DE102020000253A1 - Fuel system, method for avoiding the boiling of fuel with a boiling point below 90 ° C on a low-pressure fuel pump of a fuel system operated by an internal combustion engine, and vehicle with a fuel system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Treibstoffsystem (4) für einen Verbrennungsmotor (2) eines Fahrzeuges (1), geeignet für einen Treibstoff mit einem Siedepunkt unterhalb 90°C, wobei das Treibstoffsystem aufweist: eine Haupttreibstoffleitung (18), welche eine verbrennungsmotorbetriebene Niederdruckpumpe (12) anschließt, einen Treibstofftank (11) stromauf der Niederdruckpumpe (12), einen Treibstofffilter (17) stromab der Niederdruckpumpe (12) und eine Hochdruckpumpe (19) stromab des Treibstofffilters (17), wobei die Hochdruckpumpe (19) eingerichtet ist, Treibstoff einem Einspritzsystem zuzuführen, welches mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Das Treibstoffsystem (4) hat eine Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung (15), die mit der Haupttreibstoffleitung (18) verbunden und eingerichtet ist zum Rezirkulieren eines Teils des Treibstoffes stromab Niederdruckpumpe (12) und stromauf der Hochdruckpumpe (19) zurück zum Treibstofftank (11), wodurch eine Kühlung der Niederdruckpumpe erreichbar ist, insbesondere bei einer Motorbremsung des Fahrzeuges.The invention relates to a fuel system (4) for an internal combustion engine (2) of a vehicle (1), suitable for a fuel with a boiling point below 90 ° C, the fuel system having: a main fuel line (18) which has an internal combustion engine-operated low-pressure pump (12) followed by a fuel tank (11) upstream of the low-pressure pump (12), a fuel filter (17) downstream of the low-pressure pump (12) and a high-pressure pump (19) downstream of the fuel filter (17), the high-pressure pump (19) being set up to fuel an injection system feed, which is connected to the internal combustion engine. The fuel system (4) has a cooling flow recirculation line (15) which is connected to the main fuel line (18) and is configured to recirculate some of the fuel downstream of the low pressure pump (12) and upstream of the high pressure pump (19) back to the fuel tank (11), whereby cooling of the low-pressure pump can be achieved, especially when the engine of the vehicle is braking.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Diese Beschreibung betrifft ein Treibstoffsystem für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges, welches für einen Treibstoff ausgelegt ist mit einem Siedepunkt unterhalb von 90°C. Die Beschreibung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verhindern des Siedens von Treibstoff, welcher eine Siedepunkttemperatur unterhalb 90°C hat, an einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Niederdrucktreibstoffpumpe eines mit dem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges verbundenen Treibstoffsystems.This description relates to a fuel system for an internal combustion engine of a vehicle, which is designed for a fuel with a boiling point below 90 ° C. The description further relates to a method for preventing the boiling of fuel, which has a boiling point temperature below 90 ° C., on a low-pressure fuel pump driven by an internal combustion engine of a fuel system connected to the internal combustion engine of a vehicle.
ZUM STAND DER TECHNIKTHE PRIOR ART
Verbrennungsmotoren, wie Dieselmotoren, werden beispielsweise in Lastkraftwagen, Bussen, Personenkraftwagen, Motorbooten, Schiffen, Fähren und weiteren Wasserfahrzeugen eingesetzt. Verbrennungsmotoren solcher Art werden auch in industriellen Maschinen und/oder Maschinen zum Betreiben industrieller Roboter eingesetzt, sowie in Kraftwerken, wie beispielsweise Stromerzeugungskraftwerken mit einem Dieselgenerator, oder auch in Lokomotiven. Derartige Verbrennungsmotoren sind mit einem Treibstoffsystem versehen, welches eingerichtet ist zum Fördern von Treibstoff aus einem oder aus mehreren Treibstofftanks über ein Einspritzsystem zu dem Verbrennungsmotor. Das Treibstoffsystem hat eine oder mehrere Treibstoffpumpen, welche mechanisch durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden können. Die Treibstoffpumpen erzeugen eine Treibstoffströmung und einen Druck zum Fördern des Treibstoffs zum Einspritzsystem. Das Einspritzsystem liefert dann den Treibstoff zum Verbrennungsmotor.Internal combustion engines, such as diesel engines, are used, for example, in trucks, buses, passenger cars, motor boats, ships, ferries and other watercraft. Internal combustion engines of this type are also used in industrial machines and / or machines for operating industrial robots, as well as in power plants, such as power generation plants with a diesel generator, or also in locomotives. Internal combustion engines of this type are provided with a fuel system which is set up to convey fuel from one or more fuel tanks via an injection system to the internal combustion engine. The fuel system has one or more fuel pumps which can be driven mechanically by the internal combustion engine. The fuel pumps generate a fuel flow and pressure to deliver the fuel to the injection system. The injection system then delivers the fuel to the internal combustion engine.
