DE10059049A1

DE10059049A1 - Einrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die Einspritzanlage eines Diesel-Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10059049A1
Application number: DE10059049A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dittmann; Ewald Millich; Stefan Ruppel; Thomas Weiser
Original assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Current assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-05-29

Abstract

Mit einer Einrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die Einspritzanlage eines Diesel-Verbrennungsmotors mit DOLLAR A - einem Kraftstoff-Tank, DOLLAR A - einer von dem Tank zur Einspritzanlage führenden Kraftstoff-Vorlaufleitung, DOLLAR A - einer einen in der Einspritzanlage unverbrauchten Kraftstoffmengenstrom in den Tank rückführenden Rücklaufleitung, DOLLAR A - einer Kraftstoff-Vorwärmvorrichtung in der Kraftstoff-Vorlaufleitung mit einem stromab der Vorwärmvorrichtung angeordneten Kraftstoff-Filter DOLLAR A soll der Einspritzanlage ein Kraftstoff mit einer vorbestimmten Temperatur bzw. in einem vorbestimmten Temperaturbereich oder einer dieser Temperatur oder diesem Bereich zumindest möglichst nahekommenden Temperatur eingeführt werden. DOLLAR A Zu diesem Zweck ist eine solche Einrichtung durch folgende Merkmale gekennzeichnet: DOLLAR A - Die Vorwärmeinrichtung besitzt eine Kraftstoff-Mischkammer mit einer ersten Eintrittsöffnung für die durch Vorlaufleitung aus dem Tank strömenden Kraftstoff, einer zweiten Einströmöffnung für aus der Einspritzanlage durch die Rücklaufleitung rückfließenden Kraftstoff, einer ersten Austrittsöffnung für durch die Vorlaufleitung in die Einspritzanlage zu führenden, gefilterten Kraftstoff und einer zweiten Austrittsöffnung für durch die Rücklaufleitung in den Tank rückfließenden Kraftstoff, DOLLAR A - ein in der Mischkammer vorgesehenes Steuerelement steuert den Anteil des dem Kraftstoffvorlauf beizumischenden Kraftstoffrücklaufs, DOLLAR A - das Steuerelement arbeitet in Abhängigkeit der in dem ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die Einspritzanlage eines Diesel- Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und beschäftigt sich dabei mit dem Problem, den Kraftstoff in möglichst einem vorbestimmten Temperaturbereich der Ein spritzanlage zuzuführen.

Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems zeigt die Ausfüh rung einer gattungsgemäßen Einrichtung nach den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Ein spritzanlage aus dem Tank vorlaufenden, kalten mit aus der Einspritzanlage in den Tank rückfließenden warmem Kraftstoff auf die gewünschte Temperatur bzw. den gewünschten Tempera turbereich zu mischen, die bzw. der für den der Einspritzan lage zuzuführenden Kraftstoff als anzustrebend gewünscht wird. Eine für die Mischung erforderliche Mischeinrichtung soll konstruktiv einfach und funktionell sicher ausgebildet sein. Ferner soll die Mischeinrichtung raumsparend in einem Filter angeordnet sein, das mit einem austauschbaren Ring filterelement ausgestattet ist.

Ein die Erfindung noch näher erläuterndes Ausführungsbei spiel ist in der Zeichnung dargestellt.

In dieser zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Kraftstoffzuführein richtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein aus einem Filterkopf, einem daran lösbar befestigten Filtertopf und einem in dem Filtertopf austauschbar gelagerten Filterelement be stehendes Kraftstoff-Filter mit einer in dieses in tegrierten Kraftstoff-Mischeinrichtung.

Schematische Darstellung der Kraftstoffzutühr-Einrichtung nach Fig. 1

Aus einem Kraftstofftank 1 wird durch eine Vorlaufleitung 2 Kraftstoff in eine Einspritzanlage 3 gefördert. Geführt wird der Kraftstoff durch die Vorlaufleitung 2 mittels einer Vor förder- und einer Hauptförderpumpe 4 bzw. 5. Die Vorförder pumpe ist in der Vorlaufleitung 2 dem Tank 1 und die Hauptförderpumpe 5 der Einspritzanlage 3 zugewandt.

