EP1146224B1 - Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1146224B1
EP1146224B1 EP20010106998 EP01106998A EP1146224B1 EP 1146224 B1 EP1146224 B1 EP 1146224B1 EP 20010106998 EP20010106998 EP 20010106998 EP 01106998 A EP01106998 A EP 01106998A EP 1146224 B1 EP1146224 B1 EP 1146224B1
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EP
European Patent Office
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pump
pressure
diaphragm
fuel
internal combustion
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EP20010106998
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Hans-Peter Mayer
Robert Reitsam
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a fuel supply device of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a fuel supply device is known from the literature, Diesel Engine Management, Verlag Vieweg, 2nd edition 1998, pages 262 and 263.
  • This fuel supply device has a feed pump, is conveyed by the fuel from a reservoir to a high-pressure pump. Due to the high-pressure pump, fuel is conveyed under high pressure at least indirectly to injection points on the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine also has, as usual, an intake pipe for each cylinder, through which the air required for the combustion is sucked. It has been found that, in particular when starting the internal combustion engine, the amount of fuel delivered by the delivery pump may be too low, so that in turn the amount of fuel delivered by the high-pressure pump is too low to ensure starting of the internal combustion engine.
  • the delivery pump could be designed in such a way that it is sufficient to start the engine under all circumstances, but this requires an increased drive power for the feed pump and would do so lead, that during normal operation of the internal combustion engine after its start, the amount of fuel pumped by the pump is greater than the required amount of fuel, so that they would have to be additionally controlled.
  • a generic fuel supply device for an internal combustion engine in which a feed pump is provided, is funded by the fuel from a reservoir to a high-pressure pump.
  • the high-pressure pump delivers fuel under high pressure at least indirectly to an injection point on at least one cylinder of the internal combustion engine.
  • a further feed pump is provided, is conveyed by the parallel to the feed pump fuel from the reservoir to the high pressure pump.
  • the one feed pump is mechanically driven by the internal combustion engine and thus constantly promotes fuel during operation of the internal combustion engine, while the further feed pump has an electric drive and is operated only in case of need. Due to the electric drive, the further feed pump requires increased production costs and thus increased costs for the fuel supply device.
  • a fuel supply device for an internal combustion engine in which a delivery pump is provided, is conveyed by the fuel from a reservoir to a high-pressure pump.
  • the high-pressure pump delivers fuel under high pressure at least indirectly to an injection point on at least one cylinder of the internal combustion engine.
  • a further high pressure pump is provided, which promotes fuel in parallel to the first high-pressure pump under high pressure at least indirectly to the injection point and which is designed as a diaphragm pump.
  • the additional high-pressure pump is driven by a separate air pump.
  • the two high-pressure pumps supplied fuel from the reservoir only by a single pump, so that they must be very large dimensions.
  • the fuel supply device with the features of claim 1 has the advantage that is increased by the diaphragm pump, the pumped to the high-pressure pump amount of fuel, the diaphragm pump, however, requires no additional drive power.
  • FIG. 1 shows a fuel supply device of an internal combustion engine in a schematic representation
  • Figure 2 is a diaphragm pump of the fuel supply device in an enlarged view a longitudinal section
  • Figure 3 shows a section of the diaphragm pump with check valves
  • Figure 4 is a section through the check valves along line IV-IV in Figure 3.
  • the fuel supply device has a feed pump 12, is conveyed by the fuel from a reservoir 14.
  • the feed pump 12 may be formed, for example, as a gear pump or as a roller-cell pump and having an electric motor as drive or mechanically driven by the internal combustion engine 10 or a high-pressure pump 16.
  • the feed pump 12 may be arranged in the reservoir 14 or outside of this. Downstream of the feed pump 12, a high-pressure pump 16 is arranged, the suction side of which is supplied to the funded by the feed pump 12 fuel.
  • a high-pressure accumulator 18 Downstream of the high-pressure pump 16, a high-pressure accumulator 18 is arranged, from which lines 20 to injection points 22 on the cylinders 24 of the internal combustion engine 10 dissipate. At the injection points 22 injectors are arranged, which inject fuel into the combustion chambers of the cylinder 24 of the internal combustion engine 10.
  • Each cylinder 24 of the internal combustion engine 10 also has an intake device in the form of an intake pipe 26, through which the combustion of the fuel in the combustion chamber required air is sucked.
