DE3024846A1

DE3024846A1 - Kraftstoffanlage fuer eine fahrzeug-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3024846A1
Application number: DE19803024846
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl.-Ing. 7400 Tübingen Stolz; Ottmar 7032 Sindelfingen Supper
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1980-07-01
Publication date: 1982-02-04

Description

Kraftstoffanlage für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf die Kraftstoffanlage für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Beeinflussen der Temperatur des Kraftstoffes. Dies kann erwünscht sein, um beispielsweise bei einer Otto-Brennkraftmaschine die Temperatur des durch heiße Bereiche des Fahrzeuges geleiteten und dabei erwärmten Kraftstoffes, die besonders bei sommerlichen Außentemperaturen stark ansteigt, zu senken. Damit soll ein Verdampfen der leichtsiedenden Bestandteile des Ottokraftstoffes vermieden werden, das zu Störungen in der Kraftstoffzufuhr und, bei Verdampfen in die Atmosphäre, neben einer Belastung der Umwelt durch Schadstoffe auch zu einem Energieverlust führt. Bei Otto-Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung, bei denen ein großer Teil des Kraftstoffes durch die Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter zurückfließt und damit ein Kreislauf entsteht, dessen Temperatur weiter angehoben wird, ist die Gefahr der Bildung von Kraftstoffdampf besonders groß.
Bei einer bekannten derartigen Kraftstoffanlage für eine Einspritz-Brennkraftmaschine (DE-OS 28 41 557) wird der Kraftstoff durch einen von Luft durchströmten Wärmetauscher geführt und dabei gekühlt. Um bei den verhältnismäßig geringen Temperaturunterschieden zwischen dem Kraftstoff und der Kühlluft eine ausreichende Kühlung des Kraft stoffes zu erhalten, ist es notwendig, den Wärmetauscher an der wärmsten Stelle der Kraftstoffleitung anzuordnen. Dies ist bei der genannten Kraftstoffanlage das Ende der Rücklaufleitung, in der der schon in der Vorlaufleitung erwärmte Kraftstoff weiter aufgeheizt wird. Die Auswahl für einen geeigneten Einbauort der Kühleinrichtung für den Kraftstoff ist daher äußert beschränkt. Dies ist ein Nachteil, da der Einbau einer solchen Kühleinrichtung aus Platzgründen oder wegen einer bevorzugten Kühlluftzufuhr oft an anderer Stelle erwünscht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige Einrichtung zum Beeinflussen der Temperatur des Kraftstoffes zu schaffen, die an beliebigen Stellen der Kraftstoffanlage eingebaut werden kann. Dies wird erfindungsgemäß durch Peltierelemente erreicht, deren kalte und warme Verbindungsstellen jeweils wärmeaufnehmende bzw. wärmeabgebende Flächen bilden, von denen die Flächen einer Flächenart mit dem Kraftstoff und die der anderen Flächenart mit einem Strömungsmittel mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen. Eine solche Einrichtung, bei der im Gegensatz zu einem entsprechenden Wärmetauscher die wärmeaufnehmenden Flächen kühler als die wärmeabgebenden Flächen sind, wird eine wirkungsvolle Kühlung des Kraftstoffes erreicht. Aufgrund dieser vorteilhaften Wirkung braucht eine solche Einrichtung, beispielsweise zur Kühlung von Kraftstoff, nicht an der Stelle angeordnet zu werden, an der dieser am wärmsten ist. Eine ausreichende Wirkung wird auch an jeder anderen Stelle der Kraftstoffanlage erzielt. Ein weiterer Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß diese aufgrund der bekannten Eigenschaften von Peltierelementen in gleicher Weise auch zu einer Erwärmung von Kraftstoff verwenden läßt, was bei Kraftstoffanlagen für Diesel-Brennkraftmaschinen erwünscht sein kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellt ein in die Kraftstoffleitung eingeschaltetes Aggregat dar, das aus einem Leitungsabschnitt, aus Peltierelementen, die diesen wenigstens teilweise umgeben, und aus einem mit Rippen versehenen Gehäuse besteht, wobei eine Flächenart der wärmeabgebenden und der wärmeaufnehmenden Flächen der Peltierelemente an den Außenwänden des Leitungsabschnittes und die andere Flächenart an den Innenwänden des Gehäuses anliegen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Leitungsabschnitt des Aggregates zwei parallele ebene Außenwände auf, deren Quererstreckung größer als deren Abstandvoneinander ist.
Dies ergibt einen flachen Leitungsquerschnitt mit großen inneren und äußeren Wandflächen, die innerhalb des Aggregates einen guten Wärmeübergang erlauben.
Erfindungsgemäß kann der Leitungsabschnitt des Aggregates durch mindestens einen Längssteg in parallele Kanäle aufgeteilt sein. Der Wärmeübergang wird durch die vergrößerten inneren Wandflächen der Kanäle weiter verbessert und die Festigkeit des im Gehäuse eingespannten Leitungsabschnittes erhöht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden durch ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Kraftstoffanlage einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Kühleinrichtung für den Kraftstoff dieser Anlage im Querschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 3 und Fig. 3 eine Draufsicht auf diese Kühleinrichtung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine 11 eines Kraftfahrzeuges arbeitet nach dem Otto-Verfahren.
