DE3507462A1 - Brennstoffsystem - Google Patents

Brennstoffsystem

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

Anmelder: LUCAS INDUSTRIES public limited company, Birmingham Bl9 2XF, Großbritannien
Bezeichnung: Brennstoffsystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffversorgungssystem für Kompressionszundungsmotoren, das System hat eine Niederdruckpumpe, die Brennstoff aus einem Vorratstank fördert, eine Hochdruckpumpe, die durch die Niederdruckpumpe mit dem Brennstoff versorgt wird, ein zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckpumpe angeordnetes Filter und eine Brennstoffheizeinrichtung für das Heizen des durch den Filter fließenden Brennstoffs.
Der Einsatz einer Brennstoffheizvorrichtung in einem Brennstoffsystem der eingangs genannten Art ist generell auf Wintermonate beschränkt, wenn die Gefahr besteht, daß Teile des Brennstoffs gefrieren und sich im restlichen, weiterhin flüssigen Brennstoff verteilen. Da der Brennstoff durch das Filter gezogen wird, werden die ausgefrorenen Anteile in dem Filter zurückbleiben und das Filter verstopfen, hierdurch wird die weitere Brennstoffzufuhr unterbunden. Wenn die Umgebungstemperatur dergestalt ist, daß eine Möglichkeit für das Einfrieren von Brennstoff besteht, wird die Brennstoffheizeinrichtung in Betrieb gesetzt, sie liefert dem Brennstoff ausreichend Wärme, um ein Einfrieren zu verhindern.
Es ist üblich, eine andere Brennstoffzusammensetzung für kalte Jahreszeiten und Bedingungen zu verwenden, diese Zu-
sammensetzung ist so gewählt, daß das Einfrieren bei viel tieferen Temperaturen auftritt. Da der Weltvorrat an Brennstoffen abnimmt, wird eine zunehmende Tendenz zu verzeichnen sein, Brennstoffe zu liefern, die Anteile beinhalten, welche bei normaler Umgebungstemperatur ausfrieren können. Dies kommt dadurch, daß der Einsatz von Kohlenwasserstoffen mit höherem Schmelzpunkt im Brennstoff der beste Einsatz der abnehmenden Vorräte an Brennstoff ist. Brennstoffsysteme, die für derartige Brennstoffe ausgelegt sind, werden es erfordern, daß die Heizeinrichtung häufiger eingesetzt wird, bei hohen Umgebungstemperaturen kann es aber notwendig werden, daß die Hochdruckpumpe gekühlt wird, um ihren Wirkungsgrad zu erhalten. Bei allen Brennstoffsystemen ist es notwendig, mit dem Brennstoff eingetragene Luft abzuleiten, dies wird durch Rückführen des die Luft enthaltenden Brennstoffs in den Brennstofftank erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brennstoff-Versorgungssystem der angegebenen Art zu schaffen, das eine einfache und geeignete Ausbildung hat.
Erfindungsgemäß weist das Brennstoffversorgungssystem dieser Art eine Brennstoffrückleitung auf, die sich vom Filtergehäuse oder dem Gehäuse der Hochdruckpumpe erstreckt, es weist weiterhin eine Öffnung in dieser Rückleitung und temperaturempflindliche Mittel auf, die in Tätigkeit treten, wenn die Temperatur des durch die Öffnung fließenden Brennstoffs abfällt oder unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, um die Größe der Öffnung zu reduzieren.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 bis
Fig. 3 ein diagrammatisches Blockschaltbild verschiedener Brennstoffsysteme nach der Erfindung,
Fig. 4 eine schnittbildliche Seitenansicht eines
in einem derartigen System angeordneten Ventils, und
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Figur 4 für ein anderes Ausführungsbeispiel des Ventils.
