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Technisches Gebiet
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Diese
Patentoffenbarung bezieht sich allgemein auf ein System und ein
Verfahren zum Vorpumpen in einem Brennstoffsystem und insbesondere
auf ein System und ein Verfahren zum automatischen Vorpumpen in
einem Brennstoffsystem.
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Hintergrund
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Ein
typisches Brennstoffsystem zur Anwendung bei einem Verbrennungsmotor
kann eine Flüssigkeitspumpe, einen Tank, einen Filter,
ein Regulierungs- bzw. Druckbegrenzungsventil und Brennstoffeinspritzvorrichtungen
und einen Reihe von Leitungen aufweisen, welche diese Komponenten
verbinden. Der Tank ist stromabwärts der Flüssigkeitspumpe
gelegen, während der Filter, das Regulierungsventil und
die Einspritzvorrichtungen stromaufwärts gelegen sind.
Die Flüssigkeitspumpe hat einen Einlass und einen Auslass
und zieht Brennstoff aus dem Tank in ihren Einlass und stößt
Brennstoff aus ihrem Auslass zu den anderen Komponenten des Systems aus.
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Luft
oder Dampf kann in diese Brennstoffsysteme eintreten, was bewirkt,
dass die Flüssigkeitspumpe austrocknet und Druck verliert.
Dieser Druckverlust kann die Pumpe unfähig machen, eine
Einschränkung zu überwinden, die durch den Widerstand
des Filters, des Regulierungsventils und der Einspritzvorrichtungen
verursacht wird. Somit kann die Pumpe nicht mehr Brennstoff zu den
Einspritzvorrichtungen pumpen. Dies kann bewirken, dass der Motor
abstirbt, ineffizient arbeitet oder nicht starten kann. Wenn dies
auftritt, muss in dem Brennstoffsystem vorgepumpt werden. Das Vorpumpen
spült/entlüftet Luft aus dem System, wodurch die
Pumpe wieder benetzt wird, sodass sie Brennstoff durch den Filter
und zu den Einspritzvorrichtungen pumpen kann.
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Einige
bekannte Systeme weisen Handpumpen auf, um Luft aus dem System zu
drücken und dadurch im Motor vorzupumpen. Obwohl diese
Pumpen effektiv sein können, hat ein Bediener nicht immer
die Zeit oder die Stärke, die Anzahl der Hübe
zu pumpen, die für einen ordnungsgemäßen
Vorpumpvorgang beim Motor notwendig sind. Zusätzlich ist
es oft schwierig, genügend Druck in diesen Pumpen zu erzeugen,
um das Reglerventil zu öffnen, was nötig sein
kann, um Luft zum Tank zu drücken.
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Andere
bekannte Systeme weisen einen Bypass- bzw. Überleitungsdurchlass
um das Druckregelventil und/oder den Zylinderkopf auf. Dieser Überleitungsdurchlass
weist eine Begrenzungs- bzw. Drosselzumessöffnung auf,
die gestattet, dass Luft ohne Einschränkung hindurchläuft,
die jedoch relativ einschränkend für einen Strömungsmittelfluss
ist. Ein solches System ist in Teilen des
US-Patentes 6,701,900 von Millar u.
a. gezeigt, welches den Titel „Quick Priming Fuel System
and Common Passageway Housing for Same" trägt. Diese Systeme
haben jedoch Nachteile. Beispielsweise arbeiten Drosselzumessöffnungen
nicht gut in Brennstoffsystemen, wo der Zylinderkopf gegenüber
dem Rest des Brennstoffsystems erhöht ist. Dies kommt daher,
dass der Hauptteil der in dem System eingeleiteten Luft über die
Drosselzumessöffnung hinaus ansteigt, ohne in die Zumessöffnung
einzutreten, und diese Luft immer weiter ansteigt, bis sie den Zylinderkopf
erreicht. Schließlich muss diese angestiegene Luft durch
den Zylinderkopf hindurch laufen. Die Drosselzumessöffnung
kann auch in nachteiliger Weise mit dem Regulierungsventil in Wettbewerb
stehen. Weil die Drosselzumessöffnung immer offen ist,
beeinflusst sie den Brennstoffdruck, wenn das Regulierungsventil sich öffnet,
um den Brennstoffdruck zu regeln. Die Begrenzungszumessöffnung
kann auch gestatten, dass der Brennstoff zurück zum Tank
abläuft, wenn der Motor abgeschaltet wird. Wenn eine Öffnung
zur Atmosphäre an irgendeinem Punkt im System existiert,
beispielsweise ein winziges Loch in einem Schlauch, wird das System
Luft durch diese Öffnung hineinziehen, um das Volumen zu
füllen, welches von dem abgelaufenen Brennstoff freigemacht
wird.
