AT519880A4 - Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem und Kraftstoffverbrauchsmesssystem - Google Patents

Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem und Kraftstoffverbrauchsmesssystem Download PDF

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AT519880A4 ATA50560/2017A AT505602017A AT519880A4 AT 519880 A4 AT519880 A4 AT 519880A4 AT 505602017 A AT505602017 A AT 505602017A AT 519880 A4 AT519880 A4 AT 519880A4
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Abstract

Es sind Druckregeleinrichtungen für Kraftstoffverbrauchsmesssysteme mit einer Kraftstoffzuführleitung (14), welche mit einem Verbraucher (16) verbunden ist und über die Kraftstoff dem Verbraucher (16) zuführbar ist, einer Kraftstoffrückführleitung (26), über die Kraftstoff rückführbar ist, einer Bypassleitung (34), über die die Kraftstoffzuführleitung (14) mit der Kraftstoffrückführleitung (26) fluidisch verbunden ist, und über welche Kraftstoff von der Kraftstoffzuführleitung (14) unter Umgehung des Verbrauchers (16) zur Kraftstoffrückführleitung (26) führbar ist, und einem Druckregler (36), über den ein freier Durchströmungsquerschnitt in der Bypassleitung (34) einstellbar ist, bekannt. Um über einen großen Druckbereich bei geringem apparativem Aufwand genaue Kraftstoffverbrauchmesssungen vornehmen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Drucksensor (58) an der Kraftstoffzuführleitung (14) stromabwärts einer Abzweigung (50) der Bypassleitung (34) von der Kraftstoffzuführleitung (14) angeordnet ist, der elektrisch mit einer Steuereinheit (60) verbunden ist, über die in Abhängigkeit der Messwerte des Drucksensors (58) der Druckregler (36) regelbar ist, wobei in der Kraftstoffzuführleitung (14) stromaufwärts des Drucksensors (58) und stromabwärts der Abzweigung (50) der Bypassleitung (34) ein ungeregeltes Druckreduzierungselement (48) angeordnet ist. Des Weiteren wird ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit einer derartigen Druckregeleinrichtung (32) vorgeschlagen.

Description

B E S C H R E I B U N G
Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem und Kraftstoffverbrauchsmesssystem
Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit einer Kraftstoffzuführleitung, welche mit einem Verbraucher verbindbar ist und über die Kraftstoff dem Verbraucher zuführbar ist, einer Kraftstoffrückführleitung, über die Kraftstoff rückführbar ist, einer Bypassleitung, über die die Kraftstoffzuführleitung mit der Kraftstoffrückführleitung fluidisch verbunden ist, und über welche Kraftstoff von der Kraftstoffzuführleitung unter Umgehung des Verbrauchers zur Kraftstoffrückführleitung führbar ist, und einem Druckregler, über den ein freier Durchströmungsquerschnitt in der Bypassleitung einstellbar ist sowie ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit einer Kraftstoffzuführleitung, über welche ein Tank fluidisch mit einem Verbraucher verbunden ist und über die Kraftstoff vom Tank mittels einer ersten Kraftstoffpumpe dem Verbraucher zuführbar ist, einem Durchflussmesser in der Kraftstoffzuführleitung, einer Kraftstoffrückführleitung, welche fluidisch mit dem Tank oder der Kraftstoffzuführleitung stromabwärts des Durchflussmessers verbunden ist, und über welche Kraftstoff zum Tank oder in die Kraftstoffzuführleitung stromabwärts des Durchflussmessers rückführbar ist, einer Förderpumpe stromabwärts des Durchflussmessers in der Kraftstoffzuführleitung.
Kraftstoffverbrauchsmesssysteme bestehen üblicher Weise aus einem Modul, welches die eigentliche Messung des Kraftstoffstroms durchführt, was über Durchflussmesser wie beispielsweise Coriolismesser oder parallel geschaltete Kolben/Verdrängerzähler-Einheiten, wie sie beispielsweise in der DE-AS 1 798 080 beschrieben sind, erfolgen kann, sowie bei Messsystemen, die eine Kraftstoffrückführung aufweisen, zusätzlich aus einem Konditioniermodul, über welches ein konstanter Druck in der Kraftstoffzuführleitung eingestellt wird.
