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DE19952782A1 - System zur Reduzierung eines Aerosols - Google Patents

System zur Reduzierung eines Aerosols

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Abstract

Ein System dient zur Verminderung einer Aerosol-Bildung in einem in einer Kraftstoffspeichereinheit in seinem flüssigen Aggregatzustand enthaltenen Kraftstoff. Dabei gelangt ein für den Betrieb einer nach dem Common-Rail-Prinzip arbeitenden Brennkraftmaschine, je nach Lastzustand der Brennkraftmaschine, nicht benötigter Anteil an Kraftstoff zurück zu der Kraftstoffspeichereinheit. Dieser Kraftstoff durchfließt wenigstens einen Wärmetauscher, welcher mehrere Leitungselemente aus einem gut wärmeleitenden Material aufweist. Der Wärmetauscher ist in oder an einer Halteeinrichtung in oder an einem mit der Brennkraftmaschine versehenen Fahrzeug angebracht, und die Halteeinrichtung weist Luftleitelemente auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Reduzierung bzw. Abbau eines Aerosols in einem in einer Kraftstoffspei­ chereinheit in seinem flüssigen Aggregatzustand ent­ haltenen Kraftstoff.
Bei nach dem Common-Rail-Prinzip betriebenen Diesel­ brennkraftmaschinen ist es aus der Praxis bekannt, daß bei höheren Common-Rail-Kraftstoff-Drücken durch die Druckentspannung im Druckreduzierungsventil eine Aero­ sol-Bildung auftritt. Das Aerosol sind feine Luftbläs­ chen, die durch die Kraftstoffrücklaufleitung in die Kraftstoffspeichereinheit befördert werden. Unter be­ stimmten äußeren Randbedingungen, wie z. B. dem aktuell vorliegenden thermodynamischen Zustand des Kraft­ stoffs, wie z. B. der Temperatur, verursachen die in der Kraftstoffspeichereinheit ausperlenden Bläschen eine verstärkte Nebelbildung.
Der Nebel tritt bei der Betankung aus der Kraft­ stoffspeichereinheit aus. Für die die Betankung durch­ führende Person entsteht in nachteiliger Art und Weise eine Geruchsbelästigung.
Ein weiteres, bei der Common-Rail Dieselbrennkraftma­ schine allgemein bekanntes Problem liegt in der star­ ken Erwärmung des von der Brennkraftmaschine nicht benötigten Kraftstoffs. Dieser Kraftstoff wird in der Rail auf einen sehr hohen Druck verdichtet. Nicht be­ nötigter Kraftstoff gelangt über das Druckreduzie­ rungsventil zurück zur Kraftstoffspeichereinheit. Der Kraftstoff wird während der Druckentspannung geschert und dadurch erwärmt. Das damit verbundene Termperatur­ problem in der Kraftstoffspeichereinheit hat es teil­ weise sogar erforderlich gemacht, auf Kraftstoffspei­ chereinheiten aus einem temperaturbeständigen Materi­ al. wie z. B. hoch termperaturfeste Kunststoffe, oder Metall zurückzugreifen.
In der JP 2-218857 (A) und der JP 6-137230 (A) sind da­ her Kühleinrichtungen vorgeschlagen, welche zwischen den Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine und der Kraftstoffspeichereinheit angeordnet sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, welches das Aerosol in der Kraftstoffspeichereinheit zu verringern vermag.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bei Versuchen mit Kühleinrichtungen an Fahrzeugen mit einem Common-Rail-Dieselmotor hat sich den Erfindern in überraschender und unerwarteter Weise gezeigt, daß man über die spezielle erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Wärmetauschers mit Halteeinrichtung und Luftleit­ elementen in der Lage ist, neben der Kühlung des zur Kraftstoffspeichereinheit zurückfließenden Kraftstoffs auch noch eine Reduzierung des Aerosols zu erreichen.
Die Konzeption des erfindungsgemäßen Systems sieht dabei einen Wärmetauscher vor, welcher mehrere Lei­ tungselemente aus einem gut wärmeleitenden Material aufweist. Dabei ist der Wärmetauscher in oder an einer Halteeinrichtung in oder an einem mit der Brennkraft­ maschine versehenen Fahrzeug angebracht ist. Die Hal­ teeinrichtung weist dabei Luftleitelemente auf, so daß eine ideale Anströmung und damit eine sehr günstige Kühlung des Wärmetauschers, bzw. des durch ihn strö­ menden Kraftstoffs erreicht werden kann.
Durch die in oder an der Halteeinrichtung angebrachte Einheit kann ein sehr günstiges, kleines und leicht zu handhabendes System verwirklicht werden, welches den Vorteil bietet, bei der Montage an dem Fahrzeug wenig Raum zu beanspruchen und leicht zu montieren zu sein.
In einer besonders günstigen Ausführungsform der Er­ findung ist das Halteelement mit den Luftleitelementen und dem Wärmetauscher an einem Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeuges angebracht. Dies erlaubt eine sehr vorteilhafte Anströmung der Luftleitelemente durch den während der Fahrt an dem Unterboden entlangstreichen­ den Fahrtwind, ohne daß das System an dem Fahrzeug auffällige, optisch gegebenenfalls nachteilige Verän­ derungen erforderlich macht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und dem anhand der Zeichnungen nachfolgend beschriebenen Aus­ führungsbeispiel:
Es zeigt:
Fig. 1 ein Common-Rail-System in einer prinzipmäßigen Darstellung, mit einem erfindungsgemäßen Sy­ stem zur Reduzierung des Aerosols;
Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht einer Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Systems; und
Fig. 3 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine schematische Prinzipdarstellung einer Common-Rail-Anlage erkennbar. Diese weist eine Kraftstoffspeichereinheit 1 bzw. einen Tank 1 mit ei­ nem Einfüllstutzen 1a zu seiner Betankung auf, welcher über ein Leitungselement 2 mit einem Kraftstoffilter 3, einer Vorförderpumpe 4 und einer Hochdruckpumpe 5 verbunden ist. Nachdem der Kraftstoff die genannten Elemente 3, 4, 5 durchlaufen hat, gelangt er über ein Leitungselement 6 in eine Rail 7.
Von der Rail 7 gelangt der auf einen hohen Druck ver­ dichtete Kraftstoff zu Injektoren 8. Von dem Injektor 8, in Fig. 1 ist nur einer der Injektoren 8 prinzipmä­ ßig dargestellt, gelangt der Kraftstoff in die Ver­ brennungsräume einer Brennkraftmaschine 9. Nicht benö­ tigter Kraftstoff gelangt über das Leitungselement 10 zu einem System zur Reduzierung des Aerosols 11. Von dort fließt der Kraftstoff über ein weiteres Leitungs­ element 12 zurück in die Kraftstoffspeichereinheit 1.
Fig. 2 zeigt das System zur Reduzierung des Aerosols 11 in einer detaillierten dreidimensionalen Darstel­ lung. Das System 11 besteht dabei aus einer Halteein­ richtung 13, welche mehrere Befestigungspunkte 14 zur Befestigung der Halteeinrichtung 13 an einem Fahrzeug­ unterboden 15 (in Fig. 2 nicht erkennbar) aufweist. Weiterhin ist an bzw. in der Halteeinrichtung 13 ein Wärmetauscher 16 angebracht. Dieser Wärmetauscher 16 weist eine Einströmöffnung 17 auf, welche mit dem von der Rail 7 kommenden Leitungselement 10 in Verbindung steht. Eine Ausströmöffnung 18 des Wärmetauschers 16 steht dagegen mit dem Leitungselement 12 in Verbin­ dung, welches zurück zu dem Tank 1 führt.
In dem Wärmetauscher 16 sind mehrere parallel verlau­ fende Leitungselemente 16a aus gut wärmeleitendem Ma­ terial angeordnet, in denen der durch den Wärmetau­ scher 16 fließende Kraftstoff zirkuliert und von gemäß dem Pfeil A anströmender Luft gekühlt wird. Nach dem Passieren des Wärmetauschers 16 strömt die Luft gemäß den Pfeilen B durch zwei Luftaustrittsöffnungen 19 wieder aus der Halteeinrichtung 13.
Um ein besonders günstiges Anströmen des Wärmetau­ schers 16 durch die Luft gemäß dem Pfeil A zu errei­ chen, weist die Halteeinrichtung 13 Luftleitelemente 20 auf. Diese Luftleitelemente 20 sind hier in Form einer Düse ausgebildet und ermöglichen eine ideale Anströmung des Wärmetauschers 16 mit Luft. Dabei haben sich bezüglich der Verluste und des Anströmverhaltens optimierte Luftleitelemente 20 in Form einer NACA-Düse (NACA = National Advisory for Aeronautics) als beson­ ders günstig erwiesen.
In Fig. 3 ist eine prinzipmäßige Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in Fig. 2 zu erkennen. Bei dieser Schnittdarstellung wird deutlich, daß die Hal­ teeinrichtung 13 mit dem Wärmetauscher 16 an dem prin­ zipmäßig angedeuteten Fahrzeugunterboden 15 befestigt werden kann. Durch die Luftleitelemente 20 bzw. die Naca-Düse 20 erfolgt eine annähernd ideale Anströmung des Wärmetauschers 16 durch die als Fahrtwind am Fahr­ zeugunterboden entlangströmende Luft, so daß über die Ausbildung der Luftleitelemente 20 erreicht werden kann, daß bei einer Bewegung des Fahrzeugs eine große Luftmenge mit hoher Geschwindigkeit den Wärmetauscher 16 umströmt und damit den in ihm befindlichen Kraft­ stoff kühlt. Der Wärmetauscher 16 bzw. die Leitungse­ lemente 16a des Wärmetauschers 16 weisen Lamellen 16b aus einem gut wärmeleitenden Material auf, welche die Abgabe von Wärme aufgrund der Vergrößerung der Ober­ fläche der Leitungselemente 16a durch die Lamellen 16b verbessern.
Es hat sich als besonders effektiv erwiesen, das Sy­ stem zur Reduzierung des Aerosols 11 im Fondbereich des Fahrzeugunterbodens 15 in Fahrtrichtung links an­ zuordnen, wobei für den Wärmetauscher 16 Aluminium als Material eingesetzt werden kann. Die Halteeinrichtung 13 kann aus verschiedenartigen Metallen oder aus Kunststoff gefertigt werden, wobei die Leitungselemen­ te 10, 12 im Bereich des Systems zur Reduzierung des Aerosols besonders günstig als NBR-Kraftstoffschläuche ausgeführt werden können.

