EP1152142B1 - Kraftstoff-Versorgungssystem für eine mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoff-Versorgungssystem für eine mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1152142B1
EP1152142B1 EP01109000A EP01109000A EP1152142B1 EP 1152142 B1 EP1152142 B1 EP 1152142B1 EP 01109000 A EP01109000 A EP 01109000A EP 01109000 A EP01109000 A EP 01109000A EP 1152142 B1 EP1152142 B1 EP 1152142B1
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flushing
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F02M37/0088—Multiple separate fuel tanks or tanks being at least partially partitioned
    • F02M37/0094—Saddle tanks; Tanks having partition walls

Definitions

  • the invention relates to a fuel supply system for a direct fuel injection working internal combustion engine, near which one High pressure fuel pump is arranged by a a fuel tank assigned feed pump is supplied with fuel and being from the high-pressure section between the high-pressure pump and the internal combustion engine of the fuel supply system a fuel leak and / or fuel flush quantity is branched off.
  • a fuel leak and / or fuel flush quantity is branched off.
  • the environment is referred to DE 198 10 867 A1.
  • the solution to this problem is characterized in that at least a part of the leakage quantity or flushing quantity is returned to the feed side of the high-pressure pump by means of a further fuel pump.
  • the leakage quantity and / or flushing quantity is preferably limited via a suitable throttle point and / or a pressure limiting valve or pressure control valve.
  • FIGS. 1 and 2 each show a schematic structure.
  • 1 shows a fuel supply system according to the invention, preferably for a diesel internal combustion engine with common rail technology
  • FIG. 2 shows that of a spark-ignited internal combustion engine with gasoline direct injection.
  • a fuel tank 1 is always provided, in which a feed pump 2 assigned to it is provided in the form of an electric fuel pump.
  • fuel injection valves 4 are shown only symbolically and branch off from an injection rail 3 and via which fuel can be injected into the individual cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine.
  • This fuel rail 3 is always preceded by a high-pressure fuel pump 5, which brings the fuel (essentially) supplied by the feed pump 2 to the feed side of the high-pressure pump 5 to the required pressure level or builds up the required fuel pressure level in the fuel rail 3.
  • a pressure relief valve 6 is also provided in the injection bar 3 upstream of the injection valves 4 for safety.
  • a fuel filter 8 is arranged in the fuel delivery line 7 leading from the delivery pump 2 to the high-pressure pump 5. 2 there is a pressure regulator 9 downstream of the same in the exemplary embodiment according to FIG , As is known, in addition to the fuel quantity brought to the required high pressure level, a leakage quantity fuel flow is also discharged from the high-pressure pump 5, specifically via a so-called leak line 11a. A so-called fuel flushing quantity can also be discharged from the high-pressure pump 5 and / or from the injection valves 4, specifically via a so-called flushing line 11b.
  • Both the leakage line 11a and the flushing line 11b are in the so-called high-pressure section of the fuel supply system, but these two lines 11a and 11b themselves only have a relatively low fuel pressure in the order of magnitude of approximately 0.5 bar to approximately 1.5 bar should be loaded.
  • the leakage fuel flow and / or the fuel flushing amount mentioned is at least partially fed back to the feed side of the high pressure pump 5.
  • the mentioned leakage line 11a and the mentioned flushing line 11b unite to form a leak and flushing line 11 ultimately opening in the delivery line 7 downstream of the filter 8.
  • This quantity of fuel thus supplied to the feed side of the high-pressure pump 5 has already been delivered by the delivery pump 2 transported to the high pressure pump 5, so that it would be energetically or efficiency analytically unfavorable to return this amount of fuel to the tank 1 and to feed it from there again by means of the feed pump 2 to the high pressure pump 5. Therefore, the quasi-excess amount of fuel coming from the so-called high-pressure section of the fuel supply system is fed directly back to this high-pressure section starting with the high-pressure pump 5 without being returned to the tank 1 beforehand.
