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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Es
ist schon eine Vorrichtung aus der
EP 0 773 361 A1 bekannt, bei der ein mechanisches Druckregelventil
den Druck in einer zu einer Brennkraftmaschine führenden Druckleitung auf einen
konstanten Wert einstellt und überschüssigen Kraftstoff in
eine Treibleitung mit einer Saugstrahlpumpe abströmen läßt. Nachteilig
ist, daß der
Druck in der Druckleitung nicht an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine
anpaßbar
ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß auf
einfache Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird,
daß der
Druck in der Druckleitung an Betriebszustände der Brennkraftmaschine
anpaßbar,
beispielsweise in Stufen einstellbar ist, indem zumindest ein zweites
Druckregelventil parallel zum ersten Druckregelventil vorgesehen
und ein elektrisches Schaltventil stromauf zumindest eines der Druckregelventile
angeordnet ist und zumindest eines der Druckregelventile mit der
Druckleitung verbunden ist. Auf diese Weise ist es beispielsweise
möglich,
den Druck in der Druckleitung bei Teillast herabzusetzen. Da die
Förderpumpe
bei Teillast gegen einen geringeren Druck in der Druckleitung fördern muß als bei Volllast,
wird die für
den Antrieb der Förderpumpe
erforderliche elektrische Leistung insgesamt verringert. Der Kraftstoffverbrauch
der Brennkraftmaschine wird gesenkt und die Lebensdauer der Förderpumpe
erhöht.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Kraftstoffversorgungssystems möglich.
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Das
mit der Druckleitung verbundene Druckregelventil öffnet, sobald
der Druck in der Druckleitung einen vorbestimmten Öffnungsdruck überschreitet,
wobei der vorbestimmte Öffnungsdruck
der einzelnen Druckregelventile unterschiedlich ist. Auf diese Weise
ist es möglich,
den Druck in der Druckleitung durch Umschalten des elektrischen
Schaltventils auf einen anderen Wert einzustellen.
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Vorteilhaft
ist, wenn eine Motorsteuerung das elektrische Schaltventil abhängig von
einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine schaltet, da die Motorsteuerung
den für
den jeweiligen Betriebszustand notwendigen Druck in der Druckleitung
berechnen und dementsprechend eine stufenartige Druckerhöhung oder
Druckerniedrigung in der Druckleitung durch Schalten des elektrischen
Schaltventils durchführen
kann.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Motorsteuerung das elektrische Schaltventil
abhängig
von einer Temperatur des Kraftstoffs schaltet, da auf diese Weise
das Entstehen von Dampfblasen in der Druckleitung vermieden wird.
Die Temperatur des Kraftstoffs wird beispielsweise in einem Kraftsoffverteiler
oder in der Druckleitung gemessen.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Schaltventil ein Magnetventil
ist, da dies eine besonders günstige
Ausführungsvariante
ist.
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Auch
vorteilhaft ist, wenn die Treibleitung mit zumindest einer Saugstrahlpumpe
verbunden ist, da auf diese Weise der über die Treibleitung abströmende überschüssige Kraftstoff
dazu verwendet werden kann, Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in
den Schwalltopf zu fördern.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. l zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
und 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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l zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Fördern
von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Brennkraftmaschine.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
dient dazu, einer Brennkraftmaschine ausreichend Kraftstoff zur
Verbrennung in einem Brennraum zur Verfügung zu stellen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ein in einem Kraftstofftank 1 angeordnetes Kraftstofffördermodul 2 mit
einem zylinderförmigen
Schwalltopf 3 auf, in dem beispielsweise eine Förderpumpe 4 und ein
Kraftstofffilter 5 angeordnet sind. Die Förderpumpe 4 ist
beispielsweise eine Elektrokraftstoffpumpe. Die Drehzahl der Förderpumpe 4 ist
konstant. Die Förderpumpe 4 saugt
Kraftstoff über
einen Eingangskanal 8 aus dem Schwalltopf 3 an
und fördert
den Kraftstoff unter Druck über
einen Ausgangskanal 9 der Förderpumpe 4 in den
Kraftstofffilter 10 und von dort über eine Druckleitung 11 zu
einem Kraftstoffverteiler 14 einer Brennkraftmaschine 15.
