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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Ventilanordnung in
einem Kraftstoffpumpenmodul, die einen hohen Druck in einer Kraftstoffleitung liefert
und dadurch einen optimalen Kraftstoffdruck während eines Maschinenstartens
gewährleistet.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen,
die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, und bilden möglicherweise
keinen Bestandteil des Stands der Technik. Herkömmliche Kraftstoffsysteme für Fahrzeuge, wie
diejenigen, die in Automobile eingebaut sind, können ein „Kraftstoffrückführsystem" einsetzen, bei dem
ein Kraftstoffzufuhrrohr oder eine Kraftstoffzufuhrleitung benutzt
wird, um einer Maschine Kraftstoff von einem Kraftstofftank zuzuführen, und
ein Kraftstoffrückführrohr oder
eine Kraftstoffrückführleitung benutzt
wird, um nicht verwendeten Kraftstoff von der Maschine zu dem Kraftstofftank
zurückzuführen.
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Typischerweise
setzen modernere Fahrzeuge ein „Kraftstoffsystem ohne Rückführung" ein, das entweder
mechanisch oder elektrisch gesteuert werden kann. Bei vielen Kraftstoffsystemen
ohne Rückführung, wie
einem mechanischen Kraftstoffsystem ohne Rückführung (engl.: mechanical returnless
fuel system; „MRFS"), pumpt eine Kraftstoffpumpe
kontinuierlich einen konstanten Fluss eines Kraftstoffs von einem
Kraftstofftank zu der Maschine. Bei einem anderen Typ eines Kraftstoffsystems
ohne Rückführung, wie
einem elektronischen Kraftstoffsystem ohne Rückführung (engl.: electronic returnless
fuel system; „ERFS"), wird die Spannung über der
Kraftstoffpumpe gesteuert, um den Kraftstoff, der zu der Maschine
gepumpt wird, zu variieren. Ein Druckregulierer steuert den Druck
des Kraftstoffs, der zu der Maschine geleitet wird, und entlädt überschüssigen Kraftstoff
zurück
in den Kraftstofftank. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Rückführleitung,
daher der Ausdruck „Kraftstoffsystem
ohne Rückführung".
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Wenn
die Maschine in Betrieb ist, wird Kraftstoff mit einem relativ niedrigen
Druck, beispielsweise 400–450
Kilopascal (kPa), zu der Maschine befördert. Die Maschine kann dann
ausgeschaltet werden, und für
eine Zeitdauer, nachdem die Maschine ausgeschaltet wurde, jedoch
noch immer Wärme
abstrahlt, kann der Kraftstoff, der in der Kraftstoffinjektorschiene
und der Kraftstoffleitung zurückbleibt, durch
die Maschine, andere heiße
Komponenten des Fahrzeugs und/oder hohe Umgebungslufttemperaturen
erwärmt
werden. Unter diesen Bedingungen kann Kraftstoff mit niedrigem Druck
in der Kraftstoffschiene oder in Kraftstoffleitungen verdampfen. Demzufolge
kann Kraftstoffdampf in der Injektorschiene oder den Kraftstoffleitungen
eine Dampfblasenbildung verursachen, die wiederum während eines
versuchten Maschinenneustarts eine Zündung oder eine Verbrennung
verhindern kann.
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Bekannten
Kraftstoffsystemen mangelt es an einer zufriedenstellenden Einrichtung
zum Verwalten eines Kraftstoffdrucks und eines Flusses in einem Kraftstoffsystem
sowohl während
eines Betriebs einer Maschine als auch nach demselben auf eine effiziente
und raumbewusste Art und Weise.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Kraftstoffpumpenmodul kann eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregulierer,
ein Kraftstoffzufuhrleitungs-Rückschlagventil,
ein Kraftstoffleitungs-Druckentlastungsventil und einen Kraftstoffpumpenmodulflansch
einsetzen, der angepasst sein kann, um eine Kraftstoffzufuhrleitung,
die das Kraftstoffpumpenmodul mit einer Kraftstoffinjektorschiene fluidmäßig verbindet,
in Eingriff zu nehmen. Der Druckregulierer kann angepasst sein,
um einen vorbestimmten Kraftstoffdruck zwischen der Kraftstoffpumpe
und dem Kraftstoffzufuhrleitungs-Rückschlagventil aufrecht zu
erhalten. Das Kraftstoffzufuhrleitungs-Rückschlagventil kann konfiguriert
sein, um einen minimalen Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung
zu ermöglichen,
während
das Druckent lastungsventil konfiguriert sein kann, um den maximalen
Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung zu begrenzen. Das
Kraftstoffzufuhrleitungs-Rückschlagventil,
das Druckentlastungsventil und der Flansch können integriert sein, um einen
einzigen fluidmäßig verbundenen
Aufbau zu bilden, der in einem Fluidweg zwischen dem Druckregulierer
und der Kraftstoffzufuhrleitung angeordnet ist. Ein einziges Gehäuse oder
mehrere Gehäuse,
die zusammen gebildet sind, um ein integriertes Gehäuse zu bilden, kann
bzw. können
die Kraftstoffpumpe und den Druckregulierer aufnehmen. Der einzige
fluidmäßig verbundene
Aufbau und das integrierte Gehäuse können fest
miteinander in Eingriff sein, um eine modulare Einheit zu bilden.
