DE102010043644A1

DE102010043644A1 - Kraftstoffversorgungssystem

Info

Publication number: DE102010043644A1
Application number: DE102010043644A
Authority: DE
Inventors: Matthias Gänswein; Uli Häußermann; Marc Igerc; Stefan Jauss; Hans Jensen; Peter Koppi; Hans-Peter Lang
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem (1) einer Brennkraftmaschine (7), mit einem Kraftstofftank (2) mit einem ersten Tankbereich (3) und einem als Pufferspeicher ausgebildeten zweiten Tankbereich (4). Erfindungswesentlich ist dabei, – dass zwischen dem ersten und dem zweiten Tankbereich (3, 4) eine erste Kraftstoffpumpe (5) und ein als Vorfilter dienendes erstes Kraftstofffilter (6) angeordnet sind, wogegen zwischen dem zweiten Tankbereich (4) und der Brennkraftmaschine (7) eine zweite Kraftstoffpumpe (8) und ein zweites Kraftstofffilter (9) angeordnet sind, – dass zumindest das erste Kraftstofffilter (6) einen Wasserabscheider (10) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kraftstoffversorgungssystem.
Aus der US 4,546,750 ist ein gattungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem bekannt, mit einem Kraftstofftank, der einen ersten Tankbereich sowie einen als Pufferspeicher ausgebildeten zweiten Tankbereich umfasst. Der zweite Tankbereich ist dabei innerhalb des ersten Tankbereichs angeordnet und umfasst eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff aus dem ersten Tankbereich über einen Kraftstofffilter ansaugt.
Aus der EP 1 032 759 B1 ist eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit in einem Tank vorhandenem Kraftstoff bekannt, bei der eine Förderstrecke für den Kraftstoff von einer Förderpumpe durch ein einen Vorfilter und einen Feinfilter enthaltendes Kraftstofffilter verläuft. An der Förderstrecke ist dabei zwischen dem Vorfilter und dem Feinfilter ein Druckbegrenzungselement angeordnet, wodurch eine feinere Filtrierung des Kraftstoffs ermöglicht werden soll.
Aus der DE 199 362 87 C2 , aus der DE 101 32 187 A1 , aus der DE 195 09 143 A1 sowie aus der DE 10 2006 059 685 A1 sind weitere Kraftstoffversorgungssysteme bekannt.
Ein Nachteil bei bekannten Kraftstoffversorgungssystemen ist, dass am Kraftstofffilter sowohl die Wasserabscheidung als auch eine Filtration von Partikeln stattfindet. Bei großen Volumenströmen wird der Kraftstofffilter sehr stark belastet, so dass er sehr stabil und aus teuren Materialien hergestellt werden muss, um der Belastung standzuhalten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kraftstoffversorgungssystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Wartungsfreundlichkeit auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftank, der einen ersten und einen insbesondere als Pufferspeicher ausgebildeten zweiten Tankbereich aufweist, zwischen dem ersten und dem zweiten Tankbereich eine erste Kraftstoffpumpe und ein als Vorfilter dienendes Kraftstofffilter anzuordnen sowie zwischen dem zweiten Tankbereich und der Brennkraftmaschine eine zweite Kraftstoffpumpe und ein zweites Kraftstofffilter vorzusehen. Zumindest das erste Kraftstofffilter weist dabei einen Wasserabscheider auf. Durch die Tatsache, dass die Wasserabscheidung bereits am ersten Kraftstofffilter erfolgt, kann auf einen Wasserabscheider des zweiten Kraftstofffilter eigentlich verzichtet werden, wobei das zweite Kraftstofffilter üblicherweise als Feinfilter ausgebildet ist. Durch die Filtrierung des Kraftstoffs bereits an dem als Vorfilter ausgebildeten ersten Kraftstofffilter ist die Verunreinigung des Kraftstoffs am zweiten