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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung
zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor
eines Fahrzeugs, z. B. eines Kraftfahrzeugs. Speziell betrifft die
vorliegende Erfindung eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung mit einem Druckregler,
der einen Druck eines Kraftstoffs, der von einer Kraftstoffpumpe
gepumpt wird, einstellen kann.
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Eine
bekannte Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-235622 offenbart ist, enthält eine Kraftstoffpumpe
und einen Druckregler. Die Kraftstoffpumpe führt unter
Druck Kraftstoff einem Verbrennungsmotor zu. Der Druckregler (Druckregelventil)
kann ein Druckniveau des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe
abgegeben wird, auf ein hohes Niveau oder ein niedriges Niveau regulieren.
Die Kraftstoffpumpe und der Druckregler sind modularisiert und in
einem Kraftstofftank angeordnet. Die Kraftstoffpumpe und der Druckregler
stehen miteinander über eine Verbindungsleitung in Verbindung.
Die Verbindungsleitung zweigt von einer Kraftstoffabgabeleitung
ab. Die Kraftstoffabgabeleitung stellt eine Verbindung zwischen
der Kraftstoffpumpe und (einer) Einspritzvorrichtung(en) her, die
Kraftstoff in den Verbrennungsmotor einspritzen kann/können.
Deshalb wird ein Teil des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe
abgegeben wird, dem Druckregler zugeführt, wo der Druck eingestellt
wird. Der Druckregler enthält eine erste Druckkammer und
eine zweite Druckkammer. Eine Rücklaufleitung ist zum Zurückleiten
des Kraftstoffs in den Kraftstofftank mit der ersten Druckkammer verbunden.
Die zweite Druckkammer ist sackartig ohne Kraftstoffauslass ausgebildet.
Eine Membrane trennt die erste Kammer und die zweite Kammer voneinander
und trägt ein Ventilbauteil, das zum Öffnen und
Schließen einer Öffnung der Rücklaufleitung
betätigt werden kann. Eine erste Zuleitung und eine zweite
Zuleitung zweigen von der Kraftstoffabgabeleitung ab. Der Druck
des von der Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs wird über
die erste Zuleitung direkt an die erste Druckkammer angelegt. Der Kraftstoff,
der der ersten Druckkammer zugeführt wurde, läuft über
die Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zurück.
Der Kraftstoff wird der zweiten Druckkammer über die zweite
Zuleitung zugeführt. Allerdings steht die Rücklaufleitung
auch mit der zweiten Zuleitung auf verzweigte Weise in Verbindung,
so dass ein Teil des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffabgabeleitung
zugeführt wurde, über eine Drossel in den Kraftstofftank
zurückströmt. Deshalb nimmt die zweite Druckkammer
einen mittleren Druck auf, der einen Zwischenwert hat, der zwischen
dem Abgabedruck der Kraftstoffpumpe und dem Druck im Kraftstofftank
liegt.
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Eine
andere bekannte Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 64-32066 offenbart ist, enthält eine Kraftstoffpumpe
und einen Druckregler, die außerhalb eines Kraftstofftanks
positioniert sind. In dieser Veröffentlichung reguliert
der Druckregler den Kraftstoffdruck durch Verwendung des Drucks
des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe abgegeben wird, des
atmosphärischen Drucks und eines Unterdrucks an einer Lufteinlassöffnung.
Genauer enthält der Druckregler eine erste Unterdruckkammer,
eine zweite Unterdruckkammer und eine Kraftstoffkammer. Die erste
Unterdruckkammer und die zweite Unterdruckkammer sind durch eine
erste Membrane voneinander getrennt. Die zweite Unterdruckkammer
und die Kraftstoffkammer sind voneinander durch eine zweite Membrane
getrennt, die eine Druckaufnahmefläche aufweist, die kleiner
ist als eine Druckaufnahmefläche der ersten Membrane. Eine
erste Umschaltvorrichtung und eine zweite Umschaltvorrichtung, die
jeweils als ein Dreiwegeventil aufgebaut sind, sind mit der ersten
Unterdruckkammer bzw. der zweiten Unterdruckkammer verbunden, so
dass die erste Unterdruckkammer und die zweite Unterdruckkammer
mit einem aus einer Unterdruckzuleitung zum Einleiten des Unterdrucks
von der Lufteinlassöffnung, einer Unterdruckverbindungsleitung,
die mit einem Unterdrucktank in Verbindung steht, der den Unterdruck akkumuliert,
der von der Lufteinlassöffnung aufgebracht wird, und einer
Atmosphärendruck-Zuleitungsöffnung selektiv in
Verbindung stehen können. Ein Teil des Kraftstoffs, der
von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, wird immer der Kraftstoffkammer
zugeführt. Zum Einstellen des Kraftstoffdrucks auf ein hohes
Niveau, wenn der Kraftstoff eine hohe Temperatur hat, wird der Atmosphärendruck
in die erste Unterdruckkammer eingeleitet, und der Unterdruck wird vom
Unterdrucktank in die zweite Unterdruckkammer eingeleitet. Zum Einstellen
des Kraftstoffdrucks auf ein mittleres Niveau, wenn der Kraftstoff
eine mittlere Temperatur hat, wird der Atmosphärendruck
sowohl in die erste Unterdruckkammer als auch in die zweite Unterdruckkammer
eingeleitet. Zum Einstellen des Kraftstoffdrucks auf ein niedriges
Niveau, wenn der Kraftstoff eine niedrige Temperatur hat, wird der
Unterdruck von der Lufteinlassöffnung sowohl in die erste
Unterdruckkammer als auch in die zweite Unterdruckkammer eingeleitet.
Auf diese Weise ist es möglich, den Druck des von der Kraftstoffpumpe
gepumpten Kraftstoffs auf das hohe, das mittlere oder das niedrige
Niveau einzustellen.
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Im
Falle der Anordnung gemäß der Veröffentlichung
Nr.
2002-235622 ,
wird der Druck nur mittels des Drucks des von der Kraftstoffpumpe
abgegebenen Kraftstoffs eingestellt. Somit können der Druckregler
und die Kraftstoffpumpe modularisiert werden und im Kraftstofftank
angeordnet werden. So ist es möglich, Einbauplatz zu sparen.
Da allerdings beim Druckregler nur die erste und zweite Druckkammer
durch die erste Membrane getrennt sind, kann der Kraftstoffdruck
nur auf zwei verschiedene Druckniveaus, d. h. das hohe Niveau und
das niedrige Niveau, eingestellt werden. Darüber hinaus
wird, obwohl der mittlere Druck zwischen dem Abgabedruck der Kraftstoffpumpe
und dem Druck im Kraftstofftank auf die zweite Druckkammer aufgebracht
wird, der mittlere Druck von der Drossel erzeugt, die über
den Verzweigungspunkt zwischen der zweiten Zuleitung und der Rücklaufleitung
vorgesehen ist, und die zweite Kammer ist sackartig ohne Kraftstoffauslass
ausgebildet. Somit besteht die Möglichkeit, dass der Dampf,
der im Kraftstoff erzeugt wird, in der zweiten Druckkammer bleibt
und eine ungeeignete Druckeinstellung verursacht.
