DE10005589A1

DE10005589A1 - Fuel supply system for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10005589A1
Application number: DE2000105589
Authority: DE
Inventors: Christian Treml
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2001-08-16
Also published as: EP1124054A2; DE50109340D1; EP1124054A3; EP1124054B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungsanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff aus einem Tank über eine Förderleitung zur Brennkraftmaschine fördernden Kraftstoffpumpe sowie mit einem Druckregler, der den für die Brennkraftmaschine relevanten Kraftstoffdruck wahlweise auf unterschiedliche Druckniveaus einstellt. Um Heißstartprobleme oder generell Betriebsprobleme durch Dampfblasenbildung einfach und sicher zu vermeiden, ist der Druckregler in der Förderleitung angeordnet und die Kraftstoffpumpe aus zwei Pumpenaggregaten gebildet, die in Abhängigkeit vom eingeregelten Druckniveau parallel oder in Reihe geschaltet fördern. Bevorzugt sind in der Förderleitung in Reihe zwei Druckregler mit unterschiedlichen Druck-Regelwerten angeordnet, die wahlweise durch Verbindung von deren Absteuerleitung mit einer im Tank mündenden Rückführleitung aktivierbar sind. Die beiden Pumpenaggregate können mittels eines Umschaltventiles oder selbsttätig mittels eines in einer geeignet angeordneten Leitungsverbindung vorgesehenen Druckbegrenzungsventiles in Abhängigkeit vom jeweils seitens des Druckreglers eingestellten Druckwert in Reiche oder parallel fördernd geschaltet werden.The invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine with a fuel pump which delivers the fuel from a tank via a delivery line to the internal combustion engine and with a pressure regulator which optionally adjusts the fuel pressure relevant for the internal combustion engine to different pressure levels. In order to easily and safely avoid hot start problems or general operating problems caused by the formation of steam bubbles, the pressure regulator is arranged in the delivery line and the fuel pump is made up of two pump units which deliver in parallel or in series depending on the regulated pressure level. Preferably, two pressure regulators with different pressure control values are arranged in the delivery line, which can be activated optionally by connecting their cut-off line to a return line leading into the tank. The two pump units can be switched to rich or in parallel by means of a changeover valve or automatically by means of a pressure relief valve provided in a suitably arranged line connection, depending on the pressure value set by the pressure regulator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungsanlage für eine Brennkraft maschine mit einer den Kraftstoff aus einem Tank über eine Förderleitung zur Brennkraftmaschine fördernden Kraftstoffpumpe sowie mit einem Druck regler, der den für die Brennkraftmaschine relevanten Kraftstoffdruck wahl weise auf unterschiedliche Druckniveaus einstellt. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 44 43 836 A1 verwiesen.The invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine machine with a fuel from a tank via a delivery line to the internal combustion engine promoting fuel pump and with a pressure regulator that selects the fuel pressure relevant for the internal combustion engine sets different pressure levels. To the technical environment for example, reference is made to DE 44 43 836 A1.

Generell, insbesondere jedoch bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Brenn kraftmaschinen, besteht das Problem, daß bei einem sog. Heißstart der Brennkraftmaschine eine ausreichende Menge von flüssigem Kraftstoff zur Verfügung gestellt werden muß, und zwar auch dann, wenn die sich beim vorhergehenden Abstellen und dem darauffolgenden Stillstand der Brenn kraftmaschine in deren Umgebung (d. h. insbesondere im Bereich des Kraft fahrzeug-Motorraumes) befindende Kraftstoffmenge aufgrund der hohen Umgebungstemperatur zumindest teilweise in den dampfförmigen Zustand übergegangen ist, so daß sich im der Brennkraftmaschine nahen Kraftstoff zuführsystem Dampfblasen bilden. Um dennoch einen sicheren Heißstart der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, kann der Kraftstoffdruck unter diesen Umständen zumindest kurzzeitig erhöht werden, so wie dies in der eingangs genannten Schrift vorgeschlagen und beschrieben ist.Generally, but especially when burning in motor vehicles engines, there is the problem that with a so-called hot start Internal combustion engine a sufficient amount of liquid fuel Must be made available, even if the previous shutdown and subsequent shutdown of the distillery engine in its environment (i.e. particularly in the area of power vehicle engine compartment) located fuel quantity due to the high Ambient temperature at least partially in the vapor state has passed so that there is fuel in the internal combustion engine Feed system form vapor bubbles. To ensure a safe hot start of the To allow the internal combustion engine, the fuel pressure can be below this Circumstances can be increased at least briefly, as in the beginning is proposed and described.

Grundsätzlich ließe sich die beschriebene Heißstart-Problematik, die im üb rigen auch im Heißbetrieb bei geringem Kraftstoff-Bedarf der Brennkraftma schine (also bspw. im Stop-and-Go-Betrieb des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges) auftreten kann, durch Einsatz einer entspre chend leistungsstärkeren Kraftstoffpumpe - üblicherweise kommen hierfür elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpen zum Einsatz - lösen, jedoch ist dies unter Wirtschaftlichkeits- und Wirkungsgrad-Aspekten unerwünscht. Bei hohem Kraftstoff-Bedarf der Brennkraftmaschine ist bspw. ein sog. für die Brennkraftmaschine relevanter Kraftstoffdruck von 3,5 bar ausreichend, wäh rend für den Heißstart und ggf. auch für den Heißbetrieb im Hinblick auf die beschriebene Dampfblasenbildung ein "relevanter" Kraftstoffdruck von bspw. 6 bar erwünscht wäre. Im übrigen kann auch ein Kaltstart einer Brennkraft maschine einen kritischen Betriebszustand darstellen, da trotz möglicherwei se reduzierter elektrischer Spannung zum Betrieb der Kraftstoffpumpe ein ausreichend hohes Kraftstoffdruck-Niveau bereitgestellt werden muß.Basically, the described hot start problem, which in practice even in hot operation with low fuel consumption of the internal combustion engine machine (e.g. in stop-and-go operation of the engine driven motor vehicle) can occur by using a corre sponding accordingly more powerful fuel pump - usually come for this electrically driven fuel pumps for use - solve, but is this is undesirable from the point of view of economy and efficiency. At high fuel consumption of the internal combustion engine is, for example, a so-called Internal combustion engine relevant fuel pressure of 3.5 bar is sufficient rend for the hot start and possibly also for the hot operation with regard to the described vapor bubble formation a "relevant" fuel pressure of e.g. 6 bar would be desirable. Otherwise, a cold start of an internal combustion engine can also take place represent a critical operating state, because despite possible reduced electrical voltage to operate the fuel pump sufficiently high fuel pressure level must be provided.

