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Dokumentenidentifikation DE10038560B4 29.06.2006
Titel Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Joos, Klaus, 74399 Walheim, DE;
Wolber, Jens, 70839 Gerlingen, DE;
Frenz, Thomas, Dr., 86720 Nördlingen, DE;
Bochum, Hansjoerg, Dr., Farmington Hills, US;
Amler, Markus, 71229 Leonberg, DE
DE-Anmeldedatum 03.08.2000
DE-Aktenzeichen 10038560
Offenlegungstag 21.02.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse F02M 59/00(2006.01)A, F, I, 20060118, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02M 63/00(2006.01)A, L, I, 20060118, B, H, DE   F02D 1/02(2006.01)A, L, I, 20060118, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckspeicher und einer Pumpe, mit der dem Druckspeicher Kraftstoff zuführbar ist, und mit Einspritzventilen, mit denen Kraftstoff direkt in die Brennkraftmaschine einspritzbar ist.

An eine Brennkraftmaschine beispielweise eines Kraftfahrzeugs werden immer höhere Anforderungen im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der erzeugten Abgase bei einer gleichzeitig erwünschten erhöhten Leistung gestellt. Zu diesem Zweck sind moderne

Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffversorgungssystem versehen bei dem die Zuführung von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine elektronisch, insbesondere mit einem rechnergestützten Steuergerät, gesteuert und/oder geregelt wird.

Bei der sogenannten Benzindirekteinspritzung (BDE) ist es erforderlich, dass der Kraftstoff unter Druck in den Brennraum eingespritzt wird. Zu diesem Zweck ist ein Druckspeicher vorgesehen, in den der Kraftstoff mittels einer Pumpe gepumpt und unter einen hohen Druck gesetzt wird. von dort wird der Kraftstoff dann über Einspritzventile direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Aus der DE 195 48 278 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung bekannt. Hierbei wird von einer Vorförderpumpe Kraftstoff in einen Niederdruckbereich befördert und von einer Hochdruckpumpe in einen Hochdruckbereich, einem sogenannten Common-Rail, befördert. Die Vorförderpumpe befördert den Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter, dem Tank, in einen Niederdruckbereich und ist als Elektrokraftstoffpumpe ausgeführt. Parallel zur Elektrokraftstoffpumpe ist ein Druckbegrenzungsventil angeordnet, das bei Überschreitung eines bestimmten Druckes Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich zurück in den Tank des Kraftfahrzeugs leitet. Im Hochdruckbereich ist ein Drucksensor angeordnet, der den Druck im Common-Rail erfasst. Weiterhin ist zwischen dem Hochdruckbereich und dem Tank des Kraftfahrzeugs ein Druckregelventil angeordnet, welches in Abhängigkeit von einem Ansteuerstrom ab einem bestimmten einstellbaren Druck Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich zurück in den Tank leitet. Es ist vorgesehen, dass die Elektrokraftstoffpumpe entsprechend eines Ansteuersignals in der Drehzahl geregelt wird, um die Fördermenge an den aktuellen Bedarf des Motors anzupassen. Bei Systemfehlern kann das Druckregelventil als Notventil zum schnellen Absenken des Druckes im Common-Rail verwendet werden.

Die DE 198 53 823 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Kraftstoff von einer ersten, üblicherweise elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe und von einer zweiten, üblicherweise mechanischen Hochdruckpumpe in einen Druckspeicher der Brennkraftmaschine gefördert wird. Die geförderte Kraftstoffmenge ist hierbei durch eine entsprechende Beeinflussung der elektromotorisch angetriebenen ersten Kraftstoffpumpe veränderbar. Auf diese Weise wird dem Druckspeicher die jeweils erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt. Die Fördermenge der ersten Kraftstoffpumpe wird in Abhängigkeit von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Temperatur der angesaugten Luft und/oder der Batteriespannung über ein Kennfeld gesteuert. Um Toleranzen der verschiedenen Kraftstoffpumpen wie auch altersbedingte Veränderungen abzugleichen, wird die Möglichkeit offenbart, das Kennfeld bei jedem Startvorgang der Brennkraftmaschine abzugleichen. Zum Abgleich wird beispielsweise der Ist-Wert des Drucks im Druckspeicher gemessen und mit einem Soll-Wert des Drucks in dem Druckspeicher in Abhängigkeit von der erforderlichen Kraftstoffmenge verglichen. In Abhängigkeit des Vergleichs des bestimmten Ist-Wertes und des Soll-Wertes des Drucks im Druckspeicher wird das Kennfeld abgeglichen. Der Druck im Druckspeicher wird mit einem im Hochdruckkreis angeordneten Drucksensor erfasst. Zur Steuerung des Drucks im Hochdruckspeicher ist im Hochdruckspeicher ein Drucksteuerventil angeordnet, das überschüssigen Kraftstoff zurück in den Tank des Kraftfahrzeugs befördert. Das Drucksteuerventil kann über ein Eingangssignal geöffnet und geschlossen werden. Es ist weiterhin ein elektronisches Steuergerät vorgesehen, an das das Ausgangssignal des Drucksensors angeschlossen ist und das die Eingangssignale für die erste Kraftstoffpumpe und für das Drucksteuerventil erzeugt. Durch diese Maßnahme kann von dem elektronischen Steuergerät Einfluss auf die Fördermenge der ersten Kraftstoffpumpe sowie auf den Druck im Hochdruckbereich durch das Drucksteuerventil genommen werden.