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Ein
weiteres System, welches zum Vorpumpen bekannt ist, ist, ein manuelles
Ventil in einem Bypass- bzw. Überleitungsdurchlass um einen
Druckregler herum und/oder um den Zylinderkopf herum zu verwenden.
Das manuelle Ventil ist typischerweise geöffnet, wenn der
Motor aus ist und über eine Handvorpumpe gepumpt wird.
Das manuelle Ventil ist offen, um zu gestatten, dass Luft aus dem
Brennstoffsystem herausläuft, und das System wird vorgepumpt,
wenn Brennstoff aus dem Ventil ausgestoßen wird. Auf das
Bemerken der Erscheinung von Brennstoff hin, schließt der
Bediener dann das manuelle Ventil und wirft den Motor an, um in
herkömmlicher Weise zu starten.
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Andere
Systeme zum Vorpumpen verwenden ein An-Aus-Ventil in einem Überleitungsdurchlass
um einen Druckregler und/oder den Zylinderkopf herum. Diese Art
von Ventil ist offen, wenn der Brennstoffdruck zwischen einem Druck
von Null und einem niedrigen Druck ist, beispielsweise ist das Ventil
0 und 30 psi offen, um Luft zum Tank abzuleiten und dadurch das
Vorpumpen zu erleichtern. Das Ventil schließt und bleibt
geschlossen, sobald der Brennstoffdruck über die niedrige
Druckschwelle ansteigt, beispielsweise ist das Ventil geschlossen,
wenn der Brennstoffdruck über 5 psi ist. Dieses System
zur Verwendung eines An-Aus-Ventils ist nachteilig, weil das Ventil
offen ist, wenn der Motor aus ist. Dies gestattet, dass Brennstoff
zurück zum Tank läuft, was möglicherweise
verursacht, dass das System Luft hereinsaugt.
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Die
vorangegangene Besprechung des Hintergrundes ist alleine dafür
vorgesehen, dem Leser zu helfen. Es ist weder beabsichtigt, die
vorliegende Offenbarung einzuschränken, noch den besprochenen
Stand der Technik zu beschränken oder auszudehnen. Somit
sollte die vorangegangene Besprechung nicht so angesehen werden,
dass sie jegliches Element eines Systems des Standes der Technik zeigt,
welches zur Anwendung bei der vorliegenden Offenbarung ungeeignet
ist, noch ist beabsichtigt anzuzeigen, dass irgendein Element essentiell
bei der Einrichtung der vorliegenden Offenbarung ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt sind ein System und ein Verfahren zum automatischen Vorpumpen
eines Brennstoffsystems durch Ableiten/Spülen von Luft oder
Dampf dar aus vorgesehen. In dem beschriebenen System bewegt sich
ein Ableitungsventil automatisch zwischen drei Positionen, ansprechend
auf den Druck des Brennstoffes im System. Wenn der Brennstoffdruck
in einem ersten Druckbereich ist, bewegt sich das Ableitungsventil
automatisch zu einer ersten geschlossenen Position, um zu verhindern, dass
Brennstoff aus dem Brennstofftank abläuft und dadurch Luft
in das Brennstoffsystem saugt. Wenn der Brennstoffdruck in einem
zweiten höheren Druckbereich ist, bewegt sich das Ableitungsventil
automatisch zu einer offenen Position, um Luft aus dem Brennstoffventil
und in den Tank abzuleiten, wodurch das Brennstoffsystem vorgepumpt
wird. Wenn der Brennstoffdruck in einem dritten noch höheren Druckbereich
ist, bewegt sich das Ableitungsventil automatisch zu einer zweiten
geschlossenen Position, um nicht mit der Regelung des Druckregelventils in
Gegenwirkung zu treten.
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Zusätzliche
und alternative Merkmale und Aspekte des offenbarten Systems und
Verfahrens werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Brennstoffsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung einer Brennstofffilteranordnung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Offenbarung zur Verwendung in dem Brennstoffsystem der 1;
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3 ist
eine Frontansicht eines automatischen Ableitungsventils gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zur Anwendung
der Brennstofffilteranordnung der 2;
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4 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des automatischen Ableitungsventils
der 3 in einer geschlossenen Position;
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5 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des automatischen Ableitungsventils
der 3 in einer offenen Position;
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6 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des automatischen Ableitungsventils
der 3 in einer geschlossenen Position;
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7 ist
eine seitliche Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
des automatischen Ableitungsventils in einer geschlossenen Position;
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8 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des automatischen Ableitungsventils
der 7 in einer offenen Position; und
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9 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des automatischen Ableitungsventils
der 7 in einer geschlossenen Position.