Der Kraftstoffverteiler 14 ist mit mehreren Einspritzventilen 16 verbunden,
die den Kraftstoff in nicht dargestellte Zylinder der Brennkraftmaschine
einspritzen. Die Druckleitung 11 kann stromab aber auch
mit einer Hochdruckpumpe einer sogenannten Benzindirekteinspritzung
oder eines Dieseleinspritzsystems verbunden sein, die den Kraftstoff
unter Hochdruck in einen Kraftstoffverteiler und über Einspritzventile
in Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt.
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Der
Kraftstofftank 1 ist beispielsweise ein sogenannter Satteltank
mit einem Sattel 6, der den Kraftstofftank 1 in
zumindest zwei voneinander getrennte Bereiche, beispielsweise einen
ersten Bereich 1.1 und einen zweiten Bereich 1.2,
teilt. Das Kraftstofffördermodul 2 ist
beispielsweise in dem ersten Bereich 1.1 angeordnet.
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An
dem Schwalltopf 3 ist beispielsweise ein bekannter Tankfüllstandsgeber 17 zur
Messung eines Füllstandes 18 in
dem Kraftstofftank 1 vorgesehen.
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An
der Druckleitung 11 befindet sich eine Zweigleitung 21.
Die Zweigleitung 21 weist erfindungsgemäß ein elektrisches Schaltventil 22 auf. Das
elektrische Schaltventil 22 ist beispielsweise ein Magnetventil
und wird über
eine Steuerleitung 37 von einer Motorsteuerung 39 geschaltet.
Das elektrische Schaltventil 22 hat beispielsweise einen
Eingangsanschluß 23 und
zumindest einen ersten Ausgangsanschluß 24 und einen zweiten
Ausgangsanschluß 25. Das
elektrische Schaltventil 22 weist zumindest zwei Ventilstellungen
auf. Bei einer ersten Ventilstellung ist bei geschlossenem zweiten
Ausgangsanschluß 25 der
Eingangsanschluß 23 mit
dem ersten Ausgangsanschluß 24 und
bei einer zweiten Ventilstellung bei geschlossenem ersten Ausgangsanschluß 24 der
Eingangsanschluß 23 mit
dem zweiten Ausgangsanschluß 25 verbunden.
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Jeder
Ausgangsanschluß 24,25 ist über eine Parallelleitung 27 jeweils
mit einem Druckregelventil verbunden. Bei einem elektrischen Schaltventil 22 mit
zwei Ausgangsanschlüssen
ist der erste Ausgangsanschluß 24 mit
einem ersten Druckregelventil 28 und der zweite Ausgangsanschluß 25 mit
einem zweiten Druckregelventil 29 verbunden. Die Druckregelventile
sind auf diese Weise parallel geschaltet. Abhängig von der Ventilstellung
des elektrischen Schaltventils 22 ist jeweils ein Druckregelventil
mit der Druckleitung 11 verbunden.
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Die
Anzahl der parallel geschalteten Druckregelventile ist beliebig
und jeweils identisch mit der Anzahl der Ausgangsanschlüsse und
der Ventilstellungen des elektrischen Schaltventils 22.
Bei beispielsweise drei parallel geschalteten Druckregelventilen
wird das elektrische Schaltventil 22 als Dreiwegeventil
mit drei Ausgangsanschlüssen
und drei Ventilstellungen ausgeführt.