Wie Figur 1 zeigt, hat das Brennstoffversorgungssystem eine Niederdruckpumpe 10, die Brennstoff aus einem Vorratstank 11 entnimmt. Der Brennstoff fließt durch eine Sedimentiereinrichtung 12 und eine Heizvorrichtung 13. Die Pumpe 10 fördert den Brennstoff durch ein feines Filter zu einer Hochdruckpumpe 15, die Auslässe hat, die jeweils mit Einspritzdüsen des zugehörigen Motors verbunden sind. Die Heizvorrichtung 13 ist eine elektrische Heizvorrichtung, sie hat einen Thermostat, durch den die Heizvorrichtung 13 abgeschaltet wird, wenn der innerhalb der Heizvorrichtung 13 befindliche oder diese verlassende Brennstoff eine vorgegebene Temperatur hat. Als eine Alternative für die Heizeinrichtung kann ein Wasser/Brennstoffwärmetauscher vorgesehen sein, der mit Wasser von dem Kühlsystem des Motors versorgt wird. In der Sedimentiereinrichtung 12 können grobe Schmutzpartikel und auch Wassertropfen, die in dem aus dem Vorratstank 11 entnommenen Brennstoff vorhanden sind, aus dem Brennstoff ausfallen, so daß ein im wesentlichen sauberer Brennstoff von der Pumpe 10 angesaugt und dem Filter 14 zugeführt wird. Dieses Filter 14 ist ein Papierfilter, das in der Lage ist, Partikelchen
bis hinunter zu sehr kleinen Abmessungen zurückzuhalten, so daß keine Beschädigungsgefahr für die Hochdruck-Injektionspumpe 15 besteht.
Die Heizeinrichtung 13 heizt den Brennstoff genügend auf, um zu vermeiden, daß Fraktionen des Brennstoffs einfrieren und dabei das Filter 14 verstopfen. Wie oben erwähnt, wird die Heizeinrichtung abgeschaltet, wenn die Temperatur des Brennstoffs oberhalb eines vorgegebenen Wertes ansteigt.
Die Hochdruckpumpe 15 hat ein Lüftungsloch, das über eine Rückleitung 16 mit dem Vorratstank 11 verbunden ist. Durch das Lüftungsloch wird erreicht, daß Brennstoff, der in das Gehäuse der Hochdruckpumpe hineingeraten ist, in den Vorratstank zurückgeführt wird, obwohl zum Zwecke der Kühlung und Entlüftung ein gewisser Austritt von Brennstoff direkt vom Brennstoffeinlaß der Hochdruckpumpe zugelassen werden kann. Um die Menge der zugeführten Wärme, die dem Brennstoff zugeführt wird, wirtschaftlich zu halten, ist ein Ventil 17 vorgesehen und vorteilhafterweise am Gehäuse der Hochdruckpumpe angeordnet. Eine vergrößerte Darstellung dieses Ventils ist aus Figur 4 ersichtlich, eine alternative Ausbildung des Ventils ist in Figur 5 gezeigt.
Wie Figur 4 zeigt, hat das Ventil ein Ventilgehäuse 18, das eine Ventilkammer 19 ausbildet. In dieser befindet sich eine Stufe 20, ein Endbereich des Gehäuses bildet einen Schraubanschluß 21, mit dem das Gehäuse in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 15 geschraubt werden kann. Die Ventilkammer 19 ist an ihrem anderen Ende durch eine Ventilplatte 22 geschlossen, die eine Öffnung 23 hat. In der Ventilkammer 19 ist ein Ventilteil 24 untergebracht, das mit einem nach außen gerichteten Flansch versehen ist,
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gegen den ein Ende einer Schraubendruckfeder 26 anliegt, deren anderer Endbereich sich an der Ventilplatte 22 abstützt. Die Feder 26 belastet daher den Flansch 25 gegen die Stufe 20 vor. Das Ventilteil 24 ist rohrförmig und bildet an seinem einen, der Ventilplatte 22 zugewandten Endbereich eine Öffnung 27 aus, die schmaler ist als die Öffnung 23. Zusätzlich ist das Ventilteil an diesem Ende so geformt, daß es mit der Ventilplatte 22 am Eingang der Öffnung 23 zusammenwirken kann, durch die entsprechende Anlage wird der Fluß von Brennstoff durch das Ventil weiter eingeschränkt. Das Ventilteil wird durch eine temperaturempfindliche Feder 28 in Kontakt mit der Ventilplatte gebracht, ein Ende dieser Feder liegt am Flansch 25 an, das andere Ende stützt sich gegen eine weitere Stufe ab, die in der Ventilkammer 19 ausgebildet ist. Die Feder ist in den Brennstoff eingetaucht, der von der Hochdruckpumpe kommt. In der in Figur 4 gezeigten Position ist die Brennstoff tempera tür so hoch, daß die temperaturempfindliche Feder 28 zusammengefallen ist, so daß die Schraubendruckfeder 26 den Flansch des Ventilteils in Kontakt mit der Stufe bringen kann. In dieser Stellung fließt Brennstoff durch Bypassöffnungen 29, die in dem Ventilteil ausgebildet sind und durch die Öffnung 23 in die Rückleitung 16. Liegt die Brennstofftemperatur unter einem vorgegebenen Wert, so befindet sich die Feder 28 in einem expandierten Zustand, in dem das Ventilteil an der Ventilplatte anliegt und hierdurch die Öffnung 23 blockiert ist. In diesem Zustand wird die dem Vorratstank zurückgeführte Menge an Brennstoff reduziert. Die Temperatur, bei der das Ventil in seine engere Stellung gebracht werden kann, wird höher gewählt als der Einstellpunkt des Thermostats in der Heizvorrichtung 13, der das Abschalten der Heizeinrichtung bestimmt .