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Detaillierte Beschreibung
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Brennstoffsystems 10 zum
Liefern von Brennstoff zu einem Verbrennungsmotor. Das System 10 weist
einen Brennstofftank 12, einen primären Filter 14,
eine Flüssigkeitspumpe 16, eine sekundäre
Filteranordnung 18 und einen Zylinderkopf 20 auf.
Die Pumpe 16 zieht Brennstoff aus dem Tank 12 in
den Durchlass 22 und durch den primären Filter 14.
Weil der primäre Filter 14 ein feines Filtermedium
aufweisen kann, beispielsweise 120 Mikrometer oder feiner, sinkt
der Brennstoffdruck, wenn der Brennstoff durch das Filtermedium
gezogen wird. Diese Druckverringerung kann signifikant genug sein,
um zu bewirken, dass der Brennstoffdruck unter den Sättigungsdruck des
Brennstoffes abfällt. Wenn dies auftritt, entweicht eingeschlossene
Luft aus dem Brennstoff und erzeugt Luftblasen im Filter 14.
Dies ist ein Weg, von dem entdeckt wurde, dass über diesen
Luft in das Brennstoffsystem 10 eintreten kann. Die Luftblasen bleiben
im Filter 14 während des normalen Betriebs des
Brennstoffsystems 10, d. h. wenn der Motor läuft. Wenn
jedoch das System 10 nicht in Betrieb ist, d. h. wenn der
Motor aus ist, können die Luftblasen durch den Durchlass 24 und
in die Pumpe 16 wandern. Während das System 10 und
der Motor nicht in Betrieb sind, kann auch Atmosphärenluft
in das Brennstoffsystem 10 eintreten. Beispielsweise kann
Atmosphärenluft in das Brennstoffsystem 10 während
eines Filterwechsels oder durch eine gebrochene Leitung oder eine
leckende Verbindung eintreten. Diese Atmosphärenluft kann
auch zur Pumpe 16 wandern.
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Luft,
die in die Pumpe 16 eintritt, während der Motor
aus ist, verringert die Viskosität des Brennstoffes in
der Pumpe 16. In diesem Zustand kann ein internes Leck in
der Pumpe 16 auftreten, wenn ein Motorstart versucht wird,
weil ihre Zahnräder nicht effektiv den Brennstoff mit verringerter
Viskosität pumpen können. Wenn die interne Leckagerate
die Ausgaberate der Pumpe 16 überschreitet, dann
kann die Pumpe 16 keinen Fluss zum System 10 liefern.
Entsprechend wird der Motor nicht starten können, weil die
Pumpe 16 nicht ihre vorgesehene Funktion des Pumpens von
Brennstoff durch den Durchlass 26 zur sekundären
Filteranordnung 18 und durch den Durchlass 28 zum
Zylinderkopf 20 ausführen kann, wo die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 montiert sind.
Wenn Luft in die Pumpe 16 eintritt, dann verliert das System
auch Druck, und der Motor kann starten, jedoch kurz danach absterben.
Dies tritt auf, wenn genügend Brennstoff im System ist,
um den Motor zu starten, jedoch die Pumpe 16, die mit Luft
verunreinigt bzw. angefüllt ist, nicht einen Fluss von
zusätzlichem Brennstoff zum System für einen fortgesetzten Betrieb
des Motors liefern kann.
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Mit
Bezug auf 2 ist die sekundäre
Filteranordnung 18 derart gezeigt, dass sie einen Bypass- bzw. Überleitungsdurchlass 32 hat.
Der Durchlass 32 weist ein automatisches Ableitungsventil 34 oder
ein erstes Ventil zum Vorpumpen des Brennstoffsystems 10 auf,
und zwar durch Öffnen und Schließen eines Zugangs
zu einem Ablaufdurchlass 36. Wenn das automatische Ableitungsventil 34 offen
ist, können Brennstoff und Luft am Durchlass 28 vorbeilaufen, der
zum Zylinderkopf 20 führt, und können
zurück zum Tank 12 durch den Ablaufdurchlass 36 fließen. Dies
verringert die Einschränkung bzw. Drosselung an der Pumpe 16 und
ermöglicht, dass die Pumpe 16 einen Fluss erzeugt
und selbst vorpumpt.
