DE2841557A1

DE2841557A1 - Kraftstoffsystem fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2841557A1
Application number: DE19782841557
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Ing Bochenek; Roland Stoklassa; Albert Dipl Ing Stolz; Erich Thiel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-09-23
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1980-04-03
Also published as: JPS5543285A; US4285316A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim

Daim 12 1o8/4 2o.Po78

Kraftstoffsystem für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Kraftstoffsysteme werden für Otto-Motoren, insbesondere solche mit einer Einspritzanlage für die Gemischaufbereitung, verwendet. Bei Einspritzmotoren muß ein konstanter Systemdruck, z. B. 5 bar, im Kraftstoff vor der Gemischerzeugungseinrichtung anstehen, der von der Kraftstofförderpumpe aufgebaut und von einem Druckregler aufrechterhalten werden muß. Die Förderleistung der Kraftstofförderpumpe ist höher als der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine bei Vollast; die nichtbenötigte Kraftstoffmenge wird über eine Rücklaufleitung in den Vorratsbehälter zurückgeleitet. Die Rücklaufmenge liegt etwa bei dem o,8- bis 1,8-fachen der Vollastverbrauchsmenge an Kraftstoff.

Durch die ständige Zirkulation von Kraftstoff durch den heißen Motorraum und durch Strömungswiderstände innerhalb

0300U/0358

Daim 12 1ο8/4

des Kraftstoffsystems hindurchAommt es zu einer Erwärmung des Kraftstoffes. Hierdurch kann sich der Inhalt des Vorratsbehälters bei sommerlichen oder tropischen Außentemperaturen auf über 5o C erwärmen. Nachteilig daran ist, daß die leichtsiedenden Bestandteile des Otto-Kraftstoffes zu sieden anfangen, sich in die Umgebung verflüchtigen und dabei nicht nur eine Umweltbelästigung verursachen, sondern außerdem einen unnötigen Verlust an Treibstoffenergie darstellen. Bei geschlossenen Kraftstoffsystemen, die eine Absorbereinrichtung zum vorübergehenden Absorbieren von kleineren Kraftstoffdampfmengen haben, fällt in der Absorbereinrichtung bei hohen Außentemperaturen sehr viel mehr Kraftstoffdampf an, als diese absorbieren könnte. Nicht mehr absorbierbarer Kraftstoffdampf fließt dann in eine Einrichtung zur Nachverbrennung von nichtverbrannten Kraftstoffbestandteilen. Durch diese zusätzlich zu oxydierenden Kraftstoffbestandteile können die Nachverbrenner überhitzt und zerstört werden. Abgesehen von diesen nutzlosen und daher unnötigen Kraftstoffverbräuchen verursacht eine sehr hohe Kraftstofftemperatur auch Störungen in Cemischerzeugungseinrichtungen, die nach dem Prinzip der Kraftstoffeinspritzung arbeiten, weil wegen der partiellen Dampfdruckunterschrei ung der Kraftstoff nicht mehr blasenfrei angesaugt und dementsprechend auch nicht blasenfrei eingespritzt werden kann.

Bei Fahrzeugen, die mit einer Klimaanlage mit Kälteaggregat ausgestattet waren, hat man über dieses Kälteaggregat

sowie durch verlorene Reibungsarbeit in der Kraftstoffpumpe

030014/0358

Daim 12 1ο8/4

■ 6

auch den Kraftstoff heruntergekühlt. Nachteilig hieran ist, daß das Kälteaggregat von vornherein auf eine erhöhte Kälteleistung ausgelegt werden muß, wodurch es insgesamt schwerer und die für es erforderliche Antriebsleistung größer wird; es wird also zur Rückkühlung des Kraftstoffes mittelbar mehr Kraftstoff verbraucht als ohne Kraftstoffrückkühlung. Diese Art der Wärmeabfuhr ist daher unwirtschaftlich und im übrigen auf solche Fahrzeuge beschränkt, die einen klimatisierten Innenraum haben.

Aufgabe der Erfindung ist, das zugrunde gelegte Kraftstoff system dahingehend zu verbessern, daß es eine wirtschaftliche Rückkühlung des Kraftstoffes ermöglicht, auch ohne daß dazu eine künstliche Klimatisierung des Fahrgastraumes vorauszusetzen wäre.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Der Fahrgastraum ist - ob mit Klimaanlage oder ohne der am wenigstens stark erhitzte Bereich eines Kraftfahrzeuges, und die aus dem Fahrgastraum entweichende Raumabluft kann nutzbringend zu Kühlzwecken benutzt werden. Die Vorteile dieses Vorschlages gegenüber der vorerwähnten Kraftstoffrückkühlung sind folgende: Diese Art der Rückkühlung kommt grundsätzlich auch ohne Klimaanlage aus. Wenn jedoch eine vorgesehen ist, braucht diese in der Leistung lediglich auf die Klimatisierung des Fahrgastraumes selber ausgelegt zu werden. Der Aufwand für die hier vorge schlagene Rückkühlung ist geringer als bei einer Rückkühlung mittels Kälteaggregat. Es brauchen keine zusätzlichen

