DE19723572B4

DE19723572B4 - Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19723572B4
Application number: DE1997123572
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Ottowitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: DE19723572A1

Abstract

Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffleitung (2), durch welche unter Überdruck befindlicher Kraftstoff zu den Einspritzdüsen (5) der Brennkraftmaschine befördert wird, und mit einem in der Kraftstoffleitung (2) angeordneten Ventil (7) dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Unterdruck stehender Kraftstoffauffangbehälter (6) vorgesehen ist, der mittels des Ventils (7) von der Kraftstoffleitung (2) getrennt ist, und daß beim Öffnen des Ventils (7) der in der Kraftstoffleitung (2) befindliche Kraftstoff in den Kraftstoffauffangbehälter (6) eingesaugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffleitung, durch welche unter Überdruck befindlicher Kraftstoff zu den Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine befördert wird, und mit einem in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventil.
In der Druckschrift DE 37 00 354 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen beschrieben, welche in der Kraftstoffleitung ein Magnetventil zur Steuerung der geförderten Kraftstoffmenge aufweist. Zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Magnetventil ist dort außerdem ein Sicherheitsventil vorgesehen, welches die Kraftstoffleitung bei geschlossenem Magnetventil und ab einem gewissen Druck der Pumpe sperrt bis das Magnetventil wieder öffnet beziehungsweise bis der Druck wieder fällt.
Darüber hinaus ist in der Druckschrift DE 43 35 171 C1 ein Kraftstoffeinspritzsystem geoffenbart, das zwischen der Pumpe und den Einspritzdüsen ebenfalls ein Sicherheitsventil aufweist. Dieses Sicherheitsventil kann ausgelöst durch einen Drucksensor die Kraftstoffzufuhr von der Pumpe zu den Einspritzdüsen sperren.
Ein ähnliches System ist aus der Druckschrift DE 42 31 731 A1 bekannt, da dort in der Kraftstoffleitung, durch welche der unter Überdruck befindliche Kraftstoff von der Pumpe zu den Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine gefördert wird, ein Rückschlagventil angeordnet ist. Mit dem Rückschlagventil soll verhindert werden, daß der Kraftstoff von den Einspritzdüsen zurück zur Pumpe fließen kann.
In der Druckschrift DE 44 40 700 A1 ist ein Kraftstoffdrucksteuersystem für einen Motor mit Hochdruckkraftstoffeinspritzung gezeigt. Dieses Steuersystem weist eine erste und eine zweite Förderpumpe auf, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in eine Hochdruckleitung einspeisen und weist zwischen der Hochdruckleitung und dem Kraftstofftank einen Hochdruckregler auf. Um zu vermeiden, dass bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges Kraftstoff aus der Hochdruckleitung austritt, wird die erste Förderpumpe angehalten und der Hochdruckregler geöffnet oder umgangen, so dass der Kraftstoff aus der Hochdruckleitung über eine Niederdruckleitung in den Kraftstofftank zurückfließen kann.
Die Druckschrift DE 89 04 592 U1 beschreibt schließlich eine Einrichtung zur Verhinderung des Kraftstoffaustritts bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor nach einem Unfall und bei einem Brand. Dazu wird der im Kraftstofftank befindliche Kraftstoff durch das Schließen von einem dicht am Kraftstofftank angeordneten Absperrventil am Austreten gehindert. Das Absperrventil wird elektromagnetisch betätigt und über verschiedene Sensoren, wie ein Fahrtschalter, ein Temperatursensor und/oder ein Aufprallsensor gesteuert.
Bei den bekannten Systemen besteht somit die Gefahr, daß im Fall eines Bruchs der Kraftstoffleitung, wie er insbesondere bei einem Unfall auftreten kann, zumindest der in der Kraftstoffleitung befindliche und teilweise noch unter hohem Druck stehende Kraftstoff unkontrolliert austritt, sich über die heiße Brennkraftmaschine ergießt und sich entzündet.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches bei Unfällen zuverlässig verhindert, daß in der Kraftstoffleitung befindlicher Kraftstoff unkontrolliert austreten kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Indem das Kraftstoffversorgungssystem einen unter Unterdruck stehenden Kraftstoffauffangbehälter aufweist, der mittels des Ventils von der Kraftstoffleitung getrennt ist, ist ein Behältnis bereitgestellt, welches im Bedarfsfalle und möglichst noch vor dem Bruch der Kraftstoffleitung, mit der Kraftstoffleitung verbunden und somit als Notspeicher für den in der Kraftstoffleitung befindlichen Kraftstoff dienen kann. Denn durch den im Kraftstoffauffangbehälter herrschenden Unterdruck wird beim Öffnen des Ventils der in der Kraftstoffleitung befindliche Kraftstoff in kürzester Zeit in den Kraftstoffauffangbehälter eingesaugt. Dadurch ist sichergestellt, daß sich der unter Druck stehende Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffleitung bei einem Unfall sofort entspannt, so daß kein unkontrolliertes Austreten und damit kein Entzünden des Kraftstoffs mehr vorkommen kann. Natürlich sollte der Kraftstoffauffangbehälter dabei ein Volumen aufweisen, das gleich groß oder größer ist als das Volumen der Kraftstoffleitung zwischen den Einspritzdüsen, dem ersten Ventil und dem wenigstens einen weiteren Ventil, so daß eine ausreichende Aufnahmekapazität des Kraftstoffauffangbehälters realisiert ist.
