DE3308891C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungseinrich­ tung für mit einer Fahrzeugbatterie ausgestattete Kraft­ fahrzeug-Dieselmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE-OS 31 16 441 ist eine Kraftstoffversorgungseinrich­ tung der eingangs genannten Art bekannt. Hierbei wird bei stillstehendem Dieselmotor die Umwälzpumpe über einen Gleich­ richter von einer externen Wechselstrom-Energieversorgungs­ einrichtung gespeist. Die Umwälzpumpe fördert den Kraft­ stoff vom Kraftstofftank über ein Grobfilter, die Umwälz­ pumpe und den Wärmetauscher im Kreislauf zurück zum Kraft­ stofftank. Von der Rückleitung zwischen Wärmetauscher und Kraftstofftank zweigt eine Leitung ab, die über ein Fein­ filter zur Einspritzpumpe des Dieselmotors führt. Der Wärme­ tauscher ist von dem Kühlmittel des Motors durchströmt. Er kann zusätzlich ein an die externe Wechselstrom-Energie­ versorgungseinrichtung anschließbares elektrisches Heizele­ ment aufweisen. Bei stillstehendem Dieselmotor steht der Kraftstoff im Feinfilter, in der das Feinfilter enthalten­ den Zweigleitung und im Rücklauf des Motors still. Bei sin­ kender Außentemperatur droht trotz Durchspülung des das Grobfilter, die Umwälzpumpe und den Wärmetauscher enthalten­ den Kreislaufs eine Paraffinausscheidung im Feinfilter und in den Kraftstoffleitungen in Strömungsrichtung nach der Abzweigstelle bis zum Feinfilter zur Einspritzpumpe und zum Tank, d.h. gerade in den Teilen, die zur Verstopfung aufgrund von auskristallisiertem Paraffin besonders stark neigen. Der Wärmetauscher muß in der Lage sein, auf den Kraftstoff insgesamt eine sehr große Wärmemenge zu übertra­ gen weil er nicht nur den über die Abzweigung zum Motor geführten Kraftstoff, sondern vor allem auch den unmittelbar von Wärmetauscher in den Kraftstofftank geförderten Kraft­ stoff anwärmen muß. Es wird praktisch der gesamte Tankinhalt erwärmt.

Aus DE-OS 31 20 960 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung bekannt, die eine Förderpumpe enthält, die wie die Einspritz­ pumpe vom Dieselmotor angetrieben ist und bei Stillstand des­ selben daher abgeschaltet ist. Zum Freischmelzen der Filter von abgelagertem Paraffin sind elektrisch beheizbare Heiz­ elemente vorgesehen, die vorbestimmten Teilen der Filterein­ richtungen, wie Vorfilter, Hauptfilter, Grobfilter zuge­ ordnet sind. Hierbei werden die Heizelemente eingeschaltet, wenn bereits eine Paraffinausscheidung erfolgt ist, aufgrund der ein Zusetzen der Filter zu befürchten ist. Mittels eines Ventils wird während des Beheizungsvorganges der Kraftstoff­ rücklauf abgesperrt, um die Heizenergie zu reduzieren.

Aus US-PS 36 58 041 wird in ähnlicher Weise wie bei der DE-OS 31 16 441 bei stillstehendem Dieselmotor Kraftstoff mittels einer Pumpe unter Abzweigung von der Kraftstoffzu­ leitung durch eine Heizeinrichtung und dann zurück zum Kraftstofftank geleitet. Hierbei wird gegebenenfalls ein Vorfilter durchspült, wobei jedoch die der Einspritzpumpe vorgeschalteten Filter und die Kraftstoffrückleitung um­ gangen werden. Bei stillstehendem Motor kann die Heizein­ richtung elektrisch gegebenenfalls auch durch die Fahrzeug­ batterie betrieben werden.

Aus GB-PS 6 97 249 ist eine Einspritzanlage für Dieselmotoren bekannt, die insbesondere für Schweröle bestimmt ist. Hierbei ist in der Kraftstoffzuleitung zum Einspritzventil zwischen einer Versorgungspumpe und einer Einspritzpumpe eine Kraft­ stoffvorwärmeinrichtung vorgesehen und die Rücklaufseite der Einspritzdüse ist mit der Einspritzpumpe verbunden. Ferner zweigt vor der Einspritzpumpe eine Leitung ab, die entweder mit der Saugseite der Versorgungspumpe oder über eine ge­ sondert antreibbare weitere Pumpe mit der Einlaßseite der Vorwärmeinrichtung verbunden ist. Bei stillstehendem Diesel­ motor kann somit der Kraftstoff ständig in einem geschlosse­ nen Kreislauf nur unter Einbeziehung der Kraftstoffzuleitung umgewälzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff­ versorgungseinrichtung für eine Dieselkraftmaschine zu schaffen, die auch bei extrem tiefen Außentemperaturen einen Kaltstart ermöglicht, ohne übermäßig elektrische Energie zu verbrauchen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Kraftstoff­ versorgungseinrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens gelöst.

