DE2915055C2

DE2915055C2 - Kraftstoffzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2915055C2
Application number: DE2915055A
Authority: DE
Inventors: Carlo Torino Frascisco; Bruno Rivalta Torino Gallione
Original assignee: Fiat Veicoli Industriali SpA
Current assignee: Fiat Veicoli Industriali SpA
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1982-02-25
Also published as: SE7903178L; SE438357B; IT7867855A0; US4228776A; IT1156963B; FR2423648A1; FR2423648B1; GB2018890A; DE2915055A1; AR217362A1

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß die Heizeinrichtung -in dem Kraftstoffiltcr zugeordneter elektrischer Widerstand (9) ist.

— daß der Widerstand (9) über einen ersten elektrischen Schalter (11) mit einer elektrischen Stromquelle(IO) verbindbar!, .

— daß cLi Öffnen und Schießen des erster, elektrischen Schalters (M) dun.n einen ersten die Kraftstofftemperatur in der Kraftstoffleitung (5) stromaufwärts d? Filters (7) messenden Temperaturfühler (12) derart steuerbar ist. daß er geschlossen wird, wenn die Kraftstoff temperatur an de MeiJsielle unter einem ersten Grenzwert liegt,

— daß ein ZweirichtungsMagnetventil (17) vorgesehen ist. das einen stromaufwärts der Einspritzpumpe (3) mit der Kraftstoffrückführleitung (8) verbundenen Einlaß und zwei wahlweise ansteuerbare Auslässe aufweist, die an Leitungszweigen (13,14) für die Kraftstoffrückführung angeschlossen sind,

— daß indem ersten (13) der beiden Leitungszweige (13, 14) cm Heizelement (15) angeordnet ist,

— daß der zweite (14) der beiden Leitungszweige (13, 14) sich stromaufwärts des Kraftstofftanks (4) mit dem ersten Leitungszweig (13) vereinigt.

— daß das Magnetventil (17) über einen zweiten elektrischen Schalter (19) mit der Stromquelle (10) verbindbar ist. dessen Öffnen und Schließen durch einen die Kraftstofftemperatur in dem Kraftstofftank (4) messenden zweiten Temperaturfühler (20) derart steuerbar ist, daß der Kraftstoff durch das Magnetventil (17) in den ersten Leitungszweig (13) gelenkt wird, wenn im Kraftstofftank (4) die Kraftstofftemperatur unterhalb eines zweiten Grenzwertes liegt, wobei dieser Zweite Grenzwert höher als der erste Grenzwert ist,

— und daß der erste Leitungszweig (13) ein innerhalb des Kraftstofftanks (4) verlaufendes schlangenförmiges Endstück (21) aufweist.

1, Kraftstoffzuführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den ersten Leitungszweig (13) und den zweiten Leitungszweig (14) jeweils ein Rückschlagventil (16) eingebaut ist, das einen Rückfluß des Kraftstoffes zu der Einspritzpumpe (3) verhindert.

3 Kraftstoffzuführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß in dem zweiten Leitungszweig (14) ein weiteres Magnetventil (25) angeordnet ist, das ebenfalls zwei wahlweise ansteuerbare Auslässe aufweist, von denen der eine an die Fortsetzung des zweiten Leitungszweiges (14) und der andere an eiren dritten, getrennt in den Kraftstofftank (4) geführten Leitungszweig (23) angeschlossen ist,

— daß in der Fortsetzung des zweiten Leitungszweiges (14) ein Kraftstoffkühlelement (24) angeordnet ist,

— und daß dais weitere Magnetventil (25) über einen dritten elektrischen Schalter (27) mit der Stromquelle (10) verbindbar ist, dessen Öffnen und Schließen ebenfalls von dem die Kraftstofftemperatur in dem Kraftstofftank (4) messenden zweiten Temperaturfühler (20) steuerbar ist, und daß das weitere Magnetventil (25) den Kraftstoff >n die Fortsetzung des zweiten Leitungszweiges (14) lenkt, wenn die Kraftstofftemperatur in dem Kraftstofftank (4) oberhalb eines dritten Grenzwertes liegt, der größer ist als der zweite Grenzwert