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Im
Falle der Anordnung gemäß der Veröffentlichung
Nr.
64-32066 enthält
der Druckregler die erste Unterdruckkammer, die zweite Unterdruckkammer
und die Kraftstoffkammer, die durch die erste und zweite Membrane,
die unterschiedliche Druckaufnahmeflächen haben, voneinander
getrennt sind. Dadurch ist es möglich, den Druck des Kraftstoffs
auf drei verschiedene Druckniveaus einzustellen, das hohe Niveau,
das mittlere Niveau und das niedrige Niveau. Allerdings wird in
dieser Veröffentlichung der Kraftstoffdruck unter Verwendung
des Drucks des Kraftstoffs, des Atmosphärendrucks und des
Unterdrucks der Lufteinlassleitung eingestellt. Somit ist es nicht
möglich, die Kraftstoffpumpe und den Druckregler zu modularisieren.
Aus diesem Grund sind die Kraftstoffpumpe und die Druckregler außerhalb
des Kraftstofftanks angeordnet. Dies kann zu einer Vergrößerung
des Systems führen. Außerdem werden die erste
Umschaltvorrichtung, die zweite Umschaltvorrichtung, der Unterdrucktank,
etc. zum selektiven Einleiten des atmosphärischen Drucks
und des Unterdrucks des Lufteinlassrohrs in jede aus der ersten und
der zweiten Unterdruckkammer benötigt. Somit ist die Anzahl
der für das System erforderlichen Komponenten groß,
und die Leitungswege sind kompliziert. Weiter wird zum Erreichen
des hohen Druckniveaus der Kraftstoffdruck auf die Kraftstoffkammer aufgebracht,
während der atmosphärische Druck und der Unterdruck
auf die erste Unterdruckkammer bzw. die zweite Unterdruckkammer
aufgebracht werden. Somit kann ein maximaler Druckwert, der durch
diese Anordnung erreicht werden kann, nicht höher sein
als ein Wert, der die Summe aus dem normalerweise aufgebrachten Druck
und dem atmosphärischen Druck geringfügig überschreitet.
Weiter ist gemäß dieser Veröffentlichung
die Druckaufnahmefläche der zweiten Membrane kleiner als
die Druckaufnahmefläche der ersten Membrane. Eine andere
Anordnung ist in dieser Veröffentlichung nicht offenbart.
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Somit
besteht in der Technik der Bedarf an einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung,
die zumindest drei verschiedene Druckniveaus erzielen kann und dabei eine
Modularisierung einer Kraftstoffpumpe und eines Druckreglers ermöglicht.
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Ein
Aspekt nach der vorliegenden Erfindung enthält eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung
mit einem Druckregler zum Regeln eines Drucks eines Kraftstoffs,
der von einer Kraftstoffpumpe einem Ziel, wie z. B. einem Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs, zugeführt wird. Der Druckregler enthält
eine erste Druckkammer, eine zweite Druckkammer und eine dritte
Druckkammer, die jeweils so aufgebaut sind, dass sie in der Lage
sind, eine Zufuhr des Kraftstoffs von der Kraftstoffpumpe aufzunehmen.
Eine erste Membrane trennt die erste Druckkammer und die zweite
Druckkammer voneinander. Eine zweite Membrane trennt die zweite
Druckkammer und die dritte Druckkammer voneinander. Die erste Druckkammer
hat eine Abgabeöffnung, die den Kraftstoff abgeben kann,
der der ersten Druckkammer zugeführt wurde. Eine Ventilbaugruppe
ist mit der ersten und zweiten Membrane verbunden, so dass die Ventilbaugruppe
die Abgabeöffnung der ersten Druckkammer in Antwort auf
Kräfte, die durch die Drucke des Kraftstoffs in der ersten,
zweiten und dritten Druckkammer auf die erste und zweite Membrane aufgebracht
werden, öffnen und schließen kann. Eine Steuereinrichtung
kann den Druck des Kraftstoffs in jeder aus der zweiten und dritten
Druckkammer steuern.
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Zusätzliche
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit
den Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich,
von denen:
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1(A), 1(B) und 1(C) schematische Ansichten sind, die verschiedene
Betriebsmodi einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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2(A), 2(B) und 2(C) schematische Ansichten sind, die verschiedene
Betriebsmodi einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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3(A), 3(B) und 3(C) schematische Ansichten sind, die verschiedene
Betriebsmodi einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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4(A), 4(B) und 4(C) schematische Ansichten sind, die verschiedene
Betriebsmodi einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen; und
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5(A), 5(B) und 5(C) schematische Ansichten sind, die verschiedene
Betriebsmodi einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Jede(s)
der oben und nachstehend offenbarten zusätzlichen Merkmale
und Lehren kann separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen
und Lehren dazu verwendet werden, eine verbesserte Kraftstoffzufuhrvorrichtung
bereitzustellen. Repräsentative Beispiele der vorliegenden
Erfindung, die viele dieser zusätzlichen Merkmale und Lehren
sowohl separat als auch in Verbindung miteinander verwenden, werden
nun unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ausführlich
beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung ist lediglich
dazu gedacht, einem Fachmann weitere Details zum Umsetzen bevorzugter
Aspekte der vorliegenden Lehren zu lehren, und ist nicht dazu gedacht,
den Umfang der Erfindung einzuschränken. Lediglich die
Ansprüche definieren den Umfang der beanspruchten Erfindung. Somit
sind Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden
ausführlichen Beschreibung offenbart sind, nicht unbedingt
notwendig, um die Erfindung im weitesten Sinne umzusetzen, sondern
werden lediglich gelehrt, um repräsentative Beispiele der
Erfindung genau zu beschreiben. Darüber hinaus können
verschiedene Merkmale der repräsentativen Beispiele und
der Unteransprüche auf Arten kombiniert werden, die nicht
gesondert aufgeführt werden, um weitere nützliche
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
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In
einer Ausführungsform enthält eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung
eine Kraftstoffpumpe und einen Druckregler, die in einem Kraftstofftank
angeordnet sind. Die Kraftstoffpumpe ist mit einer Kraftstoffabgabeleitung
zum Ableiten von Kraftstoff in einen Verbren nungsmotor verbunden.
Der Druckregler kann einen Druck des durch die Kraftstoffabgabeleitung
zugeführten Kraftstoffs einstellen. Der Druckregler enthält
eine erste Druckkammer, die eine Rücklauföffnung
zum Zurückleiten des Kraftstoffs in den Kraftstofftank
enthält, eine zweite Druckkammer und eine dritte Druckkammer.