Verbrennungsmotoren können durch Treibstoff betrieben werden, wobei es sich bei dem Treibstoff um Diesel, Benzin oder Ethanol oder eine andere Art von Biotreibstoff handeln kann. Ethanol und bestimmte andere Arten von Biotreibstoffen können einen tiefen Siedepunkt (eine tiefe Siedepunkttemperatur) haben, normalerweise unterhalb von 90°C, was zum Sieden des Treibstoffes führen kann, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors ansteigt, beispielsweise bei einer Motorbremsung des Fahrzeuges, bei der kein Treibstoff in den Motor eingespritzt wird. Siedet der Treibstoff, kann die Gasphase des Treibstoffes nicht mehr mit den Treibstoffpumpen hinreichend unter Druck gesetzt werden, welche eingesetzt werden für die Förderung von Treibstoff aus dem Treibstofftank zu einer Hochdrucktreibstoffpumpe, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und die eingerichtet ist, den Treibstoff dem Motor zuzuführen. Damit entstehen Risiken hinsichtlich Betriebsstörungen und Fahrzeugausfällen („VOR“). Es besteht somit ein Bedarf an einer Lösung des Problems, mit der das Risiko des Siedens von Treibstoff in gegebenen Treibstoffsystemen vermindert ist.Internal combustion engines can run on fuel, which can be diesel, gasoline, or ethanol, or some other type of biofuel. Ethanol and certain other types of biofuels can have a low boiling point (a low boiling point temperature), usually below 90 ° C, which can result in the fuel boiling when the temperature of the engine rises, for example when the vehicle brakes when there is no Fuel is injected into the engine. If the fuel boils, the gas phase of the fuel can no longer be pressurized sufficiently with the fuel pumps which are used to deliver fuel from the fuel tank to a high-pressure fuel pump which is connected to the internal combustion engine and which is set up, the fuel to the engine feed. This creates risks with regard to malfunctions and vehicle failures ("VOR"). There is thus a need for a solution to the problem that reduces the risk of fuel boiling in given fuel systems.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ziel der vorliegenden Erfindung ist somit die Reduzierung des Risikos von Betriebsstörungen in einem Treibstoffsystem, welches für Treibstoffe mit einem Siedepunkt von 90°C oder weniger ausgelegt ist.The aim of the present invention is thus to reduce the risk of malfunctions in a fuel system which is designed for fuels with a boiling point of 90 ° C. or less.
Insbesondere ist ein Ziel die Verhinderung von Betriebsstörungen bei hohen Motortemperaturen, beispielsweise bei einer Motorbremsung des Fahrzeuges.In particular, one aim is to prevent malfunctions at high engine temperatures, for example when the vehicle brakes on the engine.
Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung eines robusten Treibstoffsystems.Another goal is to provide a robust fuel system.