4. Kraftstoffzuführungssystem nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungslei tung (28) vorgesehen ist. die den ersten Leitungs zweig (13) stromabwärts des Heizelementes (15) und den dritten Leitungszweig (23) miteinander verbin det. daß in die Verbindungsleitung (28; ein Rückschlagventil (29) eingefügt ist. das einen Kraftstofffluß von dem di men I «.-'.ungszweig (23) in den ersten Leitungszweig (13) verhindert, sowie ein Kraftstoff-Steuerventil (30), das in Abhängigkeit von der von einem weiteren Temperaturfühler (31) stromabwärts des Heizelementes (15) in dem ersten Leitungszweig (13) ermittelten Kraitstofftcmp«.T,itur derart steuerbat ist. daß suh der Kraftstofffluß durch die Verbindungsleitung (28) umgekehrt proportional zu der Änderung der Kraftstoff temperatur in dem ersten leitungszweig (13) stromabwärts des Heizelementes (15) ändert

si Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff/iifuhrungssy stern für einen Verbrennungsmotor nut den im Gattungsbegriff des Patentanspruches I genannten Merkmalen.

Ein Kraftstoffzuführungssyst-m dieser Art ist bei spielsweise durch die US-PS 34 89 128 bekannt Durch die CHPS 2 87 747 ist es außerdem bekannt, das Kraftstoffzuführungiisystcm für eine mit flüssigem Brennstoff betriebene thermische Anlage mit einer Heizvorrichtung zu versehen. In der DE-OS 14 76 207

ist eine mit Schweitkraftstoff gespeiste Gleichdruckbrennkraftmaschine beschrieben, deren Kraftstoffsystem ebenfalls eine Heizeinrichtung besitzt. Zum einschlägigen Stand der Technik gehören ferner die

DE-PS 3 97 566 sowie die US-PS 36 58 04t, die Kraftstoffzuführungssysteme mit Filtern beschreiben, denen Heizeinrichtungen zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch den vorgenannten Stand der Technik bekannten Kraftstoffzuführungssysteme derart weiterzubilden, daß die Temperatur des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffes stets genau innerhalb des Temperaturbereiches liegt, der für einen optimalen Betrieb des Verbrennungsmotors erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Der Hauptvorteil des Kraftstoffzuführungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß es die Möglichkeit schafft, die Temperatur des dem Motor zugeführten Kraftstoffes in vergleichsweise kurzer Zeit in den gewünschten Temperaturbereich zu bringen, falls sie sich nicht ohnehin in diesem Temperaturbereich befindet

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispieie näher erläutert:

Fig. 1 zeigt die Schemadarstellung eines Krjftstoff-7uführungssystems gemäß einem ersten Ausführungs beispiel der Erfindung,

F i j; ? zeigt — ebenfalls in schemjuscher Darstellung — ein Kraftstoffzuführungssystem gemäß einem /weiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in den Zeichnungen dargestellten Kraftstoff/uführungssysteme sind in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Diese Systeme dienen zur Speisung eines Verbrennungsmotors 2 mit einem oder mehreren Zylindern und einer oder mehreren (nicht dargestellten) Einspritzdüsen /ur Kraftstoffeinspritzung in den bzw. die Zylinder. Das Kraftstoffzuführungssystem 1 beinhaltet eine Einspritzpumpe 3, die der bzw. den Einspritzdü sen des Motors 2 Kraftstoff zufuhrt. Die Einspritzpumpe 3 ist von bekannter Bauart und besitzt einen Auslaß /ur Ruckführung desjenigen Kraftstoffes, der über die von der b/w den Einspritzdüsen zur Speisung des Zylinders oder der Zylinder des Motor 2 benötigten Kraftstoffmenge hinausgeht. Das Kraftstoffznführungssystem 1 beinhaltet ferner einen Kraftstofftank 4. eine Kraftstoff leitung 5, die von dem Kraftstofftank 4 zu der Finsprit/pumpe 3 führt, eine in die Leitung 5 eingefügte KraflMofförderpumpe 6 /ur Forderung des Kraftstoffes von dem Tank 4 über die Leitung 5 /u der Einspritzpumpe 3. ferner zwei Kraftstoffilter. die zwischen der Förderpumpe 6 und der Einspritzpumpe J angeordnet sind sowie eine Klickführleitung, über die der überschüssige Teil des der Einspritzpumpe 3 zueeführten Kraftstoffes /u dem Kraftstofftank 4 zurückgeführt wird.