030014/0358

- < - Daim 12 1o8/4

■ T-

Aggregate in dem ohnehin hinsichtlich der Platzverhältnisse recht beengten Motorraum angeordnet zu werden. Die Einzelelemente für die Kraftstoffrückkühlung nach der Erfindung liegen nicht im Motorraum, sondern im sichersten Teil des Fahrzeugs über dessen Hinterachse. Der bei Rückkühlung des Kraftstoffes mittels eines Kälteaggregates erforderliche nicht ganz ungefährliche Wärmetauscher zwischen Kältemittel und Kraftstoff kann entfallen; im Falle eines Defektes kann eine Vermischung von Kältemittel und Kraftstoff nicht mehr auftreten.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellen Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen:

Fig. -1 ein Kraftfahrzeug in Seitenansicht mit einem Kraftstoffsystem nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise Schnittdarstellung durch das Fahrzeug entlang der Linie H-II und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Stromversorgung für das Abluftgebläse.

Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 wird durch eine Brennkraftmschine 3 angetrieben, die ihren Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 2 erhält. Er wird der Brennkraftmaschine bzw. deren Gemischerzeugungseinrichtung 5 durch die Kraftstofförderpumpe 4 über die Kraftstoffvorlaufleitung 6 im Überschuß zugeführt. Die nicht von der Brennkraftmaschine verbrauchte Kraftstoffmenge gelangt

030014/0358

Daim 12 1o8/4

üoer die Kraftstoffrücklaufleitung 7 zu dem Kraftstoffvorratsbehälter zurück. Zur Abschirmung von Wärmeeinwirkung auf die Kraftstoffleitungen 6 und 7 sind diese zumindest in der Nähe des Motorraumes mit einer Wärmeisolierung 14 versehen.

Der Kraftstoffbehälter ist in einem aufprallsicheren Bereich zwischen dem Fahrgastraum 8 und der als hintere Knautschzonc dienenden fleckpartie des Fahrzeuges angeordnet. Der Fahrgastraum kann in seinem vorderen Bereich belüftet werden; eine Entlüftung erfolgt über die äußeren Entlüftungsöffnungen 11, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel in den hinteren Seitenholmen 1o angeordnet sind, die beiderseits die Heckscheibe 19 begrenzen und das Dach 9 in seinem hinteren Bereich tragen. Der Kraftstoffvorratsbehälter 2 befindet sich bei der dargestellten Anordnung unterhalb der sogenannten Hutablage 2o, womit die horizontale Fläche unterhalb der Heckscheibe 19 bezeichnet sein soll. Zum Beschlagfreihalten der Heckscheibe 19 können im scheibennahen Bereich in der Hutablage oder in einem Falz innere Entlüftungsöffnungen 21 vorgesehen sein, die über Luftleitkanäle mit den äußeren Entlüftungsöffnungen 11 in den Seitenholmen in Verbindung stehen.

Durch die ständige Zirkulation von Kraftstoff in dem dargestellten Kreislauf, durch die Wärmeeinwirkung vom Motorraum her und durch die ständige Drosselung des zirkulierten Kraftstoffes durch ein Druckregelventil kommt es zu einer Erwärmung, die bei sommerlichen oder tropischen Aussentemperaturen bedenkliche Eckwerte übersteigen kann, so-

0300U/Q358

-/Γ - Daim 12 i ■ /4

fern nicht Gegenmaßnahmen getroffen werden. Zur Rückkühlung des Kraftstoffes auf zulässige Temperaturen ist ein Wärmetauscher 12 vorgesehen, der als Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildet ist und flüssigkeitsseitig vom Kraftstoff und luftseitig von der Fahrgastraumabluft durchströmt wird. Der Wärmetauscher ist in der Nähe des Kraftstoffvorratsbehälters 2 in der Rücklaufleitung 7 angeordnet. Die Rücklaufleitung stellt die wärmste Stelle innerhalb des beschriebenen Kreislaufes von Kraftstoff dar. Die Nähe zum Kraftstofftank ist zum einen dadurch bedingt, daß die Abluft des Fahrgastraumes hinten aus dem Fahrgastraum abgeführt wird.

Der bereits beiläufig erwähnte Druckregler 13 ist ebenfalls in der Rücklaufleitung 7 und zwar stromab vom Wärmetauscher 12 unmittelbar an der Wandung des Kraftstoffvorratsbehälters und an der Einmündungsstelle der Kraftstoff rücklauf leitung in den Vorratsbehälter angeordnet. Die behälternahe Anordnung des Druckreglers hat den Vorteil, daß etwaige beim Herabdrosseln des Kraftstoffes von dem Systemdruck auf den Umgebungsdruck eintretende Zustandsänderungen, z. B. Verdampfungen , die damit verbundenen Bindungen von Wärmeenergie dem im Vorratsbehälter befindlichen Kraftstoff entzogen werden und nicht etwa zusätzlich aus der Wärme des Motorraumes aufgenommen werden.