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Wenn es kalt ist, bewirkt das Ventil 17 daher eine beträchtliche Einschränkung des Brennstoffflusses, so daß nur eine geringe Menge an Brennstoff durch die Rückleitung 16 fließt. Die Heizvorrichtung 13 ist eingeschaltet und gewärmter Brennstoff läuft durch die Pumpe 10 und das Filter 14 zur Hochdruckpumpe. Wenn die Temperatur ansteigt, schaltet das Thermostat die Heizeinrichtung ab. Steigt die Temperatur des Brennstoffs weiter an, wodurch ein Temperaturanstieg des Brennstoffs in der Hochdruckpumpe 15 bewirkt wird, so bewegt sich das Ventilteil 24 in die in Figur 4 gezeigte Position und ermöglicht einen verstärkten Brennstofffluß durch die Rückleitung 16. Dieser höhere Brennstofffluß bewirkt eine Kühlung der Hochdruckpumpe 15.
Eine andere Ausbildung des Ventils 17 ist in Figur 5 gezeigt, diese Ausführung hat ein Ventilgehäuse 33, das eine zentrale, gestufte Bohrung 34 und einen Auslaß 36 aufweist. Zwischen den Enden der Bohrung ist ein Sitz 37 ausgebildet, der mit einem Ventilteil 38 zusammenwirkt, das verschiebbar innerhalb der Ventilkammer angeordnet ist, die von einem breiteren Bereich der Bohrung gebildet wird, die sich zwischen dem Sitz und dem Auslaß 36 befindet. Das Ventilteil wird durch eine temperaturempflindliche Feder 39 in Kontakt mit dem Sitz vorbelastet, das vom Ventilteil entfernte Ende dieser Feder liegt an einem mit Öffnungen versehenen Federanschlag 40 an, der im breiteren Bereich der Bohrung durch einen Sicherungsring gehalten ist.
Das Ventilteil 38 wird in Richtung weg vom Sitz durch eine Schraubendruckfeder 41 vorbelastet. Weiterhin hat das Ventilteil einen zentralen Durchlaß 42, der verengt ausgebildet ist und das Äquivalent zur Öffnung 27 des Ventils nach Figur 4 ist. Wenn der Brennstoff kalt ist, hat die Feder
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39 die ausgedehnte Position, die in Figur 5 gezeigt ist. Wenn der Brennstoff heiß ist, drückt die Feder 41 das Ventilteil weg vom Sitz, so daß Brennstoff um das Ventilteil herum fließen kann, das Ventilteil ist hierzu gerippt. Das Ventilteil kann in die gestrichelt gezeichnete Position durch die Wirkung der Feder 41 bewegt werden, diese Position wird durch die Brennstofftemperatur und die Federwerte der beiden Federn bestimmt.