Aus der noch nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 199 03 272. 6–13 ist ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem Kraftstoff mittels einer Pumpe in einen Druckspeicher gepumpt und von Einspritzventilen direkt in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Es werden die Möglichkeiten offenbart, die Pumpe mechanisch, also durch starre Kopplung an die Brennkraftmaschine, anzutreiben oder die Pumpe als eine elektrische Pumpe auszuführen. Das Gesamtsystem entsprechend der noch nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 199 03 272.6–13 weist eine Elektrokraftstoffpumpe auf, die Kraftstoff aus einem Tank in einen Niederdruckbereich befördert. Von diesem Niederdruckbereich ausgehend wird der Kraftstoff mittels der Hochdruckpumpe in einen Druckbereich bzw. ein Common-Rail befördert. Von diesem Druckbereich ausgehend wird der Kraftstoff mittels Einspritzventilen direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Im Hochdruckbereich des Systems sind zudem ein Drucksensor und ein Drucksteuerventil angeordnet. Sowohl die elektrische Hochdruckpumpe als auch der Drucksensor, die Einspritzventile und das Drucksteuerventil sind mit einem Steuergerät verbunden, das u. a. aufgrund der von dem Drucksensor gelieferten Daten wenigstens die Ansteuerung der elektrischen Hochdruckpumpe, der Einspritzventile und des Drucksteuerventils vornimmt. Zur Steuerung der geförderten Kraftstoffmenge wird die Möglichkeit offenbart, die Drehzahl der Elektrokraftstoffpumpe entsprechend der benötigten Förderleistung zu regeln. Die Ansteuerung des Drucksteuerventils erfolgt mit unterschiedlichen für sich jeweils konstanten Taktverhältnissen, die entsprechend des Betriebszustandes, beispielsweise Start- oder Normalbetrieb ausgewählt werden. Die Besonderheit der noch nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung

DE 199 03 272.6–13 ist darin zu sehen, dass die Hochdruckpumpe derart ausgebildet und dimensioniert ist, dass innerhalb einer geringen Zeitdauer, speziell innerhalb von wenigen Umdrehungen der Brennkraftmaschine bereits der für die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine ausreichende Druck in dem Druckspeicher vorhanden ist.

Aus der DE 197 42 993 A1 ist ferner ein Verfahren zur Steuern eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffverteiler bekannt, bei dem der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler berechnet wird und mit einem Solldruck verglichen wird. Um den Kraftstoffdruck auf den Solldruck zu steuern ist es vorgesehen, einen Sollstrom zu ermitteln, mit dem eine elektrische Kraftstoffpumpe zur Erreichung des Sollkraftstoffdrucks angetrieben wird.

