DE19918984A1 - Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffversorgungssystem einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Bei einem konventionellen Kraftstoffsystem wird der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 6 über ein Filter 13 und eine Förderpumpe 12 in eine Einspritzpumpe gefördert und überschüssiger Kraftstoff über eine Rücklaufleitung in den Kraftstofftank 6 zurückgeleitet. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffversorgungssystem bereitgestellt, das hinsichtlich der Dimensionierung der zwischen Kraftstofftank 6 und Einspritzpumpe geschalteten Bauteile optimiert ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kraftstofftank 6 ausschließlich mit dem Maschinenkreislauf 17 über eine Kraftstoffzufuhrleitung 7 verschaltet ist, über die nur der verbrauchte Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zugeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff
system, bestehend aus einem Kraftstofftank, einem Filter einer För
derpumpe, einer Einspritzpumpe und diese Bauteile verschaltenden
Kraftstoffleitungen, wobei das Filter, die Förderpumpe und die Ein
spritzpumpe zu einem Maschinenkreislauf verschaltet sind.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-A 28 41 768 be
kannt. Hierbei ist ausgehend von einem konventionellen Kraftstoffsy
stem, das Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über ein Filter und eine
Förderpumpe in eine Einspritzpumpe fördert und bei der überschüs
siger Kraftstoff über eine Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zu
rückgeleitet wird, zusätzlich vorgesehen, daß hinter der Einspritz
pumpe (angewärmter) überschüssiger Kraftstoff bei kaltem Kraftstoff
im Kraftstofftank über eine Kurzschlußleitung zur Vermeidung von
Paraffinausscheidung im Bereich der Einspritzpumpe von der Rückl
aufleitung in die Zulaufleitung thermostatisch gesteuert eingeleitet
wird. Sobald der Kraftstoff in dem Kraftstofftank eine vorgegebene
Temperatur aufweist wird die Kurzschlußleitung vollständig geschlos
sen und der gesamte Kraftstoff fließt wieder in den Kraftstofftank.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffversorgungs
system einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das hinsichtlich der
Dimensionierung der zwischen Kraftstofftank und Einspritzpumpe ge
schalteten Bauteile optimiert ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kraftstofftank aus
schließlich über eine Kraftstoffzufuhrleitung mit dem Maschinen
kreislauf verschaltet ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß im Be
reich der Brennkraftmaschine ein geschlossener Maschinenkreislauf
besteht, in den beim Betrieb der Brennkraftmaschine nur der ver
brauchte Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zugeführt wird. Diese Aus
legung weist mehrere Vorteile auf. Zunächst einmal ist davon auszu
gehen, daß die durch die Einspritzpumpe durchgesetzte Kraftstoff
menge immer größer ist als die zu dem Brennraum oder den Brenn
räumen tatsächlich geförderte Kraftstoffmenge. Dies wird beispiels
weise durch die bei der Beendigung des Einspritzvorgangs abgesteu
erte Kraftstoffmenge verursacht. Diese "überflüssige" Kraftstoffmenge
wird erfindungsgemäß nicht mehr zurück in den Kraftstofftank gelei
tet, sondern verbleibt bei allen Betriebszuständen in einem brenn
kraftmaschinennahen Maschinenkreislauf. Dadurch können beispiels
weise aus der Einspritzpumpe aufgenommene Ölpartikel nicht in den
Kraftstofftank gelangen und dort abgelagert werden. Gleichzeitig wer
den Leistungsverluste durch Kraftstoffaufheizung vermieden und eine
Kraftstoffvorheizung des in dem Maschinenkreislauf befindlichen
Kraftstoffs beispielsweise bei einem Kaltstart erreicht. Weiter entfal
len die sonst nötigen Vorkehrungen zur Beruhigung und Entgasung
von in den Kraftstofftank zurückgeleitetem Kraftstoff. Schließlich stellt
sich umgekehrt der Vorteil ein, daß nur die tatsächlich in den Maschi
nenkreislauf nachgefüllte Kraftstoffmenge gereinigt werden muß. So
mit kann der Filter kleiner dimensioniert sein oder bei unveränderter
Dimensionierung kann das Wartungsintervall verlängert werden. Ent
sprechend kann auch der Leitungsquerschnitt mit einem kleineren
Durchmessern dimensioniert werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind in die Kraftstoffzufuhrleitung ein
Vorfilter und eine Vorförderpumpe eingesetzt. Dies hat den Vorteil,
daß die Vorfilter- und Vorförderpumpenanordnung erheblich kleiner
als bei bekannten Systemen ausgebildet werden kann.
In alternativer Weiterbildung ist in die Kraftstoffzufuhrleitung eine
Handpumpe eingesetzt, die auch entsprechend den kleinen Leitungs
querschnitt angepaßt dimensioniert ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist in den Maschinenkreislauf ein aus
gangsseitig zu der Einspritzpumpe ein Druckhalteventil eingeschaltet.