Diese Ziele werden erreicht mit einem Treibstoffsystem für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges gemäß den beigefügten Patentansprüchen. Das Treibstoffsystem ist eingerichtet für Treibstoffe mit einem Siedepunkt unterhalb von 90°C. Das Treibstoffsystem hat eine Haupttreibstoffleitung, welche eine verbrennungsmotorgetriebene Niederdruckpumpe anschließt, einen Treibstofftank stromauf der Niederdruckpumpe, einen Treibstofffilter stromab der Niederdruckpumpe und eine Hochdruckpumpe stromab des Treibstofffilters. Die Hochdruckpumpe ist eingerichtet zum Zuführen von Treibstoff zum Einspritzsystem, welches mit dem Verbrennungsmotor zusammenwirkt. Das Treibstoffsystem hat eine Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung, die mit der Haupttreibstoffleitung verknüpft ist und eingerichtet ist zum Rezirkulieren eines Teils des Treibstoffes stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe zurück zum Treibstofftank. Durch die Rückführung eines kleinen Teils des Treibstoffes zurück zum Tank kann die Niederdruckpumpe kühlen Treibstoff aus dem Tank saugen und es wird eine Strömung von kühlem Treibstoff durch die Pumpe auf einem bestimmten Pegel aufrechterhalten. Unter „Kühlungsströmung“ ist hier eine Strömung zu verstehen mit einer Strömungsrate, die ausreicht zum Kühlen der Niederdruckpumpe, beispielsweise in einem Zustand, in dem das Fahrzeug mit dem Motor gebremst wird. Somit wird die Niederdruckpumpe gekühlt und der Treibstoff wird nicht sieden, insbesondere bei einer Motorbremsung des Fahrzeuges, wenn kein Treibstoff in den Motor eingeführt wird.These goals are achieved with a fuel system for an internal combustion engine of a vehicle according to the appended claims. The fuel system is set up for fuels with a boiling point below 90 ° C. The fuel system has a main fuel line connecting an engine driven low pressure pump, a fuel tank upstream of the low pressure pump, a fuel filter downstream of the low pressure pump and a high pressure pump downstream of the fuel filter. The high pressure pump is set up to supply fuel to the injection system, which interacts with the internal combustion engine. The fuel system has a cooling flow recirculation line connected to the main fuel line and configured to recirculate a portion of the fuel downstream of the low pressure pump and upstream of the high pressure pump back to the fuel tank. By returning a small portion of the fuel back to the tank, the low pressure pump can draw cool fuel out of the tank and maintain a flow of cool fuel through the pump at a certain level. “Cooling flow” here means a flow with a flow rate that is sufficient to cool the low-pressure pump, for example in a state in which the vehicle is braked by the engine. Thus, the low pressure pump is cooled and the fuel will not boil, especially when the vehicle is braking the engine if no fuel is introduced into the engine.
Die Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung kann verbunden sein mit einer Ablassöffnung in der Haupttreibstoffleitung. Dies ergibt einen einfachen Aufbau. Die Ablassöffnung kann einen Durchmesser von mehr als 0,5 mm aufweisen. Auf diese Weise kann die Strömung durch die Niederdruckpumpe auf dem gewünschten Pegel gehalten werden, auch in einem Betriebszustand mit Motorbremsung.The cooling flow recirculation line may be connected to a drain opening in the main fuel line. This results in a simple structure. The drain opening can have a diameter of more than 0.5 mm. In this way, the flow through the low pressure pump can the desired level are maintained, even in an operating state with engine braking.
Die Niederdruckpumpe kann verknüpft sein mit einer internen Rezirkulationsleitung, die mit einem Druckeinstellventil versehen ist. Auf diese Weise kann durch die Niederdruckpumpe erzeugter überschüssiger Treibstoff zum Eingang der Niederdruckpumpe rezirkuliert werden.The low pressure pump can be linked to an internal recirculation line which is provided with a pressure adjustment valve. In this way, excess fuel generated by the low pressure pump can be recirculated to the inlet of the low pressure pump.
Das Treibstoffsystem kann weiterhin eine Haupttreibstoffrückführleitung aufweisen, die eingerichtet ist, Treibstoff zurück zum Treibstofftank zu führen und die eine Treibstofffilterrückführleitung und/oder eine Hochdruckpumpenrückführleitung und/oder eine Akkumulatorrückführleitung aufweist, wobei die Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung mit der Haupttreibstoffrückführleitung zusammenwirkt. Damit können bereits gegebene Treibstoffrückführleitungen in den Systemen eingesetzt werden für die Kühlungsströmung und deren Rückführung zum Tank.The fuel system may further include a main fuel return line configured to return fuel to the fuel tank and having a fuel filter return line and / or a high pressure pump return line and / or an accumulator return line, the cooling flow recirculation line cooperating with the main fuel return line. This means that existing fuel return lines can be used in the systems for the cooling flow and its return to the tank.
Die Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung kann ein Strömungsbeschränkungsventil aufweisen und gegebenenfalls auch ein Rückschlagventil. Auf diese Weise kann die Strömung effizient gesteuert werden und das Rückschlagventil kann verhindern, dass Treibstoff zurück in die Haupttreibstoffleitung strömt.The cooling flow recirculation line can have a flow restriction valve and optionally also a check valve. In this way, the flow can be controlled efficiently and the check valve can prevent fuel from flowing back into the main fuel line.