Vorteile der Erfindung

Ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Brennraum, mit wenigstens einer ersten Pumpe, mittels der Kraftstoff in einen ersten Druckbereich beförderbar ist, mit wenigstens einer zweiten Pumpe, mittels der der Kraftstoff aus dem ersten Druckbereich in einen zweiten Druckbereich beförderbar ist, mit wenigstens einem Druckspeicher im zweiten Druckbereich, mit Einspritzventilen, mittels derer der Kraftstoff aus dem zweiten Druckbereich direkt in den Brennraum einspritzbar ist, mit wenigstens einem einen druckregelnden und/oder -steuernden Mittel, das im zweiten Druckbereich angeordnet ist, wobei die zweite Pumpe als eine elektrische Pumpe ausgeführt ist, ist gegenüber dem Stand der Technik dadurch weitergebildet, dass das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel und die zweite Pumpe eine bauliche Einheit bilden und/oder dass das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel in die zweite Pumpe integriert ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem liegen u. a. in der kompakten Baugröße und den günstigen Kosten für ein solches System.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems ergibt sich dadurch, dass die zweite Pumpe baulich getrennt von dem den Brennraum umschließenden Motorblock angeordnet ist. Diese bauliche Trennung bietet zum Einen Vorteile beim Packaging im Motorraum, was bei der Konstruktion eines neuen Kraftfahrzeugs von großem Vorteil ist. Zum Anderen wird durch die baulich getrennte Anordnung eine thermische Entkopplung vom den Brennraum umschließenden Motorblock gewährleistet, was insbesondere in Heißstartsituationen von Vorteil ist, da sich nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs im heißen Zustand zumindest der Treibstoff, der sich noch in der Pumpeneinheit befindet, nicht weiter erhitzt.

Vorteilhafter Weise sind eine Drehzahlregeleinrichtung zur Ansteuerung der zweiten Pumpe und ein Steuergerät für die Ansteuerung und/oder Regelung der Drehzahlregeleinrichtung vorgesehen. Durch diese erfindungsgemäße Drehzahlregeleinrichtung kann das Kraftstoffversorgungssystem in besonders vorteilhafter Weise bedarfsgesteuert und effizient betrieben werden, da die Drehzahl an die jeweiligen Erfordernisse der Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Hierbei ergibt sich eine weitere vorteilhafte Weiterbildung dadurch, dass das Steuergerät ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine ist und dass dieses Motorsteuergerät zusätzlich zur Ansteuerung des den Druck regelnden und/oder steuernden Mittels verwendet wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf ein zusätzliches Steuergerät für die Ansteuerung und/oder Regelung der Drehzahlregeleinrichtung verzichtet werden kann. Dies wirkt sich wiederum positiv auf den Platzbedarf und die Kosten aus.

Vorteilhaft ist das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel als ein Druckregler und/oder ein Druckbegrenzungsventil und/oder ein Drucksteuerventil und/oder ein Mengensteuerventil ausgeführt. In Kombination hierzu ist vorteilhaft im zweiten Druckbereich ein Drucksensor angeordnet, der im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung in der baulichen Einheit aus dem den Druck regelnden und/oder steuernden Mittel und der zweiten Pumpe angeordnet ist. Durch diese erfindungsgemäßen Weiterbildungen ergibt sich praktisch gesagt eine bauliche Einheit aus Druckerzeugung, aus Druckerfassung und aus Druckbeeinflussung, womit ein nahezu vollständiges, autarkes System zur Kraftstoffversorgung zur Verfügung gestellt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass ein einen Druckwert repräsentierendes Signal von dem Drucksensor an das Steuergerät bzw. an das Motorsteuergerät übertragen wird. Hierbei kann die Übertragung des Signals über eine direkte Signalleitung oder über eine indirekte Signalleitung, hier insbesondere ein Fahrzeug-Bus-System (wie ein CAN-Bus), erfolgen.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Kraftstoffversorgungssystems sieht vor, dass dem Brennraum wenigstens eine Zündvorrichtung zugeordnet ist, mittels derer der Kraftstoff in dem Brennraum entzündbar ist. Weiterhin vorteilhaft ist eine Auslegung der Brennkraftmaschine derart, dass der Kraftstoff in dem Brennraum wenigstens in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase und in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase einspritzbar ist. Insbesondere die Verwendung der direkten Einspritzung und die Einspritzung in den zwei unterschiedlichen Betriebsarten in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem ergibt eine besonders kraftstoffsparende, platzsparende und kostengünstige Auslegung der Brennkraftmaschine.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Ausführungsbeispiele

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems und

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems.

In 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem dargestellt, das zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Bei dem Kraftstoffversorgungssystem handelt es sich um ein sogenanntes Common-Rail-System, das insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung (BDE-System) zur Anwendung kommt.