ledes der Filter 7 besitzt einen elektrischen Widerstand 9. der in eingeschaltetem Zustand den durch den zugeordneten Kilter fließenden Kraftstoff durch den Joule-Effekt erwärmt. Die beiden elektrischen Widerstände 9 sind in Parallelschaltung mit einer elektrischen Stromquelle 10 verbunden, die — falls der Motor 2 ein Fahrzeugmotor ist — die Fahrzeugbatterie sein kann, die das Bordnetz des Fahrzeuges speist. Der Stromkreis beinhaltet einen elektrischen Schalter, der in geöffne* tem Zustand den Siromfluö zu den Heizwiderständen 9 unterbricht. Wenn er geschlossen ist, vervollständigt er

den Stromkreis für die Widerstände 9, so daß diese eingeschaltet sind und den durch die Filter 7 laufenden Kraftstoff erwärmen. Der Schalter 11 wird durch ein Sensorelement 12 gesteuert, das auf die Temperatur des durch die Kraftstoffleitung 5 fließenden Kraftstoffes anspricht, wobei die Temperatur unmittelbar stromaufwärts der Filter 7 gemessen wird. Das Sensorelement 12 bewirkt das Schließen des Schalters 11, wenn die Temperatur des Kraftstoffes stromaufwärts der Filter 7 unter einen vorgegebenen ersten Schwellenwert absinkt. Nach dem Schließen des Schalters 11 beginnen die Widerstände 9, den Kraftstoff zu erwärmen und erhöhen seine Temperatur über den erwähnten ersten Schwellenwert. Diese erste Temperaturschwelle liegt über der Temperatur, bei der sich z. B. unter Kaltstartbedingungen des Motors 2 in den Filtern 7 Abscheidungen von Paraffinwachs oder anderen Bestandteilen des Kraftstoffes bilden können. Derartige Abscheidungen können den Durchfluß des Kraftstoffes durch aie Filter beeinträchtigen.

Stromabwärts der Einspritzpumpe '. ist ein Magnetventil 17 in der Kückführleitung 8 angeordnet. Die Auslässe des Magnetventils 17 sind mit zwei getrennten Leitungen 13 und 14 verbunden. In die Leitung 13 ist ein Kraftstuff Heizelement 15 eingefügt, das beispiels*eise von eir _m Wärmetauscher gebildet sein kann, der Warme aus den Auspuffgasen des Motors aufnimmt, oder einem Wärmetauscher der Wärme d.is den. Kühlmittelkreis au'nimmt. Es kann sirh selbstverständ !ich auch um einen beliebigen anderen Vv'ämeerzeuger handeln. Sowohl in der Leitung.13 als auch in der Leitung 14. die sich stromabwärts des Heizelementes 15 wieder mit der Leitung 13 vereinigt, sind Rückschlag ventile 16 eingefügt, die einen Kraftstofffluß über diese Leitungen von dem Tank 4 zu der Einspritzpumpe 3 verhindern. Dr₁S Magnetventil 17 ist so steuerbar, daß es den von der Einspritzpumpe 3 gelieferten überschuss! gen Kraftstoff in Abhängigkeit von seinem l.rregungs zustand wahlweise einer der beiden Leitungen il oder 14 zuführt. Das Magnetventil 17 ist von bekannter Bauart und besitzt ein zwischen zwei Arbeitsstellungen ver.vhiebbares Ventilglied. elastische Mittel zur Vor Spannung des beweglichen Ventilgliedes in diejenige seiner beiden Arbeitsstellungen, die es einnimmt, wenn das Magnetventil nicht erregt is!, sowie einer. Elektromagneten 18. durch dessen Erregung das bewegliche Ventilglied in die andere seiner beiden Arbeitsstellungen verbracht wird.