Diese Systeme zur Kraftstoffverbrauchsmessung mit Druckregeleinrichtung werden beispielsweise vor der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Common-Rail Systems eines Verbrennungsmotors mit mehreren Einspritzventilen angeordnet. Es handelt sich dabei entweder um geschlossene Kreisläufe, bei denen der Kraftstoff aus der Kraftstoffrückführleitung stromabwärts der eigentlichen Messeinrichtung zurück in die Kraftstoffzuführleitung gefördert wird oder Systeme, bei denen eine Rückführleitung direkt zum Tank vorgesehen ist und in dieser ein zweiter Durchflussmesser angeordnet, so dass der Kraftstoffverbrauch aus der Differenz der beiden Durchflussmesser berechnet werden kann. Für eine exakte Messung ist es wichtig, den Kraftstoff mit einem konstanten Vorlaufdruck dem Verbraucher, welcher insbesondere durch einen Verbrennungsmotor mit Common-Rail-Einspritzung gebildet wird, zuzuführen. So ist es bekannt, in der Bypassleitung einen als Überströmventil ausgebildeten Druckregler anzuordnen, der den Druck in der Bypassleitung und damit indirekt auch den Druck in der Kraftstoffzuführleitung regelt, indem ein wachsender Durchströmungsquerschnitt in der Bypassleitung zu einer Erhöhung des freigegebenen Durchströmungsquerschnitts führt. Diese Regelung ist jedoch passiv, so dass durchflussabhängige Änderungen des Druckgefälles nicht berücksichtigt werden, wodurch Fehler bei der Verbrauchsmessung durch auftretende Druckschwankungen entstehen. Zusätzlich ist es nicht möglich, einen Vorlaufdruck von 0 bar beziehungsweise einen Vakuumdruck zu erzeugen, was jedoch je nach Betriebszustand erforderlich ist.
Aus diesem Grund wurden aktive Druckregeleinrichtungen entwickelt, bei denen zusätzlich zum Druckregler in der Bypassleitung ein weiterer
Druckregler in Form eines Druckminderers in der Kraftstoffzuführleitung angeordnet wird. Während die Druckregelung im positiven Druckbereich weiterhin über das Überströmventil erfolgt, kann bei einem Sollwert des Vorlaufdrucks im negativen Bereich der Druckminderer, welcher sich ohne Wirkung eines Druckes in seiner vollständig geöffneten Stellung befindet, in eine den Durchströmungsquerschnitt drosselnde oder sogar schließende Stellung bewegt werden, so dass ein erhöhter Druckabfall erzeugt wird, welcher dazu führt, dass in der nachfolgenden Stichleitung ein Vakuumdruck erzeugt werden kann. Der notwendige Betätigungsdruck für diesen Druckminderer kann mittels des Überstromventils aufgebaut werden.
