DE2715587A1 - Kraftstoffversorgungseinrichtung - Google Patents

Kraftstoffversorgungseinrichtung

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DE2715587A1 DE19772715587 DE2715587A DE2715587A1 DE 2715587 A1 DE2715587 A1 DE 2715587A1 DE 19772715587 DE19772715587 DE 19772715587 DE 2715587 A DE2715587 A DE 2715587A DE 2715587 A1 DE2715587 A1 DE 2715587A1
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Description

κ. 38/ .r ■ ¥ 27 Ί 5587
18.3-1977 Bö/Kö
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Kraftstoffversorgungseinrichtung Zusammenfassung
Es wird eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, mit der die Temperatur des einer Einspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs geregelt werden kann, um Temperatureinflüsse auf die Kraftstoffzumessung zu vermeiden. Dazu wird über ein temperaturgesteuertes Ventil dem unter dem Förderdruck einer Kraftstofförderpumpe stehenden Saugraum der Einspritzpumpe Kraftstoff in gesteuerter Menge entnommen und entweder über einen Wärmetauscher oder unmittelbar der Saugseite der Kraftstofförderpumpe zugeführt.
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Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffversorgungseinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Es ist bekannt, bei einer solchen Einspritzpumpe die Temperatur des dieser Einspritzpumpe über eine außerhalb derselben liegende Förderpumpe zugeführten Kraftstoffs zu steuern. Dazu wird mit Hilfe eines Temperaturfühlers die Außenlufttemperatur oder die Ablufttemperatur des Wärmetauschers für den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine erfaßt und entsprechend dieser Temperatur die Verteilung des zur Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffes über einen Heizwärmetauscher und eine Umgehungsleitung dazu gesteuert.
Damit soll jedoch die Aufgabe gelöst werden, die Kraftstofftemperatur mit steigender Außentemperatur zu erhöhen und damit die für die Verbrennung wirksame Einspritzmenge zu verringern. Dies hat jedoch den Nachteil, daß wenn die Kraftstoffeinspritzmenge genau durch volumetrische Zumessung geregelt werden soll, um ein Maximum an Leistung ohne Überschreiten der Grenzen des maximal zulässigen Schadstoffgehalts im Abgas zu erhalten, diese Regelung negativ beeinflußt wird. Auch ohne diese im übrigen sehr aufwendige Einrichtung wird bei wechselnden Außentemperaturen und damit wechselnder Dichte des sich dieser Temperatur allmählich angleichenden Kraftstoffs die wirksame Kraftstoffzumeßmenge stark verändert, so daß große Toleranzen für die genannte Zumeßmengenregelung vorgesehen werden müssen oder wirksame Kompensationseinrichtungen zusätzlich geschaffen werden müssen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungseinrichtung mit
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den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in einfacher Weise die Kraftstofftemperatur auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt werden kann. Dabei wird vorteilhaft der Erwärmungsvorgang des Kraftstoffes in der Einspritzpumpe für die Erwärmung des Kraftstoffs auf eine bestimmte Temperatur, die dann konstant eingehalten werden soll, ausgenutzt. Bekannterweise erwärmt sich der Kraftstoff im Saugraum der Einspritzpumpe durch Reibungswärme und die während des Einspritzhubes durch Kompression erwärmte und in den Saugraum zurückströmende Kraftstoffmenge bei nicht voll in Anspruch genommenen Nutzhub im Bereich des Teillastbetriebs der Brennkraftmaschine. Erst wenn der Kraftstoff zu warm wird, ist das Zuschalten einer Kühlvorrichtung notwendig. Die Einspritzpumpe wird ferner auch über die Brennkraftmaschine der sie zugeordnet ist, erwärmt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß als Kühleinrichtung der Kraftstoffvorratsbehälter dient. Damit wird mit sehr geringem Aufwand die gewünschte Kraftstofftemperaturregelung erzielt, ohne daß zusätzliche Einrichtungen für die Erwärmung oder Kühlung des Kraftstoffes notwendig werden. Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, daß das temperaturabhängig schaltbare Ventil als Ventilschließglied und Temperatursteuerorgan eine Bimetallfeder aufweist, die von dem von der Einspritzpumpe dem Ventil zuströmenden Kraftstoff umspült ist.
