DE19812388A1

DE19812388A1 - Druck- und Temperatursteuerung für eine Kraftstofförderanlage

Info

Publication number: DE19812388A1
Application number: DE19812388A
Authority: DE
Inventors: Derek Albert Channing
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1997-05-05
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1998-11-12
Also published as: GB2325023B; US5887572A; GB9807193D0; GB2325023A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffsteueranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine Kraftstofförderanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 sowie ein Kraftstoffsteuerventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.

Sie bezieht sich also auf die Kraftstoffdruck- und Temperatursteuerung in der Kraftstofförderanlage eines Verbrennungsmotors und insbesondere auf Druck- und Temperatursteuerventile für dessen Versorgung mit Diesel. Die Tendenz zu verringerten Emissionen wie auch eine verstärkte Nachfrage nach Kraftstof fersparnis führte zu stark erhöhten Einspritzdrücken. Diese Tendenz führte auch zum Einsatz elektronischer Steuerungen, die eine exakte Kraftstoffzu messung und Einspritzzeitpunkt gewährleisten. Daher enthalten konventionelle Kraftstofförderanlagen für den Einsatz bei hohen Kraftstoffdrücken, wie Diesel förderanlagen üblicherweise eine Hochdruck-Einspritzpumpe oder ein System, das die Kraftstoffeinspritzrate, Menge und Zeitpunkt der Kraftstoffzuführung zum Motor durch Kraftstoffeinspritzer überwacht. Die Kraftstofförderanlagen können auch eine Niederdruck-Hauptpumpe enthalten, die Kraftstoff von einem Kraftstofftank fördert und durch einen Kraftstoffilter zum Kraftstoffeinspritzsy stem führt.

Die in Hochdruckanwendungen verwendete Einspritzpumpe umfaßt üblicher weise Mittel, um den Kraftstoff am Ende der Einspritzung zu entlüften oder Mittel zum Entlüften des Kraftstoffs aus einem Hochdruckakkumulator. Die Ar beit, die beim Komprimieren des Kraftstoffs aufgewendet wird, wird beim Entlüf tungsprozeß nicht zurückgewonnen, was zu einem Anstieg der Kraftstofftempe ratur führt. Der zugeführte Kraftstoff wird zum Kühlen der elektronischen Kom ponenten verwendet, was zu einem weiteren Anstieg der Kraftstofftemperatur führt. Der Motor erwärmt den Kraftstoff noch weiter.

Erwärmter Kraftstoff wird zum Kraftstoffilter oder Kraftstofftank durch eine Kraftstoffrückführleitung rückgeführt. Wenn der rückgeführte Kraftstoff stark erwärmt ist, kann auch ein Kraftstoffkühler notwendig werden, um Wärmestau im Kraftstofftank zu verhindern, wodurch die Temperatur der Versorgung der Einspritzpumpe begrenzt wird. Hohe Temperaturen der Versorgung der Ein spritzpumpe könnten die Elektronik nicht ausreichend kühlen und der weniger viskose Kraftstoff würde die Schließteile des Einspritzsystems nicht ausrei chend schmieren. Da selbstregulierende Membranpumpen keinen ausreichen den Kraftstofffluß zum Kühlen des Gesamtsystems liefern, wird die Haupt-Kraft stoffpumpe, die in Systemen des Stands der Technik verwendet wird, üblicher weise elektrisch betrieben und benötigt daher eine externe Druck- und Fluß steuerung über einen Druckregler.

Ferner ist bekannt, daß sich, wenn Dieselkraftstoff bei tiefen Temperaturen seinen Kristallisationspunkt erreicht, Paraffinkristalle bilden. Um Zusetzen des Filters durch Wachs nach einem Kaltstart zu vermeiden, werden elektrische Kraftstoffiltereinlaßheizungen in einigen Kraftstofförderanlagen des Standes der Technik verwendet. Da neuere Dieseleinspritzsysteme auch einen höheren Kraftstoffzufuhr- und Rückfluß zum Kühlen des Systems besitzen, werden die elektrischen Heizeinrichtungen zu groß, um einen geeigneten "Entwachsungs"- Effekt auf den erhöhten Kraftstoffzufuhrfluß auszuüben. Daher kann es er wünscht sein, warmen Kraftstoff vom Einspritzsystem auf die stromaufwärtige Seite des Filters abzuzweigen, um den Filter nach einem Kaltstart zu entwach sen.

Für die Kraftstoffdrucksteuerung fand der Erfinder bestimmte Nachteile bei den Zuführungen des Standes der Technik. Zum Beispiel wird die Drucksteuerung entweder vollständig auf der stromabwärtigen Seite Seite des Kraftstoffilters durchgeführt (wobei der Druckregler den Kraftstoffdruck auf der stromabwärti gen Seite des Kraftstoffilters mißt und überschüssigen, gefilterten Kraftstoff abzweigt), oder vollständig auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Kraft stoffilters (wobei der Druckregler den Kraftstoffdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters mißt und überschüssigen, ungefilterten Kraftstoff im Bypass vorbeileitet). Die Steuerung von der stromabwärtigen Seite aus verur sacht einen zu hohen Fluß durch das Filterelement, was zu einer Vergrößerung des Druckabfalls führt, die Lebensdauer verringert und in nachteiliger Weise die Wachsbildungszeit bei Kaltstart reduziert. Die Drucksteuerung von der stromaufwärtigen Seite führt dazu, daß der Kraftstoffdruck auf der stromabwär tigen Seite des Filters abhängig vom durch die Motorerfordernis diktierten Kraftstofffluß durch den Filter, wie auch von Herstellervariationen des Filters und der Standzeit des Filters variiert.

