DE19828933C2

DE19828933C2 - Kraftstoff-Versorgungssystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen System

Info

Publication number: DE19828933C2
Application number: DE19828933A
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank; Dieter Schreckenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: ES2165764A1; ES2165764B1; DE19828933A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Versorgungssystem zum Versorgen einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff aus einem Vorrat, welches eine Kraftstoff-Förderpumpe und wenigstens einen Filter zum Filtern von durch die Kraftstoff-Förderpumpe aus dem Vorrat gefördertem Kraftstoff umfaßt. Ein solches Kraftstoff-Versorgungssystem ist aus DE 44 14 281 A1 bekannt. Sie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das mit einem solchen Kraft stoff-Versorgungssystem ausgestattet ist.

Der oder die Kraftstoffilter eines solchen Kraftstoff-Versorgungssystems werden in bestimmten Intervallen gewechselt, die beim Einsatz von Kraft fahrzeugen in der Regel Fahrleistungen zwischen 40.000 und 100.000 km entsprechen, oder sie werden als Lebensdauer-Kraftstoffilter ausgelegt, das heißt sie sind mit der Kraftstoff-Förderpumpe, der sie vor- und/oder nach geschaltet sind, in einer Baugruppe fest verbunden und werden gemeinsam mit der Kraftstoff-Förderpumpe ausgewechselt, wenn diese Störungen zeigt.

In ersterem Fall werden die Kraftstoffilter meist lange vor dem tatsächlichen Ablauf ihrer Lebensdauer ausgewechselt, wodurch dem Betreiber der Ver brennungskraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs unnötige Kosten für Material und Wartung entstehen. Trotzdem kann es bei unerwartet heftigem Schmutz anfall im Kraftstoff (zum Beispiel, wenn ein fast vollständig, bis auf einen Bodensatz, entleerter Kraftfahrzeugtank neu befüllt und dabei der Bodensatz aufgewirbelt wird), zu einem Zusetzen des Filters noch während seiner vorgesehenen Lebensdauer kommen. Solange die Durchlässigkeit des Filters noch ausreicht, um die zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Kraft stoffmenge zu fördern, bemerkt der Betreiber diesen Zustand nicht, so daß die Kraft stoff-Förderpumpe lange Zeit einer stärkeren Beanspruchung ausgesetzt sein kann als der, für die sie ausgelegt ist, was zu einem verfrühten Ausfall der Kraftstoff- Förderpumpe führen kann und wiederum erhebliche Kosten für den Betreiber ver ursacht. Bei Kraftstoff-Versorgungssystemen mit Lebensdauer-Kraftstoffiltern tritt dieses Problem in ähnlicher Weise auf.

Aus DE 92 10 054 U1 ist ein System zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff aus einem Vorrat bekannt, welches eine Kraftstoff-Förderpumpe und wenigstens einen Filter zum Filtern von durch die Kraftstoff-Förderpumpe aus dem Vorrat geförderten Kraftstoff umfaßt. Es ist eine Auswerteschaltung zum Bewerten eines Druckabfalles des geförderten Kraftstoffes an einen Filter vorgesehen, welcher ein Signal erzeugt, wenn der Druckabfall eine Druckdifferenz überschreitet.

DE 94 13 558 U1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige des Verschmutzungsgrades eines Filters. Einer Brennkraftmaschine ist ein Drucksensor sowie ein Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl zugeordnet. Es ist ein weiterer Sensor vorgesehen, welcher den Lastzustand des Motors erfaßt, wobei aus den Signalen aller drei Sensoren ein den Verschmutzungsgrad anzeigendes Signal generiert wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoff-Versorgungssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein besonders zuverlässiger und wirtschaftlicher Betrieb der Verbrennungskraftmaschine möglich ist. Der Betreiber der Verbrennungskraftmaschine kann sich anhand des Signals über den Verschmutzungsgrad des oder der Filter informieren und diese solange in Betrieb lassen, bis sie tatsächlich einen Verschmutzungsgrad erreicht haben, der es erforderlich macht, sie auszutauschen. Dies ermöglicht es in vielen Fällen, die Filter länger als für die oben erwähnte Lebensdauer bzw. Fahrleistung in Betrieb zu lassen. Andererseits wird er über eine unvorhergesehene - möglicherweise noch während der vorgesehenen Lebensdauer der Filter - aufgetretene Verschmutzung informiert und kann dagegen Maßnahmen ergreifen, noch bevor dies zu Schäden an der Kraft stoff-Förderpumpe geführt hat.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoff-Versorgungssystem.