Außerdem enthält der Druckregler eine Ventilbaugruppe,
enthaltend ein Ventilbauteil, das in der Lage ist, die Rücklauföffnung zu öffnen
und zu schließen, ein Druckaufnahmebauteil und eine Verbindungsstange,
die eine Verbindung zwischen dem Ventilbauteil und dem Druckaufnahmebauteil
herstellt, so dass sich das Ventilbauteil zusammen mit dem Druckaufnahmebauteil
bewegen kann. Der Druckregler enthält weiter eine erste
Membrane und eine zweite Membrane. Die erste Membrane hat eine erste
Druckaufnahmefläche und trennt die erste Druckkammer und
die zweite Druckkammer voneinander. Die erste Membrane trägt
nachgiebig das Ventilbauteil. Die zweite Membrane hat eine zweite
Druckaufnahmefläche und trennt die zweite Druckkammer und
die dritte Druckkammer voneinander. Die erste Druckaufnahmefläche
und die zweite Druckaufnahmefläche unterscheiden sich voneinander.
Ein erster Zuleitungsdurchlass stellt eine Verbindung zwischen der
Kraftstoffpumpe und der ersten Druckkammer her. Ein zweiter Zuleitungsdurchlass stellt
eine Verbindung zwischen der Kraftstoffpumpe und der zweiten Druckkammer
her. Ein dritter Zuleitungsdurchlass stellt eine Verbindung zwischen
der Kraftstoffpumpe und der dritten Druckkammer her. Eine Umschaltvorrichtung
kann selektiv eine Verbindung zwischen dem zweiten Zuleitungsdurchlass und
der zweiten Druckkammer zulassen oder verhindern, und kann selektiv
eine Verbindung zwischen dem dritten Zuleitungsdurchlass und der
dritten Druckkammer zulassen oder verhindern, so dass der Kraftstoff
von der Kraftstoffpumpe selektiv in die zweite Druckkammer eingeleitet
werden kann und selektiv in die dritte Druckkammer eingeleitet werden kann.
Somit kann ein Zufuhrdruck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung
zugeführt wird, auf jedes aus einem ersten Niveau, einem
zweiten Niveau, das niedriger ist als das erste Niveau, und einem
dritten Niveau, das niedriger ist als das zweite Niveau, eingestellt
werden.
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Bei
dieser Anordnung kann, da die Kraftstoffpumpe und der Druckregler
modularisiert sind, die Kraftstoffzufuhrvorrichtung einen kompakten
Aufbau haben. Außerdem kann das Modul der Kraftstoffpumpe
und des Druckreglers im Kraftstofftank angeordnet sein, und es ist
somit möglich, Einbauplatz zu sparen. Weiter ist der Druckregler
durch die erste und zweite Membrane, die voneinander unterschiedliche Druckaufnahmeflächen
haben, in die erste, zweite und dritte Druckkammer unterteilt, so
dass der Kraftstoffdruck von der Kraft stoffpumpe auf ein beliebiges aus
dem ersten, zweiten und dritten Niveau reguliert werden kann. Somit
kann eine einstellbare Druckfläche breiter sein als die
Druckfläche, die durch einen herkömmlichen Regler
verfügbar ist, der zum Regulieren des Kraftstoffdrucks
den atmosphärischen Druck oder einen Unterdruck verwendet.
Außerdem kann die Umschaltvorrichtung zum Einstellen des Kraftstoffdrucks
eine Verbindung zwischen dem zweiten Zuleitungsdurchlass und der
zweiten Druckkammer selektiv zulassen oder verhindern und eine Verbindung
zwischen dem dritten Zuleitungsdurchlass und der dritten Druckkammer
selektiv zulassen oder verhindern. Somit kann die Anzahl an Komponenten
der Kraftstoffzufuhrvorrichtung minimiert werden, und es ist möglich,
die Rohrleitungswege für den Kraftstoff zu vereinfachen.
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In
einer anderen Ausführungsform ist die zweite Druckaufnahmefläche
der zweiten Membrane größer eingestellt als die
erste Druckaufnahmefläche der ersten Membrane. Die erste
Druckkammer nimmt die Einspeisung des Kraftstoffs mit einem Abgabedruck
von der Kraftstoffpumpe direkt auf. Zumindest die dritte Druckkammer
aus der zweiten Druckkammer und der dritten Druckkammer nimmt die
Einspeisung des Kraftstoffs auf, der einen Druck aufweist, der niedriger
ist als der Abgabedruck. Die Umschaltvorrichtung kann in einem ersten
Modus, einem zweiten Modus und einem dritten Modus betrieben werden.
Im ersten Modus nehmen die erste und dritte Druckkammer die Einspeisung
des Kraftstoffs auf, so dass der Zufuhrdruck auf das erste Niveau
eingestellt ist. Im zweiten Modus nimmt nur die erste Druckkammer
die Einspeisung des Kraftstoffs auf, so dass der Zufuhrdruck auf
das zweite Niveau eingestellt ist. Im dritten Modus nehmen die erste
und zweite Druckkammer die Einspeisung des Kraftstoffs auf, so dass der
Zufuhrdruck auf das dritte Niveau eingestellt ist.
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Da
zumindest die dritte Druckkammer die Einspeisung des Kraftstoffs
erhält, der einen Druck aufweist, der niedriger als der
Abgabedruck ist, kann sich das Ventilbauteil in der Öffnungsrichtung
bewegen, während der Hochdruckzustand des Kraftstoffs, der
durch die Abgabeleitung zugeführt wird, sichergestellt
wird. Somit ist es möglich eine Situation, in der die Rücklauföffnung
der ersten Druckkammer aufgrund des Drucks in der dritten Druckkammer nicht
geöffnet werden kann, zuverlässig zu vermeiden.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist die zweite Druckaufnahmefläche
der zweiten Membrane kleiner eingestellt als die erste Druckaufnahmefläche der
ersten Membrane. In diesem Modus erhalten die erste und dritte Druckkammer
die Zufuhr des Kraftstoffs, so dass der Zufuhrdruck auf das erste
Niveau eingestellt ist. Im zweiten Modus erhalten die erste und
zweite Druckkammer die Zufuhr des Kraftstoffs, so dass der Zufuhrdruck
auf das zweite Niveau eingestellt ist. Im dritten Modus erhält
nur die erste Druckkammer die Zufuhr des Kraftstoffs, so dass der Zufuhrdruck
auf das dritte Niveau eingestellt ist.
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Auf
dieses Weise ist es durch geeignetes Auswählen der Druckkammer
der Kraftstoff zugeführt wird, möglich, den Kraftstoffdruck
auf ein beliebiges aus dem ersten, zweiten und dritten Niveau festzusetzen.
Somit kann die Gestaltungsfreiheit der Kraftstoffzufuhrvorrichtung
verbessert werden.