In Figur 2 haben diejenigen Teile, die dieselbe Funktion wie in Figur 1 haben, dieselben Bezugsziffern. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Rückleitung 16 über das Ventil 17 an den oberen Bereich des Gehäuses des Filters 14 angeschlossen. Zusätzlich ist eine weitere Leitung 30 vorgesehen, die das Gehäuse der Hochdruckpumpe 15 mit einem Punkt in der Versorgungsleitung verbindet, der sich zwischen der Sedimentiereinrichtung und der Heizeinrichtung 13 befindet. Die Leitung 30 hat eine verkleinerte Öffnung 31, die in geeigneter Weise in einem Gehäuse angeordnet ist, das mit dem Pumpengehäuse verbunden ist. In Betrieb und unter der Annahme, daß die Umgebungstemperatur gering ist, nimmt das Ventil 17 die Einstellung an, bei der der Brennstoff fluß verringert wird. Die Heizeinrichtung 13 ist angeschaltet und gewärmter Brennstoff wird durch das Filter 14 zur Hochdruckpumpe 15 geliefert. Ein Teil des Brennstoffs läuft durch die Rückleitung 16 in den Vorratstank 11 zurück, ein Teil des Brennstoffs fließt durch die Leitung 13 in den Eingang der Heizeinrichtung. Der durch die Rückleitung 16 fließende Brennstoff nimmt Luft mit, die sich im Filtergehäuse angesammelt haben kann. Der durch die Leitung 30 zurückgeführte Brennstoff hat eine höhere Temperatur als der der Hochdruckpumpe 15 zugeführte Brennstoff. Der Grund hierfür liegt darin, daß in der
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Hochdruckpumpe der Brennstoff mit Druck beaufschlagt wird und daß die Hochdruckpumpe in Nähe des Motors angeordnet ist, hierdurch wird der durch die Hochdruckpumpe fließende Brennstoff erhitzt. Steigt die Temperatur des Brennstoffs, der der Heizeinrichtung zugeführt wird, an, so wird ein Punkt erreicht, bei dem der Thermostat des Heizers öffnet und diesen abschaltet. Die Heizeinrichtung bleibt abgeschaltet, solange der Brennstoff ausreichend warm bleibt. Steigt die Umgebungstemperatur, so wird ein Temperaturwert erreicht, bei dem die Feder 28 zusammenklappt, hierdurch wird ein erhöhter Brennstoffluß durch die Rückleitung 16 möglich. Dieser verstärkte Brennstofffluß wird durch einen verstärkten Fluß kälteren Brennstoffs aus dem Tank 11 gebildet und hat den praktischen Nutzen, daß etwas von dem durch die Leitung 30 fließenden, heißeren Brennstoff durch die Rückleitung 16 fließt, so daß die Temperatur des der Hochdruckpumpe 15 zugeleiteten Brennstoffs abfällt.
In Figur 3 ist ein Brennstoffversorgungssystem für eine Rotationsverteilerpumpe 32 gezeigt. Das System ist im wesentlichen dasselbe wie das in Figur 2 dargestellte System, jedoch mit der Ausnahme, daß der Begrenzer 31 durch ein Einwegventil 33 ersetzt ist, das in der Lage ist, einen Brennstofffluß vom Gehäuse der Pumpe 32 zurück zur Brennstoff versorgungsleitung zuzulassen. In bevorzugter Weise ist der Punkt für den Wiedereintritt in die Brennstoffversorgungsleitung zwischen der Pumpe 10 und dem Filter 14 angeordnet. Der Grund hierfür ist, daß Druckänderungen innerhalb des Gehäuses der Pumpe die Funktion einiger Komponenten innerhalb der Pumpe beeinflussen kann. Es ist erwünscht, den Druck im Pumpengehäuse auf einem geringen, positiven Wert zu halten, dies wird durch das Ventil 33 erreicht. Es ist jedoch auch wünschenswert, daß der Druck
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hinter dem Ventil 33 so konstant wie möglich ist, weil hierdurch ebenfalls der Druck im Pumpengehäuse beeinflußt wird. Die Leitung 13 ist deshalb mit dem Auslaß der Pumpe 10 verbunden. Aus Figur 3 wird ersichtlich, daß alternative Positionen für die Heizeinrichtung 13 gestrichelt dargestellt sind, es besteht kein Grund, warum die Heizeinrichtungen 13 aus den Figuren 1 und 2 nicht (in Brennstoff richtung gesehen) oberhalb der Pumpe 10 angeordnet werden können.
In der beschriebenen Anordnung wird im Brennstoff mitgeführte Luft in den Vorratstank zurückgeführt, im Falle der Ausführungen nach Figur 1 direkt durch das Ventil 17, unabhängig von dessen Position, und von der Brennstoffpumpe und im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 2 und 3 durch das Ventil 17 und vom Filtergehäuse. Weiterhin wird der Brennstoffluß durch die Heizeinrichtung dann auf einem minimalen Wert gehalten, wenn der Brennstoff kalt ist, so daß der Verbrauch der Heizeinrichtung, insbesondere wenn diese elektrisch betrieben ist, gering gehalten werden kann.