  • the inlet valves of the cylinder 24 are opened and the piston moves downwardly, air is drawn in through the intake pipe 26 and a negative pressure is created in the intake pipe 26.
  • the intake valves of the cylinder 24 are closed, the air pressure in the intake pipe 26 rises again. According to the speed of the internal combustion engine 10 thus arises in the intake manifold 26 of each cylinder 24, a pulsating negative pressure and thus cyclic pressure fluctuations.
  • a further feed pump 30 is provided which promotes parallel to the feed pump 12 fuel from the reservoir 14 to the high-pressure pump 16.
  • the further feed pump 30 is designed as a diaphragm pump and connected to the intake pipe 26 of a cylinder 24 of the internal combustion engine 10 via a line 32.
  • the diaphragm pump 30 is operated by the pulsating negative pressure in the intake pipe 26.
  • the diaphragm pump 30 may be arranged, for example, near the intake pipe 26, at the reservoir 14, at the feed pump 12 or at another location favorable from the point of view.
  • the diaphragm pump 30 can suck fuel directly from the reservoir 14 via its own suction line or as shown in Figure 1 via a branched off from a suction line 13 of the feed pump 12 suction line 34.
  • the funded by the diaphragm pump 30 fuel is injected into the from the pressure side of the Feed pump 12 to the high pressure pump 16 leading line 15 discharging pressure line 36 of the high-pressure pump 16 is supplied.
  • the diaphragm pump 30 has a housing which has a lower pot-shaped housing part 38 and an upper pot-shaped housing part 40, which are connected to each other and which between them Limit cavity.
  • the connecting line 32 opens to the intake pipe 26, wherein on the housing part 40, a nozzle 44 may be arranged or integrally formed, on which the line 32 is plugged.
  • a diaphragm 46 is arranged, which is clamped at its edge tightly between the two housing parts 38,40.
  • the membrane 46 is made of an elastically deformable material, for example of rubber or rubber-like material.
  • a rod 48 is connected to the other end of which a further membrane 50 is connected, which, like the membrane 46, consists of elastic material.
  • the further membrane 50 is tightly clamped at its edge between the housing part 38 and a further pot-shaped housing part 52, which is connected to the housing part 38.
  • the membrane 46 is referred to as a drive diaphragm and the further membrane 50 is referred to as a delivery membrane.
  • a space 42 is limited in the housing of the diaphragm pump 30.
  • a pumping chamber 54 is bounded by the conveyor diaphragm 50 as a movable wall into which the suction line 34 and the pressure line 36 open.
  • a check valve 60 is disposed in the mouth of the suction line 34, which opens into the pumping chamber 54 and in the mouth of the pressure line 36, a check valve 62 is arranged, which opens out of the pumping chamber 54 to the high-pressure pump 16 out.
  • the check valves 60, 62 are preferably designed as diaphragm valves and each have a diaphragm 64, 66 which cooperates with a valve seat 68, 70 surrounding a valve seat. As is shown in FIGS. 3 and 4, the diaphragms 64, 66 are preferably in one piece on a pane 72 formed, which consists of elastically deformable material.
  • the diaphragms 64,66 are cut out of the disc 72 such that they are still connected to the disc 72 only at a small peripheral area and are separated from the disc 72 over most of their circumference and thus are movable with respect to the disc 72.
  • the disk 72 is clamped tightly between two components, for example between the housing part 52 and a cover part 74 connected thereto.
  • the cover part 74 has a connecting piece 56 onto which the suction line 34 is plugged and a connecting piece 58 onto which the pressure line 36 is slipped is.
  • the housing part 52 has approximately coaxially with the connecting piece 56,58 arranged piece 57,59, which open into the pumping chamber 54.
  • the membrane 64, 66 are arranged in the region of the sockets 56, 58 of the cover part 74 and the sockets 57, 59 of the housing part 52.
  • the opening 68 is formed and the surrounding edge of the cover member 74 forms the valve seat for the diaphragm 64.
  • the diaphragm 64 of the check valve 60 is movable away from the cover member 74 to the pumping chamber 54, which is the opening direction of the check valve 60 in the pumping chamber 54 determined.
  • the membrane 64 In the closed position of the check valve 60, the membrane 64 abuts the cover part 74 and covers the opening 68.
  • the opening 70 of the check valve 62 is formed and the surrounding edge of the housing part 52 forms the valve seat for the membrane 66.