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In
einer Ausführungsform steht der erste Zuleitungsdurchlass
mit der Kraftstoffabgabeleitung in Verbindung. Der zweite und dritte
Zuleitungsdurchlass stehen über die Umschaltvorrichtung
mit dem ersten Zuleitungsdurchlass in Verbindung. Jede aus der zweiten
und dritten Druckkammer steht über eine Rücklauföffnung
mit der Innenseite des Kraftstofftanks in Verbindung. Eine erste
Drossel und eine zweite Drossel sind im zweiten Zuleitungsdurchlass bzw.
im dritten Zuleitungsdurchlass angeordnet. Eine dritte Drossel ist
auf einer stromabwärtigen Seite der Rücklauföffnung
der zweiten Druckkammer angeordnet. Eine vierte Drossel ist auf
einer stromabwärtigen Seite der Rückleitungsöffnung
der dritten Druckkammer angeordnet. Eine Drosselmenge der dritten Drossel
ist größer als eine Drosselmenge der ersten Drossel,
so dass die Strömungsfläche, die durch die dritte
Drossel definiert ist, kleiner ist als die Strömungsfläche,
die durch die erste Drossel definiert ist. Eine Drosselmenge der
vierten Drossel ist größer als eine Drosselmenge
der zweiten Drossel, so dass die Strömungsfläche,
die durch die vierte Drossel definiert ist, kleiner ist als die
Strömungsfläche, die durch die zweite Drossel
definiert ist.
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Der
Rohrleitungsweg kann durch Verbinden des zweiten und dritten Zuleitungsdurchlasses
mit dem ersten Zuleitungsdurchlass über die Umschaltvorrichtung
vereinfacht werden. Da die Drosseln auf der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite jeder der zweiten und
dritten Druckkammer vorgesehen sind, ist es möglich, den
Kraftstoff, der einen niedrigeren Druck hat als der Abgabedruck,
durch Verwenden eines einfachen Aufbaus in die zweite und dritte
Druckkammer einzuleiten. Außerdem kann durch geeignetes
Einstellen der Drosselmenge jeder der Drosseln, leicht der Druck
des Kraftstoffs geändert werden, der jeder der zweiten
und der dritten Druckkammer zugeführt wird. Weiter kann
durch Vorsehen der Abgabeöffnungen auch an der zweiten und
dritten Druckkammer, der Kraftstoff durch die zweite und dritte
Druckkammer strömen, so dass es möglich ist, zu
vermeiden, dass potenzieller Kraftstoffdampf in der zweiten und
dritten Druckkammer bleibt.
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In
einer anderem Ausführungsform erhält die Kraftstoffabgabeleitung
die Zufuhr des Kraftstoffs, der an einem Ende des Vorgangs des unter
Druck Setzens der Kraftstoffpumpe von der Kraftstoffpumpe abgegeben
wird. Der erste Zuleitungsdurchlass steht mit der Kraftstoffabgabeleitung
in Verbindung. Der zweite und dritte Zuleitungsdurchlass stehen über
einen Mitteldruckdurchlass mit der Kraftstoffpumpe in Verbindung.
Der Mitteldruckdurchlass erhält die Zufuhr des Kraftstoffs,
der in einem Zwischenschritt des Vorgangs des unter Druck Setzens
des Kraftstoffs von der Kraftstoffpumpe abgegeben wird.
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Die
Kraftstoffpumpe kann (ein) Laufrad/Laufräder mit einer
Mehrzahl von gerippten Nuten enthalten, die auf seiner/ihren Außenumfangsfläche(n) ausgebildet
sind. Der Kraftstoff wird gepumpt und unter Druck gesetzt, wenn
das Laufrad dreht. Ein Kraftstoffdurchlass ist so ausgebildet, dass
er die Außenumfangsfläche des Laufrads umgibt,
und erstreckt sich in der Umfangsrichtung, so dass der Druck des Kraftstoffs
im Kraftstoffdurchlass in einer Stromabwärtsrichtung entlang
des Kraftstoffdurchlasses ansteigt. Somit hat der Druck des Kraftstoffs
an der stromabwärtigen Endseite des Kraftstoffdurchlasses, d.
h. am Endes des Vorgangs des unter Druck Setzens der Kraftstoffpumpe,
einen maximalen Wert. Die Kraftstoffabgabeleitung ist so mit der
Kraftstoffpumpe verbunden, dass die Kraftstoffabgabeleitung die
Zufuhr des Kraftstoffs aufnimmt, der am Ende des Vorgangs des unter
Druck Setzens der Kraftstoffpumpe von der Kraftstoffpumpe abgegeben
wird. Andererseits nimmt der Mitteldruckdurchlass die Zufuhr des
von der Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs am Zwischenschritt
des Vorgangs des unter Druck Setzens des Kraftstoffs auf. Somit
ist es möglich, den Kraftstoff, der einen niedrigeren Druck
hat als der Abgabedruck der Kraftstoffpumpe, effektiv in jede aus
der zweiten und dritten Druckkammer einzuleiten, durch Einbauen
eines einfachen Aufbaus, der den Vorgang des unter Druck Setzens
der Kraftstoffpumpe ausnutzt.
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In
einer anderen Ausführungsform enthält eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung
zum Zuführen eines Kraftstoffs zu einem Ziel eine Kraftstoffpumpe,
einen Kraftstoffabgabeleitungsdurchlass, der eine Verbindung zwischen
der Kraftstoffpumpe und dem Ziel herstellt, und einen Druckregler,
der dazu gebildet ist, einen Druck von Kraftstoff zu regulieren,
der dem Ziel durch den Kraftstoffabgabeleitungsdurchlass zugeführt
wird. Der Druckregler enthält eine erste Druckkammer, eine
zweite Druckkammer und eine dritte Druckkammer, die jeweils so aufgebaut
sind, dass sie eine Zufuhr des Kraftstoffs von der Kraftstoffpumpe aufnehmen
können, eine erste Membrane, die die erste Druckkammer
und die zweite Druckkammer voneinander trennt, und eine zweite Membrane,
die die zweite Druckkammer und die dritte Druckkammer voneinander
trennt. Die erste Druckkammer hat eine Abgabeöffnung, die
dazu aufgebaut ist, den Kraftstoff abzugeben, der der ersten Druckkammer
zugeführt wurde. Eine Ventilbaugruppe ist an die erste
und zweite Membrane gekoppelt, so dass die Ventilbaugruppe die Abgabeöffnung
der ersten Druckkammer in Antwort auf Kräfte, die durch
die Drücke in der ersten, zweiten und dritten Druckkammer
auf die erste und zweite Membrane aufgebracht werden, öffnen und
schließen kann. Eine Steuereinrichtung steuert den Druck
des Kraftstoffs in jeder aus der zweiten und dritten Druckkammer.
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf 1(A), 1(B) und 1(C) beschrieben.
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Grundaufbau
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Zuerst
wird der Grundaufbau einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A nach
der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A enthält
eine Kraftstoffpumpe 2 und einen Druckregler 3,
die modularisiert sind und in einem Speichertopf C positioniert
sind. Der Speichertopf C ist in einem Kraftstofftank T angeordnet.
Der Kraftstofftank T ist an einer geeigneten Position in einem Fahrzeug,
wie z. B. einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt), installiert. Eine
Kraftstoffabgabeleitung 5 ist mit der Kraftstoffpumpe 2 verbunden,
um den Kraftstoff einem Motor, d. h. einem Verbrennungsmotor, zuzuführen.
Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist ein Ansaugfilter auf
einer stromaufwärtigen Seite einer Kraftstoffansaugöffnung
der Kraftstoffpumpe 2 vorgesehen, und ein Kraftstofffilter
ist auf einer stromabwärtigen Seite einer Kraftstoffabgabeöffnung
der Kraftstoffpumpe 2 vorgesehen. Zumindest ein Laufrad
(nicht gezeigt) ist in der Kraftstoffpumpe 2 angeordnet
und wird zum Pumpen des Kraftstoffs zur Drehung angetrieben. Genauer
wird, wenn das/die Laufrad/Laufräder dreht/drehen, der
Kraftstoff über die Ansaugöffnung in die Kraftstoffpumpe 2 gesaugt
und unter Druck von der Kraftstoffabgabeöffnung abgegeben. Der
Kraftstoff, der von der Kraftstoffabgabeöffnung abgegeben
wird, wird der Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
und wird anschließend durch (eine) Einspritzvorrichtung(en)
in den Verbrennungsmotor eingespritzt. Die Kraftstoffmenge, die
durch die Einspritzvorrichtung(en) in den Verbrennungsmotor eingespritzt
wird, hängt größtenteils vom Druck des Kraftstoffs
ab, der der/den Einspritzvorrichtung(en) zugeführt wird.
Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A enthält einen
Druckregler 3, der den Druck des Kraftstoffs auf drei verschiedene
Niveaus regulieren kann, d. h. ein hohes Niveau, ein mittleres Niveau
und ein niedriges Niveau. Hier wird der Kraftstoff bei einem maximalen
Druck, der durch die Kraftstoffpumpe 2 erreicht werden
kann, von der Kraftstoffpumpe 2 abgegeben.
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Das
Innere des Druckreglers 3 ist in drei Kammern unterteilt,
enthaltend eine erste Druckkammer 7, eine zweite Druckkammer 8 und
eine dritte Druckkammer 9, die in 1(A) beginnend
vom Boden in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Der Druckregler 3 hat
eine Kraftstoffzuleitungsöffnung 11 zum Einleiten
des Kraftstoffs in die erste Druckkammer 7 und eine Rücklauföffnung 12 zum
Zurückführen des Kraftstoffs von der ersten Druckkammer 7 in den
Kraftstofftank T. Jede aus der Kraftstoffzuleitungsöffnung 11 und
der Rücklauföffnung 12 ist in die erste
Druckkammer 7 und aus der ersten Druckkammer 7 offen.
Ein Ende einer ersten Zuleitung 13 ist mit der Kraftstoffzuleitungsöffnung 11 verbunden.
Das andere Ende der ersten Zuleitung 13 ist mit der Kraftstoffabgabeleitung 5 verbunden.
Somit wird ein Teil des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe 2 abgegeben
wird und durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, über die erste Zuleitung 13 und die Kraftstoffzuleitungsöffnung 11 in
die erste Druckkammer 7 eingeleitet. Der Druckregler 3 hat
auch eine Kraftstoffzuleitungsöffnung 15 und eine
Kraftstoffzuleitungsöffnung 16 zum Leiten des
Kraftstoffs in die zweite Druckkammer 8 bzw. die dritte
Druckkammer 9. Die Kraftstoffzuleitungsöffnung 15 und
die Kraftstoffzuleitungsöffnung 16 sind in die
und aus der zweiten Druckkammer 8 bzw. die dritte Druckkammer 9 geöffnet.
Ein Ende einer zweiten Zuleitung 17 und ein Ende einer
dritten Zuleitung 18 sind mit der Kraftstoffzuleitungsöffnung 15 bzw.
der Kraftstoffzuleitungsöffnung 16 verbunden.
Das andere Ende der zweiten Zuleitung 17 und das andere
Ende der dritten Zuleitung 18 sind mit einer einzelnen
Umschaltvorrichtung 19 verbunden, die zum selektiven Zulassen und
Verhindern einer Verbindung zwischen der ersten Zuleitung 13 und
jeder aus der zweiten Zuleitung 17 und der dritten Zuleitung 18 betätigt
werden kann. In dieser Ausführungsform ist die Umschaltvorrichtung 19 ein
Dreiwegeventil.
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Eine
erste Membrane 20 trennt die erste Druckkammer 7 und
die zweite Druckkammer 8 voneinander. Eine zweite Membrane 21 trennt
die zweite Druckkammer 8 und die dritte Druckkammer 9 voneinander.
Eine Druckaufnahmefläche der ersten Membrane 20 und
eine Druckaufnahmefläche der zweiten Membrane 21 unterscheiden
sich voneinander. Im Druckregler 3 sind eine Ventilbaugruppe,
die ein Ventilbauteil 23 enthält, und ein Druckaufnahmebauteil 25 angeordnet.
Das Ventilbauteil 23 dient dazu, die Rücklauföffnung 12 der
ersten Druckkammer 7 zu öffnen und zu schließen.
Das Druckaufnahmebauteil 25 ist über eine Verbindungsstange 24 mit dem
Ventilbauteil 23 verbunden, so dass sich das Druckaufnahmebauteil 25 in Übereinstimmung
mit dem Ventilbauteil 23 vertikal bewegen kann. Das Ventilbauteil 23 wird
von der ersten Membrane 20 getragen, so dass sich das Ventilbauteil 23 vertikal
bewegen kann, wenn sich die erste Membrane 20 elastisch
verformt. Das Druckaufnahmebauteil 25 wird von der zweiten
Membrane 21 gehalten, so dass sich das Druckaufnahmebauteil 25 vertikal
bewegen kann, wenn sich die zweite Membrane 21 verformt. Auf
diese Weise sind die erste Druckkammer 7 und die zweite
Druckkammer 8 durch die erste Membrane 20 und
das Ventilbauteil 23 so voneinander getrennt, dass der
Kraftstoff daran gehindert wird, zwischen ihnen zu strömen.
In ähnlicher Weise sind die zweite Druckkammer 8 und
die dritte Druckkammer 9 durch die zweite Membrane 21 so
voneinander getrennt, dass der Kraftstoff daran gehindert wird,
zwischen ihnen zu strömen. Eine Druckschraubenfeder 26 befindet
sich zwischen dem Druckaufnahmebauteil 25 und der oberen
Wand der dritten Druckkammer 9 (d. h., der oberen Wand
des Druckreglers 3), so dass die Ventilbaugruppe normalerweise
nach unten vorgespannt wird. Somit schließt das Ventilbauteil 23 unter der
Bedingung, dass die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A nicht
in Betrieb ist, die Rückleitungsöffnung 12 der ersten
Druckkammer 7.
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Bei
dem oben beschriebenen Grundaufbau ist es durch selektives Einleiten
des unter Druck gesetzten Gases, das durch die Betätigung
der Umschaltvorrichtung 19 von der Kraftstoffpumpe 2 in
die zweite Druckkammer 8 und/oder die dritte Druckkammer 9 abgegeben
wird, möglich, eine Änderung des Öffnungsgrades
der Rücklauföffnung 12 zu erreichen.