Zeichnung
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffversorgungseinrichtung, Figur 2 die nähere
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R. 3O A Λ
Ausgestaltung des temperaturabhängige]! schaltbaren Ventils gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 anwendbaren temperaturabhängig schaltbaren Ventils Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des temperaturabhängig schaltbaren Ventil, und Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel .
Beschreibung der Erfindung
Das erste Ausführungsbeispiel wird anhand einer einfacheren Darstellung in Figur 1 gezeigt. Dabei wird einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die zur Versorgung einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine dient, Kraftstoff über eine mit einem Filter 2 versehene Saugleitung 3 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter Ι zugeführt. Zu diesem Zweck dient in der Regel eine Kraftstofförderpumpe 6, die, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, in der Kraftstoffeinspritzpumpe integriert sein kann oder auch bei anderer Ausführungsform der Einspritzpumpe dieser vorgeschaltet sein kann. Diese Kraftstofförderpumpe fördert den Kraftstoff in den Saugraum der Einspritzpumpe. Der Saugraum wird in bekannter Weise unter einem bestimmten Druck gehalten, der, wenn dieser Druck zu Steuerzwecken ausgenutzt wird, zusätzlich
geregelt wird. Dem Saugraum wird nun in bekannter Weise wärend des Saughubs der Einspritzpumpenkolben der zur Brennkraftmaschine zu fördernde Kraftstoff entnommen. Die während des Einspritzhubs der Pumpenkolben z.B. im Teillastbereich nicht benötigte Kraftstoffmenge wird dem Saugraum wieder zugeführt, wobei insbesondere dadurch der Kraftstoff im Saugraum erwärmt wird. Weiterhin wird ein Teil des von der Kraftstofförderpumpe 6 geförderten Kraftstoffs aus dem Saugraum über eine Drossel 7> die je nach Ausführung der Einspritzpumpe eine feste oder eine variable Drossel sein kann wieder abgeführt. Bei Reiheneinspritzpumpen bei denen mit dem Saugraumdruck keine Steuerungen durchgeführt werden, kann die Drossel auch durch ein Rückschlagventil ersetzt werden. Diese Kraft-
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R· 38 44
stoffmenge dient bei üblichen Ausgestaltungen zur Temperaturentlastung der Einspritzpumpe und dazu, Luftanteile im Kraftstoff aus dem Saugraum zu entfernen. Dieser Vorgang wird gemeinhin als Spülen der Pumpe bezeichnet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel führt nun von der Drossel 7 eine Entlastungsleitung 8 zu einem temperaturabhängig betätigbaren Ventil 10, aus dem eine erste Teilleitung 11 und
eine zweite Teilleitung 12 der Entlastungsleitung 8 abführen. Die erste Teilleitung 11 führt unmittelbar zur Saugleitung 3
bzw. zur Saugseite der Kraftstofförderpumpe 6 der Einspritzpumpe 1 zurück. Die zweite Teilleitung 12 führt dagegen in
den Kraftstoffvorratsbehälter 4.
Die nähere Ausgestaltung des temperaturabhängig betätigbaren
Ventils 10 ist der Figur 2 zu entnehmen. Danach besteht das
temperaturabhängig schaltbare Ventil 10 aus einem geschlossenen Gehäuse 15, in das eine Bimetallfeder 16 einseitig fest
eingesetzt ist, deren freies Ende 17 zwischen den koaxial zueinander und rechtwinklig zur Mittellage der Bimetallfeder 16 aus dem Gehäuse abführenden ersten Teilleitung 11 und zweiten Teilleitung 12 angeordnet ist. Die öffnung 18 der ersten Teilleitung 11 und die Öffnung 19 der zweiten Teilleitung 12 bilden jeweils einen Ventilsitz, mit dem das freie Ende 17 der
Bimetallfeder 16 als Ventilschließglied zusammenarbeitet. Die Entlastungsleitung 8 mündet parallel zur Bimetallfeder 16 in