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Das
Zufuhrleitungs-Rückschlagventil
und das Druckentlastungsventil können
vertikal angeordnet sein und fluidmäßig parallel zueinander sein.
Alternativ kann ein einziger Aufnahmeaufbau ein vertikal orientiertes
Zufuhrleitungs-Rückschlagventil
und ein horizontal orientiertes Druckentlastungsventil oder ein
horizontal orientiertes Zufuhrleitungs-Rückschlagventil und ein vertikal
orientiertes Druckentlastungsventil in dem einzigen Aufnahmeaufbau
aufnehmen. Ferner kann bei noch einer anderen Anordnung der einzige
Aufnahmeaufbau an den Flansch geschweißt sein, um einstückig mit
dem Flansch zu sein und permanent an demselben festgemacht zu sein.
Der Flansch und der einzige Aufnahmeaufbau können einen Fluidkanal bilden,
der das Druckentlastungsventil und das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil fluidmäßig verbindet.
Das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil
und das Druckentlastungsventil können auf
eine schlauchlose Weise fluidmäßig verbunden sein,
um eine Lebensdauer zu erhöhen
und Teile zu reduzieren.
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Weitere
Anwendungsgebiete werden aus der Beschreibung, die hierin geliefert
wird, offensichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung
und spezifische Beispiele lediglich für Zwecke einer Darstellung
beabsichtigt sind, und nicht beabsichtigt sind, um den Schutzbereich
der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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ZEICHNUNGEN
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Die
Zeichnungen, die hierin beschrieben sind, dienen lediglich Darstellungszwecken
und sind nicht beabsichtigt, um den Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung auf irgendeine Weise zu begrenzen.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, die ein Kraftstoffsystem als
Phantombild zeigt;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Kraftstoffzufuhrsystems für ein Fahrzeug,
die Kraftstoffinjektoren zeigt;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kraftstofftanks für ein Fahrzeug,
die einen Ort eines Kraftstoffpumpenmoduls zeigt;
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4 ist
eine Seitenansicht eines Beispiels eines Kraftstoffpumpenmoduls
gemäß den Lehren der
Erfindung;
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5 ist
eine Seitenansicht eines Kraftstoffpumpenmoduls, die eine Ventilanordnung
gemäß den Lehren
der Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Seitenansicht eines Kraftstoffpumpenmoduls, die eine Ventilanordnung
gemäß den Lehren
der Erfindung zeigt;
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7 ist
eine Seitenansicht eines Kraftstoffpumpenmoduls, die eine Ventilanordnung
gemäß den Lehren
der Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Seitenansicht eines Kraftstoffpumpenmoduls, die eine Ventilanordnung
gemäß den Lehren
der Erfindung zeigt;
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9 ist
eine Unteransicht eines Kraftstoffpumpenmodulflansches und von Ventilorten
gemäß den Lehren
der Erfindung;
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10 ist
eine perspektivische Unteransicht eines Befestigungsorts von Kraftstoffpumpenmodulventilen
gemäß den Lehren
der Erfindung;
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11 ist
eine perspektivische Draufsicht eines Kraftstoffpumpenmodulflansches
gemäß den Lehren
der Erfindung;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ventilanordnung gemäß den Lehren
der Erfindung;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht eines Verbinders gemäß den Lehren
der Erfindung; und
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14 ist
eine Seitenansicht einer schlauchlosen Ventilanordnung und -anbringung
gemäß den Lehren
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und ist
nicht beabsichtigt, um die vorliegende Offenbarung, die Anwendung
oder Verwendungen zu begrenzen. Es versteht sich von selbst, dass
in den Zeichnungen entsprechende Bezugsziffern gleiche oder entsprechende
Teile und Merkmale anzeigen. Unter Bezugnahme auf 1–14 wird
ein Kraftstoffpumpenmodul, das anpassbar an ein elektronisches Kraftstoffsystem ohne
Rückführung („ERFS") oder ein mechanisches Kraftstoffsystem
ohne Rückführung („MRFS") ist, beschrieben.
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1 zeigt
ein Fahrzeug 10, wie ein Automobil, das eine Maschine 12,
eine Kraftstoffzufuhrleitung 14, einen Kraftstofftank 16 und
ein Kraftstoffpumpenmodul 18 hat. Das Kraftstoffpumpenmodul 18 ist
innerhalb des Kraftstofftanks 16 mit einem Flansch angebracht
und normalerweise in variierenden Mengen eines flüssigen Kraftstoffs
in dem Kraftstofftank 16 untergetaucht oder durch dieselben
umgeben, wenn der Kraftstofftank 16 flüssigen Kraftstoff aufweist.