Die Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung kann eine Kapazität aufweisen, die kleiner ist als die Kapazität der Hauptströmungsleitung. Damit wird das Risiko eines nicht erfolgreichen Starts des Motors reduziert.The cooling flow recirculation line may have a capacity that is less than the capacity of the main flow line. This reduces the risk of the engine not starting successfully.
Die Kühlungsströmung-Rückführungsströmungsleitung kann verbunden sein mit der Haupttreibstoffleitung zwischen der Niederdruckpumpe und dem Treibstofffilter. Damit wird der Filter nicht mit heißem Treibstoff belastet, was ihn beeinträchtigen könnte.The cooling flow return flow line may be connected to the main fuel line between the low pressure pump and the fuel filter. This means that the filter is not loaded with hot fuel, which could affect it.
Die Kühlungsströmung-Rückführungsleitung kann alternativ oder zusätzlich verbunden sein mit der Haupttreibstoffleitung zwischen dem Treibstofffilter und der Hochdruckpumpe. Damit kann die Kühlungsströmung zum Tank zurückgeführt werden, bevor sie die Hochdruckpumpe erreicht.The cooling flow return line may alternatively or additionally be connected to the main fuel line between the fuel filter and the high pressure pump. This allows the cooling flow to be returned to the tank before it reaches the high pressure pump.
Das Treibstoffsystem kann für einen Treibstoff auf Ethanolbasis ausgelegt sein.The fuel system can be designed for an ethanol-based fuel.
Die obigen Ziele werden auch erreicht durch ein Verfahren zum Verhindern des Siedens von Treibstoff mit einem Siedepunkt unterhalb 90°C an einer verbrennungsmotorbetriebenen Niederdrucktreibstoffpumpe in einem Treibstoffsystem, welches mit dem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges verbunden ist. Das Verfahren ist insbesondere geeignet für ein Fahrzeug, das sich im Motorbremszustand befindet. Das Treibstoffsystem hat eine Haupttreibstoffleitung, die eine verbrennungsmotorbetriebene Niederdruckpumpe aufweist, sowie einen Treibstofftank stromauf der Niederdruckpumpe, einen Treibstofffilter stromab der Niederdruckpumpe und eine Hochdruckpumpe stromauf des Treibstofffilters. Die Hochdruckpumpe ist eingerichtet, Treibstoff einem Einspritzsystem zuzuführen, welches mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Bei dem Verfahren wird eine Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung für den Treibstoff stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe zur Rückführung von Treibstoff zum Tank angeordnet. Die Strömungsrate für die Kühlungsströmung ist so eingerichtet, dass die Niederdruckpumpe bei einer Motorbremsung des Fahrzeuges hinreichend gekühlt wird. Das Treibstoffsystem kann von der oben beschriebenen Art sein.The above objects are also achieved by a method for preventing the boiling of fuel with a boiling point below 90 ° C on an internal combustion engine-operated low-pressure fuel pump in a fuel system which is connected to the internal combustion engine of a vehicle. The method is particularly suitable for a vehicle that is in the engine braking state. The fuel system has a main fuel line that includes an internal combustion engine powered low pressure pump, a fuel tank upstream of the low pressure pump, a fuel filter downstream of the low pressure pump, and a high pressure pump upstream of the fuel filter. The high pressure pump is set up to supply fuel to an injection system which is connected to the internal combustion engine. In the method, a cooling flow recirculation line for the fuel is placed downstream of the low pressure pump and upstream of the high pressure pump for returning fuel to the tank. The flow rate for the cooling flow is set up in such a way that the low-pressure pump is adequately cooled when the vehicle brakes the engine. The fuel system can be of the type described above.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einem Treibstoffsystem der oben beschriebenen Art.The invention also relates to a vehicle with a fuel system of the type described above.
Weitere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend näher beschrieben.Further features and advantages are described in more detail below.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Treibstoffsystem gemäß der vorliegenden Beschreibung;1 schematically shows a vehicle with a fuel system according to the present description; -
2 zeigt schematisch einen Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeuges gemäß1 ;2nd shows schematically a part of the drive train of the vehicle according to1 ; -
3 zeigt schematisch einen Straßenabschnitt mit einem Verlauf bergauf und bergab und die dabei gegebene Temperaturkurve für den Treibstoff; und3rd shows schematically a road section with a course uphill and downhill and the given temperature curve for the fuel; and -
4 zeigt schematisch ein Beispiel für die Konfiguration des Treibstoffsystems gemäß der vorliegenden Beschreibung.4th schematically shows an example of the configuration of the fuel system according to the present description.