das Gehäuse 15 ein, so daß der einströmende Kraftstoff entlang der Bimetallfeder entweder zur Öffnung 18 oder 19 der Teilleitungen strömen und dort abfließen kann. Dies hat den Vorteil, daß die Bimetallfeder sehr schnell gerade die Kraftstofftemperatur erfaßt, die der über die Entlastungsleitung 8 zuströmende Kraftstoff aufweist.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei Arbeitsbeginn der Einspritzpumpe wird der zunächst kühle Kraft-
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R. 3O 4
Stoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter über die Saugleitung durch die Kraftstofförderpumpe 6 zur Einspritzpumpe 1 gefördert, Da auch die Einspritzpumpe in diesem Zustand noch kalt ist strömt der Kraftstoff über die Drossel 7 mit etwa gleicher Temperatur dem temperaturabhängig schaltbaren Ventil 10 zu. Entsprechend dieser Kraftstofftemperatur wird die Bimetallfeder 16 so ausgelenkt, daß die zweite Teilleitung 12 zum Kraftstoffvorratsbehälter verschlossen wird und der Kraftstoff über die erste Teilleitung 11 unmittelbar der Saugseite der Kraftstofförderpumpe 6 wieder zugeführt wird. Während des weiteren Betriebes erwärmt sich die Kraftstoffeinspritzpumpe in bekannter Weise, so daß nun auch erwärmter Kraftstoff ..die Kraftstoffpumpe über die Entlastungsleitung 8 verläßt. Solange jedoch der Kraftstoff noch kälter ist als ein vorgebbarer Wert von z.B. 40° C wird die Kraftstoffspülmenge ständig wieder der Saugseite der Kraftstofförderpumpe 6 zugeführt, so daß sich die Kraftstoffeinspritzpumpe und der Kraftstoff im Saugraum derselben rasch auf den gewünschten Wert erwärmen.
Sobald nun die Temperatur des die Einspritzpumpe über die Entlastungsleitung 8 verlassenden Kraftstoffs über den gewünschten Wert hinaus erwärmt, wird durch die Bimetallfeder 16 die zweite Teilleitung 12 zum Kraftstoffvorratsbehälter hin geöffnet, so daß entsprechend diesem Öffnungsgrad ein Teil der Kraftstoffspülmenge wieder zum Kraftstoffvorratsbehälter 1I zurückströmt, und die Kraftstof förderpumpe 6 entsprechend dieser Teilmenge mehr kalten Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter der Einspritzpumpe 1 zuführen muß. Auf diese Weise wird die Kraftstofftemperatur im Saugraum der Kraftstoff einspritzpumpe 1 auf einen konstanten Wert geregelt.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, daß der Kraftstoffvorratsbehälter h als Kühler benutzt wird. Diese Kraftstoffvorratsbehälter sind bei Kraftfahrzeugen in der Regel sehr exponiert angebracht und werden zum Teil durch Fahrtwind gekühlt. Auf diese Weise erübrigt sich eine gesonderte Kühlein-
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richtung in der zweiten Teilleitung 12. Natürlich kann dort, wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet, eine solche Kühleinrichtung 20 vorgesehen werden und auch der Kraftstofftank so gestaltet sein, daß eine verbesserte Kühlung des dort befindlichen Kraftstoffs möglich ist.
In vorteilhafter Weise nutzt die erfindungsgemäße Einrichtung die Selbsterwärmung der Kraftstoffeinspritzpumpe dazu aus, den vom Kraftstoffvorratsbehälter 4 der Einspritzpumpe zugeführten Kraftstoff zu erwärmen und mit Hilfe des temperaturabhängig schaltbaren Ventils auf einen bestimmten Wert einzuregeln. Die Regelung der Kraftstofftemperatur hat dabei den Vorteil, daß die Genauigkeit der Regelung der Einspritzmenge nicht durch unterschiedliche Kraftstofftemperaturen beeinflußt wird. Bei Diesel-Einspritzpumpen kann eine Temperaturerhöhung von 10 C zu einem Einspritzmengenverfälschung um 1 rnm^/Hub führen. Das resultiert je nach Überschreiten oder Unterschreiten einer bestimmten mittleren Temperatur zu einem Leistungsverlust oder zu zu großen Schadstoffanteilen in den Abgasen der Brennkraftmaschine.