Der Öffnungsgrad der Rücklauföffnung 12 kann
sich, abhängig von der Position des Ventilbau teils 23,
schrittweise ändern. Genauer kann der Druck des Kraftstoffs,
der dem Verbrennungsmotor (genauer, der/den Einspritzvorrichtung(en))
von der Kraftstoffpumpe 2 über die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf ein beliebiges aus drei verschiedenen Niveaus eingestellt
werden, d. h. ein hohes Niveau, ein mittleres Niveau und ein niedriges
Niveau. Eine Kraft F zum nach oben Heben des Ventilbauteils 23,
d. h. eine Kraft zum Öffnen der Rücklauföffnung 12 der
ersten Druckkammer 7 kann durch den folgenden Ausdruck
berechnet werden: F = (P1·A1) – (P2·A1)
+ (P2·A2) – (P3·A2) Ausdruck (1)
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Hier
bezeichnet P1 einen Druck des Kraftstoffs, der in die erste Druckkammer 7 eingeleitet wird,
P2 bezeichnet einen Druck des Kraftstoffs, der in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
wird, P3 bezeichnet einen Druck des Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird, A1 bezeichnet eine Druckaufnahmefläche der ersten
Membrane 20, und A2 bezeichnet eine Druckaufnahmefläche
der zweiten Membrane 21.
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Während
des Stopps des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs kann die Temperatur
des im Kraftstofftank T gespeicherten Kraftstoffs abhängig von
der äußeren Umgebung hoch oder niedrig sein. Im
Sommer oder in tropischen Gebieten kann es beispielsweise möglich
sein, dass die Temperatur des Kraftstoffs im Kraftstofftank T auf
80° oder mehr ansteigt. Andererseits kann es im Winter
oder in kalten Gebieten möglich sein, dass die Temperatur
auf –10° oder weniger absinkt. Unter der Hochtemperaturbedingung
oder der Niedrigtemperaturbedingung kann es sein, dass der Motor
aufgrund der Erzeugung von Kraftstoffdampf im Kraftstoff (im Falle
der Hochtemperaturbedingung) oder aufgrund von unzureichender Zerstäubung
des Kraftstoffs (im Falle der Niedertemperaturbedingung) nicht oder
nur schwer wieder angelassen werden kann. Um diese Situation zu
vermeiden kann es bevorzugt sein, den Druck des Kraftstoffs, der
dem Verbrennungsmotor (genauer der/den Einspritzvorrichtung(en))
zugeführt wird, auf einen hohen Druck zu erhöhen.
Wird allerdings die Kraftstoffzufuhrvorrichtung über eine
lange Zeitspanne hinweg kontinuierlich betrieben, während
der Kraftstoffdruck auf einem hohen Niveau gehalten wird, kann die
elektrische Energie, die von der Kraftstoffpumpe 2 verbraucht
wird, ansteigen, und somit kann der Kraftstoffverbrauch steigen.
Deshalb kann es bevorzugt sein, dass nach dem Neustarten des Verbrennungsmotors
der Kraftstoffdruck von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau
geändert wird. Wird allerdings der Kraftstoffdruck abrupt
von dem hohen Niveau auf das niedrige Niveau geändert, kann
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis abrupt geändert werden
und einen ungeeigneten Betrieb des Motors verursachen. Aus diesem
Grund kann es angebracht sein, den Kraftstoffdruck vom hohen Niveau
auf ein mittleres Niveau zu ändern, und danach vom mittleren
Niveau auf das niedrige Niveau zu ändern. Der Zeitpunkt
des Änderns des Kraftstoffdrucks vom hohen Niveau auf das
mittlere Niveau und der Zeitpunkt des Änderns des Kraftstoffdrucks
vom mittleren Niveau auf das niedrige Niveau können geeignet
bestimmt werden. Typischerweise können diese Zeitpunkte
basierend auf der Kraftstofftemperatur im Kraftstofftank T oder
der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors bestimmt
werden. Wenn beispielsweise die Temperatur des Kraftstoffs im Kraftstofftank
T höher als etwa –5° oder niedriger als
etwa 50° ist, wenn der Motor neu gestartet wird, dann kann
der Kraftstoffdruck vom niedrigen Niveau angehoben werden.
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Ausführliche Beschreibung der
ersten Ausführungsform
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1(A), 1(B) und 1(C) zeigen jeweils einen Hochdruckmodus, einen
Mitteldruckmodus und einen Niedrigdruckmodus der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Grundaufbau enthält
der Druckregler 3 der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A dieser
Ausführungsform Rücklauföffnungen 31 und 32,
die in Verbindung mit der zweiten Druckkammer 8 bzw. der
dritten Druckkammer 9 ausgebildet sind, zum Zurückleiten
des eingeleiteten Kraftstoffs in den Kraftstofftank T. Die Rücklauföffnungen 31 und 32 sind
in die und aus der zweiten Druckkammer 8 bzw. in die und
aus der dritten Druckkammer 9 offen. Rücklaufleitungen 33 und 34 sind
mit den Rücklauföffnungen 31 bzw. 32 verbunden
und stehen in Verbindung mit dem Innenraum des Kraftstofftanks T.
Drosseln 35 und 36 sind in der zweiten Zuleitung 17 bzw.
in der dritten Zuleitung 18 angeordnet, zum Beschränken
der Strömung des Kraftstoffs durch diese. Die zweite Zuleitung 17 ist
mit der stromaufwärtigen Seite der zweiten Druckkammer 8 verbunden
und die dritte Zuleitung 18 ist mit der stromaufwärtigen
Seite der dritten Druckkammer 9 verbunden. In ähnlicher
Weise sind Drosseln 37 und 38 in den Rücklaufleitungen 33 bzw. 34 angeordnet,
zum Beschränken der Strömung des Kraftstoffs durch
diese. Die Rücklaufleitung 33 ist mit der stromabwärtigen
Seite der zweiten Druckkammer 8 verbunden, und die Rücklaufleitung 34 ist
mit der stromabwärtigen Seite der dritten Druckkammer 9 verbunden.
Der Umfang der Beschränkung der Strömung durch
die Drosseln 37 und 38, d. h., die Drosselmenge
der Drosseln 37 und 38, die auf der stromabwärtigen
Seite der zweiten und dritten Druckkammer 8 und 9 positioniert
sind, ist so eingestellt, dass sie größer ist
als der Umfang der Beschränkung durch die Drosseln 35 und 36,
d. h., die Drosselmenge der Drosseln 35 und 36,
die auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten und dritten
Druckkammer 8 und 9 positioniert sind. Die Druckaufnahmefläche
A2 der zweiten Membrane 21 ist so eingestellt, dass sie größer
ist als die Druckaufnahmefläche A1 der ersten Membrane 20.
Die zweite Zuleitung 17 und die dritte Zuleitung 18 sind über
die Umschaltvorrichtung oder das Dreiwegeventil 19 so mit
der ersten Zuleitung 13 verbunden, dass die zweite Zuleitung 17 und
die dritte Zuleitung 18 über das Dreiwegeventil 19 von
der ersten Zuleitung 13 abzweigen. Bei dieser Anordnung
wird der Abgabedruck der Kraftstoffpumpe 2 direkt in die
erste Druckkammer 7 eingeleitet, während ein Druck,
der niedriger ist als der Abgabedruck der Kraftstoffpumpe 2 in
jede aus der zweiten Druckkammer 8 und der dritten Druckkammer 9 eingeleitet wird.
