DE19823143A1

DE19823143A1 - Kraftstoffversorgungssystem

Info

Publication number: DE19823143A1
Application number: DE1998123143
Authority: DE
Inventors: Ulf Emmerich; Peter Schneider
Original assignee: Alfmeier Praezision AG Baugruppen und Systemlosungen
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 1998-05-23
Filing date: 1998-05-23
Publication date: 1999-11-25

Abstract

Es wird ein Kraftstoffversorgungssystem für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, das einen Kraftstoff aus einem Tank (1) fördernde Kraftstoffpumpe (2) ein Filter (3) und einen Druckregler (4) umfaßt. Der Druckregler (4) ist - in Förderrichtung gesehen - vor dem Filter (3) angeordnet. Das Schließelement (16) des Druckreglers ist zusätzlich zur Federbeaufschlagung mit vom Druckabfall (dp) am Filter proportionalen Kraft beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für Kraftfahrzeuge. Bei solchen Systemen ist eine meist im Tank angeordnete Kraftstoffpumpe vorhanden, die über ein Kraftstoffilter Kraftstoff zum Motor, bei Einspritzmotoren zu einer Einspritzleiste fördert. Da Kraftstoffpumpen einen konstanten über den Bedarf des Motors hinausgehenden Volumenstrom erzeugen, muß der überschüssige Kraftstoff zum Tank zurückgeführt werden. Dies wird durch einen sogenannten Druckregler bewerkstelligt, also im Prinzip ein Druckbegrenzungsventil, bei dem ein federbeaufschlagtes Schließelement eine Durchflußöffnung verschließt. Die Feder ist entsprechend dem gewünschten Systemdruck ausgelegt. Wenn dieser Systemdruck erreicht ist, öffnet die Feder und entläßt den überschüssigen Kraftstoff in den Tank. Der Druckregler kann entweder in der Nähe des Motors bzw. einer Einspritzleiste angeordnet sein. Es sind aber auch rücklauflose Systeme bekannt, bei denen der überschüssige Kraftstoff über einen im Tank oder in Tanknähe befindlichen Druckregler in den Tank zurückgeführt wird. Neben den genannten Bauteilen umfaßt ein Kraftstoffversorgungssystem auch einen Filter, der bei heutigen Fahrzeugen als sog. Lifetime-Filter, also so ausgelegt ist, daß er während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges standhält. Vielfach ist bei herkömmlichen Kraftstoffversorgungssystemen der Druckregler in Förderrichtung des Kraftstoffs gesehen nach dem Filter angeordnet. Die gesamte von der Kraftstoffpumpe geförderte Menge fließt daher über den Filter. Dementsprechend groß sind die Filter solcher Kraftstoffversorgungssysteme ausgelegt. Da die Filter in der Regel im Tank angeordnet sind, schafft dies oft erhebliche Einbauprobleme, da der Einbauraum im Kraftstofftank naturgemäß sehr knapp bemessen ist. Ein in dieser Hinsicht verbessertes Kraftstoffversorgungssystem schlägt DE 195 26 143 A1 vor. Hier ist der Druckregler vor dem Filter angeordnet, so daß nur die tatsächlich vom Motor benötigte Kraftstoffmenge über das Filter fließt. Diese Kraftstoffmenge beträgt ca. nur 10% des tatsächlich von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs. Ein Nachteil dieses Systems ergibt sich daraus, daß der Filter während der Gebrauchsdauer verschmutzt. Eine Belegung des Filters mit Schmutzpartikeln bedeutet naturgemäß eine Erhöhung des Durchflußwiderstandes. Aufgrund des vor dem Filter angeordneten Druckreglers wird der Filter aber stets mit einem konstanten Pumpendruck beaufschlagt. Dies liegt daran, daß das federbeaufschlagte Schließelement des Druckreglers aufgrund der Federauslegung stets bei dem gleichen Druck öffnet. Dies bedeutet, daß der nach dem Filter herrschende Druck, also jener Druck, mit dem der Motor bzw. die Einspritzleiste eines Motors versorgt wird, mit zunehmender Filterbelegung abnimmt.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffversorgungs system vorzuschlagen, das in dieser Hinsicht verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Indem das Schließelement in Schließrichtung zusätzlich mit einer Kraft beaufschlagt wird, die dem Druckabfall am Filter proportional ist, wird ein Öffnen des Schließelements bei dem durch die Feder vorgegebenen Systemdruck verhindert. Das Schließelement öffnet vielmehr erst bei einem um den Druckabfall erhöhten Druck. Der Druckabfall am Filter und der dadurch bedingte Rückgang der Filterdurchflußmenge werden, wie weiter unten noch genauer erläutert wird, kompensiert.