Während beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 das temperaturabhängig schaltbare Ventil so gestaltet war, daß bei zu hoher zuströmender Kraftstofftemperatur die Öffnung l8 der ersten Teilleitung 11 vollständig verschließbar und bei zu niedriger Kraftstofftemperatur die Öffnung 19 der zweiten Teilleitung völlig verschließbar war ist bei der Ausgestaltung des Ventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Figur 3 nur die öffnung 19 der zweiten Teilleitung 12 durch die Bimetallfeder l6 verschließbar. An der Abzweigung der ersten Teilleitung 11 ist ein in Abströmrichtung öffnendes Ventil 22 vorgesehen, über das bei geschlossener Teilleitung 12 der dem Ventil 10 zugeführte Kraftstoff abströmen kann. In vereinfachter Ausführung kann das dort gezeichnete Ventil durch eine feste Drossel 23 in der ersten Teilleitung 11 ersetzt werden. Man erhält damit eine stark vereinfachte Einrichtung zur Regelung der Tempertur des Kraftstoffs.
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Bei einem dritten Ausführungsbeispiel (Figur 4) 1st ein temperaturabhängig schaltbares Ventil 10" vorgesehen, das im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie das temperaturabhängig schaltbare Ventil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 2. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur H ist jedoch abweichend davon nur eine zweite Teilleitung 12 vorgesehen, dessen in das Gehäuse 15" ragende Mündung 19 durch das Ende der fest eingespannten Bimetallfeder 16 kontrolliert wird. Durch die Bimetallfeder wird die Verbindung der Entlastungsleitung 8 zum Kraftstoffvorratsbehälter 4 bei zu niedriger Temperatur des Kraftstoffs unterbunden, so daß aus der Einspritzpumpe 1 kein Kraftstoff abströmen kann. Diese Einrichtung ist insbesondere bei Reiheneinspritzpumpen anwendbar, die mit einer gesonderten Vorförderpumpe betrieben werden. Es wird dabei also die Spülung der Einspritzpumpe so lange unterbunden, solange eine gewünschte, durch die Bimetallfeder 16 steuerbare Betriebstemperatur der Einspritzpumpe nicht erreicht wird. Der Kraftstoff in der Einspritzpumpe erwärmt sich in bekannter Weise im Betrieb der Einspritzpumpe und wird in Teilmengen bei Überschreiten der eingestellten Kraftstofftemperatur zum Kraftstoffvorratsbehälter wieder zurückgeführt. Entsprechend dieser Teilmenge muß der Kraftstoffeinspritzpumpe vermehrt kalter Kraftstoff zugeführt werden.
Für extreme Verhältnisse ist es bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 bis 3 möglich, zur schnelleren Erwärmung oder ausreichender Temperaturhaltung in der ersten Teilleitung 11 eine zusätzliche kraftstofftemperaturgesteuerte Heizeinrichtung vorzusehen. Dies kann über einen Wärmetauscher 24 geschehen, der entweder elektrisch beheizt ist oder die in der Brennkraftmaschine erzeugte Eigenwärme zur Aufheizung des Kraftstoffs benutzt. In anderen Fällen ist es vorteilhaft , die erste Teilleitung 11 vor Auskühlung durch eine Isolation zu schützen und geschützt oder entlang Stellen, die von der Wärme der Brennkraftmaschine beaufschlagt,sind zu verlegen.
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sr- R. 3 0 λ $
AZ
Das vierte Ausführungsbeispiel (Figur 5) weist eine Einspritzpumpe 1 mit einer dort integrierten Kraftstofförderpumpe 6 auf, in deren Saugleitung 3 eine Vorförderpumpe 26 mit einem nachgeschalteten Kraftstoffilter 2 angeordnet ist. Parallel zu beiden Pumpen liegen jeweils in einer Rückströmleitung in bekannter Weise Drucksteuerventile 27 und 28. Von der Einspritzpumpe 1 führt die Entlastungsleitung 8 über die Drossel 7 zu einem temperaturabhängig schaltbaren Ventil 10"', das wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die im Gehäuse 15 eingespannte Bimetallfeder 16 aufweist, deren Ende die Mündungen 18 und 19 der ins Gehäuse ragenden ersten Teilleitung 11 und zweiten Teilleitung 12 kontrolliert. Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind in beiden Teilleitungen jeweils ein in Abfließrichtung öffnendes Rückschlagventil 22 und 25 vorgesehen. Das Ventil 22 in Teilleitung 11 verhindert, daß Kraftstoff unter Umgehung der Einspritzpumpe direkt in das Ventil 10"' gefördert wird und das Ventil 25 verhindert, daß die Förderpumpe 6 bei offener Teilleitung 12 ungefilterten Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter ansaugt. Die Entlastungsleitung 8 wird an ihrem Eintritt in das Gehäuse 15 durch ein Differenzdruckventil 30 kontrolliert, so daß stromabwärts der Drossel 7 ein konstanter Druck eingeregelt wird un der Steuerdruck im Saugraum der Einspritzpumpe nicht durch das temperaturabhängig schaltbare Ventil 10"' beeinflußt wird.