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Die
Druckregelventile sind auf der den Parallelleitungen 27 abgewandten
Seite mit einer gemeinsamen Treibleitung 30 verbunden,
die sich bei einem Satteltank beispielsweise in einen ersten Treibleitungsabschnitt 30.1 und
einen zweiten Treibleitungsabschnitt 30.2 verzweigt, wobei
der erste Treibleitungsabschnitt 30.1 mit einer ersten
Saugstrahlpumpe 31 und der zweite Treibleitungsabschnitt 30.2 mit einer
zweiten Saugstrahlpumpe 32 verbunden ist. Die erste Saugstrahlpumpe 31 ist
beispielsweise an dem Kraftstofffördermodul 2 angeordnet
und fördert im
Betrieb Kraftstoff aus dem ersten Bereich 1.1 des Kraftstofftanks 1 in
den Schwalltopf 3 des Kraftstofffördermoduls 2. Die
zweite Saugstrahlpumpe 32 ist beispielsweise in dem zweiten
Bereich 1.2 des Kraftstofftanks 1 vorgesehen und
fördert
im Betrieb Kraftstoff aus dem zweiten Bereich 1.2 über eine
Rücklaufleitung 35 ebenfalls
in den Schwalltopf 3. Die erste Saugstrahlpumpe 31 und
die zweite Saugstrahlpumpe 32 sind jeweils nahe einem Tankboden 36 des Kraftstofftanks 1 angeordnet.
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In
dem ersten Treibleitungsabschnitt 30.1 kann ein Druckbegrenzungsventil
vorgesehen sein, das den Druck in der Treibleitung 30 auf
einen vorbestimmten Wert begrenzt. Wenn der Druck in der Treibleitung 30 diesen
vorbestimmten Wert übersteigt, öffnet das
Druckbegrenzungsventil und läßt überschüssigen Kraftstoff
aus der Treibleitung 30 in den Kraftstofftank 1 strömen. Das
Druckbegrenzungsventil schließt
wieder, sobald der Druck in der Treibleitung 30 den vorbestimmten
Wert unterschreitet.
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Es
ist aber auch möglich,
daß die
Treibleitung 30 sich nicht verzweigt und keine Saugstrahlpumpe
aufweist, sondern direkt in den Schwalltopf 3 mündet.
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Das
jeweilige mit der Druckleitung 11 verbundene Druckregelventil 28,29 öffnet, wenn
der Druck in der Druckleitung 11 einen vorbestimmten Öffnungsdruck überschreitet,
wobei die parallel geschalteten Druckregelventile erfindungsgemäß einen
unterschiedlichen Öffnungsdruck
haben. Das erste Druckregelventil 28 hat einen Öffnungsdruck
von beispielsweise 6 bar, das zweite Druckregelventil einen Öffnungsdruck
von beispielsweise 4 bar oder 2 bar. Der Öffnungsdruck der parallel geschalteten
Druckregelventile ist jedoch beliebig wählbar.
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Ist
beispielsweise das erste Druckregelventil 28 mit der Druckleitung 11 verbunden
und überschreitet
der Druck in der Druckleitung 11 den vorbestimmten Öffnungsdruck
des ersten Druckregelventils 28, strömt Kraftstoff aus der Druckleitung 11 über die
Zweigleitung 21, das elektrische Schaltventil 22, die
Parallelleitung 27 und das geöffnete erste Druckregelventil 28 in
die Treibleitung 30 und treibt die an die Treibleitung 30 angeschlossenen
Saugstrahlpumpen 31, 32 in bekannter Weise an.
Ist beispielsweise das zweite Druckregelventil 29 mit der
Druckleitung 11 verbunden und überschreitet der Druck in der
Druckleitung 11 den vorbestimmten Öffnungsdruck des zweiten Druckregelventils 29,
strömt
der Kraftstoff aus der Druckleitung 11 über die Zweigleitung 21,
das elektrische Schaltventil 22, die Parallelleitung 27 und
das geöffnete
zweite Druckregelventil 28 in die Treibleitung 30.