Der Elektromagnet 18 des Magnetventils 17 ist über einen Schalter 19 mit der Stromversorgungsquelle 10 verbindbar. Wenn der Schalter 19 geschlossen wird und damit der Elektromagnet 18 erregt wird, verschiebt letzterer das bewegliche Ventilglied des Magnetventils in se'.e /weile Arbeitsstellung, in der der aus du Leitung 8 kommende Kraftstoff in die I · 'ung 1> gelenkt wird. Die Betätigung des Schalttt* 19 wir.) durch einen Temperaturfühler 20 gesteuert, der die Temperatur des in dem Tank 4 vorhandenen Kraftstol fes abtastet Dicer Temperaturfühler 20 steuert den elektrischen Schal.er 19 derart, daß dieser schließt wenn die Kraftstofftemperatur in dem Tank 4 unter einen zweiten Schwellenwert absinkt, wobei dieser zweite Schwellenwert größer ist als der erstgenannte Schwellenwert, auf den der Temperaturfühler 20 kalibriert ist.

Dieser zweite Schwellenwert entspricht der niedrigsten Kraftstofftemperatur, bei der der Motor 2 noch optimal arbeitet. Das Heizelement 15 verringert

darUberhinaus die Ansprechzeit des elektrischen Widerstandes 9, wenn die Kraftstofftemperatur unter dem erstgenannten Schwellenwert liegt.

Die Leitung 13 besitzt einen mäanderförmig gestalteten Endbereich 21, der in den in dem Tank 4 vorhandenen Kraftstoff eintaucht und in unmittelbarer Nähe einer Eingangsmündung 5a endet, durch die der im Tank 4 vorhandene Kraftstoff in die Leitung 5 gelangt. Dieser mäanderförmige Endbereich 21 bildet eine Wärmetauscherspule und begünstigt die Wärmeübertragung von dem durch die Leitung 13 fließenden Kraftstoff zu dem Kraftstoff in dem Tank 4.

Die Notwendigkeit, den dem Motor 2 zugeführten Kraftstoff wenigstens oberhalb der erwähnten Mindesttemperalurwerte zu halten, ist auch eine Folge der Tatsache, daß der Kraftstoff bei niedrigen Temperaturen einen zu großen Viskositätswert besitzen kann, der den normalen Kraftstofffluß durch die zu dem Motor führende Kraftstoffleitung beeinträchtigen und die Zerstäubbarkeit des Kraftstoffes stark herabsetzen kann, was sich wiederum nachteilig auf die Verbrennung auswirkt.

Das in F i g. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt einerseits alle vorangehend beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels. Darüberhinaus bietet es die Möglichkeit, einen Temperaturanstieg des Kraftstoffes derart zu begrenzen, daß ein Maximalwert, oberhalb dessen der Motor 2 nicht mehr optimal arbeitet, nicht überschritten wird. Bei hohen Kraftstofftemperaturen können sich in dem flüssigen Kraftstoff nämlicn Gasblasen bilden, durch die die Einspritzung in die Zylinder des Motors 2 offensichtlich beeinträchtigt wird.

Diejenigen Teile in Fig. 2, die Teilen von Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie diese.

Das in Fig. 2 dargestellte Kraftstoffzuführungssystem beinhaltet ein zweites Magnetventil 25. das in die Leitung 14 eingefügt ist. Dieses zweite Magnetventil 25 hat zwei Auslässe, von denen der eine mit einer Fortsetzung der Leitung 14 verbunden ist. während der andere an eine Leitung 23 angeschlossen ist. In die Fortsetzung der Leitung 14 ist ein Kühlelement 24 eingefügt, während die Leitung 23 direkt zu dem Kraftstofftank 4 führt und in der Nähe der Eingangsmündung 5a endet.