Aus der Einspritzanlage 3 wird Kraftstoff in die Verbren nungsräume eines Verbrennungsmotors 6 eingespritzt. In die Einspritzanlage 3 mehr eingeleiteter Kraftstoff als gleich zeitig in die Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors 6 eingespritzt wird, wird über eine Rücklaufleitung 7 in den Tank 1 als Kraftstoffrücklauf zurückgeführt. Aus der Ein spritzanlage 3 als Kraftstoffrücklauf austretender Kraft stoff besitzt eine höhere Temperatur als der in die Ein spritzanlage aus der Vorlaufleitung 2 eingeleitete Kraft stoff.

In der Vorlaufleitung 2 befindet sich ein Kraftstoff-Filter 8. In dieses Filter 8 integriert ist eine Mischkammer 9, in der vorlaufender und rücklaufender Kraftstoff miteinander vermischt werden können. Durch eine solche Vermischung lässt sich die Temperatur des der Einspritzanlage zuzuführenden Kraftstoffes auf eine Temperatur einstellen, die zwischen der Temperatur des Kraftstoffes innerhalb des Tankes 1 und innerhalb der Rücklaufleitung 7 liegt. Bei insbesondere kal ten Außentemperaturen kann auf diese Weise der relativ kalte Kraftstoff aus dem Tank 1 durch den erwärmten Kraft stoffrücklauf auf eine höhere Temperatur überführt werden. Eine solche Temperaturerhöhung ist insbesondere zur Vermei dung einer Filterverstopfung bei kaltem Diesel-Kraftstoff durch sich aus diesem bei kalten Temperaturen abscheidenden Ablagerungen erforderlich. Darüber hinaus kann es für den Motorbetrieb vorteilhaft sein, den Kraftstoff mit einer be stimmten Temperatur bzw. in einem bestimmten Temperaturbe reich in die Verbrennungsräume einzuspritzen. In diesem Fall kann durch eine entsprechende Mischung von Kraftstoffvor- und -rücklauf eine der gewünschten Temperatur entsprechende bzw. möglichst nahekommende Temperatur als Kraftstoffvor lauftemperatur beim Eintritt in die Einspritzanlage einge stellt werden.

Kraftstoff-Filter mit Mischkanzmer nach Fig. 2

Das Kraftstoff-Filter 8 besitzt einen Filterkopf 10 sowie einen hiermit trennbar verbundenen Filtertopf 11 mit einem in diesem austauschbaren Ringfilterelement 12. Der Filter topf 11 kann lösbar dicht auf eine Aufnahme des Filterkopfes 10 aufschiebbar sein. Als Aufnahme kann die in den Filter kopf 10 integrierte Mischkammer 9 dienen. Die dichte Verbin dung zwischen dem Außenumfang der Mischkammer 9 und dem Fil tertopf 11 kann durch eine an der Mischkammer 9 gelagerte Radialdichtung 13 erfolgen. Eine axiale Fixierung des Fil tertopfes 11 an dem Filterkopf 10, das heißt speziell an der Mischkammer 9, kann durch einen U-förmigen Federbügel 14 er reicht werden, der gleichzeitig in entsprechend zugeordnete Radialnuten 15, 16 der Mischkammer 9 einerseits und des Fil tertopfes 11 andererseits temporär arretierend einführbar ist.

Aufbau und Wirkung der Mischkammer 9 sind wie folgt.

Die Mischkammer 9 besitzt einen rohrförmigen Innenraum 9'. In diesen Innenraum 9' münden durch dessen Umfangswand die Vorlaufleitung 2 über eine erste Eintrittsöffnung 17 und die Rücklaufleitung 7 durch eine zweite Eintrittsöffnung 22. Durch eine erste Austrittsöffnung 19 gelangt in die Misch kammer 9 eingeführter Kraftstoff über eine Verbindungslei tung 20 in den Rohraum 21 des Filters 8. Nach Durchdringung des Filterelementes 12 strömt der gefilterte Kraftstoff über die Vorlaufleitung 2 in Richtung der Einspritzanlage 3. Aus einer zweiten am Innenumfang des Innenraumes 9' der Misch kammer 9 vorgesehenen zweiten Austrittsöffnung kann Kraft stoff aus dem Innenraum 9' der Mischkammer 9 als Kraft stoffrücklauf durch die Rücklaufleitung 7 in den Kraftstoff- Tank 1 zurückfließen. Die erste und zweite Eintrittsöffnung 17, 18 sind auf axial unterschiedlichen Höhen des Innenrau mes 9' angeordnet, wobei die erste Eintrittsöffnung 17 der ersten Austrittsöffnung 19 näher zugewandt ist als die zwei te Eintrittsöffnung 18.