In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Kraftstoffvorratsbehälter bzw. ein Tank gekennzeichnet, in den eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe 2 integriert ist. Weiterhin dargestellt ist ein zentrales Motorsteuergerät (beispielsweise MOTRONIC) 3, das über eine Steuerleitung 4 die Elektrokraftstoffpumpe 2 beispielsweise die Drehzahl der Elektrokraftstoffpumpe 2 regeln und/oder steuern kann. Der Kraftstoff wird von der Elektrokraftstoffpumpe 2 aus dem Tank 1 über eine erste Druckleitung 5 zu einer zweiten Pumpe 6 geleitet. Bei der zweiten Pumpe 6 handelt es sich um eine elektrisch angetriebene Hochdruckpumpe, die beispielsweise aus der Kombination eines beliebigen Elektromotors und einer mechanischen Pumpe besteht. Über eine Steuerleitung 7 ist die Hochdruckpumpe 6 mit dem Motorsteuergerät 3 verbunden, wodurch vom Motorsteuergerät 3 Einfluss auf das Betriebsverhalten der Hochdruckpumpe 6 genommen werden kann. Der Kraftstoff wird von der Hochdruckpumpe 6 unter hohen Druck gesetzt und gelangt über die Hochdruckleitung 8 in einen Druckspeicher 9 bzw. ein Common-Rail. Von diesem Druckspeicher 9 ausgehend wird der Kraftstoff über Hochdruckzuführungen 10 zu Einspritzventilen 11 geleitet. Mittels der Einspritzventile 11 ist der Kraftstoff direkt in die Brennräume 12 der Brennkraftmaschine einspritzbar. In der Darstellung nach 1 ist schematisch nur ein Brennraum 12 dargestellt. Die Einspritzventile 11 sind ebenfalls über Steuerleitungen 13 mit dem Motorsteuergerät 3 verbunden. Über diese Steuerleitungen 13 kann von dem Motorsteuergerät 3 der jeweils individuelle Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer der Einspritzventile 11 festgelegt werden. Im Bereich des Druckspeichers 9 ist weiterhin ein Drucksensor 14 angebracht, der den Druck in dem Druckspeicher 9 misst. Das Ergebnis dieser Messung wird über eine Signalleitung 15 dem Motorsteuergerät 3 zugeführt. Auf Grundlage der von dem Drucksensor 14 ermittelten Druckdaten kann das Motorsteuergerät 3 ein Druckregel- und/oder Drucksteuermittel 16 über eine Steuerleitung 17 ansteuern. Das Druckregel- und/oder Drucksteuermittel 16 ist erfindungsgemäß unmittelbar an die Hochdruckpumpe 6 angeflanscht oder in die Pumpe 6 integriert. In jedem Fall bilden die Hochdruckpumpe 6 und das Druckregel- und/oder Drucksteurmittel 16 eine bauliche Einheit 21, die getrennt von dem den Brennraum 12 umschließenden Motorblock, hier angedeutet durch die bauliche Einheit 22, angeordnet werden kann. Von dem Druckregel- und/oder Drucksteuermittel 16 gelangt der überschüssige Kraftstoff (die Überströmmenge) über eine Leitung 24 zurück in den ersten Druckbereich 5 vor der Hochdruckpumpe 6.

Mit 18 ist eine Drehzahlregeleinrichtung zur Ansteuerung der Hochdruckpumpe 6 bezeichnet, die zu diesem Zweck über die Steuerleitung 20 mit der Hochdruckpumpe 6 verbunden ist. Die Signale, welche Drehzahl von der Drehzahlregeleinrichtung 18 angesteuert werden sollen, werden der Drehzahlregeleinrichtung 18 über eine Steuerleitung 19 von dem Motorsteuergerät 3 zugeführt.

Weiterhin sind in 1 eine Vielzahl weiterer Leitungen 23 dargestellt, die in oder aus dem Motorsteuergerät 3 hinein- bzw. herausführen. Diese Leitungen 23 symbolisieren die Verbindungen des Motorsteuergeräts 13 zu den weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs, die in der Darstellung nach 1 nicht gezeigt sind.

Als das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel 16 können beispielsweise ein Druckregler und/oder ein Druckbegrenzungsventil und/oder ein Drucksteuerventil und/oder ein Mengensteuerventil zum Einsatz kommen. Wird im Fall eines Druckreglers ein mechanischer Regler (mit integrierter mechanischer Feder) eingesetzt, so kann auf den Drucksensor 14 verzichtet werden. Für den Fall, dass ein Druckbegrenzungsventil, ein Drucksteuerventil oder ein Mengensteuerventil zum Einsatz gelangt, das elektrisch ansteuerbar ist, erfolgt diese Ansteuerung in Abhängigkeit der vom Drucksensor 14 gelieferten Daten durch das Motorsteuergerät 3.

