DE102008042607B4

DE102008042607B4 - Fuel cooler for the low-pressure part of an accumulator injection system of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102008042607B4
Application number: DE102008042607.5A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2028-10-07
Also published as: FR2936842A1; DE102008042607A1; KR20100039254A

Abstract

Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine umfassend ein Niederdruckteil (1), bei dem eine Niederdruckleitung (2) einen Kraftstoffbehälter (4) und eine Kraftstoffpumpe (6, 8) strömungsmäßig mit einer Hochdruckpumpe (14) verbindet, wobei die Kraftstoffpumpe (6, 8) den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter (4) in Strömungsrichtung (22) der Hochdruckpumpe (14) fördert, wobei in der Niederdruckleitung (2) zwischen dem Kraftstoffbehälter (4) und der Hochdruckpumpe (14) ein Kraftstoffkühler (12) angeordnet ist, dadurch ge-kennzeichnet, dass der Kraftstoffkühler (12) in Strömungsrichtung (22) des Kraftstoffes zwischen dem Kraftstoffbehälter (4) und der Kraftstoffpumpe (8) angeordnet ist.Accumulator injection system of an internal combustion engine comprising a low-pressure part (1) in which a low-pressure line (2) fluidly connects a fuel tank (4) and a fuel pump (6, 8) to a high-pressure pump (14), the fuel pump (6, 8) delivering the fuel promotes the fuel tank (4) in the flow direction (22) of the high-pressure pump (14), a fuel cooler (12) being arranged in the low-pressure line (2) between the fuel tank (4) and the high-pressure pump (14), characterized in that the fuel cooler (12) is arranged in the flow direction (22) of the fuel between the fuel tank (4) and the fuel pump (8).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffkühler zur Kühlung von Kraftstoff im Niederdruckteil eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel cooler for cooling fuel in the low-pressure part of an accumulator injection system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Bei Brennkraftmaschinen mit einem Speichereinspritzsystem, das auch unter dem Namen Common-Rail-System bekannt ist, sind die Druckzeugung und die Einspritzung des Kraftstoffes voneinander entkoppelt. Der Kraftstoff wird hierbei durch eine Kraftstoffpumpe mit einem Druck von ungefähr 0,3 bis 0,7 MPa bzw. 3 bis 7 bar vom Kraftstoffbehälter stetig zu einer Hochdruckpumpe gefördert, die den Kraftstoff unter einem hohen Druck von bis zu 200 MPa bzw. 2000 bar in ein als Hochdruckspeicher dienendes Rohrleitungssystem, dem so genannten „Rail“, fördert. In Abhängigkeit der Steuersignale einer Steuereinheit wird der Kraftstoff vom Hochdruckspeicher aus über Injektoren in die Brennräume der Zylinder eingespritzt. Die Aufgabe des Hochdruckspeichers liegt hierbei im Speichern des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffes.In internal combustion engines with an accumulator injection system, which is also known as the common rail system, the pressure generation and the injection of the fuel are decoupled from one another. The fuel is continuously delivered by a fuel pump at a pressure of approximately 0.3 to 0.7 MPa or 3 to 7 bar from the fuel tank to a high-pressure pump, which delivers the fuel under a high pressure of up to 200 MPa or 2000 bar into a pipeline system, the so-called “rail”, which serves as a high-pressure accumulator. Depending on the control signals from a control unit, the fuel is injected from the high-pressure accumulator into the combustion chambers of the cylinders via injectors. The task of the high-pressure accumulator is to store the high-pressure fuel.

Das Speichereinspritzsystem setzt sich aus einem Niederdruckteil und einem Hochdruckteil zusammen, wobei das Niederdruckteil der Versorgung des Hochdruckteils mit Kraftstoff dient. Das Niederdruckteil umfasst dabei einen Kraftstoffbehälter, einen Vorfilter, eventuell eine Kraftstoffheizung, einen Kraftstofffilter, eine Kraftstoffpumpe und Kraftstoff-Niederdruckleitungen, wohingegen sich das Hochdruckteil aus einer Hochdruckpumpe, Kraftstoff-Hochdruckleitungen, dem Hochdruckspeicher mit Druckregelventil, Raildrucksensoren und Durchflussbegrenzer sowie den Injektoren zusammensetzt. Zur Rückführung des Kraftstoffes vom Hochdruckteil in den Kraftstoffbehälter sind zusätzlich Kraftstoff-Rückleitungen vorgesehen, die beispielsweise den für die hydraulische Steuerung der Injektoren verwendeten Kraftstoff vom Hochdruckteil zum Kraftstoffbehälter zurückführen.The accumulator injection system is composed of a low-pressure part and a high-pressure part, the low-pressure part serving to supply the high-pressure part with fuel. The low-pressure part comprises a fuel tank, a prefilter, possibly a fuel heater, a fuel filter, a fuel pump and low-pressure fuel lines, whereas the high-pressure part consists of a high-pressure pump, high-pressure fuel lines, the high-pressure accumulator with pressure control valve, rail pressure sensors and flow limiters and the injectors. In order to return the fuel from the high-pressure part to the fuel tank, fuel return lines are also provided which, for example, return the fuel used for the hydraulic control of the injectors from the high-pressure part to the fuel tank.