Wenn unter diesen genannten kritischen Betriebszuständen die von der Brennkraftmaschine benötigte Kraftstoffmenge relativ gering ist, kann auf relativ einfache Weise auch mit einer leistungsschwächeren Kraftstoffpumpe das Druckniveau von 6 bar erzeugt werden, wenn ein üblicherweise vorhan dener Druckregler, der das üblicherweise geforderte Druckniveau von 3,5 bar (bspw.) einstellt, geeignet verstimmt wird. In der bereits genannten DE 44 43 836 A1 ist dieser Druckregler in einer von der Förderleitung der Kraftstoffpumpe abzweigenden und im Kraftstofftank mündenden Rücklauf leitung angeordnet. Wird nun diese Rücklaufleitung stromab des Druckreg lers abgesperrt oder zumindest gedrosselt, so führt dies aufgrund der gerin geren in den Tank zurück geförderten Kraftstoffmenge zwangsläufig zu ei nem Druckaufbau bzw. zu einer Drucküberhöhung in der Förderleitung, so daß zumindest in diesen zeitlich deutlich beschränkten Betriebszuständen ein überhöhter Kraftstoffdruck von bspw. 6 bar bereitgestellt werden kann.If under these critical operating conditions the of the The amount of fuel required by the internal combustion engine is relatively small relatively simple way even with a less powerful fuel pump the pressure level of 6 bar can be generated if one is usually present the pressure regulator, which is the pressure level of 3.5 bar that is usually required (e.g.), suitably detuned. In the already mentioned DE 44 43 836 A1 this pressure regulator is in one of the delivery line Return line branching off from the fuel pump and opening into the fuel tank line arranged. If this return line is now downstream of the pressure regulator lers blocked or at least throttled, so this leads to the gerin The amount of fuel returned to the tank is inevitable nem pressure build-up or to a pressure increase in the delivery line, so that at least in these clearly limited operating states an excessive fuel pressure of, for example, 6 bar can be provided.

Die geschilderte Start- und/oder Heißbetrieb-Problematik stellt sich im übri gen auch bei mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschi nen ein, bei denen einerseits mit dem von der genannten (elektrischen) Kraftstoffpumpe bereitgestellten Kraftstoffdruck die Brennkraftmaschine gestartet wird und andererseits an oder nahe der Brennkraftmaschine (und somit im ggf. abermals sehr heißen Motorraum eines Kraftfahrzeuges) eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnet ist, für welche die bislang genannte und stromauf des besagten Druckreglers angeordnete Kraftstoffpumpe quasi eine Vorförderpumpe darstellt. Beim sog. für die Brennkraftmaschine rele vanten Kraftstoffdruck handelt es sich dann um den an der Saugseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe anliegenden Kraftstoffdruck. Auch dieser Druck sollte unter üblichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bspw. in der Größenordnung von 3,5 bar liegen, in den genannten kritischen Start- und/oder Heißbetrieb-Bedingungen jedoch abermals im Bereich von 6 bar.The described start and / or hot operation problem arises otherwise also with internal combustion engines working with direct fuel injection in which, on the one hand, with the (electrical) Fuel pump provided fuel pressure started the internal combustion engine and on the other hand at or near the internal combustion engine (and thus in the possibly very hot engine compartment of a motor vehicle) High-pressure fuel pump is arranged, for which the previously mentioned and quasi arranged fuel pump upstream of said pressure regulator represents a pre-feed pump. In the so-called for the internal combustion engine rele The relevant fuel pressure is then the one on the suction side of the High pressure fuel pump applied fuel pressure. This pressure too should, for example, under normal operating conditions of the internal combustion engine of the order of 3.5 bar, in the critical start and / or hot operation conditions again in the range of 6 bar.

Dabei ist hier jedoch das aus der bereits mehrfach genannten DE 44 43 836 A1 bekannte Prinzip zur Erhöhung des für die Brennkraftma schine relevanten bzw. an der Saugseite einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe anliegenden Druckniveaus praktisch nicht umsetzbar, da die Förderleistung der bisher üblichen Kraftstoffpumpe hierfür nicht ausreichend ist, d. h. eine bisher übliche Kraftstoffpumpe, die in ausreichender Menge Kraftstoff unter einem Druckniveau von bspw. 3,5 bar (gemessen gegenüber Atmosphären druck) bereitstellen kann, ist nicht der Lage, die benötigte Kraftstoffmenge auch unter einem Druckniveau von 6 bar sicher zur Verfügung zu stellen.However, here is the one from the one already mentioned several times DE 44 43 836 A1 known principle for increasing the internal combustion engine relevant or on the suction side of a high-pressure fuel pump pressure levels practically not feasible because of the delivery rate the previously common fuel pump is not sufficient for this, d. H. a Previously common fuel pump, the fuel in sufficient amount a pressure level of, for example, 3.5 bar (measured in relation to atmospheres pressure) can not provide the required amount of fuel to be made available safely even under a pressure level of 6 bar.