Sie ist mit einer Einspritzeinrichtung 12 ausgerüstet, die durch eine Vorlaufleitung 13 mit dem in einem aufprallsicheren Bereich im rückwärtigen Fahrzeugteil eingebauten Kraftstoffbehälter 14 verbunden ist. In der Vorlaufleitung 13 sind im wesentlichen eine Kraftstoffpumpe 15, ein Kraftstoffilter 16 und ein Kraftstoffdruckregler 17 angeordnet. Vom Kraftstoffdruckregler 17 führt eine Rücklauf~ leitung 18 für den überschüssigen Kraftstoff zum Kraftstoff~ behälter 14 zurück. Der Motorraum des Kraftfahrzeuges, der von der vom Lüfter der Brennkraftmaschine 11 beschleunigten Luft durchströmt wird, ist im Schema durch eine Begrenzungslinie angedeutet und mit 19 bezeichnet.
Zur Kühlung des Kraft stoffes ist in die Vorlaufleitung 13 zwischen dem Kraftstoffilter 16 und dem Kraftstoffdruckregler 17 ein Kühlblock 20 eingebaut. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Leitungsabschnitt 21, aus Peltierelementen 22 und aus einem mit Kühlrippen 23 versehenem Gehäuse 24.
Der Leitungsabschnitt 21 erweitert sich ausgehend von seinen beiden mit der Vorlaufleitung 13 verbundenen Enden 25 und wird in seinem Hauptteil 26, der eine gleichbleibende Querschnittsfläche aufweist, durch einen Längssteg 27 in zwei Kanäle 28 und 29 unterteilt. Der Leitungsabschnitt 21 weist zwei parallele ebene Außenwände 30 auf, deren Quererstreckung im Hauptteil 26 größer als deren Abstand voneinander ist.
Die Kanäle 28 und 29 erhalten daher eine flache Gestalt mit verhältnismäßig großen inneren und äußeren Wandflächen.
Die Peltierelemente 22 sind in üblicher Weise zu thermoelektrischen Blöcken 31 zusammengefaßt, die aus in Reihe geschalteten Halbleiterelementen verschiedener elektrischer Leitfähigkeit bestehen, die durch Kontaktbrücken aus Kupfer miteinander verbunden sind. Die auf der einen Seite der thermoelektrischen Blöcke 31 angeordneten kalten Kontaktbrücken bilden wärmeaufnehmende Flächen 32, während die auf der anderen Seite angeordneten warmen Kontaktbrücken wärmeabgebende Flächen 33 bilden. Die durch elektrische Leitungen 34 miteinander verbundenen thermoelektrischen Blöcke 31 der Peltierelemente 22 liegen mit ihren wärmeaufnehmenden Flächen 32 beiderseits des Leitungsabschnittes 21 an dessen ebenen Außenwänden 30 dicht an.
Das Gehäuse 24 des mit Kühlrippen 23 versehenen Kühlblockes 20 umschließt den von Peltierelementen 22 umgebenen Leitungsabschnitt 21. Es besteht aus zwei im wesentlichen gleichen Hälften 35 und 36, die jeweils Flansche 37 aufweisen, an denen sie durch Schrauben 38 miteinander verbunden sind. Ebene und zu einander parallele Innenwände 39 des Gehäuses 24 liegen an den außenliegenden wärmeabgebenden Flächen 33 der Peltierelemente 22 dicht an. Kontakte 40 dienen dem Anschluß der Peltierelemente 22 an die Stromquelle des Kraftfahrzeuges.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine li fließt durch die Peltierelemente 22 des Kühlblockes 20 ein Strom, der dazu führt, daß die Temperatur der innenliegenden Kontaktbrücken herabgesetzt und die der außenliegenden erhöht wird. Damit entziehen die an den großflächigen Außenwänden 30 des Leitungsabschnittes 21 dicht anliegenden wärmeaufnehmenden Flächen 32 diesen und damit auch dem durch die flachen Kanäle 28 und 29 des Leitungsabschnittes 21 fließenden Kraftstoff Wärme. Die wärmeabgebenden Flächen 33 erwärmen dagegen das mit seinen Innenwänden 39 dicht anliegende Gehäuse 24 des Kühlblockes 20, das seinerseits über die Kühlrippen 23 Wärme an die den Motorraum 19 durchströmende Luft abgibt. Der durch den Kühlblock 20 fließende Kraftstoff wird abgekühlt und damit das unerwünschte Verdampfen des Kraftstoffes verhindert.
Ein solcher oder ein ähnlicher Kühlblock kann vorteilhaft auch so angeordnet werden, daß er der im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine strömenden Luft oder der Kühlluft des Fahrzeug-Stromerzeugers ausgesetzt ist, was wegen der dort herrschenden höheren Strömungsgeschwindigkeit zu einer stärkeren Kühlung der Kühlrippen des Kühlblockes und damit zu einer stärkeren Abkühlung des Kraftstoffes führt. Auch eine Anordnung eines Kühlblockes in dem verhältnismäßig kühlen Fahrgastraum oder an der Fahrzeugaußenseite ist möglich. Statt bei einer Otto-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, kann der Kühlblock auch bei einer solchen mit Vergaserbetrieb verwendet werden.
Bei Diesel-Brennkraftmaschinen kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch mit Vorteil zur Erwärmung des Diesel-Kraftstoffes benützt werden, um bei niederen Außentemperaturen das Fließvermögen des Kraftstoffes zu verbessern und damit Störungen in der Kraftstoffzufuhr zu verhindern. Der Aufbau einer solchen Einrichtung kann dem eines Kühlblockes entsprechen, wobei im Unterschied zu diesem die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente an der Kraftstoffleitung anliegen, während die wärmeaufnehmenden Flächen mit den Gehäuserippen in Verbindung stehen. Diese Wirkung läßt sich bei solchen Einrichtungen auf einfache Weise durch eine Stromrichtungsumkehr erzielen. Die Gehäuserippen können dabei beispielsweise ins Kühlwasser der Brennkraftmaschine eintauchen und diesem in erwünschter Weise Wärme entziehen.

