EP1566536B1 - Kraftstoffversorgungssystem und Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung - Google Patents

Kraftstoffversorgungssystem und Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung Download PDF

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EP1566536B1
EP1566536B1 EP05002223A EP05002223A EP1566536B1 EP 1566536 B1 EP1566536 B1 EP 1566536B1 EP 05002223 A EP05002223 A EP 05002223A EP 05002223 A EP05002223 A EP 05002223A EP 1566536 B1 EP1566536 B1 EP 1566536B1
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EP
European Patent Office
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fuel
pressure
line
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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EP05002223A
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English (en)
French (fr)
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EP1566536A1 (de
Inventor
Stefan Wolters
Gerd Rosemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TI Automotive Neuss GmbH
Original Assignee
TI Automotive Neuss GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1566536A1 publication Critical patent/EP1566536A1/de
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Publication of EP1566536B1 publication Critical patent/EP1566536B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir
    • F02M37/106—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir the pump being installed in a sub-tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
    • F02D33/003—Controlling the feeding of liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus ; Failure or leakage prevention; Diagnosis or detection of failure; Arrangement of sensors in the fuel system; Electric wiring; Electrostatic discharge
    • F02D33/006—Controlling the feeding of liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus ; Failure or leakage prevention; Diagnosis or detection of failure; Arrangement of sensors in the fuel system; Electric wiring; Electrostatic discharge depending on engine operating conditions, e.g. start, stop or ambient conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/02—Feeding by means of suction apparatus, e.g. by air flow through carburettors
    • F02M37/025—Feeding by means of a liquid fuel-driven jet pump

Definitions

  • the invention relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with fuel and a method for controlling the fuel supply of an internal combustion engine.
  • an electric fuel pump in a fuel tank, which promotes fuel via a fuel line to the internal combustion engine.
  • a suction jet pump By the operation of the suction jet pump, it is possible to supply a arranged in a surge pot fuel pump sufficiently with fuel, so that the fuel pump promotes enough fuel to supply the internal combustion engine.
  • the electric fuel pump and / or the number of Saugstrahlpumpen used is deliberately oversized to provide sufficient fuel when starting the internal combustion engine, if only a low on-board voltage for operating the electric fuel pump is present. Due to the oversizing, such fuel supply systems are expensive and require accordingly large space. Furthermore, it takes a very long time to reach the desired operating state of the internal combustion engine after starting, since a large part of the delivered fuel quantity is not used for the internal combustion engine but for the intended suction jet pumps.
  • a fuel supply system for supplying an internal combustion engine in which a fuel pump via a fuel line directs fuel to the internal combustion engine. Connected to the fuel line is a drain which opens at a first pressure to allow a jet pump to deliver fuel to the fuel pump.
  • the fuel supply system has a return line connected to the fuel line, which returns fuel to the fuel pump. In the return line, a safety valve is arranged that opens at a second pressure, which is significantly higher than the operating pressure.
  • the object of the invention is to provide a compact fuel supply system and a method for controlling the fuel supply of an internal combustion engine, each afford a reliable Kraftstoffers- guarantee when starting the engine.
  • the object is achieved by a fuel supply system having the features of claim 1 and a method having the features of claim 8.
  • the fuel supply system according to the invention for supplying an internal combustion engine with fuel has an electric fuel pump which is assigned to a fuel tank, for example one half of a saddle tank, and is arranged in particular within the fuel tank or the saddle tank half.
  • a fuel line is connected, which leads to the internal combustion engine.
  • a return line for returning fuel to the fuel pump.
  • the fuel returned through the return line becomes the tank half of a saddle tank containing the fuel pump is assigned, returned and / or to a surge chamber, which is assigned to the fuel pump.
  • a drain is connected to the fuel line to operate one or more arranged in the fuel tank Saugstrahlpumpen to supply the fuel pump.
  • the fuel supply system has a pressure control system that controls both the connection of the discharge line to the fuel line and the connection of the return line to the fuel line.
  • the pressure control system opens or closes the connection of the discharge line to the fuel line at a first pressure and opens or closes the connection of the return line to the fuel line at a second pressure, wherein the pressure control system opens the discharge line and the return line with increasing pressure and with decreasing Pressure closes.
  • the second pressure is the operating pressure. This means that the discharge line and the return line are closed when starting the internal combustion engine and only after the electric fuel pump has built up a correspondingly high pressure by conveying fuel in the fuel line, the return line and the discharge line are open.
  • the fuel supply system according to the invention can thus be made very compact.
  • the starting process of the internal combustion engine with the aid of the fuel supply system according to the invention can take place so quickly that the fuel present in particular in the surge pot is sufficient to accomplish the starting process even without the operation of a suction jet pump.
  • the drain for operation of the suction jet pump is opened before the return line is opened.
  • the first pressure at which the connection of the discharge line to the fuel line is opened is thus lower than the second pressure at which the connection of the return line to the fuel line is opened, so that the pressure regulating system has different actuating pressures in order to divert fuel from the fuel line.
  • the pressure control system has a first pressure regulator connected to the drain and a second pressure regulator connected to the return line.
  • the pressure regulators are in particular mechanical pressure regulators, such. B. check valves which at a certain pressure, d. H. be operated at the first pressure, or the second pressure, and open or close the derivative, or return line in particular with a proportional to the flow rate characteristic. With the help of the two pressure regulator, a particularly simple and cost-effective pressure control system is formed.
  • the pressure control system may include a 3/3-way valve connected to the fuel line at the input side and the return line and the drain at the output side, respectively.
  • a first switching state of the 3/3-way valve both the derivative and the return line are separated from the fuel line.
  • a second Switching state in which switches the 3/3-way valve at the first pressure, the derivative is connected to the fuel line, while the return line remains closed.
  • the 3/3-way valve switches to a third switching state, in which both the derivative and the return line are connected to the fuel line.
  • a valve with only two switching states ie a 3/2-way valve can be used in which the derivative with the return line are separated in a first switching state and in the second switching state, both the derivative and the return line are connected to the fuel line.
  • the pressure control system can be made very compact and space-saving.
  • the pressure control system is preferably connected to a pressure measuring device, by which the pressure control system is controlled.
  • the pressure of the fuel line is measured, so that the first pressure and the second pressure are pressures of the fuel line.
  • the pressure measurement is preferably carried out hydraulically, for example via a pressure measuring system with a baffle plate or the like.
  • the fuel line to a pressure-holding valve.
  • the pressure-maintaining valve is in particular arranged as close as possible to the fuel pump.
  • the pressure-holding valve connects directly to the fuel pump, so that the pressure-holding valve between the fuel pump and the fuel line is arranged.
  • the pressure-maintaining valve is achieved that after switching off the internal combustion engine as much of the fuel line is filled with fuel having a pressure of more than 1 bar.
  • the fuel line is used not only for conveying fuel, but also for storing fuel, since the fuel in the fuel line has a pressure that is sufficient even without supplying the Krafftstoffpumpe to supply the internal combustion engine.
  • a further pressure-holding valve for example a retention valve, can be provided in order to be able to precisely define the region of the fuel line which is under increased pressure even after the internal combustion engine has been switched off.
  • the invention further relates to a method for controlling the fuel supply of an internal combustion engine, by the particularly simple improved start-up behavior of a particular arranged in a motor vehicle internal combustion engine is achieved.
  • the internal combustion engine is first started. With the start of the internal combustion engine, the Bennkraftmaschine from a fuel having fuel line, which is connected to a fuel pump, supplied. Thereafter, fuel is fed into the fuel line with the aid of the fuel pump. By conveying the fuel pump, the pressure in the fuel line increases. Subsequently, a previously sealed discharge is opened, which is connected to the fuel line and at least one suction jet pump. The discharge opens at a first pressure selected to safely start the engine.
  • the pressure in the discharge increases, in particular, due to the resistance of the suction jet nozzle (s) until the discharge pressure is substantially equal to the second pressure.
  • a previously closed return line is opened, which is connected to the fuel line and returns fuel to the fuel pump out.
  • the opening of the return line takes place at a second pressure, which according to the invention the design pressure, d. H. the operating pressure of the internal combustion engine is.
  • the first pressure and the second pressure are identical, the discharge and the return line are opened simultaneously.
  • the first pressure is lower than the second pressure, so that the discharge is opened before the return line.
  • the fuel line preferably at start of the internal combustion engine, a pressure of more than 1 bar.
  • a pressure of more than 1 bar is provided in the fuel line before starting the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is preferably first switched off. Since this means that the electric fuel pump is no longer supplied with power, the pressure in the fuel line drops. Subsequently, the return line is closed at the second pressure. Thereafter, the derivative is closed at the first pressure. If the first pressure and the second pressure are identical, the return line and the drain are closed at the same time. After closing the discharge, in particular, the method step is carried out that the fuel line is closed by means of a pressure-holding valve. This will leave the pressure in the fuel line slightly lower than the first pressure. Particularly preferred for the inventive method as described above fuel supply system is used.
  • an electric fuel pump 10 is disposed within a baffle 12 in a tank 14, wherein the tank 14 in the illustrated embodiment is a saddle tank.
  • the fuel pump 10 is connected via a pressure-maintaining valve 16 with a fuel line 18, which leads to an internal combustion engine 20.
  • a return line 22 is connected, which returns a portion of the funded by the fuel pump 10 fuel in the swirl pot 12.
  • a discharge line 24 is also connected, via which a part of the pumped fuel is conveyed to a suction jet pump 26.
  • the suction jet pump 26 fuel is entrained by the pumped fuel from the tank 14 and conveyed into the swirl pot 12.
  • the derivative 24 can be opened or closed by means of a first pressure regulator 28.
  • the first pressure regulator 28 is actuated at a first pressure, wherein at a rising pressure in the fuel line 10, the connection to the drain 24 is opened and closed at a decreasing pressure in the fuel line 18.
  • the return line 22 to a second pressure regulator 30 which opens and closes the connection between the return line 23 and the fuel line 18 at a second pressure.
  • the connection of the return line 22 is opened to the fuel line 18 and closed at a decreasing pressure in the fuel line 18.
  • the pressure regulator 28, 30 is achieved that when starting the internal combustion engine 20, when the electric fuel pump 10 is not sufficiently supplied with power, the fuel line 18 is connected only to the internal combustion engine 20.
  • the start of the connecting engine 20 and the start of the fuel pump 10 are accelerated, whereby the fuel supply of the internal combustion engine 20 is improved.
  • the discharge line 24 and the return line 22 are connected to the fuel line 18 via a common intermediate line 32.
  • the intermediate line 32 leads to a branch 34 in which the discharge line 24 and the return line 22 of the intermediate line 32 are connected.
  • the first pressure regulator 28 is formed by a first check valve 36 and the second pressure regulator 30 by a second check valve 38.
  • the check valves 36, 38 are in particular designed such that the check valve 36 opens at a lower pressure than the second check valve 38th
  • the check valves 36, 38 and the branch 34 have been replaced by a 3/3-way valve 40 as compared to the fuel supply system illustrated in FIG.
  • the intermediate connection 32 is connected and at an output side 44 of the 3/3 way system 40, the derivative 24 and the return line 24 are connected.
  • the discharge line 24 and the return line 22 are closed.
  • the derivative 24 is opened, d. H. connected to the fuel line 18 while the return line 22 is closed.
  • both the discharge line 24 and the return line 22 are opened and connected to the fuel line 18.
  • the individual switching states 46, 48, 50 When starting the internal combustion engine 20, the individual switching states 46, 48, 50, starting at the first switching state 46, are traversed by the 3/3-way valve 40 being displaced in the direction of the arrow 52 in the embodiment shown in FIG. After switching off the internal combustion engine 42, the individual switching states 46, 48, 50, starting at the third switching state 50, are run through by the 3/3-way valve 40 being displaced in the direction of the arrow 54.
  • a Pressure measuring device 56 is provided which, depending on the measured pressure in the fuel line 18, the individual switching states 46, 48, 50 drives.
  • the fuel supply system thus comprises a pressure control system 58, which in the first embodiment ( Figure 1) through the two pressure regulators 28, 30, a second embodiment ( Figure 3) through the branch 34 and the check valves 36, 38 and in the third Embodiment (Fig. 3) is formed by the 3/3-way valve 40.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit Kraftstoff sowie ein Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine.
  • Zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff ist es bekannt, eine elektrische Kraftstoffpumpe in einem Kraftstofftank anzuordnen, die über eine Kraftstoffleitung Kraftstoff zur Brennkraftmaschine fördert. Aus DE 199 48 170 A1 ist es bekannt, einen Teil des geförderten Kraftstoffs über eine Ableitung abzuführen, um damit eine Saugstrahlpumpe zu betreiben. Durch den Betrieb der Saugstrahlpumpe ist es möglich, ein in einem Schwalltopf angeordnete Kraftstoffpumpe ausreichend mit Kraftstoff zu versorgen, damit die Kraftstoffpumpe genügend Kraftstoff zur Versorgung der Brennkraftmaschine fördert. Ferner ist es bekannt, einen Teil des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs über eine Rückführleitung zur Kraftstoffpumpe, insbesondere in den Schwalltopf zurückzuführen. Dadurch, dass ein Teil des geförderten Kraftstoffs im Kreis gefördert wird, wird die Kühlung der Kraftstoffpumpe erheblich verbessert.
  • Bei derartigen Kraftstoffversorgungssystemen ist die elektrische Kraftstoffpumpe und/ oder die Anzahl der verwendeten Saugstrahlpumpen bewusst überdimensioniert, um beim Starten der Brennkraftmaschine, wenn nur eine niedrige Bordspannung zum Betrieb der elektrischen Kraftstoffpumpe vorhanden ist, ausreichend mit Kraftstoff zu versorgen. Auf Grund der Überdimensionierung sind derartige Kraftstoffversorgurigssysteme teuer und benötigen entsprechend großen Bauraum. Ferner dauert es sehr lange, bis nach dem Starten der gewünschte Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht ist, da ein großer Teil der geförderten Kraftstoffmenge nicht für die Brennkraftmaschine sondern für die vorgesehenen Saugstrahlpumpen verwendet wird.
  • Ferner ist es aus DE 199 48 170 A1 bekannt, die Förderleistung der elektrischen Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von dem Druck in der Kraftstoffleitung zu regeln. Da insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine der Verlauf der Bordspannung nicht vollständig bekannt ist, ist eine zuverlässige Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine durch eine Regelung der Kraftstoffpumpe nicht möglich. Um auch beim Starten der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Kraftstoffversorgung sicherzustellen, ist somit eine bewusste Überdimensionierung des verwendeten Kraftstoffversorgungssystem erforderlich.
  • Aus US 2001/00189081 ist ein Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine Kraftstoffpumpe über ein Kraftstoffleitung Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine leitet. Mit der Kraftstoffleitung ist eine Ableitung verbunden, die bei einem ersten Druck öffnet, damit eine Saugstrahlpumpe Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe fördern kann. Zusätzlich weist das Kraftstoffversorgungssystem eine mit der Kraftstoffleitung verbundene Rückführleitung auf, die Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe zurückführt. In der Rückführleitung ist ein Sicherheitsventil angeordnet, dass bei einem zweiten Druck öffnet, der deutlich höher als der Betriebsdruck ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes Kraftstoffversorgungssystem und ein Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die jeweils beim Starten der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Kraftstoffversorgung- gewähr-leisten.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff weist eine elektrische Kraftstoffpumpe auf, die einem Kraftstofftank, beispielsweise einer Hälfte eines Satteltanks, zugeordnet und insbesondere innerhalb des Kraftstofftanks bzw. der Satteltankhälfte angeordnet ist. Mit der Kraftstoffpumpe ist ein Kraftstoffleitung verbunden, die zur der Brennkraftmaschine führt. Mit der Kraftstoffleitung ist eine Rückführleitung zur Rückfuhr von Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe hin verbunden. Beispielsweise wird der durch die Rückführleitung zurückgeführte Kraftstoff zu der Tankhälfte eines Satteltanks, dem die Kraftstoffpumpe zugeordnet ist, zurückgeführt und/ oder zu einem Schwalltopf, dem die Kraftstoffpumpe zugeordnet ist. Mit der Kraftstoffleitung ist eine Ableitung verbunden, um zur Versorgung der Kraftstoffpumpe eine oder mehrere in dem Kraftstofftank angeordnete Saugstrahlpumpen zu betreiben. Das Kraftstoffversorgungssystem weist ein Druckregelsystem auf, das sowohl die Verbindung der Ableitung mit der Kraftstoffleitung als auch die Verbindung der Rückführleitung mit der Kraftstoffleitung steuert. Das Druckregelsystem öffnet, bzw. schließt die Verbindung der Ableitung zur Kraftstoffleitung bei einem ersten Druck und öffnet, bzw. schließt die Verbindung der Rückführleitung mit der Kraftstoffleitung bei einem zweiten Druck, wobei das Druckregelsystem die Ableitung und die Rückführleitung bei ansteigendem Druck öffnet und bei abfallendem Druck schließt. Erfindungsgemäß ist der zweite Druck der Betriebsdruck. Das bedeutet, dass die Ableitung und die Rückführleitung beim Start der Brennkraftmaschine geschlossen sind und erst nachdem die elektrische Kraftstoffpumpe durch das Fördern von Kraftstoff in der Kraftstoffleitung einen entsprechend hohen Druck aufgebaut hat, die Rückführleitung und die Ableitung geöffnet sind.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß beim Starten der Brennkraftmaschine sowohl die Rückführleitung als auch die Ableitung geschlossen sind, steht die gesamte, beim Starten der Brennkraftmaschine verhältnismäßig geringe, sofern überhaupt vorhandene Förderleistung allein zur Versorgung der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Dadurch, dass beim Start allein die Brennkraftmaschine versorgt wird, erreicht die Brennkraftmaschine sehr schnell ihren Betriebszustand, so dass auch sehr schnell eine zum Betrieb der elektrischen Kraftstoffpumpe ausreichende Bordspannung erreicht wird, wodurch der Druck in der Kraftstoffleitung sehr schnell ansteigt und die Rückführleitung sowie die Ableitung entsprechend schnell zur Kraftstoffversorgung der Kraftstoffpumpe geöffnet werden. Somit wird durch das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem ein verbessertes Startverhalten der Brennkraftmaschine erreicht, wodurch gleichzeitig die elektrische Versorgung verschiedener elektrischer Verbraucher, wie insbesondere die elektrische Kraftstoffpumpe, verbessert ist. Ferner ist es nicht erforderlich, eine überdimensionierte elektrische Kraftstoffpumpe zu verwenden, da beim Start der Brennkraftmaschine nur die Brennkraftmaschine versorgt wird und somit eine geringere Förderleistung ausreicht, um eine zuverlässige Kraftstoffversorgung zu gewährleisten. Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem kann somit sehr kompakt ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Startvorgang der Brennkraftmaschine mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems so schnell erfolgen, dass der insbesondere im Schwalltopf vorhandene Kraftstoff ausreicht, um den Startvorgang auch ohne den Betrieb einer Saugstrahlpumpe zu bewerkstelligen.
  • Vorzugsweise wird die Ableitung zum Betrieb der Saugstrahlpumpe geöffnet, bevor die Rückführleitung geöffnet wird. Der erste Druck, bei dem die Verbindung der Ableitung zur Kraftstoffleitung geöffnet wird, ist also niedriger als der zweite Druck, bei dem die Verbindung der Rückführleitung mit der Kraftstoffleitung geöffnet wird, so dass das Druckregelsystem unterschiedliche Betätigungsdrücke aufweist, um Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung abzuzweigen.
  • In bevorzugter Ausführungsform weist das Druckregelsystem einen mit der Ableitung verbundenen ersten Druckregler und einen mit der Rückführleitung verbundenen zweiten Druckregler auf. Die Druckregler sind insbesondere mechanische Druckregler, wie z. B. Rückschlagventile, die bei einem bestimmten Druck, d. h. bei dem ersten Druck, bzw. dem zweiten Druck, betätigt werden und die Ableitung, bzw. Rückführleitung insbesondere mit einer zum Durchsatz proportionalen Kennlinie öffnen bzw. schließen. Mit Hilfe der zwei Druckregler wird ein besonders einfach aufgebautes und kostengünstiges Druckregelsystem gebildet.
  • Alternativ kann das Druckregelsystem ein 3/3-Wege-Ventil aufweisen, das an der Eingangsseite mit der Kraftstoffleitung und an der Ausgangsseite jeweils mit der Rücklaufleitung und der Ableitung verbunden ist. In einem ersten Schaltzustand des 3/3-Wege-Ventils sind sowohl die Ableitung als auch die Rücklaufleitung von der Kraftstoffleitung getrennt. In einem zweiten Schaltzustand, in den das das 3/3-Wege-Ventil bei dem ersten Druck schaltet, wird die Ableitung mit der Kraftstoffleitung verbunden, während die Rücklaufleitung geschlossen bleibt. Bei dem zweiten Druck schaltet das 3/3-Wege-Ventil in einen dritten Schaltzustand, bei dem sowohl die Ableitung als auch die Rücklaufleitung mit der Kraftstoffleitung verbunden sind. Falls der erste Druck und der zweite Druck den selben Betrag aufweisen, kann auch ein Ventil mit nur zwei Schaltzuständen, d. h. ein 3/2-Wege-Ventil verwendet werden, bei dem in einem ersten Schaltzustand die Ableitung mit der Rücklaufleitung getrennt sind und in dem zweiten Schaltzustand sowohl die Ableitung als auch die Rücklaufleitung mit der Kraftstoffleitung verbunden sind. Durch das 3/3-Wege-Ventil bzw. 3/2-Wege-Ventil kann das Druckregelsystem sehr kompakt und platzsparend ausgestaltet werden.
  • Zur Detektion des ersten Drucks und des Zweiten Drucks ist das Druckregelsystem vorzugsweise mit einer Druckmesseinrichtung verbunden, durch die das Druckregelsystem gesteuert wird. Insbesondere wird zur Steuerung des Druckregelsystems der Druck der Kraftstoffleitung gemessen, so dass es sich bei dem ersten Druck und dem zweiten Druck um Drücke der Kraftstoffleitung handelt. Die Druckmessung erfolgt vorzugsweise hydraulisch, beispielsweise über ein Druckmesssystem mit einer Prallplatte oder der gleichen.
  • Besonders bevorzugt weist die Kraftstoffleitung ein Druckhalteventil auf. Das Druckhalteventil ist insbesondere möglichst nah an der Kraftstoffpumpe angeordnet. Vorzugsweise schließt sich das Druckhalteventil direkt an die Kraftstoffpumpe an, so dass das Druckhalteventil zwischen der Kraftstoffpumpe und der Kraftstoffleitung angeordnet ist. Durch das Druckhalteventil wird erreicht, dass nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine ein möglichst großer Teil der Kraftstoffleitung mit Kraftstoff gefüllt ist, der einen Druck von mehr als 1 bar aufweist. Dadurch wird die Kraftstoffleitung nicht nur zum Fördern von Kraftstoff, sondern auch zum Speichern von Kraftstoff verwendet, da der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung einen Druck aufweist, der auch ohne ein Fördern der Krafftstoffpumpe zur Versorgung der Brennkraftmaschine ausreicht. Ggf. kann ein weiteres Druckhalteventil, beispielsweise ein Rückhalteventil, vorgesehen sein, um den Bereich der Kraftstoffleitung, der auch nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine unter erhöhtem Druck steht, genau definieren zu können.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, durch das besonders einfach ein verbessertes Startverhalten einer insbesondere bei einem Kraftfahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine erreicht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die Brennkraftmaschine gestartet. Mit dem Start der Brennkraftmaschine wird die Bennkraftmaschine aus einer Kraftstoff aufweisenden Kraftstoffleitung, die mit einer Kraftstoffpumpe verbunden ist, versorgt. Danach wird mit Hilfe der Kraftstoffpumpe Kraftstoff in die Kraftstoffleitung gefördert. Durch das Fördern der Kraftstoffpumpe steigt der Druck in der Kraftstoffleitung an. Anschließend wird eine zuvor verschlossene Ableitung geöffnet, die mit der Kraftstoffleitung und mindestens einer Saugstrahlpumpe verbunden ist. Das Öffnen der Ableitung erfolgt bei einem ersten Druck, der so gewählt ist, dass die Verbrennungsmaschine sicher startet. Mit steigender Ableitungsmenge steigt der Druck in der Ableitung insbesondere durch den Widerstand der Saugstrahldüse(n), bis der Ableitungsdruck im Wesentlichen gleich dem zweiten Druck ist. Danach wird eine zuvor verschlossene Rückführleitung geöffnet, die mit der Kraftstoffleitung verbunden ist und Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe hin zurückführt. Das Öffnen der Rückführleitung erfolgt bei einem zweiten Druck, welcher erfindungsgemäß der Auslegungsdruck, d. h. der Betriebsdruck, der Verbrennungsmaschine ist. Falls der erste Druck und der zweite Druck identisch ist, erfolgt das Öffnen der Ableitung und der Rückführleitung gleichzeitig. Vorzugsweise ist für die Funktion der Saugstrahlpumpe(n) der erste Druck niedriger als der zweite Druck, so dass die Ableitung vor der Rückführleitung geöffnet wird.
  • Zur Verbesserung der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine weist die Kraftstoffleitung vorzugsweise beim Starten der Brennkraftmaschine einen Druck von mehr als 1 bar auf. Es wird also vor dem Starten der Brennkraftmaschine in der Kraftstoffleitung ein Druck von mehr als 1 bar bereitgestellt.
  • Um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu beenden wird vorzugsweise zunächst die Brennkraftmaschine ausgeschaltet. Da dadurch die elektrische Kraftstoffpumpe nicht mehr mit Strom versorgt wird, fällt der Druck in der Kraftstoffleitung ab. Anschließend wird die Rückführleitung bei dem zweiten Druck geschlossen. Danach wird bei dem ersten Druck die Ableitung geschlossen. Falls der erste Druck und der zweite Druck identisch sein sollten, werden die Rückführleitung und die Ableitung gleichzeitig geschlossen. Nach dem Schließen der Ableitung erfolgt insbesondere der Verfahrensschritt, dass die Kraftstoffleitung mit Hilfe eines Druckhalteventils geschlossen wird. Dadurch bleibt der Druck in der Kraftstoffleitung, der geringfügig niedriger als der erste Druck ist, bestehen. Besonders bevorzugt wird für das erfindungsgemäße Verfahren ein wie vorstehend beschriebenes Kraftstoffversorgungssystem verwendet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem in einer ersten Ausführungsform.
    Fig. 2
    zeigt das Kraftstoffversorgungssystem in einer zweiten Ausführungsform und
    Fig. 3
    zeigt das Kraftstoffversorgungssystem in einer dritten Ausführungsform.
  • In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems ist eine elektrische Kraftstoffpumpe 10 innerhalb eines Schwalltopfes 12 in einem Tank 14 angeordnet, wobei der Tank 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Satteltank ist. Die Kraftstoffpumpe 10 ist über ein Druckhalteventil 16 mit einer Kraftstoffleitung 18 verbunden, die zu einem Verbrennungsmotor 20 führt. Mit der Kraftstoffleitung 18 ist eine Rückführleitung 22 verbunden, die einen Teil des von der Kraftstoffpumpe 10 geförderten Kraftstoffes in den Schwalltopf 12 zurückführt. Dadurch, dass ein Teil des geförderten Kraftstoffes im Kreis gefördert wird, wird die Kühlung der Kraftstoffpumpe 10 verbessert. Mit der Kraftstoffleitung 18 ist ferner eine Ableitung 24 verbunden, über die ein Teil des geförderten Kraftstoffes zu einer Saugstrahlpumpe 26 gefördert wird. Mit der Saugstrahlpumpe 26 wird durch den geförderten Kraftstoff Kraftstoff aus dem Tank 14 mitgerissen und in den Schwalltopf 12 gefördert. Durch die Saugstrahlpumpe ist sichergestellt, dass für die Kraftstoffpumpe 10 genügend Kraftstoff in dem Schwalltopf 12 vorhanden ist, damit die Kraftstoffpumpe keine Luft fördert.
  • Die Ableitung 24 kann mit Hilfe eines ersten Druckreglers 28 geöffnet bzw. geschlossen werden. Der erste Druckregler 28 wird bei einem ersten Druck betätigt, wobei bei einem ansteigendem Druck in der Kraftstoffleitung 10 die Verbindung zu der Ableitung 24 geöffnet und bei einem abfallenden Druck in der Kraftstoffleitung 18 geschlossen wird. Entsprechend weist die Rückführleitung 22 einen zweiten Druckregler 30 auf, der die Verbindung zwischen der Rückführleitung 23 und der Kraftstoffleitung 18 bei einem zweiten Druck öffnet bzw. schließt. Bei einem ansteigendem Druck in der Kraftstoffleitung 18 wird die Verbindung der Rückführleitung 22 mit der Kraftstoffleitung 18 geöffnet und bei einem abfallendem Druck in der Kraftstoffleitung 18 geschlossen.
  • Durch die Druckregler 28, 30 wird erreicht, dass beim Starten der Brennkraftmaschine 20, wenn die elektrische Kraftstoffpumpe 10 noch nicht ausreichend mit Strom versorgt wird, die Kraftstoffleitung 18 nur mit der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist. Dadurch wird bei einem kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems der Start des Verbindungsmotors 20 sowie der Start der Kraftstoffpumpe 10 beschleunigt, wodurch die Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 20 verbessert wird.
  • In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2) sind die Ableitung 24 und die Rückführleitung 22 über eine gemeinsame Zwischenleitung 32 mit der Kraftstoffleitung 18 verbunden. Die Zwischenleitung 32 führt zu einer Verzweigung 34 in der die Ableitung 24 und die Rückführleitung 22 der Zwischenleitung 32 verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zu Fig. 1 der erste Druckregler 28 durch ein erstes Rückschlagventil 36 und der zweite Druckregler 30 durch ein zweites Rückschlagventil 38 ausgebildet. Die Rückschlagventile 36, 38 sind insbesondere derart ausgebildet, dass das Rückschlagventil 36 bei einem niedrigeren Druck öffnet als das zweite Rückschlagventil 38.
  • In einer dritten Ausführungsform des Kraftstoffversorgungssystems (Fig. 3) sind im Vergleich zu dem in Fig. 2 dargestelltem Kraftstoffversorgungssystem die Rückschlagventile 36, 38 sowie die Verzweigung 34 durch ein 3/3-Wege-Ventil 40 ersetzet worden. An einer Eingangsseite 42 des 3/3-Wege-Ventils 40 ist die Zwischenverbindung 32 angeschlossen und an einer Ausgangsseite 44 des 3/3 Wegesystems 40 sind die Ableitung 24 und die Rückführleitung 24 angeschlossen. In einem ersten Schaltzustand 46 sind die Ableitung 24 und die Rückführleitung 22 geschlossen. In einem zweiten Schaltzustand ist die Ableitung 24 geöffnet, d. h. mit der Kraftstoffleitung 18 verbunden, während die Rückführleitung 22 geschlossen ist. In einem dritten Schaltzustand 50 sind sowohl die Ableitung 24 als auch die Rückführleitung 22 geöffnet und mit der Kraftstoffleitung 18 verbunden.
  • Beim Starten der Brennkraftmaschine 20 werden die einzelnen Schaltzustände 46, 48, 50 beginnend bei dem ersten Schaltzustand 46 durchlaufen, indem bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform das 3/3-Wege-Ventil 40 in Richtung des Pfeils 52 verschoben wird. Nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine 42 werden die einzelnen Schaltzustände 46, 48, 50 beginnend beim dritten Schaltzustand 50 durchlaufen, indem das 3/3-Wege-Ventil 40 in Richtung des Pfeils 54 verschoben wird. Zur Steuerung des 3/3-Wege-Ventil 40 ist eine Druckmesseinrichtung 56 vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem in der Kraftstoffleitung 18 gemessenem Druck die einzelnen Schaltzustände 46, 48, 50 ansteuert.
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem weist also ein Druckregelsystem 58 auf, das in der ersten Ausführungsform (Fig. 1) durch die beiden Druckregler 28, 30, einer zweite Ausführungsform (Fig. 3) durch die Verzweigung 34 und die Rückschlagventile 36, 38 und in der dritten Ausführungsform (Fig. 3) durch das 3/3-Wege-Ventil 40 gebildet wird.

Claims (13)

  1. Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine (20) mit Kraftstoff, mit
    einer einem Kraftstofftank (14) zugeordneten elektrischen Kraftstoffpumpe (10),
    einer mit der Kraftstoffpumpe (10) verbundenen, zur Brennkraftmaschine (20) führenden Kraftstoffleitung (18),
    einer mit der Kraftstoffleitung (18) verbundenen Rückführleitung (22) zur Rückfuhr von Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe (10) hin,
    einer mit der Kraftstoffleitung (18) verbundenen Ableitung (24) zum Betrieb einer in dem Kraftstofftank (14) angeordneten Saugstrahlpumpe (26) und
    einem Druckregelsystem (58), das bei einem ersten Druck die Verbindung der Ableitung (24) zur Kraftstoffleitung (18) öffnet bzw. schließt und bei einem zweiten Druck die Verbindung der Rückführleitung (22) mit der Kraftstoffleitung (18) öffnet bzw. schließt, wobei das Druckregelsystem (58) die Ableitung (24) und die Rückführleitung (22) bei ansteigendem Druck öffnet und bei abfallendem Druck schließt
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Druck der Betriebsdruck ist.
  2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelsystem (58) einen mit der Ableitung (24) verbundenen ersten, insbesondere mechanischen Druckregler (28) und einen mit der Rückführleitung (22) verbundenen zweiten, insbesondere mechanischen Druckregler (30) aufweist.
  3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelsystem (58) ein 3/3-Wege-Ventil (40) aufweist, das eingangsseitig (42) mit der Kraftstoffleitung (18) und ausgangsseitig (44) jeweils mit der Rückführleitung (22) und mit der Ableitung (24) verbunden ist.
  4. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druck niedriger als der zweite Druck ist.
  5. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelsystem (58) mit einer Druckmesseinrichtung (56) verbunden ist, das zur Steuerung des Druckregelsystems (58) den Druck insbesondere der Kraftstoffleitung (18) misst.
  6. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung (18) insbesondere möglichst nahe an der Kraftstoffpumpe (10) ein Druckhalteventil (16) aufweist.
  7. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (10) in einem Schwalltopf (12) angeordnet ist, in den die Ableitung (24) und die Rückführleitung (22) fördern.
  8. Verfahren zur Regelung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine (20) mit den Schritten:
    - Starten der Brennkraftmaschine (20),
    - Versorgen der Brennkraftmaschine (20) aus einer Kraftstoff aufweisenden mit einer Kraftstoffpumpe (10) verbundenen Kraftstoffleitung (18),
    - Fördern von Kraftstoff in die Kraftstoffleitung (18) mit Hilfe der Kraftstoffpumpe (10),
    - Öffnen einer zuvor verschlossenen, mit der Kraftstoffleitung (18) und einer Saugstrahlpumpe (26) verbundenen Ableitung (24), bei einem ersten Druck und
    - Öffnen einer zuvor verschlossenen, mit der Kraftstoffleitung (18) verbundenen Rückführleitung (22) zur Rückfuhr von Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe (10) hin bei einem zweiten Druck,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Druck der Betriebsdruck ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchen der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung (18) beim Starten der Brennkraftmaschine (20) einen Druck von mehr als 1bar aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem der erste Druck niedriger als der zweite Druck ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 10 bei welchem nach dem Öffnen der Rückführleitung (22) die Schritte
    - Ausschalten der Brennkraftmaschine (20),
    - Schließen der Rückführleitung (22) bei dem zweiten Druck und
    - Schließen der Ableitung (24) bei dem ersten Druck erfolgen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 bei welchem nach dem Schließen der Ableitung (24) der Schritt
    - Schließen der Kraftstoffleitung (18) mit Hilfe eines Druckhalteventils (16) erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 12, bei welchem ein Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 7 verwendet wird.
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