Bei einem hohen Systemdruck im Hochdruckteil des Einspritzsystems besteht hierbei das Problem, dass bei einer Entspannung des Kraftstoffes von einem Systemdruck von ca. 200 MPa bzw. 2000 bar im Hochdruckteil auf ca. Atmosphärendruck in der Kraftstoff-Rückleitung die freiwerdende Druckenergie in thermische Energie umgewandelt wird, wodurch der in den Kraftstoffbehälter zurückgeführte Kraftstoff erwärmt wird. Eine zusätzliche Wärmeeinwirkung auf den im Kraftstoffbehälter befindlichen Kraftstoff findet weiterhin bei hohen Außentemperaturen und durch die Abwärme der Brennkraftmaschine bei Volllastfahrt statt.With a high system pressure in the high-pressure part of the injection system, the problem arises that when the fuel is released from a system pressure of approx. 200 MPa or 2000 bar in the high-pressure part to approx. Atmospheric pressure in the fuel return line, the pressure energy released is converted into thermal energy , whereby the fuel returned to the fuel tank is heated. An additional heat effect on the fuel in the fuel tank continues to take place at high outside temperatures and due to the waste heat from the internal combustion engine when driving at full load.

Da insbesondere Dieselkraftstoffe ab einer bestimmten Temperatur keine ausreichende Schmierung der Hochdruckpumpe mehr ermöglichen, nimmt der Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe mit zunehmender Temperatur des Kraftstoffes ab. Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, einen Kraftstoffkühler in der Kraftstoff-Rückleitung vorzusehen, der den aus dem Hochdruckteil zurück in den Kraftstoffbehälter geleiteten Kraftstoff abkühlt.Since diesel fuels in particular no longer allow adequate lubrication of the high-pressure pump above a certain temperature, the efficiency of the high-pressure pump decreases as the temperature of the fuel increases. It is therefore known from the prior art to provide a fuel cooler in the fuel return line, which cools the fuel which is conducted from the high-pressure part back into the fuel tank.

Hierbei besteht jedoch das Problem, dass insbesondere bei hohen Außentemperaturen sich die Temperatur des Kraftstoffes im Kraftstoffbehälter derart erhöht, so dass die Hochdruckpumpe trotz der Kühlung des Kraftstoffes in der Kraftstoff-Rückleitung nur einen geringen Wirkungsgrad aufweist.However, the problem here is that, particularly at high outside temperatures, the temperature of the fuel in the fuel tank increases to such an extent that the high-pressure pump has only a low degree of efficiency despite the cooling of the fuel in the fuel return line.

Das Dokument US 6 923 165 B zeigt ein Kraftstoffsystem für ein Marineantriebssystem, bei dem Kraftstoff gekühlt wird. Das Dokument DE 603 09 184 T2 zeigt eine Kraftstoffrückführvorrichtung zur Wiedergewinnung von überschüssigem Kraftstoff aus dem einem Verbrennungsmotor. Das Dokument US 5 832 903 A zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem für ein Schiffsantriebssystem mit einem elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem. Das Dokument DE 197 12 479 A1 zeigt eine Kühleinrichtung für den Kraftstoff der Einspritzanlage von Verbrennungsmotoren. Das Dokument DE 28 41 249 A1 zeigt eine Anordnung zum Filtrieren von Kraftstoff für Dieselmotoren mit einem Filter und einem Wärmetauscher. Das Dokument DE 197 29 857 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem im Unterbodenbereich angeordneten Wärmetauscher.The document U.S. 6,923,165 B shows a fuel system for a marine propulsion system in which fuel is cooled. The document DE 603 09 184 T2 shows a fuel recirculation device for recovering excess fuel from an internal combustion engine. The document U.S. 5,832,903 A shows a fuel supply system for a marine propulsion system with an electronically controlled fuel injection system. The document DE 197 12 479 A1 shows a cooling device for the fuel of the injection system of internal combustion engines. The document DE 28 41 249 A1 shows an arrangement for filtering fuel for diesel engines with a filter and a heat exchanger. The document DE 197 29 857 A1 shows a motor vehicle with at least one heat exchanger arranged in the underbody area.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche den Wirkungsgrad der Einspritzpumpe bei einer hohen Temperatur des im Kraftstoffbehälter befindlichen Kraftstoffes verbessert und auf einfache Weise in das Speichereinspritzsystem der Brennkraftmaschine zu integrieren ist.The invention is based on the object of providing a device for an internal combustion engine which improves the efficiency of the injection pump at a high temperature of the fuel in the fuel tank and can be easily integrated into the accumulator injection system of the internal combustion engine.

Gemäß der Erfindung umfasst der Niederdruckteil eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine eine Niederdruckleitung, die einen Kraftstoffbehälter, einen Kraftstofffilter und eine Kraftstoffpumpe strömungsmäßig mit einer Hochdruckpumpe eines Hochdruckteils des Speichereinspritzsystems verbindet. Der Kraftstoff wird hierbei stetig von der Kraftstoffpumpe unter einem Druck von ungefähr 0,3 bis 0,7 MPa bzw. 3 bis 7 bar von dem Kraftstoffbehälter in Richtung der Hochdruckpumpe gefördert, wobei zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Hochdruckpumpe ein Kraftstoffkühler vorgesehen ist, wobei der Kraftstoffkühler in Strömungsrichtung des Kraftstoffes zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
Hierbei senkt der Kraftstoffkühler die Temperatur des Kraftstoffes. Die Temperatur des Kraftstoffes durch den Kraftstoffkühler wird vorzugsweise auf eine Temperatur unter 70° C gesenkt.According to the invention, the low-pressure part of an accumulator injection system of an internal combustion engine comprises a low-pressure line which fluidly connects a fuel tank, a fuel filter and a fuel pump to a high-pressure pump of a high-pressure part of the accumulator injection system. The fuel is continuously delivered by the fuel pump under a pressure of approximately 0.3 to 0.7 MPa or 3 to 7 bar from the fuel tank in the direction of the high-pressure pump, a fuel cooler being provided between the fuel tank and the high-pressure pump, the Fuel cooler in Direction of flow of the fuel is arranged between the fuel tank and the fuel pump.
The fuel cooler lowers the temperature of the fuel. The temperature of the fuel through the fuel cooler is preferably reduced to a temperature below 70 ° C.