Kraftstofffilter bereits deutlich reduziert, sodass das zweite Kraftstofffilter vorzugsweise über die gesamte Standzeit, das heißt Lebensdauer des Kraftstoffversorgungssystems eingebaut bleiben kann, d. h. nicht ausgetauscht werden muss. Die erste Kraftstoffpumpe fördert dabei Kraftstoff durch das erste Kraftstofffilter in den zweiten Tankbereich und zwar in der Menge, in der der Kraftstoff in der Brennkraftmaschine verbrannt, d. h. verbraucht wird. Die zweite Kraftstoffpumpe hingegen fördert eine dazu deutlich größere Kraftstoffmenge, die teilweise der Brennkraftmaschine zugeführt wird und teilweise über eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem zweiten Tankbereich verlaufende Rücklaufleitung wieder in den zweiten Tankbereich rückgeführt wird. Dieser Kreislauf dient dabei insbesondere der Kühlung von Motorkomponenten. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem kann vorgesehen sein, die zweite Kraftstoffpumpe und das zweite Kraftstofffilter gekapselt auszubilden, sodass diese geschützt angeordnet werden können. Eine derartige gekapselte Ausbildung ist dabei selbstverständlich nur dann möglich, sofern das zweite Kraftstofffilter während der Lebensdauer des Kraftstoffversorgungssystems nicht ausgetauscht werden muss. Durch die Vorfiltration und insbesondere auch durch die Wasserabscheidung bereits am ersten Kraftstofffilter weist der Kraftstoffkreislauf zwischen dem zweiten Tankbereich und der Brennkraftmaschine einen deutlich reduzierten Wasseranteil auf, der insbesondere Korrosionsgefahren der Brennkraftmaschine deutlich reduziert. Optional kann selbstverständlich auch am zweiten Kraftstofffilter noch ein Wasserabscheider vorgesehen sein, um im bereits vorfiltrierten Kraftstoff noch vorhandene, geringe Wasserrestmengen abzuscheiden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist der zweite Tankbereich innerhalb, am oder separat außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet, wogegen der erste Tankbereich innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Besonders die erste angesprochene Variante, bei welcher der zweite Tankbereich innerhalb des ersten Tankbereichs angeordnet ist, ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, wogegen ein am oder separat außerhalb des Kraftstofftanks angeordneter zweiter Tankbereich den Vorteil einer verbesserten Wartungsfreundlichkeit besitzt, da er üblicherweise leichter zugänglich ist, als dies bei einer Anordnung innerhalb des Kraftstofftanks der Fall wäre.
Zweckmäßig ist am Kraftstofftank ein Tankbelüftungsfilter zur Trocknung der Luft, insbesondere des ersten Tankbereichs, vorgesehen. Durch die während des Betriebs der Brennkraftmaschine abnehmende Kraftstoffmenge im Kraftstofftank ist ein Nachströmen von Luft erforderlich, wobei das erfindungsgemäß vorgesehene Tankbelüftungsfilter dazu dient, diese nachströmende Luft zu trocknen und dadurch die Feuchte und damit auch den Wassergehalt innerhalb des Kraftstofftanks zu reduzieren. Generell können dabei der erste Tankbereich und der zweite Tankbereich getrennt, d. h. separat zueinander ausgebildet sein, wogegen im Luftbereich, d. h. oberhalb eines Kraftstoffspiegels auch eine Verbindung zwischen den beiden Tankbereichen denkbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem gemäß einer ersten Variante, bei welcher ein zweiter Tankbereich innerhalb eines Kraftstofftanks angeordnet ist,
2 eine Darstellung wie in 1, wobei jedoch der zweite Tankbereich separat, d. h. außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist.
