DE19923302A1 - Kraftstoffversorgungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffpumpe, die den Verbrennungsmotor über eine Kraftstoffleitung mit Kraftstoff versorgt. DOLLAR A Um insbesondere während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors kurzzeitig Kraftstoff mit einem erhöhten Druck zur Verfügung zu stellen, wird der Einsatz einer Druckverstärkungseinrichtung mit einem Kraftstoffeingang und einem Kraftstoffausgang vorgesehen, wobei der Kraftstoffeingang mit der Kraftstoffleitung an einem ersten Punkt fluidverbunden ist, der Kraftstoffausgang mit der Kraftstoffleitung an einem zweiten Punkt, der stromabwärts des ersten Punktes liegt, fluidverbunden ist, in der Kraftstoffleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt ein Rückschlagventil angeordnet ist und die Druckverstärkungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß zu Beginn des Betriebs der Kraftstoffpumpe unter Ausnützung von hydrostatischen Gesetzmäßigkeiten eine Druckerhöhung bewirkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für einen Verbren­ nungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bei neueren Motorenentwicklungen wird bei bestimmten Bedingungen beim Starten eines Kraftfahrzeugs deutlich höhere Drücke im Vergleich zu bisheri­ gen Systemen benötigt. Der benötigte Druck kann im Bereich von 4 bis 6 bar liegen.

Die bisher auf dem Markt verfügbaren Kraftstoffpumpen, insbesondere Elektrokraft­ stoffpumpen, können diese erhöhten Druckanforderungen nur bedingt erfüllen. Überdies führt der Einsatz von Kraftstoffpumpen, die den erhöhten Druckanforde­ rungen genügen, zu höheren Kosten und einer höheren Stromaufnahme. Auch ist die Lebensdauer solcher Kraftstoffpumpen noch nicht ausreichend hoch. Im übrigen bedarf es bei der Verwendung einer Kraftstoffpumpe, die einer erhöhten Druckan­ forderung genügen kann, auch eines zusätzlichen Druckreglers, der beim Startvor­ gang, beispielsweise über ein elektrisches Absperrventil, die Druckcharakteristik bestimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und kostengünstig ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale erfüllt.

Demgemäß wird eine einfache Druckverstärkungseinrichtung verwendet, die auf der Basis der statischen Druckverteilung eine Druckerhöhung bewirkt. Die Druckver­ stärkungseinrichtung ist eingangsseitig mit der Kraftstoffleitung an einem Punkt P₁ verbunden. Sie ist ferner ausgangsseitig mit der Kraftstoffleitung an einem Punkt P₂ verbunden. Dieser liegt stromabwärts des Punktes P₁, wobei die Strömungsrichtung von der Kraftstoffpumpe zum Motor hin definiert ist. In der Kraftstoffleitung ist zwi­ schen den beiden Punkten P₁ und P₂ ein Rückschlagventil angeordnet, welches ei­ nen Kraftstoff-Rückfluß in Richtung der Kraftstoffpumpe verhindert.

Insgesamt wird die Druckverstärkungseinrichtung somit von der Kraftstoffpumpe mit dem normalen, von ihr erzeugten Fluiddruck beaufschlagt. Die Druckverstärkungs­ einrichtung erzeugt daraus unter Zuhilfenahme der hydrostatischen Gesetzmäßig­ keit kurzfristig einen höheren Druck, mit der die Kraftstoffleitung im weiteren Verlauf beaufschlagt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Druckverstär­ kungseinrichtung ein doppelseitig wirkender Kolben mit einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen Fläche verwendet, wobei die eingangsseitige Fläche größer ist als die ausgangsseitige Fläche. Aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeit kann damit der Druck im Verhältnis der jeweiligen Kolbenflächen erhöht werden.

Der Kolben wird zu Beginn des Betriebs der Kraftstoffpumpe bis zu einem Anschlag in Richtung des Kraftstoffausgangs verschoben und liefert in diesem Zeitraum einen erhöhten Druck, der dem Motor zur Verfügung gestellt wird. Anschließend stellt sich wieder der von der Kraftstoffpumpe erzeugte Druck in dem gesamten Kraftstofflei­ tungssystem ein.

Um den Kolben nach dem Abschalten der Kraftstoffpumpe für den nächsten Start­ vorgang wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück zu versetzen, ist eine Fe­ der vorgesehen, die den Kolben wieder in seine Ausgangslage, d. h. in Richtung zum Kraftstoffeingang hin, beaufschlagt. Als Feder kann insbesondere eine Spiral­ feder vorgesehen sein.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung ist aus der einzigen beiliegenden Zeichnung zu entnehmen. Diese Zeichnung zeigt eine schematische Blockschalt­ skizze einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsein­ richtung.