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Die
Saugstrahlpumpen 31,32 sind in Betrieb und fördern Kraftstoff,
sobald Kraftstoff aus der Druckleitung 11 in die Treibleitung 30 über eines
der Druckregelventile einströmen
kann.
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Durch
das Umschalten des elektrischen Schaltventils 22 ändert sich
der Druck, ab dem die Saugstrahlpumpen 31,32 beginnen
zu arbeiten. Ist beispielsweise das erste Druckregelventil 28 mit
der Druckleitung 11 verbunden, wird Kraftstoff ab einem Druck
in der Druckleitung 11 größer gleich dem vorbestimmten Öffnungsdruck
des ersten Druckregelventils 28 aus der Druckleitung 11 entnommen,
ist beispielsweise das zweite Druckregelventil 29 mit der Druckleitung 11 verbunden,
ab einem Druck größer gleich
dem vorbestimmten Öffnungsdruck
des zweiten Druckregelventils 29.
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Beim
Umschalten des elektrischen Schaltventils 22 in eine andere
Ventilstellung steigt oder sinkt der Druck in der Druckleitung 11 stufenartig
auf den vorbestimmten Öffnungsdruck
des gerade mit der Druckleitung 11 verbundenen Druckregelventils.
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Die
Motorsteuerung 39 schaltet das elektrische Schaltventil 22 abhängig von
einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 15. Bei Volllast
wird beispielsweise das Druckregelventil mit dem höchsten Öffnungsdruck
zugeschaltet, um einen hohen Druck in der Druckleitung zu erhalten
und dadurch ausreichend viel Kraftstoff über die Einspritzventile in den
Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen zu können. Bei
Teillast wird ein Druckregelventil mit einem geringeren Öffnungsdruck
zugeschaltet, so daß der
Druck in der Druckleitung 11 im Vergleich zur Volllast
abnimmt. Da die Förderpumpe 4 bei
Teillast gegen einen geringeren Druck in der Druckleitung 11 fördert als
bei Volllast, ist die für
den Antrieb der Förderpumpe 4 erforderliche
elektrische Leistung insgesamt geringer als beim Stand der Technik,
so daß das
elektrische Bordnetz eines Fahrzeugs entlastet, der Kraftstoffverbrauch
der Brennkraftmaschine gesenkt und die Lebensdauer der Förderpumpe
erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist deutlich billiger als eine Vorrichtung, bei der die Drehzahl
der Förderpumpe
an den jeweiligen Betriebszustand angepaßt wird.
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Die
Motorsteuerung 39 kann das elektrische Schaltventil 22 auch
abhängig
von einer Temperatur des Kraftstoffs schalten.
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Dazu
ist ein Temperatursensor 40 beispielsweise in der Druckleitung 11 oder
im Kraftstoffverteiler 14 vorgesehen, der die Temperatur
des Kraftstoffs mißt
und an die Motorsteuerung 39 leitet. In der Motorsteuerung 39 ist
eine sogenannte Kraftstoff-Dampfdruckkurve abgespeichert, die den Dampfdruck
des Kraftstoffs in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt. Die Motorsteuerung 39 schaltet das
elektrische Schaltventil 22 bei dieser Ausführung derart,
daß immer
das Druckregelventil mit der Druckleitung 11 verbunden
ist, das einen ausreichend hohen Druck in der Druckleitung 11 einstellt, so
daß keine
Dampfblasen im Kraftstoff entstehen. Dampfblasen entstehen, wenn
der Dampfdruck des Kraftstoffs größer ist als der Druck in der
Druckleitung 11. Je höher
die Temperatur des Kraftstoffs ist, desto höher ist der Dampfdruck des
Kraftstoffs und desto höher
muß der
Druck in der Druckleitung 11 eingestellt sein.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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Bei
der Vorrichtung nach 2 sind
die gegenüber
der Vorrichtung nach l gleichbleibenden oder
gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die
Vorrichtung nach 2 unterscheidet sich
von der Vorrichtung nach l darin,
daß das elektrische
Schaltventil 22 nicht in der Zweigleitung 21,
sondern in einer der Parallelleitungen 27 stromauf eines
der Druckregelventile 29 vorgesehen ist, das den niedrigsten Öffnungsdruck
aufweist.