Eine Kraftstoffpumpe innerhalb des Kraftstoffpumpenmoduls 18 pumpt
durch eine Kraftstoffzufuhrleitung 14 Kraftstoff zu der
Maschine 12.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kraftstoffzufuhrsystems 20,
die Kraftstoffinjektoren 22 zeigt. Bei einem Kraftstoffsystem
ohne Rückführung trägt lediglich
eine Kraftstoffzufuhrleitung 14 Kraftstoff zwischen dem
Kraftstoffpumpenmodul 18 und einer gemeinsamen Kraftstoffinjektorschiene 24. Wenn
der Kraftstoff die Kraftstoffinjektorschiene 24 erreicht,
die ebenfalls als eine „gemeinsame
Schiene" (engl.: „common
rail") bezeichnet
wird, wie in 2 gezeigt, tritt der Kraftstoff
in einzelne Kraftstoffinjektoren 22 ein, bevor er in einzelne
Verbrennungskammern der Verbrennungskraftmaschine 12 gesprüht oder
eingespritzt wird. Das Kraftstoffzufuhrsystem 20 hat keine
Kraftstoffrückführleitung
von der Injektorschiene 24 zu dem Kraftstofftank 16.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kraftstofftanks 16 für ein Fahrzeug,
die einen Anbringungsort 26, ein Loch, um das sich eine
Anbringungsoberfläche 30 für ein Kraftstoffpumpenmodul 18 befindet,
zeigt. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffpumpenmoduls 18,
das durch das Loch 26 des Kraftstofftanks 16 abgesenkt
werden kann, wenn dasselbe eingebaut wird. Genauer gesagt liegt
ein Flansch 28 auf der Anbringungsoberfläche 30 auf
der Oberseite des Kraftstofftanks 16 auf, wenn sich das
Kraftstoffpumpenmodul 18 in seiner eingebauten Position
befindet. Zusätzlich
zeigt das Kraftstoffpumpenmodul 18 von 4 ein
allgemein vertikales zylindrisches Reservoir 36. Alternativ kann
das Reservoir allgemein horizontal orientiert sein (nicht gezeigt).
Ein Vorteil eines horizontalen Reservoirs besteht darin, dass weniger
Tiefe eines Kraftstofftanks notwendig ist, um dasselbe unterzubringen.
Alternativ besteht ein Vorteil eines vertikal orientierten Kraftstoffpumpenmodulreservoirs
darin, dass weniger horizontaler Raum für den Einbau desselben notwendig
ist. Das heißt,
im Allgemeinen hat ein vertikales Reservoir einen kleineren Gesamtdurchmesser
als ein horizontales Reservoir für
die gleiche Anwendung für
ein Fahrzeug.
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Hauptsächlich unter
Bezugnahme auf 5, weist das Kraftstoffpumpenmodul 18 eine
Kraftstoffpumpe 50 auf, die Kraftstoff aus dem Reservoir 36 saugt
und den Kraft stoff durch ein Kraftstoffpumpen-Rückschlagventil 52,
das bei der Oberseite der Kraftstoffpumpe 50 oder in der
Nähe derselben
angeordnet ist, pumpt. Das Kraftstoffpumpen-Rückschlagventil 52 öffnet sich
ansprechend auf einen positiven Druck von dem Inneren der Kraftstoffpumpe 50,
um zu erlauben, dass Kraftstoff von der Oberseite und aus der Kraftstoffpumpe
und in das Filter 54, das die Kraftstoffpumpe 50 umgibt,
fließen
kann. Auf diese Art und Weise erlaubt das Kraftstoffpumpen-Rückschlagventil 52,
dass Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe 50 gepumpt werden
kann, während
es verhindert, dass Kraftstoff in der entgegengesetzten Richtung,
das heißt,
in die Kraftstoffpumpe 50, fließen kann. Ein Kraftstoffdruck
wird innerhalb und durch das Filter 54 aufrechterhalten,
das um die Kraftstoffpumpe 50 angeordnet ist, jedoch innerhalb
eines Kraftstofffiltergehäuses 55.
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Fortfahrend
mit 5 wird Kraftstoff in das Filter 54 gepumpt
und durch das Filter 54 hin zu dem Boden des Reservoirs 36 gezwungen,
wo der Kraftstoff durch ein Loch geht und in einen Druckregulierer 56 eintritt.
Der Druckregulierer 56 kann innerhalb eines Druckregulierergehäuses 57 angeordnet
sein. Das Druckregulierergehäuse 57 kann
an dem Kraftstofffiltergehäuse 55 befestigt
sein oder mit dem Kraftstofffiltergehäuse 55 einstückig gebildet
sein. Der Druckregulierer 56 befindet sich über eine
Einspeisungsleitung 58 in einer Fluidkommunikation mit der
Kraftstoffzufuhrleitung 14. Wie bekannt ist, reguliert
der Druckregulierer 56 einen Kraftstoffdruck in der Einspeisungsleitung 14.