Nachteilig an einer solchen Ausführung ist es jedoch, dass zwei Regelglieder benötigt werden, um auch Nulldrücke beziehungsweise Vakuumdrücke realisieren zu können, welche sich zusätzlich gegenseitig beeinflussen, wodurch eine exakte Regelung des Vorlaufdruckes auf einen konstanten Istwert erschwert wird. Entsprechend ist der Investitionsaufwand zur Realisierung einer derartigen Druckregelung hoch.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Druckregeleinrichtung sowie ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem zur Verfügung zu stellen, mit welchen bei minimalem apparativen und finanziellem Aufwand zuverlässig eine möglichst exakte Einstellung des Vorlaufdrucks auf einen konstanten Sollwert erreicht wird und gleichzeitig ein möglichst großer Druckbereich eingestellt werden kann, der auch 0-Drücke beziehungsweise Vakuumdrücke als Vorlaufdrücke bezogen auf den Atmosphärendruck beinhaltet. Druch eine derartige Druckregleeinrichtung sollen reproduzierbare Messergebnisse durch Einhaltung gleicher Messbedingungen erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Dadurch, dass die Druckregeleinheit einen Drucksensor aufweist, der an der Kraftstoffzuführleitung stromabwärts der Abzweigung der Bypassleitung angeordnet ist, der elektrisch mit einer Steuereinheit verbunden ist, über die in Abhängigkeit der Messwerte des Drucksensors der Druckregler regelbar ist, wobei in der Kraftstoffzuführleitung stromaufwärts des Drucksensors und stromabwärts der Abzweigung der Bypassleitung ein ungeregeltes Druckreduzierungselement angeordnet ist, kann über den Druckregler ein genauer Sollwert des Vorlaufdrucks eingestellt werden und gleichzeitig der apparative Aufwand minimiert werden, da nur ein Regelglied benötigt wird. Des Weiteren kann durch das Druckreduzierungselement auch ein Druck unter Atmosphärendruck beziehungsweise Atmosphärendruck eingestellt werden, ohne zusätzliche Regelglieder zu benötigen. Die aktive Regelung und Druckmessung führt zu einer exakten Einstellung der Messbedingungen und so zu reproduzierbaren Messergebnissen.
Entsprechend wird die gestellte Aufgabe auch durch ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem gelöst, bei dem eine derartige Druckregeleinrichtung verwendet wird, deren Bypassleitung stromabwärts des Durchflussmessers von der Kraftstoffzuführleitung abzweigt und in die Kraftstoffrückführleitung mündet. Ein solches Kraftstoffverbrauchsmesssystem liefert über ein breites Solldruckspektrum sehr exakte Messwerte bei minimalem apparativen Aufwand.
Vorzugsweise ist das Druckreduzierungselement ein Rückschlagventil, welches einerseits einen Rücklauf verhindert und andererseits einen weitestgehend konstanten, jedoch von den vorliegenden Strömungsgeschwindigkeiten abhängigen Druckabfall erzeugt, so dass mit einfachen Mitteln Unterdrücke in der Kraftstoffzuführleitung erzeugt werden können, wenn der Druckregler in einen den
Durchströmungsquerschnitt in der Bypassleitung weit öffnenden Zustand verstellt wird.
In einer hierzu alternativen Ausbildung der Erfindung ist das Druckreduzierungselement eine Drossel oder eine Blende. Auch diese Bauteile erzeugen zwischen ihrem Eintritt und ihrem Austritt einen Druckabfall, durch den der einstellbare Druckbereich auch auf Unterdrücke im folgenden Kraftstoffzuführleitungsabschnitt eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist der Druckregler ein federbelastetes Regelventil. Dabei kann die Feder entweder einen Regelkörper des Regelventils in einen den Regelquerschnitt des Ventils verschließenden oder einen öffnenden Zustand belasten. Ein Öffnen beziehungsweise Schließen erfolgt dann immer nur dann, wenn eine ausreichende Gegenkraft erzeugt wird, mit der die Federkraft überwunden wird. Bei Verwendung eines durch die Federkraft geschlossenen Ventils wird ausreichende Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff auch bei Ausfall des Ventils sichergestellt, da der Kraftstoff vollständig zum Verbrennungsmotor gefördert würde.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Regelventil ein pneumatisch betätigbares Ventil. Der Luftdruck für ein solches Ventil kann entweder über einen separaten Druckbehälter, über am Verbrennungsmotor vorhandene Druckanschlüsse oder über in der Gebäudetechnik vorhandene Druckanschlüsse zur Verfügung gestellt werden. Diese Ventile weisen einen sehr geringen Energieverbrauch bei sehr guter Regelbarkeit auf. Zusätzlich sind pneumatisch betätigte Ventile wenig störungsanfällig, da kein Kraftstoff in elektrische Teile eindringen kann, was zu Korrosionen und im Extremfall bei Kontakt des Kraftstoffs mit der Elektronik zu Explosionen führen könnte.
