DE19709737A1 - Fuel delivery system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle - Google Patents

Abstract

The invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine, especially in a motor vehicle. Said system comprises two electric fuel feed pumps (10, 11) which are connected in parallel in an hydraulic manner. The invention is characterized in that the delivery of the two electric fuel feed pumps differs markedly and in that they are both run in parallel by the on-board electrical system (UB). By appropriately selecting and combining the fuel feed pumps, the characteristic curves of discharge volume (V*) in relation to available voltage (UB) can be obtained, which curves ensure optimum fuel supply both under cold start conditions and during rated operating conditions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesonders in einem Kraftfahrzeug gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel delivery system for a Internal combustion engine, especially in a motor vehicle according to the genus of the main claim.

Stand der TechnikState of the art

Eine Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, die zwei Kraftstoffpumpen aufweist, ist beispielsweise aus der DE PS 32 47 915 bekannt. Diese bekannte Kraftstofförderanlage umfaßt eine Hauptförderpumpe, die mechanisch angetrieben wird und in Verbindung mit einem Druckregler in der Weise ausgelegt ist, daß die von ihr geförderte Kraftstoffmenge beispielsweise gerade den Minimalverbrauch der Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb deckt. Eine Zusatzförderpumpe, die als elektrische Kraftstoffpumpe ausgestaltet ist, kann vom Steuergerät der Brennkraftmaschine zugeschaltet werden, wenn mehr Kraftstoff benötigt wird, als von der Hauptförderpumpe geliefert werden kann. In diesem Fall wird die Elektrokraftstoffpumpe mit der Batterie des Kraftfahrzeugs verbunden. Durch den gemeinsamen Betrieb der beiden Förderpumpen wird die für die Einspritzung benötigte Kraftstoffmenge zur Verfügung gestellt.A fuel delivery system for an internal combustion engine in a motor vehicle that has two fuel pumps known for example from DE PS 32 47 915. This known fuel delivery system comprises a main delivery pump, which is mechanically driven and in connection with a Pressure regulator is designed in such a way that that of her amount of fuel delivered, for example, just Minimum consumption of the internal combustion engine in idle mode covers. An additional feed pump that works as an electric Fuel pump is configured, the control unit Internal combustion engine to be switched on when more fuel is required as supplied by the main feed pump can. In this case, the electric fuel pump with the Battery connected to the motor vehicle. Through the common Operation of the two feed pumps is the one for the  Injection required amount of fuel available posed.

Es ist weiterhin bekannt, daß zwei Elektrokraftstoffpumpen gleicher Leistung parallel geschaltet werden können, um eine geforderte (hohe) Nennfördermenge zu erreichen, falls keine entsprechend leistungsstarke Einzelpumpe verfügbar ist.It is also known that two electric fuel pumps same power can be connected in parallel to one to achieve the required (high) nominal delivery rate, if none correspondingly powerful single pump is available.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber der bekannten Kraftstofförderanlage den Vorteil, daß mit relativ geringem Aufwand eine optimale Versorgung mit Kraftstoff bei allen möglicherweise auftretenden Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Es ist also in vorteilhafter Weise sowohl der maximale Kraftstoffbedarf bei Vollast als auch der minimal erforderliche Kraftstoffbedarf bei Kaltstart erreichbar. Bei Kaltstart kann die Betriebsspannung weit unter die normale Betriebsspannung abfallen, wodurch eine ausreichende Kraftstoffversorgung unter Umständen nicht mehr sichergestellt werden kann. Dieser Nachteil kann durch die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgeschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist, daß die Auslegung der Kraftstofförderanlage an die zu erwartenden Erfordernisse anpaßbar ist, so daß die Abhängigkeit der Fördermenge von der Batteriespannung durch geeignete Wahl der eingesetzten Elektrokraftstoffpumpen in vorteilhafter Weise dem Bedarf bei bestem Wirkungsgrad angepaßt werden kann.The fuel delivery system according to the invention for a Internal combustion engine with the features of the main claim the advantage over the known fuel delivery system, that an optimal supply with relatively little effort with fuel at all that may occur Operating conditions of the internal combustion engine guaranteed is. It is therefore advantageously both the maximum Fuel requirements at full load as well as the minimal The required fuel requirement can be reached on a cold start. At Cold start can cause the operating voltage to be far below normal Operating voltage drop, causing a sufficient Fuel supply may no longer be possible can be ensured. This disadvantage can be caused by the Invention can be advantageously switched off. It is particularly advantageous that the interpretation of the Fuel delivery system to the expected requirements is adaptable, so that the dependence of the delivery rate of the battery voltage by suitable choice of the used Electric fuel pumps advantageously meet the demand can be adjusted with the best efficiency.