Kraftstoff, der aus dem Druckregulierer 56 austritt, fließt in die
Einspeisungsleitung 58 und durch dieselbe hin zu dem Flansch 28. Der
Druckregulierer 56 kann entweder mechanisch gesteuert werden,
beispielsweise mit einer Feder, oder elektrisch gesteuert werden.
Auf den Kraftstoffdruck in der Einspeisungsleitung 58 stromabwärts von
dem Druckregulierer 56 wird im Folgenden als den Bezugsdruck
Bezug genommen. Ein Kraftstofffluss 27 ist der Kraftstofffluss,
der von der Pumpe 50 durch das Rückschlagventil 60 und
zu der Maschine 12 gepumpt wird.
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Der
Druckregulierer 56 rezirkuliert, zusätzlich zu einem Weitergeben
von Kraftstoff in die Einspeisungsleitung 58 bei dem gewünschten
Druck gemäß dem Bezugseinstellungsdruck
des Druckregulierers, überschüssigen Kraftstoff, über die
Menge hinaus, die benötigt
wird, um den Bezugsdruck aufrecht zu erhalten, zurück in das
Reservoir 36, so dass derselbe erneut in die Kraftstoffpumpe 50 gesaugt werden
kann. Ein Kraftstoff mit einem relativ niedrigen Druck, oder vielmehr
dem Druck, für
den der Regulierer hergestellt wurde, wird ebenfalls von dem Druckregulierer 56 zu
einer Strahlpumpe 59 geleitet, die in der Nähe oder
bei dem Boden des Kraftstofftanks 16 angeordnet ist, wie
in 5 und 7 gezeigt ist. Durch den Fluss
von Kraftstoff durch die Strahlpumpe 59 wird ein Venturi-Effekt
erzeugt, wodurch Kraftstoff von dem Kraftstofftank 16,
oder genauer gesagt von dem Boden des Kraftstofftanks 16, und
in das Reservoir 36 gesaugt wird. Abhängig von dem Entwurf des Reservoirs 36 kann
das Reservoir 36 tatsächlich
den Innenboden des Kraftstofftanks 16 berühren oder
nicht, was dann erlauben kann, dass Kraftstoff durch den Boden des
Reservoirs in das Reservoir eintreten kann oder nicht.
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Der
Druckregulierer 56 ist über
die Einspeisungsleitung 58 mit einem Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und
einem Druckentlastungsventil 62 fluidmäßig verbunden. Das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 ist
fluidmäßig parallel
zu dem Druckentlastungsventil 62 angeordnet (5–7).
Das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 ist
angepasst, um sich ansprechend auf einen Kraftstoffdruck in der Einspeisungsleitung 58 zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck in der Einspeisungsleitung 58 bei oder über dem
Bezugsdruck ist, um zu erlauben, dass Kraftstoff von dem Druckregulierer 56,
durch die Einspeisungsleitung 58 und in die Kraftstoffzufuhrleitung 14 fließen kann.
Der Druck, der erforderlich ist, um das Rückschlagventil 62 zu öffnen, ist
näherungsweise
15–20
kPa, was viel niedriger ist, als ein typischer Druckregulierereinstellpunkt
von 400–450
kPa. Eine Entlastungsventilfeder 64 und der Restdruck des Druckregulierers
oder ein Druck, der bei dem Druckregulierer messbar ist, spannen
das Entlastungsventil 62 geschlossen vor. Auf diese Art
und Weise hält das
Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 einen
minimalen Druck (der gleich dem Bezugsdruck ist) in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 aufrecht.
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Wenn
die Maschine nicht läuft,
etwa unmittelbar nach einem Ausschalten der Zündung, kann eine Wärme von
der Maschine 12 den Kraftstoff in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 erwärmen, wodurch
der Druck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 über den
Bezugsdruck erhöht
wird. Der Kraftstoff in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 kann
eben falls durch die Umgebungsluft erwärmt werden, im Gegensatz zu
oder zusätzlich
zu der Wärme
von der Maschine 12, etwa an einem sehr heißen Sommertag,
so dass die Umgebungsluft heiß genug
ist, um die Temperatur und somit den Druck des Kraftstoffs in der
Kraftstoffzufuhrleitung 14 über den Bezugsdruck zu erhöhen. Ferner kann
Wärme von
einem schwarzen Straßenbelag oder
Asphalt, der durch Sonnenlicht erwärmt wurde, abgegeben werden.
