DE3308891A1

DE3308891A1 - Einrichtung zur kraftstoffversorgung von kraftfahrzeug-dieselmotoren

Info

Publication number: DE3308891A1
Application number: DE3308891A
Authority: DE
Inventors: Erhard 7916 Nersingen Bartsch; Michael 8157 Ascholding Nothen
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co; Iveco Magirus AG
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co; Iveco Magirus AG
Priority date: 1983-03-12
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1984-09-13
Also published as: SE456759B; SE8400507L; DE3308891C2; JPS59173551A; SE8400507D0; US4553697A

Description

Einrichtung zur Kraftstoffversorgung von Kraftfahrzeug - Dieselmotoren.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kraftstoffversorgung von Kraftfahrzeug-Dieselmotoren , mit einem Kraftstoffkreislauf, der eine von einem Kraftstofftank über mindestens ein Kraftstoffilter zu einer vom Dieselmotor angetriebenen Einspritzpumpe führende Kraftstoff zuleitung, eine zum Kraftstofftank zurückführende Kraftstoffrückleitung, eine unabhängig vom Lauf des Dieselmotors elektrisch antreibbare Kraftstoffumwälzpumpe und einen Wärmetauscher zum Herbeiführen eines Wärmeaustauschs zwischen dem über die Kraftstoff zuleitung strömenden Kraftstoff und einem flüssigen Wärmeträger aufweist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art pE-OS 3116441) wird die Kraftstoffumwälzpumpe bei laufendem Dieselmotor aus der Kraftfahrzeugbatterie gespeist.Wird der Dieselmotor abgestellt, wird der von der Batterie kommende Speisestromkreis unterbrochen. Zum Betrieb der Umwälzpumpe muß diese über einen Gleichrichter an ein externes Wechselstromnetz angeschlossen werden. Die Umwälzpumpe sorgt im eingeschalteten Zustand für das Durchspülen eines Kreislaufs, der vom Kraftstofftank über ein Grobfilter, die Umwälzpumpe und den Wärmetauscher zurück zum Kraftstofftank führt. Von der Eückleitung zwischen Wärmetauscher und Kraftstofftank zweigt eine Leitung ab, die über ein Feinfilter zum Dieselmotor führt. Der Wärmetauscher ist von dem Kühlmittel des Motors durchströmt. Er kann zusätzlich ein an ein externes Wechselstromnetz anschließbares elektrisches Heizelement aufweisen. Im Falle der bekannten Einrichtung steht bei abgestelltem Dieselmotor der Kraftstoff im Feinfilter, in der das Feinfilter enthaltenden Zweigleitung und im Rücklauf des Motors still. Bei sinkender Außentemperatur droht trotz Durchspülung des das Grobfilter, die Umwälzpumpe und den Wärmetauscher enthaltenden Kreislaufs eine Paraffinausecheidung im

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Feinfilter und in den Kraftstoff fördernden Leitungen in Strömungsrichtung nach der Abzweigstelle bis zum Feinfilter, zur Einspritzpumpe und zum Tank, d.h. gerade in den Teilen, die zur Verstopfung aufgrund von auskristallisiertem Paraffin besonders stark neigen. Der Wärmetauscher muß in der Lage sein, auf den Kraftstoff insgesamt eine sehr große Wärmemenge zu übertragen, weil er nicht nur den über die Abzweigung zum Motor geführten Kraftstoff, sondern vor allem auch den unmittelbar vom Wärmetauscher in den Kraftstofftank geförderten Kraftstoff anwärmen muß. Es wird praktisch der gesamte Tankinhalt erwärmt. Steht aber kein externer Netzanschluß zur Verfügung, ist eine Durchspülung des genannten Kreislaufs nach Abstellen des Dieselmotors nicht langer möglich. Nachdem das Motorkühlmittel kalt geworden ist, steht im übrigen in einem solchen Fall auch keine Wärmeenergie für den Wärmetauscher zur Verfügung. Die Einsatzfähigkeit der bekannten Einrichtung ist iafolgedessen stark beschränkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffversorgungseinrichtung zu schaffen, die" autark ist und mit geringer elektrischer Energieaufnahme auskommt_; um den Motor auch bei extrem tiefen Außentemperaturen problemlos startbereit zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftstoffumwälzpumpe auch bei stillstehendem Dieselmotor aus einer bordeigenen Stromquelle antreibbar ist und der Kraftstofflireislauf derart geführt ist, daß er beim Betrieb der Kraftstoffumwälzpumpe in voller Länge von umgewälztem Kraftstoff durchspült ist.

