DE3602155A1 - Kraftstoffanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffanlage für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kraftstoffanlagen werden insbesondere für Motoren mit einer Einspritzanlage für die Gemischaufbe­ reitung verwendet. Bei Einspritzmotoren wird unabhängig vom jeweiligen Verbrauch immer eine konstante Kraftstoff­ menge über die Vorlaufleitung dem Motor zugeführt. Die Förderleistung der Kraftstoff-Förderpumpe ist also höher als der Kraftstoffverbrauch. Die nicht verbrauchte Kraft­ stoffmenge wird über die Rücklaufleitung in den Vorrats­ behälter zurückgeleitet.

Durch das ständige Im-Kreislauf-Führen des Kraftstoffs durch den heißen Motorraum, durch die verlorene Reibungs­ arbeit der Kraftstoff-Förderpumpe und dergleichen kommt es zu einer Erwärmung des Kraftstoffs. Der Inhalt des Kraft­ stoffvorratsbehälters kann sich dadurch insbesondere bei höheren Außentemperaturen auf 50°C und mehr erwärmen. Auch werden die Kraftfahrzeuge an der Unterseite insbeson­ dere zur Steigerung des c _w -Wertes immer stärker verklei­ det, so daß die Wärme der Kraftstoffanlage nur schlecht an die Umgebung abgegeben werden kann. Bei solchen Temperatu­ ren beginnen die niedrigsiedenden Bestandteile des Kraft­ stoffs zu sieden. Dies gilt insbesondere dann, wenn dem Kraftstoff niedrigsiedende Alkohole, wie Methanol oder Ethanol, zugesetzt worden sind, wobei der Anteil derarti­ ger Zusätze in Kraftstoffen im Steigen begriffen ist. Damit der Kraftstoff von der Kraftstoff-Förderpumpe bla­ senfrei angesaugt und demgemäß auch blasenfrei einge­ spritzt werden kann, mündet die Rücklaufleitung nach dem Stand der Technik in einem in dem Kraftstoffvorratsbehäl- ter angeordneten Dralltopf, in welchem die Gase aus dem Kraftstoff ausgetrieben werden.

Um eine Belastung der Atmosphäre durch die aus dem Kraft­ stoff entweichenden Gase zu verhindern, werden geschlos­ sene Kraftstoffanlagen verwendet, die in manchen Ländern sogar vorgeschrieben sind. Dazu ist an der Oberseite des Kraftstoffvorratsbehälters eine Leitung angeschlossen, über die die aus dem Kraftstoff entweichenden Gase abge­ zogen und zum Ansaugrohr der Brennkraftmaschine geführt werden, wo sie verbrennen.

Zur Aufrechterhaltung einer möglichst gleichmäßigen Zufuhr dieser Gase zum Ansaugrohr ist in dieser Gasabzugsleitung im allgemeinen eine üblicherweise mit Aktivkohle gefüllte Absorbereinrichtung vorgesehen, in der die Kraftstoffgase vorübergehend zurückgehalten werden. Mittels durch die Absorbereinrichtung geleiteter Luft wird diese gespült, wodurch der absorbierte Kraftstoff langsam an das Ansaug­ rohr abgegeben wird.

Wenn große Mengen des erwärmten Kraftstoffs über die Rück­ laufleitung in den Kraftstoffvorratsbehälter strömen, was insbesondere im "stop-and-go"-Betrieb des Kraftfahrzeuges vorkommt, dann wird der Kraftstoff in dem Kraftstoffvor­ ratsbehälter in relativ kurzer Zeit aufgeheizt, wodurch eine große Kraftstoffgas-Menge schlagartig freigesetzt wird. Die so freigesetzte Kraftstoffgas-Menge nimmt mit dem Inhalt des Kraftstoffvorratsbehälters zu, so daß die­ ser Effekt durch die ständig wachsenden Kraftstoffbehäl­ terinhalte noch gravierender wird.

Andererseits ist die Absorptionskapazität der Absorber­ einrichtung begrenzt. Die Absorbereinrichtung kann daher eine große schlagartig anfallende Menge an Kraftstoffgas nicht mehr absorbieren, so daß ein übermäßig fettes Ge­ misch in das Ansaugrohr gelangt. Dies hat nicht nur eine Vergeudung von Kraftstoff und eine erhöhte Belastung der Umwelt mit Schadstoffen zur Folge, sondern kann auch dazu führen, daß die Brennkraftmaschine abstirbt.

