DE102008056001A1 - Verbrennungskraftmaschine mit strömungsoptimierter Kraftstoffhochdruckpumpe - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit strömungsoptimierter Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ottomotoren, die den Kraftstoff direkt und flüssig in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einspritzen, fördern nach dem Stand der Technik mit einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffvorförderpumpe den Kraftstoff mit niedrigem Druck aus dem Kraftstofftank zu einer, in der Regel mechanisch angetriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe. Von dieser wird der Kraftstoff mit deutlich höherem Druck in ein Kraftstoffverteilerrohr (Kraftstoffrail) gepumpt und über gesteuerte Hochdruckeinspritzventile direkt in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt, wo er sich mit der Verbrennungsluft mischt, gezündet wird und verbrennt.
- Die Kraftstoffvorförderung vom Kraftstofftank zu der Hochdruckkraftstoffpumpe geschieht nach dem Stand der Technik in der Regel ohne Rücklauf von der Kraftstoffhochdruckpumpe zurück in den Kraftstofftank für überschüssig geförderten Kraftstoff. Stattdessen wird der von der Kraftstoffvorförderpumpe im Kraftstofftank geförderte überschüssige Kraftstoff von der Kraftstoffhochdruckpumpe gegen den Druck der Vorförderpumpe zurück in den Kraftstoffvorlauf geschoben. Die dabei entstehenden Druckpulsationen werden durch Druckdämpfungselemente im Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe gedämpft.
- Dieses Design des Kraftstoffniederdruckkreislaufs einschließlich der Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Stand der Technik ist demnach auf Kraftstoffe ausgelegt, vorzugsweise Benzin, die bei Normaldruck und Normaltemperatur flüssig sind, einen geringen Verdampfungsdruck im Kraftstofftank erzeugen und diesen auch bei Erwärmung nur geringfügig verändern. Das hat zur Folge, dass dieses Design für die Nutzung von LPG in Flüssigphase als Kraftstoff an dessen unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften angepasst werden muss. Bei LPG in Flüssigphase erfordert, wie in dem
EP 06 023 298.0 - In der
EP 06 023 298.0 - Nicht berücksichtigt ist in der
EP 06 023 298.0 - Der Erfindung liegt das Problem zugrunde den ungünstigen Einfluss von strömungsungünstig gestalteten Bereichen und Totzonen im Niederdruckbereich von Kraftstoffhochdruckpumpen auf die Neigung des Kraftstoffs, insbesondere von LPG in Flüssigphase, Dampfblasen zu bilden, zu eliminieren. Dieses Problem wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
- Dies wird erfindungsgemäß damit erreicht, dass Zonen in der Kraftstoffhochdruckpumpe, die von dem Kraftstofffluß durch ihren Niederdruckbereich weniger gut oder im Falle von Sacklöchern gar nicht erfasst werden, mit Stoffen geeigneter Form und Eigenschaften so gefüllt werden, dass strömungstechnisch so genannte Totzonen dort verhindert oder beseitigt werden. Damit wird durch die erfindungsgemäß gestaltete Kraftstoffhochdruckpumpe erreicht, dass ein Warmstart der Verbrennungskraftmaschine in einem alltagstauglichen Zeitraum auch mit dem Kraftstoff LPG in Flüssigphase sicher abläuft.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt und erläutert.