  • the membrane 66 the check valve 62 is movable away from the housing part 52 and from the pumping chamber 54, which determines the opening direction of the check valve 62 from the pumping chamber 54 and to the high-pressure pump 16.
  • the diaphragm 66 rests against the housing part 52 and covers the opening 70.
  • the openings 68, 70 are smaller in cross-section than the diaphragms 64, 66 so that they are closed to close the check valves 60, 62 Cover yourself.
  • the check valves 60,62 may also be arranged separately from the diaphragm pump 30 in the suction line 34 and the pressure line 36.
  • the function of the diaphragm pump 30 will be explained below. As already stated above occurs in the intake manifold 26 of a cylinder 24 of the internal combustion engine 10, a pulsating negative pressure acting on the line 32 to the drive diaphragm 46 of the diaphragm pump 30.
  • the space 42 between the drive diaphragm 46 and the delivery diaphragm 50 is at least partially evacuated so that the air pressure in the space 42 is less than the maximum air pressure in the intake pipe 26 and greater than the minimum air pressure in the intake pipe 26.
  • the air pressure in the intake pipe 26 is lower is as the air pressure in the space 42 so the drive diaphragm 46 is moved by the air pressure in the space 42 against the air pressure in the intake pipe 26 in Figure 2 upwards.
  • the delivery membrane 50 is also moved by the coupling with the drive diaphragm 46 via the rod 48 also upwards, so that the volume of the pumping chamber 54 increases.
  • the check valve 60 opening into the pumping chamber 54 is opened and fuel is sucked into the pumping chamber 54 through the suction line 34.
  • the air pressure in the intake pipe 26 increases, so that it is greater than the air pressure in the space 42 and the drive diaphragm 46 is moved against the air pressure in the space 42 down.
  • the delivery membrane 50 is also moved down and reduces the volume of the pumping chamber 54, so that in this increases the pressure.
  • the check valve 60 is closed by the pressure in the pumping chamber 54 and that the check valve 62 is opened, so that fuel from the pumping chamber 54 through the open check valve 62 and the pressure line 36 to the high-pressure pump 16 is promoted.
  • the present in the intake manifold 26 pressure difference between maximum and minimum air pressure is determined by the amplified different sizes of the drive diaphragm 46 and the delivery diaphragm 50.
  • the pressure amplification is proprotional the ratio of the surfaces of the drive diaphragm 46 and the delivery membrane 50. If the surface of the drive diaphragm 46 is greater by a factor of 10 than the surface of the delivery membrane 50, then a delivery pressure is generated by the delivery membrane 50 in the pumping chamber 54, which is greater by a factor of 10 than the pressure difference in the intake manifold 26.
  • the pressure difference in the intake manifold 26 may be for example about 50 to 100 mbar.
  • the delivery pressure generated by the diaphragm pump 30 can thus be determined in a simple manner by the size of the surfaces of the drive diaphragm 46 and the delivery diaphragm 50.
  • the pressure boosting factor may preferably be between 15 and 30, with the ratio of the areas of the drive diaphragm 46 and the delivery diaphragm 50 being the same.
  • the drive diaphragm 46 and the delivery diaphragm 50 are shown in FIG. 2 with dashed lines in these two end positions.
  • the diaphragm pump 30 for example, a pressure build-up of about 1.5 to 2 bar is generated.
  • the delivery rate of the diaphragm pump 30 may be about 5 to 20 l / h, preferably about 10 l / h.
  • the speed of the internal combustion engine 10 during starting can be, for example, about 180 to 250 rpm, preferably about 200 to 220 rpm.
  • the feed pump 12 After starting the internal combustion engine 10, the feed pump 12 is driven at a higher speed and the amount of fuel delivered by this is sufficient for the operation of the internal combustion engine 10.
  • a pressure in the conduit 15 is generated by the feed pump 12, the larger is as the producible by the diaphragm pump 30 pressure.
  • the pressure acting in the pressure line 36 pressure is greater than the pressure generated in the pumping chamber 54, so that the check valve 62 is closed and from the pressure line 36 no fuel can flow into the pumping chamber 54 of the diaphragm pump 30.
