DE19828931A1 - Kraftstoffversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit in einem Tank vorhandenem Kraftstoff, bei der eine Förderstrecke für den Kraftstoff von einer Förderpumpe durch ein Kraftstoffilter verläuft, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffilter einen Vorfilter und einen Feinfilter umfaßt. Sie ist besonders geeignet für die Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Direkteispritzung.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Haupt­ anspruchs. Aus DE 42 42 242 ist eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit in einem Tank vorhandenem Kraftstoff bekannt, bei der an einer Förderstrecke für den Kraftstoff eine Förderpumpe und ein Kraftstoffilter angeordnet sind.

Kraftstoffversorgungssysteme für die Direkteinspritzung in die Zylinder einer Brennkraftmaschine erfordern eine feinere Filtrierung des Kraftstoffes als herkömmliche Systeme mit Saugrohreinspritzung. Während bei Systemen für Saugrohreinspritzung Filter-Porenweiten von 10 µm ausreichend sind, werden für die Direkteinspritzung Porenweiten von ca. 3 µm benötigt.

Wenn in einer bestehenden Kraftstoffversorgungseinrichtung für Saugrohrein­ spritzung lediglich die Porenweite des verwendeten Filters verringert wird, so hat dies die Folge, daß der Filter in erheblich kürzerer Zeit verstopft und ausgewechselt werden muß. Dies führt für den Betreiber der Brenn­ kraftmaschine zu erhöhten Wartungskosten und Ausfallzeiten.

Das Bedürfnis der Betreiber nach einem Kraftstoffilter mit langen Standzeiten kann bislang nur dadurch erfüllt werden, daß Filter mit entsprechend der Verringerung ihrer Porengröße erhöhten Abmessungen verwendet werden.

Der erhöhte Platzbedarf dieser Filter ist wiederum nachteilig, insbesondere bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, wo auf eine kompakte Kon­ struktion besonderer Wert gelegt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie eine feinere Filte­ rung des Kraftstoffes ermöglicht als die bisherigen Kraftstoffversorgungsvor­ richtungen für Saugrohreinspritzung, ohne daß der Platzbedarf der Vorrich­ tung wesentlich zunimmt oder die Standzeit der Filter verkürzt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffversorgungsvorrichtung möglich.

Zeichnung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefüg­ ten Fig. 1 bis 4, die jeweils schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellen.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit in einem Tank 1 vorhandenem Kraftstoff. Die Vorrichtung umfaßt eine elektrische Kraftstoff-Förderpumpe 2, die im Innern des Tanks 1 angeordnet ist und über einen in der Nähe von dessen Boden angeordneten Ansaugstutzen 3 Kraftstoff ansaugt. In dem Ausgangsstutzen 3 ist ein Sieb angeordnet, das die Kraftstoff-Förderpumpe vor im angesaugten Kraftstoff mitgeführten groben Schmutzpartikeln schützt. Das Sieb darf der Strömung des Kraftstoffs nur geringen Widerstand ent­ gegensetzen, es ist deshalb meist als dünne grobmaschige Membran aus Kunststoff oder als ein Drahtgeflecht ausgebildet. Die Maschenweite des Siebes beträgt typischerweise 0.3 mm, wenn die Versorgungsvorrichtung für Dieselkraftstoff eingesetzt wird, und 0.06 mm für Ottokraftstoff. Die Kraft­ stoff-Förderpumpe bildet den Ausgangspunkt einer Förderstrecke, in deren Verlauf der Kraftstoff zunächst durch einen Vorfilter 4 mit einer Porenweite von ca. 8-15 µm, vorzugsweise 10 µm, strömt. Dieser fängt die gröberen Schwebstoffe oder Verunreinigungen im Kraftstoff ab. Er ist wie die Förder­ pumpe 2 innerhalb des Tanks angeordnet. Die Förderstrecke umfaßt weiter­ hin eine Förderleitung 5, die sich vom Ausgang des Vorfilters 4 durch einen Flansch 6 zu einem außerhalb des Tanks angeordneten Feinfilter erstreckt. Die Porenweite des Feinfilters liegt zweckmäßigerweise im Bereich 1,5-8 µm und ist deutlich geringer, z. B. um einen Faktor 2-4, als die Porenweite des Vorfilters 4. Bei einer Porenweite des Vorfilters von 10 µm ist ein Wert von ca. 3 µm für den Feinfilter zweckmäßig. Da dieser Feinfilter nur von bereits vorgefiltertem Kraftstoff durchflossen wird, ver­ stopft er weniger schnell als ein herkömmlicher einstufiger Filter und kann deshalb in seinen Abmessungen klein gehalten werden. Vom Ausgang des Feinfilters 7 führt die Förderstrecke weiter zum Vergaser der Brennkraft­ maschine (nicht dargestellt).

Da die Filter 4 und 7 im Gegensatz zum Sieb stromabwärts von der För­ derpumpe 2 liegen, darf an ihnen im Betrieb eine erheblich höhere Druck­ differenz anfallen.

Eine von der Förderleitung abzweigende Leitung führt zu einem Druckregler 8. Der Druckregler 8 umfaßt eine Druckkammer 9, die über die abzweigen­ de Leitung mit der Versorgungsleitung 5 direkt verbunden ist und an einer Seite durch eine Membran 10 begrenzt ist. Wenn der Druck in der Druck­ kammer einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Membran 10 von einem (nicht dargestellten) Dichtungssitz abgehoben, und Kraftstoff fließt aus der Druckkammer 9 zurück in den Tank. Auf diese Weise wird ein kon­ stanter Druck auf der Förderleitung 5 unabhängig von der Förderleistung der Kraftstoffpumpe 2 sichergestellt.