Die Kraftstoffversorgungseinrichtung nach der Erfindung be­ darf keines Anschlusses an eine externe Energieversorgungs­ einrichtung, da der Kraftstoffkreislauf in voller Länge, d.h. insbesondere einschließlich des gegenüber Paraffinausschei­ dung besonders empfindlichen Feinfilters auch bei Stillstand des Dieselmotors durch das Arbeiten der Kraftstoffumwälzpumpe aufgrund der Versorgung durch die Fahrzeugbatterie durchströmt ist, so daß der Kraftstoff im gesamten Kraftstoffkreislauf auch bei stillstehendem Dieselmotor ständig in Bewegung ist. Da ferner der Wärmetauscher an einen Wärmeträgerkreislauf ei­ nes Standheizgeräts angeschlossen ist, kann dem Wärmetauscher auch bei stillstehendem Dieselmotor Wärme zugeführt werden, die vom Standheizgerät erzeugt wird. Somit wird auch bei ex­ trem tiefen Außentemperaturen und bei längeren Stillstandzei­ ten des Dieselmotors ein problemloser Kaltstart ermöglicht, da eine Paraffinabscheidung im Kraftstoffkreislauf durch das Zusammenwirken von Standheizgerät mit Wärmetauscher in Ver­ bindung mit der ständigen Umwälzung des Kraftstoffs im Kraft­ stoffkreislauf wirksam verhindert wird.

Zweckmäßigerweise kann zusätzlich zu der eigentlichen Kraftstoffumwälzpumpe eine weitere Kraftstoffumwälzpumpe vorge­ sehen sein. Bei dieser zusätzlichen Kraftstoffumwälzpumpe kann es sich auch um die Brennstoffpumpe des Standheizgeräts handeln. Im letztgenannten Fall benötigt man daher keine zu­ sätzliche Kraftstoffumwälzpumpe, da die Brennstoffpumpe des Heizgeräts unabhängig vom Lauf des Dieselmotors arbeitet.

Zur Verstärkung der Aufwärmung des Kraftstoffs kann an den Wärmeträgerkreislauf des Standheizgerätes auch noch ein weiterer Wärmetauscher angeschlossen sein, der im Kraft­ stofftank angeordnet ist. Mit Hilfe von Regel- und Absperr­ einrichtungen erfolgt eine zeitliche und/oder mengenmäßige Regelung der den Wärmetauschern von dem Wärmeträgerkreis­ lauf des Standheizgeräts zugeführten Wärme. Auch ist hierbei eine bedarfsabhängige Regelung möglich.

Um auch die beim Standheizgerät auftretende Strahlungswärme nutzen zu können, können Leitungsteile des Kraftstoffkreis­ laufs in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärme­ tauscher des Standheizgeräts sein.

Um eine Kraftstoffversorgung des Standheizgeräts auch bei stillstehendem Dieselmotor, wenn die Vorförderpumpe in der Kraftstoffzuleitung stillsteht, zu gewährleisten, ist pa­ rallel zur Vorförderpumpe eine Umgehungsleitung mit einem Rückschlagventil angeordnet, so daß Kraftstoff auch bei stillstehendem Dieselmotor unter Umgehung der Vorförderpumpe durchgehen kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Kraftstoff­ versorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Die­ selmotoren, und

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Ausführungs­ variante.

In den Fig. 1 und 2 sind alle vom Kraftstoff durchströmten Leitungen mit ausgezogenen Linien und die von Kühlmittel, insbesondere Wasser, durchströmten Leitungen gestrichelt dargestellt.