BESCHREIBUNG VON EINZELHEITENDESCRIPTION OF DETAILS
Die Erfindung wird nunmehr mit weiteren Einzelheiten beschrieben im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen und den begleitenden Figuren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen und/oder in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs der beigefügten Patentansprüche abgewandelt werden. Die Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht und einige Merkmale können vergrößert dargestellt sein, um Merkmale der Erfindung deutlicher herauszustellen.The invention will now be described in more detail in connection with exemplary embodiments and the accompanying figures. However, the invention is not limited to the exemplary embodiments described and / or shown in the figures, but can be modified within the scope of the appended claims. The figures are not necessarily to scale and some features may be shown enlarged in order to emphasize features of the invention.
Mit dieser gut bekannten Anordnung wird die mechanische Arbeit des Verbrennungsmotors
Weiterhin kann das Fahrzeug
In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff „Antriebsstrang“ den Verbrennungsmotor und die Vortriebskomponenten des Fahrzeuges.In the present description, the term “drive train” encompasses the internal combustion engine and the propulsion components of the vehicle.
Das Fahrzeug kann betrieben werden in einem Zustand mit Motorbremsung, beispielsweise auf bergab gerichteten Abschnitten einer Straße. Der Begriff „Motorbremsung“ bedeutet einen Betriebszustand des Fahrzeuges, in dem der Fahrzeug-Antriebsstrang geschlossen ist, d.h. der Verbrennungsmotor ist mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges über die Transmissionseinrichtungen verbunden, jedoch wird kein Treibstoff in den Verbrennungsmotor eingeführt. Der Gas-Aktuator ist also nicht aktiviert und die Reibungsbremsen des Fahrzeuges sind nicht notwendigerweise im Einsatz. Im Zustand der Motorbremsung wird das Fahrzeug durch seine kinetische Energie bewegt, welche unter anderem vom Gewicht des Fahrzeuges abhängt, von seiner Geschwindigkeit und von der Neigung der Straße. Da der Antriebsstrang bei einer Motorbremsung nicht aktiv ist (geschlossen ist), dreht sich die Antriebswelle des Verbrennungsmotors, hat also eine Rotationsgeschwindigkeit. Das bedeutet: eine Komponente oder eine Einrichtung, welche in dieser Beschreibung als durch den Verbrennungsmotor angetrieben beschrieben ist, kann auch bei der Motorbremsung in Betrieb sein, es sei denn es ist ausdrücklich anderes beschrieben.The vehicle can be operated in a state with engine braking, for example on downhill sections of a road. The term "engine braking" means an operating state of the vehicle in which the vehicle drive train is closed, i.e. the internal combustion engine is connected to the drive wheels of the vehicle via the transmission devices, but no fuel is introduced into the internal combustion engine. The gas actuator is therefore not activated and the friction brakes of the vehicle are not necessarily in use. When the engine is braking, the vehicle is moved by its kinetic energy, which depends, among other things, on the weight of the vehicle, its speed and the inclination of the road. Since the drive train is not active when the engine is braking (it is closed), the drive shaft of the internal combustion engine rotates, ie it has a rotational speed. This means: a component or a device which is described in this description as being driven by the internal combustion engine can also be in operation during engine braking, unless expressly stated otherwise.