Bei einem Beispiel kann sich, wenn ein Auto gefahren wird, so dass
die Maschinentemperatur auf eine gleichmäßige Betriebstemperatur gebracht
wird, und dann das Fahrzeug auf Asphalt geparkt wird, der, als ein
Beispiel, mindestens 2 Stunden direktem Sonnenlicht ausgesetzt war,
und dann die Fahrzeugzündung
ausgeschaltet wird, die Kraftstofftemperatur erhöhen. Zusätzlich kann sich der Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffleitung 14 über den kombinierten Druck
der Feder 64 und den Druck des Druckregulierers (des Drucks
in der Leitung 58) erhöhen.
Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 über einen
maximal zulässigen Druck
oder einen maximalen vorbestimmten Druck ansteigt, wird die Vorspannkraft
der Entlastungsventilfeder 64 mit einer Kraft überwunden
oder derselben entgegengewirkt, derart, dass sich das Druckentlastungsventil 62 öffnet, wodurch
erlaubt wird, dass Kraftstoff mit einem Druck, der höher als
der eingestellte Druck des Druckentlastungsventils 62 ist,
aus der Kraftstoffzufuhrleitung 14 fließen kann. Als ein Resultat
verringert sich der Druck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 unter
dem maximal zulässigen
Druck. Von dem Entlastungsventil 62 kann ein Kraftstoffdruck
zurück
in die Einspeisungsleitung 58 abgelassen werden. Wenn der
Druck in der Einspeisungsleitung 58 über dem Bezugsdruck ist, entlädt der Druckregulierer 56 Kraftstoff
zurück
in das Reservoir 36, um in der Einspeisungsleitung 58 den
Bezugsdruck aufrecht zu erhalten. Das Reservoir 36 ist
hin zu dem Kraftstofftank 16 offen, der zu einem Aktivkohlebehälter entlüftet werden
kann.
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Das
Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und das
Entlastungsventil 62 können
vertikal und physisch parallel zueinander angeordnet sein, wie in 5 gezeigt
ist. Solch eine Anordnung wird einen vertikalen Raum nutzen, im
Gegensatz zu einem horizontalen Raum, und als solches kann ein Packen
in dem Kraftstofftank 16 ermöglicht werden. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel
oder einer anderen Anordnung, die in 6 gezeigt
ist, kann sich das Entlastungsventil 62 überall entlang
eines Entlastungsventilrohrs 69 befinden, das Enden 65, 67 hat,
die mit beiden Seiten des Zufuhrleitungs- Rückschlagventils 60 fluidmäßig kommunizieren.
Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel, das in 8 gezeigt ist,
kann das Entlastungsventil 62 horizontal und senkrecht
zu dem vertikal angeordneten Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 angeordnet
sein.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
wird auf 8–13 Bezug
genommen. Das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und
das Entlastungsventil 62 können einstückig einen Aufbau bilden, der
eine einzige Aufnahmevorrichtung 66 ist. Die einzige Aufnahmevorrichtung 66 weist
eine Einspeisungsleitungsöffnung 70 auf,
die mit der Einspeisungsleitung 58 in Eingriff ist. Die
Einspeisungsleitung 58 wird durch ein Aufschiebefriktionspassen
zwischen der Einspeisungsleitung 58 und aufeinanderfolgenden Vorsprüngen oder
Widerhaken 74, die auf der Einspeisungsleitungsöffnung 70 angeordnet
sind, an der Einspeisungsleitungsöffnung 70 festgehalten
oder festgemacht. Die Vorsprünge 74 akzeptieren
die Einspeisungsleitung 58 ohne Weiteres, wenn dieselbe
in einer Aufschieberichtung hin zu dem Flansch 28 eingebaut
wird, widerstehen jedoch einer Trennung in der entgegengesetzten
Richtung oder einer Entfernungsrichtung weg von dem Flansch 28.
Das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 ist
in einer Fluidkommunikation mit einem Zufuhrleitungsstamm 76,
der auf dem Flansch 28 angeordnet ist, und kann in demselben
verschiebbar aufgenommen sein. Der Zufuhrleitungsstamm 76 verbindet
das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und
die Zufuhrleitung 14 fluidmäßig. Der Zufuhrleitungsstamm 76 kann
einstückig
mit dem Flansch 28 gebildet sein und ist angepasst, um
die Kraftstoffzufuhrleitung 14 auf eine feste und sichere Weise
in Eingriff zu nehmen.
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Das
Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und das
Entlastungsventil 62 können
unter dem Flansch 28 angeordnet sein, wie in 4–9 und 14 gezeigt
ist. Eine Oberfläche 77 (8)
der einzigen Aufnahmevorrichtung 66, die das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und
das Entlastungsventil 62 aufnimmt, trifft, wenn ein Zusammenbau
des Flansches abgeschlossen ist, auf eine Anbringungsoberfläche 78 (10),
die an der Unterseite des Flansches 28 angeordnet ist.