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Zusätzlich
zum Durchlass 32 und dem automatischen Ableitungsventil 34 weist
die sekundäre Filteranordnung 18 einen Einlass 40,
einen sekundären Brennstofffilter 44, einen Auslass 46 zum
Zylinderkopf, einen Rückleitungseinlass 48 vom
Zylinderkopf, ein Druckregelventil 50 oder ein zweites
Ventil und einen Auslass 52 zum Brennstofftank auf. Die Anordnung 18 weist
weiter einen Durchlass 54 auf, der sich zwischen dem sekundären
Filter 44 und dem Auslass 46 des Zylinderkopfes
erstreckt. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel,
wie es in 2 gezeigt ist, ist der Durchlass 32 ein
innerer Durchlassweg, der in der Filterbasis 18 ausgeformt
ist. Ein Ende des Durchlasses 32 ist zwischen dem sekundären
Filter 44 und dem Auslass 46 angeschlossen, während
das andere Ende zwischen dem Regulierungsventil 50 und
dem Auslass 52 angeschlossen ist. Entsprechend ermöglicht
der Durchlass 32, dass Brennstoff an dem Druckregelventil 50 vorbeiläuft.
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Es
sei bemerkt, dass ein Ende des Durchlasses 32 irgendwo
zwischen der Pumpe 16 und dem Druckregelventil 50 angeschlossen
sein kann, während das andere Ende irgendwo zwischen dem Druckregelventil 50 und
dem Brennstofftank 12 angeschlossen sein kann. Beispielsweise
kann ein Ende des Durchlasses 32 zwischen dem zweiten Filter 44 und
dem Auslass 46 oder zwischen dem Auslass 46 und
dem Einlass 48 oder zwischen dem Einlass 48 und
dem Ventil 50 angeschlossen sein, während das andere
Ende irgendwo zwischen dem Ventil 50 und dem Tank 12 angeschlossen
sein kann. Diese Ausführungsbeispiele, genauso wie das
Ausführungsbeispiel der 2, ermöglichen,
dass Brennstoff an dem Druckregelventil 50 vorbeiläuft
und zu dem Niederdruckbereich fließt, der erzeugt wird,
wenn das Ableitungsventil 34 den Überleitungsdurchlass 32 öffnet.
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Es
sei auch bemerkt, dass der Durchlass 32 ein externer Durchlass
sein kann. Wie durch die gestrichelten Linien in 2 veranschaulicht,
ist beispielsweise der Durchlass 32' ein externer Durchlass,
mit dem das automatische Ableitungsventil 34 verbunden
ist.
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Brennstoff
tritt in die Filteranordnung 18 an entweder dem Einlass 40 oder 48 ein.
Der Einlass 40 nimmt Brennstoff vom Tank 12 auf.
Dieser Brennstoff wird von der Pumpe 16 aus dem Tank 12 und
durch den Durchlass 26 gepumpt. Sobald er in der Filteranordnung 18 ist,
läuft dieser Brennstoff vom Tank zum sekundären
Brennstofffilter 44 für eine zusätzliche Filterung,
und dann, falls das Ableitungsventil 34 geschlossen ist,
läuft er durch den Auslass 46 zum Zylinderkopf.
Wenn jedoch das Ableitungsventil 34 offen ist, kehrt dieser
Brennstoff vom Tank über den Auslass 52 zum Tank
zurück. Der Einlass 48 nimmt den zurückgeleiteten
Brennstoff vom Zylinderkopf 20 auf. Dieser zurückgeleitete
Brennstoff, der übriger Brennstoff ist, läuft
vom Zylinderkopf 20 durch den Rückleitungsdurchlass 58 und
dann, falls das Druckregelventil 50 offen ist, tritt er
aus der Filteranordnung über den Auslass 52 zum
Tank aus. Das Ableitungsventil 34 und das Regelventil 50 öffnen
und schließen sich ansprechend auf den Brennstoffdruck,
und wenn irgendeines der Ventile 34 oder 50 offen
ist, kehrt der Brennstoff zum Tank 12 über den
Ablaufdurchlass 36 zurück. Das Ableitungsventil 34 öffnet
sich in den unteren Druckbereichen, während das Druckregelventil 50 sich
in höheren Druckbereichen öffnet. In einem Ausführungsbeispiel,
wenn der Brennstoffdruck in einem ersten Druckbereich ist, beispielsweise
zwischen 0 psi und ungefähr 5 psi, dann sind beispielsweise
das Ableitungsventil 34 und das Regelventil 50 beide
geschlossen, und kein Brennstoff tritt durch den Auslass 52 zum
Ableiten zurück zum Tank 12 aus. Wenn jedoch der
Brennstoffdruck in einem zweiten höheren Druckbereich ist,
beispielsweise zwischen ungefähr 5 psi und ungefähr
30 psi, ist das Ableitungsventil 34 offen, und das Regelventil 50 ist
geschlossen. Entsprechend kann in diesem zweiten Druckbereich der
Brennstoff durch das Ableitungsventil 34 und den Auslass 52 zum
Ablaufen zurück zum Tank 12 laufen. Wenn der Brennstoffdruck
in einem dritten noch höheren Druckbereich ist, beispielsweise
ungefähr 30 psi bis ungefähr 60 psi, sind sowohl
das Ableitungsventil 34 als auch das Regulierungsventil 50 beide
geschlossen, und kein Brennstoff tritt durch den Auslass 52 aus.