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem das Sieden von eine Siedetemperatur unterhalb 90°C aufweisendem Treibstoff an einer Niederdruckpumpe eines Treibstoffsystems eines Fahrzeuges verhindert ist, insbesondere dann, wenn sich das Fahrzeug in einem Zustand mit Motorbremsung befindet. Allgemein hat das Treibstoffsystem einen Treibstofftank, der stromauf der Niederdruckpumpe angeordnet ist, welche ihrerseits eingerichtet ist zum Ansaugen von Treibstoff aus dem Tank. Die Niederdruckpumpe ist eingerichtet, den Treibstoff unter Druck zu setzen und zu einer Hochdruckpumpe zu fördern, welche stromab der Niederdruckpumpe angeordnet und mit dem Verbrennungsmotor über einen Akkumulator und eine Einspritzanordnung verbunden ist, so dass Treibstoff dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Die Niederdruckpumpe setzt den Treibstoff unter einen Druck im Bereich von 9-14 bar, jedoch besteht insofern keine Einschränkung hierauf. Die Hochdruckpumpe ist mit dem Motorblock verbunden und in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet und eingerichtet, den Treibstoff unter Hochdruck von z.B. 500-2400 bar zu setzen, wobei jedoch auch insofern keine Einschränkung besteht. Somit setzt die Niederdruckpumpe den Treibstoff auf einen Druck, der 10 oder 20 oder auch mehr als 30 Mal kleiner ist als der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe. Der Tank, die Niederdruckpumpe und die Hochdruckpumpe sind durch eine Haupttreibstoffleitung verbunden.According to the present description, a method is provided with which the boiling of fuel having a boiling temperature below 90 ° C. is prevented on a low-pressure pump of a fuel system of a vehicle, in particular when the vehicle is in a state with engine braking. In general, the fuel system has a fuel tank, which is arranged upstream of the low-pressure pump, which in turn is set up to draw fuel from the tank. The low-pressure pump is set up to pressurize the fuel and to convey it to a high-pressure pump, which is arranged downstream of the low-pressure pump and is connected to the internal combustion engine via an accumulator and an injection arrangement, so that fuel is supplied to the internal combustion engine. The low pressure pump puts the fuel under a pressure in the range of 9-14 bar, but there is no restriction in this regard. The high-pressure pump is connected to the engine block and is arranged and set up in its immediate vicinity, the fuel under high pressure of e.g. 500-2400 bar to be set, but there is also no restriction in this regard. Thus, the low pressure pump sets the fuel to a pressure that is 10 or 20 or even more than 30 times less than the operating pressure of the high pressure pump. The tank, the low pressure pump and the high pressure pump are connected by a main fuel line.
Ein Treibstofffilter, auch als Druckfilter oder Haupttreibstofffilter bezeichnet, ist in der Haupttreibstoffleitung zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet, also stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe. Ein weiterer Treibstofffilter kann auf der Saugseite der Niederdruckpumpe angeordnet sein, d.h. zwischen dem Tank und der Niederdruckpumpe.A fuel filter, also referred to as a pressure filter or main fuel filter, is arranged in the main fuel line between the low pressure pump and the high pressure pump, that is to say downstream of the low pressure pump and upstream of the high pressure pump. Another fuel filter can be arranged on the suction side of the low pressure pump, i.e. between the tank and the low pressure pump.
Die Niederdruckpumpe ist mit dem Verbrennungsmotor verbunden und wird von diesem angetrieben. Somit ist die Niederdruckpumpe auch in Betrieb, wenn sich das Fahrzeug im Zustand mit Motorbremsung befindet. Im Zustand mit Motorbremsung wird aber kein Treibstoff in den Verbrennungsmotor eingeführt und ein Einlass-Mengensteuerungsventil der Hochdruckpumpe ist geschlossen, weshalb kein Treibstoff in die Hochdruckpumpe geführt wird. Da kein weiterer Treibstoff in das Treibstoffsystem gesaugt wird und die Motorenergie in Form von Hitze sich vom Motorblock über die Hochdruckpumpe zu der Niederdruckpumpe fortpflanzt, steigt die Temperatur an der Niederdruckpumpe an, wenn sich das Fahrzeug in einem Zustand mit Motorbremsung befindet. Deshalb kann der Treibstoff sehr schnell auf seinen Siedepunkt erhitzt werden, also z.B. auf etwa 90°C. Somit besteht ein Risiko dahingehend, dass der Treibstoff, bei dem es sich z.B. um Ethanol der Bezeichnung „ED95“ handeln kann, zu sieden und zu verdampfen beginnt, was wiederum zu Betriebsstörungen führen kann, da die Gasphase des Treibstoffes durch die Niederdruckpumpe nicht unter hinreichenden Druck gesetzt werden kann. Deshalb kann kein