Der pneumatische Druck zur Betätigung des Regelventils wird vorteilhafterweise mittels eines elektrischen Vorsteuerventils geregelt, welches über die Steuereinheit angesteuert wird. Dieses kann insbesondere elektromagnetisch betätigbar sein, wobei der Elektromagnet in Abhängigkeit eines Vergleichs der Istwerte des Drucksensors mit seinen Sollwerten bestromt wird und so einen entsprechend geregelten Druck zur Betätigung des pneumatischen Druckreglers zur Verfügung stellt.
Alternativ zu diesen Ausführungen kann der Druckregler auch als ein elektrisches Regelventil ausgebildet werden, welches über die Steuereinheit angesteuert wird und unmittelbar den Durchströmungsquerschnitt regelt. Auf diese Weise wird ein zusätzliches Bauteil eingespart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckreduzierungselement über eine Umgehungsleitung bypassierbar. So kann der vollständige von der Förderpumpe zur Verfügung gestellte Druck auch als Vorlaufdruck für den Verbraucher genutzt werden, obwohl das statische Druckreduzierungselement in der Kraftstoffzuführleitung angeordnet ist. Somit wird der Druckbereich, in dem gemessen werden kann, zusätzlich erweitert.
In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist an einer Verzweigung der Umgehungsleitung mit der Kraftstoffzuführleitung ein Zweiwegeventil angeordnet, mittels dessen somit auf einfache Weise zwischen den beiden Leitungen hin- und hergestellt werden kann.
Des Weiteren ist die Druckregeleinrichtung stromabwärts des Drucksensors und stromaufwärts des Verbrauchers mit einer Förderpumpe fluidisch verbindbar, welche üblicherweise als Hochdruckpumpe ausgebildet ist und so geeignet ist, in der Kraftstoffzuführleitung einen Unterdruck zu erzeugen.
Vorzugsweise mündet die Bypassleitung in die Kraftstoffrückführleitung, über welche unverbrauchter Kraftstoff in die Druckregeleinrichtung zurückführbar ist. Insbsondere bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung kann so ein teilweise beträchtlicher Anteil an Kraftstoff insbesondere aus dem Verteilerrrohr der Common-Rail Anlage zurückgeführt werden.
Dementsprechend zweigt beim Kraftstoffverbrauchsmesssystem in einer bevorzugten Ausbildung, insbesondere für Dieselanwendungen, die Kraftstoffrückführleitung stromabwärts der Druckregeleinrichtung von der Kraftstoffzuführleitung oder einem Verteilerrohr des Verbrauchers ab und mündet stromaufwärts einer Mündung der Bypassleitung in die Kraftstoffrückführleitung in die Druckregeleinrichtung.
Es wird somit eine Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem sowie eine Kraftstoffverbrauchsmessung mit einer derartigen Druckregeleinrichtung zur Verfügung gestellt, mit dem zeitlich aufgelöste Durchflussvorgänge mit hoher Genauigkeit und kontinuierlich ermittelt werden können, indem ein genauer Vorlaufdruck in der Kraftstoffzuführleitung gemessen und entsprechend dieser Messwerte geregelt werden kann. So werden Fehler, die durch verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten bei rein passiv regelnden Elementen zuverlässig vermieden. Des Weiteren können diese Messungen über einen großen Druckbereich erfolgen, der auch Unterdrücke unter Atmosphärendruck beinhaltet. Hierzu wird lediglich ein regelndes Element benötigt, so dass der apparative Aufwand und damit die Anzahl der Bauteile und der Kosten reduziert werden können.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
Die Figur 1 zeigt ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverbrauchsmesssystems mit einer erfindungsgemäßen Druckregeleinheit.
Die Figur 2 zeigt einen Druckregler der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit.