  • the mentioned leakage quantity fuel flow and / or the mentioned flushing quantity of fuel, which are fed back via the leakage and flushing line 11 to the feed side of the high-pressure pump 5, are initially not below that required or required on this side by the high-pressure pump 5 Pressure level before.
  • a further fuel pump 12 is provided in the leak and flush line 11, which brings the amount of fuel carried in this line 11 to the required pressure level.
  • a non-return valve 13 is also provided in the leakage and flushing line 11 downstream of the filter 8 'and upstream of the mouth into the delivery line 7 - that is, blocking the further fuel pump 12.
  • this is not necessary due to the pressure regulator 9 present there in the delivery line 7, since the pressure downstream thereof is lower than the pressure generated by the further fuel pump 12.
  • This pressure limiting valve 6 ' which can alternatively also be designed as a pressure control valve, thus regulates the fuel pressure in the leak and flush line 11.
  • a throttle point 14 is provided in the flushing line 11b, which limits the quantity of fuel flushing quantity in order to limit the delivery losses to an acceptable level.
  • this throttle function is taken over by a pressure regulator 9 ′, which is preferably built in the high-pressure pump 5.
  • the particular advantage of the fuel supply system according to the invention consists in using the inevitable amount of fuel leakage as well as the fuel purge flow in the further fuel pump 12 suitably compressed and then the flow side of the high pressure pump 5 is supplied so that the total assigned to the tank 1 Delivery pump 2 provide a correspondingly lower delivery rate got to.
  • This feed pump 2 can therefore advantageously accordingly smaller, lighter and less expensive. advantageously, none or essentially none comes close to the internal combustion engine heated amount of fuel back into the fuel tank 1.
  • the further fuel pump 12 can also be driven mechanically or electrically. Both exemplary embodiments also have in common that the fuel tank 1 is a so-called saddle construction. Since the only feed pump 2 can only be located in two halves (here in the right half of the tank) of the tank 1, a suction jet pump 15 is provided in the other half of the tank as usual, which supplies fuel from the left half of the tank in the right half of the tank. While in the embodiment according to FIG. 2 this suction jet pump 15 is fed via the return line 10 mentioned, in the embodiment according to FIG. 1 it is fed from the delivery line 7, however this and a large number of further details, in particular of a constructive nature, may deviate from the exemplary embodiments shown be designed without leaving the content of the claims.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Versorgungssystem für eine mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine, nahe derer eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnet ist, die von einer einem Kraftstofftank zugeordneten Förderpumpe mit Kraftstoff versorgt wird und wobei aus dem zwischen Hochdruckpumpe und Brennkraftmaschine liegenden Hochdruckabschnitt des Kraftstoff-Versorgungssystemes eine Kraftstoff-Leckmenge und/oder Kraftstoff-Spülmenge abgezweigt wird. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 198 10 867 A1 verwiesen.
Sowohl bei selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen mit Common-Rail-Technik, als auch bei fremdgezündeten, mit Kraftstoff-Direkteinspritzung in die Brennräume arbeitenden Otto-Brennkraftmaschinen kommen Kraftstoff-Höchdruckpumpen zum Einsatz, denen der Kraftstoff bereits mit gewissem Überdruck bereitgestellt werden muß, d.h. bereits an der sog. Vorlaufseite einer Hochdruckpumpe soll Kraftstoff unter einem erhöhten Druckniveau vorliegen. Dieser Mindestdruck, der insbesondere für einen Start der Brennkraftmaschine von herausragender Wichtigkeit ist, wird dabei von einer zumeist im Kraftstoff-Tank angeordneten Elektro-Kraftstoffpumpe erzeugt, die den Kraftstoff vom Tank zur Hochdruckpumpe fördert und die demzufolge als Förderpumpe bezeichnet wird.