Treibstoff im Treibstoffsystem zur Hochdruckpumpe geführt werden, wenn das Fahrzeug aus dem Zustand mit Motorbremsung in den Normalzustand zurückkehrt, in dem Treibstoff in den Motor eingespritzt wird. The low pressure pump is connected to the internal combustion engine and is driven by it. The low-pressure pump is therefore also in operation when the vehicle is in the state with engine braking. In the state with engine braking, however, no fuel is introduced into the internal combustion engine and an inlet quantity control valve of the high-pressure pump is closed, which is why no fuel is fed into the high-pressure pump. Since no further fuel is drawn into the fuel system and the engine energy in the form of heat propagates from the engine block to the low pressure pump via the high pressure pump, the temperature at the low pressure pump rises when the vehicle is in an engine braking condition. The fuel can therefore be heated to its boiling point very quickly, for example to around 90 ° C. There is therefore a risk that the fuel, which may be ethanol of the designation “ED95”, will start to boil and evaporate, which in turn can lead to malfunctions, since the gas phase of the fuel by the low-pressure pump is insufficient Pressure can be put. Therefore, fuel in the fuel system cannot be led to the high pressure pump when the vehicle returns from the engine braking state to the normal state in which fuel is injected into the engine.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird das Sieden von Treibstoff mit einer Siedetemperatur unterhalb 90°C an der Niederdruckpumpe verhindert durch Rezirkulation eines Teils der Treibstoffströmung stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe zurück zum Treibstofftank. Eine Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung ist somit mit der Haupttreibstoffleitung des Treibstoffsystems verbunden. Die Strömungsrate in der Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung kann so eingestellt sein, dass die Strömung die Niederdruckpumpe kühlt, insbesondere in einem Betriebszustand des Fahrzeuges mit Motorbremsung. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch Verbindung der Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung mit einer Ablassöffnung in der Haupttreibstoffleitung. Deshalb entsteht eine kontinuierliche Ablassströmung entsprechend der Kühlungsströmung durch die Öffnung beim Betrieb des Fahrzeuges. Der Durchmesser der Ablassöffnung kann so eingestellt sein, dass eine vorab bestimmbare Strömungsrate erreicht wird, die ausreicht, die Niederdruckpumpe hinreichend zu kühlen. Beispielsweise kann dieser Durchmesser größer sein als 0,5 mm, beispielsweise im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm liegen. Somit wird ein Teil des heißen Treibstoffes zum Treibstofftank zurückgeführt, wobei die Strömung so klein ist, dass keine Betriebsstörungen auftreten, beispielsweise beim Start des Fahrzeuges.According to the present description, boiling of fuel with a boiling temperature below 90 ° C at the low pressure pump is prevented by recirculating part of the fuel flow downstream of the low pressure pump and upstream of the high pressure pump back to the fuel tank. A cooling flow recirculation line is thus connected to the main fuel line of the fuel system. The flow rate in the cooling flow recirculation line can be set such that the flow cools the low-pressure pump, in particular in an operating state of the vehicle with engine braking. This can be achieved, for example, by connecting the cooling flow recirculation line to a drain opening in the main fuel line. Therefore, there is a continuous drain flow corresponding to the cooling flow through the opening when the vehicle is operating. The diameter of the discharge opening can be set in such a way that a flow rate that can be determined in advance is achieved, which is sufficient to sufficiently cool the low-pressure pump. For example, this diameter can be greater than 0.5 mm, for example in the range from 0.5 mm to 1 mm. Part of the hot fuel is thus returned to the fuel tank, the flow being so small that there are no malfunctions, for example when the vehicle is started.
