DE10232514A1

DE10232514A1 - Kraftstoffkühlung im Rücklauf eines druckübersetzten Einspritzsystems

Info

Publication number: DE10232514A1
Application number: DE10232514A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Hoffmann; Magnus Dipl.-Ing. Korte; Ulrich Dipl.-Ing. Rieger
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-01-29
Also published as: US7150270B2; JP4203474B2; EP1523618A1; CN1668840A; KR20050021507A; JP2005539167A; WO2004009990A1; CN100400847C; US20050150480A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffkreislauf eines common-rail Einspritzsystems mit einer Niederdruckpumpe 1, einer Hochdruckpumpe 3 sowie einer Bypassleitung 5 für die Einspritzleiste 4, wobei die Bypassleitung 5 einen zweiten Kraftstoffilter 7.2 und einen Wärmetauscher 6 aufweist. Die Bypassleitung 5 führt hierbei überschüssigen Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 2 zwischen die Niederdruckpumpe 1 und die Hochdruckpumpe 3 zurück.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für ein common-rail Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Kraftstoffilter stromab nach einer Niederdruckpumpe und einer über eine Kraftstoffleitung verbundenen Hochdruckpumpe für eine Einspritzleiste der Brennkraftmaschine sowie einer an die Einspritzleiste anschließenden Bypassleitung, die stromab nach der Niederdruckpumpe an die Kraftstoffleitung anschließt, wobei die Bypassleitung einen Wärmetauscher und einen zweiten Filter aufweist.

Es ist bereits ein Kraftstoffkreislauf mit einem Tank und einer über eine Kraftstoffleitung verbundenen Niederdruckpumpe aus der US 5,794,598 bekannt. Nach der Niederdruckpumpe ist ein Kraftstoffilter und anschließend eine Hochdruckpumpe vorgesehen, die an die Brennkraftmaschine anschließt. Von der Hochdruckpumpe ausgehend ist ein Bypass angeordnet, der vor oder nach dem Kraftstoffilter wieder an die Kraftstoffleitung anschließt, wobei der Bypass einen Wärmetauscher aufweist. Der Wärmetauscher ist als Kraftstoff-Luft oder als Kraftstoff-Kühlmittel und Kühlmittel-Luft Wärmetauscher ausgebildet. Innerhalb des Bypass kann auch ein zusätzlicher Filter angeordnet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffkreislauf für ein common-rail Einspritzsystem derart auszubilden und anzuordnen, daß eine einfache und kostengünstige Kühlung gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Wärmetauscher mit dem Kühlkreislauf einer Klimaanlage und/oder mit der Motorkühlung der Brennkraftmaschine und/oder mit einer Ladeluftkühlung in Wirkverbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß die vorhandene Kühlleistung für die Brennkraftmaschine teilweise für die Kühlung des Kraftstoffkreislaufs nutzbar ist. In den Betriebspunkten niedriger Leistung der Brennkraftmaschine ist der über die Bypassleitung abgesteuerte Anteil des durch die Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffvolumenstroms relativ groß. Die vorhandene bzw. benötigte Kühlleistung der Motorkühlung und/oder der Ladeluftkühlung ist hierbei geringer. In den Betriebspunkten hoher Leistung der Brennkraftmaschine ist dagegen der abgesteuerte Anteil des durch die Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffvolumenstroms relativ klein, weil der Kraftstoffdurchsatz durch die Brennkraftmaschine im Verhältnis zur Hochdruckpumpenleistung stärker ansteigt. Die zur Verfügung stehende Kühlleistung kann somit für die Motorkühlung und/oder die Ladeluftkühlung verwendet werden, da die Kühlleistung für den abgesteuerten Kraftstoffanteil entsprechend gering ausfällt. Erfindungsgemäß können diese sich gegensätzlich entwickelnden bzw. benötigten Kühlleistungen kompensiert und optimal ausgenutzt werden.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß der zweite Kraftstoffilter mit Bezug zur Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher angeordnet ist. Somit wird eine Verschmutzung des Kraftstoffilters und der Hochdruckpumpe aufgrund von Rückständen in der Brennkraftmaschine verhindert. Gerade bei Kraftstoffiltern mit sehr geringem, die Kühlleistung steigerndem Strömungsquerschnitt ist eine Verschmutzung unbedingt zu vermeiden.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der Wärmetauscher als Flüssigkühlmittel- und/oder Luftwärmetauscher ausgebildet ist. Damit kann die entsprechende Kühlleistung erreicht werden.

