DE10322197B4

DE10322197B4 - Vorrichtung zur Kraftstoffzuführung

Info

Publication number: DE10322197B4
Application number: DE10322197A
Authority: DE
Inventors: Ingo Helms; Olaf Krabus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2023-05-17
Also published as: FR2854928A1; DE10322197A1; FR2854928B1

Abstract

Vorrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Hochdruckeinspritzpumpe eines Verbrennungsmotors, bei der zwischen einer Niederdruckkraftstoffpumpe (9), die Kraftstoff aus einem Tank (1) zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe (5) fördert und der Hochdruckkraftstoffpumpe (5) ein Regelventil (3) angeordnet ist, an dem die Vorlaufleitung (2) vom Tank (1), die Rücklaufleitung (8) zum Tank (1), die Vorlaufleitung (10) zur Hochdruckkraftstoffpumpe (5) und die Rücklaufleitung (7) vom Motor (6) angeordnet sind, wobei ein von einem Thermostat (11) geregelter Steuerschieber (12) in dem Regelventil bewegbar angeordnet ist, und der Vorlauf (2, 10) vom Tank (1) zur Hochdruckpumpe (5) und der Rücklauf (7, 8) vom Motor (6) in den Tank (1) durch den Steuerschieber (12) regelbar ist, wobei in einer Endstellung a) bei niedrigem Temperaturniveau des aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes, der aus dem Rücklauf (7) vom Motor (6) kommende Kraftstoff, dem über den Vorlauf (2) vom Tank kommendem Kraftstoff zugemischt wird, und in einer zweiten Endstellung, b) bei hohem Temperaturniveau des aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes, der aus dem Rücklauf (7) vom Motor (6) kommende Kraftstoff in den Rücklauf (8) zum Tank (1) abfließt, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Bypass (13) dem vom Motor (6) über den Rücklauf (7) kommende Kraftstoff ein Anteil des über die Vorlaufleitung (2) aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes permanent zugemischt wird, und der Rücklauf (8) steuerbar und verschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Hochdruckeinspritzpumpe eines Verbrennungsmotors, bei der zwischen einer Niederdruckkraftstoffpumpe und einer Hochdruckkraftstoffpumpe im Niederdrucksystem der Vorrichtung ein thermostatgesteuertes Regelventil angeordnet ist, das bedarfsgerecht die Kraftstoffzuführung vom Tank zum Motor sowie den Kraftstoffrücklauf steuert.
Vorrichtungen zur Kraftstoffzuführung vom Tank eines Verbrennungsmotors zu dessen Brennräumen weisen bei Hochdruckeinspritzsystemen eine Niederdruck- und eine Hochdruckseite auf. Die Niederdruckseite ist dabei durch die Förderung des Kraftstoffes aus dem Tank bzw. den Rücklauf nicht eingespritzten Kraftstoffes gekennzeichnet, während die Hochdruckseite den über das Niederdrucksystem den zu mindestens einer Hochdruckeinspritzpumpe geförderten Kraftstoff unter hohem Druck in die Brennräume des Verbrennungsmotors fördert. Die Förderung erfolgt dabei über einen Kraftstofffilter. Anforderungen an die Niederdruckseite der Kraftstoffzuführung sind dabei die bedarfsgerechte Lieferung von Kraftstoff zur Hochdruckeinspritzpumpe, wobei insbesondere bei Kaltstart eine schnelle Erwärmung des Kraftstoffes gesichert und gleichzeitig im Kraftstoffrücklauf die Temperatur des in den Tank rückgeführten Kraftstoffes begrenzt werden soll.
Vorbekannt ist aus der US 3,768,454 ein System zur Kraftstoffzuführung mit einem thermostatgeregelten Ventil, das zwischen einem Kraftstofftank und einem Filter, der vor der Einspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor liegt, angeordnet ist. Das Ventil weist eine Zuführleitung vom Kraftstofftank sowie eine Rücklaufleitung in diesen auf. Weiterhin ist eine Vorlaufleitung zur Einspritzpumpe sowie eine Rücklaufleitung vom Motor an dem Ventil vorgesehen. Ein über ein Thermostat geregelter Steuerschieber ist zwischen zwei Endstellungen bewegbar in dem Regelventil angeordnet. Der Thermostat ist vom Kraftstoff, der vom Tank gefördert wird, umflossen und regelt die Stellung des Steuerschiebers gemäß der