  • the diaphragm pump 30 thus switches itself off when the pressure generated by the feed pump 12 after starting the internal combustion engine 10 is sufficiently large.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungseinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Eine Kraftstoffversorgungseinrichtung ist aus der Literatur, Dieselmotor Management, Verlag Vieweg, 2.Auflage 1998, Seiten 262 und 263 bekannt. Diese Kraftstoffversorgungseinrichtung weist eine Förderpumpe auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Hochdruckpumpe gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe wird Kraftstoff unter Hochdruck zumindest mittelbar zu Einspritzstellen an der Brennkraftmaschine gefördert. Die Brennkraftmaschine weist außerdem wie üblich für jeden Zylinder ein Ansaugrohr auf, durch das die für die Verbrennung erforderliche Luft angesaugt wird. Es wurde festgestellt, daß insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine die durch die Förderpumpe geförderter Kraftstoffmenge unter Umständen zu gering ist, so daß wiederum die durch die Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge zu gering ist, um ein Starten der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Die Förderpumpe könnte zwar in ihrer Fördermenge derart ausgelegt werden, daß diese auch zum Starten der Brennkraftmaschine unter allen Umständen ausreichend ist, jedoch erfordert dies eine erhöhte Antriebsleistung für die Förderpumpe und würde dazu führen, daß bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine nach deren Starten die von der Förderpumpe geförderte Kraftstoffmenge größer ist als die benötigte Kraftstoffmenge, so daß diese zusätzlich abgesteuert werden müsste.
  • Durch die EP 01 15 481 A ist eine gattungsgemäße Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Förderpumpe vorgesehen ist, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Hochdruckpumpe gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe wird Kraftstoff unter Hochdruck zumindest mittelbar zu einer Einspritzstelle an wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine gefördert. Außerdem ist eine weitere Förderpumpe vorgesehen, durch die parallel zur Förderpumpe Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter zur Hochdruckpumpe gefördert wird. Die eine Förderpumpe ist dabei mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetrieben und fördert somit ständig Kraftstoff beim Betrieb der Brennkraftmaschine, während die weitere Förderpumpe einen elektrischen Antrieb aufweist und nur im Bedarfsfall betrieben wird. Durch den elektrischen Antrieb erfordert die weitere Förderpumpe einen erhöhten Fertigungsaufwand und damit erhöhte Kosten für die Kraftstoffversorgungseinrichtung.
  • Durch die US-A-4 667 638 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Förderpumpe vorgesehen ist, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Hochdruckpumpe gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe wird Kraftstoff unter Hochdruck zumindest mittelbar zu einer Einspritzstelle an wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine gefördert. Außerdem ist eine weitere Hochdruckpumpe vorgesehen, die parallel zur ersten Hochdruckpumpe Kraftstoff unter Hochdruck zumindest mittelbar zur Einspritzstelle fördert und die als Membranpumpe ausgebildet ist. Die weitere Hochdruckpumpe wird durch eine separate Luftpumpe angetrieben. Somit sind auch bei dieser Kraftstoffversorgungseinrichtung ein erhöhter Fertigungsaufwand und erhöhte Kosten erforderlich. Außerdem wird den beiden Hochdruckpumpen nur durch eine einzige Förderpumpe Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter zugeführt, so dass diese sehr groß dimensioniert werden muss.