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Um
den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
einen hohen Druck einzustellen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in einen Nicht-Verbindungszustand
zu bringen, und um die dritte Zuleitung in einen Verbindungszustand
zu bringen. Hier werden die Begriffe „Nicht-Verbindungszustand"
und „Verbindungszustand" für den nicht verbundenen
Zustand bzw. für den verbundenen Zustand mit der ersten
Zuleitung 13 verwendet. Somit kann der Kraftstoff in die
erste Druckkammer 7 und die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
werden. Hier wird, obwohl der Abgabedruck der Kraftstoffpumpe 2 direkt
in die erste Druckkammer 7 eingeleitet wird, ein Druck,
der niedriger ist als der Abgabedruck, aufgrund des Vorhandenseins
der Drosseln 36 und 38, die auf der stromaufwärtigen Seite
bzw. der stromabwärtigen Seite der dritten Druckkammer 9 angeordnet
sind, in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet. Somit kann
die Kraft F zum Hochheben des Ventilelements 23 oder die
Kraft zum Öffnen der Rücklauföffnung 12 der
ersten Druckkammer 7 durch den folgenden Ausdruck berechnet
werden, der auf dem obengenannten Ausdruck (1) basiert: F = (P1·A1) – (P3·A2) Ausdruck (2)
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Somit
nimmt das Ventilbauteil 23 durch den Druck in der ersten
Druckkammer eine Kraft (P1·A1) in einer Öffnungsrichtung
auf und nimmt durch den Druck in der dritten Druckkammer 9 eine
Kraft (P3·A2) in einer Schließrichtung auf. Deshalb
ist ein Öffnungsgrad der Rücklauföffnung 12 klein,
so dass der Druck des durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführten
Kraftstoffs auf ein hohes Niveau eingestellt ist. Als ein Ergebnis
kann der Hochdruckmodus der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A erreicht
werden. Hier hat, obwohl A1 und A2 die Beziehung A1 < A2 haben, die Kraft
F einen positiven Wert und ist, da die Bezie hung P1 > P3 festgesetzt ist,
größer als die Vorspannkraft der Feder 26.
Deshalb sollten der Beschränkungsumfang jeder der Drosseln 36 und 38, die
sich auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der stromabwärtigen
Seite der dritten Druckkammer 9 befinden, und die Druckaufnahmefläche
A1 der ersten Membrane und die Druckaufnahmefläche A2 der zweiten
Membrane 21 bestimmt werden, dass sie zumindest den folgenden
Ausdruck erfüllen: (P1·A1) > (P3·A2) Ausdruck (3)
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Die
Werte von P1, P3, A1 und A2 können geeignet bestimmt werden,
solange der obenstehende Ausdruck (3) erfüllt
werden kann. Was die Beziehung zwischen der Druckaufnahmefläche
A1 der ersten Membrane 20 und der Druckaufnahmefläche
A2 der zweiten Membrane 21 betrifft, so kann es bevorzugt sein,
dass die Fläche A2 größer als die Hälfte
der Fläche A1, jedoch kleiner als die Fläche A1
ist. Der Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, kann ansteigen, wenn sich der Wert von (P3·A2) dem
Wert von (P1·A1) annähert. Der Kraftstoffdruck
(hohes Druckniveau), der durch die Kraftstoffeinleitung 5 zugeführt
wird, kann sinken, wenn die Differenz zwischen dem Wert von (P3·A2)
und dem Wert von (P1·A1) zunimmt.
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Um
den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
das mittlere Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um beide, die zweite Zuleitung 17 und die dritte Zuleitung 18,
in den Nicht-Verbindungszustand zu bringen, so dass der Kraftstoff
nur in die erste Druckkammer 17 eingeleitet wird, wie in 1(B) gezeigt. In einem solchen Fall kann die Kraft
F zum Hochheben des Ventilbauteils 23 oder die Kraft zum Öffnen
der Rücklauföffnung 12 der ersten Druckkammer
durch den folgenden Ausdruck berechnet werden, der auf dem obengenannten
Ausdruck (1) basiert: F = (P1·A1) Ausdruck (4)
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Somit
nimmt das Ventilbauteil 23 durch den Druck in der ersten
Druckkammer 7 nur die Kraft (P1·A1) in der Öffnungsrichtung
auf. Deshalb wird der Öffnungsgrad des Ventilbauteils größer
als in dem Fall, in dem der Kraftstoffdruck auf das oben beschriebene
hohe Niveau eingestellt ist. Somit kann der Kraftstoffdruck in der
Kraftstoffabgabeleitung 5 auf das mittlere Niveau eingestellt
sein. Als ein Ergebnis kann der Mitteldruckmodus der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A erreicht
werden.
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Um
den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
das niedrige Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in den Verbindungszustand zu
bringen, und die dritte Zuleitung 18 in den Nicht-Verbindungszustand
zu bringen, so dass der Kraftstoff in die erste Druckkammer 7 und
die zweite Druckkammer 8 eingeleitet wird, wie in 1(C) gezeigt. Hier wird, obwohl der Abgabedruck
der Kraftstoffpumpe 2 direkt in die erste Druckkammer 7 eingeleitet
wird, aufgrund des Vorhandenseins der Drosseln 35 und 37,
die auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der stromabwärtigen
Seite der zweiten Druckkammer 8 positioniert sind, ein
Druck, der niedriger ist, als der Abgabedruck, in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet.
Somit können die Kraft F zum Hochheben des Ventilbauteils 23 oder
die Kraft zum Öffnen der Rücklauföffnung 12 der
ersten Druckkammer 7 durch den folgenden Ausdruck (5) berechnet
werden: F = ((P1 – P2)·A1)
+ (P2·A2) Ausdruck
(5)
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Somit
nimmt das Ventilbauteil 23 durch den Druck in der ersten
Druckkammer 7 eine Kraft (P1·A1) auf und nimmt
auch eine Kraft (P2·A2) in der Öffnungsrichtung
auf. Andererseits nimmt das Ventilbauteil 23 durch den
Druck in der zweiten Druckkammer 8 eine Kraft (P2·A1)
in einer Schließrichtung auf. Hier bestehen die Beziehung
A1 < A2 und die
Beziehung P1 > P2,
und somit ist die Differenz zwischen dem Wert (P2·A1) und
dem Wert (P1·A1) plus (P2·A2) sehr klein. Deshalb
kann der Öffnungsgrad der Rücklauföffnung 12 zunehmen.
Somit nimmt der Öffnungsgrad des Ventilbauteils 23 stärker
zu, als in dem Fall, in dem der Kraftstoffdruck auf das oben beschriebene
mittlere Niveau eingestellt ist. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf das niedrige Niveau
eingestellt sein, und der Niedrigdruckmodus der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A kann
erreicht werden.
