DE19822164A1

DE19822164A1 - Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19822164A1
Application number: DE1998122164
Authority: DE
Inventors: Alfred Ottowitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1998-05-16
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Es wird ein verbessertes Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine zur Vermeidung einer Brandgefahr vorgeschlagen, welches mit einer Hochdruckpumpe 4 den unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff aus einer ersten Kraftstoffleitung 3 entnimmt und den auf einen zweiten Druck erhöhten Kraftstoff in eine zweite Kraftstoffleitung 5 fördert, wobei in der ersten Kraftstoffleitung 3 und in der zweiten Kraftstoffleitung 5 ein gemeinsames Umschaltventil 7 vorgesehen ist, welches bei Betätigung zu einer Umkehr der Förderrichtung des Kraftstoffs führt. Mit diesem Kraftstoffversorgungssystem ist eine schnellstmögliche Druckreduzierung in den gefährdeten Kraftstoffleitungen 5, 10, 12 realisierbar und können selbst größere Mengen an Kraftstoff abgeführt werden, ohne daß hierzu aufwendige und platzraubende Vorrichtungen erforderlich sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine zur Vermeidung einer Brandgefahr.

Bei solchen Kraftstoffversorgungssystemen ist es bekannt, ein Absperrventil vorzusehen, welches zum Beispiel im Crashfall ein Nachfördern des Kraft stoffs aus dem Tank zu den Einspritzventilen unterbindet. Dabei bleiben die zum Teil sehr hohen Drücke in den Kraftstoffleitungen jedoch weiterhin be stehen, was bei einer Beschädigung der Kraftstoffleitungen eine erhebliche Brandgefahr darstellt.

Zudem ist es bekannt, im Crashfall die Einspritzventile des Kraftstoffversor gungssystems zu öffnen, so daß sich der in den Kraftstoffleitungen anste hende hohe Druck abbauen kann. Dieser Druckabbau geht aber nur sehr langsam vonstatten, so daß auch diese Methode keine sichere Lösung zur Vermeidung einer Brandgefahr darstellt.

Schließlich ist in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 197 23 572 ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine beschrie ben, bei welchem ein Common-Rail über ein Ventil mit einem unter Unter druck stehenden Kraftstoffauffangbehälter verbunden ist. Im Crashfall wird dieses Ventil geöffnet, so daß der unter hohem Druck im Rail befindliche Kraftstoff aufgrund des Druckgefälles in den Behälter abgesaugt wird. Da durch wird bereits wirkungsvoll verhindert, daß der Kraftstoff entweichen und sich an den heißen Teilen der Brennkraftmaschine entzünden kann.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein weiter verbesser tes Kraftstoffversorgungssystem bereitzustellen, welches in den gefährdeten Kraftstoffleitungen eine schnellstmögliche Druckreduzierung ermöglicht und dabei selbst größere Mengen an Kraftstoff abführen kann, ohne daß hierfür zusätzliche meist platzraubende Vorrichtungen erforderlich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem das Kraftstoffversorgungssystem eine Hochdruckpumpe aufweist, die den unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff aus einer ersten Kraftstoffleitung entnimmt und die den auf einen zweiten Druck erhöhten Kraftstoff in eine zweite Kraftstoffleitung fördert, wo bei in der ersten Kraftstoffleitung und in der zweiten Kraftstoffleitung ein ge meinsames Umschaltventil vorgesehen ist, welches bei Betätigung zu einer Umkehr der Förderrichtung des Kraftstoffs führt. Durch die Umkehr der För derrichtung des Kraftstoffs wird der in der zweiten Kraftstoffleitung unter ho hem Druck befindliche Kraftstoff abgesaugt und über die erste Kraftstofflei tung aus dem motornahen Gefahrenbereich zum Tank hin weggepumpt. Da bei erfolgt der Druckabbau in der zweiten Kraftstoffleitung äußerst schnell. Außerdem sind abgesehen von dem Umschaltventil keine zusätzlichen und möglicherweise störanfälligen Vorrichtungen notwendig, so daß dieses Kraft stoffversorgungssystem eine deutlich erhöhte Sicherheit gegen Brände bie tet.

Vorteilhaft erfolgt die Umkehr der Förderrichtung, indem das den beiden Kraftstoffleitungen gemeinsame Umschaltventil im Fall eines Crashs oder ei ner Leckage den stromauf gelegenen Teil der zweiten Kraftstoffleitung mit dem stromauf gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung und den stromab gelegenen Teil der zweiten Kraftstoffleitung mit dem stromab gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung verbindet. Denn dadurch wird die Hochdruck pumpe einfach so geschaltet, daß sie den Kraftstoff in entgegengesetzter Richtung fördert.