Bei einer Motorbremsung wird Treibstoff durch die Niederdruckpumpe aus dem Tank gesaugt in einer Menge entsprechend der Kühlungsströmung bzw. der Ablassströmung. Die Niederdruckpumpe kann verbunden sein mit einer internen Rezirkulationsleitung, die mit einer Druckeinstelleinrichtung, insbesondere einem Druckregler, z.B. einem Druckregelventil versehen sein kann. Beispielsweise kann ein Eingang der Rezirkulationsleitung an einem Auslass der Niederdruckpumpe angeordnet sein oder mit diesem verbunden sein, und ein Auslass der Rezirkulationsleitung kann verbunden sein mit dem Einlass der Niederdruckpumpe. Das Druckeinstellventil, insbesondere Druckregelventil, öffnet, so dass von der Pumpe erzeugter überschüssiger Treibstoff zurück rezirkuliert wird zum Einlass der Pumpe. Bei der Motorbremsung des Fahrzeuges, wenn seitens der Hochdruckpumpe kein Treibstoff angefordert wird, jedoch die Niederdruckpumpe weiterhin arbeitet, bewirkt das Druckeinstellventil eine konstante Strömung über die Pumpe. Somit wird eine Treibstoffströmung entsprechend der Kühlungsströmung über die Niederdruckpumpe aus dem Tank gesaugt, wodurch die Niederdruckpumpe gekühlt wird und das Risiko des Siedens des Treibstoffes reduziert ist. Die Rezirkulation kann so eingerichtet sein, dass kontinuierlich beim Betrieb der Niederdruckpumpe die Ablasströmung strömt.When the engine brakes, fuel is sucked out of the tank by the low pressure pump in an amount corresponding to the cooling flow or the discharge flow. The low pressure pump can be connected to an internal recirculation line which is connected to a pressure setting device, in particular a pressure regulator, e.g. a pressure control valve can be provided. For example, an input of the recirculation line can be arranged at or connected to an outlet of the low pressure pump, and an outlet of the recirculation line can be connected to the inlet of the low pressure pump. The pressure adjustment valve, in particular pressure control valve, opens, so that excess fuel generated by the pump is recirculated back to the inlet of the pump. When the vehicle brakes the engine, when no fuel is requested from the high-pressure pump, but the low-pressure pump continues to operate, the pressure adjustment valve causes a constant flow through the pump. Thus, a fuel flow corresponding to the cooling flow is sucked out of the tank through the low pressure pump, thereby cooling the low pressure pump and reducing the risk of the fuel boiling. The recirculation can be set up such that the discharge flow flows continuously when the low pressure pump is operating.
Durch Anordnung der Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung in Verbindung mit der Haupttreibstoffleitung zum Rezirkulieren eines Teils des Treibstoffes stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe zurück zum Treibstofftank kann die Niederdruckpumpe kühlen Treibstoff aus dem Tank in einer Menge entsprechend der Menge der zum Tank zurückgeführten Kühlungsströmung kühlend einsetzen. Bei der Kühlungsströmung kann es sich um eine kontinuierliche Strömung handeln, insbesondere um eine kontinuierliche Ablassströmung. Die kontinuierliche Ablassströmung kann eingerichtet werden durch Verbindung der Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung mit einer Öffnung in der Haupttreibstoffleitung. Auf diese Weise wird Treibstoff passiv und kontinuierlich zurück zum Tank geführt. Ein geringer Teil der Treibstoffströmung aus der Haupttreibstoffleitung wird kontinuierlich abgeführt. Da die Niederdruckpumpe eine Überkapazität hat, beeinflusst die Ablassströmung nicht den Normalbetrieb des Treibstoffsystems, leistet aber eine hinreichende Kühlung der Pumpe bei der Motorbremsung. Die Kapazität der Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung ist kleiner als die Kapazität der Haupttreibstoffleitung und kann eingestellt werden auf den Bereich von etwa 1/20 bis 1/10 der Kapazität der Haupttreibstoffleitung. Damit wird eine einfache Konstruktion des Treibstoffsystems erreicht. By arranging the cooling flow recirculation line in connection with the main fuel line to recirculate a part of the fuel downstream of the low pressure pump and upstream of the high pressure pump back to the fuel tank, the low pressure pump can use cooling fuel from the tank in an amount corresponding to the amount of the cooling flow returned to the tank. The cooling flow can be a continuous flow, in particular a continuous discharge flow. The continuous bleed flow can be established by connecting the cooling flow recirculation line to an opening in the main fuel line. In this way, fuel is passed passively and continuously back to the tank. A small part of the fuel flow from the main fuel line is continuously removed. Since the low-pressure pump has overcapacity, the drain flow does not affect the normal operation of the fuel system, but does provide sufficient cooling for the pump when braking the engine. The capacity of the cooling flow recirculation line is smaller than the capacity of the main fuel line and can be set in the range of about 1/20 to 1/10 of the capacity of the main fuel line. This results in a simple construction of the fuel system.
Der Akkumulator
Zur Verringerung des Risikos eines Siedens von Treibstoff, insbesondere bei einem Motorbremsvorgang, ist das Treibstoffsystem
Die Niederdruckpumpe
Der Treibstofffilter
Die Kühlungsströmung-Rezirkulationsleitung
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Obwohl in
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