Um diesem Problem abzuhelfen, ist es bekannt, den Kraft­ stoff mit der Klimaanlage des Kraftfahrzeuges zu kühlen. Diese Maßnahme ist also auf Kraftfahrzeuge beschränkt, die mit einer Klimaanlage ausgerüstet sind. Auch wird dadurch die Kühlleistung der Klimaanlage geschmälert bzw. die Klimaanlage muß auf eine entsprechend höhere Leistung aus­ gelegt werden. Aus der DE-OS 28 41 557 ist es ferner be­ kannt, zur Kühlung des Kraftstoffs statt einer Klimaanlage einen Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher vorzusehen, der flüssigseitig von dem Kraftstoff und luftseitig von der Belüftungsabluft aus dem Fahrgastraum durchströmt wird. Abgesehen davon, daß aus der Kraftstoffanlage austretende Kraftstoffleckmengen nach Verdunstung in den Fahrgastraum gelangen, ist die bekannte Kraftstoffanlage aus Sicher­ heitsgründen höchst problematisch.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine geschlossene Kraftstoffanlage mit Vor- und Rücklauf insbesondere für Einspritzmotoren bereitzustellen, bei der mit geringem Kostenaufwand die Bildung einer großen Kraftstoffgas- Menge und damit insbesondere die Zufuhr eines übermäßig fetten Gemischs zur Luft-Ansaugleitung der Brennkraft­ maschine verhindert ist.

Nach der Erfindung fließt also der gesamte Rücklauf der Kraftstoffanlage in ein geschlossenes separates Zusatz­ gefäß, wobei nur soviel Kraftstoff aus dem Kraftstoff­ vorratsbehälter diesem Zusatzgefäß zugeführt wird, wie die Brennkraftmaschine verbraucht. Wesentlich bei der Erfin­ dung ist es also, daß der Kraftstoff nur vom Kraftstoff­ vorratsbehälter zum Zusatzgefäß fließt und, jedenfalls nicht in größerem Ausmaß, nicht in umgekehrter Richtung.

Dies hat zur Folge, daß im Gegensatz zu den bekannten Kraftstoffanlagen sich der heiße Rücklauf nicht mit dem gesamten Kraftstoff im Kraftstoffvorratsbehälter vermischt und damit zu einem Ausgasen des gesamten Kraftstoffs im Kraftstoffvorratsbehälter führt. Vielmehr wird erfindungs­ gemäß nur die Rücklauf-Kraftstoffmenge und der vom Kraft­ stoffvorratsbehälter zugeführte Kraftstoff in dem Zusatz­ gefäß ausgegast.

Zwar wird dadurch der im Zusatzgefäß vorhandene Kraftstoff stärker erwärmt als der Kraftstoff im Kraftstoffvorratsbe­ hälter bei den Kraftstoffanlagen nach dem Stand der Tech­ nik. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Ausgasung des Kraftstoffs ab einer bestimmten Temperatur von z. B. 60°C abnimmt, so daß die Temperaturerhöhung im Zusatzgefäß zu keiner übermäßigen Steigerung der Menge der Kraftstoffgase führt.

Mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage treten also schlagartig keine großen Kraftstoffgas-Mengen auf, die von der Absorbereinrichtung nicht mehr absorbiert werden können. Der Mehraufwand der Anlage beschränkt sich dabei im wesentlichen auf das Zusatzgefäß, insbesondere ist keine Klimaanlage erforderlich.

Außerdem stellt das Zusatzgefäß bei Kurvenfahrten einen Kraftstoffspeicher dar, aus dem auch noch abgesaugt wer­ den kann, wenn bei geringem Inhalt des Kraftstoffvorrats­ behälters vorübergehend nichts mehr aus dem Kraftstoff­ vorratsbehälter nachgefördert werden kann.