Der Dieselmotor 10 ist als Block dargestellt. Kühlmittel wird von einer Umwälzpumpe 11 durch den Dieselmotor 10 und einen Kühler 12 üblicher Bauart gefördert. Die Kraftstoffzu­ fuhr zu den Zylindern des Dieselmotors 10 erfolgt über eine Einspritzpumpe 13. Der Kraftstoff wird einem Kraftstofftank 14 entnommen. Er gelangt zu der Einspritzpumpe 13 über eine Kraftstoffzuleitung 15 und strömt hintereinander durch einen Wärmetauscher 16, ein Vorfilter 17, eine Vorförderpumpe 18 und ein Feinfilter 19. Parallel zu der Vorförderpumpe 18 ist in einer Umgehungsleitung ein Rückschlagventil 20 angeordnet, das Kraftstoff in Richtung vom Kraftstofftank 14 zur Einspritz­ pumpe 13 durchläßt. Eine Kraftstoffrückleitung 21 führt vom Dieselmotor 10 bzw. der Einspritzpumpe 13 zurück zum Kraft­ stofftank 14. Es ist ferner ein Standheizgerät 22 vorhan­ den, das eine Brennstoffpumpe 23 und eine Wärmeträger-Um­ wälzpumpe 24 aufweist. Die Brennstoffpumpe 23 liegt parallel zu der Einspritzpumpe 13, d.h. ihre Einlaßseite ist über eine Leitung 25 mit der zur Einspritzpumpe 13 führenden Seite der Kraftstoffzuleitung 15 verbunden, während eine vom Aus­ laß der Brennstoffpumpe 23 abgehende Leitung 26 an die Kraftstoffrückleitung 21 angeschlossen ist. Die Umwälzpumpe 11 für das Kühlmittel des Dieselmotors 10, die Einspritzpumpe 13 und die Vorförderpumpe 18 werden vom Dieselmotor 10 ange­ trieben, während die Brennstoffpumpe 23 und die Wärmeträger- Umwälzpumpe 24 des Standheizgerätes 22 in der üblichen, nicht näher veranschaulichten Weise aus einer Fahrzeugbatterie 9 unabhängig von einer externen Energieversorgungseinrichtung gespeist sind.

Von der Wärmeträger-Umwälzpumpe 24 durch das Standheizgerät 22 geförderter und dort bei eingeschaltetem Heizgerätebrenner erwärmter Wärmeträger gelangt über eine Leitung 27 und eine Zweigleitung 28 zum Wärmetauscher 16. Den Wärmetauscher 16 verlassender Wärmeträger strömt über Leitungen 29, 30 zur Ein­ laßseite der Umwälzpumpe 11. Nach Durchströmen des Diesel­ motors 10 gelangt der Wärmeträger zur Wärmeträger-Umwälzpumpe 24 über eine Leitung 36 zurück. Von der Leitung 27 geht eine weitere Zweigleitung 31 ab, die zu einem Wärmetauscher 32 führt, der beispielsweise zur Kabinenheizung bestimmt ist. Die Aus­ trittsseite des Wärmetauschers 32 ist über eine Leitung 33 an die Leitung 30 angeschlossen. In der Zweigleitung 28 lie­ gen eine Reguliereinrichtung 34, wie eine Drossel, sowie eine Absperreinrichtung 35. Entsprechende Regulier- und Absperr­ einrichtungen (nicht dargestellt) können gegebenenfalls auch in dem über den Wärmetauscher 32 führenden Kreislauf 31, 33 liegen. Die Regulier- und Absperreinrichtungen 34, 35 sowie gegebenenfalls vorhandene zusätzliche Regulier- und Absperr­ einrichtungen ermöglichen eine bedarfsabhängige zeitliche und/oder mengenmäßige Verteilung des vom Standheizgerät 22 er­ wärmten Wärmeträgers auf die verschiedenen Wärmeverbraucher.