Die technisch einfachste Lösung zur Erzielung eines ausreichend hohen Druckniveaus bei Sicherstellung der geforderten Kraftstoff-Fördermenge könnte somit neben einem Druckregler, der den für die Brennkraftmaschine relevanten Kraftstoffdruck stets auf ein erhöhtes Druckniveau von bspw. 6 bar einstellt, eine entsprechend leistungsstarke Kraftstoffpumpe sein. Eine derartige Kraftstoffversorgungsanlage ist als zumindest interner Stand der Technik in der beigefügten Fig. 3 dargestellt und wird im folgenden erläu tert: The technically simplest solution to achieve a sufficiently high pressure level while ensuring the required fuel delivery rate could therefore be a correspondingly powerful fuel pump in addition to a pressure regulator that always sets the fuel pressure relevant for the internal combustion engine to an increased pressure level of, for example, 6 bar. Such a fuel supply system is shown as at least internal state of the art in the attached FIG. 3 and is explained below:

Mit der Bezugsziffer 1 ist der Kraftstoff-Tank eines Kraftfahrzeuges bezeich net, in welchem eine Elektro-Kraftstoffpumpe 2 angeordnet ist, die über eine Förderleitung 3 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 4 den von einer nicht dar gestellten Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoff zur Verfügung stellt. Die bspw. mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebene Hochdruck pumpe 4 fördert dabei den von der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 bereitge stellten Kraftstoff unter sehr hohem Druck (bspw. in der Größenordnung von 130 bar) in eine an der Brennkraftmaschine vorgesehene Einspritzleiste 5, von welcher aus die den einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylindern zugeord neten, lediglich symbolisch dargestellten Kraftstoff-Einspritzventile 6 versorgt werden. Von der Hochdruckpumpe 4 zweigt ferner unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles 9 eine Leckageleitung 10 ab, die in einer in den Tank 1 führenden Rückführleitung 11 mündet, und über die geringe Kraftstoff- Leckmengen der Hochdruckpumpe 4 abgeführt werden.The reference number 1 denotes the fuel tank of a motor vehicle, in which an electric fuel pump 2 is arranged, which provides the fuel required by an internal combustion engine (not shown) via a delivery line 3 of a high-pressure fuel pump 4 . The, for example, mechanically driven by the internal combustion engine high-pressure pump 4 promotes the fuel provided by the electric fuel pump 2 under very high pressure (for example in the order of 130 bar) into an injection bar 5 provided on the internal combustion engine, from which the individual internal combustion engine cylinders assigned, only symbolically represented fuel injection valves 6 are supplied. From the high-pressure pump 4 , a leakage line 10 branches off with the interposition of a shut-off valve 9, which ends in a return line 11 leading into the tank 1 , and is discharged via the small fuel leakage quantities of the high-pressure pump 4 .

In der Förderleitung 3 ist stromauf der Hochdruckpumpe 4 ein Druckregler 12 angeordnet, von dem eine in der bereits genannten Rückführleitung 11 mün dende Absteuerleitung 22 abzweigt, so daß der Druckregler 12 lediglich eine solche Kraftstoffmenge über die Förderleitung 3 der Hochdruckpumpe 4 zur Verfügung stellt, daß sich unter normalen Betriebsbedingungen dort, d. h. an deren Saugseite, der sog. für die Brennkraftmaschine relevante Druck von bspw. 6 bar (gemessen als Differenzdruck gegenüber der Umgebung) ein stellt. Die für die Erreichung dieses relevanten Druckes überschüssige, von der Kraftstoffpumpe 2 geförderte und daher nicht benötigte Kraftstoffmenge wird vom Druckregler 12 über die Absteuerleitung 22 sowie die Rückführlei tung 11 in den Tank 1 zurückgeführt. Dem Druckregler 12 ist ein Kraftstoff- Filter 13 vorgeschaltet, jedoch ist dies unwesentlich. Ferner ist zwischen der Kraftstoffpumpe 2 und dem Filter 13 ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) vor gesehen, so daß es bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine nurmehr erforderlich ist, gleichzeitig das bereits genannte Absperrventil 9 zu schließen, um sicherzustellen, daß auch bei einem Stillstand der Brennkraftma schine zumindest für einen gewissen Zeitraum stromauf der Hochdruckpum pe 4 der sog. für die Brennkraftmaschine relevante Kraftstoffdruck (von bspw. 6 bar als Differenzdruck) aufrecht erhalten wird bzw. bleibt.In the delivery line 3 , a pressure regulator 12 is arranged upstream of the high-pressure pump 4 , from which a control line 22 branching into the return line 11 already mentioned branches off, so that the pressure regulator 12 only provides such a quantity of fuel via the delivery line 3 of the high-pressure pump 4 that under normal operating conditions there, ie on its suction side, the so-called pressure relevant to the internal combustion engine of, for example, 6 bar (measured as a differential pressure relative to the environment). The excess for the achievement of this relevant pressure, promoted by the fuel pump 2 and therefore not required amount of fuel is returned from the pressure regulator 12 via the control line 22 and the return line 11 in the tank 1 . A fuel filter 13 is connected upstream of the pressure regulator 12 , but this is immaterial. Furthermore, a check valve (not shown) is seen before between the fuel pump 2 and the filter 13 , so that it is only necessary when the internal combustion engine is switched off at the same time to close the aforementioned shut-off valve 9 to ensure that even when the internal combustion engine is at a standstill seem at least for a certain period of time upstream of the high-pressure pump 4 the so-called fuel pressure relevant to the internal combustion engine (of, for example, 6 bar as differential pressure) is maintained.