Fig. 2 zeigt die zeitliche Entwicklung des Druckabfalls an einem Kraft stoffilter, durch den eine schmutzbelastete Flüssigkeit gepumpt wird.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt stark schematisiert das Kraftstoff-Versorgungssystem eines Kraftfahrzeugs. Ein Tank 1 enthält einen Vorrat 2 an Kraftstoff. Eine Öffnung in der Wand des Tanks 1 ist durch einen Flansch 5 verschlossen, der Teil eines Kraftstoff-Fördermoduls ist. Das Kraftstoff-Fördermodul umfaßt ferner eine elektrische Kraftstoffpumpe 3, die an dem Flansch 5 so befestigt ist, daß ihr Einlaßende mit einem davor angeordneten Kraftstoff- Vorfilter 4 in den Vorrat 2 eintaucht. Eine Kraftstoff-Förderleitung 6 ver läuft von der Kraftstoffpumpe 3 durch den Flansch 5 und einen Kraftstoffil ter 7 zu einem Kraftstoffzuteiler 8, der Einspritzventile (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine versorgt. Eine Kraftstoffrückleitung verläuft über einen Druckregler 10 und durch den Flansch 5 zurück in den Tank 1.

Die elektrische Kraftstoffpumpe 3 wird von der Batterie 11 des Kraftfahr zeugs über durch den Flansch 5 geführte Zuleitungen 13, 14 mit Energie versorgt. Eine Diagnoseschaltung 12 hat zwei Eingänge, von denen einer mit einem Punkt 15 an der mit dem Pluspol der Batterie verbundenen Zuleitung 14 verbunden ist und der andere direkt an den Pluspol der Batterie ange schlossen ist. Die an den Eingängen der Diagnoseschaltung 12 anliegenden Potentiale unterscheiden sich durch die Spannung, die an der Zuleitung 14 zwischen dem Pluspol der Batterie 11 und dem Punkt 15 aufgrund von deren Eigenwiderstand abfällt. Diese Spannung ist dem von der Kraftstoff pumpe 3 aufgenommenen Strom proportional und ist somit ein Maß für die Leistungsaufnahme der Kraftstoffpumpe 3.

Die Abgabeleistung der Kraftstoffpumpe 3 ist gegeben durch das Produkt aus Volumendurchsatz und der Differenz zwischen Eingabe- und Ausgabe druck der Kraftstoffpumpe 3. Diese Druckdifferenz ist gleich der Summe der Drücke, die an den anderen Elementen des Kraftstoffkreislaufs vom Tank 1 zum Kraftstoffzuteiler 8 und zurück abfallen, das heißt im wesentlichen gleich der Summe der Druckabfälle am Druckregler 10, dem Kraftstoffilter 7 und dem Kraftstoffvorfilter 4. Das Verhältnis von Druckabfall zu Volu mendurchsatz am Druckregler 10 ist durch die Konstruktion des Druckreglers vorgegeben und ändert sich nicht mit der Zeit, der Druckabfall am Kraft stoffilter 7 bzw. -vorfilter 4 nimmt mit steigendem Verschmutzungsgrad zu, wie in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist der Druckabfall am Vorfilter 4 deutlich kleiner als der am Kraftstoffilter 7. Die Druckdifferenz, und damit die Abgabeleistung der Kraftstoffpumpe 3, ist überwiegend durch den Druck abfall am Kraftstoffilter 7 bestimmt.

Fig. 2 zeigt einen typischen Verlauf des Druckabfalls an einem Kraftstoffil ter mit der Zeit, gemessen nach DIN ISO 4020, jedoch mit doppelter Staubkonzentration (0,8 g/l) und ohne Rußzusatz. Man erkennt, daß in einer ersten Phase des Betriebs des Filters, mit A bezeichnet, der Druckabfall gering ist und sich nur langsam mit der Zeit ändert. An einem Punkt B ist ein Druckabfall erreicht, der gegenüber dem Druck, bei dem der Druckreg ler 10 sich öffnet (und der in der Regel wenige bar beträgt), nicht mehr vernachlässigbar ist und zu einer spürbaren Mehrbelastung der Kraftstoff pumpe 3 führt. Jenseits des Punkts B nimmt mit zunehmender Verengung der Poren des Filters durch sich ablagernden Schmutz der Druckabfall mit der Zeit schnell zu. In diesem Bereich ist die Lebensdauer des Filters überschritten, und er sollte ausgewechselt werden. In der praktischen Anwen dung ergibt sich - auf einer längeren Zeitskala - dieselbe Entwicklung des Druckabfalls am Filter, wie in Fig. 2 gezeigt.