Zur Kraftstofftemperatursteuerung fand der Erfinder, daß direkt angetriebene temperaturgesteuerte Abzweigungssysteme des Standes der Technik, die ver wendet werden, um selektiv warmen Kraftstoff zum Kraftstoffilter abzuzweigen, um den Kraftstoffilter beim Kaltstart zu entwachsen oder zum Kraftstoffkühler oder Kraftstofftank nach einem Kaltstart, allgemein nicht den hohen Einspritz pumpenkraftstoffrückfluß moderner Kraftstoffeinspritzsysteme aufnehmen kön nen. Ferner kann es in bestimmten Situationen, wo die Hauptpumpe nicht den Förderanforderungen des Kraftstoffeinspritzsystems genügen kann, erwünscht sein, einen Kraftstoffdruckverlust zu verhindern, indem das temperaturgesteu erte Abzweigungssystem übersteuert wird, so daß etwas warmer Kraftstoff zum Einspritzsystem rückgeführt wird, anstatt in den Kraftstoffkühler oder Kraftstoff tank, um dadurch der Kraftstoffdruckaufrechterhaltung Priorität zu geben.

Der Erfinder fand, daß Vorrichtungen, die den Kraftstoffilter durch Abzweigen von rückgeführtem Kraftstoff von der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters zur stromabwärtigen Seite des Filters wenn eine vorbestimmten Druckdifferenz überschritten wird, schützen, noch nicht erhältlich sind. In neueren Diesel-Kraftstofförderanlagen ist es üblich, daß der Kraftstoff zur stromaufwärtigen Seite des Filters rückgeführt wird, aufgrund des oben genannten Entwach sungsvorteils, jedoch auch, weil der rückgeführte Kraftstoff manchmal Ab riebs-Verunreinigungen vom Inneren der Kraftstoffeinspritzpumpe enthalten kann.

Unter bestimmten Bedingungen kann es zur Verhinderung des Ausfalls einer anderen Systemkomponente erwünscht sein, zeitweise rückgeführten Kraftstoff zur stromabwärtigen Seite des Filters abzuzweigen. Dies kann beispielsweise eingesetzt werden, um hohe Filterdruckdifferenz zu steuern, die den Filter sprengen kann. Dieses Merkmal kann auch für eine Kraftstofförderanlage ver wendet werden, die manchmal einen Rückfluß hat, der die Hauptpumpenför derleistung und die Durchflußkapazität des Filters erheblich übersteigt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Regelung des Kraftstoffdrucks und der Temperatur in einer Kraftstofförderanlage eines Kraftstoffeinspritzsystems ei nes Verbrennungsmotors zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoffsteueranlage mit dem Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch eine Kraftstofförderanlage nach Patentanspruch 6 gelöst. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffregel ventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dabei enthält das Kraftstoffsystem ein Druckventil, das mit einer parallel zum Kraftstoffilter verlaufenden Kraftstoffzuführleitung verbunden werden kann. Das Druckventil steuert den Kraftstoffzuführdruck durch Messen des Kraft stoffdrucks auf der stromabwärtigen Seite des Filters und läßt überschüssigen Kraftstoff an der stromaufwärtigen Seite des Filters ab. Das System kann fer ner ein Abzweigventil enthalten, das auf die Kraftstofftemperatur reagiert. Das Abzweigventil kann zwischen der Kraftstoffzufuhrleitung und einer Kraft stoffrückführleitung verbinden. Das Abzweigventil zweigt selektiv rückfließen den Kraftstoff zur Kraftstoffzuführleitung gemäß der Kraftstofftemperatur ab. Das Abzweigventil kann ferngesteuert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckventil mit dem Ab zweigventil so verbunden sein, daß das Druckventil die selektive Abzweigung durch das Abzweigventil aufgrund des Kraftstoffdrucks in die Kraft stoffzufuhrleitung ausschalten kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem ferner ein Druckentlastungs-Abzweigventil enthalten, das mit dem Abzweigventil und der gefilterten und der Kraftstoffzuführleitung auf der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters verbunden ist. Das Druckentlastungs-Abzweigventil reagiert auf die Kraftstoffdruckdifferenz über den Filter und zweigt selektiv Kraftstoff von der Rückführleitung zur stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite des Fil ters entsprechend der Druckdifferenz ab.

Um die Komplexität des Systems zu verringern, können die Drucksteuerung, das Abzweigventil und das Druckentlastungs-Abzweigventil in einer einzigen Ventilanordnung untergebracht werden.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß der notwendige Kraftstoffdruck geliefert wird.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß der rückgeführte Kraftstoff bei niedrigem Kraftstoffdruck zurück in die Kraftstoffzufuhrleitung in den Umlauf gebracht wird. Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß der erwärmte Kraftstoff verwendet wird, um den Kraftstoffilter zu entwachsen, wobei die Not wendigkeit elektrischer oder anderer Außen-Kraftstoffheizungen vermieden werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Kavitation bei ge ringem Druck, wie auch die Beschädigung des Kraftstoffsystems bei hohem Druck und Temperaturen verringert werden. Ein anderer besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß der Kraftstoffilter vor starken Kraftstoffdruckdifferenzen geschützt wird.

Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind dem Leser dieser Beschreibung offensichtlich. Die Erfindung wird nun anhand von Bei spielen unter Bezug auf die dazugehörige Zeichnung beschrieben, dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstofför deranlage;

Fig. 2 bis 5 Querschnittdarstellungen eines im erfindungsgemäßen Kraftstoff system verwendeten Ventils; und

Fig. 6 bis 8 Querschnittsdarstellungen einer alternativen Ausführungsform ei nes im erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem verwendeten Ventils.

Die Kraftstofförderanlage 10 der Fig. 1 umfaßt einen Kraftstofftank 12 mit ei nem darin angeordneten Kraftstofftankfördermodul 14; eine Haupt-Kraftstoff pumpe 16, eine Filterkopfventilanordnung 18 mit einem darauf befestigten Fil ter 20, der so eine Grenze zwischen seiner stromabwärtigen und stromaufwär tigen Seite definiert und ein Kraftstoffeinspritzsystem 21, das eine Kraftstoffein spritzpumpe 22 und mit dem Motor 26 verbundene Kraftstoffeinspritzer 24 um faßt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 22 kann eine Reihenkolbenpumpe, eine Verteilerpumpe, ein Einheitseinspritzsystem, ein übliches Schieneneinspritz system, oder - je nach Wunsch - anderer Art sein. Der Kraftstoffkühler 28 kann auch in der Kraftstofförderanlage 10 enthalten sein. Die Kraftstoffzuführleitung 30 verbindet ggf. ein Kraftstofftankfördermodul 14, das einen Reiniger (nicht gezeigt) enthalten kann, und die Haupt-Kraftstoffpumpe 16. Die Kraftstoffzu führleitung 32 verbindet den Auslaß der Haupt-Kraftstoffpumpe 16 mit der Ein laßöffnung 34 der Filterkopfventilanordnung 18. Die Kraftstoffzuführleitung 36 verbindet die Versorgungs-Auslaßöffnung 38 der Filterkopfventilanordnung 18 und die Kraftstoffeinspritzpumpe 22. So kann Kraftstoff zu den Kraftstoffein spritzern 24 gefördert werden, um ihn dem Motor 26 zuzuführen.

Die Kraftstoffrückführleitung 40 verbindet die Kraftstoffeinspritzpumpe 22 und den Rückführeinlaß 44 der Filterkopfventilanordnung 18 und die Kraftstoffrück führleitung 46 verbindet den Rückführauslaß 48 und dem Kraftstofftank 12. Das Rückschlagventil 50 (das in der Filterkopfventilanordnung 18 in Fig. 2 ge zeigt ist), ist mit der Kraftstoffrückführleitung 40 verbunden, um Rückfluß zu verhindern, z. B. wenn die Haupt-Kraftstoffpumpe 16 in Betrieb ist, der Motor 26 jedoch nicht dreht. Das Rückschlagventil 50 kann überflüssig sein, wenn ein Rückschlagventil im Auslaß der Kraftstoffeinspritzpumpe 22 enthalten ist. Kraftstoff kann aus verschiedensten Gründen zum Kraftstofftank 12 rückgeführt werden, beispielsweise - aber nicht beschränkt auf - zur Entgasung und noch, wichtiger - zum Abkühlen des Kraftstoffs. Der rückgeführte Kraftstoff kann auch durch einen optionalen Kraftstoffkühler 28 geleitet werden. Auch kann eine Strahlpumpe (Jet Pump) 52 vorgesehen werden, die durch den rückge führten Kraftstoff über eine Verbindung mit der Kraftstoffrückführleitung 46 an getrieben wird, um das Kraftstofftankfördermodul 14 bspw. unter schlechten Gradienten- und vorübergehenden Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen gefüllt zu halten.

Erfindungsgemäß erfüllt die Filterkopfventilanordnung 18 die Funktion des Führen des Kraftstoffflusses durch den Filter 20 aus, wie auch die der Kraft stoffdruck- und Temperatursteuerung. Wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt, umfaßt die Filterkopfventilanordnung 18 ein Gehäuse 60 mit einem daran befestigten Filter 20. Zur Übersichtlichkeit ist nur ein Teil des Filters 20 gezeigt. Auch aufgrund der Übersichtlichkeit ist die Filterkopfventilanordnung 18 im Querschnitt ge zeigt, wobei alle Komponenten und Öffnungen im wesentlichen durch dieselbe Ebene gezeigt sind. Der Fachmann erkennt aus dieser Offenbarung, daß die gezeigten Komponenten und Öffnungen physikalisch auf anderen Ebenen an geordnet sein können. Wie durch die Kraftstoffflußpfeile F₁ gezeigt, fließt Kraftstoff vom Zuführeinlaß 34 durch die Öffnung 64, den Filter 20, die Öffnung 66 und über den Versorgungsauslaß 38 aus dem Gehäuse 60. Der rückge führte Kraftstoff, der mit den Kraftstoffflußpfeilen F₂ gekennzeichnet ist, fließt vom der Rückführeinlaß 44 und wird selektiv zum Rückführauslaß 48 oder zur stromaufwärts des Filters gelegenen Rückführöffnung 68 geleitet, wie nachfol gend beschrieben.

Die Filterkopfventilanordnung 18 umfaßt ein den Kraftstoffdruck regulierendes Druckventil 70 im Gehäuse 60, parallel zum Filter 20. Das Druckventil 70 mißt Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite des Filters 20 und läßt über schüssigen Kraftstoffdruck stromaufwärtigs des Filters 20 ab.