Förderpumpe 2, Vorfilter 4 und Druckregler 8 sind zweckmäßigerweise mit dem Flansch 6 durch einen (nicht dargestellten) Trägerrahmen zu einem Modul verbunden, das durch Lösen des Flansches 6 als Einheit aus dem Tank 1 entnommen und gewartet werden kann.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt im wesentlichen dieselben Komponenten wie das aus Fig. 1. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Beispielen ist, daß in Fig. 2 die Reihenfolge von Feinfilter 7 und Druckregler 8 vertauscht ist. Der Feinfilter 7 folgt somit direkt auf den Vorfilter 4, beide können in einem einheitlichen Gehäuse integriert sein. Durch die Anordnung des Druckreglers hinter beiden Filtern wird erreicht, daß der am (nicht gezeigten) Vergaser anstehende Kraftstoffdruck geringeren Schwankungen unterliegt als beim Beispiel aus Fig. 1, da er nicht von einem durchsatzabhängigen Druckabfall im Feinfilter 7 abhängt.

Der in der schematischen Fig. 2 vom Flansch 6 getrennt dargestellte Druck­ regler 8 ist zweckmäßigerweise direkt am Flansch 6 montiert.

Beim in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfaßt ein Sensor 11 den Druck auf der Förderleitung 5, und eine Regelschaltung 12 regelt die Förderleistung der Förderpumpe 2 derart, daß der vom Sensor 11 erfaßte Druck im wesentlichen konstant bei einem Solldruck in einem Bereich von ca. 3 bis 5 bar bleibt. Ein Überdruckventil 13 in einer von der Förderlei­ tung 5 abzweigenden Leitung ist so eingestellt, daß es bei einem Druck öffnet, der den Solldruck wesentlich übersteigt, z. B. ca. 10 bar. Es dient dazu, im Falle einer Störung der Druckregelung das Auftreten von Über­ drücken auf der Förderleitung 5 zu unterbinden, die sonst möglicherweise zu einem Undichtwerden der Förderleitung führen könnten. Der wie beim Beispiel der Fig. 1 außerhalb des Tanks 1 angeordnete Feinfilter 7 ist leicht zu Wartungszwecken zugänglich und kann ausgetauscht werden, wenn er verstopft sein sollte. Der Vorfilter 4 innerhalb des Tanks kann als Lebens­ dauer-Filter ausgelegt sein.

Die Anordnung des Sensors 11 kann nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten von der hier gezeigten abweichen, z. B. kann er stromabwärts vom Feinfilter 7 angeordnet sein, oder er kann direkt am Ausgang der Förderpumpe 2 angeordnet sein, wobei in letzterem Fall Sensor 11 und Regelschaltung 12 zweckmäßigerweise in das Gehäuse der Förderpumpe 2 integriert sind.

Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 darin, daß der Feinfilter 7 innerhalb des Tanks 1 angeordnet ist, und daß das Überdruckventil 13 stromabwärts vom Feinfilter 7 von der Förderleitung 5 abzweigt.

Ein Überdruckventil, das üblicherweise direkt am Ausgang von herkömm­ lichen Kraftstoff-Förderpumpen in deren Gehäuse integriert ist, um ihren Ausgabedruck zu begrenzen, kann bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Kraft­ stoff-Förderpumpen entfallen, da seine Funktion vom Überdruckventil 13 übernommen wird. Alternativ kann das Überdruckventil 13 entfallen, wenn ein in das Gehäuse der Förderpumpe 2 integriertes Überdruckventil vor­ gesehen ist.

In den Beispielen sind Vorfilter 4 und Feinfilter 7 als voneinander räumlich getrennte Einheiten dargestellt. Es können aber auch beide Filter als ein einteiliger Filterkörper ausgebildet sein, dessen Porenweite von einem grob­ porigen, einen Vorfilter bildenden Bereich zu einem feinporigen, einen Feinfilter bildenden Bereich allmählich oder stufenweise abnimmt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit in einem Tank (1) vorhandenem Kraftstoff, bei der eine Förderstrecke für den Kraftstoff von einer Förderpumpe (2) durch ein Kraftstoffilter (4, 7) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffilter einen Vorfilter (4) und einen Feinfilter (7) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfil­ ter eine Porenweite von 1,5 bis 8 µm hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ filter eine größere Porenweite als der Feinfilter im Bereich 7 bis 15 µm hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Förderstrecke hinter Vorfilter (4) und Feinfilter (7) ein Druckbegrenzungselement (8, 13) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei­ chnet, daß ein Druckbegrenzungselement (8, 13) an der Förderstrecke vor Vorfilter (4) und Feinfilter (7) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Förderstrecke zwischen Vorfilter (4) und Feinfilter (7) ein Druckbegrenzungselement (8, 13) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß Vorfilter (4) und Feinfilter (7) so ausgebildet sind, daß zumindest der Vorfilter (4) in den Tank (1) einbaubar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sie rücklauffrei ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Sieb, durch welches die Förderpumpe (2) Kraftstoff aus dem Tank (1) ansaugt.