Durch die Kühlung des Kraftstoffes im Bereich des Niederdruckteils des Speichereinspritzsystems ergibt sich der Vorteil, dass eine ausreichende Schmierung der Hochdruckpumpe gewährleistet wird. Weiterhin weist die Kraftstoffpumpe durch den gekühlten Kraftstoff einen hohen Wirkungsgrad auf, was einen positiven Einfluss sowohl auf den Kraftstoffverbrauch als auch auf die Abgaswerte der Brennkraftmaschine hat. Darüber hinaus werden in vorteilhafter Weise die kraftstoffführenden Komponenten des Einspritzsystems, welche stromabwärts des Kraftstoffkühlers angeordnet sind, nur geringen thermischen Belastungen ausgesetzt, wodurch sich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Brennkraftmaschine erhöht.The cooling of the fuel in the area of the low-pressure part of the accumulator injection system has the advantage that sufficient lubrication of the high-pressure pump is ensured. Furthermore, the fuel pump has a high degree of efficiency due to the cooled fuel, which has a positive influence both on fuel consumption and on the exhaust gas values of the internal combustion engine. In addition, the fuel-carrying components of the injection system, which are arranged downstream of the fuel cooler, are advantageously only exposed to low thermal loads, which increases the reliability and service life of the internal combustion engine.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Kraftstoffkühler zwischen der Kraftstoffpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet, so dass sich der Kraftstoffkühler auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe befindet. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffpumpe im Kraftstoffbehälter (Intank) integriert ist. Für eine solche Intank-Kraftstoffpumpe wird vorzugsweise eine Elektrokraftstoffpumpe verwendet, die beispielsweise nach dem Verdrängerprinzip arbeitet und als Rollenzellenpumpe ausgeführt sein kann. Die Intank-Elektrokraftstoffpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, ist dabei unabhängig vom Antrieb der Hochdruckpumpe, so dass ein stetiges Fördern von Kraftstoff in Richtung der Hochdruckpumpe unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine ermöglicht wird. Auf der Saugseite der Intank-Elektrokraftstoffpumpe kann dieser ein Vorfilter zugeordnet sein, der in einem ersten Schritt grobe Verunreinigungen aus dem im Kraftstoffbehälter befindlichen Kraftstoff heraus filtert.According to one embodiment, the fuel cooler is arranged between the fuel pump and the high-pressure pump, so that the fuel cooler is located on the pressure side of the fuel pump. It can be provided that the fuel pump is integrated in the fuel tank (in-tank). For such an in-tank fuel pump, an electric fuel pump is preferably used which, for example, works according to the displacement principle and can be designed as a roller cell pump. The in-tank electric fuel pump, which is driven by an electric motor, is independent of the drive of the high-pressure pump, so that constant delivery of fuel in the direction of the high-pressure pump is made possible regardless of the respective speed of the internal combustion engine. A prefilter can be assigned to the suction side of the in-tank electric fuel pump, which in a first step filters coarse impurities from the fuel in the fuel tank.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Kraftstoffkühler zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Kraftstoffpumpe angeordnet sein. Die Kraftstoffpumpe befindet sich hierzu außerhalb des Kraftstoffbehälters, wobei der Kraftstoffkühler auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. So ist es beispielsweise möglich, dass die Kraftstoffpumpe als Elektrokraftstoffpumpe ausgeführt und als sogenannte Inline-Kraftstoffpumpe in die Niederdruckleitung integriert ist. Nach einer Alternative zu einer Elektrokraftstoffpumpe kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kraftstoffpumpe einen gemeinsamen Antrieb mit der Hochdruckpumpe aufweist. Die Kraftstoffpumpe ist hierzu vorzugsweise eine Zahnradförderpumpe, die in der Hochdruckpumpe integriert ist. Der Antrieb der Zahnradförderpumpe erfolgt dabei über eine Kupplung, ein Zahnrad oder ein Zahnriemen, der mit dem Antrieb der Hochdruckpumpe gekoppelt ist.According to one embodiment of the invention, the fuel cooler can be arranged between the fuel tank and the fuel pump. For this purpose, the fuel pump is located outside the fuel tank, the fuel cooler being arranged on the suction side of the fuel pump. For example, it is possible for the fuel pump to be designed as an electric fuel pump and to be integrated into the low-pressure line as a so-called inline fuel pump. According to an alternative to an electric fuel pump, however, it can also be provided that the fuel pump has a common drive with the high-pressure pump. For this purpose, the fuel pump is preferably a gear feed pump that is integrated in the high-pressure pump. The gear feed pump is driven by a coupling, a gear or a toothed belt that is coupled to the drive of the high pressure pump.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kraftstofffilter in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor dem Kraftstoffkühler angeordnet. Als erfindungsgemäße Alternative kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kraftstofffilter in Strömungsrichtung des Kraftstoffes nach dem Kraftstoffkühler angeordnet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the fuel filter is arranged upstream of the fuel cooler in the direction of flow of the fuel. As an alternative according to the invention, however, it can also be provided that the fuel filter is arranged after the fuel cooler in the direction of flow of the fuel.