Weiterhin sorgt der Druck, mit dem der Kraftstoff vom Kraftstoffvorratsbehälter in das Zusatzgefäß gelangt, für einen ausreichenden hydrostatischen Druck für die Kraft­ stoff-Förderpumpe. Zusätzlich werden feste Verunreinigun­ gen im Kraftstoffvorratsbehälter nicht mit dem Kraftstoff im Kreislauf geführt, so daß die Kraftstoff-Förderpumpe und die übrigen Bauteile in diesem Kreislauf nur einer re­ lativ geringen Menge derartiger Verunreinigungen ausge­ setzt sind.

Die Gasabzugsleitung führt, wie erwähnt, im allgemeinen zu einer Absorbereinrichtung und von dort zur Luftansauglei­ tung der Brennkraftmaschine. Es kann jedoch auch eine Ab­ sorbereinrichtung vorgesehen sein, aus der nicht mehr ab­ sorbierbarer Kraftstoffdampf einer Einrichtung zur Nach­ verbrennung der nicht verbrannten Kraftstoffbestandteile zugeführt wird. In diesem Fall führen die zusätzlich zu oxidierenen Kraftstoffbestandteile zu einer Überhitzung und Zerstörung der Nachverbrennungseinrichtung.

Nachstehend sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Anlage; und

Fig. 2 und 3 eine zweite und dritte Ausführungsform, und zwar ohne den an die Brennkraftma­ schine angeschlossenen Teil der Vorlauf- und Rücklaufleitung sowie der Gasabzugs­ leitung bzw. zusätzlich ohne Kraftstoff­ vorratsbehälter.

Gemäß Fig. 1 weist die Kraftstoffanlage einen Kraftstoff­ vorratsbehälter 1 auf, an dessen Boden ein Zusatzgefäß 2 angeordnet ist. Im Zusatzgefäß 2 ist die Kraftstoff- Förderpumpe 3 vorgesehen, welche eine elektrisch ange­ triebene Pumpe ist, die in den Kraftstoff im Zusatzgefäß 2 eingetaucht ist.

Von der Pumpe 3 wird der Kraftstoff über eine Kraftstoff­ vorlaufleitung 4 der Einspritzanlage 5 einer Brennkraft­ maschine 6 zugeführt. Die Förderleistung der Kraftstoff- Förderpumpe 3 ist höher als der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine bei Vollast. Der nicht verbrauchte Kraftstoff wird von der Einspritzanlage 5 über eine Rück­ laufleitung 7 wieder zurückgeführt, welche in das Zusatz­ gefäß 2 im unteren Bereich des Zusatzgefäßes 2 mündet.

Das Zusatzgefäß 2 weist an seiner Oberseite einen Raum 8 in Form einer Haube auf, welche einen geringeren Durch­ messer aufweist als das Zusatzgefäß 2. Am oberen Ende des Raumes 8 ist ein Schwimmerventil 9 vorgesehen, das sich in den Kraftstoffvorratsbehälter 1 öffnet. Das Schwimmerven­ til 9 wird also geschlossen, wenn der Stand des Kraft­ stoffs in dem Raum 8 den Schwimmer des Ventils 9 nach oben bewegt. Hingegen wird das Ventil 9 geöffnet, wenn sich im oberen Teil des Raumes 8 aus dem Kraftstoff entweichendes Gas ansammelt und damit das Kraftstoffniveau im Raum 8 entsprechend nach unten drückt.

Die aus dem Ventil 9 austretenden Kraftstoffgase gelangen dann über den Kraftstoffvorratsbehälter 1 zu der Gasab­ zugsleitung 10, die sich an der Oberseite des Kraftstoff­ vorratsbehälters 1 im Bereich des Schwimmerventils 9 be­ findet. Das Kraftstoffniveau des gefüllten Kraftstoffvor­ ratsbehälters 1 ist mit 11 bezeichnet.

Die Gasabzugsleitung 10 führt zu einer Absorbereinrichtung 12, an die eine Spülleitung 13 angeschlossen ist, mit der die von der Absorbereinrichtung 12 absorbierten Kraft­ stoffgase mittels Luft in das Ansaugrohr 14 der Brenn­ kraftmaschine 6 gespült werden.

Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 6 entsprechende Kraftstoffmenge von dem Kraftstoffvorratsbehälter 1 dem Zusatzgefäß 2 zuführt. Diese Einrichtung wird bei der Aus­ führungsform nach Fig. 1 durch eine Saugstrahlpumpe gebil­ det, und zwar stellt die in das Zusatzgefäß 2 mündende Rücklaufleitung 7 die Düse der Saugstrahlpumpe dar, wäh­ rend der Kraftstoffvorratsbehälter 1 über einen Rohrstut­ zen 15 an das Zusatzgefäß 2 angeschlossen ist, welcher das erweiterte, um die Saugstrahlpumpendüse angeordnete Rohr bildet.

Auf diese Weise gast nur der gesamte Rücklauf und der dem Zusatzgefäß 2 über die Saugstrahlpumpe von dem Kraftstoff­ vorratsbehälter 1 zugeführte Kraftstoff in dem Zusatzge­ fäß 2 aus. Die in dem Zusatzgefäß 2 entweichenden Brenn­ stoffgase gelangen dann über den Raum 8, das Schwimmerven­ til 9, den Kraftstoffvorratsbehälter 1 und die Gasabzugs­ leitung 10 zur Absorbereinrichtung 12, von wo sie mittels der Spülleitung 13 zum Ansaugrohr 14 der Brennkraftma­ schine 6 gelangen und dort verbrannt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Kraftstoffanlage unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß das Zusatzgefäß 2′ außerhalb des Kraftstoffvorratsbehälter 1′ angeordnet und mit diesem durch eine Leitung 16 verbunden ist, und ferner die Einrichtung, die den Kraftststoff vom Kraft­ stoffvorratsbehälter 1′ dem Zusatzgefäß 2′ zuführt, durch eine Vorförderpumpe 17 gebildet wird. Die übrigen Bauteile der Ausführungsform nach Fig. 2, die derjenigen nach Fig. 1 entsprechen, sind in Fig. 2 mit der gleichen Bezugs­ ziffer bezeichnet, die mit einem Apostroph versehen ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist zwar aufgrund der Vor­ förderpumpe 17 aufwendiger, jedoch ist eine bessere Geräuschdämpfung der Kraftstoff-Förderpumpe 3′ durch deren Anordnung in dem Zusatzgefäß 2′ außerhalb des Kraftstoff­ vorratsbehälters 1′ möglich, da das Zusatzgefäß 2′ einen kleineren Resonanzkörper als der Kraftstoffvorratsbehälter 1′ darstellt.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß das Zusatzgefäß 2′′ ebenfalls außerhalb des Kraftstoff­ vorratsbehälters 1′′ angeordnet und mit diesem über eine Fallkraftstoffleitung 18 verbunden ist. Der Kraftstoff­ vorratsbehälter 1′′ ist also bei der Ausführungsform nach Fig. 3 höher angeordnet als das Zusatzgefäß 2′′. Die Fall­ kraftstoffleitung 18 bildet also gleichzeitig die den Kraftstoff vom Kraftstoffvorratsbehälter 1′′ dem Zusatz­ gefäß 2′′ zuführende Einrichtung. Alle übrigen Bauteile der Ausführungsform nach Fig. 3 sind, soweit sie denjenigen nach Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1, jedoch mit zwei Apostroph-Strichen ver­ sehen. Bemerkt sei noch, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Mündung der Fallkraftstoffleitung 18 in das Zusatzgefäß 2′′ so angeordnet sein muß, daß die aus dem Kraftstoff im Zusatzgefäß 2′′ entweichenden Gase und der heiße Kraftstoff aus der Rücklaufleitung 7′′ nicht in die Fallkraftstoffleitung 18 gelangen können. Die Fallkraft­ stoffleitung 18 mündet also in den unteren Bereich des Zusatzgefäßes 2′′ ein, und zwar an einer von der Mündung der Rücklaufleitung 7′′ in das Zusatzgefäß 2′′ möglichst weit entfernten Stelle. Weiterhin kann bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 3 auf ein Schwimmerventil verzichtet werden, wenn die Gasabzugsleitung 10′′ sich über das Niveau des Kraftstoffs in dem Kraftstoffvorratsbehälter 1′′ er­ streckt.