Der soweit bekannte Stand der Technik ist insofern unbefriedigend, als eine entsprechend leistungsstarke Kraftstoffpumpe 2 eingesetzt werden muß, die in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine die benötigte Kraftstoff menge unter dem relativ hohen Druckniveau von bspw. 6 bar bereitstellen kann. Diese üblicherweise elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe benötigt nicht nur unerwünscht viel Energie, sondern verursacht eine verstärkte Er wärmung im Kraftstoffsystem, d. h. es wird grundsätzlich eine größere Kraft stoffmenge umgewälzt, die sich dabei erwärmt. Ferner verursachen lei stungsstärkere Kraftstoffpumpen höhere Geräusche und sind teuerer, was im übrigen auch für eine alternative Ausbildung mit einer hinsichtlich ihrer Förderleistung bevorzugt elektronisch bedarfsgeregelten Elektro- Kraftstoffpumpe gilt.The so far known prior art is unsatisfactory insofar as a correspondingly powerful fuel pump 2 must be used, which can provide the required amount of fuel under the relatively high pressure level of, for example, 6 bar in all operating points of the internal combustion engine. This usually electrically powered fuel pump not only requires an undesirable amount of energy, but also causes increased heating in the fuel system, ie a larger amount of fuel is generally circulated, which heats up. Furthermore, more powerful fuel pumps cause higher noise and are more expensive, which also applies to an alternative design with a preferably electronically controlled electric fuel pump with regard to its delivery capacity.

Demgegenüber Verbesserungen aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.In contrast, it is the task of the present to show improvements Invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Druckregler in der Förderleitung angeordnet ist und daß die Kraftstoffpumpe aus zwei Pum penaggregaten gebildet ist, die in Abhängigkeit vom eingeregelten Druckni veau parallel oder in Reihe geschaltet fördern. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.To solve this problem it is proposed that the pressure regulator in the Delivery line is arranged and that the fuel pump from two pumps penaggregaten is formed, depending on the regulated Druckni Promote veau in parallel or in series. Advantageous further training are the content of the subclaims.

Erfindungsgemäß kann die Fördercharakteristik der Kraftstoffpumpe an das jeweils geforderte bzw. durch den Druckregler eingestellte Druckniveau an gepaßt werden. Dies ist einfach und auf besonders vorteilhafte Weise da durch erreichbar, daß die Kraftstoffpumpe zumindest zwei Pumpenstufen aufweist oder überhaupt aus zwei einzelnen Pumpen besteht - (beide ge nannten Varianten sollen unter den gewählten Begriff eines "Pumpenaggregates" fallen) -, die in unterschiedlicher Weise strömungs technisch zueinander geschaltet werden können.According to the delivery characteristic of the fuel pump to the the pressure level required or set by the pressure regulator be fitted. This is easy and there is a particularly advantageous way by achievable that the fuel pump at least two pump stages has or consists of two individual pumps at all - (both ge named variants should include one under the chosen term "Pump units" fall) - which flow in different ways technically can be switched to each other.

Sind die Pumpenaggregate in Reihe geschaltet, so liegt an der Saugseite des nachgeschalteten Pumpenaggregates bereits Kraftstoff mit einem er höhten Druckniveau vor, nämlich demjenigen, das vom vorgeschalteten Pumpenaggregat bereitgestellt wird. Beispielsweise sei jedes der Pum penaggregate in der Lage, einen Förderdruck von 3 bar zu erzeugen, so daß der Kraftstoffdruck auf der Druckseite des Aggregates um 3 bar über demje nigen auf der Saugseite des Aggregates liege. Sind die Pumpenaggregate dann in Reihe geschaltet, so kann (unter vereinfachter Betrachtungsweise) ausgehend von der Saugseite des vorgeschalteten Pumpenaggregates auf der Druckseite des nachgeschalteten Pumpenaggregates ein Druckniveau von 6 bar (= 3 bar + 3 bar) erzeugt werden.If the pump units are connected in series, it is on the suction side the downstream pump unit already has fuel with one high pressure level, namely that of the upstream Pump unit is provided. For example, each is the pump penaggregate able to generate a delivery pressure of 3 bar, so that the fuel pressure on the pressure side of the genset is 3 bar above that nige lie on the suction side of the unit. Are the pump sets then connected in series, so (from a simplified point of view) starting from the suction side of the upstream pump unit a pressure level on the pressure side of the downstream pump unit of 6 bar (= 3 bar + 3 bar).

Sind hingegen die Pumpenaggregate parallel geschaltet, so stellt sich auf deren gemeinsamer, strömungstechnisch durch Parallelschaltung bzw. Ne beneinander-Anordnung miteinander verknüpfter Druckseite zwar lediglich ein Druckniveau von 3 bar ein, jedoch kann dann vorteilhafterweise (abermals vereinfacht betrachtet) die doppelte Kraftstoffmenge gefördert bzw. bereitgestellt werden, als wenn die beiden Pumpenaggregate in Reihe geschaltet sind.If, on the other hand, the pump units are connected in parallel, the their common, fluidically by parallel connection or Ne side-by-side arrangement linked printing page only a pressure level of 3 bar, but can then advantageously (again viewed in simplified terms) promoted twice the amount of fuel or be provided as if the two pump units in series are switched.

Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanla ge liegt nun darin, daß mit relativ geringem Aufwand und dabei wirkungs gradoptimal und ohne die im bisherigen Stand der Technik auftretenden Nacheile in Kauf nehmen zu müssen, für unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine jeweils die geforderte Kraftstoffmenge unter einem günstigen Druckniveau bereitgestellt werden kann. Wird nämlich seitens der Brennkraftmaschine eine große Kraftstoffmenge nachgefragt, so ist ein nied rigeres Kraftstoff-Druckniveau vollkommen ausreichend, während dann, wenn ein hohes Druckniveau erforderlich ist, eine zumindest geringfügig ver ringerte Kraftstoffmenge nachgefragt wird.The particular advantage of a fuel supply system according to the invention ge is now that with relatively little effort and effective degree-optimal and without those that occur in the prior art Having to put up with the hurry for different operating states the internal combustion engine in each case the required amount of fuel under one favorable pressure level can be provided. Is namely on the part of Internal combustion engine demanded a large amount of fuel, so is a low higher fuel pressure level perfectly sufficient while then if a high pressure level is required, at least a slight ver reduced amount of fuel is demanded.

Diesen Anforderungen kann die vorgeschlagene Kraftstoffversorgungsanla ge vollständig gerecht werden. Mittels des unterschiedliche Druckniveaus einstellenden Druckreglers kann das für den jeweiligen Betriebszustand günstigste Druckniveau für den für die Brennkraftmaschine relevanten Druck eingestellt werden. Da zumeist zwei unterschiedliche Druckniveaus, nämlich ein höheres (von bspw. 6 bar Überdruck gegenüber Atmosphäre) sowie ein niedrigeres (von bspw. 3,5 bar Überdruck) ausreichend sind, können im Hin blick auf einen besonders einfachen und dabei sicheren Aufbau eines derar tigen variablen Druckreglers in der Förderleitung in Reihe zwei Druckregler mit unterschiedlichen Druck-Regelwerten angeordnet sein, die wahlweise durch Verbindung von deren Absteuerleitung mit einer im Tank mündenden Rückführleitung aktivierbar sind.The proposed fuel supply system can meet these requirements fully meet. By means of the different pressure level adjusting pressure regulator can for the respective operating state Most favorable pressure level for the pressure relevant for the internal combustion engine can be set. Since usually two different pressure levels, namely a higher one (for example 6 bar overpressure compared to atmosphere) as well as a lower ones (e.g. 3.5 bar overpressure) are sufficient look at a particularly simple and safe construction of a derar variable pressure regulator in the delivery line, two pressure regulators in series be arranged with different pressure control values, which are optional by connecting their diverter line to one that ends in the tank Return line can be activated.

In Abhängigkeit vom jeweils gewünschten Druckniveau werden dann die Pumpenaggregate der Kraftstoffpumpe entweder in Reihe geschaltet, wo durch einfach ein höherer Druck bei geringerer Fördermenge bereitgestellt werden kann, oder es werden die Pumpenaggregate parallel zueinander ge schaltet, wodurch bei niedrigerem Förderdruck effizient und einfach eine hö here Fördermenge angeboten werden kann.Depending on the desired pressure level, the Pump units of the fuel pump are either connected in series where simply by providing a higher pressure with a lower delivery rate can be, or the pump units are ge parallel to each other switches, which efficiently and easily increases the pressure at lower discharge pressure Delivery rate can be offered here.

Dabei können die beiden Pumpenaggregate der erfindungsgemäßen Kraft stoffpumpe mittels eines Umschaltventiles oder selbsttätig mittels eines in einer geeignet angeordneten Leitungsverbindung vorgesehenen Druckbe grenzungsventiles in Abhängigkeit vom jeweils seitens des Druckreglers ein gestellten Druckwert in Reihe oder parallel fördernd geschaltet werden, wie auch aus den beiden im folgenden erläuterten bevorzugten Ausführungsbei spielen der Erfindung hervorgeht. In den beigefügten Fig. 1 und 2 sind dabei erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlagen dargestellt, und zwar anknüpfend an die bereits erläuterte Stand-der-Technik-Darstellung nach Fig. 3, wobei für gleiche Elemente jeweils gleiche Bezugsziffern verwendet sind.The two pump units of the fuel pump according to the invention can be switched by means of a changeover valve or automatically by means of a pressure relief valve provided in a suitably arranged line connection depending on the pressure regulator in each case a set pressure value in series or in parallel, as well as from the two explained below preferred Ausführungsbei play the invention. In the accompanying FIGS. 1 and 2, fuel supply systems according to the invention are shown, based on the already explained prior art illustration according to FIG. 3, the same reference numbers being used for the same elements.

Bei beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 2 ist der in der För derleitung 3 angeordnete Druckregler 12 quasi aus zwei in Reihe geschal teten Druckreglern 12a, 12b mit unterschiedlichen Druck-Regelwerten zu sammengesetzt, wobei von jedem Druckregler 12a, 12b eine Absteuerlei tung 22a bzw. 22b abzweigt, von denen wahlweise eine über ein bevorzugt als Elektromagnetventil ausgebildetes 3/2-Wege-Ventil 20 mit der zum Tank 1 führenden Rückführleitung 11 verbindbar ist. Bei den beiden Druckreglern 12a, 12b handelt es sich dabei um an sich übliche mechanische Druckregler, die durch Absteuerung einer gewissen Fluid- bzw. hier Kraftstoffmenge in die Rückführleitung 11 in der Förderleitung 3 ein bestimmtes Druckniveau ein stellen. Üblicherweise wird dieses Druckniveau gegenüber dem Atmosphä rendruck definiert, d. h. ein üblicher Druckregler erhält als sog. Eingangs- Steuerdruck den Atmosphärendruck, so daß der eingeregelte Fluid-Druck in der Förderleitung 3 als Differenzdruck gegenüber dem Atmosphärendruck bestimmt ist.In both embodiments according to FIGS. 1, 2, the pressure regulator 12 arranged in the feed line 3 is composed of two pressure regulators 12 a, 12 b connected in series with different pressure control values, with each pressure regulator 12 a, 12 b a Absteuerlei device branches 22 a or 22 b, of which optionally a via a preferably designed as a solenoid valve 3/2-way valve 20 can be connected to the return line 11 leading to the tank 1 . The two pressure regulators 12 a, 12 b are mechanical pressure regulators which are customary per se and which, by controlling a certain amount of fluid or, in this case, fuel in the return line 11 in the delivery line 3, set a certain pressure level. Usually this pressure level is defined relative to the atmospheric pressure, ie a conventional pressure regulator receives the atmospheric pressure as a so-called input control pressure, so that the regulated fluid pressure in the delivery line 3 is determined as a differential pressure relative to the atmospheric pressure.