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In
der zweiten Ausführung
verzweigt sich die Zweigleitung 21 in zwei Parallelleitungen 27,
die jeweils ein Druckregelventil 28,29 aufweisen.
Ein elektrisches Schaltventil 22 ist in der Parallelleitung 27 vorgesehen,
die das Druckregelventil mit dem kleinsten Öffnungsdruck aufweist, beispielsweise
in der Parallelleitung 27 mit dem zweiten Druckregelventil 29.
Das elektrische Schaltventil 22 ist stromauf des Druckregelventils
der zugehörigen
Parallelleitung 27 vorgesehen.
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Dieses
elektrische Schaltventil 22 hat einen Eingangsanschluß 23,
einen Ausgangsanschluß 24 und
zwei Ventilstellungen. In einer ersten Ventilstellung sind der Eingangsanschluß 23,
der Ausgangsanschluß 24 und
damit das elektrische Schaltventil 22 geschlossen. In einer
zweiten Ventilstellung ist der Ausgangsanschluß 24 mit dem Eingangsanschluß 23 verbunden,
so daß das
elektrische Schaltventil 22 geöffnet ist. Dieses als 2/2-Wegeventil
ausgeführte elektrische
Schaltventil 22 wird über
die Steuerleitung 37 abhängig von einem Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 15 geschaltet. Die Ausführung des
elektrischen Schaltventils 22 als ein 2/2 Wegeventil ist
billiger als ein Wegeventil mit zumindest zwei Ventilstellungen
und zumindest zwei Ausgangsanschlüssen 24,25.
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Die
Parallelleitung 27, die zu demm ersten Druckregelventil 28 führt und
kein elektrisches Schaltventil 22 aufweist, ist zu jedem
Zeitpunkt über die
Zweigleitung 21 mit der Druckleitung 11 verbunden.
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Das
erste Druckregelventil 28 hat einen Öffnungsdruck von beispielsweise
6 bar, das zweite Druckregelventil 29 weist einen Öffnungsdruck
von beispielsweise 3 bar auf.
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Bei
Volllast wird das elektrische Schaltventil 22 durch die
Motorsteuerung 39 geschlossen und der Kraftstoff strömt über die
Zweigleitung 21, die Parallelleitung 27 und das
geöffnete
erste Druckregelventil 28 in die Treibleitung 30, wenn
der Druck in der Druckleitung 11 den vorbestimmten Öffnungsdruck des
ersten Druckregelventils 28 übersteigt.
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Bei
Teillast öffnet
die Motorsteuerung 39 das elektrische Schaltventil 22.
Das zweite Druckregelventil 29 öffnet daraufhin, da der Druck
in der Druckleitung 11 zum Zeitpunkt des Öffnens noch größer ist als
der Öffnungsdruck
des ersten Druckregelventils 28, der größer ist als der Öffnungsdruck
des zweiten Druckregelventils 29. Durch das Öffnen des
zweiten Druckregelventils 29 sinkt der Druck in der Druckleitung 11 unter
den Öffnungsdruck
des ersten Druckregelventils 28, so daß das erste Druckregelventil 28 schließt. Der
Kraftstoff strömt über die
Zweigleitung 21, die Parallelleitung 27 und das
geöffnete
zweite Druckregelventil 29 in die Treibleitung 30.
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Die
Motorsteuerung 39 kann das elektrische Schaltventil 22 gemäß der zweiten
Ausführung
auch wie in der ersten Ausführung
abhängig
von der Temperatur des Kraftstoffs schalten, um Dampfblasenbildung
zu vermeiden.