Es liegt weiterhin im Rahmen des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems, dass das dargestellte Steuergerät 3 nicht das Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine ist, sondern ein beliebiges weiteres Steuergerät, das beispielsweise auch in die bauliche Einheit 21 integriert sein kann. Ebenso möglich ist, dass die in 1 dargestellten Funktionen des Motorsteuergeräts 3 voll variabel auf das Motorsteuergerät und ein weiteres Steuergerät aufgeteilt werden. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die Drehzahlregeleinrichtung 18 in die bauliche Einheit 21 mit integriert wird. Auf diese Weise könnte die gesamte bauliche Einheit 21 über reine Ansteuerleitungen (also ohne nennenswerte Leistungsübertragung) von dem Motorsteuergerät 3 angesteuert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Drehzahlregeleinrichtung 18 (inklusive der Ansteuerungsendstufen) in das Steuergerät bzw. das Motorsteuergerät integriert ist.

Einer der großen Vorteile der baulichen Trennung von Hochdruckpumpe 6 und Motorblockeinheit 22 besteht in der thermischen Entkopplung der Einheiten. Bei der sonst üblichen Anflanschung einer mechanischen Hochdruckpumpe an den Motorblock wird durch die thermische Kopplung der noch in der Pumpe befindliche Kraftstoff stark erhitzt, wenn das Fahrzeug mit heißem Motor abgestellt wird. In einer solchen Situation kann es bei einem anschließenden Heißstart zu Problemen mit Dampfblasenbildung und somit zu Fehlfunktionen und/oder Zündaussetzern kommen. Ein weiterer großer Vorteil der baulichen Trennung liegt in der flexibleren Verteilung der Komponenten im Motorraum. Das vorhandene Volumen unter der Motorhaube kann auf diese Weise flexibler genutzt werden.

Das von dem Drucksensor 14 gelieferte Signal, das in beliebiger Form einen Druckwert repräsentiert, wird, wie in 1 dargestellt, über eine Signalleitung 15 an das Motorsteuergerät 3 übertragen. Hierbei liegt es weiterhin im Rahmen des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems, dass zur Übertragung des Signals keine direkte Signalleitung, sondern eine indirekte Signalleitung, wie ein Fahrzeug-Bus-System (insbesondere ein CAN-Bus), verwendet wird. Alle weiteren in 1 dargestellten Signal- und Steuerleitungen lassen sich ebenso sowohl durch direkte Signalleitungen als auch durch eine indirekte Verbindung über ein Bus-System (z.B. CAN-Bus) realisieren.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems. In der Darstellung nach 2 sind diejenigen Elemente, die denen nach 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden wird somit lediglich auf die Unterschiede der 2 zur 1 eingegangen. Der wesentliche Unterschied der 2 zur 1 liegt darin, dass der Drucksensor 14' ebenfalls mit in die bauliche Einheit 21' integriert ist und beispielsweise an der Hochdruckpumpe 6 angebracht oder in die Hochdruckpumpe 6 integriert ist. Auch in diesem Fall werden die einen Druck repräsentierenden Signale über eine Signalleitung 15' an das Motorsteuergerät 3 übertragen. Die hieraus resultierende Motorblockeinheit 22' ist entsprechend zur 1 mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems wird von dem Motorsteuergerät 3 auf verschiedene Weise Einfluss auf die Kraftstoffförderung genommen. Unter der Voraussetzung, dass im Motorsteuergerät aufgrund der derzeit vorherrschenden Betriebsbedingungen und der Anforderungen durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Ermittlung stattfindet, wieviel Kraftstoff von der Brennkraftmaschine benötigt wird, ist zum Einen eine Vorsteuerung dadurch möglich, dass die Elektrokraftstoffpumpe 2 über eine Steuerleitung 4 in ihrer Drehzahl geregelt wird. Als weitere Komponente der Einflussnahme steht das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel 16 zur Verfügung, das über die Steuerleitung 17 von dem Motorsteuergerät 3 angesteuert werden kann. Schließlich steht noch die Drehzahlregeleinrichtung 18 zur Verfügung, über die die Hochdruckpumpe 6 in der Drehzahl geregelt werden kann. All diese Maßnahmen in Kombination ergeben ein Kraftstoffversorgungssystem, das in idealer Weise bedarfsgesteuert arbeitet und gleichzeitig einen besonders geringen Eigenenergiebedarf aufweist. Die mögliche erreichbare Kraftstoffeinsparung durch die Verwendung eines bedarfsgesteuerten Kraftstoffversorgungssystems gegenüber einem konventionellen (ungeregelten) Kraftstoffversorgungssystem liegen in der Größenordnung von 1 bis 2% des Gesamtkraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs.