Hierzu ist es vorteilhaft, daß der Wärmetauscher mit dem zweiten Kraftstoffilter ein gemeinsames Gehäuse aufweist oder der Wärmetauscher an dem zweiten Kraftstoffilter angeordnet ist. Diese Anordnung vereinfacht den Einbau und die Handhabung.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß der Wärmetauscher fahrzeugfest unmittelbar mit einer Karosserie oder unmittelbar an der Brennkraftmaschine, vor dem Ladeluft- oder Wasserkühler und/oder vor dem Klimakondensator angeordnet ist. Die Anordnung des Wärmetauschers kann den Bauraumverhältnissen, insbesondere bei einer Nachrüstung, angepaßt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß der Wärmetauscher an ein Ladeluftrohr der Brennkraftmaschine anschließt und mit diesem in Wirkverbindung steht. Die für die Ladeluft notwendige Kühlleistung kann bei geringem Ladeluftvolumenstrom für die Kühlung des Kraftstoffs verwendet werden. Hierbei ergeben sich zudem sehr kurze Kraftstoffleitungslängen, da der Ladeluftkühler unmittelbar im Bereich der Einspritzleiste angeordnet ist.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß innerhalb der Bypassleitung mit Bezug zur Strömungsrichtung nach der Einspritzleiste ein erstes Rückschlagventil vorgesehen ist. Der überschüssig anstehende Kraftstoff fließt somit über das erste Rückschlagventil in die Bypassleitung ab und kann aufgrund umkehrender Druckverhältnisse nicht mehr in die Einspritzleiste zurückströmen.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß innerhalb der Bypassleitung mit Bezug zur Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher oder nach dem zweiten Filter ein zweites Rückschlagventil vorgesehen ist. Dieses zweite Rückschlagventil verhindert einen Kraftstoffeintritt in die Bypassleitung ausgehend von der Niederdruckpumpe.