Claims (9)

1. System zur Reduzierung des Aerosols in einem in einer Kraftstoffspeichereinheit (1) in seinem flüssigen Aggregatzustand enthaltenen Kraftstoff, wobei ein für den Betrieb einer nach dem Common- Rail-Prinzip arbeitenden Brennkraftmaschine (4), je nach Lastzustand der Brennkraftmaschine (4), nicht benötigter Anteil an Kraftstoff zurück zu der Kraftstoffspeichereinheit (1) gelangt, wobei der Kraftstoff wenigstens einen Wärmetauscher (16) durchfließt, welcher mehrere Leitungselemente (16a) aus einem gut wärmeleitenden Material auf­ weist, wobei der Wärmetauscher (16) in oder an ei­ ner Halteeinrichtung (13) in oder an einem mit der Brennkraftmaschine (4) versehenen Fahrzeug ange­ bracht ist, und wobei die Halteeinrichtung (13) Luftleitelemente (20) aufweist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitelemente (20) in der Art ausgebildet sind, daß im Falle einer Bewegung des Fahrzeuges eine große Luftmenge (A, B) mit hoher Geschwindig­ keit zumindest Teile des Wärmetauschers (16) um­ strömt.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (13) in einem Außenbereich des Fahrzeuges angeordnet ist.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitelemente (20) in der Art einer Düse ausgebildet sind.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als NACA-Düse ausgebildet ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente (16a) des Wärmetauschers (16) wenigstens annähernd senkrecht zur Strömungsrich­ tung der sie umströmenden Luft angeordnet sind.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente (16a) des Wärmetauschers (16) in mehreren Lagen wenigstens annähernd parallel zueinander angeordnet sind.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente (16a) des Wärmetauschers (16) Lamellen (16b) aus einem gut wärmeleitenden Mate­ rial aufweisen.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (13) im Bereich eines Unter­ bodens (15) des Fahrzeuges angeordnet ist.
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