Die Einrichtung nach dür Erfindung bedarf keines Anschlusses an ein externes Stromnetz. Weil der Kraftstoffkreislauf in voller Länge, d.h. insbesondere einschließlich des gegenüber Paraffinaussche idung besonders empfindlichen Feinfilters, durchspült wird, reicht eine vergleichsweise geringe Zufuhr von elektrischer Energie,nämlich

nur der Antriebsenergie der. Kraftstoffumwälzpumpe, aus.

In weiterer Ausgestaltender Erfindung liogt der Kraftstoffdurchlaß des Wärmetauschers in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor dem oder den Kraftstoffiltern. Vorzugsweise ist er unmittelbar zwischen dem Kraftstofftank und dem oder den Kraftstoffiltern angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß im Wärmetauscher angewärmter Kraftstoff zu den bezüglich einer Verstopfungsgefahr kritischen Kraftstoffiltern gelangt, bevor er Gelegenheit gehabt hat, sich angesichts niedriger Außentemperatur wieder abzukühlen. Wärme ·· wird im wesentlichen nur den kritischen Komponenten zugeführt, wobei der Energiebedarf weiter vermindert wird.

Die Kraftstoffumwälzpumpe liegt zweckmäßig parallel zu der Einspritzpumpe. Es kann sich dabei um eine separate Pumpe handeln. Vorzugsweise ist jedoch als Kraftstoffumwälz^: pumpe die Brennstoffpumpe eines an Bord befindlichen, aus dem Kraftsfcoffkreislauf mit Kraftstoff gespeisten Standheizgerätes genutzt. Standheizgeräte dieser Art mit Brennstoff- Vor-und Rücklauf sind bei mit Dieselmotor angetriebenen Fahrzeugen , insbesondere Lastwagen,Omnibussen, Baufahrzeugen und dergleichen, ohnehin in großem Umfang vorhanden. Es bedarf daher keiner zusätzlichen Kraftstoffumwälzpumpe. Der Wärmetauscher ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an dan Wärmeträgerkreislauf eines an Bord befindlichen Standheizgerätes angeschlossen. Ein solches, an si ch bekanntes Standheizgerät (DE-PS 20 48 760)ist ohne weiteres in der Lage, die vorliegend für die Kraftstoff vorwärmung notwendige Wärmeenergie auch bei extrem tiefen Außemtemperaturen aufzubringen. Zweckmäßig ist der Wärmetauscher bezüglich seines Wärmeträgerdurchlasses dem Wärme träger aus laß des Standheizgerätes strömungsmäßig unmittelbar nachgeschaltet, um Wärmeverluste auf dem Weg vom Heizgerät zum Wärmetau:: eher minimal zu halten. Aus dem gleichen Grund ist der Wärmetauscher ferner vorteilhaft in unmittelbarer Nähe des Standheizgerätes angeordnet. Der Wärmetriger-

kreislauf des Standheizgerätes kann zusätzlich - in an sich bekannter Weise - an einen Kabinenheizkre is lauf und/oder den Kühlwasserkreislauf des Dieselmotors anschließbar sein. Gegebenenfalls kann außerdem an den Wärmeträgerkreislauf des Standheizgerätes ein im Krafts tofftank anggftidneter weiterer Wärme tauscher angeschlossen sein. Uia die Wärmezufuhr zu den verschiedenen Wärmeverbrauchern zeitlich und/oder mengenmäßig den jeweiligen Anforderungen optimal anpassen zu können, sind zweckmäßig Einstallglieder zur wahlweisen Verteilung des erwärmten Wärmeträgers auf den Wärmetauecher, den Kabinenheizkre is lauf, den Motorkühlwasserkreislauf und/oder den weiteren Wärmetauscher vorgesehen.