Das in Figur 1 dargestellte Kraftstoffverbrauchsmesssystem besteht aus einem Tank 10, in dem Kraftstoff gespeichert ist. Aus diesem Tank 10 wird mittels einer ersten Kraftstoffpumpe 12 Kraftstoff in eine Kraftstoffzuführleitung 14 gepumpt. Die Kraftstoffzuführleitung 14 führt zu einem Verbraucher 16, der in diesem Ausführungsbeispiel als Verbrennungsmotor 18 mit Common-Rail-Einspritzsystem ausgeführt ist. Entsprechend führt die Kraftstoffzuführleitung 14 zu einer als Hochdruckpumpe ausgebildeten Förderpumpe 20, welche Teil des Verbrennungsmotors ist und über die der Kraftstoff in ein Common-Rail Verteilerrohr 22 gefördert und verdichtet wird. Das Verteilerrohr 22 ist fluidisch mit Einspritzventilen 24 verbunden, über die der Kraftstoff in die Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors 18 eingespritzt wird. Üblicherweise werden in diesen Systemen größere Kraftstoffmengen gefördert, als tatsächlich über die Einspritzventile 24 eingespritzt werden, so dass vom Verteilerrohr 22 eine Kraftstoffrückführleitung 26 abzweigt, welche in die Kraftstoffzuführleitung 14 zurückführt. Dabei können die zurückgeführten Kraftstoffmengen ein Vielfaches der eingespritzten Kraftstoffmengen betragen.
Um den Verbrauch des Kraftstoffs zu messen, ist in der Kraftstoffzuführleitung 14 ein Durchflussmesser 28 angeordnet. Dieser kann beispielsweise als Coriolismesser ausgebildet sein oder beispielsweise durch eine Parallelschalung eines Verdrängerzählers mit einem beweglichen Kolben. Dabei wäre in der Kraftstoffzuführleitung 14 zur Messung der rotatorische Verdrängerzähler angeordnet, der mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird. In einer Kolbenkammer ist ein trägheitsfrei verschiebbarer Kolben in der Parallelleitung zum Verdränger angeordnet. Eine Volumenstromänderung in der Kraftstoffzuführleitung 14 hat zunächst eine Auslenkung des Kolbens zur Folge, welche mittels eines
Wegsensors gemessen wird. Die Messwerte werden einer Steuereinheit zur Verfügung gestellt, welche die Werte dieses Wegsensors aufnimmt und entsprechende Steuersignale dem Antriebsmotor übermittelt, der derart angesteuert wird, dass der Kolben immer in seine definierte Ausgangsstellung zurückbewegt wird, der Volumenstrom also möglichst exakt immer über den rotatorischen Verdränger abgeführt wird. Da jeder Drehzahl des rotatorischen Verdrängers ein im Zeitintervall gefördertes Volumen zugeordnet werden kann, ist es entsprechend möglich, einen Kraftstoffverbrauch aus diesen Werten zu berechnen.
Der Durchflussmesser misst den Kraftstoffverbrauch in der Kraftstoffzuführleitung 14. Die Kraftstoffrückführleitung 26, die zur Kraftstoffzuführleitung 14 zurückführt, mündet stromabwärts des Durchflussmessers 28 und stromaufwärts einer Förderpumpe 29 in die Kraftstoffzuführleitung 14, um eine Doppelmessung dieses Kraftstoffes zu vermeiden und diesen Kraftstoff fördern zu können. Bei geringer Kraftstoffabnahme des Verbrauchers 16 müssen entsprechend lediglich geringe Kraftstoffmengen über die Kraftstoffpumpe 12 dem Messsystem zugeführt werden, weswegen stromaufwärts des Durchflussmessers 28 eine weitere Rückführleitung 30 von der Kraftstoffzuführleitung 14 abzweigt und über die Kraftstoff zum Tank 10 zurückgeführt werden kann, wenn ein ausreichender Druck in der Kraftstoffzuführleitung 14 vorhanden ist. In dieser weiteren Rückführleitung 30 ist hierzu ein mechanischer Druckregler 31 angeordnet, über den der Druck vor dem Durchflussmesser 28 eingestellt wird. Auch wäre es möglich, über diesen mechanischen Druckregler 31 den Druck hinter dem Durchflussmesser 28 zu regeln.