Besonders vorteilhaft ist das Umschaltventil als ein 4/2-Wegeventil ausge führt. Denn diese Ventile sind handelsübliche Bauteile, so daß das erfin dungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem kostengünstig realisiert werden kann.

Zur Betätigung bzw. Ansteuerung des Umschaltventils im Crashfall dient ein Airbagsensor, welcher den Crashfall detektiert, und/oder ein Drucksensor, welcher bei einem plötzlichen Druckabfall eine Leckage in der zweiten Kraft stoffleitung bzw. dem Rail anzeigt.

In einer besonderen Ausführung des Kraftstoffversorgungssystems werden bei Betätigung des Umschaltventils im Falle eines Crashs oder einer Lecka ge die sich an die zweite Kraftstoffleitung bzw. das Rail anschließenden Ein spritzventile geöffnet. Dadurch kann der unter hohem Druck befindliche Kraftstoff eingangs in den Zylinder gelangen. Und später kann über die ge öffneten Einspritzventile Luft aus den Zylindern angesaugt werden, was den Betrieb der Hochdruckpumpe erleichtert und deren Wirkungsgrad erhöht. Zudem kann der Kraftstoff in der zweiten Kraftstoffleitung aufgrund der Luft ansaugung fast vollständig abgesaugt werden. Dieser Effekt zeigt sich auch dann, wenn die zweite Kraftstoffleitung bzw. das Rail des Kraftsoffversor gungssystems eine Leckage aufweisen.

Zweckmäßig wird die Hochdruckpumpe, die einen Druck von 100 bar er zeugt, über die Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben und wird eine vorgeschaltete Niederdruckpumpe, die einen Druck von ca. 5 bar er zeugt, über einen Elektromotor angetrieben. Dadurch kann die sich bei ei nem Crash aufgrund der Trägheitskräfte weiterdrehende Antriebswelle der Brennkraftmaschine die Hochdruckpumpe weiterhin antreiben.

Besonders zweckmäßig ist zwischen der Hochdruckpumpe und der Nocken welle der Brennkraftmaschine eine Kupplung vorgesehen, welche in dem Fall, daß die Drehzahl der Nockenwelle geringer ist als die Drehzahl der Hochdruckpumpe, diese beiden voneinander entkuppelt. Dieses Merkmal bewirkt, daß die Hochdruckpumpe auch bei einem Blockieren der Brenn kraftmaschine nachläuft und die Umkehr der Förderrichtung dadurch zumin dest kurzzeitig aufrechterhalten werden kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist in der ersten Kraftstoffleitung strom auf des Umschaltventils und stromab der Niederdruckpumpe ein Drucksteu erventil vorgesehen, durch welches der bei der Umkehr der Förderrichtung unter erhöhtem Druck in der ersten Kraftstoffleitung anstehende Kraftstoff in einen Vorratsbehälter gelangt. Dieses Drucksteuerventil öffnet beim Errei chen eines bestimmten Druckniveaus die Verbindung zum Vorratsbehälter. Daher kann die Niederdruckpumpe im Fall eines Crashs oder einer Leckage sogar weiterhin arbeiten, ohne daß dies die Sicherheit des Kraftstoffversor gungssystems beeinträchtigt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine zur Vermeidung einer Brandgefahr.

Das Kraftstoffversorgungssystem weist einen Vorratsbehälter 1 für Kraftstoff auf, aus welchem eine Niederdruckpumpe 2 den Kraftstoff mit einem ersten Druck in eine erste Kraftstoffleitung 3 fördert. An die erste Kraftstoffleitung 3 schließt sich eine Hochdruckpumpe 4 an, die den Kraftstoff mit einem zwei ten höheren Druck in eine zweite Kraftstoffleitung 5 fördert. Die zweite Kraft stoffleitung 5 versorgt eine Anzahl von Einspritzventilen 6 der Brennkraftma schine.

In der ersten und zweiten Kraftstoffleitung 3, 5 ist ein gemeinsames Um schaltventil 7 angeordnet, welches im Crashfall, zum Beispiel von einem Air bagsensor 8 angesteuert wird. Optional kann das Umschaltventil 7 aber auch von einem Leckagen erfassenden Drucksensor 9, der in der zweiten Kraftstoffleitung 5 angeordnet ist, angesteuert werden.

Das als ein 4/2-Wegeventil ausgeführte Umschaltventil 7 hat vier Anschlüsse und zwei Schaltstellungen. Bei einer Betätigung durch einen der Sensoren 8, 9 bewirkt das Umschaltventil 7 mittels der Hochdruckpumpe 4 eine Umkehr der Förderrichtung des Kraftstoffs.

Die zweite Kraftstoffleitung 5 ist zum Teil als ein Rail 10 ausgebildet. An die ses Rail 10 ist ein Drucksteuerventil 11 angeschlossen, welches über eine weitere Kraftstoffleitung 12 mit der Saugseite der Hockdruckpumpe 4 ver bunden ist.