Die üblichen Standheizgeräte sind mit eigenen, auf den Kraftstoffverbrauch des Heizgerätes abgestimmten Kraft stoffiitern ausgestattet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind davon abweichend zur Filterung des Lm Standheizgerät verbrannten Kraftstoffes vorteilhaft der oder die Kraftstoffilter im Kraftstoffkreislauf des Dieselmotors genutzt. Die letztgenannten Filter sind für den Motordurchfluß ausgelegt. Zum Einschaltzeitpunkt der Einrichtung lassen sie daher auch bei extrem niedriger Außentemperatur und dadurch bedingter Paraffinausscheidung die zum Betrieb des Standheizgerätes notwendige Kraftstoffdurchflußmenge durch. Das Standheizgerät kann infolgedessen problemlos gestartet werden, und es wärmt über den Wärmetauscher den den Filtern zugehenden Kraftstoff rasch auf eine solche Temperatur auf, daß die Filter frei werden. Ein Teil des Kraftstoffkreislaufs kann in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit einem vom Wärmeträger durchströmten Wärmetauscher des Standheizgerätes stehen. Liegt in bekannter Weise im Kraftstoffkreislauf eine vom Dieselmotor angetriebene Vorförderpumpe, wird parallel zu der Vorförderpumpe ein Rückschlagventil geschaltet, das bei stillstehendem Motor Kraftstoff unter Umgehung der Vorförderpumpe durchläßt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Einrichtung zur Kraftstoffvorsorgung von Kraftfahrzeug-Dieselmotoren nach der Erfindung und

Fig.2 eine ähnliche Darstellung für eine abgewandelte Ausführungsform.

Um die Übersicht zu erleichtern, sind in den FignJ. und 2 alle Kraftstoff führenden Leitungen in ausgezogenen Linien dargestellt, während die Kühlmittel, insbesondere Wasser führenden Leitungen gestrichelt veranschaulicht sind.

Der Dieselmotor ist als Block 10 dargestellt. Kühlmittel wird von einer Umwälzpumpe 11 durch den Motor 10 und einen Kühler 12 herkömmlicher Bauart gefördert. Die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern des Motors 10 erfolgt über eine Einspritzpumpe 13. Der Kraftstoff wird einem Kraftstofftank 14 entnommen. Er gelangt zu der Einspritzpumpe 13 über eine Kraftstoff zuleitung 15, in der hintereinander der Kraftstoffdurchlaß eines Wärmetauschers 16, ein Vorfilter 17, eine Vorförderpumpe 18 und ein Feinfilter 19 liegen. Parallel zu der Vorförderpumpe 18 ist ein Rückschlagventil 20 angeordnet, das Kraftstoff in Richtung vom Kraftstofftank 14 zur Einspritzpumpe 13 durchläßt. Eine Kraftstoffrückleitung 21 führt vom Motor 10 bzw. der Einspritzpumpe 13 zurück zum Kraftstofftank 14. Es ist ferner ein Standheizgerät 22 vorhanden, das eine Brennstoffpumpe 23 und eine Wärmetrager-Umwälzpumpe 24 aufweist. Die Brennstoffpumpe 23 liegt parallel zu der Einspritzpumpe 13, d.h. ihre Einlaßseite ist über eine Leitung 25 mit der zur Einspritzpumpe 13 führenden Seite der Kraftstoff zuleitung 15 verbunden, während eine vom Auslaß der Brennstoffpumpe abgehende Leitung 26 an die Kraftstoffrückleitung 21 angeschlossen ist, Die Umwälzpumpe 11 für das Kühlmittel des Motors 10, die Einspritzpumpe 13 und die Kraftstoff-Vor förderpumpe 18 werden vom Motor 10 angetrieben, während die Pumpen und 24 des Standheizgerätes 22 in der üblichen, nicht näher veranschaulichten Weise

aus einer bordeigenen Stromquelle 9 unabhängig von einem Anschluß an ein externes Stromnetz gespeist sind.

Von der Umwälzpumpe 24 durch das Standheizgerät 22 geförderter und dort bei eingeschaltetem Heizgerätebrenner erwärmter Wärmeträger gelangt über eine Leitung 27 und eine Zweigleitung 28 zum Wärmeträgerdurchlaß des Wärmetauschers 16. Den Wärmetauscher 16 verlassender Wärmeträger strömt über Leitungen 29,30 zur Einlaßseite der Umwälzpumpe 11. Nach Durchströmen des Motors 10 gelangt der Wärmeträger zur Umwälzpumpe 24 über eine Leitung 36 zurück. Von der Leitung 27 geht eine weitere Zweigleitung 31 ab, die zu einem Wärmetauscher 32 führt, der beispielsweise als Kabinenheizung vorgesehen ist. Die Austrittsseite des Wärmetauschers 32 ist über eine Leitung 33 an die Leitung 30 angeschlossen. In der Zweigleitung 28 liegen ein Regulierorgan 34, beispielsweise in Form einer Drossel, sowie ein Absperrorgan 35. Entsprechende Regulier-utd Absperrorgane (nicht dargestellt) können gegebenenfalls auch in dem über den Wärmetauscher 32 führenden Kreislauf 31,33 liegen. Die Regulier-und Absperrorgane 34,35 sowie gegebenenfalls vorhandene zusätzliche Regulier-und Absperrorgane erlauben eine bedarfsabhängige zeitliche und/oder mengenmäßige Verteilung des vom Standheizgerät 22 erwärmten Wärmeträgers auf die verschiedenen Wärmeverbraucher.