Vorteilhaft ist es ferner, daß die Bypassleitung mit Bezug zur Strömungsrichtung nach der Niederdruckpumpe und/oder vor dem ersten Kraftstoffilter anschließt und der erste Kraftstoffilter sowie der zweite Kraftstoffilter ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Hierdurch wird die Anordnung eines getrennten Filtergehäuses vermieden und der Wartungsaufwand reduziert.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in der Figur dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffkreislaufs mit Niederdruck- und Hochdruckpumpe sowie Bypassleitung mit Wärmetauscher.
Der Kraftstoffkreislauf gemäß 1 weist einen Kraftstofftank 10 auf, von dem aus eine Kraftstoffleitung 2 zu einer Einspritzleiste 4 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine führt. Nach dem Kraftstofftank 10 ist eine Niederdruckpumpe 1 vorgesehen, an die ein erster Kraftstoffilter 7.1 anschließt. Nach dem ersten Kraftstoffilter 7.1 führt die Kraftstoffleitung 2 zu einer Hochdruckpumpe 3, die die Einspritzleiste 4 mit hochverdichtetem Kraftstoff versorgt.
Von der Einspritzleiste 4 führt, neben dem Anschluß von Injektoren 11.1 bis 11.4, eine Bypassleitung 5 zurück an die Kraftstoffleitung 2. Die Bypassleitung 5 schließt hierbei zwischen der Niederdruckpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 3 an die Kraftstoffleitung 2 an.
Innerhalb der Bypassleitung 5 ist ein zweiter Kraftstoffilter 7.2 sowie ein daran anschließender Wärmetauscher 6 vorgesehen. Der Wärmetauscher 6 steht hierbei mit einem nicht dargestellten Kühlkreislauf bzw. mit dem Ladeluftkühler und/oder der Klimaanlage der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung.
Die Hochdruckpumpe 3 fördert mehr Kraftstoff, als über die Injektoren 11.1 bis 11.4 der Brennkraftmaschine zugeführt wird, so daß der überschüssig geförderte Kraftstoff über die Bypassleitung 5 abfließt bzw. zurückfließt. An die Bypassleitung 5 anschließend ist eine Rücklaufleitung 12 vorgesehen, über die überschüssiger Kraftstoff der Injektoren in die Bypassleitung 5 fließt, wobei die Anschlußstelle der Rücklaufleitung mit Bezug zur Strömungsrichtung vor dem zweiten Kraftstoffilter 7.2 vorgesehen ist.
Anschließend an die Einspritzleiste 4 ist innerhalb der Bypassleitung 5 ein erstes Rückschlagventil 8 vorgesehen, das eine Rückströmung des Kraftstoffs von der Bypassleitung 5 in die Einspritzleiste 4 verhindert. Zudem ist am Ende der Bypassleitung 5 vor dem Anschluß an die Kraftstoffleitung 2 ein zweites Rückschlagventil 9 vorgesehen, welches das Rückströmen von Kraftstoff von der Niederdruckpumpe 1 in die Bypassleitung 5 verhindert.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, daß die Bypassleitung 5 mit Bezug zur Strömungsrichtung vor dem ersten Kraftstoffilter 7.1 anschließt und der erste Kraftstoffilter 7.1 mit dem zweiten Kraftstoffilter 7.2 wahlweise eine Baueinheit bildet.

1: Niederdruckpumpe
2: Kraftstoffleitung
3: Hochdruckpumpe
4: Einspritzleiste
5: Bypassleitung
6: Wärmetauscher
7.1: erster Kraftstoffilter
7.2: zweiter Kraftstoffilter
8: erstes Rückschlagventil
9: zweites Rückschlagventil
10: Kraftstofftank
11.1: Injektor
11.2: Injektor
11.3: Injektor
11.4: Injektor
12: Rücklaufleitung

Claims

Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für ein common-rail Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Kraftstoffilter (7.1) stromab nach einer Niederdruckpumpe (1) und einer über eine Kraftstoffleitung (2) verbundenen Hochdruckpumpe (3) für eine Einspritzleiste (4) der Brennkraftmaschine sowie einer an die Einspritzleiste (4) anschließenden Bypassleitung (5), die stromab nach der Niederdruckpumpe (1) an die Kraftstoffleitung (2) anschließt, wobei die Bypassleitung (5) einen Wärmetauscher (6) und einen zweiten Filter (7.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) mit einem Kühlkreislauf einer Klimaanlage und/oder der Brennkraftmaschine und/oder einer Ladeluftkühlung in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kraftstoffilter (7.2) in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) luftgekühlt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) mit dem zweiten Kraftstoffilter (7.2) ein gemeinsames Gehäuse aufweist oder der Wärmetauscher (6) an dem zweiten Kraftstoffilter (7.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) fahrzeugfest unmittelbar mit einer Karosserie oder unmittelbar an der Brennkraftmaschine, vor dem Ladeluft- oder Wasserkühler und/oder vor dem Klimakondensator angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) an ein Ladeluftrohr der Brennkraftmaschine anschließt und mit diesem in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Bypassleitung (5) stromab nach der Einspritzleiste (4) ein erstes Rückschlagventil (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Bypassleitung (5) stromab nach dem Wärmetauscher (6) oder nach dem zweiten Filter (7.2) ein zweites Rückschlagventil (9) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (5) stromab nach der Niederdruckpumpe (1) und vor dem ersten Kraftstoffilter (7.1) an die Kraftstoffleitung (2) anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraftstoffilter (7.1) und der zweite Kraftstoffilter (7.2) ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.