Nachdem der Druck des Kraftstoffes beim Durchlaufen des Kraftstofffilters reduziert wird, ist es durch die Anordnung des Kraftstofffilters in Strömungsrichtung vor oder hinter dem Kraftstoffkühler möglich, die Kühlleistung des Kraftstoffkühlers an die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes anzupassen.After the pressure of the fuel is reduced as it passes through the fuel filter, it is possible, by arranging the fuel filter in the direction of flow in front of or behind the fuel cooler, to adapt the cooling capacity of the fuel cooler to the flow rate of the fuel.

Bei einem in Strömungsrichtung des Kraftstoffes zwischen Kraftstoffbehälter und Kraftstoffpumpe angeordneten Kraftstoffkühler kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Kraftstofffilter in Strömungsrichtung des Kraftstoffes zwischen der Kraftstoffpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Kühlleistung des auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe angeordneten Kraftstoffkühlers nicht verändert, wenn der auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe angeordnete Kraftstofffilter sich mit Partikeln zusetzt und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes verringert.In the case of a fuel cooler arranged in the flow direction of the fuel between the fuel tank and the fuel pump, it can be provided according to the invention that the fuel filter is arranged in the flow direction of the fuel between the fuel pump and the high-pressure pump. This has the advantage that the cooling capacity of the fuel cooler arranged on the suction side of the fuel pump does not change if the fuel filter arranged on the pressure side of the fuel pump becomes clogged with particles and thereby reduces the flow speed of the fuel.

Neben einer getrennten Anordnung von Kraftstoffkühler und Kraftstofffilter kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kraftstofffilter und der Kraftstoffkühler eine Baueinheit bilden. Durch eine Integration des Kraftstoffkühlers in den Kraftstofffilter ergibt sich der Vorteil, dass sich der Bauraum zur Unterbringung von Kraftstoffkühler und -filter im Motorraum der Brennkraftmaschine verringert.In addition to a separate arrangement of the fuel cooler and fuel filter, it can be provided according to a further embodiment of the invention that the fuel filter and the fuel cooler form a structural unit. Integrating the fuel cooler into the fuel filter has the advantage that the installation space for accommodating the fuel cooler and filter in the engine compartment of the internal combustion engine is reduced.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es darüber hinaus denkbar, dass zwischen Kraftstofffilter und Hochdruckpumpe ein weiterer Kraftstoffkühler vorgesehen ist, der für eine zusätzliche Kühlung des Kraftstoffes im Niederdruckteil des Speichereinspritzsystems unmittelbar vor der Hochdruckpumpe sorgt.According to a further embodiment of the invention, it is also conceivable that a further fuel cooler is provided between the fuel filter and the high-pressure pump, which cooler provides additional cooling of the fuel in the low-pressure part of the accumulator injection system immediately upstream of the high-pressure pump.

Erfindungsgemäß kann die Kühlung des Kraftstoffes durch den Kraftstoffkühler sowohl aktiv als auch passiv erfolgen. Bei einer passiven Kühlung des Kraftstoffes weist der Kraftstoffkühler eine Kühlschlange aus einem mäanderförmig verlaufenden Leitungsabschnitt auf, der vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit besteht. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug kann der Kraftstoffkühler gemäß der Erfindung im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, so dass der Kraftstoff während der Fahrt des Kraftfahrzeuges durch den Fahrtwind gekühlt wird. Hierzu sind am Unterboden des Kraftfahrzeuges vorzugsweise Kühlrippen vorgesehen, welche die zur Wärmeübertragung vorgesehene Oberfläche des Kraftstoffkühlers vergrößern. Die Kühlung des Kraftstoffes ist hierdurch ohne die Zufuhr von weiterer Energie möglich.According to the invention, the fuel can be cooled by the fuel cooler both actively and passively. In the case of passive cooling of the fuel, the fuel cooler has a cooling coil made of a meandering line section, which is preferably made of a material with a high There is thermal conductivity. When using the internal combustion engine according to the invention for a motor vehicle, the fuel cooler according to the invention can be arranged in the area of the underbody of the motor vehicle, so that the fuel is cooled by the airstream while the motor vehicle is in motion. For this purpose, cooling fins are preferably provided on the underbody of the motor vehicle, which increase the surface area of the fuel cooler provided for heat transfer. This enables the fuel to be cooled without the need to supply additional energy.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kraftstoffkühler in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine eingebunden ist. Hierbei kann der Kraftstoffkühler beispielsweise eine Kühlschlange mit einem mäanderförmig geformten Leitungsabschnitt aufweisen, die im Bereich des Wasser- oder Luftkühlers der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wodurch der Kraftstoff gleichzeitig mit der Brennkraftmaschine gekühlt wird. Weiterhin ist es auch denkbar, den Kraftstoffkühler in den Kühlkreislauf einer Klimaanlage zu integrieren, so dass während des Betriebs der Klimaanlage auch der Kraftstoff aktiv gekühlt wird.According to a further embodiment of the invention, however, it can also be provided that the fuel cooler is integrated into the cooling system of the internal combustion engine. Here, the fuel cooler can for example have a cooling coil with a meandering line section, which is arranged in the area of the water or air cooler of the internal combustion engine, whereby the fuel is cooled at the same time as the internal combustion engine. Furthermore, it is also conceivable to integrate the fuel cooler into the cooling circuit of an air conditioning system, so that the fuel is also actively cooled during operation of the air conditioning system.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.The invention is described below with reference to the drawings on the basis of preferred embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:

1: ein hydraulisches Schaltbild des Niederdruckteils 1 eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Stand der Technik mit einer im Kraftstoffbehälter 4 integrierten Elektrokraftstoffpumpe 6 und einem auf der Druckseite der Elektrokraftstoffpumpe 6 angeordneten Kraftstoffkühler 12 und einem in Strömungsrichtung 22 des Kraftstoffes dahinter angeordneten Kraftstofffilter 10,
2: ein hydraulisches Schaltbild des Niederdruckteils 1 eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Stand der Technik mit einer im Kraftstoffbehälter 4 integrierten Elektrokraftstoffpumpe 6 und einem auf der Druckseite der Elektrokraftstoffpumpe 6 angeordneten Kraftstofffilter 10 und einem in Strömungsrichtung 22 des Kraftstoffes dahinter angeordneten Kraftstoffkühler 12,
3: ein hydraulisches Schaltbild des Niederdruckteils 1 eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer zwischen einem Kraftstoffbehälter 4 und einer Hochdruckpumpe 14 vorgesehenen Kraftstoffpumpe 8 und einer zwischen dem Kraftstoffbehälter 4 und der Kraftstoffpumpe 8 in Strömungsrichtung 22 des Kraftstoffes hintereinander angeordneten Kraftstofffilter 10 und Kraftstoffkühler 12,
4: ein hydraulisches Schaltbild des Niederdruckteils 1 eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer zwischen einem Kraftstoffbehälter 4 und einer Hochdruckpumpe 14 vorgesehenen Kraftstoffpumpe 8 und einer zwischen dem Kraftstoffbehälter 4 und der Kraftstoffpumpe 8 in Strömungsrichtung 22 des Kraftstoffes hintereinander angeordneten Kraftstoffkühler 12 und Kraftstofffilter 10, sowie
5: ein hydraulisches Schaltbild des Niederdruckteils 1 eines Speichereinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer zwischen einem Kraftstoffbehälter 4 und einer Hochdruckpumpe 14 vorgesehenen Kraftstoffpumpe 8, bei welcher auf der Saugseite ein Kraftstoffkühler 12 und auf der Druckseite ein Kraftstofffilter 10 angeordnet ist.

In the drawings show:

1 : a hydraulic circuit diagram of the low pressure part 1 an accumulator injection system of an internal combustion engine according to the prior art with one in the fuel tank 4th integrated electric fuel pump 6th and one on the pressure side of the electric fuel pump 6th arranged fuel cooler 12th and one in the direction of flow 22nd of the fuel arranged behind it 10 ,
2 : a hydraulic circuit diagram of the low pressure part 1 an accumulator injection system of an internal combustion engine according to the prior art with one in the fuel tank 4th integrated electric fuel pump 6th and one on the pressure side of the electric fuel pump 6th arranged fuel filter 10 and one in the direction of flow 22nd of the fuel arranged behind it 12th ,
3 : a hydraulic circuit diagram of the low pressure part 1 an accumulator injection system of an internal combustion engine with one between a fuel tank 4th and a high pressure pump 14th provided fuel pump 8th and one between the fuel tank 4th and the fuel pump 8th in the direction of flow 22nd of the fuel one behind the other arranged fuel filters 10 and fuel cooler 12th ,
4th : a hydraulic circuit diagram of the low pressure part 1 an accumulator injection system of an internal combustion engine with one between a fuel tank 4th and a high pressure pump 14th provided fuel pump 8th and one between the fuel tank 4th and the fuel pump 8th in the direction of flow 22nd of the fuel one behind the other arranged fuel cooler 12th and fuel filter 10 , as
5 : a hydraulic circuit diagram of the low pressure part 1 an accumulator injection system of an internal combustion engine with one between a fuel tank 4th and a high pressure pump 14th provided fuel pump 8th , which has a fuel cooler on the suction side 12th and a fuel filter on the pressure side 10 is arranged.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Der Darstellung in den 1 bis 5 ist in schematischer Weise ein Niederdruckteil 1 eines Speichereinspritzsystems 24 einer in den Figuren nicht in allen Einzelheiten darstellten Brennkraftmaschine zu entnehmen, welches einen Kraftstoffbehälter 4 mit einer Kraftstoffpumpe 6, 8, einen Kraftstoffkühler 12, einen Kraftstofffilter 10 und eine Hochdruckpumpe 14 umfasst, die strömungsmäßig über eine Niederdruckleitung 2 miteinander verbunden sind. Die Kraftstoffpumpe 6, 8 fördert den Kraftstoff dabei mit einem Druck von ca. 0,6 MPa bzw. 6 bar und einer Förderleistung von bis zu 190 1/h stetig aus dem Kraftstoffbehälter 4 über die Niederdruckleitung 2 in Richtung des Pfeils 22 zur Hochdruckpumpe 14, von der aus der Kraftstoff im Hochdruckteil 20 des Speichereinspritzsystems 24 über eine Hochdruckleitung 20 unter einem hohen Druck von bis zu 200 MPa bzw. 2000 bar in einen Hochdruckspeicher 18 geleitet wird. An dem Hochdruckspeicher 18 sind dabei eine Anzahl nicht weiter dargestellter Injektoren angeschlossen, die den Kraftstoff phasengesteuert über eine Einspritzdüse in den Brennraum des jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine einspritzenThe representation in the 1 to 5 is a low-pressure part in a schematic manner 1 an accumulator injection system 24 an internal combustion engine not shown in detail in the figures, which has a fuel tank 4th with a fuel pump 6th , 8th , a fuel cooler 12th , a fuel filter 10 and a high pressure pump 14th includes, the flow via a low pressure line 2 are connected to each other. The fuel pump 6th , 8th conveys the fuel continuously from the fuel tank at a pressure of approx. 0.6 MPa or 6 bar and a delivery rate of up to 190 l / h 4th via the low pressure line 2 in the direction of the arrow 22nd to the high pressure pump 14th , from which the fuel in the high pressure part 20th of the accumulator injection system 24 via a high pressure line 20th under a high pressure of up to 200 MPa or 2000 bar in a high-pressure accumulator 18th is directed. At the high pressure accumulator 18th a number of injectors (not shown) are connected, which inject the fuel in a phase-controlled manner via an injection nozzle into the combustion chamber of the respective cylinder of the internal combustion engine