Insbesondere in Kombination mit der Anwendung bei der Benzindirekteinspritzung ergeben sich besonders hohe Verbrauchsvorteile. Charakteristisch für die Benzindirekteinspritzung ist, dass der Kraftstoff in dem Brennraum wenigstens in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase und in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase einspritzbar ist. Die zweite Betriebsart, während derer in die Ansaugphase eingespritzt wird, entspricht näherungsweise dem homogenen Betrieb eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Leistung in erster Linie über die dem Brennraum zugeführte Luft gesteuert wird. In diesem Falle findet die Leistungssteuerung über die Drosselklappe statt. In der ersten Betriebsart wird hingegen nahezu ungedrosselt gefahren und die Leistung wird in erster Linie von der in dem Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge beeinflusst. Insbesondere in dieser Betriebsart, die auch als Schichtbetrieb bezeichnet wird, ist der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine geringer und die Drehzahl der Hochdruckpumpe 6 kann heruntergesetzt werden.

Ein weiterer großer Vorteil der baulichen Einheit 21 bzw. 21' liegt darin, dass es den verschiedenen Kraftfahrzeugherstellern leichter möglich ist, die bereits vorhandenen Brennkraftmaschinen an ein System mit Benzindirekteinspritzung (BDE-System) anzupassen.


Anspruch[de]
  1. Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs,

    – mit wenigstens einem Brennraum (12),

    – mit wenigstens einer ersten Pumpe (2) mittels der Kraftstoff in einen ersten Druckbereich (5) beförderbar ist,

    – mit wenigstens einer zweiten Pumpe (6) mittels der der Kraftstoff aus dem ersten Druckbereich (5) in einen zweiten Druckbereich (8) beförderbar ist,

    – mit wenigstens einem Druckspeicher (9) im zweiten Druckbereich (8),

    – mit Einspritzventilen (11) mittels derer der Kraftstoff aus dem zweiten Druckbereich (8, 9) direkt in den Brennraum (12) einspritzbar ist,

    – mit wenigstens einem einen Druck regelnden und/oder steuernden Mittel (16), das im zweiten Druckbereich (8) angeordnet ist,

    – wobei die zweite Pumpe (6) als eine elektrische Pumpe ausgeführt ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    – dass das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel (16) und die zweite Pumpe (6) eine bauliche Einheit (21, 21') bilden, und/oder

    – dass das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel (16) in die zweite Pumpe (6) integriert (21, 21') ist,

    – und dass eine Drehzahlregeleinrichtung (18) zur Ansteuerung der zweiten Pumpe in die bauliche Einheit (21, 21') integriert ist.
  2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe (6) baulich getrennt vom den Brennraum (12) umschließenden Motorblock (22) angeordnet ist.
  3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregeleinrichtung (18) zur Ansteuerung (20) der zweiten Pumpe (6) vorgesehen ist, und dass ein Steuergerät (3) für die Ansteuerung (19) und/oder Regelung der Drehzahlregeleinrichtung (18) vorgesehen ist.
  4. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) ein Motorsteuergerät (3) der Brennkraftmaschine ist und dass eine Ansteuerung (19) des den Druck regelnden und/oder steuernden Mittels (18) durch das Motorsteuergerät (3) erfolgt.
  5. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Druck regelnde und/oder steuernde Mittel (16) ein Druckregler und/oder ein Druckbegrenzungsventil und/oder ein Drucksteuerventil und/oder ein Mengensteuerventil ist.
  6. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Druckbereich (8, 9) wenigstens ein Drucksensor (14) angeordnet ist.
  7. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (14') in der baulichen Einheit (21') aus dem den Druck regelnden und/oder steuernden Mittel (16) und der zweiten Pumpe (6) angeordnet ist.
  8. Kraftstoffversorgungssystem nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Druckwert repräsentierendes Signal von dem Drucksensor (14, 14') an das Steuergerät (3) übertragbar (15, 15') ist.
  9. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung des Signals eine direkte Signalleitung (14, 14') oder eine indirekte Signalleitung über ein Fahrzeug-Bus-System, insbesondere ein CAN-Bus, vorgesehen ist.
  10. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennraum (12) wenigstens eine Zündvorrichtung zugeordnet ist, mittels derer der Kraftstoff in dem Brennraum (12) entzündbar ist.
  11. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff in den Brennraum (12) wenigstens in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase und in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase einspritzbar ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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