Die zweite Eintrittsöffnung 18 und die zweite Austrittsöff nung 22 sind umfangsmäßig voneinander beabstandet angeordnet und überschneiden sich in axialer Richtung des Innenraumes 9' der Mischkammer 9.

In dem rohrförmigen Innenraum 9' der Mischkammer 9 ist ein temperaturgesteuerter Dehnstoff-Motor 23 vorgesehen. Dieser Dehnstoff-Motor 23 besitzt einen an der Umfangswand des In nenraumes 9' der Mischkammer 9 gleitfähig gelagerten Steuer kolben 24. Die axiale Höhe des Steuerkolbens 24 ist derart vorgegeben, dass dieser Kolben je nach axialer Stellung die Verbindung der zweiten Eintrittsöffnung 18 mit der ersten Austrittsöffnung 19 einerseits und die über die zweite Ein trittsöffnung 18 verlaufende Verbindung der zweiten Aus trittsöffnung 22 mit der ersten Austrittsöffnung 19 anderer seits vollständig oder teilweise unterbrechen kann. In einer Lage des Steuerkolbens 24, in der dieser weder die erste Eintrittsöffnung 18, noch die zweite Austrittsöffnung 22 vollständig von der ersten Austrittsöffnung 19 für eine Kraftstoffströmung sperrt, kann eine Kraftstoffmischung aus der Vorlaufleitung 2 sowie der Rücklaufleitung 7 die Misch kammer 9 durch die erste Austrittsöffnung 19 verlassen. So weit durch den Steuerkolben 24 eine Strömungsverbindung zwi schen der zweiten Eintrittsöffnung 18 und der zweiten Aus trittsöffnung 22 innerhalb des Innenraumes 9' der Mischkam mer 9 nicht unterbunden ist und auch keine Strömungsunter brechung zwischen der zweiten Eintrittsöffnung 18 und der ersten Austrittsöffnung 19 vorliegt, wird dem Kraftstoffvor lauf lediglich ein Teilstrom des Kraftstoffrücklaufes zur Temperaturbeeinflussung beigemischt. Bei einer Stellung des Steuerkolbens 24, durch die eine Strömungsverbindung zwi schen der zweiten Eintrittsöffnung 18 und der zweiten Aus trittsöffnung 22 unterbunden ist, wird der gesamte Kraft stoffrücklauf dem Kraftstoffvorlauf zur Temperaturbeeinflus sung beigemischt. Durch unterschiedliche Stellungen des Steuerkolbens 24 kann das Mischungsverhältnis zur Erzielung einer bestimmten Temperatur bzw. eines bestimmten Tempera turbereiches des gemischten Kraftstoffes verändert werden.

Der Steuerkolben 24 trennt den Innenraum 9' der Mischkammer 9 funktionell in axial benachbarte erste und zweite Bereiche 9" und 9''', die durch eine Verbindungsöffnung 26, die ein Teilbereich der zweiten Eintrittsöffnung 18 ist, miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist durch den Steuerkolben 24 verschließbar. Ist diese Verbindungsöffnung 26 geschlos sen, erfolgt keine Mischung der Vor- und Rücklaufkraft stoffströme.

Der den Steuerkolben 24 enthaltende Dehnstoff-Motor stützt sich mit einem gegenüber dem Steuerkolben 24 relativ beweg lichen Bauteil 25 an dem Gehäuse der Mischkammer 9 ab. Die ses Bauteil 25 kann in dem Abstützbereich fest mit der Mischkammer 9 verbunden sein. Möglich ist es auch, den Steu erkolben, derart federbelastet in der Mischkammer 9 zu la gern, dass er unter der Federkraft das Bauteil 25 an das mischkammerseitige Widerlager andrückt.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Dehn stoff-Motor 23 ein Wachsthermostat mit einem temperaturab hängigen, in den zweiten Bereich 9''' der Mischkammer 9 ra genden Wachsvolumen, bei dem sich nach dem temperaturmäßig effektiven Wachsvolumen die aus dem Steuerkolben 24 heraus ragende Länge des Bauteiles 25 verändert.