Dieses Druckhalteventil ist vorzugsweise vor einem in Weiterbildung
vorgesehenen Kraftstoffkühler in das Leitungssystem eingeschaltet.
Dadurch kann der Druck in dem Bereich der Einspritzpumpe auf
einem relativ hohen Niveau gehalten werden, während er im Bereich
hinter der Einspritzpumpe vor dem Kraftstoffkühler und vor der För
derpumpe auf einem niedrigen Druckniveau gehalten wird. Dadurch
kann die Auslegung des Kraftstoffkühlers auch entsprechend ange
paßt werden. Zudem ergibt sich dadurch der Vorteil, daß der gegebe
nenfalls von der Vorförderpumpe in den Maschinenkreislauf aufzufül
lende Kraftstoff mit einem relativ geringen Druckniveau gefördert
werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Einspritzpumpe zumindest ein
Einzeleinspritzpumpenelement. Bei einer derartigen Ausbildung ist
die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar. Diese Einzelein
spritzpumpenelemente werden bevorzugt direkt in das Kurbelgehäuse
der Brennkraftmaschine eingesetzt. Dadurch ergibt sich denn die
Möglichkeit, die Kraftstoffversorgungsleitung für diese Einzeleinspritz
pumpenelemente ebenfalls direkt in das Kurbelgehäuse einzulassen
oder direkt außen anzusetzen. Um dann entlang der Zylinderreihe ein
möglichst gleichmäßiges Temperaturniveau des den Einzeleinspritz
pumpenelementen zugeführten Kraftstoffs zu gewährleisten, wird eine
höhere Durchflußmenge als zum reinen Betrieb der Einzeleinspritz
pumpenelemente notwendig ist, eingestellt.
In bevorzugter Ausführungsform weist die Förderpumpe eine um den
Faktor 5 bis 15, insbesondere den Faktor 10, höhere Förderleistung
als die Vorförderpumpe auf. Dadurch ist sichergestellt, daß der
Durchsatz von Kraftstoff so groß ist, daß keine sich negativ auswir
kende Krafstoffaufheizung entlang der Zylinderreihe der Brennkraft
maschine auftritt. Weiterhin wird der Druck der Förderpumpe auf 3 bis
7 bar, insbesondere 5 bar, eingestellt, während das Druckhalteventil
diesen Druck auf 0,1 bis 0,5 bar, insbesondere 0,2 bar, wieder herab
setzt. Dementsprechend beträgt der Förderdruck der Vorförderpumpe
0,1 bis 0,5 bar, insbesondere 0,1 bar. Mit diesem so abgestimmten
System ist ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeich
nungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren darge
stellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2,
in das bei der dargestellten Vierzylinderversion vier Einzeleinspritz
pumpenelemente 3 eingesetzt sind. Diese Einzeleinspritzpumpen
elemente 3 fördern Kraftstoff über eine kurze Einspritzleitung 4 in ein
Einspritzventil 5, das den Brennstoff in den Arbeitsraum der Brenn
kraftmaschine unter hohem Druck einspritzt (in der Figur sind die zu
vor bezeichneten Bauteile zum besseren Verständnis aus ihrer wirkli
chen Einbaulage herausgenommen dargestellt).
Das eigentliche Kraftstoffsystem weist einen Kraftstofftank 6 auf, in
die eine Kraftstoffzufuhrleitung 7 hineinragt. In den weiteren Verlauf
der Kraftstoffzufuhrleitung 7 ist ein Absperrventil 8 (nur bei einem
Hochtank montiert), ein Vorfilter 9 und eine Vorförderpumpe 10 ein
gesetzt. Diese Vorförderpumpe 10 fördert den Kraftstoff aus dem
Kraftstofftank 6 in eine Kraftstoffleitung 17a eines Maschinenkreis
laufs 17 mit einem Förderdruck von insbesondere 0,1 bar. Die Kraft
stoffleitung 17a führt zu einer Förderpumpe 11, die in dem darge
stellten Ausführungsbeispiel von einem Riementrieb 12 der Brenn
kraftmaschine angetrieben wird. Diese Förderpumpe 11 hat eine vor
zugsweise um den Faktor 10 höhere Förderleistung als die Vorför
derpumpe 10 und fördert beispielsweise 10 Liter Kraftstoff pro Minu
te, während die Vorförderpumpe 1 Liter Kraftstoff pro Minute fördert.
