DE10360091A1

DE10360091A1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Hilfspumpe

Info

Publication number: DE10360091A1
Application number: DE2003160091
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe Dr. Münch
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2003-12-20
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, der von einem Zylinder, einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf und einem im Zylinder beweglichen Kolben begrenzt ist, wobei dem Brennraum mittels eines Einspritzventils und einer mit dem Einspritzventil in Wirkverbindung stehenden Einspritzpumpe (7) Kraftstoff zuführbar ist, mit einem Kraftstofffördersystem (1) das zwischen einem Kraftstofftank (2) und der oder den Einspritzpumpen (7) installiert ist und mit einer Kraftstoffförderpumpe (5) im Kraftstofffördersystem (1), wobei im Kraftstofffördersystem (1) eine Hilfspumpe (3) eingebaut ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, der von einem Zylinder, einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf und einem im Zylinder beweglichen Kolben begrenzt ist, wobei dem Brennraum mittels eines Einspritzventils und einer mit dem Einspritzventil in Wirkverbindung stehenden Einspritzpumpe Kraftstoff zuführbar ist, mit einem Kraftstofffördersystem, das zwischen einem Kraftstofftank und der oder den Kraftstoffeinspritzpumpen installiert ist und mit einer Kraftstoffförderpumpe im Kraftstofffördersystem.

Eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine ist allgemein bekannt. Dabei besteht das Problem, die Kraftstoffförderpumpe passend zur Hubkolbenbrennkraftmaschine bzw. der Einspritzpumpe auszulegen. Sie soll einen schnellen Motorstart bei niedrigen Drehzahlen des Motors ermöglichen und dabei einen hohen Förderdruck erbringen. Daraus resultieren eine hohe Durchflussmenge und ein hoher Arbeitsdruck, die aber beim Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine nicht mehr erforderlich sind und abgesteuert werden müssen. Dies ist ebenfalls nicht erwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu beheben und ein Kraftstofffördersystem zur Verfügung zu stellen, das eine deutlich günstigere Auslegung der vorzugsweise mechanisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe hinsichtlich geforderter Durchflussmenge und -druck ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung dadurch, dass im Kraftstofffördersystem eine Hilfspumpe eingebaut ist. Durch diese Hilfspumpe verfügt das Kraftstofffördersystem über zwei getrennte Pumpen, die aufeinander abgestimmt werden können, so dass sich die Pumpen gegenseitig ergänzen und das durch beide Pumpen erzeugte Gesamtkennfeld hinsichtlich geförderter Durchflussmenge und -druck optimiert werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Kraftstofffördersystem, bei dem die Kraftstoffförderpumpe mechanisch von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetrieben wird, vorgeschlagen, dass die Hilfspumpe in Kraftstoffförderrichtung vor der Kraftstoffförderpumpe angeordnet und elektrisch angetrieben ist. Durch diese Ausgestaltung wird der Kraftstoffförderpumpe ein Vordruck zur Verfügung gestellt, so dass ein sehr schneller Druckaufbau auch bereits bei geringer Drehzahl der Hubkolbenbrennkraftmaschine bzw. der Kraftstoffförderpumpe zur Verfügung gestellt werden kann. Es ist daher ein schneller Motorstart auch nach leer gefahrenem Tank möglich. Die Kraftstoffförderpumpe braucht nur geringe bzw, keine Saugleistung zu erbringen und kann dementsprechend ausgelegt werden. Dadurch wird auch die Kavitationsgefahr der Kraftstoffförderpumpe verringert. Es kann die übliche Handförderpumpe entfallen, die insbesondere zum Befüllen des Kraftstofffördersystems nach leergefahrenem Kraftstofftank vorgesehen ist.

Durch den elektrischen Antrieb der Hilfspumpe kann diese an einer beliebigen Stelle vor der Kraftstoffförderpumpe im Kraftstofffördersystem eingebaut sein. Sie kann daher direkt am bzw. im Kraftstofftank eingesetzt sein, so dass auch die Hilfspumpe nur eine geringe Saugleistung erbringen muss.