Die Hochdruckpumpe 14, die eine Schnittstelle zwischen dem Niederdruckteil 1 und dem Hochdruckteil 20 des Speichereinspritzsystems 24 darstellt, hat die Aufgabe immer genügend Kraftstoff in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine bereitzustellen, wobei die Hochdruckpumpe 14 permanent, d.h. unabhängig von der Einspritzung, den Systemdruck für den Hochdruckspeicher 18 erzeugt. So kommen beispielsweise bei Personenkraftwagen 3-, 2- und 1-Stempel-Radialkolbenpumpen als Hochdruckpumpe 14 für die Erzeugung hoher Kraftstoffdrücke zum Einsatz. Die Hochdruckpumpe 14 wird dabei mit Kraftstoff geschmiert und von der in den Figuren nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine über eine Kupplung, ein Zahnrad, eine Kette oder einen Zahnriemen angetrieben.The high pressure pump 14th which is an interface between the low pressure part 1 and the high pressure part 20th of the accumulator injection system 24 represents, has the task of always providing sufficient fuel in all operating states of the internal combustion engine, the high-pressure pump 14th permanent, ie independent of the injection, the system pressure for the high pressure accumulator 18th generated. For example, 3, 2 and 1-piston radial piston pumps are used as high-pressure pumps in passenger cars 14th used to generate high fuel pressures. The high pressure pump 14th becomes lubricated with fuel and driven by the internal combustion engine not shown in the figures via a clutch, a gear, a chain or a toothed belt.

Zur Entfernung von Partikeln, wie beispielsweise Rost, mineralische Verunreinigungen und metallischer Abrieb aus dem Kraftstoff ist im Niederdruckteil 1 des Speichereinspritzsystems 24 ein Kraftstofffilter 10 vorgesehen, der eine Mindestreinheit des Kraftstoffes sicherstellt und somit die Lebensdauer der verschleißgefährdeten Komponenten des Speichereinspritzsystems 24, wozu insbesondere die Injektoren gehören, erhöht. Bei Dieselkraftstoffen hat der Kraftstofffilter 10 neben der Partikelfilterung weiterhin noch die Aufgabe, emulgiertes und ungelöstes Wasser aus dem Kraftstoff abzuscheiden, wodurch eine Schädigung des Speichereinspritzsystems 24 durch Korrosion vermieden wird. Da einige Brennkraftmaschinen sehr empfindlich auf Verunreinigungen reagieren, kann zusätzlich zur Einbindung des Kraftstofffilters 10 in die Niederdruckleitung 2 ein in den Figuren nicht weiter dargestellter Vorfilter vorgesehen sein, der saug- oder druckseitig von der in 1 und 2 dargestellten Elektrokraftstoffpumpe 6 im Kraftstoffbehälter 4 angeordnet ist.The low-pressure part is used to remove particles such as rust, mineral impurities and metallic abrasion from the fuel 1 of the accumulator injection system 24 a fuel filter 10 provided, which ensures a minimum purity of the fuel and thus the service life of the wear-prone components of the accumulator injection system 24 , including in particular the injectors, increased. In the case of diesel fuels, the fuel filter has 10 In addition to particle filtering, there is still the task of separating emulsified and undissolved water from the fuel, which damages the accumulator injection system 24 is avoided by corrosion. Since some internal combustion engines are very sensitive to impurities, it is also possible to integrate the fuel filter 10 into the low pressure line 2 a prefilter, not shown in further detail in the figures, can be provided which, on the suction or pressure side, differs from the in 1 and 2 illustrated electric fuel pump 6th in the fuel tank 4th is arranged.

Weiterhin ist im Niederdruckteil 1 des Speichereinspritzsystems 24 ein Kraftstoffkühler 12 vorgesehen, der den Kraftstoff bei der Förderung in der durch den Pfeil 22 angedeuteten Strömungsrichtung auf eine Temperatur abkühlt, die für eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Hochdruckpumpe 14 durch den Kraftstoff selbst und somit einen hohen Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 14 erforderlich ist.Furthermore is in the low pressure part 1 of the accumulator injection system 24 a fuel cooler 12th provided that the fuel is conveyed in the direction indicated by the arrow 22nd indicated flow direction cools to a temperature that is sufficient for sufficient lubrication and cooling of the high-pressure pump 14th by the fuel itself and thus a high level of efficiency of the high pressure pump 14th is required.