An die erste Kraftstoffleitung 3 ist zudem ein anderes Drucksteuerventil 13 angeschlossen, welches der Niederdruckpumpe 2 nachgeschaltet ist und beim Erreichen eines bestimmten Druckniveaus in der ersten Kraftstofflei tung 3 eine Verbindungsleitung 14 zum Vorratsbehälter 1 freigibt.

Während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine befindet sich das Umschaltventil 7 in seiner ersten Stellung. In dieser ersten Stellung wird der Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 1 über die Niederdruckpumpe 2 ange saugt und in die erste Kraftstoffleitung 3 gefördert. Die erste Kraftstoffleitung 3 führt durch das Umschaltventil 7 zu der Saugseite der Hochdruckpumpe 4 und von der Druckseite der Hochdruckpumpe 4 geht die zweite Kraftstofflei tung 5 ab, die zu dem Rail 10 mit den Einspritzventilen 6 führt. Innerhalb des Rails 10 wird der Betriebsdruck mittels des Drucksteuerventils 11 geregelt, so daß der Kraftstoff bei einer zu hohen Förderleistung der Hochdruckpumpe 4 über die weitere Kraftstoffleitung 12 wieder zu der Saugseite der Hoch druckpumpe 4 zurückgeführt werden kann.

Im Fall eines Crashs oder einer Leckage wird das Umschaltventil 7 nun von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung geschaltet. In der zweiten Stellung wird der zuvor stromauf gelegene Teil der zweiten Kraftstoffleitung 5 mit dem zuvor stromauf gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung 3 verbun den und wird der zuvor stromab gelegene Teil der zweiten Kraftstoffleitung 5 mit dem zuvor stromab gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung 3 verbun den. Somit ist die Saugseite der Hochdruckpumpe 4 nunmehr mit der zwei ten Kraftstoffleitung 5 bzw. dem Rail 10 verbunden und ist die Druckseite der Hochdruckpumpe 4 nunmehr mit der ersten Kraftstoffleitung 3 bzw. dem Vor ratsbehälter 1 verbunden. Dadurch kann der Druck in der zweiten Kraft stoffleitung 5 und in der weiteren Kraftstoffleitung 12 sofort reduziert werden. Und durch den in der ersten Kraftstoffleitung 3 ansteigenden Druck wird das andere Drucksteuerventil 13 geöffnet, so daß der Kraftstoff über die Verbin dungsleitung 14 in den Vorratsbehälter 1 gelangen kann.

Claims

1. Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine zur Vermei dung einer Brandgefahr, mit einer Hochdruckpumpe (4), die den unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff aus einer ersten Kraftstofflei tung (3) entnimmt und die den auf einen zweiten Druck erhöhten Kraft stoff in eine zweite Kraftstoffleitung (5) fördert, wobei in der ersten und der zweiten Kraftstoffleitung (3, 5) ein gemeinsames Umschaltventil (7) vorgesehen ist, welches bei Betätigung zu einer Umkehr der Förder richtung des Kraftstoffs führt.

2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Umkehr der Förderrichtung des Kraftstoffs erfolgt, indem das den beiden Kraftstoffleitungen (3, 5) gemeinsame Umschaltventil (7) den stromauf gelegenen Teil der zweiten Kraftstoffleitung (5) mit dem stromauf gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung (3) und den stromab gelegenen Teil der zweiten Kraftstoffleitung (5) mit dem strom ab gelegenen Teil der ersten Kraftstoffleitung (3) verbindet.

3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Umschaltventil (7) als ein 4/2-Wegeventil aus geführt ist.

4. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (7) von einem Airbag sensor (8) angesteuert wird.

5. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (7) von einem Druck sensor (9) im System angesteuert wird.

6. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die zweite Kraftstoffleitung (5) zum Teil als ein Rail (10) ausgebildet ist.

7. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des Umschaltventils (7) die sich an die zweite Kraftstoffleitung (5) bzw. das Rail (10) anschließen den Einspritzventile (6) geöffnet werden.

8. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (4) über eine Nocken welle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und eine vorge schaltete Niederdruckpumpe (2) über einen Elektromotor angetrieben wird.

9. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß zwischen der Hochdruckpumpe (4) und der Nockenwelle der Brennkraftmaschine eine Kupplung vorgesehen ist, welche in dem Fall, daß die Drehzahl der Nockenwelle geringer ist als die Drehzahl der Hochdruckpumpe (4), diese beiden voneinander entkuppelt.

10. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß in der ersten Kraftstoffleitung (3) stromauf des Umschaltventils (7) ein Drucksteuerventil (13) vorgesehen ist, durch welches der bei Umkehr der Förderrichtung unter erhöhtem Druck stehende Kraftstoff in einen Vorratsbehälter (1) gelangt.