  • Durch die DE 38 17 766 A ist außerdem eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine bekannt, bei der in eine Luftansaugleitung Kraftstoff eingespritzt wird. Um die Luftströmung zu verstärken, in die der Kraftstoff einspritzt wird, ist eine Membranluftpumpe vorgesehen, die durch den Saugrohrunterdruck betätigt wird. Diesem Dokument sind somit keine Hinweise zu einer Kraftstoffzuführung aus einem Vorratsbehälter zu einer Hochdruckpumpe zu entnehmen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Membranpumpe die zur Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge vergrößert wird, wobei die Membranpumpe jedoch keine zusätzliche Antriebsleistung erfordert.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungseinrichtung angegeben. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ist eine Druckübersetzung erreicht, so daß durch die Membranpumpe ein höherer Förderdruck erzeugt wird als die Differenz der Druckschwankungen im Saugrohr. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ist eine Abkopplung der Membranpumpe von der Saugseite der Hochdruckpumpe erreicht, wobei das Rückschlagventil zur Hochdruckpumpe schließt, wenn der von der Förderpumpe erzeugte Druck den von der Membranpumpe erzeugten Druck überschreitet. Die Membranpumpe wird somit automatisch abgeschaltet, wenn die Förderpumpe einen ausreichenden Druck erzeugt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 und 6 ist ein einfacher Aufbau der Rückschlagventile erreicht.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffversorgungseinrichtung einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, Figur 2 eine Membranpumpe der Kraftstoffversorgungseinrichtung in vergrößerter Darstellung ein einem Längsschnitt, Figur 3 einen Ausschnitt der Membranpumpe mit Rückschlagventilen und Figur 4 einen Schnitt durch die Rückschlagventile entlang Linie IV-IV in Figur 3.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung einer Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs oder eine stationäre Brennkraftmaschine dargestellt, die insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung weist eine Förderpumpe 12 auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 14 gefördert wird. Die Förderpumpe 12 kann beispielsweise als Zahnradpumpe oder als Rollenzellenpumpe ausgebildet sein und einen Elektromotor als Antrieb aufweisen oder mechanisch durch die Brennkraftmaschine 10 oder eine Hochdruckpumpe 16 angetrieben werden. Die Förderpumpe 12 kann im Vorratsbehälter 14 oder außerhalb von diesem angeordnet sein. Stromabwärts nach der Förderpumpe 12 ist eine Hochdruckpumpe 16 angeordnet, deren Saugseite der von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoff zugeführt wird. Stromabwärts nach der Hochdruckpumpe 16 ist ein Hochdruckspeicher 18 angeordnet, von dem aus Leitungen 20 zu Einspritzstellen 22 an den Zylindern 24 der Brennkraftmaschine 10 abführen. An den Einspritzstellen 22 sind Injektoren angeordnet, die Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder 24 der Brennkraftmaschine 10 einspritzen. Jeder Zylinder 24 der Brennkraftmaschine 10 weist außerdem eine Ansaugvorrichtung in Form eines Ansaugrohrs 26 auf, durch das die zur Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum erforderliche Luft angesaugt wird. Wenn die Einlassventile des Zylinders 24 geöffnet sind und sich dessen Kolben nach unten bewegt, so wird durch das Ansaugrohr 26 Luft angesaugt und im Ansaugrohr 26 entsteht ein Unterdruck. Wenn die Einlassventile des Zylinders 24 geschlossen sind, so steigt der Luftdruck im Ansaugrohr 26 wieder an. Entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 entsteht somit im Ansaugrohr 26 jedes Zylinders 24 ein pulsierender Unterdruck und damit zyklische Druckschwankungen.
  • Erfindungsgemäß ist zusätzlich zur Förderpumpe 12 eine weitere Förderpumpe 30 vorgesehen, die parallel zur Förderpumpe 12 Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 14 zur Hochdruckpumpe 16 fördert. Die weitere Förderpumpe 30 ist als Membranpumpe ausgebildet und mit dem Ansaugrohr 26 eines Zylinders 24 der Brennkraftmaschine 10 über eine Leitung 32 verbunden. Die Membranpumpe 30 wird durch den pulsierenden Unterdruck im Ansaugrohr 26 betrieben. Die Membranpumpe 30 kann beispielsweise nahe dem Ansaugrohr 26, beim Vorratsbehälter 14, bei der Förderpumpe 12 oder an einer anderen vom Anbau her günstigen Stelle angeordnet sein. Die Membranpumpe 30 kann Kraftstoff direkt aus dem Vorratsbehälter 14 über eine eigene Saugleitung ansaugen oder wie in Figur 1 dargestellt über eine von einer Saugleitung 13 der Förderpumpe 12 abzweigende Saugleitung 34. Der von der Membranpumpe 30 geförderte Kraftstoff wird über eine in die von der Druckseite der Förderpumpe 12 zur Hochdruckpumpe 16 führende Leitung 15 mündende Druckleitung 36 der Hochdruckpumpe 16 zugeführt.
  • Anhand der Figuren 2 bis 4 wird nachfolgend der Aufbau der Membranpumpe 30 näher erläutert. Die Membranpumpe 30 weist ein Gehäuse auf, das ein unteres topfförmiges Gehäuseteil 38 und ein oberes topfförmiges Gehäuseteil 40 aufweist, die miteinander verbunden sind und die zwischen sich einen Hohlraum begrenzen. Am oberen Gehäuseteil 40 mündet die Verbindungsleitung 32 zum Ansaugrohr 26, wobei am Gehäuseteil 40 ein Stutzen 44 angeordnet oder einstückig ausgebildet sein kann, auf den die Leitung 32 aufgesteckt ist. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 38,40 ist eine Membran 46 angeordnet, die an ihrem Rand dicht zwischen den beiden Gehäuseteilen 38,40 eingespannt ist. Die Membran 46 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Material.