Wird der elektrische Antrieb der Hilfspumpe mittels eines Motorsteuergeräts oder eines eigenen Steuergeräts gesteuert oder geregelt, so kann die Hilfspumpe optimal den Gegebenheiten angepasst werden. Die Hilfspumpe kann so ausgelegt und der Antrieb so gesteuert sein, dass die Hilfspumpe bei Ausfall der Kraftstoffförderpumpe eine Notlaufversorgung der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoff sicherstellt. Deshalb hat die Kraftstoffförderpumpe, wenn sie bei Stillstand bauartbedingt keinen Kraftstoffdurchfluss erlaubt, eine Umgehungsleitung und im Bedarfsfall ein Rückschlagventil in dieser Leitung, die eine Kraftstoffförderung durch die Hilfspumpe parallel zur Kraftstoffförderpumpe zulässt.

In vorteilhafter Weise wird das Kennfeld der Hilfspumpe zu dem Kennfeld der Kraftstoffförderpumpe so angeordnet bzw. gelegt, dass die Hilfspumpe den Förderdruck und die Fördermenge im niedrigen Drehzahlbereich der Kraftstoffförderpumpe erhöht. Dadurch wird bereits bei niedriger Drehzahl und niedrigem Druckaufbau der Kraftstoffförderpumpe ein zusätzlicher Druck aufgebaut, der die ansonsten ungünstigen Förderbedingungen beim Start- und Motorbetrieb ausgleicht.

Die Hilfspumpe kann so ausgebildet sein, dass ein Durchfluss von Kraftstoff durch die Hilfspumpe auch ohne Antrieb derselben gewährleistet ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Hilfspumpe als Kreiselpumpe ausgeführt ist. Es kann vorteilhaft sein, in diesem Fall pumpenintern ein Rückschlagventil einzubauen, damit das Kraftstofffördersystem bzw. ein Teil davon nicht leer läuft. Es ist aber auch möglich, insbesondere dann, wenn die Hilfspumpe keinen Durchfluss zulässt, parallel zur Hilfspumpe eine Bypassleitung mit einem Rückschlagventil vorzusehen, wobei das Rückschlagventil so eingebaut ist, dass ein Kraftstofffluss zwischen der Druckseite der Hilfspumpe und dem Kraftstofftank verhindert wird, damit die Hilfspumpe ihre volle Förderleistung erbringen kann und dass trotzdem beim Stillstand der Hilfspumpe die Kraftstoffförderpumpe genügend Kraftstoff ansaugen kann.