Das zweite Magnetventil 25 besitzt einen Elektromagneten 26. der mit der elektrischen Stromquelle 10 über einen Stromkreis verbunden ist. der über einen Kontakt 27 des Schalters 19 verläuft, der bei diesem Ausführungsbeispiel als ein von dem Temperaturfühler 20 des Kraftstofftanks gesteuerter Zweiwegeschalter ist. Wenn die Kraftslofftemperatur in dem Tank 4 einen dritten Schwellenwert übersteigt, der oberhalb des zweiten Schwellenwertes liegt, schließt der Tempera-, turfühler 20 den Kontakt 27. so daß der Elektromagnet 26 erregt wird. Durch die Erregung des Elektromagneten 26 wird ein bewegbares Ventilglied des zweiten Magnetventils 25 in eine Stellung verschoben, in der es den Kraftstoff in die stromabwärts des Magnetventils 25

;,, gelegene Fortsetzung der Leitung 14 lenkt.

Wenn die Kraftstofftemperatuf in dem Tank unterhalb des dritten .Schwellenwertes jedoch oberhalb des zweiten Schwellenwertes liegt, ist keiner der beiden Elektromagneten 18 und 26 erregt, da die beiden elektrischen Kontakte 19 und 27 geöffnet sind, infolgedessen fließt der von der Einspritzpumpe 3 zurückgeführte Kraftstoff zunächst durch die Leitung 8, dann in die Leitung 14 und schließlich in die Leitung 23. ohne daß er irgendwelche Temperaturänderungen

i. erfährt, bevor er in den Tank 4 zurückgelangt. Der Temperaturbereich zwischen diesen beiden Schwellenwerten ist der als optimal betrachtete Bereich für die kraftstofftemperatur. innerhalb dessen der Motor 2 gut arbeitet.

2-, Das in F i g. 2 dargestellte Kraflstoffzuführungssystem beinhaltet ferner eine Leitung 28, die die Leitung 13 stromabwärts des Heizelementes 15 mit der Leitung 23 verbindet. In der Leitung 28 befindet sich ein Rückschlagventil 29. das einen Rückfluß des Kraftstoff ·· fes von der Leitung 23 in die Leitung 13 verhindert, sowie ein Kraflstoffsleuerventil 30. Ein Temperaturfühler 31 tastet die Kraftstofftemperatur in der Leitung 13 an einem Punkt stromabwärts des Heizelementes 15 ab und steuert das Ventil 30 in der Weise, daß eine

i, Änderung des Kraftstoffflusses durch die Leitung 28

stattfindet, die der Änderung der Temperatur des durch die Leitung 13 fließenden Kraftstoffes stromabwärts des Heizelementes 15 umgekehrt proportional ist.

Der Kraftstoff, der durch den mäanderförmigen Endbereich 21 der Leitung 13 in den Tank 4 zurückfließt, erwärmt den in diesem bereits vorhandenen Kraftstoff. Das Ventil 30 ermöglicht es, daß der Teil des gesamten Kraftstoffflusses. der durch den mäanderförmigen Endbereich 21 fließt, mit dem Absinken der Kraftstofftemperatur in der Leitung 13 allmählich verringert wird. damit die Temperatur des aus dem Tank 4 entnommenen Kraftstoffes so konstant wie möglich gehalten wird. Um eine Wärmeaufnahme oder -abgabe des Kraftstoffes außer an den gewünschten Stellen so gering wie möglich zu halten, können die Wandungen der Leitungen 13,28 und 23 wärmeisoliert sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor

— mit einem Kraftstofftank,

— mit einer Kraftstoffleitung, die den Kraftstofftank mit einer den Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor führenden Einspritzpumpe verbindet,

— mit einer in der Kraftstoffleitung angeordneten Kraftstofförderpumpe zur Förderung des Kraftstoffes von dem Kraftstofftank zur Einspritzpumpe,

— mit wenigstens einem Kraftstoffilter, der in der Kraftstoffleitung stromaufwärts der Einspritzpumpe angeordnet ist,

— mit einer Heizeinrichtung zur Aufheizung des Kraftstoffes,

— sowie mit einer Kraftstoffrückführleitung, die von tier Kraftstofförderpumpe geförderten überschussigen Kraftstoff in den Kraftstofftank zurückführt,