DE10251371B4

DE10251371B4 - Vorwärmeinrichtung für Dieselkraftstoffe

Info

Publication number: DE10251371B4
Application number: DE10251371.6A
Authority: DE
Inventors: Gerfried Dänekas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: DE10251371A1

Abstract

Vorwärmeinrichtung für Dieselkraftstoffe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Diesel-Brennkraftmaschinen, bei denen dem Dieselfilter bei niedrigen Außentemperaturen anstelle des kalten Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter zumindest anteilig wärmerer Kraftstoff aus der Kraftstoff-Rücklaufleitung zugeführt wird, bestehend aus einer, dem Kraftstoffbehälter zugeordneten Baugruppe, die mit der Kraftstoff-Ansaugleitung und mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die. Vorwärmeinrichtung baulich im Gehäuse (2) des Tankgebers integriert ist, wobei im Gehäuse (2) des Tankgebers eine Kammer (3) ausgestaltet ist, die eingangsseitig mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung (4) verbunden ist und die ausgangsseitig alternativ mit der Kraftstoff-Ansaugleitung (5) oder mit dem Kraftstoffbehälter (1) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorwärmeinrichtung für Dieselkraftstoffe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Diesel-Brennkraftmaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anpruchs 1.
Dieselkraftstoffe weisen überwiegend paraffinische Komponenten auf, mit denen sowohl eine wirtschaftliche Herstellung als auch eine ausreichende Zündwilligkeit gewährleistet werden kann. Allerdings ergeben die paraffinischen Komponenten im Wintereinsatz von Kraftfahrzeugen mit Diesel-Brennkraftmaschinen Probleme, weil sie bei niedrigen Temperaturen zur Ausscheidung von Paraffinkristallen tendieren. Diese Paraffinkristalle beeinträchtigen die Fließfähigkeit und Filtergängigkeit des Kraftstoffes und können zu einer sogenannten Versulzung des -Dieselfilters durch die Paraffinabscheidung führen. Deshalb werden insbesondere Winter-Dieselkraftstoffen Additive zugesetzt, die eine Reduzierung der Paraffinkristalle bewirken, so dass diese die Filter im Strömungsweg des Kraftstoffes passieren können.
Neben den vorgenannten Maßnahmen der Kraftstoffhersteller kann das Kälteverhalten ebenfalls durch Maßnahmen der Fahrzeughersteller verbessert werden. Dabei wird vorzugsweise eine Erwärmung des Kraftstoffes angestrebt, um eine Ausscheidung von Paraffinkristallen entweder vollständig zu verhindern oder eventuell vorhandene Paraffinkristalle aufzuschmelzen. Dies kann mit separaten Heizeinrichtungen unter Nutzung der Abwärme des Kühlwassers oder des Motoröles erreicht werden, die allerdings in der Herstellung sehr aufwendig sind. Wesentlich günstiger sind Vorwärmeinrichtungen, bei denen dem Dieselfilter bei niedrigen Außentemperaturen anstelle des kalten Kraftstoffes aus dem Tank zumindest anteilig wärmerer Kraftstoff aus der Rücklaufleitung zugeführt wird. Derartige Vorwärmeinrichtungen haben sich grundsätzlich bewährt und werden trotz verbesserter Parameter der Winterkraftstoffe zunehmend verwendet, weil letztlich erst eine Kombination kraftstoffspezifischer und fahrzeugspezifischer. Maßnahmen das Kälteverhalten von Diesel-Brennkraftmaschinen vorteilhaft verbessert.
Die Kraftstoff-Vorwärmeinrichtungen können verschiedenartig konstruiert und angeordnet werden, beispielsweise in der Kraftstoff-Rücklaufleitung und benachbart zum Dieselfilter. Nachteilig ist hierbei jedoch die Unterbrechung der Rücklaufleitung im Abschnitt der Vorwärmeinrichtung, die zusätzliche Verbindungs- und Abdichtelemente erfordert.
In DE 38 38 603 A1 wird vorgeschlagen, die Vorwärmeinrichtung baulich in den Kraftstoffbehälter zu integrieren. Hierfür ist unterhalb vom Behälterboden eine zusätzliche Kammer ausgestaltet, die mit dem Kraftstoffbehälter verbunden ist. Weiterhin ist diese Kammer über eine Überlauföffnung mit einer Mischkammer verbunden, die wiederum mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung in Wirkverbindung steht. In der Mischkammer treffen somit kalter und erwärmter Kraftstoff aufeinander und es wird ein Temperaturausgleich zwischen den beiden Teilmengen erreicht. Folglich weist der, in die Kraftstoff-Ansaugleitung strömende Kraftstoff ein höheres Temperaturniveau auf, als der (noch kalte) Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter. Allerdings bedingt diese technische Lösung eine aufwendige Konstruktion des Kraftstoffbehälters, so dass erhebliche Herstellungskosten entstehen.
Bei der Vorwärmeinrichtung gemäß DE 196 26 902 C1 wird ein sogenannter Schlingertopf als zusätzliche Baugruppe in den Kraftstoffbehälter eingesetzt. Im Schlingertopf ist eine Mischkammer ausgestaltet, die mit der Rücklaufleitung und mit der Ansaugleitung in Wirkverbindung steht. Somit muss die Konstruktion des eigentlichen Kraftstoffbehälters nur geringfügig verändert werden, indem eine Abstützung des Schlingertopfes notwendig ist. Problematisch ist jedoch die Montage der einzelnen Bauelemente innerhalb des Schlingertopfes. Rücklaufleitung und Ansaugleitung sind lediglich als Steck- bzw. Rastverbindung ausgestaltet, so dass eine funktionssichere Arretierung und Strömungsverbindung fragwürdig ist. Weiterhin wird der Filter direkt im Schlingertopf angeordnet. Dies erhöht den Bauraumbedarf, wobei der Filter auf einem lediglich kurzen Abschnitt abgestützt wird. Folglich ist auch diesbezüglich eine funktionssichere Verbindung fragwürdig. Gleichzeitig erschwert diese Anordnung einen Filterwechsel.