Kraftstofftemperatur. In einer ersten Endstellung des Steuerschiebers wird Kraftstoff vom Tank zum Motor gefördert, wobei der über den Rücklauf in das Regelventil eingebrachte erwärmte Kraftstoff sich in einem Mischraum mit dem kalten Kraftstoff, der aus dem Tank gefördert wurde, mischt und eine Regelung des Steuerschiebers gemäß der sich einstellenden Mischtemperatur erfolgt. In dieser Stellung des Steuerschiebers ist der Rücklauf in den Tank durch diesen verschlossen. Durch den vom Motor rückgeführten, erwärmten Kraftstoff und dessen Zumischung von Kraftstoff in den Vorlauf, erfolgt eine schnelle Erwärmung des Kraftstoffes in der Zuführleitung zum Motor, da die gesamte Menge des rückfließenden Kraftstoffes dem kalten aus dem Tank geförderten Kraftstoff zugesetzt wird. Eine schnelle Erwärmung des Kraftstoffes ist in der Kaltstartphase des Motors erwünscht, da insbesondere Dieselkraftstoff in kalten Zustand Parafinkristalle bildet, die den zwischen dem Tank und der Einspritzpumpe angeordneten Filter zusetzte können. In einer zweiten Stellung des Steuerschiebers kann Kraftstoff vom Tank zum Motor gefördert werden, wobei der rückgeführte erwärmte Kraftstoff in den Rücklauf zum Tank geleitetet wird. Der Zugang zum Mischraum ist dabei durch den Steuerschieber verschlossen. Zwischen diesen beiden Stellungen kann der Steuerschieber in Abhängigkeit von der Temperatur des zum Motor geförderten Kraftstoffes jede Zwischenstellung einnehmen. Eine Regelung der Kraftstofftemperatur erfolgt damit gemäß der Auslegung des Thermostaten sowie der Rückstellkraft der gegenüberliegend angeordneten am Steuerschieber angreifenden Feder. Wird bereits erwärmter Kraftstoff zum Ventil gefördert, so wird der Steuerschieber vom Thermostat in eine Position bewegt, bei welcher der gesamte rückgeführte Kraftstoff vom Motor in den Rücklauf fließt. Eine Kühlung des rückgeführten Kraftstoffes findet nicht statt.
Das Dokument DE 100 59 049 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die Einspritzanlage eine Diesel-Verbrennungsmotors, in dessen Kraftstofffilter eine Mischkammer integriert ist, die die Mischung des Kraftstoffs aus dem Tank und zurücklaufenden Kraftstoff aus dem Verbrennungsmotors steuert. Diese Vorrichtung weist allerdings keinen Bypass, der permanent geöffnet ist und der dem Motor über den Rücklauf kommenden Kraftstoff ein Anteil des über die Vorlaufleitung aus dem Tank gelieferten Kraftstoffes permanent zumischt.
Das Dokument EP 0 997633 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Zuführung von Kraftstoff, die einen Kraftstoffverlauf und einen -rücklauf zwischen einem Tank mit Niederdruckpumpe und einem Motor mit Hochdruckpumpe aufweist. Diese Vorrichtung enthält einen zwischen dem Vor- und Rücklauf mit einem Drosselelement ausgestatteten Bypass, der permanent geöffnet ist. Allerdings besteht hier keine Möglichkeit, den Rücklauf des Kraftstoffs zum Tank zur regeln oder ganz zu schließen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Kraftstoffzuführung vom Tank eines Verbrennungsmotors zur Hochdruckeinspritzpumpe zu schaffen, die eine schnelle Erwärmung des Kraftstoffs in der Kaltphase des Motors gewährleitstet, wobei bei warmen Motor gleichzeitig der rücklaufende Kraftstoff gekühlt wird.
Erfindungsgemäß vorteilhaft weist das System zur Kraftstoffzuführung ein zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und einem Filter, der vor der Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet ist, liegendes Regelventil auf. Das Regelventil ist stufenlos gemäß der Temperatur des zum Filter geführten Kraftstoffes zwischen zwei Endstellungen regelbar. Es können damit drei Betriebszustände Vorwärmen, Mischen und Spülen realisiert werden. Das Regelventil weist dabei einen Bypass auf der Vor- und Rücklauf vom Tank zum Regelventil verbindet. Bei Förderung von erwärmten Kraftstoff gibt der Steuerschieber den Bypass frei. Ein Anteil kühlen, vom Tank gelieferten Kraftstoffs gelangt damit in den Rücklauf des vom Motor kommenden Kraftstoffes, der dem Tank zugeleitet wird.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist der Druck, den die im Tank befindliche Niederdruckkraftstoffpumpe erzeugt, größer als der Druck des vom Motor rücklaufenden Kraftstoffes, so dass bei Förderung von warmen Kraftstoff ein Rücklauf in die zum Filter führende Leitung über das Regelventil verhindert wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Das System wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Hierbei zeigen:
1 eine Überblicksdarstellung eines Systems zur Kraftstoffzulieferung zu einem Motor,
2 eine Darstellung des Regelventils in der Stellung „Vorwärmen”,
3 das Regelventil in der Stellung „Mischen” und
4 das Regelventil in der Stellung „Spülen”.
In 1 ist das System zur Kraftstoffzuführung schematisch dargestellt. Von einem Tank 1 wird über eine Vorlaufleitung 2 Kraftstoff von einer Niederdruckkraftstoffpumpe 9 zu einem Regelventil 3 gefördert. In einer vom Regelventil 3 kommenden Vorlaufleitung 10 ist ein Filter 4 angeordnet. In dieser Vorlaufleitung 10 wird der Kraftstoff zu einer Hochdruckeinspritzpumpe 5 gefördert, von welcher dieser dem Motor 6 zugeführt wird. Vom Motor 6 fließt nicht eingespritzter Kraftstoff in einer Rücklaufleitung zum Regelventil 3, wobei das Regelventil 3 eine Rücklaufleitung 8 in den Kraftstofftank 1 aufweist.
2 zeigt das Regelventil 3 in der Stellung „Vorwärmen”. Vom Tank 1 mittels der Niederdruckkraftstoffpumpe 9 gelieferter Kraftstoff strömt durch das Regelventil 3 zum Filter 4 über die Vorlaufleitung 10. Dabei wird ein im Regelventil 3 angeordneter Thermostat 11 vom Kraftstoff umspült. Vom Motor nicht eingespritzter Kraftstoff wird über eine Rücklaufleitung 7 dem Regelventil 3 zugeführt. In der dargestellten Stellung eines Steuerschiebers 12 des Regelventils 3 ist die zum Tank 1 führende Rücklaufleitung 8 durch den Steuerschieber 12 verschlossen. Der gesamte vom Motor 6 rückgeführte erwärmte Kraftstoff mischt sich mit dem über den Vorlauf 2 dem Regelventil 3 zugeführten Kraftstoff, wodurch sich der zum Motor geförderte Kraftstoff erwärmt.
In 3 ist das Regelventil 3 in der Stellung „Mischen” dargestellt. Der Steuerschieber 12 ist dabei in einer Stellung, welche die Förderung von Kraftstoff aus dem Vorlauf 2 zum Filter 4 ermöglicht. Nicht eingespritzter rücklaufender Kraftstoff wird über den Rücklauf 7 dem Regelventil 3 zugeführt, wobei dieser sich in einen Anteil, der in den Rücklauf zum Tank 3 abströmt, und einen Anteil, der durch das Regelventil wieder dem Vorlauf 10 zum Filter zugeführt, wird aufteilt. Gleichzeitig fließt Kraftstoff durch einen Bypass 13 vom Vorlauf 2 aus dem Tank 1 direkt in den Rücklauf 8. Damit wird der rücklaufende Kraftstoff vom tankgeförderten Kraftstoff gekühlt und die sich einstellende Mischtemperatur in der Rücklaufleitung 8 zum Tank 1 wird gegenüber der Kraftstofftemperatur in der vom Motor 6 kommenden Rücklaufleitung 7 herabgesetzt.
4 zeigt das Regelventil in der Stellung „Spülen”. Der Steuerschieber 12 ist vom Thermostat 11 gegen die Rückstellkraft einer Feder 14 nach links verlagert und damit in eine Stellung gebracht, dass vom Tank 1 gelieferter Kraftstoff über den Vorlauf 10 zum Filter 4 fließen kann. Gleichzeitig fließt über den Vorlauf 2 geförderter Kraftstoff durch den Bypass 13 zurück in die Rücklaufleitung 8 zum Tank 1. Weiterhin wird dem Regelventil 3 nicht eingespritzter Kraftstoff vom Motor 6 über die Rücklaufleitung 7 zugeführt. Dieser Kraftstoff fließt durch das Regelventil 3 zurück in den Tank 1. Die Niederdruckkraftstoffpumpe 9 ist so eingestellt, dass sie einen gegenüber dem Rücklauf 7 höheren Druck in der Vorlaufleitung 2 erzeugt. Damit wird sichergestellt, dass vom Vorlauf 2 kommender Kraftstoff durch den Bypass 13 in den Rücklauf zum Tank 1 strömt und der gesamte in den Tank 1 zurückfließende Kraftstoff gekühlt wird.
Bezugszeichenliste