Bemerkt sei noch, daß nach den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 die Kraftstoff-Förderpumpe 3′ bzw. 3′′ ebenfalls durch eine elektrisch angetriebene, in den Kraftstoff des Zusatzgefäßes 2′ bzw. 2′′ eingetauchte Pumpe gebildet wird, welche in einem üblichen Dralltopf 19 bzw. 20 im Zusatzge­ fäß 2′ bzw. 2′′ gelagert ist.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsge­ mäßen Kraftstoffanlage wird die Gemischerzeugungseinrich­ tung also durch eine Einspritzanlage gebildet. Die Erfin­ dung ist jedoch auch grundsätzlich bei Brennkraftmaschinen mit Vergasern anwendbar.

Claims (10)

1. Kraftstoffanlage für ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffvor­ ratsbehälter, einer Pumpe zur Förderung des Kraftstoffs vom Kraftstoffvorratsbehälter zur Gemischerzeugungsein­ richtung der Brennkraftmaschine über eine Kraftstoff­ vorlaufleitung, einer von der Gemischerzeugungseinrich­ tung zurückführenden Kraftstoffrücklaufleitung für den nicht verbrauchten Kraftstoff sowie einer Gasabzugslei­ tung, mit der die aus dem Kraftstoff entweichenden Gase der Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine und/oder einer Einrichtung zur Absorption dieser Gase zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzgefäß (2, 2′, 2′′) für das Entweichen der Gase aus dem Kraftstoff vorgesehen ist, aus welchem die Pumpe (3, 3′, 3′′) den Kraftstoff zur Gemischerzeugungseinrichtung (Einspritz­ anlage 5) fördert, in welches die Kraftstoffrücklauf­ leitung (7, 7′, 7′′) mündet und an welches die Gasabzugslei­ tung (10, 10′, 10′′) sowie der Kraftstoffvorratsbehälter (1, 1′, 1′′) angeschlossen sind, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine entsprechende Kraftstoffmenge von dem Kraftstoffvorratsbehälter (1, 1′, 1′′) dem Zusatzge­ fäß (2, 2′, 2′′) zuführt.

2. Kraftstoffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zusatzgefäß (2) einen Raum (8) zum Auffan­ gen der aus dem Kraftstoff entweichenden Gase aufweist, der mit einem derart ausgebildeten Ventil versehen ist, daß es die Gase nicht aber den Kraftstoff aus dem Zusatzgefäß (2) der Gasabzugsleitung (10) zuführt.

3. Kraftstoffanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventil als Schwimmerventil (9) ausgebil­ det ist, das geschlossen wird, wenn der Stand des Kraftstoffs in dem Raum (8) ein bestimmtes Niveau er­ reicht.

4. Kraftstoffanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgefäß (2) im Kraftstoffvorratsbehälter (1) angeordnet ist.

5. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventil bzw. Schwimmerven­ til (9) sich in den Kraftstoffvorratsbehälter (1) öff­ net und die Gasabzugsleitung (10) an den Kraftstoff­ vorratsbehälter (1) angeschlossen ist.

6. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Kraftstoff von dem Kraftstoffvorratsbehälter (1) dem Zusatzgefäß (2) zu­ führende Einrichtung durch eine Saugstrahlpumpe gebil­ det wird, wobei die die Düse der Saugstrahlpumpe bil­ dende Kraftstoffrücklaufleitung (7) in das erweiterte Rohr (15) der Saugstrahlpumpe einmündet, an welches der Kraftstoffvorratsbehälter (1) angeschlossen ist.

7. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Kraftstoff von dem Kraftstoffvorratsbehälter (1′) dem Zusatzgefäß (2′) zuführende Einrichtung durch eine Vorförderpumpe (17) gebildet wird.

8. Kraftstoffanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zusatzgefäß (2′) außerhalb des Kraft­ stoffvorratsbehälter (1′) angeordnet und mit diesem durch eine Leitung (16) verbunden ist.

9. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Kraftstoff vom Kraftstoffvorratsbehälter (1′′) dem Zusatzgefäß (2′′) zuführende Einrichtung durch eine Fallkraftstofflei­ tung (18) von einem Kraftstoffvorratsbehälter (1′′), der höher liegt als das Zusatzgefäß (2′′), gebildet wird.

10. Kraftstoffanlage nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff- Förderpumpe (3, 3′, 3′′) in dem Zusatzgefäß (2, 2′, 2′′) angeordnet und als elektrisch angetriebene, in den Kraftstoff getauchte Pumpe ausgebildet ist.