Entsprechend wird das Ende 70a des Druckventils 70 Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite des Filters 20 durch die Öffnung 66 ausgesetzt und das Ende 70b dem Umgebungsdruck über die Umgebungsdrucköffnung 72. Wenn der Kraftstoffdruck stromabwärts des Filters einen Wert erreicht, der eine vor bestimmte Belastungsgrenze der Feder 74 übersteigt, bewegt sich das Druck ventil 70 in Richtung der Feder 74 (siehe Fig. 3), wodurch die stromaufwärts des Kraftstoffilters gelegene Kraftstofföffnung 64 über die Überlauföffnung 76 mit dem Rückführauslaß 48 verbunden wird, wobei überschüssiger Kraftstoff druck abgelassen werden kann, wie durch den Pfeil F₃ gezeigt. Das Druck ventil 70 regelt somit genau den Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite des Kraftstoffilters, während überschüssiger Kraftstoffdruck von der stromauf wärtigen Seite des Filter 20 abgelassen wird, unabhängig vom Druckabfall entlang des Filters 20. Der Fachmann wird aus dieser Offenbarung erkennen, daß auch, anstatt das Ende 70b des Druckventils 70 der Umgebungsdrucköff nung 72 auszusetzen, ein Loch 77 (siehe Fig. 6) im Druckventil 70 vorgesehen sein kann, um dem Druckventil 70 Bewegung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß kann - wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt - die Filterkopfventilanord nung 18 ferner ein ferngesteuertes Abzweigventil 80 enthalten, das sich in Ab hängigkeit von der Kraftstofftemperatur bewegt und im Gehäuse 60 angeordnet ist. Das Abzweigventil 80 umfaßt eine Steuerausflußöffnung 82, die eine Ver bindung zwischen der Öffnung 66 und dem temperaturempfindlichen Steuer ventil 84 und der im Gehäuse 87 enthaltenen vorgespannten Feder 86 erlaubt. Das Abzweigventil 80 steht mit der Rückführeinlaßöffnung 44 über eine Öff nung 88: die stromaufwärtige Seite des Filters 20 über eine ungefilterte Rück führöffnung 68, die Kühlerauslaßöffnung 92 über eine Öffnung 94 und der Rückführauslaß 48 über eine Öffnung 96 in Verbindung. Bemerkenswerter weise kann der Kühlereinlaß 98 im Gehäuse 60 ausgebildet sein, der mit der Öffnung 96 und der Rückführauslaßöffnung 48 verbunden ist, falls Kühlung in der Kraftstofförderanlage 10 verwendet wird. In der Öffnung 96 kann ein Über strömventil 100 vorgesehen sein, um den Kraftstoffkühler 28 zu umgehen, falls der Kraftstoffkühler 28 durch Wachsbildung bei niedrigen Temperaturen zuge setzt ist. Ein temperaturempfindliches Steuerventil 84, das teilweise den Be trieb des Abzweigventils 80 regelt, kann ein Bimetallventil (wie gezeigt), ein Wachskapselventil, ein Solenoidventil mit entferntem Sensor und Steuerung durch ein elektronisches Motorsteuermodul (nicht gezeigt) oder jeder andere Typ eines temperaturempfindlichen Ventils sein.

Wird der Motor 26 das erste Mal gestartet und der Kraftstoff ist kalt, fließt der kalte gefilterte Kraftstoff durch die Steuerausflußöffnung 82 und das Abzweig ventil 80 in das Gehäuse 87 der vorgespannten Feder, das durch das tempera turempfindliche Steuerventil 84 zur Umgebungsdrucköffnung 72 entlüftet wird. Die Größe der durch das temperaturempfindliche Steuerventil 84 gebildeten Öffnung bei kaltem Kraftstoff ist größer als die Steuerausflußöffnung 82. Dies verursacht einen Druckabfall entlang des Abzweigventils 80, wodurch dieses veranlaßt wird, die vorgespannte Feder 86 zusammenzudrücken, wodurch die Öffnungen 88 und 68 (siehe Fig. 3) verbunden werden, was dazu führt, daß Kraftstoff von der Rückführeinlaßöffnung 44 durch das Rückschlagventil 50 auf die stromaufwärtige Seite des Filters 20 fließen kann. Da die Kraftstoffein spritzpumpe 22 dem kalten Kraftstoff Wärme zuführt, wird mit dem Abzweig ventil 80 in der in Fig. 3 gezeigten Position erwärmter rückgeführter Kraftstoff auf die stromaufwärtige Seite des Filters 20 abgezweigt, was durch die Kraft stoffflußpfeile F₄ gezeigt ist (siehe Fig. 3). Dadurch wird jegleiches auf der stromaufwärtigen Seite des Filters 20 gebildetes Wachs geschmolzen und weitere Wachsbildung reduziert.