Eine vorteilhafte Realisierung der genannten Kompensierung ist in Anspruch 2 angegeben. Danach ist mit dem Schließelement eine Membran bewegungsgekoppelt, deren in Öffnungsrichtung wirksame Membranseite mit dem nach dem Filter herrschenden Druck und deren in Schließrichtung wirksame Membranseite mit dem vor dem Filter herrschenden Druck beaufschlagt ist. In den Ansprüchen 3 und 4 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, in Anspruch 5 eine besonders vorteilhafte Anwendung angegeben. Die Erfindung wird nun anhand eines in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Die Abbildung zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem mit einem Tank 1, in dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 2, ein Filter 3 und ein Druckregler 4 angeordnet sind. Die Kraftstoffpumpe fördert über eine Filterleitung 5 in den Filter 3. Dieser ist über eine Versorgungsleitung 6 mit einer Einspritzleiste 7 verbunden. Der Druckregler umfaßt ein Gehäuse 8, das einen Ventilraum umschließt. Dieser ist durch eine Trennwand 9 in einen Federraum 10 und einen Membranraum 12 unterteilt. Die den Federraum 10 umgrenzende Gehäusewand weist mehrere Auslaßöffnungen 13 auf. Zentral in der Trennwand 9 ist eine Durchflußöffnung 14 angeordnet, die federraumseitig von einem Ventilsitz 15 kragenförmig umgeben ist. Mit dem Ventilsitz 15 wirkt ein als Ventilplättchen ausgebildetes Schließelement 16 zusammen. Das Schließelement ist in Schließrichtung 17 von einer Schraubenfeder 18 beaufschlagt, die sich an der dem Schließelement gegenüberliegenden Gehäusewand abstützt. Von dieser Gehäusewand steht rechtwinklig ein Zapfen 20 hervor, der an seinem Freiende einen vorzugsweise als Reed-Schalter ausgebildeten und innerhalb der Feder 18 angeordneten Endkontaktschalter 19 trägt. Mit diesem ist eine über ein vorgegebenes Maß hinausgehende Filterbelegung, die sich in einer entsprechend ausgeprägten Bewegung des Schließelements in Öffnungsrichtung 21 ausdrückt, detektierbar.

Im Membranraum ist quer zur Schließrichtung 17 bzw. quer zur Bewegungsrichtung des Schließelements 16 eine Membran 22 angeordnet, die mit ihren Außenrändern dichtend an der Gehäuseinnenwandung anliegt. Der Membranraum ist daher in zwei Kammern, nämlich in eine Vordruckkammer 23 und in eine Systemdruckkammer 24 unterteilt. Die Membran 22 weist einen zentralen versteiften Bereich 25 auf, der auf seiner dem Federraum 10 zugewandten Seite einen mit dem Schließelement 16 fest verbundenen Stößel 26 trägt. Die beiden Kammern 23, 24 weisen jeweils eine Einlaßöffnung 27, 28 auf. Die Vordruckkammer 23 ist über eine Verbindungsleitung 29 mit der Filterleitung 5 und die Systemdruckkammer 24 über eine Verbindungsleitung 30 mit der Versorgungsleitung 6 verbunden.