  • Mit der Membran 46 ist beispielsweise etwa mittig eine Stange 48 verbunden, mit der an deren anderem Ende eine weitere Membran 50 verbunden ist, die wie die Membran 46 aus elastischem Material besteht. Die weitere Membran 50 ist an ihrem Rand zwischen dem Gehäuseteil 38 und einem weiteren topfförmigen Gehäuseteil 52 dicht eingespannt, das mit dem Gehäuseteil 38 verbunden ist. Nachfolgend wird die Membran 46 als Antriebsmembran bezeichnet und die weitere Membran 50 wird als Fördermembran bezeichnet. Durch die Antriebsmembran 46 und die Fördermembran 50 ist im Gehäuse der Membranpumpe 30 ein Raum 42 begrenzt. Im Gehäuseteil 52 wird durch die Fördermembran 50 als bewegliche Wand eine Pumpkammer 54 begrenzt, in die die Saugleitung 34 und die Druckleitung 36 münden.
  • An der Membranpumpe 30 ist in der Mündung der Saugleitung 34 ein Rückschlagventil 60 angeordnet, das in die Pumpkammer 54 öffnet und in der Mündung der Druckleitung 36 ist ein Rückschlagventil 62 angeordnet, das aus der Pumpkammer 54 heraus zur Hochdruckpumpe 16 hin öffnet. Die Rückschlagventile 60,62 sind vorzugsweise als Membranventile ausgebildet und weisen jeweils eine Membran 64,66 auf, die mit einem eine Ventilöffnung 68,70 umgebenden Ventilsitz zusammenwirkt. Die Membrane 64,66 sind wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt vorzugsweise einstückig an einer Scheibe 72 ausgebildet, die aus elastisch verformbarem Material besteht. Die Membrane 64,66 sind aus der Scheibe 72 derart freigeschnitten, daß sie nur an einem kleinen Umfangsbereich noch mit der Scheibe 72 verbunden sind und über den größten Teil ihres Umfangs von der Scheibe 72 getrennt sind und somit bezüglich der Scheibe 72 beweglich sind. Die Scheibe 72 ist dicht zwischen zwei Bauteilen eingespannt, beispielsweise zwischen dem Gehäuseteil 52 und einem mit diesem verbundenen Deckelteil 74. Das Deckelteil 74 weist einen Stutzen 56 auf, auf den die Saugleitung 34 aufgesteckt ist und einen Stutzen 58, auf den die Druckleitung 36 aufgesteckt ist. Das Gehäuseteil 52 weist etwa koaxial zu den Stutzen 56,58 angeordnete Stutzen 57,59 auf, die in die Pumpkammer 54 münden. Die Membrane 64,66 sind im Bereich der Stutzen 56,58 des Deckelteils 74 sowie der Stutzen 57,59 des Gehäuseteils 52 angeordnet. Im Deckelteil 74 ist die Öffnung 68 ausgebildet und der diese umgebende Rand des Deckelteils 74 bildet den Ventilsitz für die Membran 64. Die Membran 64 des Rückschlagventils 60 ist vom Deckelteil 74 weg zur Pumpkammer 54 hin bewegbar, was die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 60 in die Pumpkammer 54 bestimmt. In geschlossener Stellung des Rückschlagventils 60 liegt die Membran 64 am Deckelteil 74 an und verdeckt die Öffnung 68. Im Gehäuseteil 52 ist die Öffnung 70 des Rückschlagventils 62 ausgebildet und der diese umgebende Rand des Gehäuseteils 52 bildet den Ventilsitz für die Membran 66. Die Membran 66 des Rückschlagventils 62 ist vom Gehäuseteil 52 und von der Pumpkammer 54 weg bewegbar, was die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 62 aus der Pumpkammer 54 und zur Hochdruckpumpe 16 bestimmt. In geschlossener Stellung des Rückschlagventils 62 liegt die Membran 66 am Gehäuseteil 52 an und verdeckt die Öffnung 70. Die Öffnungen 68,70 sind im Querschnitt kleiner ausgebildet als die Membrane 64,66, so daß diese zum Verschließen der Rückschlagventile 60,62 die Öffnungen 68,70 sich überdecken. Die Rückschlagventile 60,62 können auch getrennt von der Membranpumpe 30 in der Saugleitung 34 und der Druckleitung 36 angeordnet sein.