Die EP 1 154 147 A2 offenbart eine Kraftstoff-Förderanlage für eine Diesel-Brennkraftmaschine, bei der eine AnsaugleitungKraftstoff aus einem Schwalltopfentnimmt sowie Kraftstoff dem Schwalltopf über eine Rückführleitung zugeführt wird. Die Rückführleitung ist Teil eines Kraftstoffrückführsystems, mit dem der von der Brennkraftmaschine rückgeführte Kraftstoff entweder in die Hauptkammer des Kraftstofftanks, wo dieser zur Kühlung gegen die Tankinnenseite gespritzt wird, oder direkt in den Schwalltopf eingebracht wird, um der Brennkraftmaschine insbesondere nach einem Kaltstart möglichst rasch ausreichend temperierten Kraftstoff zur Verfügung zu stellenDie jeweilige Zuleitung des Kraftstoffs wird dabei über ein Ventil gesteuert.
Aus der DE 199 56 217 A1 ist bekannt, einen Füllstandssensor an der Innenseite des Gehäuses eines Schwalltopfs zu befestigen, wodurch das Gehäuse des Schwalltopfs als Gehäuse eines Tankgebers ausgelegt werden kann.
Die DE 34 27 396 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Einbau in die Zuführungs- und Rückführungsleitung des Kraftstoffes zum Betrieb von Dieselmotoren, die aus einer Ventilanordnung besteht, welche in Abhängigkeit von der Temperatur des rückzuführenden Kraftstoffes zur Erhöhung der Wirtsch
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorwärmeinrichtung für Dieselkraftstoffe zu schaffen, die durch Reduzierung der Anzahl notwendiger Bauteile eine einfache Montage und kostengünstige Herstellung ermöglicht. Dies soll erreicht werden, indem die Vorwärmeinrichtung einer Baugruppe zugeordnet wird, die ohnehin im Kraftstoffbehälter angeordnet werden muss.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Vorwärmeinrichtung baulich im Gehäuse des Tankgebers integriert ist. Hierfür ist im Gehäuse des Tankgebers eine Kammer ausgestaltet, die eingangsseitig mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung verbunden ist und die ausgangsseitig alternativ mit der Kraftstoff-Ansaugleitung oder mit dem Kraftstoffbehälter verbindbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren abhängigen Unteransprüchen beschrieben, die im Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Vorwärmeinrichtung erfordert weniger Bauteile als bisher bekannte technische Lösungen. Somit wird eine einfache Montage ermöglicht. Durch die Integration in ein ohnehin vorhandenes Bauteil wird eine wesentliche Kosteneinsparung erzielt und gleichzeitig eine crashsichere Anordnung realisiert. Weiterhin kann aufgrund des drucklosen Systems auf ein Rückschlagventil verzichtet werden, dass sonst für die Entlüftungsfunktion zum Filter notwendig ist und bei Fehlfunktionen Betriebsstörungen verursacht. Schließlich ist die Anwendung dieser Vorwärmeinrichtung auch in Verbindung mit einer elektrischen Vorförderpumpe möglich, während bei den bisher üblichen Anordnungen aufwendige und störanfällige Druckbegrenzungsventile notwendig sind.
Diese Vorwärmeinrichtung ist grundsätzlich für verschiedenartige Dieselkraftstoffe geeignet. Eine bevorzugte Anwendung sind jedoch Kraftfahrzeuge mit Diesel-Brennkraftmaschinen, bei denen dem Dieselfilter bei niedrigen Außentemperaturen anstelle des kalten Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter zumindest anteilig wärmerer Kraftstoff aus der Kraftstoff-Rücklaufleitung zugeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die gezeigte Vorwärmeinrichtung wird einem Kraftstoffbehälter zugeordnet, der in der Zeichnung nicht näher dargestellt und lediglich mit dem Bezugszeichen 1 (im Kreis) stilisiert ist. Die Vorwärmeinrichtung wird im Gehäuse 2 des Tankgebers baulich integriert. Dieses Gehäuse 2 weist u. a. eine Vorkammer 21 für den Tankgeber und einen Gehäuseabschnitt 22 auf, in dem der eigentliche Tankgeber eingesetzt wird. Weiterhin ist im Gehäuse 2 eine Kammer 3 ausgestaltet, die eingangsseitig mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung 4 verbunden ist. Ausgangsseitig kann die Kammer 3 alternativ mit der Kraftstoff-Ansaugleitung 5 oder mit dem Kraftstoffbehälter 1 verbunden werden.
Die Kammer 3 wirkt als Beruhigungsvolumen und gleichzeitig als Sammelvolumen für den erwärmten Kraftstoff aus der Kraftstoff-Rücklaufleitung 4. Ausgangsseitig weist die Kammer 3 zumindest eine Ausströmöffnung auf, die mit einem Bimetall-Plättchen 6 regelbar ist. Vorzugsweise ist die Kammer 3 als umlaufende Ringkammer 3 ausgestaltet ist, wobei die zumindest eine Ausströmöffnung mit dem zugeordneten Bimetall-Plättchen 6 mittig angeordnet ist. Weiterhin ist im Übergangsbereich von Ringkammer 3 und Ausströmöffnung zumindest eine Entlüftungsbohrung 7 ausgestaltet.
Die Strömungswege des Kraftstoffes sind in der Zeichnung mit unterbrochenen Linien dargestellt, wobei die Pfeile die jeweilige Strömungsrichtung angeben. Durch die alternativen Strömungswege kann insbesondere im Winterbetrieb von Diesel-Brennkraftmaschi-nen eine Vorwärmung des Kraftstoffes erfolgen, so dass die Fließfähigkeit und Filtergängigkeit des Kraftstoffes in sämtlichen Betriebspunkten gewährleistet ist.
Der Strömungsweg im warmen Zustand der Brennkraftmaschine ist mit ”W” (im Kreis) bezeichnet. Hier strömt der Kraftstoff von der Kraftstoff-Rücklaufleitung 4 in die Ringkammer 3 und wird von dort durch die Stellung des Bimetall-Plättchens 6 über die Ausströmöffnung zum Kraftstoffbehälter 1 geführt, bevor er von dort in die Kraftstoff-Ansaugleitung 5 gelangt. Der Strömungsweg im kalten Zustand der Brennkraftmaschine ist mit ”K” (im Kreis) bezeichnet. Hier strömt der Kraftstoff, von der Kraftstoff-Rücklaufleitung 4 zunächst ebenfalls in die Ringkammer 3. Durch die Stellung des Bimetall-Plättchens 6 wird er über die Ausströmöffnung jedoch nicht zum Kraftstoffbehälter 1 geführt, sondern direkt in die Kraftstoff-Ansaugleitung 5.

Claims

Vorwärmeinrichtung für Dieselkraftstoffe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Diesel-Brennkraftmaschinen, bei denen dem Dieselfilter bei niedrigen Außentemperaturen anstelle des kalten Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter zumindest anteilig wärmerer Kraftstoff aus der Kraftstoff-Rücklaufleitung zugeführt wird, bestehend aus einer, dem Kraftstoffbehälter zugeordneten Baugruppe, die mit der Kraftstoff-Ansaugleitung und mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die. Vorwärmeinrichtung baulich im Gehäuse (2) des Tankgebers integriert ist, wobei im Gehäuse (2) des Tankgebers eine Kammer (3) ausgestaltet ist, die eingangsseitig mit der Kraftstoff-Rücklaufleitung (4) verbunden ist und die ausgangsseitig alternativ mit der Kraftstoff-Ansaugleitung (5) oder mit dem Kraftstoffbehälter (1) verbindbar ist.
Vorwärmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) ausgangsseitig zumindest eine Ausströmöffnung aufweist, die mit einem Bimetall-Plättchen (6) derart regelbar ist, dass entweder ein Strömungsweg in die Kraftstoff-Ansaugleitung (5) oder in den Kraftstoffbehälter (1) aufgesteuert wird.
Vorwärmeinrichtung nach den Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) als umlaufende Ringkammer (3) ausgestaltet ist, wobei die zumindest eine Ausströmöffnung mit dem zugeordneten Bimetall-Plättchen (6) mittig angeordnet ist.
Vorwärmeinrichtung nach den Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich von Ringkammer (3) und Ausströmöffnung zumindest eine Entlüftungsbohrung (7) ausgestaltet ist.