Zweckmäßig wird das Ventil in Abhängigkeit von einem Sensor geöffnet. Dazu können beispielsweise Airbagsensoren oder auch spezielle Deformationssensoren verwendet werden. Mit Hilfe dieser Sensoren kann das Ventil immer dann, wenn die Gefahr eines Bruchs der Kraftstoffleitung besteht, noch rechtzeitig geöffnet werden.
In einer besonderen Ausführungsform weist das Ventil eine Einrichtung auf, welche das Ventil nach Ablauf einer bestimmten Öffnungsdauer schließt. Dabei kann anhand des in dem Kraftstoffauffangbehälter herrschenden Unterdrucks, des in der Kraftstoffleitung bestehenden Überdrucks sowie anhand des gegebenen Ventilöffnungsquerschnitts die optimale Öffnungsdauer des Ventils festgelegt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ventil eine Einrichtung auf, welche das Ventil nach Erreichen eines bestimmten Druckes innerhalb des Kraftstoffauffangbehälters schließt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Kraftstoffauffangbehälter nicht außerhalb seiner festigkeitstechnischen Auslegung betrieben wird.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine andere Ausführungsform, bei der das Ventil eine Einrichtung aufweist, welche das Ventil nach Erreichen eines bestimmten Differenzdruckes zwischen dem Kraftstoffauffangbehälter und der Kraftstoffleitung schließt. Denn bei dieser Ausführungsform wird zuverlässig vermieden, daß der in den Kraftstoffauffangbehälter bereits eingesaugte Kraftstoff anschließend wieder in die Kraftstoffleitung zurückfließen kann.
Vorteilhaft liegt bei allen drei Ausführungsformen der Druck innerhalb des Kraftstoffauffangbehälters nach dem Schließen des Ventils unterhalb des Atmosphärendrucks.
Die drei genannten Ausführungsformen können auch alle miteinander kombiniert werden, so daß in jedem Fall ein hervorragendes Ergebnis erreicht wird.
Zweckmäßig ist in der Kraftstoffleitung wenigstens ein weiteres Ventil vorgesehen, welches in Abhängigkeit von einem Sensor, nämlich einem Airbagsensor oder Deformationssensor, geschlossen wird. Dabei kann ein und derselbe Sensor für das erste Ventil und für das weitere Ventil verwendet werden. Das weitere Ventil sollte möglichst nahe am Tank des Kraftstoffversorgungssystems angeordnet sein, damit die Pumpe keinen weiteren Kraftstoff aus dem Tank zu den Einspritzdüsen fördern kann. Denkbar ist aber auch, daß das weitere Ventil die Kraftstoffleitung in einen flexiblen unempfindlichen Teil stromauf in Richtung der Pumpe beziehungsweise des Tanks und in einen starren Teil stromab in Richtung der Einspritzdüsen unterteilt.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende Zeichnungsfigur näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine.
Das Kraftstoffversorgungssystem weist einen Tank 1 auf, der einen großen Vorrat an Kraftstoff speichert. Über eine Kraftstoffleitung 2 steht der Tank 1 mit einer Pumpe 3 in Verbindung. Diese Pumpe 3 saugt aus dem Tank 1 Kraftstoff an und befördert ihn unter erhöhtem Druck zu einem im weiteren Verlauf der Kraftstoffleitung 2 angeordneten Regler 4. Dieser Regler 4 dient dazu, den Kraftstoff mit einem bestimmten Druck, der von den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine abhängig ist, weiterzugeben. Am Ende der Kraftstoffleitung 2 sind schließlich noch eine Anzahl von Einspritzdüsen 5 angeordnet, die entweder im Ansaugtrakt oder direkt im Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Durch die Einspritzdüsen 5 wird schließlich die Kraftstoffzufuhr für die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine gesteuert.
Im Bereich der Kraftstoffleitung 2 zwischen dem Regler 4 und den Einspritzdüsen 5 ist außerdem ein im wesentlichen kugelförmiger Kraftstoffauffangbehälter 6 angeordnet, der evakuiert ist beziehungsweise unter Unterdruck steht und der über ein Ventil 7 mit der Kraftstoffleitung 2 in Verbindung steht. Dieses Ventil 7 ist im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen und wird erst im Bedarfsfall, das heißt wenn bei einem Unfall der Bruch der Kraftstoffleitung 2 droht, geöffnet, indem das Ventil 7 von einem Sensor 8 angesteuert wird, wobei dieser Sensor 8 beispielsweise ein Airbagsensor ist. Indem das Ventil 7 außerdem noch eine Einrichtung aufweist, die beim Erreichen eines bestimmten Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoffauffangbehälter 6 und der Kraftstoffleitung 2 das Ventil 7 schließt, wirkt das Ventil 7 als ein Rückschlagventil.
Durch das Öffnen des Ventils 7 strebt das Kraftstoffversorgungssystem danach, die unterschiedlichen Druckverhältnisse zwischen dem Kraftstoffauffangbehälter 6 und der Kraftstoffleitung 2 auszugleichen. Dabei wird sich der Kraftstoffauffangbehälter 6 in dem Maße mit dem in der Kraftstoffleitung 2 befindlichen Kraftstoff sowie gegebenenfalls mit der darin befindlichen Leckluft füllen, bis die durch die zusätzliche Einrichtung des Ventils 7 vorgegebene Druckdifferenz erreicht ist und sich das Ventil 7 wieder schließt.
Bei diesem Kraftstoffversorgungssystem ist zusätzlich noch ein weiteres Ventil 9 in der Kraftstoffleitung 2 angeordnet. Dieses Ventil 9 befindet sich in der Nähe des Tanks 1 und wird ebenfalls von dem Sensor 8 angesteuert, so daß es im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine geöffnet und im Bedarfsfall, das heißt wenn bei einem Unfall der Bruch der Kraftstoffleitung 2 droht, geschlossen ist. Durch dieses weitere Ventil 9 wird verhindert, daß nach Erregung des Sensors 8 noch weiterer Kraftstoff aus dem Tank 1 von der Pumpe 3 zu den Einspritzdüsen 5 beziehungsweise zu dem Kraftstoffauffangbehälter 6 mit begrenzter Kapazität gefördert wird.