Bei den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen umfasst das Niederdruckteil 1 des Speichereinspritzsystems 24 eine nicht im Detail dargestellte Elektrokraftstoffpumpe 6, die einen eigenen Antrieb aufweist und im Kraftstoffbehälter 4 angeordnet ist. Der Kraftstoffkühler 12 ist dabei auf der Druckseite der Elektrokraftstoffpumpe 6 angeordnet. Nach 1 durchströmt der Kraftstoff ausgehend von der Elektrokraftstoffpumpe 6 zuerst den Kraftstoffkühler 12, bevor die Filterung des Kraftstoffes im Kraftstofffilter 10 erfolgt. Da die Elektrokraftstoffpumpe 6 den Kraftstoff stetig durch die Niederdruckleitung 2 fördert, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes in Strömungsrichtung des Pfeils 22 somit unabhängig von dem Füllzustand des Kraftstofffilters 10 und dessen Strömungswiderstand. Der Kraftstoffkühler 12 kann somit unmittelbar auf die Förderleistung der Kraftstoffpumpe 6 abgestimmt werden.The in 1 and 2 The illustrated embodiments comprises the low-pressure part 1 of the accumulator injection system 24 an electric fuel pump not shown in detail 6th which has its own drive and in the fuel tank 4th is arranged. The fuel cooler 12th is on the pressure side of the electric fuel pump 6th arranged. To 1 The fuel flows through starting from the electric fuel pump 6th first the fuel cooler 12th before filtering the fuel in the fuel filter 10 he follows. As the electric fuel pump 6th the fuel steadily through the low pressure line 2 promotes, is the flow speed of the fuel in the direction of flow of the arrow 22nd thus independent of the fill level of the fuel filter 10 and its flow resistance. The fuel cooler 12th can thus directly affect the delivery rate of the fuel pump 6th be matched.

Bei der Anordnung nach 2 ist der Kraftstoffkühler 12 hingegen stromabwärts des Kraftstofffilters 10 angeordnet, so dass der Kraftstoff unmittelbar vor der Hochdruckpumpe 14 auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wird. Durch den Strömungswiderstand im Kraftstofffilter 10 ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes im Bereich des in 2 gezeigten Kraftstoffkühlers 12 bei gleicher Leistung der Elektrokraftstoffpumpe 6 geringer als bei der in 1 dargestellten Anordnung.When arranging according to 2 is the fuel cooler 12th however, downstream of the fuel filter 10 arranged so that the fuel is immediately in front of the high pressure pump 14th is cooled to the required temperature. Due to the flow resistance in the fuel filter 10 is the flow velocity of the fuel in the area of the in 2 shown fuel cooler 12th with the same performance of the electric fuel pump 6th lower than the in 1 illustrated arrangement.

Anders als bei dem in 1 und 2 dargestellten Niederdruckteil 1 ist es nach der in den 3, 4 und 5 gezeigten Anordnung vorgesehen, dass der Kraftstoffkühler 12 auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe 8 angeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe 8 ist hierbei außerhalb des Kraftstoffbehälters 4 angeordnet und als so genannte Inline-Kraftstoffpumpe in die Niederdruckleitung 2 integriert. Der Antrieb der Kraftstoffpumpe 8 kann dabei mit dem Antrieb der Hochdruckpumpe 14 gekoppelt sein, wodurch sich eine kompakte Bauform des Niederdruckteils 1 ergibt.Unlike the in 1 and 2 shown low pressure part 1 is it after in the 3 , 4th and 5 The arrangement shown provided that the fuel cooler 12th on the suction side of the fuel pump 8th is arranged. The fuel pump 8th is outside the fuel tank 4th arranged and as a so-called inline fuel pump in the low-pressure line 2 integrated. The drive of the fuel pump 8th can with the drive of the high pressure pump 14th be coupled, resulting in a compact design of the low-pressure part 1 results.

Bei den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist sowohl der Kraftstoffkühler 12 als auch der Kraftstofffilter 10 auf der Saugseite, d.h. stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 8 angeordnet. Nach der Darstellung in 3 ist der Kraftstofffilter 10 stromaufwärts des Kraftstoffkühlers 12 positioniert und über die Niederdruckleitung 2 direkt mit dem Kraftstoffbehälter 4 strömungsmäßig verbunden, so dass der aus dem Kraftstoffbehälter 4 angesaugte Kraftstoff in Strömungsrichtung des Pfeils 12 durch den Kraftstofffilter 10 zum Kraftstoffkühler 12 gelangt, bevor die Kraftstoffpumpe 8 im weiteren Verlauf den Kraftstoff weiter zur Hochdruckpumpe 14 fördert.The in 3 and 4th illustrated embodiments is both the fuel cooler 12th as well as the fuel filter 10 on the suction side, ie upstream of the fuel pump 8th arranged. According to the representation in 3 is the fuel filter 10 upstream of the fuel cooler 12th positioned and via the low pressure line 2 directly to the fuel tank 4th fluidly connected so that the out of the fuel tank 4th sucked in fuel in the flow direction of the arrow 12th through the fuel filter 10 to the fuel cooler 12th gets before the fuel pump 8th then the fuel continues to the high pressure pump 14th promotes.

Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Kraftstoffkühler 12 stromaufwärts des Kraftstofffilters 10 angeordnet, so dass der aus dem Kraftstoffbehälter 4 angesaugte Kraftstoff zuerst durch den Kraftstoffkühler 12 abgekühlt, dann vom Kraftstofffilter 10 gefiltert und im Anschluss von der Kraftstoffpumpe 8 zur Hochdruckpumpe 14 weitergeleitet wird. Aufgrund der Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes innerhalb des Kraftstofffilters 10 ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes im Kraftstoffkühler 12 bei der in 3 gezeigten Anordnung unter Umständen geringer als bei der in 4 gezeigten Anordnung.At the in 4th The embodiment shown is the fuel cooler 12th upstream of the fuel filter 10 arranged so that the out of the fuel tank 4th sucked in fuel first through the fuel cooler 12th cooled, then from the fuel filter 10 filtered and then by the fuel pump 8th to the high pressure pump 14th is forwarded. Due to the reduction in the flow rate of the fuel inside the fuel filter 10 is the flow rate of the fuel in the fuel cooler 12th at the in 3 The arrangement shown may be lower than the one in 4th arrangement shown.