  • Nachfolgend wird die Funktion der Membranpumpe 30 erläutert. Wie bereits vorstehend angegeben tritt im Ansaugrohr 26 eines Zylinders 24 der Brennkraftmaschine 10 ein pulsierender Unterdruck auf, der über die Leitung 32 auf die Antriebsmembran 46 der Membranpumpe 30 wirkt. Der Raum 42 zwischen der Antriebsmembran 46 und der Fördermembran 50 ist zumindest teilweise evakuiert, so daß der Luftdruck im Raum 42 geringer ist als der maximale Luftdruck im Ansaugrohr 26 und größer ist als der minimale Luftdruck im Ansaugrohr 26. Wenn der Luftdruck im Ansaugrohr 26 geringer ist als der Luftdruck im Raum 42 so wird die Antriebsmembran 46 durch den Luftdruck im Raum 42 gegen den Luftdruck im Ansaugrohr 26 in Figur 2 nach oben bewegt. Die Fördermembran 50 wird dabei durch deren Kopplung mit der Antriebsmembran 46 über die Stange 48 ebenfalls nach oben bewegt, so daß sich das Volumen der Pumpkammer 54 vergrößert. In diesem Fall wird das in die Pumpkammer 54 öffnende Rückschlagventil 60 geöffnet und Kraftstoff durch die Saugleitung 34 in die Pumpkammer 54 angesaugt. Nachfolgend steigt der Luftdruck im Ansaugrohr 26, so daß dieser größer wird als der Luftdruck im Raum 42 und die Antriebsmembran 46 gegen den Luftdruck im Raum 42 nach unten bewegt wird. Die Fördermembran 50 wird dabei ebenfalls nach unten bewegt und verringert das Volumen der Pumpkammer 54, so daß in dieser der Druck ansteigt. Das Rückschlagventil 60 wird durch den Druck in der Pumpkammer 54 geschlossen und daß Rückschlagventil 62 wird geöffnet, so daß Kraftstoff aus der Pumpkammer 54 durch das geöffnete Rückschlagventil 62 und die Druckleitung 36 zur Hochdruckpumpe 16 gefördert wird.
  • Die im Ansaugrohr 26 vorhandene Druckdifferenz zwischen maximalem und minimalem Luftdruck wird durch die unterschiedlichen Größen der Antriebsmembran 46 und der Fördermembran 50 verstärkt. Die Druckverstärkung ist dabei proprotional dem Verhältnis der Flächen der Antriebsmembran 46 und der Fördermembran 50. Wenn die Fläche der Antriebsmembran 46 um den Faktor 10 größer ist als die Fläche der Fördermembran 50, so wird durch die Fördermembran 50 in der Pumpkammer 54 ein Förderdruck erzeugt, der um den Faktor 10 größer ist als die Druckdifferenz im Ansaugrohr 26. Die Druckdifferenz im Ansaugrohr 26 kann beispielsweise etwa 50 bis 100 mbar betragen. Der von der Membranpumpe 30 erzeugte Förderdruck kann somit in einfacher Weise durch die Größe der Flächen der Antriebsmembran 46 und der Fördermembran 50 bestimmt werden. Der Faktor der Druckverstärkung kann vorzugsweise zwischen 15 und 30 betragen mit entsprechendem Verhältnis der Flächen der Antriebsmembran 46 und der Fördermembran 50. Der Hub, den die Antriebsmembran 46 und die Fördermembran 50 in ihrem mittleren, sich am stärksten verformenden Bereich zwischen ihrer oberen Endlage beim Ansaughub und ihrer unteren Endlage beim Verdrängungshub zurücklegen, kann beispielsweise 3 bis 10mm, vorzugsweise etwa 5mm betragen. Die Antriebsmembran 46 und die Fördermembran 50 sind in Figur 2 mit gestrichelten Linien in diesen beiden Endlagen dargestellt. Durch die Membranpumpe 30 wird beispielsweise ein Druckaufbau von etwa 1,5 bis 2 bar erzeugt. Die Fördermenge der Membranpumpe 30 kann etwa 5 bis 20 l/h, vorzugsweise etwa 10 1/h betragen. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 beim Starten kann bespielsweise etwa 180 bis 250 U/min, vorzugsweise etwa 200 bis 220 U/min betragen.