Wird der Dieselmotor abgestellt, erlaubt die aus der Fahrzeugbatterie 9 gespeiste Brennstoffpumpe 23 eine Umwälzung von Kraftstoff über die Leitung 15, den Wärmetauscher 16, das Vorfilter 17, das Rückschlagventil 20, das Feinfilter 19, die Leitungen 25,26 und 21 sowie den Kraftstofftank 14. Weil der Motor 10 zusammen mit dem aufgeheizten Kühlmittel einen Wärmespeicher darstellt

und die Einspritzpumpe 13 mit dem Motor 10 in wärmeleitender Verbindung steht, und weil ein weiterer Wärmespeicher von dem in Kraftstofftank 14 befindlichen Kraftstoffvorrat gebildet wird, kann eine solche Kraftstoffumwälzung allein bereits aus-

reichen, um die Startwilligkeit des Motors 10 zu erhalten, wenn die Außentemperatur nicht übermäßig tief und/oder die Abstellzeitdauer des Motors nicht übermäßig lang ist. In diesen Fällen bedarf es daher nicht einer Verbrennung von Kraftstoff im Standheizgerät 22. Es ist vielmehr ausreichend, wenn dessen Brennstoffpumpe 23 arbeitet. Bei längerer Abschalt dauer des Motors 10 und/oder niedrigerer Außentemperatur wird der Brenner des Standheizgerätes eingeschaltet. Das Standheizgerät 22 hei2tden mittels der Umwälzpumpe 2-1 geförderten Wärmeträger auf. Über den Wärmetauscher 16 wird dem umgewälzten Kraftstoff Wärme zugeführt. Paraffinausscheidungen im Kraftstoff werden vermieden oder aufgelöst. Die Filter 17,19 werden frei. Verstopfungen der Einspritzdüsen des Motors 10 sind vermieden. Vom Wärmetauscher 16 aus gelangt der Kraftstoff unmittelbar zu den Filtern 17, 19. Es braucht infolgedessen nicht der gesamte Tankinhalt angewärmt zu werden, sondern nur die für eine wirkungsvolle Kraftstoffversorgung notwendigen Teile des Systems. Der im Heizgerät 22 zu verbrennende Kraftstoff wird unmittelbar über die Filter 17, 19 zugeführt, die für einen relativ großen Durchfluß ausgelegt sind. Das Heizgerät läßt sich aufgrunddessen auch dann noch einwandfrei starten, wenn eine dem Beginn der Paraffinausscheidung entsprechende Kraftstofftemperatur bereits unterschritten istj Die geringe, zum Betrieb des Heizgerätes 22 notwendige Kraftstoffmenge wird selbst von zum Teil verstopften Filtern 17,19 noch durchgelassen. Der Start des Heizgerätes unter diesen Bedingungen kann durch eine an sich bekannte elektrische, kurzzätige Düsenstockvorwärmung am Heizgerät erleichtert werden. Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist an Stelle der Brennstoffpumpe 23 des Standheizgeräts 22 oder zusätzlich zu dieser Pumpe eine separate Kraftstoffumwälzpumpe 40 vorgesehen, die gleichfalls aus der bordeigenen Stromquelle 9 gespeist ist. Abweichend von der Anordnung nach Fig. 1 steht ferner die

ORIGINAL INSPECTED

Kraftstoffleitung 25 über einen Teil ihrer Länge in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit einem vom Wärmeträger durchströmten Wärmetauscher 41 des Standheizgerätes. Beispielsweise kann die Leitung 25 nach Art einer Leitungsschlange um den Wärmetauscher gewunden sein, wie dies in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. In dem Kraftstofftank 14 ist ein Wärmetauscher 43 vorgesehen, der über Leitungen 44,45 und ein in der Leitung j 44 liegendes Eegulier-und/oder Absperrorgan mit vom Standheizgerät 22 und/oder Motor 10 aufgewärmtem Wärmeträger beschickt werden kann. Der Wärmetauscher 43 gibt Wärme an den im Tank 14 befindlichen Kraftstoff und insbesondere den vom Tank 14 abgehenden Teil der Kraftstoffzuleitung 15 ab.