Wenn der Motor 26 warmläuft und die Kraftstoffeinspritzpumpe 22 Wärme er zeugt, wird der rückfließende Kraftstoff weiterhin auf die stromaufwärtige Seite des Filters 20, wie oben beschrieben, abgezweigt. Der Kraftstoff wird dann mit einfließendem Kraftstoff von der Zuführeinlaß 34 der Haupt-Kraftstoffpumpe 16 gemischt und dann durch den Filter 20 geleitet. Ein Teil dieses Kraftstoffs wird durch die Steuerausflußöffnung 82 und durch die Mitte des Abzweigventils 80, wie oben beschrieben, fließen. Wie am besten in Fig. 4 gezeigt, wird, wenn die Temperatur des Kraftstoffs oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, der durch das temperaturempfindliche Bimetall-Steuerventil 84 in diesem Beispiel bestimmt wird, das Steuersteuerventil 84 schließen. Wenn das temperatu rempfindliche Steuerventil 84 schließt, gleicht sich der Druck entlang des Ab zweigventils 80 aus, wodurch die vorgespannte Feder 86 das Abzweigventil 80 in Richtung des Druckventils 70 drückt und die Kraftstoffrückflußöffnung 88 mit der Öffnung 94 verbunden wird. Der von der Einspritzpumpe 22 rückgeführte heiße Kraftstoff wird daher zum Kraftstoffkühler 26 (siehe Fig. 1) durch den Kühlerauslaß 92 oder - falls erwünscht - direkt zurück in den Kraftstofftank 12 durch die Rückführauslaß 48 geführt, wie durch den Kraftstoffflußpfeil F₅ ge zeigt. Dieses Rückführen des erwärmten Kraftstoffes verursacht, daß Wärme vom Kraftstoff auf den Kraftstoffkühler 26 oder Kraftstofftank 12 übertragen wird, der als Kurzzeitwärmesenke dienen kann.

Falls der Kraftstofffluß von der Kraftstoffeinspritzpumpe 22 durch die Filter kopfventilanordnung 18 (durch die Öffnungen 44 und 48) die Förderleistung der Hauptkraftstoffpumpe 16 übersteigt (entweder aufgrund des Designs oder wegen momentanen oder permanenten Ausfalls einiger unterstützender Sy stemkomponenten), kann ein leichter Verlust des gesteuerten Drucks auftreten, wodurch das Druckventil 70 veranlaßt wird, die Verbindung zwischen der Öff nung 64 und der Überlauföffnung 76 zu schließen. Bewegt sich das Druckventil 70 in Richtung des Abzweigventils 80 (siehe Fig 5), berührt es das Abzweig ventil 80, das in Richtung der vorgespannten Feder 86 gedrückt wird. Dies verkleinert die Verbindung zwischen den Öffnungen 88 und 94 und ermöglicht eine Verbindung zwischen den Öffnungen 88 und 68, wie dies durch den Kraftstoffflußpfeil F₆ gezeigt ist. So wird der Kraftstoffrücklauf zum Kraftstoff tank 12 verringert, bis die Haupt-Kraftstoffpumpe 16 den modifizierten Fluß (siehe Fig. 5) aufnehmen kann. Durch diese Verbindung erhält die kombinierte Wirkung des Druckventils 70 und des Abzweigventils 80 bevorzugt den er wünschten Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite gegenüber maximaler Kraftstoffrückführung zum Kühlen. D.h. daß die Temperatursteuerung übergan gen wird, um eine Drucksteuerung aufrechtzuerhalten.

Es ist in Kraftstoffördereinrichtungen üblich, einen kontinuierlichen Überlauf von Kraftstoff von der stromaufwärtigen Seite des Systems zum Rückfluß zum Kraftstofftank bei Umgebungsdruck vorzusehen, um jegliche Luft im System zu auszutreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet die Ausflußöff nung 104 Kraftstoffrückführöffnung 88 und die Umgebungsdrucköffnung 72. Ferner wird bei der Verwendung einer Strahlpumpe 52 ein Gegendruck in der Überlauföffnung 76 erzeugt. So kann es ferner notwendig sein, eine Filterkopf ventilanordnung 18 mit einer Umgebungsdrucköffnung 72, die an eine Rück führleitung zum Kraftstofftank 14 gekoppelt ist, vorzusehen. Der Kraftstoff kann so langsam durch diese Leitung bei Umgebungsdruck fließen. In einer bevor zugten Ausführungsform kann es zusätzlich erwünscht sein, eine Filterkopf ventilanordnung 18 mit einer Öffnung 105 für Einspritzerundichtigkeitslecken, das in den meisten Kraftstoffeinspritzsystemen üblich ist, zu schaffen. Ferner kann die Filterkopfventilanordnung 18 mit einer Öffnung 106 zum Liefern gefil terten Kraftstoffs an andere Fahrzeugsysteme, wie eine durch Dieselkraftstoff betriebene Fahrgastzellenheizung, geschaffen werden.

In einer in Fig. 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Filter kopfventilanordnung 18 weiterhin eine durch eine Feder vorgespannte Druck ablaß-Abzweigventilanordnung 110, die im Gehäuse 60 zur Reduzierung der Beschädigung des Filters 20 durch hohe Filterdruckdifferenzen, wie z. B. bei zugesetztem Filter, angeordnet ist. Die Ventilanordnung 110 verbindet die Seiten stromaufwärts und stromabwärts des Kraftstoffilters durch die Öffnun gen 66 und 68. Die Feder 112 drückt den Ventilabschnitt 114 auf die stromauf wärtige Seite des Kraftstoffilters, bis eine bestimmte Druckdifferenz überschrit ten wird. Wenn die Differenz überschritten wird, überwindet der Ventilabschnitt 114 die Kraft der Feder 112 und bewegt sich in Richtung der stromabwärtigen Seite, wodurch Rückfluß von der Öffnung 68 zur Öffnung 66 abgezweigt wird, anstelle von der Öffnung 68 zur Öffnung 116. Dies verhindert einen starken Druckabfall über den Filter 20, wodurch ein Ausfall des Filters 20 verhindert wird. Die Ventilanordnung 110 umfaßt auch ein Rückschlagventil 118, das durch einen Fortsatz auf dem Ventilabschnitt 114 offengehalten wird, während die Filterkopfventilanordnung 18 sich im gezeigten Rückkehrmodus zur strom aufwärtigen Seite befindet. Das Rückschlagventil 118 schließt, wenn der Ven tilabschnitt 114 sich in seinem Rücklauf zur die stromabwärtigen Seite bewegt, wobei verhindert wird, daß ungefilterter Kraftstoff von der Öffnung 116 zur stromabwärtigen Seite des Filters 20 bei der Öffnung 66 rückfließt. Die Bewe gung dieses Ventils kann auch den Schalter 120 betätigen, wodurch der Fahr zeugbetreiber gewarnt wird, daß der Filter zugesetzt ist.