  • Beim Starten der Brennkraftmaschine 10 wird unter Umständen von der Förderpumpe 12 eine nicht ausreichende Kraftstoffmenge zur Hochdruckpumpe 16 gefördert, so daß alleine mit der von der Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffmenge nicht unter allen Umständen ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine 10 möglich ist. Insbesondere wenn die Förderpumpe 12 mechanisch von der Brennkraftmaschine 10 oder über eine Übersetzung durch die Hochdruckpumpe 16 angetrieben wird, so ist deren Drehzahl während des Startvorgangs gering und somit die geförderte Kraftstoffmenge unter Umständen zu gering. Die Membranpumpe 30 wird wie vorstehend erläutert durch den pulsierenden Unterdruck im Ansaugrohr 26 betrieben und fördert parallel zur Förderpumpe 12 Kraftstoff zur Hochdruckpumpe 16, so daß dieser insgesamt eine zum Starten der Brennkraftmaschine 10 ausreichende Kraftstoffmenge zugeführt wird. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 10 wird die Förderpumpe 12 mit höherer Drehzahl angetrieben und die von dieser geförderte Kraftstoffmenge ist ausreichend für den Betrieb der Brennkraftmaschine 10. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 wird durch die Förderpumpe 12 ein Druck in der Leitung 15 erzeugt, der größer ist als der von der Membranpumpe 30 erzeugbare Druck. In diesem Fall ist der in der Druckleitung 36 wirkende Druck größer als der in der Pumpkammer 54 erzeugte Druck, so daß das Rückschlagventil 62 geschlossen wird und aus der Druckleitung 36 kein Kraftstoff in die Pumpkammer 54 der Membranpumpe 30 abfließen kann. Die Membranpumpe 30 schaltet sich somit selbständig ab, wenn der von der Förderpumpe 12 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Druck ausreichend groß ist.

Claims (6)

  1. Kraftstoffversorgungseinrichtung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Förderpumpe (12), durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter (14) zu einer Hochdruckpumpe (16) gefördert wird, durch die Kraftstoff unter Hochdruck zumindest mittelbar zu einer Einspritzstelle (22) an wenigstens einem Zylinder (24) der Brennkraftmaschine (10) gefördert wird, wobei die Brennkraftmaschine (10) für den Zylinder (24) eine Ansaugvorrichtung (26) aufweist, durch die die für die Verbrennung erforderliche Luft in den Zylinder (24) angesaugt wird, wobei eine weitere Förderpumpe (30) vorgesehen ist, durch die parallel zur Förderpumpe (12) Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter (14) zur Hochdruckpumpe (16) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Förderpumpe als Membranpumpe (30) ausgebildet ist, die mit der Ansaugvorrichtung (26) verbunden ist und die durch den beim Betrieb der Brennkraftmaschine (10) pulsierenden Unterdruck in der Ansaugvorrichtung (26) betrieben wird.
  2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranpumpe (30) eine vom Luftdruck in der Ansaugvorrichtung (26) beaufschlagte Membran (46) aufweist, die an ihrem Rand eingespannt ist und die über ein Koppelelement (48) mit einer im Querschnitt kleineren, eine Pumpkammer (54) begrenzenden beweglichen Wand (50) verbunden ist.
  3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand (50) ebenfalls als Membran ausgebildet ist, die an ihrem Rand eingespannt ist.
  4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Pumpkammer (54) ein Zulauf (34) vom Vorratsbehälter (14) mit einem in die Pumpkammer (54) öffnenden Rückschlagventil (60) und ein Ablauf (36) zur Hochdruckpumpe (16) mit einem zur Hochdruckpumpe (16) öffnenden Rückschlagventil (62) münden.
  5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Rückschlagventile (60,62) als Membranventil ausgebildet ist, das eine mit einem Ventilsitz (68,70) zusammenwirkende bewegliche Membran (64,66) aufweist.
  6. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (64,66) beider Rückschlagventile (60,62) einstückig an einer Scheibe (72) durch teilweises Freischneiden der Scheibe (72) ausgebildet sind.
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