Claims

Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffleitung (2), durch welche unter Überdruck befindlicher Kraftstoff zu den Einspritzdüsen (5) der Brennkraftmaschine befördert wird, und mit einem in der Kraftstoffleitung (2) angeordneten Ventil (7) dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Unterdruck stehender Kraftstoffauffangbehälter (6) vorgesehen ist, der mittels des Ventils (7) von der Kraftstoffleitung (2) getrennt ist, und daß beim Öffnen des Ventils (7) der in der Kraftstoffleitung (2) befindliche Kraftstoff in den Kraftstoffauffangbehälter (6) eingesaugt wird.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) in Abhängigkeit von einem Sensor (8) geöffnet wird.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) eine Einrichtung aufweist, welche das Ventil (7) nach Ablauf einer bestimmten Öffnungsdauer schließt.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) eine Einrichtung aufweist, welche das Ventil (7) nach Erreichen eines bestimmten Drucks innerhalb des Kraftstoffauffangbehälters (6) schließt.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) eine Einrichtung aufweist, welche das Ventil (7) nach Erreichen eines bestimmten Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoffauffangbehälter (6) und der Kraftstoffleitung (2) schließt.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb des Kraftstoffauffangbehälters (6) beim Schließen des Ventils (7) unterhalb des Atmosphärendrucks liegt.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoffleitung (2) wenigstens ein weiteres Ventil (9) vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einem oder dem Sensor (8) geschlossen wird.