Die hier beschriebenen Druck- und Abzweigventile 70, 80 sind Kolbenventile. Die kleinen Abstände auf den Kolben der Ventile, die benötigt werden, um den gefilterten Kraftstoff vom ungefilterten Kraftstoff zu trennen, können zu Proble men führen, wenn relativ verschmutzter oder relativ kalter Kraftstoff (kälter als der Kristallisationspunkt) gehandhabt wird, falls kein Grobhauptfilter (nicht ge zeigt) in die Kraftstofförderanlage 10 eingebaut ist. Daher können beispiels weise, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, Membranventile erwünschter sein. Bemer kenswerterweise besitzt der Teil des Druckventils 70, der den zugeführten Kraftstoff von rückfließenden Kraftstoff trennt, adäquate Öffnungen, um das Durchlaufen von etwas Schmutz und Kraftstoffwachs zu ermöglichen, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen.

Nachfolgend werden unter Bezug auf Fig. 7 und 8 weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben. Zum besseren Verständnis werden Kompo nenten, die dieselben Funktionen, wie die in Fig. 1 bis 6 beschriebenen Kom ponenten besitzen, dieselben Bezugszeichen haben. Ferner ist, obwohl die physikalische Anordnung der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Erfindung sich von der in Fig. 2 bis 6 gezeigten unterscheiden kann, die Funktion der Filterkopf ventilanordnung 18 dieselbe. In Fig. 7 ist das Kraftstoffdruckregelmembran ventil 140 im Gehäuse 60 angeordnet und ersetzt das in Fig. 2 bis 6 gezeigte Kolbenventil 70 Das Druck-Membranventil 140 mißt den Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite des Filters 20 und läßt überschüssigen Kraftstoffdruck auf stromaufwärtigen Seite des Filters 20 ab. In dieser Ausführungsform umfaßt die Filterkopfventilanordnung 18 auch ein ferngesteuertes Abzweigmembran ventil 150, das das unter Bezug auf Fig. 26 beschriebene Abzweigventil 80 im Gehäuse 60 ersetzt.

In Fig. 8 ist gezeigt, daß anstatt direkte mechanische Verbindung zwischen dem Druckmembranventil 140 und dem Abzweigmembranventil 150 (wie in Fig. 7 gezeigt), zu schaffen, so daß die erhaltene Druckregulierung die erhaltene Temperaturregulierung ausschalten kann, eine hydraulische Verbindung zwi schen dem Druckmembranventil 140 und dem Abzweigmembranventil 150 vor gesehen wird. So wird, wenn der Druck auf der stromabwärtigen Seite abfällt, das Druckmembranventil 140 die ferngesteuerte Ventilumleitöffnung 160 ab decken, um Kraftstofffluß durch das Ventil 140 zu ermöglichen, um die Öffnung 76 zu entlüften. Dies bildet die Druckdifferenz über das Abzweigmembranventil 150 und verursacht, daß es sich in Richtung der vorgespannten Feder 86 be wegt, so daß der rücklaufende Kraftstoff zur Öffnung 68 fließen kann, während Fluß zur Öffnung 94 verhindert wird. Die hydraulischen Verbindungsmittel, wie auch die vorbeschriebenen mechanischen Verbindungen halten den Kraftstoff druck der stromabwärtigen Seite bevorzugt auf maximaler Rückkehr zum Tank kraftstofffluß zum Kühlen.

Obwohl die Erfindung anhand vom Ausführungsbeispielen detailliert beschrie ben wurde, ist sie keineswegs auf diese beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf dem Fachmann geläufige Abwandlungen, alternative Anordnungen, wie die oben beschriebenen, wie sie unter den Schutzbereich der Ansprüche fallen. Beispielsweise können, obwohl es erwünscht ist, alle obenerwähnten Kraftstoffdruck- und Temperatursteuerungskomponenten in der Filterkopfven tilanordnung 18 anzuordnen, diese Komponenten auch einzeln im Kraftstofför deranlage 10 vorgesehen sein, falls die Komponenten entsprechend der obi gen Beschreibung miteinander verbunden sind.

Bezugszeichenliste

10

Kraftstoffversorgung

12

Kraftstofftank

14

Kraftstofftankzufuhrmodul

16

Haupt-Kraftstoffpumpe

18

Filterkopfventilanordnung

19

20

Filter

21

Kraftstoffeinspritzsystem

22

Kraftstoffeinspritzpumpe

24

Kraftstoffeinspritzer

26

Motor

28

Kraftstoffkühler

30

Kraftstoffzuführleitung verbdt.