Zurück zu Fig. 1. Die Diagnosevorrichtung 12 ist an eine Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) angeschlossen und erhält von dieser ein Aktivierungssignal, wenn ein vor gegebener Betriebszustand erfaßt wird. Dieser Betriebszustand kann z. B. das Laufen der Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf mit einer Nenndrehzahl sein. Diesem Betriebszustand entspricht ein bestimmter, reproduzierbarer Kraftstoffverbrauch des Motors und dementsprechend ein bestimmter, re produzierbarer Durchsatz durch die Pumpe und die Filter. Das Aktivierungs signal veranlaßt die Diagnoseschaltung 12, in diesem Zustand die Spannungs differenz zwischen ihren zwei Eingängen mit einer vorgegebenen Spannungs differenz zu vergleichen und ein Signal auszugeben, wenn die gemessene Spannungsdifferenz sich als größer erweist. Das Signal bringt eine Warn leuchte 16 im Armaturenbrett des Fahrzeugs zum Aufleuchten, die den Fahrer darauf aufmerksam macht, daß der Kraftstoffilter ausgetauscht werden muß.

Alternativ kann die Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet sein, um eine Mehrzahl von Be triebszuständen zu erkennen und ein Aktivierungssignal an die Diagnose einrichtung 12 auszugeben, das es dieser ermöglicht festzustellen, welcher aus der Mehrzahl möglicher Betriebszustände erfaßt worden ist und dement sprechend einen zu diesem Betriebszustand passenden Grenzwert der Span nungsdifferenz aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Spannungsdifferenzen auszuwählen, um die an den Eingängen anliegende Spannungsdifferenz damit zu vergleichen.

Ein solcher Betriebszustand kann auch ein Beschleunigungszustand oder ein Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit sein. In einem solchen Zustand ist der Volumendurchsatz durch die Filter und damit der Druck abfall am Kraftstoffilter 7 relativ hoch im Vergleich zu einem Leerlaufzu stand, und infolge dessen ist eine Diagnose des Zustands der Filter mit höherer Empfindlichkeit möglich.

Gemäß einer weiteren Alternative enthält die Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands eine Einrichtung zur Ermittelung des Kraftstoffverbrauchs pro Fahrstreckeneinheit. Letztere Einrichtungen sind bekannt und brauchen hier nicht beschrieben zu werden. Das von der Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands ausgegebene Aktivierungssignal repräsentiert den er mittelten Kraftstoffverbrauch. Die Diagnoseeinrichtung vergleicht die an den Eingängen anliegende Spannungsdifferenz mit einem in Funktion des Kraft stoffverbrauchs gewählten Grenzwert.

Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Kraftstoff-Versorgungs systems sind dem bzw. jedem von der Erfassungseinrichtung erfaßten Be triebszustand der Verbrennungskraftmaschine mehrere Grenzwerte von gestaf felter Größe zugeordnet, die jeweils zunehmenden Verschmutzungsgraden des Filters entsprechen. Jedem dieser Grenzwerte ist eine Signalleuchte 16 zugeordnet, die von der Diagnosevorrichtung eingeschaltet wird, wenn der entsprechende Grenzwert überschritten ist. So kann der Benutzer an der Zahl der eingeschalteten Signalleuchten erkennen, wie dringlich die Auswechslung des Filters ist.

Claims

1. Kraftstoff-Versorgungssystem zum Versorgen einer Verbrennungs kraftmaschine mit Kraftstoff aus einem Vorrat (2), welches eine elektrisch angetriebene Kraftstoff-Förderpumpe (3) und wenigstens einen Filter (4, 7) zum Filtern von durch die Kraftstoff-Förderpumpe (3) aus dem Vorrat (2) gefördertem Kraftstoff umfaßt, gekennzeichnet durch eine Diagnoseeinrichtung (12) mit Mitteln zum Messen des Versorgungsstroms der Kraftstoff-Förderpumpe (3) und zum Schalten eines Signals, wenn der als Maß für den Druckabfall des geförderten Kraftstoffs am Filter (4, 7) dienende Versorgungsstrom einen Grenzwert überschreitet.

2. Kraftstoff-Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung den Versorgungsstrom der Kraftstoff-Förder pumpe (3) anhand eines Spannungsabfalls an wenigstens einem Teilstück einer elektrischen Zuleitung (14) der Kraftstoff-Förderpumpe (3) ermittelt.

3. Kraftstoff-Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Diagnoseeinrichtung (12) das Bewerten des Druckabfalls und gegebenenfalls das Schalten nur durchführt, wenn wenigstens ein vorgegebener Betriebszustand erfaßt wird.

4. Kraftstoff-Versorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung (12) das Bewerten des Druckabfalls und gegebenenfalls das Einschalten durchführt, wenn einer unter mehreren vorgegebenen Betriebszuständen erfaßt wird, wobei die Grenz-Druckdif ferenz in Abhängigkeit vom jeweils erfaßten Betriebszustand vorgegeben ist.

5. Kraftstoff-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung eingerichtet ist, um den Druckabfall mit einer Mehrzahl vorgegebener Grenz-Druckdifferenzen zu vergleichen und bei Überschreitung jeder dieser Grenz-Druckdifferenzen ein Signal zu schalten.

6. Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoff-Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (16), die für einen Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbar angeordnet ist und deren Zustand durch das Signal bzw. die Signale geschaltet wird.