Erzielt werden diese Vorteile, indem die erfindungsgemäße Kraftstofförderanlage so ausgestaltet wird, daß eine der eingesetzten Kraftstoffpumpen eine hohe Leistung aufweist, während die andere Pumpe nur eine schwache Leistung aufweist. Die Parallelschaltung der leistungsmäßig stark unterschiedlichen Elektrokraftstoffpumpen führt zu den gewünschten Kennlinie von Fördermenge in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Spannung.These advantages are achieved by the inventive Fuel delivery system is designed so that one of the the fuel pumps used have a high performance, while the other pump is poor performance  having. The parallel connection of the powerful different electric fuel pumps leads to the desired characteristic of delivery rate depending on the available voltage.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.Further advantages of the invention are shown in the Measures specified in subclaims achieved.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Kennlinien der Fördermenge in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung sowie die Randbedingungen Startfördermenge und maximale Fördermenge.The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the following description. In particular, FIG. 1 shows a block diagram of a fuel supply system of the invention. Figs. 2, 3 and 4 show various characteristics of the flow in function of the supply voltage as well as the boundary conditions of flow rate and maximum delivery start.

Beschreibungdescription

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Kraftstoffpumpen die Elektrokraftstoffpumpen 10, 11 zueinander hydraulisch parallel geschaltet. Sie stehen mit dem Kraftstoffreservoir 12 in Verbindung und fördern aus diesem Kraftstoff zum Kraftstoffzumeßsystem 13, das den erforderlichen Kraftstoff für die Brennkraftmaschine 14 bereitstellt. Zwischen den beiden Elektrokraftstoffpumpen 10 und 11 ist ein Rückschlagventil 15 vorhanden, wobei die Anordnung dieses Rückschlagventils an einer geeigneten Stelle zu erfolgen hat und das Rückschlagventil auch Bestandteil einer der beiden Elektrokraftstoffpumpen sein kann. Die kraftstofführenden Verbindungen sind in der Fig. 1 durch fettgezeichnete Linien dargestellt.In Fig. 1 an embodiment of a Kraftstofförderanlage according to the invention for an internal combustion engine. In this embodiment, the two fuel pumps, the electric fuel pumps 10 , 11 are hydraulically connected in parallel to one another. They are connected to the fuel reservoir 12 and convey fuel from this to the fuel metering system 13 , which provides the required fuel for the internal combustion engine 14 . A check valve 15 is present between the two electric fuel pumps 10 and 11 , the check valve having to be arranged at a suitable point and the check valve can also be part of one of the two electric fuel pumps. The fuel-carrying connections are shown in Fig. 1 by bold lines.

Die Steuerung der Brennkraftmaschine erfolgt mit Hilfe des Steuergerätes 16, dem über geeignete Eingänge die zur Regelung der Brennkraftmaschine üblicherweise erforderlichen Informationen zugeführt werden. Das Steuergerät 16 erkennt die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine und legt die Elektrokraftstoffpumpen 10, 11 über Schalter 17, 18 an die Versorgungsspannung UB, üblicherweise die Batteriespannung. Weitere Bestandteile der Brennkraftmaschinensteuerung, insbesonders weitere Verbindungen zwischen dem Steuergerät 16 und dem Kraftstoffzumeßsystem 13 sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie nicht erfindungswesentlich sind.The internal combustion engine is controlled with the aid of the control unit 16 , to which the information usually required for regulating the internal combustion engine is supplied via suitable inputs. The control unit 16 recognizes the start-up of the internal combustion engine and applies the electric fuel pumps 10 , 11 to the supply voltage UB, usually the battery voltage, via switches 17 , 18 . Further components of the internal combustion engine control system, in particular further connections between the control unit 16 and the fuel metering system 13, are not shown in FIG. 1, since they are not essential to the invention.