In vorteilhafter Weise ist die Fördermenge der Hilfspumpe so ausgelegt, dass deren Fördermenge etwa 10 – 15 % der nominellen Fördermenge des Kraftstofffördersystems beträgt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht eines Kraftstofffördersystems in skizzierter Form,
2 eine Schaltungsanordnung einer Hilfspumpe mit einem Bypass und
3 eine Kennfelddarstellung der Kraftstoffförderpumpe und der Hilfspumpe.
In den 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Kraftstofffördersystem bezeichnet, das einen Kraftstofftank 2, eine Hilfspumpe 3, einen Vorfilter 4, eine Kraftstoffförderpumpe 5, einen Hauptfilter 6 und eine Einspritzpumpe 7 aufweist, die durch Leitungen miteinander verbunden sind. Je nach Ausgestaltung der Hubkolbenbrennkraftmaschine und deren Zylinderzahl kann sowohl eine Einspritzpumpe pro Zylinder oder eine Blockeinspritzpumpe, die mehrere Brennräume versorgt, oder auch eine Hochdruck-Common-Rail-Pumpe vorgesehen sein. Die Hilfspumpe 3 ist nahe am Kraftstofftank 2 angeordnet, so dass sie nur eine geringe Saugleistung erbringen muss. Sie ist elektrisch angetrieben und wird so gesteuert, dass sie der Kraftstoffförderpumpe 5 einen hinreichenden Vordruck zur Verfügung stellt, und zwar dann, wenn die Kraft stoffförderpumpe beispielsweise durch geringe Drehzahl noch eine geringe Fördermenge und einen geringen Druck zur Verfügung stellt.
Die Hilfspumpe 3 kann so ausgebildet sein, dass sie auch dann, wenn sie nicht angetrieben ist, einen Durchfluss für den Kraftstoff ermöglicht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Hilfspumpe 3 als Kreiselpumpe ausgebildet ist.
Ist dies aber nicht der Fall, beispielsweise dann, wenn die Hilfspumpe 3 als Zahnradpumpe ausgebildet ist, dann wird parallel zur Hilfspumpe 3, wie in 2 dargestellt, eine Bypassleitung 8 vorgesehen, in der ein Rückschlagventil 9 eingebaut ist. Dadurch kann auch bei stillstehender Hilfspumpe 3 Kraftstoff von der Kraftstoffförderpumpe 5 über die Bypassleitung 8 und das Rückschlagventil 9 angesaugt und gefördert werden.
In dem Diagramm gemäß 3 ist der Fördedruck und die Fördermenge der Pumpen über der Drehzahl aufgetragen. Die mit 10 bezeichnete Kennlinie der Kraftstoffförderpumpe 5 zeigt, dass die Kraftstoffförderpumpe bei geringer Drehzahl einen geringen Förderdruck und Fördermenge erbringt. Die Hilfspumpe 3 wird daher so ausgelegt bzw. ihr Kennfeld gegenüber der Kennlinie 10 der Kraftstoffförderpumpe 5 soweit in den Bereich niedriger Drehzahl der Kraftstoffförderpumpe 5 verschoben, dass eine Gesamtkennlinie 11 zur Verfügung steht. Läuft die Kraftstoffförderpumpe 5 in einem Drehzahlbereich mit hinreichendem Druck, dann kann die Hilfspumpe 3 ausgeschaltet werden.

1: Kraftstofffördersystem
2: Kraftstofftank
3: Hilfspumpe
4: Vorfilter
5: Kraftstoffförderpumpe
6: Hauptfilter
7: Einspritzpumpe
8: Bypassleitung
9: Rückschlagventil
10: Kennlinie
11: Gesamtkennlinie

Claims

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, der von einem Zylinder, einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf und einem im Zylinder beweglichen Kolben begrenzt ist, wobei dem Brennraum mittels eines Einspritzventils und einer mit dem Einspritzventil in Wirkverbindung stehenden Einspritzpumpe (7) Kraftstoff zuführbar ist, mit einem Kraftstofffördersystem (1), das zwischen einem Kraftstofftank (2) und der oder den Kraftstoffeinspritzpumpen (7) installiert ist und mit einer Kraftstoffförderpumpe (5) im Kraftstofffördersystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstofffördersystem (1) eine Hilfspumpe (3) eingebaut ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Kraftstoffförderpumpe (5) mechanisch von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (3) in Kraftstoffförderrichtung vor der Kraftstoffförderpumpe (5) angeordnet und elektrisch angetrieben ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb mittels eines Steuergerätes der Hubkolbenbrennkraftmaschine oder eines eigenen Steuergerätes gesteuert oder geregelt ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld der Hilfspumpe (3) zu dem Kennfeld der Kraftstoffförderpumpe (5) so angeordnet ist, dass die Gesamtkennlinie (11) eine Erhöhung des Förderdruckes und der Fördermenge im niedrigen Drehzahlbereich der Kraftstoffförderpumpe (5) aufweist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (3) so ausgebildet ist, dass ein Durchfluss von Kraftstoff durch die Hilfspumpe (3) auch ohne Antrieb derselben gewährleistet ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kraftstofffördersystem (1) parallel zur Hilfspumpe (3) eine Bypassleitung (8) mit einem Rückschlagventil (9) eingebaut ist, das einen Kraftstofffluss zwischen der Druckseite der Hilfspumpe (3) und dem Kraftstofftank (2) verhindert.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge der Hilfspumpe (3) etwa 10 – 15 % der nominellen Fördermenge des Kraftstofffördersystems (1) aufweist.