Das geschilderte Kraftstoffversorgungssystem arbeitet wie folgt: Wenn man von einem Zustand ausgeht, bei dem der Filter 3 einen vernachlässigbaren, gegen Null gehenden Druckabfall aufweist, so herrscht sowohl in der Filterleitung 5 als auch in der Versorgungsleitung 6 der durch das Zusammenspiel von Feder 18, Schließelement 16 und Ventilsitz 15 gegebene Systemdruck p_s. Wenn sich der Filter mit zunehmender Gebrauchsdauer mehr und mehr zulegt, steigt dessen Strömungswiderstand an, der Druck in der Versorgungsleitung sinkt ab. Die Kraftstoffpumpe ist zwar für höhere Drücke ausgelegt. Eine den erhöhten Strömungswiderstand des Filters ausgleichende Druckerhöhung kann wegen des Druckreglers jedoch nicht stattfinden. Hier setzt nun die Erfindung an. Die Membran 22 ist auf ihrer in Öffnungsrichtung 21 wirksamen Membranseite 11a mit dem nach dem Filter herrschenden Druck und die in Schließrichtung 17 wirksame Membranseite 11b mit dem vor dem Filter herrschenden Druck beaufschlagt. Auf die Membran 22 wirkt somit in Schließrichtung eine Kraft, die sich aus der Druckdifferenz am Filter und aus der Membranfläche ergibt. Die Kraftstoffpumpe kann somit in der Vordruckkammer einen um dp erhöhten Druck (p_s + dp) aufbauen. Aufgrund des um dp erhöhten Drucks vor dem Filter stellt sich - nach Abzug des Druckabfalls dp- nach dem Filter stets der gewünschte Systemdruck p_s ein. Dementsprechend bleibt auch die den Filter passierende Durchflußmenge bei zunehmender Filterbelegung konstant.

Bezugszeichenliste

1

Tank

2

Kraftstoffpumpe

3

Filter

4

Druckregler

5

Filterleitung

6

Versorgungsleitung

7

Einspritzleiste

8

Gehäuse

9

Trennwand

10

Federraum

11

a Membranseite

11

b Membranseite

12

Membranraum

13

Auslaßöffnung

14

Durchflußöffnung

15

Ventilsitz

16

Schließelement

17

Fließrichtung

18

Schraubenfeder

19

Endkontaktschalter

20

Zapfen

21

Öffnungsrichtung

22

Membran

23

Vordruckkammer

24

Systemdruckkammer

25

Bereich

26

Stößel

27

Einlaßöffnung

28

Einlaßöffnung

29

Verbindungsleitung

30

Verbindungsleitung

Claims

1. Kraftstoffversorgungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem Kraftstoff aus einem Tank (1) über einen Filter (3) zum Fahrzeugmotor fördernden Kraftstoffpumpe (2) und einem in Förderrichtung gesehen vor dem Filter (3) angeordneten, überschüssigen Kraftstoff in den Tank (1) zurückleitenden Druckregler (4) mit einem in Schließrichtung federbeaufschlagten Schließelement (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (16) zusätzlich zur Federbeaufschlagung in Schließrichtung (17) mit einer Kraft beaufschlagt ist, die dem Druckabfall (dp) am Filter (3) proportional ist.

2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (16) mit einer Membran (22) bewegungsgekoppelt ist, deren in Öffnungsrichtung (21) wirksame Membranseite (11a) mit dem nach dem Filter (3) herrschenden Druck und deren in Schließrichtung (17) wirksame Membranseite (11b) mit dem vor dem Filter (3) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Druckregler (4) folgender Ausgestaltung:

- von einem Ventilraum ist mittels einer eine Durchflußöffnung (14) aufweisenden Trennwand (9) ein Federraum (10) und ein Membranraum (12) abgetrennt, wobei der Federraum wenigstens eine mit dem Tank (1) verbundene Auslaßöffnung (13) aufweist,
- in dem Federraum (9) ist das vorzugsweise als Ventilplättchen ausgebildete Schließelement (16) und die in Schließrichtung (17) beaufschlagende Feder (18) angeordnet,
- im Membranraum (12) ist eine quer zur Schließrichtung (17) bzw. zur Bewegungsrichtung des Schließelements (16) angeordnete, den Membranraum (12) in eine Vordruckkammer (23) und in eine Systemkammer (24) teilende und über einen Stößel (31) mit dem Schließelement bewegungsgekoppelte Membran (22) angeordnet,
- beide Kammern (23, 24) weisen jeweils eine Einlaßöffnung (27, 28) zur Druckbeaufschlagung der Membran (22) auf.

4. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftstoffpumpe (2), Filter (3) und Druckregler (4) innerhalb des Tankes (1) angeordnet sind.

5. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch einen mit dem Schließelement (18) in dessen geöffneter Stellung zusammenwirkenden Endkontaktschalter (19).

6. Verwendung eines Kraftstoffversorgungssystems nach einem der Ansprüche 1-5 für die Kraftstoffversorgung von Einspritz-Motoren.