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1 zeigt eine Einzylinder-Kraftstoffhochdruckpumpe1 für die Nutzung in LPG-Kraftstoffsystemen. Sie ist, im Unterschied zur Version für die Nutzung von Niederdruckkraftstoffen, vorzugsweise Benzin wie imEP 06 023 298.0 8 aus dem Niederdruckbereich2 der Kraftstoffhochdruckpumpe1 versehen, um einen kühlenden Kraftstoffkreislauf18 durch ihren Niederdruckbereich2 zu erzeugen. - Der von der Kraftstoffvorförderpumpe im Kraftstofftank geförderte Kraftstoff
17 strömt durch den Einlasskanal7 und durch den Niederdruckbereich2 vorbei an dem Einlassventil3 zur Hochdruckpumpenkammer19 mit dem Hochdruckpumpenkolben6 und tritt durch den Rück laufkanal8 aus der Hochdruckpumpe1 aus, um von dort aus zurück zum Kraftstofftank zu fließen18 . An Stelle des Druckdämpfers in der Ausführung der Kraftstoffhochdruckpumpe ohne Kraftstoffrücklauf ist hier erfindungsgemäß ein passgenaues Füllelement4 aus einem elastischen aber druckfesten und kraftstoffresistenten Material getreten, das den gesamten Druckdämpfungsraum12 mit Ausnahme des Strömungskanals7 ausfüllt. Dieses Füllelement4 modelliert zusätzlich die Kraftstoffströmung. Wichtiger noch ist aber seine Funktion, Dampfblasen aus dem Kraftstoff LPG zu verhindern, wenn nach einer etwas längeren vorübergehenden Abstellphase des betriebswarmen Motors der Neustart eingeleitet wird, denn in dieser Betriebsphase besteht die erhöhte Gefahr, dass aus dem erhitzten, noch nicht wieder durch den umgewälzten Kraftstoff heruntergekühlten Pumpengehäuse, übermäßig Wärme in das LPG eingetragen wird, wenn der Kontakt zwischen Pumpengehäuse und LPG zu lange besteht, sprich das LPG steht oder sich nur langsam bewegt. Das hätte Dampfblasenbildung zur Folge und daraus folgend Motorstillstand, sofern der Kraftstoff durch seine Fließgeschwindigkeit nicht daran gehindert wird sich erheblich zu erwärmen. - Der Wegfall der Druckdämpfungsfunktion durch das Ausfüllen der Dämpfungskammer
12 in der Kraftstoffhochdruckpumpe1 wirkt sich hier kaum nachteilig aus, da Kraftstoffhochdruckpumpen mit Kraftstoffrücklauf18 aus ihrem Niederdruckbereich2 keinen Kraftstoff mehr gegen die Fließrichtung in den Vorlauf17 zurückschieben müssen, sondern der überschüssige Kraftstoff aus der Hochdruckpumpenkammer19 überlagert nur noch den Kraftstoffrückfluss18 zurück zum Kraftstofftank. - Die gleiche Funktion wie das oben beschriebene Füllelement
4 erfüllen Stopfen wie sie unter9 ,10 und11 in2 und3 und4 abgebildet sind. Sie füllen Bohrungen im Niederdruckbereich einer Kraftstoffhochdruckpumpe aus, so dass sich in diesen Bohrungen kein Kraftstoff sammeln kann, aus dem, durch übermäßigen Wärmeeintrag in der Wiederstartphase bei betriebswarmen Motor, sich Dampfblasen bilden könnten. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - EP 06023298 [0004, 0005, 0006, 0010]
Claims (3)
- Verbrennungskraftmaschine mit unter anderem mindestens einem Kraftstofftank, einem Kraftstoffniederdruckkreislauf einschließlich des Niederdruckbereichs (
2 ) einer Kraftstoffhochdruckpumpe (1 ) und einer Kraftstoffrücklaufleitung (18 ) aus diesem zurück in den Kraftstofftank dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffniederdruckbereich (2 ) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1 ) so gestaltet ist, dass vor dem Eintritt des Kraftstoffs (17 ) in die Kraftstoffhochdruckpumpe bis zum Einlassventil (3 ) zu der Hochdruckpumpenkammer (19 ) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1 ) als Kraftstoffkanal wirkt (7 ,8 ), durch den der Kraftstoff ohne Totgebiet hindurchfließt. - Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Hohlräume und insbesondere Bohrungen im Niederdruckbereich (
2 ) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1 ), die nicht im Kraftstoffstrom liegen, durch passende Körper (9 ,10 ,11 ) so verschlossen werden, dass sich dort kein Kraftstoff sammeln kann. - Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftstoff LPG und als Verbrennungskraftmaschine ein Ottomotor eingesetzt wird, bei dem der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingebracht wird.
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