Der hier direkt stromab des Filters 13 vorgesehene Druckregler 12a stelle bspw. ein Druckniveau von 3,5 bar ein, wenn seine Absteuerleitung 22a über das 3/2-Wege-Ventil 20 mit der Rückführleitung 11 verbunden ist. ist diese Verbindung durch Umschaltung des 3/2-Wege-Ventiles 20 jedoch unterbro chen, so ist dieser erste Druckregler 12a nicht aktiv. Gleichzeitig ist dann die Verbindung zwischen der Absteuerleitung 22b des zweiten Druckreglers 12b und der Rückführleitung 11 hergestellt, so daß der letztgenannte Druckregler 12b aktiviert wird bzw. ist, der in der Förderleitung 3 ein gegenüber dem Druckregler 12a höheres Druckniveau von bspw. 6 bar einstellt. Die hierfür zugehörige Schaltposition des 3/2-Wegeventiles ist im übrigen unter der Be zugsziffer 20' dargestellt, wobei diese Position insbesondere für den Start der Brennkraftmaschine sowie im Heißbetrieb derselben gewählt wird, wäh rend die unter der Bezugsziffer 20 dargestellte Schaltposition und das hier aus resultierende niedrigere Druckniveau von 3,5 bar im üblichen Betrieb der Brennkraftmaschine relevant sein soll.The pressure regulator 12 a provided here directly downstream of the filter 13 sets a pressure level of 3.5 bar, for example, if its control line 22 a is connected to the return line 11 via the 3/2-way valve 20 . if this connection is interrupted by switching the 3/2-way valve 20 , this first pressure regulator 12 a is not active. At the same time, the connection between the control line 22 b of the second pressure regulator 12 b and the return line 11 is then established, so that the last-mentioned pressure regulator 12 b is activated or is in the delivery line 3 a higher pressure level of, for example, the pressure regulator 12 a. 6 bar. The associated switching position of the 3/2-way valve is otherwise shown under the reference numeral 20 ', this position being selected in particular for the start of the internal combustion engine and in hot operation thereof, while the switching position shown under reference number 20 and here resulting lower pressure level of 3.5 bar should be relevant in normal operation of the internal combustion engine.

Nun gilt es, die Fördercharakteristik der Elektro-Kraftstoffpumpe 2 an das jeweils gewählte Druckniveau in der Förderleitung 3 anzupassen. Dabei be steht die Kraftstoffpumpe 2 aus zwei elektrisch angetriebenen Pumpenag gregaten 2a, 2b, die in Abhängigkeit vom eingeregelten Druckniveau den Kraftstoff aus dem Tank 1 entweder parallel oder in Reihe geschaltet fördern können. Jedem Pumpenaggregat 2a, 2b ist dabei eine Saugleitung 23a, 23b zugeordnet, wobei in der letztgenannten ein zum Pumpenaggregat 2b hin öffnendes Rückschlagventil 27b vorgesehen ist.Now it is important to adapt the delivery characteristics of the electric fuel pump 2 to the pressure level selected in the delivery line 3 . Here, the fuel pump 2 consists of two electrically driven pump units 2 a, 2 b, which, depending on the regulated pressure level, can deliver the fuel from the tank 1 either in parallel or in series. Each pump unit 2 a, 2 b is assigned a suction line 23 a, 23 b, a check valve 27 b opening towards the pump unit 2 b being provided in the latter.

Die Druckleitung 24b des zweiten Pumpenaggregates 2b mündet direkt in der Förderleitung 3, während sich die Druckleitung 24a des ersten Pum penaggregates 2a in zwei Teilzweige 24a', 24a" verzweigt bzw. verzweigen kann.The pressure line 24 b of the second pump unit 2 b opens directly into the delivery line 3 , while the pressure line 24 a of the first pump unit 2 a branches or can branch into two branches 24 a ', 24 a ".

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mündet der erste Teilzweig 24a' der Druckleitung 24a des ersten Pumpenaggregates 2a unter Passieren eines Rückschlagventiles 27a in der Förderleitung 3, während der zweite Teilzweig 24a", in dem ein Druckbegrenzungsventil 25 angeordnet ist, in der Sauglei tung 23b des zweiten Pumpenaggregates 2b mündet. Das Druckbegren zungsventil 25 ist auf den niedrigeren Druckregelwert des Druckreglers 12 hin ausgelegt, d. h. hier in etwa auf den Druckwert von 3,5 bar des Druck reglers 12a.In the embodiment according to FIG. 1, the first branch 24 a 'of the pressure line 24 a of the first pump unit 2 a flows through a check valve 27 a in the delivery line 3 , while the second branch 24 a ", in which a pressure relief valve 25 is arranged, in Sauglei the tung 23 b of the second pump unit 2 opens b. the Druckbegren relief valve 25 of the pressure regulator 12 is adapted towards to the lower pressure control value of the pressure that is here approximately at the pressure of 3.5 bar regulator 12 a.