Anbringungsoberflächen 77, 78 können unter
Verwendung eines Heizelementschweißens miteinander verbunden
werden, derart, dass die einzige Aufnahmevorrichtung 66 einstückig mit
dem Flansch 28 wird. Auf diese Art und Weise können die
einzige Aufnahmevorrichtung 66 und der Flansch 28 zusammen
in Betrieb sein, um das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 und
das Entlastungsventil 62 fluidmäßig zu verbinden. Bei einem
alternativen Ausführungsbeispiel
kann die einzige Aufnahmevorrichtung 66 über eine
Interferenz- oder Schnappeinpassung, Schrauben oder andere geeignete
Verbindungsverfahren, die in der Technik bekannt sind, an dem Flansch 28 festgemacht
sein. Ein Vorteil der Heizelementschweißverbindungstechnik besteht
jedoch darin, dass eine permanente Verbindung, die lecksicher ist,
erzeugt wird. Außerdem
sind zusätzliche
separate Befestigungselemente nicht erforderlich. Schließlich ist
ein Einbau an und in den Kraftstofftank 16 einfach und
schnell, da der Flansch 28 und die einzige Aufnahmevorrichtung 66 als
ein einziges verbundenes Stück
gehandhabt werden können.
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Weiterhin
Bezug nehmend auf 8–13 weist
der einzige Aufnahmeaufbau 66 eine Entlastungsauslassöffnung 82 auf,
die für
eine Fluidkommunikation mit einer Öffnung 84 angepasst ist
(9). Die Entlastungsauslassöffnung 82 kann über einen
Verbinder 86 und einen Verbindungsschlauch 88 mit
der Öffnung 84 fluidmäßig verbunden
sein. Der Verbinder 86 kann einen Klemmenabschnitt 89 aufweisen,
der mit der Aufnahmevorrichtung 66 oder der Entlastungsauslassöffnung 82 verbunden
ist. Der Verbinder 86 kann ebenfalls eine Öffnung 93 aufweisen,
die mit dem Verbindungsschlauch 88 verbunden ist. Der Verbindungsschlauch 88 ist
mit der Öffnung 84 verbunden
und verbindet somit den Schlauch 88 bei einer Öffnung 82 mit
der Bezugsseite des Druckentlastungsventils 62. Dies resultiert
darin, dass der Einstellpunkt (der Druckeinstellpunkt) des Druckregulierers 56 den
Einstellpunkt (den Druckeinstellpunkt) des Entlastungsventils 62 selbst
vermehrt und dadurch in einem erhöhten Entlastungseinstellpunkt
(Druckeinstellpunkt) resultiert. Alternativ kann der Schlauch 88 ein
starrer Aufbau sein, wie ein harter Kunststoff, und mit der Öffnung 82 und
der Öffnung 84 einstückig gebildet
sein. Solch ein Aufbau würde
eine Teilzahl reduzieren, Verbindungsstücke eliminieren und eine Herstellungs-
und Zusammenbauzeit reduzieren.
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Bei
dieser Konfiguration bewegt sich bei einer Betätigung des Entlastungsventils 62,
um einen Druck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 zu erleichtern, Kraftstoff
durch die Entlastungsauslassöffnung 82, durch
den Verbinder 86 und den Verbindungs schlauch 88, über die Öffnung 84 in
die Einspeisungsleitungsöffnung 70 und
in, das heißt,
abwärts durch,
die Einspeisungsleitung 58, in den Druckregulierer 56 und
zurück
in das Reservoir 36 (lediglich dann, wenn der Einspeisungsleitungsdruck
den Druckregulierereinstellpunkt überschreitet), und wird letztlich
unter näherungsweise
atmosphärischem Druck
in den Tank abgelassen, wie im Vorhergehenden beschrieben ist. Erneut
besteht ein Vorteil des Ausführungsbeispiels,
das in 7–13 gezeigt ist,
darin, dass eine einzige Aufnahmevorrichtung 66 an den
Flansch 28 geschweißt
sein kann, um ein Stück
für einen
Zusammenbau mit dem Kraftstofftank 16 und einen Einbau
in denselben zu erzeugen.
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Bei
noch einem anderen Ausführungsbeispiel,
das in 14 gezeigt ist, sind das Entlastungsventil 62 und
das Zufuhrleitungs-Rückschlagventil 60 in
einem einzigen Aufnahmeaufbau 67 konfiguriert. Eine direkte
Fluidverbindung mit der Einspeisungsleitungsöffnung 70 von dem
Zufuhrleitungsstamm 76 und somit der Zufuhrleitung 14 wird über eine Öffnung 94 hergestellt,
ohne eine Verwendung von Schläuchen,
um solch eine Verbindung herzustellen.
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Weiter
Bezug nehmend auf 14 geht während einer normalen Zufuhr
von Kraftstoff zu der Maschine 12, während die Maschine in Betrieb
ist, Kraftstoff durch Vorspannen der Feder 63, die eingestellt
ist, um sich bei einem bestimmten Bezugsdruck zu öffnen, wie
im Vorhergehenden beschrieben, durch das Rückschlagventil 60.