Claims (1)

  1. Ansprüche
    BrennstoffVersorgungssystem für einen Kompressionszündungsmotor (Dieselmotor)
    gekennzeichnet durch eine Niederdruckpumpe (10), die Brennstoff von einem Vorratstank (11) entnimmt, eine Hochdruckpumpe (15), die von der Niederdruckpumpe (10) mit Brennstoff versorgt wird, ein zwischen den beiden Pumpen (10, 15) angeordnetes Filter (14), eine Brennstoffheizvorrichtung (13) für das Aufwärmen von zum Filter (14) fließendem Brennstoff, eine Rückleitung (16) für Brennstoff, die von einem Gehäuse des Filters (14) oder einem Gehäuse der Hochdruckpumpe (15) ausgeht, eine Öffnung in dieser Rückleitung (16) und durch temperaturempflindliche Mittel, die wirksam werden, wenn die Temperatur des durch die Rückleitung (16) fließenden Brennstoffs abfällt oder unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, um die Größe der genannten Öffnung zu reduzieren.
    BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempflindlichen Mittel ein Ventilgehäuse (18, 33) aufweisen, das eine Ventilkammer (19) ausbildet, die ein Teil der genannten Rückleitung (16) ist, daß in der Ventilkammer (19)
    bewegbar ein Ventilteil (24, 38) vorgesehen ist, daß eine temperaturempfindliche Feder (28, 39) das Ventilteil (24, 38) vorbelastet, und daß das Ventilteil (24, 38) und die Feder (28, 39) so angeordnet sind, daß dann, wenn der in die Ventilkammer (19) fließende Brennstoff kalt ist, das Ventilteil .(24, 38) in der Ventilkammer (19) bewegt wird, um den Brennstofffluß durch die Ventilkammer (19) zu begrenzen.
    3. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Ende der Ventilkammer (19) abschließende Platte vorgesehen ist, daß die Öffnung in dieser Platte ausgebildet ist, daß das Ventilteil (24, 38) rohrförmig ist und an einem Ende für ein Zusammenwirken mit dem Einlaß der Öffnung unter der Wirkung der temperaturempflindlichen Feder (28, 39), wenn der Brennstoff kalt ist, geformt ist, und daß das Ventilteil (24, 38) eine weitere Öffnung ausbildet, die enger ist als die erstgenannte Öffnung und durch die Brennstoff fließt, wenn dieser kalt ist.
    4. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Flansch (25) an dem Ventilteil (24, 38) und dadurch, daß die Feder gegen diesen Flansch (25) in eine Richtung wirkt, um das Ventilteil (24, 38) in Kontakt mit der Platte zu drücken und dadurch, daß eine Schraubendruckfeder (26, 41) auf diesen Flansch (25) wirkt, um das Ventilteil (24, 38) von der Platte wegzudrücken.
    5. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Stufe (20) in dem Ventilgehäuse (18, 33), die mit dem Flansch (25) zusammenwirkt, um
    die Bewegung des Ventilteils (24, 38) unter der Wirkung der Schraubendruckfeder (26, 41) zu begrenzen.
    6. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine weitere Öffnung, die in dem genannten einen Ende des Ventilteils (24, 38) ausgebildet ist und dadurch, daß die Wand des Ventilteils (24, 38) mit Öffnungen versehen ist, durch die Brennstoff fließen kann, wenn der Flansch in Kontakt mit der Stufe (20) ist.
    7. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sitz in der Ventilkammer (19) ausgebildet ist, daß die temperaturempflindliche Feder (28, 39) das Ventilteil (24, 38) in Anlage an den Sitz vorbelastet, und daß eine Öffnung in dem Ventilteil (24, 38) ausgebildet ist, durch die Brennstoff in einem beschränkten Umfang fließen kann, wenn das Ventilteil (24, 38) in Kontakt mit dem Sitz ist.
    8. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Schraubendruckfeder (26, 41), die das Ventilteil (24, 38) von dem genannten Sitz wegbelastet.
    9. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (16) an dem Gehäuse des Filters (14) angeschlossen ist und daß das Pumpengehäuse über eine zweite Leitung mit einem stromabwärts des Filters (14) befindlichen Punkt des Systems verbunden ist.
    10. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung eine Begrenzungseinrichtung (Drossel) aufweist und an einen
    Punkt strömungsmäßig vor der Niederdruckpumpe (10)
    angeschlossen ist.
    11. BrennstoffVersorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung ein Rückschlagventil aufweist und an einen Punkt zwischen der Niederdruckpumpe (10) und dem Filter (14) angeschlossen ist.
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