Wird der Dieselmotor 10 abgestellt, erlaubt die aus der Fahr­ zeugbatterie 9 gespeiste Brennstoffpumpe 23 eine Umwälzung von Kraftstoff über die Leitung 15, den Wärmetauscher 16, das Vor­ filter 17, das Rückschlagventil 20, das Feinfilter 19, die Lei­ tungen 25, 26 und 21 sowie den Kraftstofftank 14. Weil der Dieselmotor 10 zusammen mit dem aufgeheizten Kühlmittel einen Wärmespeicher darstellt und die Einspritzpumpe 13 mit dem Dieselmotor 10 in wärmeleitender Verbindung steht, und weil ein weiterer Wärmespeicher von dem im Kraftstofftank 14 be­ findlichen Kraftstoffvorrat gebildet wird, kann eine solche Kraftstoffumwälzung allein bereits ausreichen, um Kaltstart­ bereitschaft des Motors 10 zu gewährleisten, wenn die Außen­ temperatur nicht übermäßig tief und/oder die Abstellzeitdauer des Dieselmotors nicht übermäßig lang ist. In diesen Fällen bedarf es daher nicht einer Verbrennung von Kraftstoff im Standheizgerät 22. Es ist vielmehr ausreichend, wenn dessen Brennstoffpumpe 23 arbeitet. Bei längerer Abschaltdauer des Dieselmotors 10 und/oder niedrigerer Außentemperatur wird der Brenner des Standheizgerätes 22 eingeschaltet. Das Standheiz­ gerät 22 heizt den mittels der Umwälzpumpe 24 geförderten Wärme­ träger auf. Über den Wärmetauscher 16 wird dem umgewälzten Kraftstoff Wärme zugeführt. Paraffinausscheidungen im Kraft­ stoff werden vermieden oder aufgelöst. Die Filter 17, 19 wer­ den frei. Verstopfungen der Einspritzdüsen des Dieselmotors 10 sind vermieden. Vom Wärmetauscher 16 aus gelangt der Kraftstoff unmittelbar zu den Filtern 17, 19. Es braucht infolgedessen nicht der gesamte Tankinhalt angewärmt zu werden, sondern nur die für eine wirkungsvolle Kraftstoffversorgung notwendigen Leitungsteile der Kraftstoffversorgungseinrichtung. Der im Standheizgerät 22 zu verbrennende Kraftstoff wird unmittelbar über die Filter 17, 19 zugeführt, die für einen relativ großen Durchfluß ausgelegt sind. Das Standheizgerät 22 läßt sich aufgrunddessen auch dann noch einwandfrei starten, wenn eine dem Beginn der Paraffinausscheidung entsprechende Kraftstoff­ temperatur bereits unterschritten ist. Die geringe, zum Be­ trieb des Standheizgerätes 22 notwendige Kraftstoffmenge wird selbst von zum Teil verstopften Filtern 17, 19 noch durchge­ lassen. Der Start des Standheizgerätes unter diesen Bedingungen kann durch eine an sich bekannte elektrische, kurzzeitige Düsenstockvorwärmung am Heizgerät erleichtert werden.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 ist an Stelle der Brennstoffpumpe 23 des Standheizgeräts 22 oder zusätzlich zu dieser Pumpe eine separate Kraftstoffumwälzpumpe 40 vor­ gesehen, die gleichfalls aus der Fahrzeugbatterie 9 ge­ speist ist. Abweichend von der Anordnung nach Fig. 1 steht ferner die Kraftstoffleitung 25 über einen Teil ihrer Länge in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit einem vom Wärme­ träger durchströmten Wärmetauscher 41 des Standheizgerätes 22. Hierzu kann die Leitung 25 nach Art einer Leitungsschlange 42 um den Wärmetauscher 41 gewunden sein, wie dies in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. In dem Kraftstofftank 14 ist ein Wärmetauscher 43 vorgesehen, der über Leitungen 44, 45 und eine in der Leitung 44 liegende Regulier- und/oder Absperr­ einrichtung 46 mit vom Standheizgerät 22 und/oder vom Diesel­ motor 10 aufgewärmtem Wärmeträger beschickt werden kann. Der Wärmetauscher 43 gibt Wärme an den im Kraftstofftank 14 befindlichen Kraftstoff und insbesondere den vom Kraftstoff­ tank 14 abgehenden Leitungsteil der Kraftstoffzuleitung 15 ab.

Im übrigen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Kraftstoffversorgungseinrichtung gemäß Fig. 2 denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1.

Claims (6)

1. Kraftstoffversorgungseinrichtung für mit einer Fahrzeugbatterie ausgestatteten Kraftfahrzeug-Dieselmoto­ ren, mit einem Kraftstoffkreislauf, der eine von einem Kraftstofftank über mindestens ein Kraftstoffilter zu ei­ ner vom Dieselmotor angetriebenen Einspritzpumpe füh­ rende Kraftstoffzuleitung, eine zum Kraftstofftank zurück­ führende Kraftstoffrückleitung, eine unabhängig vom Lauf des Dieselmotors elektrisch antreibbare Kraftstoffumwälz­ pumpe und einen Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch zwischen den über die Kraftstoffzuleitung strömenden Kraft­ stoff und einen flüssigen Wärmeträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffumwälz­ pumpe (18, 23, 40) zum unabhängig vom Lauf des Dieselmotors (10) elektrischen Antreiben durch die Fahrzeugbatterie (9) versorgbar ist, und daß der Wärmetauscher (16) an einen Wärme­ trägerkreislauf eines Standheizgeräts (22) angeschlossen ist.

2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffumwälzpumpe (23, 40) zusätzlich zur Kraftstoff­ umwälzpumpe (18) vorgesehen ist.

3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoff­ umwälzpumpe die Brennstoffpumpe (23) des aus dem Kraftstoff­ kreislauf des Dieselmotors (10) gespeisten Standheizgeräts (22) dient.

4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftstofftank (14) ein weiterer vom Standheizgerät (22) versorgbarer Wärmetauscher (43) angeordnet ist.

5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungsteile des Kraftstoffkreislaufs in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmetauscher (41) des Stand­ heizgeräts (22) sind.

6. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Vorförderpumpe (18) eine Umgehungsleitung mit einem Rückschlagventil (20) zum Durchlaß von Kraftstoff bei stillstehendem Dieselmotor (10) liegt.