Eine exakte Kraftstoffverbrauchsmessung kann nur dann erfolgen, wenn in der Kraftstoffzuführleitung 14 unmittelbar vor der Hochdruckpumpe 20 ein konstanter Vorlaufdruck herrscht. Dies wird erfindungsgemäß mittels einer Druckregeleinrichtung 32 erreicht, welche eine Bypassleitung 34 aufweist, welche von der Kraftstoffzuführleitung 14 abzweigt und in die
Kraftstoffrückführleitung 26 mündet, wobei die Abzweigung stromabwärts des Durchflussmessers 28 und stromabwärts der Mündung der Kraftstoffrückführleitung 26 in die Kraftstoffzuführleitung 14 und der Förderpumpe 29 angeordnet ist. In dieser Bypassleitung 34 ist ein Druckregler 36 in Form eines Regelventils angeordnet. Dieser Druckregler 36 weist einen Regelkörper 38 auf, der mittels einer Feder 40 von seinem Ventilsitz 42 weg zur Öffnung des Durchströmungsquerschnitts belastet wird. Ein Schließen dieses Druckreglers 36 erfolgt im vorliegenden Fall pneumatisch, indem ein Druck in eine Druckkammer 44 geleitet wird, die durch eine mit dem Regelkörper 38 verbundene Membran 46 begrenzt ist, wobei der Druck entgegen der Federkraft auf die Membran 46 wirkt, wodurch der Regelkörper 38 auf seinen den Durchströmungsquerschnitt umgebenden Ventilsitz 42 abgesenkt wird, sobald das Produkt aus dem anliegenden Druck und der Fläche der Membran 46 größer ist als die Kraft der Feder 40.
Zusätzlich besteht die Druckregeleinrichtung 32 aus einem ungeregelten, also statischem Druckreduzierungselement 48, welches in vorliegendem Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil ausgestaltet ist, jedoch ebenso als Drossel oder Blende ausgeführt werden kann, und in der Kraftstoffzuführleitung 14 stromabwärts einer Abzweigung 50 der Bypassleitung 34 angeordnet ist. Über dieses Druckreduzierungselement 48 findet ein lediglich von der Strömungsgeschwindigkeit abhängiger, jedoch weitestgehend konstanter Druckabfall zwischen seinem Austritt und seinem Eintritt statt.
Dieses Druckreduzierungselement 48 ist über eine Umgehungsleitung 52 bypassierbar. Hierzu ist unmittelbar stromaufwärts des Druckreduzierungselementes 48 eine Verzweigung 54 ausgebildet, in der ein 3/2-Wegeventil 56 angeordnet ist, das dazu dient, dass die Krafstoffzufuhr wahlweise entweder über das Druckreduzierungselement 48 weiter durch die Kraftstoffzuführleitung 14 strömt oder über die Umgehungsleitung 52 strömt, während das Druckreduzierungselement 48 bypassiert wird. Die Umgehungsleitung 52 mündet unmittelbar stromabwärts des Druckreduzierungselementes 48 wieder in die Kraftstoffzuführleitung 14.
Stromabwärts des Druckreduzierungselementes 48 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch stromabwärts der Mündung der Umgehungsleitung 52 in die Kraftstoffzuführleitung 14, jedoch stromaufwärts der Förderpumpe 20, ist an der Kraftstoffzuführleitung 14 ein Drucksensor 58 angeordnet, über den der Vorlaufdruck in der Kraftstoffzuführleitung 14 gemessen wird. Dieser Drucksensor 58 wandelt den Druck in ein entsprechendes elektrisches Signal um, welches einer Steuereinheit 60 zugeführt wird. Diese Steuereinheit 60 dient zur Steuerung eines elektrischen Vorsteuerventils 62, über welches ein Druck aus einem Druckbehälter 64 oder einer anderen Druckluftversorgungsquelle geregelt und dem Druckregler 36 beziehungsweise der Druckkammer 44 des Druckreglers 36 zugeführt wird. Entsprechend wird der Druckregler 36 in der Bypassleitung 34 in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Istwerten des Drucksensors 58 und Sollwerten, welche der Steuereinheit 60 übermittelt werden, geregelt.