Abweichend von den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist der Kraftstoffkühler 12 nach der Darstellung in 5 auf der Saugseite bzw. stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 8 und der Kraftstofffilter 10 auf der Druckseite bzw. stromabwärts der Kraftstoffpumpe 8 angeordnet. Durch die saugseitige Anordnung des Kraftstoffkühlers 12 vor der Kraftstoffpumpe 8 und der druckseitigen Anordnung des Kraftstofffilters 10 nach der Kraftstoffpumpe 8 ist die Strömungsgeschwindigkeit und der Kraftstoffdruck in der saugseitigen Niederdruckleitung 2 nicht davon abhängig, inwieweit im Kraftstofffilter 10 angesammelte Partikel den Durchfluss von Kraftstoff begrenzen. Die Kraftstoffpumpe 8, der Kraftstofffilter 10 und die Hochdruckpumpe 14 können hierbei zu einem Bauelement zusammengefasst sein, wobei der Kraftstofffilter 10 lösbar und somit auswechselbar an dem Gehäuse befestigt sein kann, welches die Kraftstoffpumpe 8 und die Hochdruckpumpe 14 umschließt.Deviating from the in 3 and 4th illustrated embodiments is the fuel cooler 12th according to the representation in 5 on the suction side or upstream of the fuel pump 8th and the fuel filter 10 on the pressure side or downstream of the fuel pump 8th arranged. Due to the arrangement of the fuel cooler on the suction side 12th in front of the fuel pump 8th and the arrangement of the fuel filter on the pressure side 10 after the fuel pump 8th is the flow velocity and the fuel pressure in the suction-side low-pressure line 2 does not depend on the extent to which it is in the fuel filter 10 accumulated particles limit the flow of fuel. The fuel pump 8th , the fuel filter 10 and the high pressure pump 14th can be combined into one component, the fuel filter 10 can be releasably and thus exchangeably attached to the housing, which the fuel pump 8th and the high pressure pump 14th encloses.

Nach einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass sowohl der Kraftstofffilter 10 als auch der Kraftstoffkühler 12 auf der Druckseite, d.h. stromabwärts der außerhalb des Kraftstoffbehälters 4 angeordneten Kraftstoffpumpe 8 angeordnet sind.According to an embodiment of the invention not shown in the figures, it can also be provided that both the fuel filter 10 as well as the fuel cooler 12th on the pressure side, ie downstream of the outside of the fuel tank 4th arranged fuel pump 8th are arranged.

Der in den 1 bis 5 dargestellte Kraftstoffkühler 12 kann neben der dargestellten Form einer mäanderförmigen Kühlschlange auch eine andere Form aufweisen. Weiterhin ist selbstverständlich auch denkbar, dass der Kraftstoffkühler 12 mit Kühlrippen versehen ist, welche die wärmeabstrahlende Oberfläche vergrößern. Der Kraftstoffkühler 12 kann dabei sowohl passiv durch bei einem Kraftfahrzeug auftretenden Fahrtwind als auch aktiv über eine durch ein Gebläse erzeugte Luftströmung oder durch eine Einbindung des Kraftstoffkühlers 12 in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine oder einer Klimaanlage gekühlt werden.The one in the 1 to 5 fuel cooler shown 12th can also have a different shape in addition to the shape shown of a meander-shaped cooling coil. Furthermore, it is of course also conceivable that the fuel cooler 12th is provided with cooling fins, which increase the heat radiating surface. The fuel cooler 12th can be used both passively by the head wind occurring in a motor vehicle and actively by means of an air flow generated by a fan or by integrating the fuel cooler 12th be cooled in the cooling circuit of the internal combustion engine or an air conditioning system.

Claims

Accumulator injection system of an internal combustion engine comprising a low-pressure part (1) in which a low-pressure line (2) fluidly connects a fuel tank (4) and a fuel pump (6, 8) to a high-pressure pump (14), the fuel pump (6, 8) delivering the fuel the fuel tank (4) in the flow direction (22) of the high-pressure pump (14), a fuel cooler (12) being arranged in the low-pressure line (2) between the fuel tank (4) and the high-pressure pump (14), characterized in that the fuel cooler (12) is arranged in the flow direction (22) of the fuel between the fuel tank (4) and the fuel pump (8).

Accumulator injection system after Claim 1 , characterized in that a fuel filter (10) is provided in the low-pressure part (1) and is arranged upstream of the fuel cooler (12) in the direction of flow (22) of the fuel.

Accumulator injection system after Claim 1 , characterized in that a fuel filter (10) is provided in the low-pressure part (1), which is arranged after the fuel cooler (12) in the direction of flow (22) of the fuel.

Accumulator injection system after Claim 1 and 3 , characterized in that the fuel filter (10) is arranged in the flow direction (22) of the fuel between the fuel pump (8) and the high-pressure pump (14).

Accumulator injection system according to one of the Claims 2 to 3 , characterized in that the fuel cooler (12) is integrated in the fuel filter (10).

Accumulator injection system according to one of the preceding claims, characterized in that a further fuel cooler is provided in the low-pressure part (1).

Storage injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cooler (12) is integrated into the cooling circuit of the internal combustion engine.

Storage injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cooler (12) is arranged in the area of the underbody of a motor vehicle.