Wenn die Maschine 12 nicht in Betrieb ist, zwingt ein Druck
in der Zufuhrleitung 14 das Rückschlagventil 60 dazu,
geschlossen zu sein, so dass kein Kraftstoff durch das Rückschlagventil 60 fließt. Sobald
sich jedoch der Druck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 über einen
vorbestimmten Druck in der Kraftstoffleitung 14 erhöht, wird
sich, wie durch die Feder 64 des Druckentlastungsventils 62 und
den Druck in der Leitung 58 gesteuert, das Druckentlastungsventil 62 öffnen und
somit erlauben, dass Druck von der Kraftstoffleitung 14 in
die Einspeisungsleitung 58 abgelassen werden kann.
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Um
einen Kraftstoffflussweg von dem Inneren des Kraftstoffleitungsstamms 76 zu
der Einspeisungsleitungsöffnung 70 zu
erzeugen, hat der Flansch 28 einen Rand 90 oder
Füße, die
von demselben vorstehen, an einer Unterseite des Flansches 28.
Zusätz lich
hat die einzige Aufnahmevorrichtung 67 einen Rand 92 oder
Füße 92,
die von derselben nach oben vorstehen, derart, dass sich der Rand 90 und
der Rand 92 treffen, um eine Verbindung zu bilden. Solch
eine Verbindung bei Grenzflächen 91, 93 der
Ränder 90, 92 kann
unter Verwendung eines Heizelementschweißens erzeugt werden und kann
lecksicher und permanent sein. Die Grenzfläche 91 befindet sich
an dem Rand 90, während
sich die Grenzfläche 93 an
dem Rand 92 befindet. Da die Ränder 90, 92 Vorsprünge sind,
wird durch das Verbinden derselben ein Hohlraum 94 gebildet,
derart, dass einem Kraftstoff erlaubt wird, gemäß einem Flusspfeil 96 von
der Kraftstoffzufuhrleitung 14 zu der Einspeisungsleitung 58 zu
fließen.
Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels,
das in 14 gezeigt ist, besteht darin,
dass keine Schläuche
verwendet werden, um die Einspeisungsleitung 58, und somit
den Druck derselben, mit dem Bezugswert des Druckentlastungsventils 62 zu
verbinden. Somit sind während
eines Zusammenbaus weniger separate Teile notwendig, und zusätzlich existieren
keine Schlauchverbindungen oder Kopplungen, die während eines
Fluidflusses durch Ventile, die Schläuche benutzen, entkoppelt werden
können.
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Es
gibt mehrere Vorteile der Lehren der vorliegenden Offenbarung. Erstens
ist das Kraftstoffpumpenmodul 18 fähig, während eines Betriebs Kraftstoff
unter einem relativ niedrigen Bezugsdruck zu der Maschine 12 zu
befördern,
während
ein hoher Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 aufrecht
erhalten wird, wenn die Maschine 12 aus ist. Dies ist möglich, da
die Feder 63 in dem Rückschlagventil 60,
die erlaubt, dass Kraftstoff über
die Kraftstoffzufuhrleitung 14 zu der Maschine fließen kann, eingestellt
ist, um bei einem niedrigeren Druck zu öffnen, als die Feder 64 in
dem Entlastungsventil 62, das erlaubt, dass Kraftstoff
von der Maschine, oder vielmehr von der Kraftstoffzufuhrleitung 14,
fließen kann.
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Der
Durchmesser einer Öffnung 87 von 8 kann
variiert werden, etwa relativ klein oder groß gemacht werden, derart, dass,
wenn der Durchmesser der Öffnung 87 kleiner
gemacht wird, die Kraft bei der Öffnung 87,
die auf die Feder 64 des Entlastungsventils 62 wirkt,
unter Annahme eines konstanten Drucks in der Leitung 14 gesenkt
werden kann. Somit kann ein einziges Ventil 62 in mehreren Kraftstoffpumpenmodulen
bei mehreren Anwendungen für
ein Fahrzeug verwendet werden, jedoch durch Variieren des Durchmessers
einer Öffnung 87 eine
höhere
oder eine niedrigere Kraft, die auf die Feder 64 des Entlastungsventils 62 wirkt,
erfahren werden. Mit anderen Worten kann durch Variieren des Durchmessers
der Öffnung 87 die
Kraft aufgrund des Leitungsdrucks, die notwendig ist, um dem Entlastungsventil 62 entgegenzuwirken
oder dasselbe zu öffnen,
variiert werden. Dieser Aspekt erlaubt es, dass ein einziges Ventil 62 in
mehreren Modulen verwendet werden kann, jedoch mit einem variierten Durchmesser
der Öffnung 87.