Gleichzeitig wird der Kraftstoffdruck hinter der Förderpumpe 11 auf
insbesondere 5 bar erhöht und der Kraftstoff im weiteren Verlauf der
Kraftstoffleitung 17a durch ein Filter 13 geleitet. Von dort gelangt der
Kraftstoff über eine direkt in das Kurbelgehäuse eingelassene Kraft
stoffversorgungsleitung 14, die Bestandteil des Maschinenkreislaufs
17 ist, zu den einzelnen Einspritzpumpenelementen 3. Hinter dem
letzten Einzeleinspritzpumpenelement 3 ist ein Druckhalteventil 18
und gegebenenfalls ein Überströmventil mit einer Paralleldrossel vor
gesehen, während direkt dahinter die Leckageleitung 16 von den Ein
spritzventilen 5 einmündet. Das Druckhalteventil 18 ist auf einen
Haltedruck von 5 bar eingestellt. Hinter dem Druckhalteventil 18 be
trägt der Druck in der Kraftstoffleitung 17b ca. 0,2 bar und reduziert
sind in dem Kraftstoffkühler 19 und dem weiteren Verlauf der Kraft
stoffleitung 17d auf 0,1 bar, bevor die weitere Kraftstoffleitung 17c
wieder mit der Kraftstoffzufuhrleitung 7 zusammentrifft und die Kraft
stoffleitung 17a bildet. In den Kraftstoffkühler 19 ist weiterhin eine
automatische oder manuelle Entlüftungsvorrichtung 15 eingesetzt.
Besonders vorteilhaft an diese System ist, daß die Vorförderpumpe
und insbesondere das Vorfilter 9 nur für die kleine nachzufüllende
Kraftstoffmenge ausgelegt sein müssen. Dies ist insbesondere unter
dem Gesichtspunkt, daß das Vorfilter alle möglichen in den Kraft
stofftank 6 gelangenden Schmutzpartikel ausfiltern muß, vorteilhaft;
da dadurch dieses Bauteil erheblich kleiner dimensioniert werden
kann. Zudem wird eine Verschmutzung des Tankes, beispielsweise
durch Öl, das von den Einzeleinspritzpumpenelementen stammt, ver
mieden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird nachfolgend nur in den
sich von Fig. 1 unterscheidenden Details beschrieben. Das Kraft
stoffsystem weist ebenfalls einen Kraftstofftank 6 auf, in die eine
Kraftstoffzufuhrleitung 7 hineinragt. In den weiteren Verlauf der Kraft
stoffzufuhrleitung 7 ist ein Absperrventil 8 sowie eine Handpumpe 20
eingesetzt. Die Handpumpe 20 wird nur zur Förderung von Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 6 in den Maschinenkreislauf 17 nach einem
vorherigen Ablassen des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffsystem bei
spielsweise nach einer Wartung benötigt. Im normalen Betrieb wird
von der Förderpumpe 11 der in den Maschinenkreislauf 17 nachzu
fördernde Kraftstoff aus der Kraftstoffzufuhrleitung angesaugt. Zu
sätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Filter und der Vorfilter
zu einem Filter 13a zusammengefaßt, wobei der Maschinenkreislauf
17 mit den Kraftstoffleitungen 17a, 17d sowie die Kraftstoffzufuhrlei
tung 7 in den Filter 13a einmünden. Der Filter 13a kann mit einem
Sichtglas 13b ausgestattet sein und eine automatische oder manuelle
Entlüftungsvorrichtung 13c aufweisen. Selbstverständlich können
auch beliebige Kombinationen der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1
und 2 im Rahmen der Erfindung verwirklicht sein.
Claims (10)
1. Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem, bestehend aus
einem Kraftstofftank, einem Filter, einer Förderpumpe, einer Ein
spritzpumpe und diese Bauteile verschaltenden Kraftstoffleitungen,
wobei das Filter, die Förderpumpe und die Einspritzpumpe zu einem
Maschinenkreislauf verschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstofftank (6) ausschließlich
über eine Kraftstoffzufuhrleitung (7) mit dem Maschinenkreislauf (17)
verschaltet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Kraftstoffzufuhrleitung (7) ein
Vorfilter (9) und eine Vorförderpumpe (10) eingesetzt sind.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Kraftstoffzufuhrleitung (7) eine
Handpumpe (20) eingesetzt ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Maschinenkreislauf (17) aus
gangsseitig zu der Einspritzpumpe ein Druckhalteventil (18) einge
schaltet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Maschinenkreislauf (17) aus
gangsseitig zu dem Druckhalteventil (18) ein Kraftstoffkühler (19)
eingeschaltet ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe zumindest ein Ein
zeleinspritzpumpenelement (3) ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (11) eine um den
Faktor 5 bis 15, insbesondere den Faktor 10, höhere Förderleistung
als die Vorförderpumpe (10) aufweist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdruck der Förderpumpe (11)
3 bar bis 7 bar, insbesondere 5 bar, beträgt.
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß von dem Druckhalteventil (18) der
Kraftstoffdruck in dem Maschinenkreislauf (17a) auf 0,1 bar bis
0,5 bar, insbesondere 0,2 bar, herabgesetzt wird.
10. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdruck der Vorförderpumpe
(10) 0,1 bar bis 0,5 bar, insbesondere 0,1 bar, beträgt.
Priority Applications (3)
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