in a compensating bore (110) of the housing (58) that the compensating chamber (82) is hydraulically connected to the delivery chamber (60) and that the compensating piston (112) thus counteracts a path limitation (116) is biased so that the volume of the compensation chamber (82) is minimal.

Pressure limiting device (56) according to claim 10, characterized in that the volume of the compensation chamber (82) can be increased by a movement of the compensation piston (112).

Pressure limiting device (56) according to claim 10 or 11, characterized in that the compensating bore (110) is arranged in the housing (58).

Pressure limiting device (56) according to claim 10 or 11, characterized in that the compensating bore (110) is arranged in a pump piston (116) of the fuel pump (30).

Pressure limiting device (56) according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the compensating piston (112) is biased against the travel limitation (106, 140) by a compression spring (114).

Fuel system (10) for supplying fuel (18) for an internal combustion engine, with a reservoir (16), with a first fuel pump (20), which is connected on the inlet side to the reservoir (16), with a second fuel pump (30), which on the input side via a fuel connection (22) to the first fuel pump (20), and to a pressure limiting device (56) which limits the pressure in a fuel connection (42, 46) on the outlet side of the second fuel pump (30), characterized in that that the pressure limiting device (56) is designed according to one of claims 1 to 14.

Fuel system (10) according to claim 15, characterized in that the second fuel pump comprises a 1-cylinder piston pump (30).

Fuel system (10) according to one of claims 15 or 16, characterized in that the pressure limiting device (56) is attached to the second fuel pump (30), preferably integrated into it.