Claims

Ansprüche X Kraftstoffanlage für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Beeinflussen der Temperatur des Kraftstoffes, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Peltierelemente (22), deren kalte und warme Verbindungsstellen jeweils wärmeaufnehmende bzw. wärmeabgebende Flächen (32 bzw. 33) bilden, von denen die Flächen einer Flächenart (32) mit dem Kraftstoff und die der anderen Flächenart (33) mit einem Strömungsmittel mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehen.
2) Kraftstoffanlage nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h ein in eine Kraftstoffleitung (13) eingeschaltetes Aggregat (20), das aus einem Leitungsabschnitt (21), aus Peltierelementen (22), die diesen wenigstens teilweise umgeben, und aus einem mit Rippen (23) versehenen Gehäuse (24) besteht, wobei eine Flächenart (32) der wärmeabgebenden und der wärmeaufnehmenden Flächen der Peltierelemente (22) an den Außenwänden (30) des Leitungsabschnittes (21) und die andere Flächenart (33) an den Innenwänden (39) des Gehäuses (24) anliegen.
3) Kraftstoffanlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Leitungsabschnitt (21) des Aggregates (20) zwei parallele ebene Außenwände (30) aufweist, deren Quererstreckung größer als deren Abstand voneinander ist.
4) Kraftstoffanlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Leitungsabschnitt (21) des Aggregates (20) durch mindestens einen Längssteg (27) in parallele Kanäle (28 und 29) aufgeteilt ist.
5) Kraftstoffanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Otto-Brennkraftmaschine (11) die wärmeaufnehmenden Flächen (32) der Peltierelemente (22) mit dem Kraftstoff in Verbindung stehen.
6) Kraftstoffanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeabgebenden Flächen (33) der Peltierelemente (22) mit der durch den Motorraum (19) des Fahrzeuges strömenden Luft in Verbindung stehen.
7) Kraftstoffanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente mit der im Ansaugkanal der Brennkraft maschine strömenden Luft in Verbindung stehen.
8) Kraftstoffanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente mit der durch den Fahrzeug-Stromerzeuger strömenden Kühlluft in Verbindung stehen.
9) Kraftstoffanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente mit der durch die Entlüftungskanäle des Fahrgastraumes strömenden Luft in Verbindung stehen.
10) Kraftstoffanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente mit der das Fahrzeug umströmenden Luft in Verbindung stehen.
11) Kraftstoffanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche, 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Diesel-Brennkraftmaschine die wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente mit dem Kraftstoff in Verbindung stehen.
12) Kraftstoffanlage nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeaufnehmenden Flächen der Peltierelemente mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen.