EP1847413A2

EP1847413A2 - Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: EP1847413A2
Application number: EP07105890A
Authority: EP
Inventors: Steffen Jahn; Bernd Schnell
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: DE502007004979D1; EP1847413A3; EP1847413B1; ATE480419T1; DE102006017123A1

Abstract

Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung (106), die einen mit einem Kraftstofftank (105) verbindbaren Zwischenspeicher (108) für Kraftstoff umfasst, wobei die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) zur Versorgung einer Kraftstoff verbrauchenden Hilfsbetriebseinheit (104) des Fahrzeugs mit Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher (108) ausgebildet ist, und wobei die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) eine erste Kraftstoffpumpe (107) umfasst, die zum Fördern von Kraftstoff unmittelbar aus dem Kraftstofftank (105) in den Zwischenspeicher (108) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung, die einen mit einem Kraftstofftank verbindbaren Zwischenspeicher für Kraftstoff umfasst, wobei die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung zur Versorgung einer Kraftstoff verbrauchenden Hilfsbetriebseinheit des Fahrzeugs mit Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher ausgebildet ist. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem.
Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - sind neben Kraftstoffverbrauchenden Hauptbetriebseinheiten, wie Antriebsmotoren oder dergleichen, auch Kraftstoff verbrauchende Hilfsbetriebseinheiten, wie beispielsweise Fahrzeugzusatzheizungen oder dergleichen vorhanden. Diese Hilfsbetriebseinheiten sind in der Regel so ausgelegt, dass sie auch dann betrieben werden, wenn die Hauptbetriebseinheit nicht in Betrieb ist, um beispielsweise Nutzwärme zu produzieren. Hierzu ist es erforderlich, ein Kraftstoffversorgungssystem vorzusehen, welches die betreffende Hilfsbetriebseinheit auch bei abgeschalteter Hauptbetriebseinheit mit Kraftstoff versorgt.
Ein solches gattungsgemäßes Kraftstoffversorgungssystem für eine Fahrzeugstandheizung ist beispielsweise aus der EP 0 718 487 A2 bekannt. Dort ist in den Hauptkraftstoffkreislauf zwischen dem Motor und dem Kraftstofftank ein Zwischenspeicher geschaltet, aus dem eine Kraftstoffpumpe den Kraftstoff dann zu dem Brenner der Fahrzeugstandheizung fördert. Der Zwischenspeicher ist dabei entweder im Motorrücklauf vom Motor zum Kraftstofftank angeordnet, in dem nicht verbrannter Kraftstoff in den Kraftstofftank zurück geleitet wird. Alternativ kann der Zwischenspeicher auch im Motorvorlauf, also in der Kraftstoffansaugleitung zum Motor angeordnet sein.
In beiden Fällen ist der Zwischenspeicher in Bereichen angeordnet, in denen ein erhöhtes Risiko besteht, dass der in den Zwischenspeicher gelangende Kraftstoff Luftbläschen enthält. So kann es bei der Anordnung im Motorrücklauf sein, dass der nicht verbrannte Kraftstoff bei der Durchleitung durch den Motor mit Luft oder anderen Gasen vermischt wurde. Bei der Anordnung im Motorvorlauf kann es sein, dass der in den Zwischenspeicher gelangende Kraftstoff über Leckagestellen der Ansaugleitung mit Luft oder anderen Gasen vermischt wurde. Es sind somit erheblicher Aufwand und/oder erhebliche Wartezeiten für die Entgasung des Kraftstoffs im Zwischenspeicher vorzusehen, um einen zuverlässigen Betrieb des Brenners der Fahrzeugstandheizung zu gewährleisten. Dies gilt umso mehr als derartige Brenner in der Regel sehr empfindlich gegenüber Gasbläschen im Kraftstoff sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftstoffversorgungssystem bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache und zuverlässige Weise einen störungsfreien Betrieb der Hilfsbetriebseinheit ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Kraftstoffversorgungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduktion des Gasgehalts des Kraftstoffs im Zwischenspeicher und damit einen störungsfreien Betrieb der Hilfsbetriebseinheit erzielen kann, wenn die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung eine erste Kraftstoffpumpe umfasst, die zum Fördern von Kraftstoff unmittelbar aus dem Kraftstofftank in den Zwischenspeicher ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, Kraftstoff ohne große Umwege bzw. lange Ansaugstrecken mit zahlreichen potentiellen Kontaktstellen mit Gasen unmittelbar aus dem Kraftstofftank in den Zwischenspeicher zu fördern. Hierdurch vermindert sich das Risiko, dass der Kraftstoff mit Luft oder anderen Gasen vermischt wird, erheblich.
So lassen sich zum einen potentielle Leckagestellen in der Ansaugleitung der ersten Kraftstoffpumpe, über die Gas in den Kraftstoff gelangen könnte, einfach vermeiden. Für die Zufuhrleitung von der ersten Kraftstoffpumpe zum Zwischenspeicher kann das Problem des Eindringens von Gasen in den geförderten Kraftstoff- trotz eventuell vorhandener potentieller Leckagestellen - dann einfach dadurch verhindert werden, dass die erste Kraftstoffpumpe in der Zufuhrleitung einen leichten Überdruck gegenüber der Umgebung der Zufuhrleitung erzeugt. Der Überdruck in der Zufuhrleitung ist dabei bevorzugt dann so bemessen, dass das durch den Strömungswiderstand der Zufuhrleitung entstehende Druckgefälle zwischen der ersten Kraftstoffpumpe und dem Zwischenspeicher gerade ausgeglichen wird, sodass sich kein nennenswerter Überdruck im Zwischenspeicher einstellt. Ebenso kann hierüber aber gegebenenfalls auch ein entsprechend gewünschter Überdruck im Zwischenspeicher eingestellt werden.
Bevorzugt umfasst die Kraftstoffversorgungseinrichtung eine Ansaugöffnung, über die Kraftstoff durch die erste Kraftstoffpumpe aus dem Kraftstofftank angesaugt wird. Die erste Kraftstoffpumpe ist dann bevorzugt zumindest nahe der Ansaugöffnung angeordnet, sodass sich durch die kurze Saugstrecke die Anzahl der auf der Saugseite der ersten Kraftstoffpumpe befindlichen potentiellen Leckagestellen, über die Gas in den Kraftstoff gelangen könnte, in einfacher Weise reduziert. So kann - bei entsprechend gesicherter Ausführung - als erste Kraftstoffpumpe sogar eine Tauchpumpe vorgesehen sein, bei der sich das Risiko des Ansaugens von Gas auf ein Minimum reduziert. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen der Ansaugöffnung und der ersten Kraftstoffpumpe eine Ansaugleitung vorgesehen sein, die zumindest weitgehend frei von potentiellen Leckagestellen ist.
Bei dem Zwischenspeicher kann es sich um einen beliebigen, bevorzugt geschlossenen, Kraftstoffspeicher handeln, der eine dem Kraftstoffbedarf der Hilfsbetriebseinheit entsprechende, ausreichende Größe hat. Bevorzugt ist der Zwischenspeicher eine Kraftstofffiltereinrichtung, sodass dank der Funktionsintegration von Filter und Zwischenspeicher eine Reduktion des Bauraumes erzielt werden kann: Bevorzugt wird als Zwischenspeicher die in der Regel ohnehin vorhandene Kraftstofffiltereinrichtung der Hilfsbetriebseinheit verwendet.
Dank der mit der Erfindung erzielbaren Reduktion des Gasgehalts des Kraftstoffs im Zwischenspeicher kann gegebenenfalls auf eine Entlüftung des Zwischenspeichers verzichtet werden. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der Zwischenspeicher einen Entlüftungsanschluss aufweist.
Um aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Gas aus dem Zwischenspeicher ausspülen zu können, ist bevorzugt eine erste Rücklaufleitung von dem Zwischenspeicher zu dem Kraftstofftank vorgesehen. Die erste Rücklaufleitung ist bevorzugt im Bereich der höchsten Stelle des Zwischenspeichers vorgesehen, vorzugsweise sogar im Bereich der höchsten Stelle der ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung oder sogar des Kraftstoffversorgungssystems. Hierdurch kann gegebenenfalls sogar eine einfache Entlüftung der gesamten ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung oder sogar des gesamten Kraftstoffversorgungssystems über die erste Rücklaufleitung erfolgen.
Die erste Rücklaufleitung ist dann bevorzugt im Bereich eines Entlüftungsanschlusses des Zwischenspeichers, bevorzugt direkt an einen Entlüftungsanschluss des Zwischenspeichers angeschlossen, um das zuverlässige Ausspülen von eventuell vorhandenem Gas aus dem Zwischenspeicher in einfacher Weise sicherzustellen. Die erste Kraftstoffpumpe kann dann unter anderem so betrieben werden, dass sie zumindest zeitweise mehr Kraftstoff in den Zwischenspeicher fördert als aus diesem entnommen wird, sodass zumindest zeitweise ein zumindest geringer Rücklaufstrom aus dem Zwischenspeicher in den Kraftstofftank bewirkt wird.
Je nach Auslegung der ersten Kraftstoffpumpe kann diese auch die Förderung des Kraftstoffs zu der Hilfsbetriebseinheit bewirken. Bevorzugt ist aber vorgesehen, dass die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung eine zweite Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Kraftstoffpumpe der Hilfsbetriebseinheit, umfasst, die zum Fördern von Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher in die Hilfsbetriebseinheit ausgebildet ist. Hierdurch lassen sich auch bei langen zu überbrückenden Wegen zwischen dem Kraftstofftank und der Hilfsbetriebseinheit übermäßige Förderdrücke vermeiden, wodurch die Pumpen vergleichsweise einfach ausgelegt sein können.
Ist eine zweite Kraftstoffpumpe vorgesehen, ist es von besonderem Vorteil, wenn durch entsprechende Einstellung der ersten Kraftstoffpumpe im Zwischenspeicher im Förderbetrieb der zweiten Kraftstoffpumpe kein nennenswerter Überdruck vorliegt. Die aus dem Zwischenspeicher fördernde zweite Kraftstoffpumpe ist dann saugseitig nicht mit einem störenden Überdruck beaufschlagt, der die Funktion der Kraftstoffversorgung der Hilfsbetriebseinheit beeinträchtigen könnte.
Bevorzugt ist in diesem Fall in Fördererrichtung nach der zweiten Kraftstoffpumpe eine zweite Rücklaufleitung zu dem Kraftstofftank vorgesehen, sodass überschüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank zurückgeführt werden kann. Die zweite Rücklaufleitung kann dabei separat zu der gegebenenfalls vorhandenen von dem Zwischenspeicher kommenden ersten Rücklaufleitung ausgeführt sein. Ist eine solche erste Rücklaufleitung aber vorhanden, mündet die zweite Rücklaufleitung bevorzugt in diese erste Rücklaufleitung. In diesem Fall umfasst die zweite Rücklaufleitung dann bei vorteilhaften Varianten der Erfindung ein entgegen der Rücklaufrichtung sperrendes Rückschlagventil und/oder ein, insbesondere verstellbares, Drosselventil. Das Drosselventil ermöglicht dabei die Einstellung des Drucks am Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit, beispielsweise am Brenner einer Fahrzeugheizung. Das Rückschlagventil verhindert, dass Kraftstoff aus der ersten Rücklaufleitung entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung zu dem Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit gelangen kann. Gegebenenfalls kann das Rückschlagventil zur Bauraumoptimierung über eine verstellbare Vorspannung auch die Funktion des verstellbaren Drosselventils übernehmen.
Bei anderen vorteilhaften, weil mit wenigen Bauteilen auskommenden Varianten der Erfindung kann das Rückschlagventil in der zweiten Rücklaufleitung aber auch fehlen. In diesem Fall ist der Anschluss der zweiten Rücklaufleitung and die erste Rücklaufleitung dann bevorzugt so gestaltet, dass Kraftstoff aus der ersten Rücklaufleitung nicht entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung zu dem Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit gelangen kann.
Der Anschluss der zweiten Rücklaufleitung and die erste Rücklaufleitung ist dabei dann bevorzugt so gestaltet, dass durch die erste Rücklaufströmung in der ersten Rücklaufleitung (beispielsweise nach dem Bernoulli-Prinzip) eine Sogwirkung in der zweiten Rücklaufleitung entsteht. Hierzu kann beispielsweise einfach vorgesehen sein, dass die zweite Rücklaufleitung unter einem rechten Winkel oder derart unter einem spitzen Winkel in die erste Rücklaufleitung mündet, dass die zweite Rücklaufströmung in der zweiten Rücklaufleitung eine Komponente in Richtung der ersten Rücklaufströmung aufweist.
Bevorzugt ist in Fördererrichtung nach der zweiten Kraftstoffpumpe eine Zulaufleitung zu einem Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit vorgesehen, die ein, insbesondere elektromagnetisch betätigbares, Sperrventil umfasst. Hierdurch kann verhindert werden, dass bei einem Vor- oder Nachlaufbetrieb der ersten oder zweiten Kraftstoffpumpe unerwünscht Kraftstoff zum Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit gelangt. Zudem kann hierüber ein klar definiertes Einsetzen und Enden des Betriebs des Kraftstoffverbrauchers der Hilfsbetriebseinheit bewirkt werden. Je nach Gestaltung der zweiten Kraftstoffpumpe, insbesondere je nach Sperrwirkung der zweiten Kraftstoffpumpe im inaktiven Zustand, kann das Sperrventil gegebenenfalls aber auch entfallen.
Liegt das Sperrventil in Förderrichtung nach der Abzweigung der gegebenenfalls vorhandenen zweiten Rücklaufleitung, so kann ein Rückschlagventil in dieser zweiten Rücklaufleitung gegebenenfalls entfallen, da das Sperrventil dann verhindert, dass Kraftstoff aus der ersten Rücklaufleitung entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung zu dem Kraftstoffverbraucher der Hilfsbetriebseinheit gelangen kann.
Bevorzugt ist eine mit der ersten Kraftstoffpumpe verbundene Steuereinrichtung vorgesehen, die den Förderbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe derart steuert, dass ein Förderbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe in einem Vorlaufzeitintervall vor dem Betrieb der Hilfsbetriebseinheit erfolgt und/oder in einem Nachlaufzeitintervall nach dem Betrieb der Hilfsbetriebseinheit erfolgt. Eine vergleichbare Steuerung kann zusätzlich oder alternativ auch für die zweite Kraftstoffpumpe erfolgen. Hierdurch kann zum einen sichergestellt werden, dass vor und nach dem Betrieb der Hilfsbetriebseinheit eine ausreichende Spülung des Zwischenspeichers erfolgt. Zum anderen wird hierdurch die Betriebsdauer und das Fördervolumen durch die jeweilige Kraftstoffpumpe bzw. den Zwischenspeicher auf ein nötiges Maß begrenzt, was sich positiv auf den Energieverbrauch und die Standzeiten der verwendeten Komponenten auswirkt. Dies gilt insbesondere, wenn ein Kraftstofffilter als Zwischenspeicher verwendet wird.
Die Hilfsbetriebseinheit kann eine beliebige Kraftstoff verbrauchende Hilfseinheit sein. So kann es sich beispielsweise um einen Hilfsmotor handeln. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn die Hilfsbetriebseinheit eine Heizeinrichtung mit einem Kraftstoff verbrauchenden Brenner ist, da solche Brenner besonders empfindlich gegenüber Gasbläschen im Kraftstoff sind.
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems ist eine zweite Kraftstoffversorgungseinrichtung vorgesehen, die zur Versorgung einer Kraftstoff verbrauchenden Hauptbetriebseinheit des Fahrzeugs, insbesondere eines Antriebsmotors des Fahrzeugs, mit Kraftstoff ausgebildet ist. Die Versorgung der Hauptbetriebseinheit erfolgt bevorzugt aus dem Kraftstofftank. Es kann jedoch auch ein separater weiterer Kraftstofftank vorgesehen sein.
Bevorzugt ist die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung dann anders als bei dem eingangs zitierten Stand der Technik zumindest weitgehend von der zweiten Kraftstoffversorgungseinrichtung entkoppelt, um eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Störung des Betriebs so weit wie möglich auszuschließen. Bevorzugt weisen die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung und die zweite Kraftstoffversorgungseinrichtung dann schon getrennte Ansaugleitungen zum Ansaugen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank auf. Gegebenenfalls kann aber auch eine anfangs gemeinsame Ansaugleitung vorgesehen sein, die sich dann vor der ersten Kraftstoffpumpe verzweigt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem. Hiermit lassen sich die oben dargelegten Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen werden soll.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigt:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems;
Figur 2: eine schematische Darstellung der Gestaltung des Details D aus Figur 1 bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
Figur 3: eine schematische Darstellung der Gestaltung des Details D aus Figur 1 bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines dieselgetriebenen Schienenfahrzeugs 101. Das Fahrzeug 101 umfasst ein Kraftstoffversorgungssystem 102, über welches eine Hauptbetriebseinheit in Form eines Antriebsmotors 103 des Fahrzeugs 101 und eine Hilfsbetriebseinheit in Form einer Fahrzeugheizung 104 des Fahrzeugs 101 aus einem Kraftstofftank 105 mit Kraftstoff versorgt werden.
Hierzu umfasst das Kraftstoffversorgungssystem 102 eine erste Kraftstoffversorgungseinrichtung 106 für die Fahrzeugheizung 104. Diese erste Kraftstoffversorgungseinrichtung 106 umfasst eine erste Kraftstoffpumpe 107, einen Zwischenspeicher für Kraftstoff in Form des Kraftstofffilters 108 der Fahrzeugheizung 104 sowie eine zweite Kraftstoffpumpe 109 der Fahrzeugheizung 104. Weiterhin ist eine von der ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung 106 vollständig unabhängige bzw. entkoppelte zweite Kraftstoffversorgungseinrichtung 110 für den Antriebsmotor 103 vorgesehen, um eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Störung des Betriebs so weit wie möglich auszuschließen.
Die Entkopplung der ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung 106 und der zweiten Kraftstoffversorgungseinrichtung 110 geht so weit, dass sie jeweils getrennte Ansaugleitungen zum Ansaugen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 105 und getrennte Rücklaufleitungen zum Rückführen unverbrauchten Kraftstoffs in den Kraftstofftank 105 aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung aber auch eine anfangs gemeinsame Ansaugleitung vorgesehen sein kann, die sich dann vor der ersten Kraftstoffpumpe verzweigt. Ebenso können sich die Rücklaufleitungen der ersten und zweiten Kraftstoffversorgungseinrichtung vor dem Kraftstofftank vereinigen. In beiden Fällen liegt dann immer noch eine weit gehende Entkopplung im Sinne der Erfindung vor.
Die erste Kraftstoffpumpe 107 saugt den Kraftstoff über eine vergleichsweise kurze Ansaugleitung 111.1 aus dem Kraftstofftank 105 an, sodass die erste Kraftstoffpumpe 107 mit anderen Worten nahe der Ansaugöffnung der Ansaugleitung 111.1 angeordnet ist. Die Ansaugöffnung der Ansaugleitung 111.1 ist wiederum im Bereich des Sumpfs 105.1 des Kraftstofftanks 105 angeordnet.
Durch die kurze Ansaugleitung 111.1 wird zum einen vermieden, dass über lange Strecken ein Unterdruck im angesaugten Kraftstoff herrscht, der die Bildung von Gasbläschen in dem Kraftstoff begünstigen würde. Je kürzer die Ansaugleitung 111.1 ist, desto geringer ist auch das zu überwindende Druckgefälle, welches durch den Strömungswiderstand der Ansaugleitung 111.1 bedingt ist, sodass die erste Kraftstoffpumpe 107 auch nur einen entsprechend geringen Unterdruck erzeugen muss, wodurch wiederum das Risiko der Bildung von Gasbläschen im Kraftstoff reduziert wird.
Je kürzer die Ansaugleitung 111.1 ist, desto geringer ist auch die Anzahl potentieller Leckagestellen der Ansaugleitung 111.1, über die Gas, z. B. Luft, aus der Umgebung der Ansaugleitung 111.1 angesaugt werden und damit in den Kraftstoff gelangen könnte. Bevorzugt ist die Ansaugleitung 111.1 weiterhin ein einfaches, durchgehendes Leitungsstück ohne Verbindungsstellen, Abzweigungen oder dergleichen, die potentielle Leckagestellen bilden könnten. Im Extremfall kann die erste Kraftstoffpumpe- bei entsprechend gesicherter Ausführung -sogar als Tauchpumpe ausgebildet sein, bei der die Ansaugleitung 111.1 dann im Wesentlichen entfällt und sich das Risiko des Ansaugens von Gas auf ein Minimum reduziert.
Die erste Kraftstoffpumpe 107 fördert den angesaugten Kraftstoff über eine Zufuhrleitung 111.2 unmittelbar, d. h. ohne Umwege über weitere Kraftstoff verbrauchende Komponenten, in den als Zwischenspeicher dienenden Filter 108, der auf einen Durchsatz von etwa 3,5 l/min ausgelegt ist. Die erste Kraftstoffpumpe 107 erzeugt dabei einen leichten Überdruck, der ausreicht, um das durch den Strömungswiderstand der Zufuhrleitung 111.2 entstehende Druckgefälle zwischen der ersten Kraftstoffpumpe 107 und dem Filter 108 auszugleichen. Folglich stellt sich auch bei vollständiger Füllung des Filters kein nennenswerter Überdruck im Filter 108 ein. Ebenso kann hierüber aber gegebenenfalls auch zumindest zeitweise ein entsprechend gewünschter Überdruck im Filter 108 eingestellt werden.
Um aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Gas aus dem Filter 108 ausspülen zu können, ist eine erste Rücklaufleitung 111.3 von dem Filter 108 zu dem Kraftstofftank 105 vorgesehen. Die erste Rücklaufleitung 111.3 ist an einen Entlüftungsanschluss 108.1 des Filters 108 angeschlossen, um das zuverlässige Ausspülen von eventuell vorhandenem Gas aus dem Filter 108 in einfacher Weise sicherzustellen. Der Entlüftungsanschluss 108.1 des Filters 108 befindet sich dabei im Übrigen an der höchsten Stelle der ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung 106, sodass über ihn die Entlüftung der gesamten ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung 106 erfolgen kann. Die erste Kraftstoffpumpe 107 wird gesteuert durch eine Steuereinheit 112 so betrieben, dass sie zumindest zeitweise mehr Kraftstoff in den Filter 108 fördert als aus diesem entnommen wird. So wird zumindest zeitweise ein zumindest geringer Rücklaufstrom aus dem Filter 108 in den Kraftstofftank 105 bewirkt, mit dem eventuell vorhandenes Gas aus dem Filter 108 ausgespült wird.
Der Druck in der Zufuhrleitung 111.2 ist so eingestellt, dass sich ein gewisser Überdruck gegenüber der Umgebung der Zufuhrleitung 111.2 ergibt. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch an potentiellen Leckagestellen der Zufuhrleitung 111.2, kein Gas, z. B. Luft, aus der Umgebung der Zufuhrleitung 111.2 angesaugt werden und damit in den Kraftstoff gelangen kann. Verbindungsstellen, Abzweigungen oder dergleichen, die potentielle Leckagestellen der Zufuhrleitung 111.2 bilden könnten, sind daher hinsichtlich des Ansaugens von Gas unkritisch, sodass die Zufuhrleitung 111.2 beliebig lange sein kann und beliebige Gestalt haben kann. Bevorzugt stellt die Zufuhrleitung 111.2 daher mehr als 40% der Förderstrecke, vorzugsweise mehr als 50% der Förderstrecke, weiter vorzugsweise mehr als 80% der Förderstrecke zwischen der Ansaugöffnung im Kraftstofftank 105 und dem Filter 108 zur Verfügung.
Die Steuereinrichtung steuert den Förderbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe 107 im vorliegenden Beispiel derart, dass die erste Kraftstoffpumpe 107 in einem ersten Vorlaufzeitintervall TV1 vor dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 und in einem ersten Nachlaufzeitintervall TN1 nach dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 Kraftstoff in den Filter 108 fördert. Hierdurch wird zum einen sichergestellt, dass vor und nach dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 eine ausreichende Spülung des Filters 108 erfolgt. Zum anderen wird hierdurch die Betriebsdauer und das Fördervolumen durch die erste Kraftstoffpumpe 107 bzw. den Filter 108 auf ein nötiges Maß begrenzt, was sich positiv auf den Energieverbrauch und die Standzeiten der ersten Kraftstoffpumpe 107 bzw. des Filters 108 auswirkt.
Die zweite Kraftstoffpumpe 109 saugt entgasten Kraftstoff über eine weitere Ansaugleitung 111.4 aus dem druckneutralen Filter 108 und fördert den angesaugten Kraftstoff über eine weitere Zufuhrleitung 111.5 zum Kraftstoff verbrauchenden Brenner 113 der Fahrzeugheizung 104. Der Brenner 113 ist dabei im vorliegenden Beispiel auf einen Kraftstoffverbrauch von etwa 18 l/h ausgelegt.
Dabei ist es wie erwähnt von besonderem Vorteil, dass durch entsprechende Einstellung der ersten Kraftstoffpumpe 107 im Filter 108 zumindest im Förderbetrieb der zweiten Kraftstoffpumpe 109 kein nennenswerter Überdruck vorliegt. Die zweite Kraftstoffpumpe 109 ist dann saugseitig nicht mit einem störenden Überdruck beaufschlagt, der die Funktion der Kraftstoffversorgung der Fahrzeugheizung 104 beeinträchtigen könnte.
Dank der Nutzung des Filters 108 der Fahrzeugheizung 104 als Zwischenspeicher ergibt sich eine vergleichsweise kurze Förderstrecke zwischen dem Filter 108 und dem Brenner 113. Hierdurch lassen sich auch bei langen zu überbrückenden Wegen zwischen dem Kraftstofftank 105 und dem Brenner lange Ansaugstrecken und übermäßige Druckgefälle in der Förderstrecke zwischen dem Filter 108 und dem Brenner 113 vermeiden, wodurch das Risiko des Einbringens von Gas in den Kraftstoff gering ist und die zweite Kraftstoffpumpe 109 vergleichsweise einfach ausgelegt sein kann.
In Fördererrichtung nach der zweiten Kraftstoffpumpe 109 zweigt eine zweite Rücklaufleitung 111.6 zu dem Kraftstofftank 105 von der Zufuhrleitung 111.5 ab, sodass überschüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 105 zurückgeführt werden kann. Die zweite Rücklaufleitung 111.6 mündet in einem Anschlussbereich 111.7 in die erste Rücklaufleitung 111.3. Dabei umfasst die zweite Rücklaufleitung 111.6 ein entgegen der Rücklaufrichtung sperrendes Rückschlagventil 114 und ein verstellbares Drosselventil 115.
Das Drosselventil 115 ermöglicht die Einstellung des Betriebsdrucks am Brenner 113. Das Rückschlagventil 114 öffnet bei einem Differenzdruck von etwa 0,3 bar und verhindert, dass Kraftstoff und/oder aus dem Filter 108 ausgetriebenes Gas aus der ersten Rücklaufleitung 111.3 entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung 111.6 zu dem Brenner 113 gelangen kann. Gegebenenfalls kann das Rückschlagventil zur Bauraumoptimierung über eine verstellbare Vorspannung auch die Funktion des verstellbaren Drosselventils übernehmen.
Figur 2 zeigt die Gestaltung des Anschlussbereichs 111.7 (Detail D aus Figur 1) bei einer alternativen Variante der Erfindung. Bei dieser Variante fehlt das Rückschlagventil 114 in der zweiten Rücklaufleitung 111.6. Stattdessen ist der Anschlussbereich 111.7 so gestaltet, dass verhindert wird, dass Kraftstoff und/oder aus dem Filter 108 ausgetriebenes Gas aus der ersten Rücklaufleitung 111.3 entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung 111.6 zu dem Brenner 113 gelangen kann.
Dies wird erreicht, indem die zweite Rücklaufleitung 111.6 in einer Verbindung nach Art eines T-Stücks unter einem rechten Winkel (α = 90°) in die erste Rücklaufleitung 111.3 mündet, sodass die von dem Filter 108 kommende erste Rücklaufströmung 111.8 aufgrund des Bernoulli-Prinzips eine Sogwirkung in der zweiten Rücklaufleitung 111.6 erzeugt. Die Sogwirkung kann alleine dadurch erzielt werden, dass sich in der ersten Rücklaufleitung 111.3 eine entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit eine entsprechend geringer statischer Druck in der ersten Rücklaufströmung 111.8 ausbildet. Die Sogwirkung kann erhöht werden, indem in dem Anschlussbereich 111.7 nach Art eines Venturi-Rohrs eine Verringerung des Strömungsquerschnitts in der ersten Rücklaufleitung 111.3 vorgesehen ist, wie dies in Figur 2 durch die gestrichelte Kontur 111.10 angedeutet ist.
Figur 3 zeigt eine alternative Gestaltung des Anschlussbereichs 111.7 (Detail D aus Figur 1) bei einer weiteren Variante der Erfindung. Bei dieser Variante fehlt wiederum das Rückschlagventil 114 in der zweiten Rücklaufleitung 111.6. Der einzige Unterschied zu der Ausführung aus Figur 2 besteht darin, dass die zweite Rücklaufleitung 116 derart unter einem spitzen Winkel (0° < α < 90°) in die erste Rücklaufleitung 111.3 mündet, dass die zweite Rücklaufströmung 111.9 eine Komponente in Richtung der von dem Filter 108 kommenden erste Rücklaufströmung 108 aufweist. Hierdurch kann eine weitere Reduktion der Wahrscheinlichkeit erreicht werden, dass ein nennenswerter Anteil der ersten Rücklaufströmung 111.8 in die zweite Rücklaufleitung 111.6 eindringt.
Die Steuereinrichtung steuert den Förderbetrieb der zweiten Kraftstoffpumpe 109 im vorliegenden Beispiel derart, dass die zweite Kraftstoffpumpe 109 in einem zweiten Vorlaufzeitintervall TV2 vor dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 und in einem zweiten Nachlaufzeitintervall TN2 nach dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 Kraftstoff fördert. Hierdurch wird sichergestellt, dass vor und nach dem Betrieb der Fahrzeugheizung 104 eine ausreichende Spülung der Leitungen erfolgt.
Die Zufuhrleitung 111.5 umfasst ein durch die Steuereinheit elektromagnetisch betätigbares Sperrventil 116. Hierdurch kann verhindert werden, dass bei einem Vor- oder Nachlaufbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe 107 oder der zweiten Kraftstoffpumpe 109 unerwünscht Kraftstoff zum Brenner 113 gelangt. Zudem kann hierüber ein klar definiertes Einsetzen und Enden des Betriebs des Brenners 113 bewirkt werden. Je nach Gestaltung der zweiten Kraftstoffpumpe 109, insbesondere je nach Sperrwirkung der zweiten Kraftstoffpumpe 109 im inaktiven Zustand, kann das Sperrventil 116 gegebenenfalls aber auch entfallen.
Liegt das Sperrventil 116 - wie in Figur 1 dargestellt - in Förderrichtung nach der Abzweigung der zweiten Rücklaufleitung 111.6, so kann das Rückschlagventil 114 gegebenenfalls entfallen, da das Sperrventil 116 dann verhindert, dass Kraftstoff aus der ersten Rücklaufleitung 111.3 entgegen der Rücklaufrichtung über die zweite Rücklaufleitung 111.6 zu dem Brenner gelangen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels für Schienenfahrzeug mit konkreten Auslegungsangaben zu den Volumendurchsätzen der verwendeten Komponenten (Filter, Brenner etc.) beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebig anderweitig ausgelegten Komponenten zum Einsatz kommen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels ein für Schienenfahrzeug beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Kraftstoffversorgungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit
- einer ersten Kraftstoffversorgungseinrichtung (106), die einen mit einem Kraftstofftank (105) verbindbaren Zwischenspeicher (108) für Kraftstoff umfasst, wobei

- die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) zur Versorgung einer Kraftstoff verbrauchenden Hilfsbetriebseinheit (104) des Fahrzeugs mit Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher (108) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) eine erste Kraftstoffpumpe (107) umfasst, die zum Fördern von Kraftstoff unmittelbar aus dem Kraftstofftank (105) in den Zwischenspeicher (108) ausgebildet ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) eine Ansaugöffnung umfasst, über die Kraftstoff durch die erste Kraftstoffpumpe (107) aus dem Kraftstofftank (105) angesaugt wird, und die erste Kraftstoffpumpe (107)
- zumindest nahe der Ansaugöffnung angeordnet ist
und/oder

- zwischen der Ansaugöffnung und der ersten Kraftstoffpumpe (107) eine Ansaugleitung (111.1) vorgesehen ist, die zumindest weitgehend frei von potentiellen Leckagestellen ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffpumpe (107) in der Zufuhrleitung (111.2) zum Zwischenspeicher (108) einen leichten Überdruck gegenüber der Umgebung der Zufuhrleitung (111.2) erzeugt, wobei der Überdruck insbesondere derart bemessen ist, dass ein durch den Strömungswiderstand der Zufuhrleitung (111.2) entstehendes Druckgefälle zwischen der ersten Kraftstoffpumpe (107) und dem Zwischenspeicher (108) im Wesentlichen ausgeglichen wird.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (108) eine Kraftstofffiltereinrichtung ist, insbesondere eine Kraftstofffiltereinrichtung der Hilfsbetriebseinheit (104).
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (108) einen Entlüftungsanschluss (108.1) aufweist.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rücklaufleitung (111.3) von dem Zwischenspeicher (108) zu dem Kraftstofftank (105) vorgesehen ist, wobei die erste Rücklaufleitung (111.3) insbesondere an einen Entlüftungsanschluss (108.1) des Zwischenspeichers (108) angeschlossen ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) eine zweite Kraftstoffpumpe (109), insbesondere eine Kraftstoffpumpe der Hilfsbetriebseinheit (104), umfasst, die zum Fördern von Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher (108) zu einem Kraftstoffverbraucher (113) der Hilfsbetriebseinheit (104) ausgebildet ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Fördererrichtung nach der zweiten Kraftstoffpumpe (109) eine zweite Rücklaufleitung (111.6) zu dem Kraftstofftank (105) vorgesehen ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rücklaufleitung (111.6)
- in einem Anschlussbereich (111.7) in eine von dem Zwischenspeicher (108) kommende erste Rücklaufleitung (111.3) zu dem Kraftstofftank (105) mündet und

- ein entgegen der Rücklaufrichtung sperrendes Rückschlagventil (114) und/oder ein, insbesondere verstellbares, Drosselventil (115) umfasst.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Rücklaufleitung (111.6) in einem Anschlussbereich (111.7) in eine von dem Zwischenspeicher (108) kommende erste Rücklaufleitung (111.3) zu dem Kraftstofftank (105) mündet, wobei

- der Anschlussbereich (111.7) derart gestaltet ist, dass durch eine von dem Zwischenspeicher (108) kommende erste Rücklaufströmung (111.8) eine Sogwirkung in der zweiten Rücklaufleitung (111.6) erzeugt wird.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Fördererrichtung nach der zweiten Kraftstoffpumpe (109) eine Zulaufleitung (111.4, 111.5) zu einem Kraftstoffverbraucher (113) der Hilfsbetriebseinheit (104) vorgesehen ist, die ein, insbesondere elektromagnetisch betätigbares, Sperrventil (116) umfasst.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der ersten Kraftstoffpumpe (107) verbundene Steuereinrichtung (112) vorgesehen ist, die den Förderbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe (107) derart steuert, dass ein Förderbetrieb der ersten Kraftstoffpumpe (107)
- in einem Vorlaufzeitintervall (TV1) vor dem Betrieb der Hilfsbetriebseinheit (104) erfolgt
und/oder

- in einem Nachlaufzeitintervall (TN1) nach dem Betrieb der Hilfsbetriebseinheit (104) erfolgt.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsbetriebseinheit (104) eine Heizeinrichtung mit einem Kraftstoff verbrauchenden Brenner (113) ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kraftstoffversorgungseinrichtung (110) vorgesehen ist, die zur Versorgung einer Kraftstoff verbrauchenden Hauptbetriebseinheit (1039 des Fahrzeugs, insbesondere eines Antriebsmotors (103) des Fahrzeugs, mit Kraftstoff, insbesondere aus dem Kraftstofftank (105), ausgebildet ist.
Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffversorgungseinrichtung (106) zumindest weitgehend von der zweiten Kraftstoffversorgungseinrichtung (110) entkoppelt ist.
Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Kraftstoffversorgungssystem (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.