Die Auslegung der Elektrokraftstoffpumpen 10 und 11 ist derart, daß die Pumpen 10, 11 leistungsmäßig stark unterschiedlich sind. Beispielsweise ist die Elektrokraftstoffpumpe 10 wesentlich stärker als die Elektrokraftstoffpumpe 11, das heißt die Elektrokraftstoffpumpe 10 hat eine wesentlich höhere Förderleistung als die Kraftstoffpumpe 11. Bei niedriger Spannung UB, beispielsweise im Kaltstartfall kann der Fall eintreten, daß die schwächere Elektrokraftstoffpumpe 11 den Systemdruck noch nicht erreicht. Es ist daher zur Vermeidung eines hydraulischen Kurzschlusses das Rückschlagventil 15 erforderlich, das beispielsweise als elektrokraftstoffpumpeninternes Rückschlagventil ausgestaltet ist.The design of the electric fuel pumps 10 and 11 is such that the pumps 10 , 11 differ greatly in performance. For example, the electric fuel pump 10 is substantially stronger than the electric fuel pump 11, that is, the electric fuel pump 10 has a much higher capacity than the fuel pump. 11 At low voltage UB, for example in the event of a cold start, it can happen that the weaker electric fuel pump 11 does not yet reach the system pressure. To avoid a hydraulic short circuit, the check valve 15 is therefore necessary, which is designed, for example, as a check valve internal to the electric fuel pump.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine läßt sich eine Kraftstoffversorgung beispielsweise eines Benzineinspritzsystems für Verbrennungsmotoren mit hohem Förderleistungsbedarf erzielen, mit der die geforderten Randbedingungen für die Kraftstofförderung sicher und zuverlässig gewährleistet werden. Zur Erläuterung dieser Randbedingungen sind in den Fig. 2, 3 und 4 verschieden Zusammenhänge zwischen Fördermenge V° und Versorgungsspannung UB (V°) aufgetragen, wobei die beiden Randbedingungen Kraftstoffbedarf beim Kaltstart und Kraftstoffbedarf im Nennbetrieb angegeben sind. Der Bedarf im Kaltstartfall ist dabei mit BK bezeichnet und der Bedarf im Nennbetrieb BN. Die zugehörigen Spannungen sind mit UKS und UBS bezeichnet. Die Diagramme sind jeweils für konstanten Kraftstoff-Druck angegeben.With the fuel delivery system for an internal combustion engine shown in FIG. 1, a fuel supply, for example of a gasoline injection system for internal combustion engines with a high delivery power requirement, can be achieved with which the required boundary conditions for fuel delivery are reliably and reliably guaranteed. To illustrate these conditions are shown in FIGS. 2, 3 and 4 are different relationships between flow rate V ° and supply voltage UB (V °) is applied, wherein the two boundary conditions fuel demand are shown during cold starting and fuel consumption in nominal operation. The demand in the event of a cold start is designated BK and the demand in nominal operation BN. The associated voltages are labeled UKS and UBS. The diagrams are given for constant fuel pressure.

In Fig. 2 sind Kennlinien der Fördermenge über der angelegten Spannung UB für drei verschiedene Elektrokraftstoffpumpentypen EKP-A, EKP-B und EKP-C angegeben. Bei kleiner Versorgungsspannung UB ist auch die geförderte Kraftstoffmenge V° gering. Damit der Kraftstoffbedarf bei Kaltstart BK erreicht werden kann, muß eine Elektrokraftstoffpumpe vom Typ EKP-A eingesetzt werden, die sehr leistungsfähig ist. Bei höherer Betriebsspannung fördert eine solche Elektrokraftstoffpumpe ebenfalls mehr Kraftstoff als schwächere Pumpen vom Typ EKP-B oder EKP-C. Im allgemeinen ist der Zusammenhang zwischen Fördermenge V° und Betriebsspannung UB für die einzelnen Elektrokraftstoffpumpen bei konstantem Druck annähernd linear.In FIG. 2, curves are given the flow rate versus applied voltage UB for three different electric fuel pump types EKP-A, B-EKP and EKP-C. With a low supply voltage UB, the fuel quantity V ° delivered is also small. An EKP-A type electric fuel pump that is very powerful must be used so that the fuel requirement can be achieved in the event of a cold BK start. With a higher operating voltage, such an electric fuel pump also delivers more fuel than weaker pumps of the type EKP-B or EKP-C. In general, the relationship between the flow rate V ° and the operating voltage UB for the individual electric fuel pumps is approximately linear at constant pressure.