Unter unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine werden selbstverständlich unterschiedliche Kraftstoffmengen benötigt, wobei betriebspunktabhängig auch das Kraftstoff-Druckniveau an der sog. Vorlaufseite (oder Saugseite) der genannten Hochdruckpumpe unterschiedlich sein kann. Wird nun die genannte Förderpumpe, die einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgelagert und dem Kraftstoff-Tank zugeordnet ist, auf den kritischsten Betriebspunkt hin ausgelegt, d.h. auf den Punkt mit maximalem Durchsatz bzw. maximaler Fördermenge bei gleichzeitig maximalem benötigten Druckniveau, so ist eine äußerst leistungsfähige und daher nicht nur teuer, sondern auch großvolumig und schwer bauende Elektro-Kraftstoffpumpe erforderlich, der zudem noch eine aufwendige, geeignete elektronische Leistungs-Regelung zugeordnet werden muß.
Ein demgegenüber vereinfachtes Kraftstoff-Versorgungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Leckmenge oder Spülmenge mittels einer weiteren Kraftstoffpumpe der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe wieder zugeführt wird. Bevorzugt wird dabei die Leckmenge und/oder Spülmenge über eine geeignete Drosselstelle und/oder ein Druckbegrenzungsventil oder Druckregelventil begrenzt.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand zweier bevorzugten Ausführungsbeispiele, von denen die beigefügten Figuren 1 und 2 jeweils einen schematischen Aufbau zeigen. Dabei ist in Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem bevorzugt für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit Common-Rail-Technik dargestellt, während Figur 2 dasjenige einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung zeigt.
In beiden Figuren sind gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. So ist stets ein Kraftstoff-Tank 1 vorgesehen, in dem eine diesem zugeordnete Förderpumpe 2 in Form einer Elektro-Kraftstoffpumpe vorgesehen ist. Am gegenüberliegenden Ende des Kraftstoff-Versorgungssystems befinden sich parallel von einer Einspritzleiste 3 abzweigende lediglich symbolisch dargestellte Kraftstoff-Einspritzventile 4, über die Kraftstoff in die einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Stets ist dieser Einspritzleiste 3 eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe 5 vorgeordnet, die den (im wesentlichen) von der Förderpumpe 2 zur sog. Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 herangeförderten Kraftstoff auf das benötigte Druckniveau bringt bzw. in der Einspritzleiste 3 das benötigte Kraftstoff-Druckniveau aufbaut. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist dabei zur Sicherheit in der Einspritzleiste 3 stromauf der Einspritzventile 4 noch ein Druckbegrenzungsventil 6 vorgesehen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen (Fig.1 und Fig.2) ist in der von der Förderpumpe 2 zur Hochdruckpumpe 5 führenden Kraftstoff-Förderleitung 7 ein Kraftstoff-Filter 8 angeordnet. Stromab desselben befindet sich beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ein Druckregler 9, der sicherstellt, daß an der sog. Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 der Kraftstoff unter einem limitierten Druckniveau anliegt, und von dem eine demzufolge überschüssige Kraftstoffmenge in die zum Tank 1 zurückführende Rücklaufleitung 10 abzweigt. Bekanntermaßen wird von der Hochdruckpumpe 5 neben der auf das geforderte hohe Druckniveau gebrachten Kraftstoffmenge noch ein Leckmengen-Kraftstoffstrom abgeführt, und zwar über eine sog. Leckleitung 11a. Auch kann von der Hochdruckpumpe 5 und/oder von den Einspritzventilen 4 eine sog. Kraftstoff-Spülmenge abgeführt werden, und zwar über eine sog. Spülleitung 11b. Sowohl die Leckleitung 11a als auch die Spülleitung 11b befinden sich dabei im sog. Hochdruckabschnitt des Kraftstoff-Versorgungssystemes, wobei jedoch diese beiden selbst Leitungen 11a und 11b nur mit relativ niedrigem Kraftstoff-Druck in der Größenordnung von ca. 0,5 bar bis ca. 1,5 bar belastet werden sollten.
Erfindungsgemäß wird nun (bei beiden bevorzugten Ausführungsbeispielen nach den Fig.1 und 2) der genannte Leckmengen-Kraftstoffstrom und/oder die Kraftstoff-Spülmenge zumindest teilweise der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 wieder zugeführt. Hierzu vereinigen sich die genannte Leckleitung 11a sowie die genannte Spülleitung 11b zu einer letztlich in der Förderleitung 7 stromab des Filters 8 mündenden Leck- und Spül-Leitung 11. Diese der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 somit wieder zugeführte Kraftstoffmenge wurde ja bereits einmal von der Förderpumpe 2 zur Hochdruckpumpe 5 transportiert, so daß es energetisch bzw. wirkungsgradanalytisch ungünstig wäre, diese Kraftstoffmenge in den Tank 1 zurückzuleiten und sie von diesem aus mittels der Förderpumpe 2 neuerlich der Hochdruckpumpe 5 zuzuführen. Daher wird die quasi überschüssige aus dem sog. Hochdruckabschnitt des Kraftstoff-Versorgungssystems kommende Kraftstoffmenge direkt wieder diesem mit der Hochdruckpumpe 5 beginnenden Hochdruckabschnitt zugeführt, ohne vorher in den Tank 1 zurückgeleitet zu werden.
Allerdings liegt der genannte Leckmengen-Kraftstoffstrom und/oder die genannte Kraftstoff-Spülmenge, die über die Leck- und Spül-Leitung 11 der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 wieder zugeführt werden, zunächst nicht unter dem an dieser Seite von der Hochdruckpumpe 5 geforderten bzw. benötigten Druckniveau vor. Aus diesem Grund ist in der Leck- und Spül-Leitung 11 eine weitere Kraftstoffpumpe 12 vorgesehen, die die in dieser Leitung 11 geführte Kraftstoffmenge auf das geforderte Druckniveau bringt. Stromab dieser weiteren Kraftstoffpumpe 12 - nebenbei bemerkt ist die Fließrichtung des Kraftstoffs in den einzelnen, teilweise auch nicht näher bezeichneten Leitungen durch Pfeile verdeutlicht - ist bei beiden Ausführungsbeispielen sicherheitshalber noch ein Kraftstoff-Filter 8' vorgesehen, da sowohl der Kraftstoff-Leckmengenstrom, als auch die sog. Kraftstoff-Spülmenge hinzugekommene Verschmutzungspartikel oder auch Abrieb (von der zusätzlichen Kraftstoffpumpe 12) enthalten kann. Dabei kann bei der Anordnung nach Fig.1 abweichend von der dargestellten Einleitung stromauf der Hochdruckpumpe 5 sowie stromab des Kraftstoff-Filters 8 alternativ die Einleitung auch stromauf dieses Kraftstoff-Filters 8 erfolgen, so daß dann selbstverständlich kein weiteres Kraftstoff-Filter 8' erforderlich ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 ist in der Leck- und Spülleitung 11 stromab des Filters 8' sowie stromauf der Mündung in die Förderleitung 7 noch ein geeignet - d.h. zur weiteren Kraftstoffpumpe 12 hin - sperrendes Rückschlagventil 13 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist dieses aufgrund des dort in der Förderleitung 7 vorhandenen Druckreglers 9 nicht erforderlich, da der Druck stromab desselben geringer ist als der von der weiteren Kraftstoffpumpe 12 erzeugte Druck. Dafür befindet sich beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 in der Leck- und Spül-Leitung 11 stromauf der weiteren Kraftstoffpumpe 12 ein Druckbegrenzungsventil 6', welches einen überschüssigen Anteil von Kraftstoff in eine letztlich im Tank 1 mündende Rücklaufleitung 10 abzweigt. Dieses Druckbegrenzungsventil 6', welches alternativ auch als Druckregelventil ausgebildet sein kann, reguliert somit den Kraftstoffdruck in der Leck- und Spülleitung 11. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2, bei welchem die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 5 selbst gespült wird, d.h. eine Kraftstoff-Spülmenge durch diese hindurchgeleitet wird, ist in der Spülleitung 11b eine Drosselstelle 14 vorgesehen, die den Kraftstoff-Spülmengenstrom mengenmäßig begrenzt, um die Förder-Verluste auf ein vertretbares Maß zu begrenzen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 wird diese Drossel-Funktion durch einen baulich bevorzugt in der Hochdruckpumpe 5 integrierten Druckregler 9' übernommen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoff-Versorgungssystemes besteht in der Nutzung der unvermeidbaren Kraftstoff-Leckmenge sowie des Kraftstoff-Spülmengenstromes, die/der in der weiteren Kraftstoffpumpe 12 geeignet komprimiert und dann der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe 5 zugeführt wird, so daß insgesamt die dem Tank 1 zugeordnete Förderpumpe 2 eine dementsprechend geringere Förderleistung erbringen muß. Diese Förderpumpe 2 kann daher vorteilhafterweise dementsprechend kleiner, leichter und kostengünstiger ausgelegt werden. Vorteilhafterweise gelangt auch keine bzw. im wesentlichen keine nahe der Brennkraftmaschine erwärmte Kraftstoffmenge zurück in den Kraftstoff-Tank 1.