Wenn der Brennstoffdruck die äußere Grenze des
dritten Druckbereiches überschreitet, beispielsweise größer
als ungefähr 60 psi ist, ist das Regelventil 50 offen
und das Ableitungsventil 34 ist geschlossen. In diesem
Fall kann Brennstoff durch das Regelventil 50 und den Auslass 52 zum
Ablaufen zum Tank 12 laufen.
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Das
Regelventil 50 öffnet und schließt, um den
Brennstoffdruck des Systems 10 auf einem idealen Betriebsdruck
zu halten. In einem Ausführungsbeispiel kann der ideale
Betriebsdruck ungefähr 60 psi sein. Um den Brennstoffdruck
auf 60 psi zu halten, bleibt das Regelventil 50 geschlossen,
wenn der Brennstoffdruck auf oder unter 60 psi ist, und öffnet, wenn
der Brennstoffdruck 60 psi überschreitet. Wenn das
Regelventil 50 offen ist, bleibt der Brennstoffdruck relativ
konstant oder sinkt, weil Brennstoff am Zylinderkopf 20 vorbeilaufen
kann und zurück zum Tank 12 ablaufen kann. Das
Ventil 50 wird eine Balance zwischen geöffnetem
und geschlossenem Zustand finden, um den Brennstoffdruck nahe 60
psi zu halten. Entsprechend öffnet und schließt
das Regelventil 50, um den Brennstoffdruck des Systems 10 auf
einem idealen oder voreingerichteten Betriebsdruck zu halten.
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Weil
das Regelventil 50 nicht öffnet, bis der Brennstoffdruck
den vorbestimmten Betriebsdruck erreicht, kann die Pumpe 16,
die an einer internen Leckage leidet, die durch den Brennstoff mit
verringerter Viskosität bewirkt wird, nicht genügend
Fluss erzeugen und den Brennstoffdruck ausreichend steigern, um
das Regelventil 50 zu öffnen, welches Luft durch
den Durchlass 36 zum Tank 12 ableiten würde. Entsprechend
kann das System 10 nicht vorpumpen und der Motor wird absterben
oder nicht starten können, weil die Pumpe 16,
in der der Brennstoff mit verringerter Viskosität ist,
nicht die Einschränkung bzw. Drosselung des Systems überwinden
kann und einen Fluss in das System 10 vorsehen kann. Jedoch
verringert das Öffnen des Ableitungsventils 34 die
Einschränkung bzw. Drosselung des Systems auf der Pumpe 16,
wodurch es der Pumpe 16 ermöglicht wird, einen
Fluss zu erzeugen. Dies kommt daher, dass, falls das Ableitungsventil 34 offen
ist, Brennstoff an dem Druckregelventil 50 und dem Zylinderkopf 20 vorbeilaufen
kann, welches Bereiche mit starker Drosselung bzw. Einschränkung
mit hohem Druck sind, und er kann zum Tank 12 ablaufen,
was ein Bereich mit niedrigerer Drosselung mit niedrigerem Druck
ist.
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In
dem Brennstoffsystem 10 der vorliegenden Offenbarung wird
der Brennstoffdruck in dem System schließlich unter einen
idealen Betriebsbereich abfallen, wenn die Pumpe 16 Druck
verliert. Dieser Abfall des Brennstoffdrucks des Systems wird die
Betriebsabfolge des Ableitungsventils 34 auslösen.
Entsprechend wird das Ableitungsventil 34 die Begrenzung
bzw. Einschränkung bei der Pumpe 16 öffnen
und verringern, was somit ermöglicht, dass die Pumpe 16 Luft
durch den Durchlass 36 zum Tank 12 drückt.
Sobald die Luft aus der Pumpe 16 und dem Rest des Systems 10 ausgestoßen
wird, kann die Pumpe einen Fluss und eine Steigerung des Brennstoffdruckes
erzeugen. Diese Steigerung des Brennstoffdruckes wird schließlich
bewirken, dass das Ableitungsventil 34 schließt,
was ermöglicht, dass das Druckregelventil 50 das
System 10 während des normalen Betriebs regelt.