Eine Kraftstoffpumpe 4 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 3 über eine Kraft­ stoffleitung 10 zu einem nicht näher dargestellten Motor. Bei ihrem Betrieb erzeugt die Kraftstoffpumpe einen bestimmten Druck in der Kraftstoffleitung 10.

Stromabwärts der Kraftstoffpumpe 4, die vorliegend als Elektrokraftstoffpumpe aus­ geführt ist, ist ein Filter 5 in der Kraftstoffleitung 10 angeordnet.

Wiederum stromabwärts davon zweigt von der Kraftstoffleitung 10 eine weitere Kraftstoffleitung 11 ab, die zum Eingang 25 einer Druckverstärkungseinrichtung 20 (Kraftstoffeingangsseite) führt.

Die Druckverstärkungseinrichtung 20 besteht vorliegend aus einem Gehäuse 19, mit einem eingangsseitig angeordneten ersten zylinderförmigen Raum 2, in den die Kraftstoffleitung 11 mündet, und einem ausgangsseitig angeordneten zweiten zylin­ derförmigen Raum 1, in den die Kraftstoffleitung 13 mündet (Kraftstoffausgangs­ seite). Die beiden zylinderförmigen Räume gehen ineinander über, und der Durch­ messer des ersten zylinderförmigen Raums 2 ist größer als der Durchmesser des zweiten zylinderförmigen Raums 1.

Im Gehäuse 19 ist ein Kolben 22 axial verschiebbar angeordnet. Der Kolben 22 umfaßt kraftstoffeingangsseitig einen scheibenförmigen Kopfbereich mit einer kreis­ förmigen Kolbenfläche 26. Die scheibenförmige Kopfseite ist koaxial mit einer Stan­ ge verbunden, welche an ihrem anderen Ende eine zweite kreisförmige Kolbenflä­ che 28 aufweist. Insgesamt ist der Kolben 22 im Längsschnitt T-förmig ausgebildet. Die Stange des Kolbens ist im Zylinderraum 1, dessen Durchmesser im wesentli­ chen dem Stangendurchmesser entspricht, in Axialrichtung verschiebbar aufge­ nommen. Der Kopfbereich des Kolbens 22 ist in dem entsprechend größeren Zylin­ derraum 2 ebenfalls in Axialrichtung verschiebbar aufgenommen und kann in Rich­ tung der Kraftstoffausgangsseite bis zu einem Anschlag am Kolben 22 verschoben werden.

Die Kraftstoffleitung 13 verbindet die Druckverstärkungseinrichtung wiederum mit der Kraftstoffleitung 10 (Hauptleitung) an einem Punkt P₂, der stromabwärts des Punktes P₁ liegt, wobei zwischen diesen beiden Punkten ein Rückschlagventil 30 angeordnet ist, das einen Kraftstofffluß in Richtung der Kraftstoffpumpe sperrt. Stromabwärts des Punktes P₂ ist ein weiteres nicht näher bezeichnetes Rück­ schlagventil angeordnet.

Ferner ist eine Spiralfeder 24 in der Druckverstärkungseinrichtung vorgesehen, die sich einerseits gegen einen Anschlag 21 des Gehäuses 19 abstützt und anderer­ seits gegen den Kopfbereich des Kolbens 22. Die Spiralfeder 24 beaufschlagt den Kolben in Richtung des Kraftstoffeingangs 25.

Überdies ist auch noch eine Druckregeleinrichtung 6 in der Figur dargestellt, welche jedoch für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert:
Bevor die Kraftstoffpumpe 4 eingeschaltet wird, befindet sich der Kolben 22, beauf­ schlagt durch die Feder 24, in einer vollständig zur Eingangsseite 25 verschobenen Position. Zu Beginn des Betriebs der Kraftstoffpumpe 4 wird nunmehr ein Kraftstoff­ druck aufgebaut, der sich über den Filter 5 durch die Kraftstoffleitungen 10 und 11 fortpflanzt. Die kreisförmige Kolbenfläche 26 wird mit diesem Druck beaufschlagt, was insgesamt über die Formel "Druck × Fläche" zu einer Kraft auf den Kolben führt. Mit dieser Kraft wird der Kolben in Richtung der Ausgangsseite 27 derDruckverstär­ kungseinrichtung beaufschlagt. Diese Kraft, abzüglich der Federkraft, wirkt auch am ausgangsseitigen Ende des Kolbens 22, an dem, ebenfalls bestimmt durch die For­ mel "Druck × Fläche" ein Druck erzeugt wird, der sich aus den Verhältnis der Flä­ chen 26 und 28 sowie der Kraft der Feder 24 bestimmt. Durch die geeignete Wahl dieser Parameter kann der ausgangsseitige Druck definiert werden. Dieser Druck wird nun über die Kraftstoffleitung 13 am Punkt P₂ wiederum an die Kraftstoffleitung 10 weitergeleitet. Um nun einen Rückfluß in Richtung der Kraftstoffpumpe 4 zu ver­ hindern, ist das Rückschlagventil 30 zwischen den Punkten P₂ und P₁ vorgesehen.