Die weitere Kraftstoffpumpe 12 kann im übrigen mechanisch oder elektrisch angetrieben sein. Beiden Ausführungsbeispielen ist ferner gemein, daß es sich beim Kraftstoff-Tank 1 um einen solchen der sog. Sattel-Bauweise handelt. Da sich die einzige Förderpumpe 2 lediglich in einer beiden Hälften (hier in der rechten Tank-Hälfte) des Tanks 1 befinden kann, ist in der anderen Tank-Hälfte wie an sich üblich eine Saugstrahlpumpe 15 vorgesehen, die Kraftstoff von der linken Tank-Hälfte in die rechte Tank-Hälfte fördert. Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 diese Saugstrahlpumpe 15 über die genannte Rücklaufleitung 10 gespeist wird, wird sie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 von der Förderleitung 7 abzweigend gespeist, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste:
1
Kraftstoff-Tank
2
Förderpumpe (Elektro-Kraftstoffpumpe)
3
Einspritzleiste
4
Einspritzventil
5
Kraftstoff-Hochdruckpumpe
6,6'
Druckbegrenzungsventil
7
Kraftstoff-Förderleitung (zwischen 2 und 5)
8,8'
Kraftstoff-Filter
9, 9'
Druckregler
10
Rücklaufleitung
11
Leck- und Spül-Leitung
11a
Leckleitung
11b
Spülleitung
12
(weitere) Kraftstoffpumpe
13
Rückschlagventil
14
Drosselstelle
15
Saugstrahlpumpe

Claims (3)

  1. Kraftstoff-Versorgungssystem für eine mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine, nahe derer eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (5) angeordnet ist, die von einer einem Kraftstofftank (1) zugeordneten Förderpumpe (2) mit Kraftstoff versorgt wird und wobei aus dem zwischen Hochdruckpumpe (5) und Brennkraftmaschine liegenden Hochdruckabschnitt des Kraftstoff-Versorgungssystemes eine Kraftstoff-Leckmenge und/oder Kraftstoff-Spülmenge abgezweigt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Leckmenge oder Spülmenge mittels einer weiteren Kraftstoffpumpe (12) der Vorlaufseite der Hochdruckpumpe (5) zugeführt wird.
  2. Kraftstoff-Versorgungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Leckmenge und/oder Spülmenge über eine geeignete Drosselstelle (14) und/oder ein Druckbegrenzungsventil (6') oder Druckregelventil begrenzt wird.
  3. Kraftstoff-Versorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Kraftstoffpumpe (12) mechanisch oder elektrisch angetrieben ist.
EP01109000A 2000-05-05 2001-04-11 Kraftstoff-Versorgungssystem für eine mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1152142B1 (de)

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EP1152142A2 EP1152142A2 (de) 2001-11-07
EP1152142A3 EP1152142A3 (de) 2003-02-12
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