Da mit jeweils einer Elektrokraftstoffpumpe der Typen EKP-A, EKP-B oder EKP-C bei manchen Brennkraftmaschinen der Bedarf im Nennbetrieb BN, der auch als Volleistungspunkt bezeichnet wird, nicht erreicht werden kann, könnte es sinnvoll sein, zwei gleichartige Elektrokraftstoffpumpen miteinander zu kombinieren. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, läßt sich mit der Kombination zweier starker Elektrokraftstoffpumpen vom Typ EKP-A der Bedarf im Kaltstartfall BK zuverlässig abdecken, jedoch fördert eine Kombination von zwei leistungsstarken Elektrokraftstoffpumpen bei normaler Bordnetzspannung zuviel Kraftstoff, so daß der Bedarf im Nennbetrieb BN überschritten wird. Die Verwendung zweier leistungsstarker Elektrokraftstoffpumpen vom Typ EKP-A hat den Nachteil, daß eine unnötig hohe Leistungsaufnahme erforderlich ist, daß eine extrem hohe Rücklaufmenge und damit eine erhöhte Kraftstoffdampferzeugung auftritt und daß eventuell eine Überschreitung der Grenzdurchflußmenge des Druckreglers eintritt und somit ein unzulässiges Ansteigen des Systemdrucks auftritt. Die Kombination zweier mittelstarker Kraftstoffpumpen vom Typ EKP-A führt zu einer Kennlinie, die zwar die Fördermenge BN erreicht, jedoch nicht den Kaltstartbedarf BK bei der geringeren Spannung UKS erreicht. Generell führt die hydraulische Parallelschaltung zweier gleichstarker Elektrokraftstoffpumpen zu einer ungünstig steilen Kennlinie V° (UB).Since the demand in nominal operation BN, which is also referred to as full power point, cannot be achieved with some internal combustion engines with an EKP-A, EKP-B or EKP-C type for some internal combustion engines, it could make sense to combine two similar electric fuel pumps . As shown in Fig. 3, the combination of two powerful EKP-A electric fuel pumps can reliably cover the demand in the cold start case BK, but a combination of two powerful electric fuel pumps delivers too much fuel with normal vehicle electrical system voltage, so that the demand in nominal operation BN is exceeded. The use of two high-performance EKP-A electric fuel pumps has the disadvantage that an unnecessarily high power consumption is required, that an extremely high return flow and thus an increased fuel vapor generation occurs and that the limit flow rate of the pressure regulator may be exceeded and thus an inadmissible increase in the system pressure occurs. The combination of two medium-strength EKP-A type fuel pumps leads to a characteristic curve which, although it reaches the delivery rate BN, does not reach the cold start requirement BK with the lower voltage UKS. In general, the hydraulic parallel connection of two equally strong electric fuel pumps leads to an unfavorably steep characteristic curve V ° (UB).

Werden dagegen eine leistungsstarke Elektrokraftstoffpumpe und eine wesentlich schwächere Elektrokraftstoffpumpe, beispielsweise Kraftstoffpumpen vom Typ EKP-A und EKP-C hydraulisch zueinander parallelgeschaltet, läßt sich eine Kennlinie V° (UB) darstellen, die sowohl den Bedarf Kaltstart BK als auch den Bedarf Nennbetrieb BN erreicht. Mit einem solchen Pumpenpaket aus zwei deutlich leistungsverschiedenen Elektrokraftstoffpumpen läßt sich also der bei kleinen Versorgungsspannungen im Startfall benötigte Bedarf BK ebenso bereitstellen, wie der Vollastbedarf BN im Nennbetrieb.In contrast, become a powerful electric fuel pump and a much weaker electric fuel pump, for example EKP-A and EKP-C fuel pumps hydraulically parallel to each other, one can Characteristic curve V ° (UB) represent both the need Cold start BK as well as the demand nominal operation BN reached. With such a pump package clear from two performance different electric fuel pumps can in other words, the one with small supply voltages when starting Provide needed needs as well as the Full load requirement BN in nominal operation.