Im übrigen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2 denjenigen der Ausfuhrungsform nach Fig. 1.

- Leerseite -

Claims

WEBASTO-WERK Iv. Baier GmbH & Co.

8035 Stockdorf
und

MAGIEUS-DEUTZ AG, U L M

¹ ' Λ η s ρ r ü c h e

Einrichtung zur Kraftstoffversorgung von Kraftfahrzeug-Dieselmotoren, mit einem Krafts to ffkreislauf, der eine von einem Kraftstofftank über mindestens ein Kraftstofffilter zu einer vom Dieselmotor angetriebenen Einspritzpumpe führende Kraftstoffzuleitung, eine zum Kraftstofftank zurückführende Kraftstoffrückleitung, eine unabhängig vom Lauf des Dieselmotors elektrisch antreibbare Kra f ts to f fumivälz pumpe und einen Wärmetauscher zum Herbeiführen eines Wärmeaustausches zwischen dem über die Kraftstoffzuleitung strömenden Kraftstoff und einem flüssigen Wärmeträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffumwälzpumpe (23, 40) auch bei stillstehendem Dieselmotor (10) aus einer bordeigenen Stromquelle (9) antreibbar ist und der Kraftstoffkreislauf (15 bis 21) derart geführt ist, daß er beim Betrieb der Kraftstof1'umwälzpumpe in voller Länge von umqewälztem Kraftstoff durchspült ist.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kra f tsto f Γ(lurch L,iß des h'är'metauschers (Ib) in Strömungsrichtung dos K r,) fix t.o l'fcs vur den oder den

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Kraftstoffiltern (17, 19) liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) bezüglich seines Kraftstoff durchlasses unmittelbar zwischen dem Kraftstofftank (14) und dem oder den Kraftstoffiltern (17, 19) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafts to ffumwälzpumpe (23, 40) parallel zu der Einspritzpumpe (13) liegt,
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Kraftstoff umwälzpumpe um eine separate Pumpe (40) handelt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Krafts to ffumwälzpumpe die Brennstoffpumpe (23) eines an Bord befindlichen, aus dem Kraftstoffkreislauf mit Kraftstoff gespeisten Standheizgerätes Γ22,) genutzt ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) an den Wärmet rager kreis lauf eines an Bord befindli chen Standheizgerätes (22.) angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) bezüglich seines Wärmeträgerdurchlasses dem Wärmetragerauslaß des Standheizgerätes (22) strömungsmäßig unmittelbar nachgeschaltet ist .

ORIGINAL INSPECTED
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet. daß der Wärmetauscher (16) in unmittelbarer Nähe des Standheizgerätes (22) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche ö bis ν, ι gekennzeichnet, daß der Wärmeträger kreislauf des Standheizgerätes (22) zusätzlich an einen Kabinenheizkreislauf (31, 32, 33) und/oder den Kühlwasserkreislauf des Dieselmotors (10) anschließbar ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen an den War met rager kreislau f. des Standheizgeräts (22) angeschlossenen, im Kraftstofftank (14) angeordneten weiteren Wärmetauscher (43).
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch Einstellglieder (34, 35t, 46) zur wahlweisen Ver teilung des erwärmten Wärmeträgers auf den Wärmetauscher (16), den Kabinenheizkreislauf, den Motor-Kühlwasserkreislauf und/oder den weiteren Wärmetauscher (43).
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Filterung des im Standheizge rät C22,) verbrannten Kraftstoffes der oder die Kraftstoff ilter (17, 19) im Kraftstoff kreislauf des Dieselmotors (10) genutzt sind.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kraftstoffkreislaufs in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit einem vom Wärmet rnger durchströmten Wärmetauscher (41) d e s St. i η d h c i ζ ;· η r< >. t α s ( 2 2 ) steht.

ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer im Krafts to ffkreislauf liegenden, vom Dieselmotor angetriebenen Vor förderpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Vor förderpumpe (18) ein die Vor förder pumpe umgehendes Rückschlagventil (20) zum Durchlaß von Kraftstoff bei stillstehendem Motor (10) liegt.