Um eine ausreichende Rückkühlung des Kraftstoffes auch bei geringem Temperaturgefälle gewährleisten zu können, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel bei jedem der beiderseits des Fahrzeuges angeordneten Wärmetauscher ein durch einen elektrischen Motor 16 antreibbares Entlüf-

Q300U/0358

-X- Daim 12 1o8/4

tungsgebläse vorgesehen, welches Raumabluft zwangsweise durch die Wärmetauscher hindurch ins Freie fördern kann. Das Gebläse kann mittels des im Vorratsbehälter angeordneten temperaturempfindlichen Schalters 7 7 selbsttätig temperaturabhängig zu- bzw. abgeschaltet werden. Um sicherzustellen, daß das Gebläse nur bei eingeschalteter Zündung in Betrieb gesetzt werden kann, ist mit dem Zündschloß 18 noch ein Zusatzschalter 22 kombiniert, der die Stromversorgung auch für das Gebläse ermöglicht.

Da der Kraftstoff in der Rücklaufleitung aufgrund der nicht ganz zu vermeidenden Erwärmung im Motorraum wärmer ist als der in der Vorlaufleitung vom Vorratsbehälter her zulaufende Kraftstoff, ist zur Steigerung der Rückkühlung im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Variante vorgesehen, bei der die Rücklaufleitung 7 konzentrisch im Innern der Vorlaufleitung 6' angeordnet ist und auf diese Weise als gestreckter Röhrenkühler nach dem Gegenstromprinzip funktioniert.

03OOU/O358

Leerseite

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Stuttgart-Uiitertürkheim Daim 12 1o8/4 2O.P.78 Ansprüche

1.1 Kraftstoffsystem für ein von einer Brennkraftmaschine ^•^ angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffvorratsbehälter, einer Kraftstofförderpumpe, einer Gemischerzeugungseinrichtung sowie einer vom Kraftstoffvorratsbehälter zur Kraftstofförderpumpe verlaufenden Kraftstoffvorlaufleitung und einer zum Kraftstoffvorratsbehälter zurückführenden Kraftstoffrücklaufleitung für überschüssigen Kraftstoff, ferner mit einem geschlosseneiybelüfteten Fahrgastraum auf dem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kraftstoffsystem ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher (12) angeordnet ist, der flüssigkeitsseitig von dem Kraftstoff und luftseitig von Belüftungsabluft aus dem Fahrgastraum (δ) durchströmt wird.

2. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher (12) an der irärmsten Stelle des aus Vorratsbehälter (2) , Vorlaufleitung (6), Förderpumpe (4) , flemischerzeugungseinrichtung (5) und Rücklaufleitung (7) gebildeten Kreislaufes angeordnet ist.

0300U/0358

Daim 12 1o8/4

3. Kra£tsto££system nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet , daß der Wärmetauscher
in der Rücklaufleitung (7) angeordnet ist.

4. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (12) dicht vor der Einmündungsstelle der
Rücklaufleitung (7) in den Vorratsbehälter (2) angeordnet ist.

5. Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit
einem nach der Förderpumpe angeordneten Druckregler zum Aufrechterhalten eines konstanten Kraftstoffdruckes in
dem Leitungsabschnitt zwischen Förderpumpe und Druckregler, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckregler (13) in der Rücklaufleitung (7) angeordnet ist.

6. Kraftstoffsystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckregler (13) stromab vom Wärmetauscher (12) angeordnet ist.

7. Kraftstoffsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckregler (13) in der Wandung des Vorratsbehälters (2) an der Einmündungsstelle der Rücklaufleitung (7) angeordnet ist.

8. Kraftstoffsystem nach einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufleitung (6) und/oder die Rücklaufleitung (7) wenigstens teilweise wärmeisoliert (14) sind.

030014/0358

- 3 - Daim 12 1o8/4

9. Kraftstoffsystem nach einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (7) wenigstens bereichsweise konzentrisch im Innern der Vorlaufleitung (6') verläuft.

10. Kraftstoffsystem nach einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß luftsei tig am Wärmetauscher (12) ein Gebläse (15") angeordnet ist.

11. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet , daß im Kraftstoff, vorzugsweise im Vorratsbehälter (2) ein temperaturempfindlicher Schalter (17) angeordnet ist, welcher die Stromversorgung für das Gebläse (15) selbsttätig temperaturabhängig zu- bzw. abschaltet.

12. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1o oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stromversorgung für das Gebläse (15) ein mit dem Zündschloß (18) des Kraftfahrzeuges (1) zwangsweise wenigstens mittelbar mitbetätigter Schalter (22) angeordnet ist, der eine Gebläseeinschaltung nur bei eingeschalteter Zündung erlaubt.

0300U/0358