Durch Wahl geeigneter Pumpentypen läßt sich eine Kennlinie V° (UB) darstellen, die optimal an den zu erwartenden Kraftstoffbedarf bei bestem Wirkungsgrad angepaßt werden kann. Eine solche Kennlinie weist zwei unterschiedliche Steigungen auf. Zur Erzielung einer gewünschten Kennlinie werden einfach die geeigneten Elektrokraftstoffpumpen miteinander kombiniert. Da die Elektrokraftstoffpumpe EKP-C erst oberhalb der Spannung UK eine nennenswerte Fördermenge liefert, ergibt sich oberhalb der Spannung UK eine steilere Kennlinie.A characteristic curve can be selected by selecting suitable pump types V ° (UB) represent the optimal at the expected Fuel requirements can be adjusted with the best efficiency can. Such a characteristic curve has two different ones  Inclines on. To achieve a desired characteristic simply become the suitable electric fuel pumps combined with each other. Since the EKP-C only a significant flow rate above the UK voltage provides a steeper value above the UK voltage Curve.

Die erfindungsgemäße Kombination einer leistungsstarken Elektrokraftstoffpumpe EKP-A und einer leistungsschwachen EKP-C ermöglicht somit eine Kraftstofförderung gemäß der Kennlinie nach Fig. 4 bei gleichzeitigem Betrieb beider Kraftstoffpumpen und ohne spezielle Regelung.The combination according to the invention of a high-performance EKP-A electric fuel pump and a low-performance EKP-C thus enables fuel delivery according to the characteristic curve according to FIG. 4 with simultaneous operation of both fuel pumps and without special control.

Falls es erforderlich ist, könnte auch vorgesehen werden, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen nur eine der Elektrokraftstoffpumpen betrieben wird, wobei die erforderlichen Zu- bzw. Abschaltmaßnahmen vom Steuergerät 16 über Ansteuerungen der Schalter 17, 18 ausgelöst würden.If it is necessary, provision could also be made for only one of the electric fuel pumps to be operated under certain operating conditions, the necessary connection and disconnection measures being triggered by the control unit 16 by activating the switches 17 , 18 .

Claims (5)

1. Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesonders in einem Kraftfahrzeug, mit zwei Elektrokraftstoffpumpen, die zur Kraftstofförderung unter vorgebbaren Bedingungen an eine Versorgungsspannung, insbesonders die Bordnetzspannung im Fahrzeug anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch parallel geschalteten Elektrokraftstoffpumpen in ihrer Förderleistung deutlich unterschiedlich sind und beide mit der Bordnetzspannung betrieben werden.1.Fuel delivery system for an internal combustion engine, especially in a motor vehicle, with two electric fuel pumps, which can be connected to a supply voltage, in particular the vehicle electrical system voltage in the vehicle for fuel delivery under predetermined conditions, characterized in that the hydraulically connected electric fuel pumps are significantly different in their delivery rate and both are operated with the vehicle electrical system voltage. 2. Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Elektrokraftstoffpumpen so erfolgt, daß die leistungsstärkere eine Fördermenge liefern kann, die den Bedarf unter Kaltstartbedingungen deckt und die leistungsschwächere Elektrokraftstoffpumpe so ausgewählt wird, daß die Kombination beider Elektrokraftstoffpumpen eine Fördermenge liefern kann, die den Kraftstoffbedarf unter Nennbetrieb liefern kann.2. Fuel delivery system for an internal combustion engine after Claim 1, characterized in that the selection of Electric fuel pumps so that the more powerful can deliver a flow rate that the Requirements under cold start conditions and that Lower-performing electric fuel pump selected in this way is that the combination of both electric fuel pumps can deliver a flow rate that meets fuel requirements can deliver under rated operation. 3. Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrokraftstoffpumpen zu einem Kraftstoffpumpenpaket kombiniert werden.3. Fuel delivery system for an internal combustion engine after Claim 1 or 2, characterized in that the two  Electric fuel pumps to a fuel pump package be combined. 4. Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb der beiden Elektrokraftstoffpumpen durch Betätigung wenigstens eines Schaltmittels eingeleitet wird, das vom Steuergerät der Brennkraftmaschine angesteuert wird.4. Fuel delivery system for an internal combustion engine one of the preceding claims, characterized in that that the operation of the two electric fuel pumps through Actuation of at least one switching means is initiated, that is controlled by the control unit of the internal combustion engine. 5. Kraftstofförderanlage für eine Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils beide Elektrokraftstoffpumpen ein- oder ausgeschaltet werden.5. Fuel delivery system for an internal combustion engine one of the preceding claims, characterized in that that both electric fuel pumps on or turned off.