1: Tank
2: Vorlaufleitung (Tank-Regelventil)
3: Regelventil
4: Filter
5: Hochdruckpumpe
6: Motor
7: Rücklauf (Motor-Regelventil)
8: Rücklauf (Regelventil-Tank)
9: Niederdruckkraftstoffpumpe
10: Vorlaufleitung (Regelventil-Hochdruckpumpe)
11: Thermostat
12: Steuerschieber
13: Bypass

Claims

Vorrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu einer Hochdruckeinspritzpumpe eines Verbrennungsmotors, bei der zwischen einer Niederdruckkraftstoffpumpe (9), die Kraftstoff aus einem Tank (1) zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe (5) fördert und der Hochdruckkraftstoffpumpe (5) ein Regelventil (3) angeordnet ist, an dem die Vorlaufleitung (2) vom Tank (1), die Rücklaufleitung (8) zum Tank (1), die Vorlaufleitung (10) zur Hochdruckkraftstoffpumpe (5) und die Rücklaufleitung (7) vom Motor (6) angeordnet sind, wobei ein von einem Thermostat (11) geregelter Steuerschieber (12) in dem Regelventil bewegbar angeordnet ist, und der Vorlauf (2, 10) vom Tank (1) zur Hochdruckpumpe (5) und der Rücklauf (7, 8) vom Motor (6) in den Tank (1) durch den Steuerschieber (12) regelbar ist, wobei in einer Endstellung a) bei niedrigem Temperaturniveau des aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes, der aus dem Rücklauf (7) vom Motor (6) kommende Kraftstoff, dem über den Vorlauf (2) vom Tank kommendem Kraftstoff zugemischt wird, und in einer zweiten Endstellung, b) bei hohem Temperaturniveau des aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes, der aus dem Rücklauf (7) vom Motor (6) kommende Kraftstoff in den Rücklauf (8) zum Tank (1) abfließt, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Bypass (13) dem vom Motor (6) über den Rücklauf (7) kommende Kraftstoff ein Anteil des über die Vorlaufleitung (2) aus dem Tank (1) gelieferten Kraftstoffes permanent zugemischt wird, und der Rücklauf (8) steuerbar und verschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (3) zwischen beiden Endstellungen a und b stufenlos jede Position einnehmen kann und temperaturabhängig die Anteile der Zumischung von über die Vorlaufleitung (2) gefördertem Kraftstoff aus dem Tank (1) in den Rücklauf (8) sowie die Zumischung von vom Motor (6) über den Rücklauf (7) zuströmenden Kraftstoff zu dem vom Tank (1) kommenden und in die Vorlaufleitung (10) geförderten Kraftstoff erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 o. 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Regelventil (3) und der Hochdruckkraftstoffpumpe (5) ein Filter 4 angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckkraftstoffpumpe (9) einen, gegenüber dem im Rücklauf (7) vom Motor rückfließenden Kraftstoff, höheren Volumenstrom liefert.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat (11) ein Wachsdehnelement ist.