Entsprechend den 1 und 2, weist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem 1 einer Brennkraftmaschine 7 einen Kraftstofftank 2 auf, mit einem ersten Tankbereich 3 und einem als Pufferspeicher ausgebildeten zweiten Tankbereich 4. Erfindungsgemäß sind nun zwischen dem ersten Tankbereich 3 und dem zweiten Tankbereich 4 eine erste Kraftstoffpumpe 5 sowie ein als Vorfilter dienendes erstes Kraftstofffilter 6 angeordnet, wogegen zwischen dem zweiten Tankbereich 4 und der Brennkraftmaschine 7 eine zweite Kraftstoffpumpe 8 sowie ein zweites Kraftstofffilter 9 angeordnet sind. Zumindest das erste Kraftstofffilter 6 besitzt dabei einen Wasserabscheider 10, über das Bestandteile aus dem im ersten Tankbereich 3 gelagerten Kraftstoff abgeschieden werden können, bevor dieser in den zweiten Tankbereich 4 gefördert wird. Selbstverständlich kann auch das zweite Kraftstofffilter 9 einen derartigen Wasserabscheider aufweisen, wobei dies jedoch rein optional vorgesehen ist, sodass das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem 1 generell auch mit lediglich einem einzigen am ersten Kraftstofffilter 6 angeordneten bzw. vorgesehenen Wasserabscheider 10 funktioniert.
Bei der ersten Kraftstoffpumpe 5 kann es sich um eine elektrisch angetriebene Pumpe handeln, die keine großen Volumenströme handhaben/fördern muss, da die Kraftstoffpumpe 5 nur den Verbrauchsanteil am gesamten Kraftstoffstrom des Kraftstoffversorgungssystems 1 fördern muss. Die zweite Kraftstoffpumpe 8 wird in der Regel direkt von der Brennkraftmaschine über geeignete Mittel angetrieben. Sie muss relativ große Volumenströme fördern können, da sie den kompletten Umlauf des Kraftstoffes zwischen Brennkraftmaschine 7 und dem ”trockenen” zweiten Tankbereich 4 bewältigen muss. Es wird ein Vielfaches der Verbrauchsmenge am Kraftstoff pro Stunde im Kraftstoffversorgungssystem 1 umgewälzt.
Zwischen der Brennkraftmaschine 7 und dem zweiten Tankbereich 4 ist eine Rücklaufleitung 11 vorgesehen, über welche der in der Brennkraftmaschine 7 nicht verbrannte Kraftstoff in den zweiten Tankbereich 4 zurückgeführt wird. Ein Kraftstoffpegel im zweiten Tankbereich 4 bleibt dabei während des Betriebs der Brennkraftmaschine 7 vorzugsweise auf einem konstanten Niveau, sodass die erste Kraftstoffpumpe 5 lediglich so viel Kraftstoff fördert, wie in der Brennkraftmaschine 7 verbrannt wird. Die zweite Kraftstoffpumpe 8 hingegen fördert eine deutlich größere Kraftstoffmenge, die dann über die Rücklaufleitung 11 wieder den zweiten Tankbereich 4 zugeführt wird. Die größere Fördermenge dient insbesondere von separaten Kühlzwecken, bspw. auch einer Unterstützung der Motorkühlung.
Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass der zweite Tankbereich 4 innerhalb des Kraftstofftanks 2 angeordnet ist, ebenso wie der erste Tankbereich 3. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem 1 gemäß der in 2 dargestellten Variante der zweite Tankbereich 4 außerhalb des Kraftstofftanks 2 angeordnet, sodass innerhalb des Kraftstofftanks 2 lediglich der erste Tankbereich 3 vorgesehen ist. In diesem Fall weist der zweite Tankbereich 4 ein separates Tankgehäuse 12 auf. Der erste Tankbereich 3 wird dabei üblicherweise als „nasser Tankbereich” bezeichnet, wogegen der zweite Tankbereich 4 als „trockener Tankbereich” bezeichnet wird.
Im Vergleich zum ersten Kraftstofffilter 6 kann das zweite Kraftstofffilter 9 als Feinfilter ausgebildet und daher in der Lage sein, deutlich feinere Partikel aus dem Kraftstoff herauszufiltern, wobei das zweite Kraftstofffilter 9 vorzugsweise dieselbe Standzeit, das heißt Lebenserwartung aufweist wie das Kraftstoffversorgungssystem 1 als Ganzes, d. h. während der gesamten Lebensdauer nicht ausgetauscht werden muss.
Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass der erste Tankbereich 3 und der zweite Tankbereich 4 lediglich durch eine Trennwand 13 voneinander getrennt sind, in einem Luftbereich, d. h. deutlich oberhalb der Kraftstoffspiegel, jedoch miteinander in Verbindung stehend. Am Kraftstofftank 2 kann zudem ein Tankbelüftungsfilter 14 zur Trocknung der Luft, zumindest des ersten Tankbereichs 3, vorgesehen werden. Dieses Tankbelüftungsfilter 14 trocknet die aufgrund der in der Brennkraftmaschine 7 verbrannten Kraftstoffmenge nachströmende Luft und reduziert dadurch eine Feuchte- bzw. Wassergehalt innerhalb des Kraftstofftanks 2.
Der zumindest am ersten Kraftstofffilter 6 vorgesehene Wasserabscheider 10 kann einen automatischen oder einen manuellen Wasseraustrag ermöglichen, je nach gewünschter Ausstattungslinie bzw. je nach anfallender auszutragender Wassermenge.
Insbesondere bei dem Kraftstoffversorgungssystem 1 gemäß der 2 kann die erste Kraftstoffpumpe 5 auch für eine Befüllfunktion verwendet werden, bspw. nach dem Austausch des ersten Kraftstofffilters 6 und dem zuvor erfolgten Ablassen des Kraftstoffs. Natürlich kann diese Funktion der Wiederbefüllung oder Erstbefüllung des Kraftstoffversorgungssystems 1 durch die Kraftstoffpumpe 5 nach einem Filterwechsel oder einer Reparatur an der Brennkraftmaschine 7 auch bei einem Kraftstoffversorgungssystem 1 gemäß 1 übernommen werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem 1 ist es möglich, insbesondere die zweite Kraftstoffpumpe 8 und das zweite Kraftstofffilter 9 gekapselt und damit geschützt auszubilden, da eine Wartung, d. h. insbesondere ein Austausch der beiden Kraftstofffilter 9 nicht erfolgen muss.
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

US 4546750 [0002]
EP 1032759 B1 [0003]
DE 19936287 C2 [0004]
DE 10132187 A1 [0004]
DE 19509143 A1 [0004]
DE 102006059685 A1 [0004]

Claims

Kraftstoffversorgungssystem (1) einer Brennkraftmaschine (7), mit einem Kraftstofftank (2) mit einem ersten Tankbereich (3) und einem als Pufferspeicher ausgebildeten zweiten Tankbereich (4), dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen dem ersten und dem zweiten Tankbereich (3, 4) eine erste Kraftstoffpumpe (5) und ein als Vorfilter dienendes erstes Kraftstofffilter (6) angeordnet sind, wogegen zwischen dem zweiten Tankbereich (4) und der Brennkraftmaschine (7) eine zweite Kraftstoffpumpe (8) und ein zweites Kraftstofffilter (9) angeordnet sind, – dass zumindest das erste Kraftstofffilter (6) einen Wasserabscheider (10) aufweist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Brennkraftmaschine (7) in den zweiten Tankbereich (4) führende Rücklaufleitung (11) vorgesehen ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Tankbereich (4) innerhalb, am oder separat außerhalb des Kraftstofftanks (2) angeordnet ist, wogegen der erste Tankbereich (3) innerhalb des Kraftstofftanks (2) angeordnet ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kraftstofffilter (9) als Feinfilter ausgebildet ist und dieselbe Standzeit wie das Kraftstoffversorgungssystem (1) aufweist, das heißt nicht ausgetauscht werden muss.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffpumpe (5) eine im Vergleich zur zweiten Kraftstoffpumpe (8) geringere Fördermenge aufweist, die insbesondere dem Verbrauch der Brennkraftmaschine (7) entspricht.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Kraftstofftank (2) ein Tankbelüftungsfilter (14) zur Trocknung der Luft, insbesondere des ersten Tankbereichs (3), vorgesehen ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der am ersten Kraftstofffilter (6) vorgesehene Wasserabscheider (10) einen automatischen oder manuellen Wasseraustrag ermöglicht.
Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffversorgungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.