Das Differenzdruckventil 30 besteht aus einem Gehäuse 31, in das eine Membran 32 eingespannt ist, die das Gehäuse in einen Steuerdruckraum 33 und einen gesteuerten Druckraum 3^ trennt. Zwischen der Membran 32 und dem Gehäuse ist eine Druckfeder 35 eingespannt. Ferner ist die Membran vom Steuerdruckraum 33 her mit dem Druck in der Saugleitung zwischen Filter 2 und Förderpumpe 6 belastet, da der Steuerdruckraum 33 mit der ersten Teilleitung 11 durch die Verbindungsleitung 36 verbunden ist. In dem gesteuerten Druckraum J>H mündet die Entlastungsleitung 8 ein und führt über einen Verbindungsstutzen 37» dessen öffnung 38 von der Membran 32 kontrolliert wird, in das Gehäuse 15 des temperaturabhängig schaltbaren Ventil 10"'.
8 C 9 8 Λ 1 / 0 Λ 2 3
Leerseite

Claims (1)

  1. ,. 38 U 2715537
    18.3.1977 Bö/Kö
    ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
    Ansprüche
    1. Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe zur Förderung einer regelbaren Kraftstoffeinspritzmenge mit einer Kraftstoffförderpumpe zur Erzeugung eines Saugraumdrucks in der Kraftstoffeinspritzpumpe und einer von der Kraftstoffeinspritzpumpe über eine Drossel abführenden Entlastungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromabwärts der Drossel (7) in der Entlastungsleitung (8) ein temperaturabhängig betätigbares Ventil (10, 101, 10") angeordnet ist und stromabwärts davon in der Entlastungsleitung ein Wärme tauscher (20, 4, 24) vorgesehen ist.
    2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine Kühleinrichtung (20, 1») ist.
    3· Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher durch den Kraftstoffvorratsbehälter (4) gebildet wird.
    809841 /0423
    ORIGINAL INSPECTED
    - 2 - R. 3Ö A :'
    2715^7
    h. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig betätigbare Ventil (10, 10', 10") die Entlastungsleitung unterhalb einer bestimmten Kraftstofftemperatur geschlossen hält.
    5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig betätigbare Ventil (10, 10', 10";) als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist, von dem die in eine erste Teilleitung (11) und eine zweite Teilleitung (12) aufgeteilte Entlastungsleitung (8) abgeht und von denen die erste Teilleitung (11) unmittelbar zur Saugseite der Kraftstofförderpumpe (6) führt.
    6. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig betätigbare Ventil (10, 10', 10") als Ventilschließglied und Temperatursteuerorgan eine Bimetallfeder (16) aufweist, die von dem zuströmenden Kraftstoff umspült ist.
    7. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallfeder (16) einerseits in einem Gehäuse (15) des temperaturabhängig betätigbaren Ventils fest eingespannt ist und am anderen Ende als Ventilschließglied zwischen der Öffnung (18) der aus diesem Gehäuse abführenden ersten Teilleitung (11) und der Öffnung (19) der aus dem Gehäuse (15) abführenden zweiten
    80984 1 /CK23
    »ir, :
    Teilleitung (12) liegt und die öffnungen jeweils als Ventilsitz dienen.
    8. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt der ersten Teilleitung (11) und/oder der zweiten Teilleitung (12) aus dem Gehäuse (15*) ein in Abströmrichtung öffnendes Ventil (22) angeordnet ist.
    9. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet j daß in der ersten Teilleitung (11) der Entlastungsleitung (8) eine Abströmdrossel (23) angeordnet ist.
    10. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilleitung (11) gegen Auskühlung isoliert ist.
    11. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Teilleitung (11) ein temperaturabhängig steuerbarer Wärmetauscher (24) angeordnet ist.
    12..Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (8) vor deren Eintritt in das temperaturabhängig betätigbare Ventil (10"T) ein Differenzdruckventil (30) angeordnet ist mit dem der Druck stromabwärts der Drossel konstant gehalten werden kann.
    8098A1/0A23
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