Wird nun von einem zentralen Steuergerät vorgegeben, dass der Kraftstoffverbrauch bei einem Vorlaufdruck in der Kraftstoffzuführleitung 14 von 1 bar gemessen werden soll, der tatsächliche vom Drucksensor 58 gemessene Istwert jedoch nur 0,5 bar ist, wird der Druckregler 36 in eine weiter geschlossene Position verschoben, indem das Vorsteuerventil 62 den in die Druckkammer 44 geförderten Druck erhöht. Somit steigt der Druck in der Kraftstoffzuführleitung 14, bis dieser dem gewünschten Sollwert entspricht. Werden geringere Sollwerte vorgegeben, können diese gegebenenfalls auch unterhalb des Atmosphärendrucks liegen, da bei vollständiger Öffnung des Druckreglers 36 der ohnehin geringe Druck vor dem Druckreduzierungselement 48 durch den an diesem stattfindenden Druckabfall zusätzlich verringert wird und so gegebenenfalls auf 0 bar oder auch -0,5 bar gesenkt werden kann. Bei Anforderung besonders hoher Sollwertdrücke kann der Druckregler 36 vollständig geschlossen und zusätzlich das Zweiwegeventil 56 geschaltet werden, so dass kein Druckabfall über das Druckreduzierungselement 48 stattfindet. Diese Umgehung des Druckreduzierungelementes 48 kann auch bereits bei Drücken ab etwa 1,5 bar bar erfolgen, um die Förderpumpe 29 geringer zu belasten.
Durch die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung 32 können somit über einen großen Druckbereich genaue Kraftstoffverbrauchsmessungen vorgenommen werden. Diese Verbrauchsmessungen können sowohl bei Maximalförderdrücken der Förderpumpe erfolgen als auch bei geringen Förderdrücken, welche zusätzlich am Kraftstoffvorlauf auf bis zu -0,8 bar heruntergeregelt werden können. Der Kraftstoffdrucksollwert wird durch die elektronische Regelschleife unter Berücksichtigung des mittels des Drucksensors ermittelten Istwertes des Druckes somit in kürzester Zeit eingestellt, so dass eine hohe Regelgenauigkeit und -geschwindigkeit erreicht wird. Dies führt zu sehr exakten und reproduzierbaren Messergebnissen des Kraftstoffverbrauchsmesssystems, so dass bei exakt definierten Messbedingungen wiederholt Messungen vorgenommen und verglichen werden können. Durch die Einfachhheit der verwendeten Regelgeräte und die geringe Anzahl zu regelnder Glieder wird der notwendige apparative und damit auch finanzielle Aufwand im Vergleich zu bekannten aktiv regelnden Druckregeleinrichtungen verringert.
Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs des Hauptanspruchs möglich sind. Insbesondere ist es denkbar, statt des pneumatischen Druckreglers einen hydraulischen oder rein elektrischen Druckregler zu verwenden. So könnte beispielsweise direkt die Steuereinheit eines elekterischen Regelventils mit den Werten des Drucksensors zur direkten elektrischen Steuerung des Regelventils genutzt werden. Auch sollte klar sein, dass verschieden aufgebaute Kraftstoffverbrauchsmesssysteme bekannt sind, für die jedoch diese Druckregeleinrichtung ebenfalls nutzbar ist. So entfällt insbesondere der Abschnitt der Kraftstoffrückführleitung stromaufwärts der Mündung der Bypassleitung für Benzinanwendungen, bei denen keine erhöhte Kraftstoffförderung mit Rücklauf von der Verteilerleiste aus erfolgt.