14

+

16

32

Kraftstoffzuführleitung

34

Zuführeinlaßöffnung

36

Kraftstoffzuführleitung verbdt.

22

u.

44

38

Zuführauslaßöffnung

40

Kraftstoffrückführleitung zwischen

22

+

44

42

44

Rückführeinlaßöffnung

46

Kraftstoffrückführleitung zw.

48

u.

12

48

Rückführauslaßöffnung

50

Rückschlagventil in

18

52

Düsenpumpe

60

Gehäuse v.

18

mit Filter

20

64

Öffnung

66

Öffnung

68

Rückführöffnung

70

Kolben- oder Druckventil im Gehäuse

60

70

a Ende des Druckventils

70

b Ende des Druckventils

70

72

Umgebungsdrucköffnung

74

Feder

76

Überlauföffnung

77

Loch im Druckventil

80

ferngesteuertes Abzweigventil

82

Steuerausflußöffnung v.

80

84

temperaturempfindliches Steuerventil

85

86

vorgespannte Feder

87

Gehäuse der vorgespannten Feder

88

Öffnung

92

Kühlerauslaßöffnung

96

Öffnung

98

Kühleinlaßöffnung

100

Überstromventil

104

Ausflußöffnung verbdt.

88

+

72

105

Öffnung

106

Öffnung

110

Ventilanordnung

112

Feder

114

Ventilabschnitt

116

Öffnung

118

Rückschlagventil

120

Schalter

140

Kraftstoffdruckmembranventil

150

ferngest. Abzweigmembranventil

160

ferngesteuerte Ventilumleitöffnung

Claims

1. Kraftstoffsteueranlage zur Kraftstoffsteuerung in einer Kraftstofförderanlage für das Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors, die:
einen Kraftstofftank (12)
eine Kraftstoffzuführleitung
einen Kraftstoffilter (20) zum filtern des durch die Zuführleitung (32) fließenden Kraftstoffes, der dadurch eine Grenze zwischen einer stromabwärtigen und einer stromaufwärtigen Seite bildet, und
eine Kraftstoffpumpe (16), die mit dem Kraftstofftank (12) und dem Kraftstoffeinspritzsystem (21) zum Pumpen des Kraftstoffs vom Tank (12) durch die Zuführleitung und den Filter (20) in den Motor verbunden ist, aufweist, mit:
einem Druckventil (70, 140), das mit der Kraftstoffzuführleitung parallel zum Filter (20) verbunden ist und den Kraftstoffzuführdruck durch Messen des Kraftstoffdrucks auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) und Ablassen überschüssigen Kraftstoffs auf der stromaufwärtigen Seite des Filters (20) steuert.

2. Kraftstoffsteueranlage nach Anspruch 1, die eine Kraftstoffrückführleitung zum Rückführen überschüssigen Kraftstoffs zum Kraftstofftank (12) enthält, gekennzeichnet durch:
ein kraftstofftemperaturempfindliches Abzweigventil (80, 150), das die Kraftstoffzuführleitung und die Kraftstoffrückführleitung verbinden kann und selektiv Rückführkraftstofffluß zur Kraftstoffzuführleitung oder Kraftstoffrückführleitung entsprechend der Kraftstofftemperatur abzweigt.

3. Kraftstoffsteueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abzweigventil (80, 150) ferngesteuert ist.

4. Kraftstoffsteueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70, 140) mit dem Abzweigventil (80, 150) verbunden ist, wobei das Druckventil (70, 140) das das selektive Abzweigen, das durch das Abzweigventil (80, 150) entsprechend dem Kraftstoffdruck in die Kraftstoffzuführleitung auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) durchgeführt wird, übergeht.

5. Kraftstoffsteueranlage nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch ein Druckventil (70, 140), das mit dem Abzweigventil (80, 150) und der stromabwärtigen und stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffzuführleitung verbunden ist, das von der Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters (20) abhängt und selektiv Kraftstoff von der Rückführleitung zur stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite des Filters (20) abzweigt.

6. Kraftstofförderanlage für ein Kraftstoffeinspritzsystem (21) eines Verbrennungsmotors, mit:
einem Kraftstofftank (12);
einer mit dem Kraftstofftank (12) verbundenen Kraftstoffzuführleitung (30);
einem Kraftstoffilter (20), der mit der Kraftstoffzuführleitung zum filtern des dadurchfließenden Kraftstoffes verbunden ist und dadurch eine Grenze zwischen einer stromabwärtigen Seite und einer stromaufwärtigen Seite bildet;
einer Kraftstoffpumpe (16), die mit der Kraftstoffzuführleitung zwischen dem Kraftstofftank (12) und dem Motor verbunden ist, um Kraftstoff vom Tank durch die Zuführleitung und den Filter (20) in das Kraftstoffeinspritzsystem (21) zu pumpen;
eine Kraftstoffrückführleitung (46), die das Kraftstoffeinspritzsystem (21) und den Kraftstofftank (12) zum Zurückleiten überschüssigen Kraftstoffs zum Kraftstofftank (12) verbindet;
ein Druckventil (70, 140), das mit der Kraftstoffzuführleitung verbunden ist, das den Kraftstoffzuführdruck durch Messen des Kraftstoffdrucks auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) und Ablassen überschüssigen Kraftstoffs von der stromaufwärtigen Seite des Filters (20) steuert; und
ein Abzweigventil (80, 150), das die Kraftstoffzuführleitung und die Kraftstoffrückführleitung verbindet, das kraftstofftemperaturabhängig selektiv Rückführkraftstofffluß von der Rückführleitung zu der Kraftstoffzuführleitung oder in den Tank (12) abzweigt.

7. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70, 140) mit dem Abzweigventil (80, 150) verbunden ist und das selektive Abzweigen, das durch das Abzweigventil (80, 150) entsprechend dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzuführleitung auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) durchführt, übergeht.

8. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch ein Druckablaßabzweigventil (80, 150), das mit dem Abzweigventil (80, 150) verbunden ist und mit der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffzuführleitung verbunden ist, das von der Kraftstoffdruckdifferenz zwischen der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters (20) abhängt und selektiv Kraftstoff von der Rückführleitung zur stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite des Filters abzweigt.

9. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abzweigventil (80, 150) ferngesteuert ist.

10. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Druckventil (70, 140) und dem Abzweigventil (80, 150) eine mechanische Verbindung aufweist.

11. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Druckventil (70, 140) und dem Abzweigventil (80, 150) eine hydraulische Verbindung aufweist.

12. Kraftstoffsteuerventilanordnung (18) zum Steuern des Kraftstoffdrucks und Kraftstofftemperatur in einem Kraftstofförderanlage (10) eines Verbrennungsmotors, mit einem Kraftstofftank (12), einer Kraft stoffzuführleitung, einem Kraftstoffilter (20) zum Filtern der durch die Zuführleitung fließenden Kraftstoffs, wobei der Filter (20) eine Grenze zwischen einer stromabwärtigen und einer stromaufwärtigen Seite bildet, einem Kraftstoffeinspritzsystem (21), einer Kraftstoffpumpe (16), die mit dem Kraftstofftank (12) und dem Motor zum Pumpen des Kraftstoffs vom Tank (12) durch die Zuführleitung (32) und dem Filter (20) in das Kraftstoffeinspritzsystem (21) verbunden ist und einer Kraftstoffrückführleitung (46) zum Rückführen überschüssigen Kraftstoffs in den Kraftstofftank (12), das aufweist:
ein Gehäuse (60) mit einem Kraftstoffzufuhreinlaß, einem Kraft stoffzufuhrauslaß und einer Zufuhröffnung dazwischen, wobei der Zuführeinlaß und der Zuführauslaß so angeordnet sind, daß sie mit der Kraftstoffzuführleitung in Verbindung stehen, so daß der zugeführte Kraftstoff durch die Zuführöffnung läuft,
einen Kraftstoffrückeinlaß, einem Kraftstoffrückführauslaß und einer Rückführöffnung dazwischen, wobei der Rückführeinlaß und der Rückführauslaß so angeordnet sind, daß sie mit der Kraftstoffrückführleitung verbunden sind, so daß der rückgeführte Kraftstoff durch die Rückführöffnung laufen kann;
ein im Gehäuse (60) angeordnetes Druckventil (70, 140), das den Kraftstoffzuführeinlaß und den Kraftstoffzuführauslaß verbindet und den Kraft stoffzuführdruck steuert, wobei der Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) gemessen wird und überschüssiger Kraftstoff von der stromaufwärtigen Seite des Filters (20) durch Abfließen des Kraftstoffs vom dem Kraftstoffzuführeinlaß zu dem Kraftstoffzuführauslaß ermöglicht wird; und ein im Gehäuse (60) angeordnetes temperaturabhängiges Abzweigventil (80) und selektiv entsprechend der Kraftstofftemperatur Rückführkraftstofffluß vom Kraftstoffrückführeinlaß zum Kraftstoffzuführauslaß abzweigt oder vom Kraftstoffrückführauslaß.

13. Kraftstoffsteuerventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70, 140) mit dem Abzweigventil (80, 150) verbunden ist, wobei das Druckventil (70, 140) das selektive Abzweigen, das durch das Abzweigventil (80, 150) entsprechend dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzuführöffnung auf der stromabwärtigen Seite des Filters (20) durchgeführt wird, übergeht.

14. Kraftstoffsteuerventil nach Anspruch 13, das ferner ein im Gehäuse (60) angeordnetes Druckentlastungs-Abzweigventil aufweist, das die Kraft stoffzuführöffnung an der stromabwärtigen und an der stromaufwärtigen Seite des Filters (20) verbindet, wobei das Druckentlastungs-Abzweigventil von der Kraftstoffdruckdifferenz zwischen der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffilters (20) abhängt und selektiv Kraftstoff von dem Druck für Einlaß zu der Zuführöffnung auf der stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite des Filters (20) abzweigt.

15. Kraftstoffsteuerventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abzweigventil (80, 150) ferngesteuert ist.

16. Kraftstoffventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Druckventil (70, 140) und dem Abzweigventil (80, 150) eine mechanische Verbindung aufweist.

17. Kraftstoffsteuerventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Druckventil (70, 140) und dem Abzweigventil (80, 150) eine hydraulische Verbindung aufweist.

18. Kraftstoffsteuersventil nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70, 140) oder das Abzweigventil (80, 150) ein Kolbenventil

19. Kraftstoffsteuersventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70, 140) oder das Abzweigventil (80, 150) ein Membranventil aufweist.

20. Kraftstoffsteuerventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (60) mit dem Filter (20) verbunden ist, der mit der Zuführöffnung zwischen dem Kraftstoffzuführeinlaß und dem Kraftstoffzuführauslaß ver bunden werden kann.