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Die
Betriebsabfolge des automatischen Ableitungsventils 34 wird
nun genauer beschrieben. Das Ableitungsventil 34 ist konfiguriert,
um zu schließen und geschlossen zu bleiben, wenn der Brennstoffdruck
im ersten Druckbereich ist. Typi scherweise ist der Motor während
dieses Druckbereiches aus. Das automatische Ableitungsventil 34 ist
geschlossen, wenn der Motor aus ist, um zu verhindern, dass Brennstoff
in den Durchlass 36 eintritt und zum Tank 12 abfließt,
weil, falls Brennstoff zum Tank abfließt, das System 10 Luft
aus der Atmosphäre hereinziehen kann, um das Volumen zu
ersetzen, welches von dem abgelaufenen Brennstoff freigemacht wurde.
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Das
Ableitungsventil 34 ist weiter konfiguriert, um zu öffnen,
wenn der Brennstoffdruck im zweiten höheren Druckbereich
ist, in dem Luft und Dampf oft im Brennstoff vorhanden sind. Entsprechend öffnet
das Ableitungsventil 34, um zu gestatten, dass Brennstoff
mit Luft oder Dampf darin am Zylinderkopf 22 vorbeiläuft
und zum Tank 12 über die Rückleitung 36 zurückkehrt.
Dies verringert die Einschränkung bzw. Drosselung an der
Transferpumpe 16, was ermöglicht, dass irgendwelche
Luft oder Dampf aus dem System 10 gespült werden.
Sobald die Luft und der Dampf aus der Pumpe 16 und dem Rest
des Systems 10 gedrückt wurden, kann die Pumpe 16 einen
Fluss liefern und den Brennstoffdruck an den dritten noch höheren
Druckbereich liefern. Wenn dies auftritt, ist das Ableitungsventil 34 konfiguriert,
um zu schließen und geschlossen zu bleiben, bis der Druck
auf den zweiten Druckbereich abfällt. Anders gesagt, das
Ableitungsventil 34 ist geschlossen, wenn der Brennstoffdruck
die äußere Grenze des zweiten Druckbereiches überschreitet. Das
Schließen des Ableitungsventils 34 bei solchen Drücken
verhindert, dass das Ableitungsventil 34 die Funktion des
Regulierungsventils 50 beeinträchtigt. Das heißt,
wenn der Brennstoffdruck über den idealen Betriebsdruck
ansteigt, beispielsweise über 60 psi, öffnet das
Regelventil 50, um den Brennstoffdruck zu verringern, und
wenn das Ableitungsventil 34 in diesem Druckbereich öffnen
müsste, würde es mit der Regulierung des Regelventils 50 in
Gegenwirkung treten.
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Die 3–6 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel des automatischen Ableitungsventils 34.
Das Ableitungsventil 34 ist in 4 in einer ersten
geschlossenen Position, in 5 in einer
offenen Position und in 6 in einer zweiten geschlossenen
Position. Das veranschaulichte Ableitungsventil 34 weist
einen Ventilkörper 70 mit einem ersten Ende 72 und
einem zweiten Ende 74 auf. Ein Einlass 76 ist
im ersten Ende 72 ausgeformt, und ein Auslass 78 ist
in einem Seitenteil des Ventilkörpers 70 ausgeformt.
Es sei bemerkt, dass andere Auslässe 78 an verschiedenen
Stellen im Körper 70 ausgeformt sein können.
Der Einlass 76 ist in Strömungsmittelverbindung
mit dem Durchlass 54 der zweiten Filteranordnung 18 und
der Auslass 78 ist in Strömungsmittelverbindung
mit dem Ablaufdurchlass 36, der zum Brennstofftank 12 führt.
Der Ventilkörper 70 weist eine Kammer 80 und
einen ersten Stößel 82 auf, der verschiebbar
darin positioniert ist. Der erste Stößel 82 hat
erste und zweite Enden 84, 86, eine Außenfläche 88,
eine Bohrung 90 und einen Durchlass 92. Es sei
bemerkt, dass der erste Stößel 82 mehr
als einen Durchlass 92 haben kann. Die Bohrung 90 ist
im ersten Ende 84 des ersten Stößels 82 ausgeformt
und ist in Strömungsmittelverbindung mit dem Einlass 76 des
Ventilkörpers 70. Der Durchlass 92 erstreckt
sich zwischen der Bohrung 90 und der Außenfläche 88 des
ersten Stößels 82 und, wie in 5 gezeigt,
sind der Einlass 76 und der Auslass 78 in Strömungsmittelverbindung
miteinander und das Ableitungsventil 34 ist in der offenen
Position, wenn der Durchlass 92 in einer Linie mit dem
Auslass 78 ist. Anders gesagt, wie in den 4 und 6 gezeigt,
ist das Ableitungsventil 34 entweder in der ersten oder
in der zweiten geschlossenen Position, wenn der Durchlass 92 nicht
in einer Linie mit dem Auslass 78 ist.