Claims (13)

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Druckregeleinrichtung (32) für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit einer Kraftstoffzuführleitung (14), welche mit einem Verbraucher (16) verbindbar ist und über die Kraftstoff dem Verbraucher (16) zuführbar ist, einer Kraftstoffrückführleitung (26), über die Kraftstoff rückführbar ist, einer Bypassleitung (34), über die die Kraftstoffzuführleitung (14) mit der Kraftstoffrückführleitung (26) fluidisch verbunden ist, und über welche Kraftstoff von der Kraftstoffzuführleitung (14) unter Umgehung des Verbrauchers (16) zur Kraftstoffrückführleitung (26) führbar ist, und einem Druckregler (36), über den ein freier Durchströmungsquerschnitt in der Bypassleitung (34) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (58) an der Kraftstoffzuführleitung (14) stromabwärts einer Abzweigung (50) der Bypassleitung (34) von der Kraftstoffzuführleitung (14) angeordnet ist, der elektrisch mit einer Steuereinheit (60) verbunden ist, über die in Abhängigkeit der Messwerte des Drucksensors (58) der Druckregler (36) regelbar ist, wobei in der Kraftstoffzuführleitung (14) stromaufwärts des Drucksensors (58) und stromabwärts der Abzweigung (50) der Bypassleitung (34) ein ungeregeltes Druckreduzierungselement (48) angeordnet ist.
2. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierungselement (48) ein Rückschlagventil ist.
3. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierungselement (48) eine Drossel oder eine Blende ist.
4. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (36) ein federbelastetes Regelventil ist.
5. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil ein pneumatisch betätigbares Ventil ist.
6. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Druck zur Betätigung des Regelventils mittels eines elektrischen Vorsteuerventils (62) regelbar ist, welches über die Steuereinheit (60) ansteuerbar ist.
7. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (36) ein elektrisches Regelventil ist, welches über die Steuereinheit (60) ansteuerbar ist.
8. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierungselement (48) über eine Umgehungsleitung (52) bypassierbar ist.
9. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Verzweigung (54) der Umgehungsleitung (52) mit der Kraftstoffzuführleitung (14) ein Zweiwegeventil (56) angeordnet ist.
10. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung stromabwärts des Drucksensors (58) und stromaufwärts des Verbrauchers (16) mit einer Förderpumpe (20) fluidisch verbindbar ist.
11. Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (34) in die Kraftstoffrückführleitung (26) mündet, über welche unverbrauchter Kraftstoff in die Druckregeleinrichtung (32) zurückführbar ist.
12. Kraftstoffverbrauchsmesssystem mit einer Kraftstoffzuführleitung (14), über welche ein Tank (10) fluidisch mit einem Verbraucher (16) verbunden ist und über die Kraftstoff vom Tank (10) mittels einer ersten Kraftstoffpumpe (12) dem Verbraucher (16) zuführbar ist, einem Durchflussmesser (28) in der Kraftstoffzuführleitung (14), einer Kraftstoffrückführleitung (26), welche fluidisch mit dem Tank (10) oder der Kraftstoffzuführleitung (14) stromabwärts des Durchflussmessers (28) verbunden ist, und über welche Kraftstoff zum Tank (10) oder in die Kraftstoffzuführleitung (14) stromabwärts des Durchflussmessers (28) rückführbar ist, einer Förderpumpe (29) stromabwärts des Durchflussmessers (28) in der Kraftstoffzuführleitung (14), gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung (32) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Bypassleitung (34) stromabwärts des Durchflussmessers (28) von der Kraftstoffzuführleitung (14) abzweigt und in die Kraftstoffrückführleitung (26) mündet.
13. Kraftstoffverbrauchsmesssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffrückführleitung (26) stromabwärts der Druckregeleinrichtung (32) von der Kraftstoffzuführleitung (14) oder einem Verteilerrohr (22) des Verbrauchers (16) abzweigt und stromaufwärts einer Mündung der Bypassleitung (34) in die Kraftstoffrückführleitung (26) in die Druckregeleinrichtung (32) mündet.
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