Die Druckerhöhung funktioniert natürlich nur solange, bis der Kolben 22 in seine kraftstoffausgangsseitige Endstellung verschoben ist. Die Dauer der Verschiebung und damit die Dauer der Druckerhöhung hängt von der Dimensionierung des Kol­ bens und des Gehäuses sowie der Kraft der Feder 24 ab.

Nachdem der Kolben 22 vollständig in seine ausgangsseitige Position verschoben ist, stellt sich der von der Kraftstoffpumpe 4 erzeugte Druck in der Kraftstoffleitung 10 ein.

Beim Abschalten der Kraftstoffpumpe 4 wird der Kolben 22, beaufschlagt durch die Feder 24, wieder in seine ursprüngliche Position verschoben, wobei sich der Zylin­ derraum 1 wieder mit Kraftstoff füllt. Der Zylinderraum 2 dagegen wird geleert. Die Leerung des Zylinderraums 2 findet über das Rückschlagventil 30 und die Kraft­ stoffpumpe 4 statt.

Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit für eine Druckerhöhung zu Beginn des Betriebs eines Verbrennungs­ motors gegeben.

Zudem können die bisherigen, bewährten Kraftstoffpumpen verwendet, beispiels­ weise im Kraftstofftank verbaut werden. Überdies sind keine zusätzlichen Maßnah­ men, wie das Vorsehen von zusätzlichen Kabeln oder Steuergeräten, notwendig. Ferner sind keine Zusatzenergieträger notwendig. Darüber hinaus ist eine Integrati­ on der Druckverstärkungseinrichtung in vorhandene Bauteile möglich. Auch kann der Startdruck über eine entsprechende Parameterwahl nahezu beliebig eingestellt werden.

Claims (4)

1. Kraftstoffversorgungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraft­ stoffpumpe (4), die den Verbrennungsmotor über eine Kraftstoffleitung (10) versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckverstärkungseinrichtung (20) mit einem Kraftstoffeingang (25) und einem Kraftstoffausgang (27) vorgesehen ist, daß der Kraftstoffeingang (25) mit der Kraftstoffleitung (10) an einem ersten Punkt (P₁) fluidverbunden ist, daß der Kraftstoffausgang (27) mit der Kraft­ stoffleitung (10) an einem zweiten Punkt (P₂), der stromabwärts des ersten Punktes (P₁) liegt, fluidverbunden ist, daß in der Kraftstoffleitung (10) zwischen dem ersten Punkt (P₁) und dem zweiten Punkt (P₂) ein Rückschlagventil (30) vorgesehen ist und daß die Druckverstärkungseinrichtung (20) derart ausge­ bildet ist, daß sie lediglich zu Beginn des Betriebs der Kraftstoffpumpe (4) un­ ter Ausnutzung der hydrostatischen Gesetzmäßigkeit eine Kraftstoffdrucker­ höhung bewirkt.

2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Druckverstärkungseinrichtung (20) einen dop­ pelseitig wirkenden Kolben (22) mit einer eingangsseitigen (26) und einer aus­ gangsseitigen (28) Fläche umfaßt, wobei die eingangsseitige Fläche (26) grö­ ßer ist als die ausgangsseitige Fläche (28) des Kolbens.

3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (24) vorgesehen ist, die den Kolben (22) in Richtung des Kraftstoffeinganges (25) beaufschlagt.

4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) als Spiralfeder ausgebildet ist, die sich mit ihrem einen Ende an einem Anschlag (21) eines Gehäuses der Druckverstärkungseinrichtung (20) und mit ihrem anderen Ende an einem ein­ gangsseitigen Teil des Kolbens (22) abstützt.