Ist also der Druckregler 12a aktiv und stellt sich somit in der Förderleitung 3 ein Druck von 3,5 bar ein, so ist aufgrund des Druckbegrenzungsventiles 25 der Teilzweig 24a" gesperrt, so daß das erste Pumpenaggregat 2a den Kraftstoff über den Teilzweig 24a' in die Förderleitung 3 fördert. Demzufolge ist dann das erste Pumpenaggregat 2a dem zweiten Pumpenaggregat 2b strömungstechnisch parallel geschaltet.Thus, if the pressure regulator 12 a is active and a pressure of 3.5 bar is established in the delivery line 3 , the branch 24 a "is blocked due to the pressure relief valve 25 , so that the first pump unit 2 a supplies the fuel via the branch 24 a 'delivers into the delivery line 3. As a result, the first pump unit 2 a is then connected in parallel with the second pump unit 2 b in terms of flow.

Ist hingegen der Druckregler 12b aktiv und ist somit in der Förderleitung 3 ein Druck von 6 bar eingestellt, so wird das Druckbegrenzungsventil 25 und somit der Teilzweig 24a" geöffnet, so daß das erste Pumpenaggregat 2a den Kraftstoff praktisch vollständig über den Teilzweig 24a" in einen Bereich niedrigeren Druckes, nämlich zur Saugseite des zweiten Pumpenaggregates 2b und somit in dessen Saugleitung 23b fördert. Demzufolge ist dann das erste Pumpenaggregat 2a mit dem zweiten Pumpenaggregat 2b strö mungstechnisch in Reihe geschaltet, wodurch auf einfache und wirkungs gradoptimale Weise das geforderte erhöhte Druckniveau von 6 bar erzeugt werden kann.If, on the other hand, the pressure regulator 12 b is active and a pressure of 6 bar is set in the delivery line 3 , the pressure limiting valve 25 and thus the branch 24 a "are opened, so that the first pump unit 2 a practically completely fills the fuel via the branch 24 a "in a region of lower pressure, namely to the suction side of the second pump unit 2 b and thus in the suction line 23 b. Accordingly, the first pump unit 2 a is connected in series with the second pump unit 2 b in terms of flow technology, as a result of which the required increased pressure level of 6 bar can be generated in a simple and efficiency-optimized manner.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mündet die Druckleitung 24a des ersten Pumpenaggregates 2a in einem bevorzugt als Elektromagnetventil ausgebildeten 3/2-Wege-Ventil 26 bzw. allgemein Umschaltventil 26, von dem aus wahlweise der erste Teilzweig 24a', der in der Förderleitung 3 mün det, oder der zweite in der Saugleitung 23b des zweiten Pumpenaggregates 2b mündende Teilzweig 24a" aktivierbar ist.In the embodiment according to FIG. 2, the pressure line 24 a of the first pump unit 2 a opens into a 3/2-way valve 26, which is preferably designed as a solenoid valve, or generally a changeover valve 26 , from which the first branch 24 a ', which in the Delivery line 3 mün det, or the second in the suction line 23 b of the second pump unit 2 b opening sub-branch 24 a "can be activated.

Ist durch entsprechende Ansteuerung des weiter oben genannten 3/2-Wege- Ventiles 20 der Druckregler 12a aktiv und stellt sich somit in der Förderleitung 3 ein Druck von 3,5 bar ein, so wird gleichzeitig das Umschaltventil 26 bzw. letztgenannte 3/2-Wege-Ventil 26 derart geschaltet, daß das erste Pumpenaggregat 2a den Kraftstoff über den Teilzweig 24a' in die Förderlei tung 3 fördert. Demzufolge ist dann das erste Pumpenaggregat 2a dem zweiten Pumpenaggregat 2b strömungstechnisch parallel geschaltet.If the pressure regulator 12 a is active by correspondingly controlling the 3/2-way valve 20 mentioned above and thus a pressure of 3.5 bar is established in the delivery line 3 , then the changeover valve 26 or the latter 3/2 -Way valve 26 switched such that the first pump unit 2 a promotes the fuel via the branch 24 a 'in the Förderlei device 3 . As a result, the first pump unit 2 a is then connected in parallel to the second pump unit 2 b in terms of flow.

Ist hingegen durch entsprechende Ansteuerung des weiter oben genannten 3/2-Wege-Ventiles 20 der Druckregler 12b aktiv und stellt sich somit in der Förderleitung 3 ein Druck von 6 bar ein, so wird gleichzeitig das Umschalt ventil 26 derart geschaltet, daß das erste Pumpenaggregat 2a den Kraftstoff über den Teilzweig 24a" zur Saugseite des zweiten Pumpenaggregates 2b und somit in dessen Saugleitung 23b fördert. Demzufolge ist dann das erste Pumpenaggregat 2a mit dem zweiten Pumpenaggregat 2b strömungstech nisch in Reihe geschaltet, wodurch auf einfache und wirkungsgradoptimale Weise das geforderte erhöhte Druckniveau von 6 bar erzeugt werden kann. Die zugehörige Schaltposition des als 3/2-Wege-Ventil ausgebildeten Um schaltventiles 26 ist im übrigen unter der Bezugsziffer 26' dargestellt.On the other hand, if the pressure regulator 12 b is active by correspondingly controlling the 3/2-way valve 20 mentioned above and thus a pressure of 6 bar is established in the delivery line 3 , the changeover valve 26 is simultaneously switched such that the first Pump unit 2 a conveys the fuel via the branch 24 a "to the suction side of the second pump unit 2 b and thus into its suction line 23 b. Accordingly, the first pump unit 2 a is then connected in series with the second pump unit 2 b in terms of flow technology, thereby making it simple The required increased pressure level of 6 bar can be generated in an optimal manner in terms of efficiency. The associated switching position of the switching valve 26 designed as a 3/2-way valve is otherwise shown under the reference number 26 '.

Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestal tet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. So können sich die einzelnen elektrisch angetriebenen Pumpenaggregate 2a, 2b hinsichtlich ihrer Förderleistung unterscheiden, um das mögliche Verbesserungspotenzi al noch stärker ausnutzen zu können, d. h. ein druckstabileres Kraftstoff- Pumpwerk mit relativ geringer Fördermenge und damit noch besserem Wir kungsgrad sowohl beim Start als auch bei laufender Brennkraftmaschine zu erzielen. Dabei kann der genannte Druckregeler auch elektronisch arbeiten, d. h. der gewünschte Kraftstoffdruck kann auf elektronischem Wege eingere gelt werden, wobei aber auch ein einziger mechanisch arbeitender Druck regler vorgesehen sein kann, der bedarfsabhängig auf unterschiedliche einzuregelnde Druckniveaus einstellbar ist. Stets erhält man mit den relevanten Merkmalen eine Kraftstoffversorgungsanlage, die sich auch bei hohen Um gebungstemperaturen und somit bei der Gefahr von Dampfblasenbildung im Kraftstoffsystem mit relativ einfachen Mitteln durch höchste Funktionssicher heit auszeichnet. Ziel der beschriebenen Umschaltung der Elektro- Kraftstoffpumpen ist es, die höheren für einen Start der Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoff-Druckwerte realisieren zu können, ohne die Kraftstoff pumpe derart stark auslegen zu müssen, daß sie im üblichen Betriebszu stand bei laufender Brennkraftmaschine mit zu hoher Leistungs- bzw. Stromaufnahme arbeitet, was im übrigen auch durch eine elektronische Lei stungs-Regelung der Kraftstoffpumpe vermieden werden kann, allerdings auf aufwendigere Weise als mit der vorliegenden Erfindung.Of course, a large number of details, in particular of a constructive nature, can be designed in a manner deviating from the exemplary embodiments shown, without departing from the content of the claims. Thus, the individual electrically driven pump units 2 a, 2 b can differ in terms of their delivery capacity in order to be able to exploit the potential for improvement even more, ie a pressure-stable fuel pumping station with a relatively low delivery rate and thus an even better efficiency both at the start and at the start to achieve with the internal combustion engine running. The said pressure regulator can also work electronically, ie the desired fuel pressure can be set electronically, but a single mechanically operating pressure regulator can also be provided, which can be adjusted as required to different pressure levels to be regulated. With the relevant features, you always get a fuel supply system that is characterized by the highest level of functional reliability with relatively simple means, even at high ambient temperatures and thus when there is a risk of vapor bubbles forming in the fuel system. The aim of the switchover of the electric fuel pumps described is to be able to achieve the higher fuel pressure values required for starting the internal combustion engine without having to design the fuel pump to such an extent that it was in the normal operating state when the internal combustion engine was running with too high a power output. or power consumption works, which can also be avoided by electronic power control of the fuel pump, but in a more complex manner than with the present invention.

Reference list

11

Kraftstoff-Tank
Fuel tank

22

Kraftstoffpumpe
2a, b Pumpenaggregat
Fuel pump
2a, b pump unit

33rd

Förderleitung
Conveyor line

44

(Kraftstoff-)Hochdruckpumpe
(Fuel) high pressure pump

55

Einspritzleiste
Injection molding

66

Kraftstoff-Einspritzventil
Fuel injector

77

Druckbegrenzungsventil (in Pressure relief valve (in

55

)
)

88th

Absteuerleitung
Discharge line

99

Absperrventil
Shut-off valve

1010th

Leckageleitung
Leakage line

1111

Rückführleitung
12, a, b Druckregler
Return line
12, a, b pressure regulator

1313

Kraftstoff-Filter
Fuel filter

2020th

3/2-Wege-Ventil
3/2-way valve

2020th

' andere Schaltposition von 'other switching position of

2020th

22, a, b Absteuerleitung
23a, b Saugleitung
24a, b Druckleitung
24a', a" Teilzweig von 22, a, b waste line
23a, b suction line
24a, b pressure line
24a ', a "branch of

2424th

a
a

2525th

Druckbegrenzungsventil
Pressure relief valve

2626

Umschaltventil
27a, b Rückschlagventil
Diverter valve
27a, b check valve

Claims

1.Fuel supply system for an internal combustion engine with a fuel pump ( 2 ) delivering the fuel from a tank ( 1 ) via a delivery line ( 3 ) to the internal combustion engine and with a pressure regulator ( 12 ) which optionally adjusts the fuel pressure relevant to the internal combustion engine to different pressure levels, wherein the pressure regulator ( 12 ) is arranged in the delivery line ( 3 ) and the fuel pump ( 2 ) is formed from two pump units ( 2 a, 2 b), which convey in parallel or in series depending on the regulated pressure level.

2. Fuel supply system according to claim 1, characterized in that the two pump units ( 2 a, 2 b) by means of a changeover valve ( 26 ) or automatically by means of a pressure connection valve ( 25 ) provided in a suitably arranged line connection, depending on the pressure regulator ( 12 ) the set pressure value can be switched in series or in parallel.

3. Fuel supply system according to claim 1 or 2, wherein in the delivery line ( 3 ) in series two pressure regulators ( 12 a, 12 b) are arranged with different pressure control values, optionally by connecting their control line ( 22 a, 22 b) with a return line ( 11 ) opening into the tank ( 1 ) can be activated.

4. Fuel supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery line ( 3 ) opens downstream of the pressure regulator ( 12 ) on the suction side of a high-pressure pump ( 4 ) provided for direct fuel injection and fuel at this point under that for the internal combustion engine provides relevant pressure and that a leakage line ( 10 ) leading away from the high-pressure pump ( 4 ) opens into the return line ( 11 ) branching from the pressure regulator ( 12 ).