Es kann beispielsweise ein Wachsthermostat eingebaut sein, dessen Wachsfüllung derart vorgegeben ist, dass der Steuer kolben 24 bis zu einer Temperatur von 20°C die Strömungsver bindung zwischen der zweiten Eintrittsöffnung 18 und der zweiten Austrittsöffnung 22 vollständig versperrt und erst bei steigender Temperatur diesen Strömungsweg teilweise freigibt bis zu einem vollständigen Versperren des Strö mungsweges zwischen der zweiten Eintrittsöffnung 18 und der ersten Austrittsöffnung 19 bei Erreichen einer Temperatur von 40°C, bei der die Vor- und Rücklaufkraftstoffströme dann vollständig getrennt durch das Innere der Mischkammer 9 strömen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Mischkammer 9 praktisch vollständig in den Zentralraum des Filterelementes 12 ragt, wodurch die Baugröße des Filters 8 insgesamt durch diese Mischkammer praktisch nicht vergrößert wird.

Claims

1. Einrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die Ein spritzanlage (3) eines Diesel-Verbrennungsmotors (6) mit
einem Kraftstoff-Tank (1),
einer von dem Tank (1) zur Einspritzanlage (3) führenden Kraftstoff-Vorlaufleitung (2),
einer einen in der Einspritzanlage (3) unverbrauchten Kraftstoffmengenstrom in den Tank (1) rückführenden Rücklaufleitung (7),
einer Kraftstoff-Vorwärmvorrichtung (9) in der Kraft stoff-Vorlaufleitung (2) mit einem stromab der Vorwärm vorrichtung angeordneten Kraftstoff-Filter (8),
gekennzeichnet durch die Merkmale
die Vorwärmeinrichtung besitzt eine Kraftstoff- Mischkammer (9) mit einer ersten Eintrittsöffnung (17) für durch die Vorlaufleitung (2) aus dem Tank (1) strö menden Kraftstoff, einer zweiten Einströmöffnung (18) für aus der Einspritzanlage (3) durch die Rücklauflei tung (7) rückfließenden Kraftstoff, einer ersten Aus trittsöffnung (19) für durch die Vorlaufleitung (2) in die Einspritzanlage (3) zu führenden, gefilterten Kraft stoff und einer zweiten Austrittsöffnung (22) für durch die Rücklaufleitung (7) in den Tank (1) rückfließenden Kraftstoff,
ein in der Mischkammer (9) vorgesehenes Steuerelement steuert den Anteil des dem Kraftstoffvorlauf beizumi schenden Kraftstoffrücklaufs,
das Steuerelement arbeitet in Abhängigkeit der in dem Innenraum (9') der Mischkammer (9) in deren Mischbereich herrschenden Temperatur.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale
in einem rohrförmig ausgebildeten Innenraum (9') der Mischkammer (9) ist als Steuerelement ein Steuerkolben (24) längsverschiebbar angeordnet,
der Steuerkolben (24) teilt den rohrförmig ausgebildeten Innenraum (9') der Mischkammer in einen axial ersten Be reich (9 ") und einen axial zweiten Bereich (9''') auf, die über eine von diesem Steuerkolben (24) steuerbare Verbindungsöffnung (26) miteinander verbunden sind,
die zweite Austrittsöffnung (22) mündet ausschließlich in den ersten Bereich (9 ") der Mischkammer (9),
die erste Eintrittsöffnung (17) und die erste Aus trittsöffnung (19) liegen ausschließlich in dem zweiten axialen Bereich (9''') der Mischkammer (9),
die zweite Eintrittsöffnung (18) ist je nach Stellung des Steuerkolbens (24) ausschließlich mit der zweiten Austrittsöffnung (22) verbunden, gegenüber dieser voll ständig abgesperrt oder jeweils teilweise mit dieser zweiten Austrittsöffnung (22) und dem zweiten axialen Bereich (9''') der Mischkammer (9) verbunden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (24) ein Bestandteil eines tempera turabhängig arbeitenden Dehnstoff-Motors (23) ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (9) bei einem Filter (8), das aus einem Filterkopf (10) und einem mit diesem lösbar verbundenen. Fil tertopf (11) mit einem darin befindlichen Ringfilterelement (12) besteht, als ein zumindest überwiegend in den zentralen Hohlraum des Ringfilterelementes (12) ragendes Bauteil aus gebildet ist.