Außerdem
kann der Durchmesser der Öffnung 87 gemeinsam
mit der Federkonstante oder der Federsteifheit der Feder 64 variiert
werden, um den erforderlichen Entlastungsdruck in der Leitung 14 zu
erhalten oder erreichen. Natürlich
wirken der Druckregulierereinstellpunkt (ein Druck und somit eine
Kraft in der Leitung 58) und die Federsteifheit (die Kraft)
dem Druck und der Kraft in der Leitung 14, die auf das
Ventil 62 wirken, dem eine Öffnung vorhergehen kann, entgegen.
Somit können, um
einen hohen Druck in der Leitung 14 zu erhalten oder den
gewünschten
Entlastungsdruck zu erhalten, mindestens drei Punkte angepasst werden:
ein reduzierter Durchmesser der Öffnung 87,
eine erhöhte Federkonstante
oder Steifheit der Feder 64 und ein erhöhter Einstellpunkt des Druckregulierers 56.
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Der
Vorteil eines Aufrechterhaltens eines hohen Drucks in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 und
der Injektorschiene 24 besteht darin, dass ein hoher Druck,
das heißt,
ein Druck, der hoch genug ist, um eine Kraftstoffverdampfung zu
verhindern, eine Verdampfung des Kraftstoffs verhindert, und somit
eine Dampfblasenbildung, was die Zuverlässigkeit eines Startens der
Maschine 12 erhöht,
insbesondere während
heißer
Tage oder wenn die Kraftstoffzufuhrleitung 14 und die Injektorschiene 24 anfällig für eine Kraftstoffdampfblasenbildung
sind. Ferner ermöglicht ein
hoher Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 und
der Injektorschiene 24 bei einem Starten eine effizientere
und vollständigere
Verbrennung, was einen Kraftstoffverbrauch aufgrund längerer Startzeiten
und länger
andauernde schädliche
Abgasemissionen während
eines Maschinenstartens reduziert. Ein Kraftstoffverbrauch kann
reduziert werden, da die Maschine 12, die mit den vorhergehenden
Lehren ausgestattet ist, schneller starten wird, wenn der Druck
in der Kraftstoffzufuhrleitung 14 bei einem höheren Druck
aufrecht erhalten wird, selbst wenn die Maschine 12 nicht
in Betrieb ist. Das heißt, in
den wenigen Sekunden oder sogar einem Teil einer Sekunde vor einer
tatsächlichen
anhaltenden Verbrennung der Maschine 12 wird keine Zeit
darauf verwandt, einen Druck in der Kraftstoffleitung 14 zu erzeugen.
Der höhere
Druck wird als ein Resultat der Federsteifheit des Druckentlastungsventils
aufrecht erhalten.
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Es
gibt mehrere Vorteile der einstückigen Konstruktion
des Kraftstoffpumpenmoduls 18 gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ein einstückiges
Bilden des einzigen Aufnahmeaufbaus 66 an dem Flansch 28 begegnet
einer potenziellen Quelle eines Lecks durch Verbinden der zwei Komponenten
als einer. Verbindungen und Kopplungen werden reduziert. Eine einzige
modulare Einheit spart ebenfalls Raum in dem Kraftstofftank 16,
da Schläuche
typischerweise Nippel oder Anschlüsse für eine Verbindung benötigen. Solche
Anschlüsse
nutzen einen wertvollen Raum innerhalb des Moduls und des Kraftstofftanks.
Ferner ermöglicht
eine einstückige Konstruktion
einen leichten Einbau des Kraftstoffpumpenmoduls 18 in
den Kraftstofftank 16. Die einstückige Konstruktion liefert
ebenfalls einen bequemen Zugriff zum Warten von Komponenten des
Kraftstoffpumpenmoduls 18, da ein Lösen des Flansches 28 von
dem Kraftstofftank 16 einen leichten Zugriff auf das gesamte
Kraftstoffpumpenmodul 18 ermöglicht, das ohne Weiteres aus
dem Tank gehoben werden kann, ohne dass Komponenten, wie Ventile
etc., von Verbindungsschläuchen
baumeln. Der einzige Aufnahmeaufbau 67 spart durch Positionieren
der Ventile 60, 62 so nahe wie möglich an
dem Flansch 28 ohne Schläuche oder mit nur einem einzigen Schlauch
Raum in dem Kraftstoffpumpenmodul 18 und dem Kraftstofftank 16.
Zusätzlich
nutzt ein selektives Platzieren der Ventile 60, 62 in
spezifischen horizontalen oder vertikalen Anordnungen ebenfalls
einen Raum in dem Modul 18 und dem Kraftstofftank 16 effizient.
Letztens werden mit einer einstückigen Konstruktion
keine Teile lose, was eine Funktionalität des Moduls während eines
Betriebs beeinträchtigen würde.
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Die
Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich exemplarischer
Natur, und daher ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht von
dem Gehalt der Offenbarung abweichen, innerhalb des Schutzbereichs
der Offenbarung liegen. Solche Variationen sollen nicht als eine
Abweichung von dem Geist und dem Schutzbereich der Offenbarung betrachtet
werden.