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Eine
erste Vorspannfeder 96 ist in der Kammer 80 nahe
dem zweiten Ende 74 des Ventilkörpers 70 angeordnet,
wie in 5 gezeigt. Die erste Feder 96 ist im
Allgemeinen zwischen einem oberen Teil 98 der Kammer 80 und
dem zweiten Ende 86 des Stößels 82 positioniert.
Diese Anordnung ermöglicht, dass die Feder 96 den
Stößel 82 zum ersten Ende 72 des
Ventilkörpers 70 hin vorspannt. Der Stößel 82 bewegt
sich zwischen Positionen ansprechend auf Veränderungen
des Brennstoffdruckes am Einlass 76. Es sei bemerkt, dass
der Brennstoffdruck in den Durchlässen 54 und 32 im
Wesentlichen der Gleiche ist, wie der Brennstoffdruck am Einlass 76.
Wenn der Brennstoffdruck am Einlass 76 zunimmt, wird die
Feder 96 zusammengedrückt und der Stößel 82 zieht sich
in die Kammer 80 zurück, und zwar zum zweiten Ende 74 des
Ventilkörpers 70 hin. Wenn der Brennstoffdruck
am Einlass 76 abnimmt, entspannt sich genauso die Vorspannfeder 96,
und der Stößel 82 bewegt sich zum ersten
Ende 72 des Ventilkörpers 70.
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Wie
in 4 gezeigt, ist das erste Ende 84 des
Stößels 82 im Allgemeinen bündig
mit dem ersten Ende 72 des Ventilkörpers 70,
wenn der Brennstoffdruck am Einlass 76 im ersten Druckbereich
ist, und die (in 4 nicht gezeigte) Feder 96 ist
im Allgemeinen entspannt. In diesem Zustand ist das Ableitungsventil 34 in
der ersten geschlossenen Position, weil der Durchlass 92 axial
unter dem Auslass 78 positioniert ist und außer
Strömungsmittelverbindung mit diesem ist. Wie in 5 gezeigt,
ist die erste Feder 96 zusammengezogen und der erste Stößel 82 ist
in die Kammer 80 zurückgezogen, wenn der Brennstoffdruck
am Einlass 76 auf den zweiten Druckbereich zunimmt. In
diesem Zustand ist der Durchlass 92 in einer Linie mit
dem Auslass 78, und Strömungsmittel kann aus dem
Einlass 76 zum Auslass 78 durch den Durchlass 92 fließen.
Entsprechend ist das Ableitungsventil in der offenen Position, wenn
der Brennstoffdruck am Einlass 76 im zweiten Druckbereich
ist. Wie in 6 gezeigt, ist die Feder 96 weiter
zusammengezogen, und der Stößel 82 ist weiter
in die Kammer 86 zurückgezogen, wenn der Brennstoffdruck
am Einlass 76 auf den dritten Druckbereich und darüber
ansteigt. In diesem Zustand ist das Ableitungsventil 34 in
der zweiten geschlossenen Position, weil der Durchlass 92 axial über
dem Auslass 78 und außer Strömungsmittelverbindung damit
positioniert ist.
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Mit
Bezug auf die 7–9 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ableitungsventils 34 gezeigt.
Das Ableitungsventil 34 ist in der ersten geschlossenen
Position in der 7, in der offenen Position in 8 und
der zweiten geschlossenen Position in 9. Zusätzlich
zu den Merkmalen des in den 3–6 veranschaulichten
Ausführungsbeispiels weist das Ableitungsventil 34,
das in den 7–9 veranschaulicht
ist, einen zweiten Stößel 100 und eine
zweite Vorspannfeder 102 auf. Der zweite Stößel 100 und
die zweite Feder 102 sind beide in der Bohrung 90 des
ersten Stößels 82 gelegen. Die zweite
Feder 102 hat eine kleine Federkonstante im Verhältnis
zur ersten Feder 96.
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Wie
in 7 gezeigt, sind beide Federn 96 und 102 im
Allgemeinen entspannt und beide Stößel 82 und 100 sind
im Allgemeinen bündig mit dem zweiten Ende 72 des
Ventilkörpers 70, wenn der Brennstoffdruck am
Einlass 76 im ersten Druckbereich ist. Das Ableitungsventil 34 ist
bei diesem Druck in der ersten ge schlossenen Position, weil der
zweite Stößel 100 den Einlass 76 schließt
und den Fluss zum Durchlass 92 hin verhindert, der in einer
Linie mit dem Auslass 78 ist, wenn das Ableitungsventil 34 in
der ersten offenen Position ist. Wegen der relativ kleinen Größe
ihrer Federkonstante zieht sich die zweite Feder 102 allmählich
zusammen und der zweite Stößel 100 zieht
sich in die Bohrung 90 zurück, wenn der Brennstoffdruck
am Einlass 76 auf den zweiten Druckbereich ansteigt. Jedoch
zieht sich die erste Feder 96 wegen der relativ großen
Größe ihrer Federkonstante nicht zusammen, und
der Durchlass 92 und der Auslass 78 bleiben in
einer Linie miteinander. Entsprechend bleiben, wie in 8 gezeigt,
der Durchlass 92 und der Auslass 78 in einer Linie,
wenn der Brennstoffdruck am Einlass 76 im zweiten höheren
Druckbereich ist, und der zweite Stößel 100 zieht
sich zu einer Position über dem Durchlass 92 zurück.
Dies gestattet, dass Brennstoff vom Einlass 76 durch den
Durchlass 92 und den Auslass 78 fließt.
Wie in 9 gezeigt, zieht sich die Feder 96 zusammen,
wenn der Brennstoffdruck am Einlass 76 im dritten noch
höheren Druckbereich ist, was bewirkt, dass der erste Stößel 82 sich
in die Kammer 80 zurückzieht, was den Durchlass 92 zu
einer Position axial über dem Auslass 78 und außer
Strömungsmittelverbindung damit bewegt. Hier ist das Ableitungsventil
in der zweiten geschlossenen Position, und es existiert keine Strömungsmittelverbindung zwischen
dem Einlass 76 und dem Auslass 78.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
industrielle Anwendbarkeit des hier beschriebenen Systems 10 wird
aus der vorangegangenen Besprechung leicht offensichtlich werden.
Das System 10 der vorliegenden Offenbarung kann mit irgendeiner
Bauart eines Maschinenmotors assoziiert sein, wie beispielsweise
mit Verbrennungsmotoren, die in verschiedenen Arten von Grundsystemen
arbeiten. Beispielsweise kann das System 10 in einem Motor
vorgesehen sein, der mit einem System assoziiert ist, wie beispielsweise
einem Seefahrzeug, einem Landfahrzeug und/oder einem Luftfahrzeug. Weiterhin
kann das System 10 mit einem Motor assoziiert sein, der
in einem System arbeitet, welches kein Fahrzeug ist, wie beispielsweise
in Maschinen, die in einer Herstellungsfabrik oder in Generatorsätzen
arbeiten. Entsprechend wird klar sein, dass das System 10 mit
irgendeiner Bauart eines aufnehmenden Systems assoziiert sein kann,
welches verschiedene Arten von Motoren aufweist, die in verschiedenen
Umgebungen arbeiten können.
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Es
wird klar sein, dass die vorangegangene Beschreibung Beispiele des
offenbarten Systems und der offenbarten Technik vorsieht. Jedoch
wird in Betracht gezogen, dass andere Einrichtungen der Offenbarung
im Detail von den vorangegangenen Beispielen abweichen können.
Alle Bezüge auf die Offenbarung oder Beispiele davon sollen
auf das spezielle Beispiel Bezug nehmen, welches an dem Punkt besprochen
wird, und sie sollen nicht irgendeine Einschränkung bezüglich
des Umfangs der Offenbarung im Allgemeinen implizieren. Jegliche
sprachliche Darstellung einer Unterscheidung oder Herabsetzung bezüglich
gewisser Merkmale soll anzeigen, dass diese Merkmale weniger bevorzugt
werden, soll jedoch diese nicht vollständig aus dem Umfang
der Offenbarung ausschließen, außer falls dies
in anderer Weise angezeigt wird.
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Die
Erwähnung von Wertebereichen hier soll allein als ein verkürzendes
Verfahren zur Bezugnahme einzeln auf jeden getrennten Wert dienen,
der in den Bereich fällt, außer falls dies in
anderer Weise hier angezeigt wird, und jeder getrennte Wert ist
in der Beschreibung mit eingeschlossen, wie wenn er einzeln hier
erwähnt worden wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren
können in irgendeiner geeigneten Reihenfolge ausgeführt
werden, außer wenn dies in anderer Weise hier erwähnt
wird oder in anderer Weise klar im Gegensatz zum Zusammenhang steht.
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Entsprechend
weist diese Offenbarung alle Modifikationen und äquivalenten
Ausführungen des vorliegenden Gegenstandes auf, der in
den hier angehängten Ansprüchen erwähnt
wird, wie durch das anwendbare Recht gestattet. Darüber
hinaus ist jegliche Kombination der oben beschriebenen Elemente in
allen ihren möglichen Variationen von der Offenbarung miteingeschlossen,
außer wenn dies hier in anderer Weise angezeigt wurde oder
in anderer Weise klar im Gegensatz zum Zusammenhang steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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