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Die
Beziehung zwischen den Beschränkungsmengen der Drosseln 35 und 37,
die auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
der zweiten Druckkammer 8 positioniert sind, können
beliebig bestimmt werden, solange die Beschränkungsmenge
der Drossel 35 auf der stromaufwärtigen Seite
kleiner ist als die der Drossel 37 auf der stromabwärtigen
Seite. Es gibt keine Begrenzung des Wertes des Drucks P2, der in
die zweite Druckkammer 8 eingeleitet wird.
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Die
zweite, dritte, vierte und fünfte Ausführungsform
wird nun unter Bezugnahme auf 2(A), 2(B) und 2(C), 3(A), 3(B) und 3(C), 4(A), 4(B) und 4(C) und 5(A), 5(B) und 5(C) beschrieben. Diese Ausführungsformen
sind Modifikationen der ersten Ausführungsform und haben
den gleichen Grundaufbau wie die erste Ausführungsform.
Deshalb sind in 2(A), 2(B) bis 5(A), 5(B) und 5(C) ähnliche Bauteile mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet wie in der ersten Ausführungsform.
Außerdem werden der Speichertopf C, der Kraftstofftank
T und der Verbrennungsmotor in diesen Figuren weggelassen.
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Zweite Ausführungsform
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Die
zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf 2(A), 2(B) und 2(C) beschrieben,
die jeweils einen Hochdruckmodus, einen Mitteldruckmodus und einen
Niedrigdruckmodus einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1B der
zweiten Ausführungsform zeigen. Ähnlich der ersten
Ausführungsform ist die Druckaufnahmefläche A2
der zweiten Membrane 21 des Druckreglers 3 so
eingestellt, dass sie größer ist als die Druckaufnahmefläche
A1 der ersten Membrane 20. In der zweiten Ausführungsform
ist ein Ende einer Mitteldruckleitung 40 mit der Kraftstoffpumpe 2 an
einer Stelle verbunden, die einem Zwischenschritt während
des Vorgangs des Erhöhens des Kraftstoffdrucks entspricht,
so dass der Druck des Kraftstoffs, der der Mitteldruckleitung 40 zugeführt
wird, niedriger ist als der Abgabedruck oder der maximale Druck
des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe 2 abgegeben
wird. Die Kraftstoffpumpe 2 kann (ein) Laufrad/Laufräder
(nicht gezeigt) an dessen/deren Außenumfangsfläche(n)
eine Mehrzahl von Finnen/Nuten ausgebildet sind, enthalten. Wenn das
Laufrad dreht, wird der Kraftstoff gepumpt und unter Druck gesetzt.
Ein Kraftstoffdurchlass (nicht gezeigt), der eine Pumpenkammer definiert,
ist so ausgebildet, dass er die Außenumfangsfläche
des Laufrads umgibt, und erstreckt sich in der Umfangsrichtung,
so dass der Druck des Kraftstoffs im Kraftstoffdurchlass in einer
Stromabwärtsrichtung entlang des Kraftstoffdurchlasses
ansteigt. Somit kann die Position, die dem Zwischenschritt während
des Vorgangs des Erhöhens des Kraftstoffdrucks entspricht,
eine Zwischenposition entlang der Länge des Kraftstoffdurchlasses
sein. Das andere Ende der Mitteldruckleitung 40 ist mit
dem Dreiwegeventil 19 verbunden, so dass die Mitteldruckleitung 40 über
das Dreiwegeventil 19 mit der zweiten Zuleitung 17 und
der dritten Zuleitung 18 in Verbindung steht. Somit sind
der Druck des Kraftstoffs, der in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
werden kann, und der Druck des Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet werden
kann, gleich. Somit kann der Kraftstoffdruck, der niedriger ist
als der Abgabedruck der Kraftstoffpumpe 2, in die zweite
Druckkammer 8 und/oder die dritte Druckkammer 9 einge leitet
werden. Auf diese Weise verwendet die zweite Ausführungsform
die Mitteldruckleitung 40 anstelle der Drosseln 35 bis 37.
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Die
Betätigung des Dreiwegeventils 19 zum Einstellen
des Kraftstoffdrucks, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf ein hohes Niveau, ein mittleres Niveau oder ein niedriges
Niveau ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
Somit wird, um den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
das hohe Niveau festzusetzen, das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in den Nicht-Verbindungszustand
zu bringen und die dritte Zuleitung 18 in den Verbindungszustand
zu bringen, wie in 2(A) gezeigt, so dass der Kraftstoff
in die erste Druckkammer 7 und die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird. Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des
Ventilbauteils 23 durch den gleichen Ausdruck wie den Ausdruck
(2) (F = (P1·A1) – (P3·A2)) berechnet
werden. Um den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
das mittlere Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um beide, die zweite Zuleitung 17 und die dritte Zuleitung 18,
in den Nicht-Verbindungszustand zu bringen, wie in 2(B) gezeigt, so dass der Kraftstoff nur in die
erste Druckkammer 7 eingeleitet wird. Auch in diesem Fall
kann die Kraft F zum Öffnen des Ventilbauteils 23 durch
den Ausdruck (4) (F = (P1·A1)) berechnet werden. Um den
Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf das
niedrige Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in den Verbindungszustand zu
bringen und die dritte Zuleitung 18 in den Nicht-Verbindungszustand
zu bringen, wie in 2(C) gezeigt, so dass der Kraftstoff
in die erste Druckkammer 7 und die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
wird. Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des
Ventilbauteils 23 durch den Ausdruck (5) (F = ((P1 – P2)·A1)
+ (P2·A2)) berechnet werden.
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Auch
bei dieser Ausführungsform kann der Kraftstoffdruck, der
in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet wird, geeignet
verändert werden, solange der Ausdruck (3) ((P1·A1) > (P3·A2) erfüllt
wird. Die Einstellung des Drucks des Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer
eingeleitet wird, kann durch Ändern der Verbindungsposition
der Mitteldruckleitung 40 mit der Kraftstoffpumpe 2,
welche Position dem Zwischenschritt während des Vorgangs
des Erhöhens des Kraftstoffdrucks entspricht, vorgenommen
werden. Somit kann der Druck des Kraftstoffs, der der Mitteldruckleitung 40 zugeführt
wird, d. h. der Druck des Kraftstoffs, der der dritten Druckkammer 9 zugeführt
wird, gesenkt werden, da sich die Verbindungsposi tion der Mitteldruckleitung 40 einer
Position nähert, die einem stromaufwärtigen Ende
des Zwischenschritts während des Vorgangs des Erhöhens des
Kraftstoffdrucks entspricht. Im Gegensatz dazu kann der Druck des
Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird, erhöht werden, da sich die Verbindungsposition der
Mitteldruckleitung 40 einer Position nähert, die
einem stromabwärtigen Ende des Zwischenschritts entspricht.
Da die zweite Zuleitung 17 und die dritte Zuleitung 18 über
das Dreiwegeventil 19 mit der Mitteldruckleitung 40 in
Verbindung stehen, ändert sich natürlich der Druck
des Kraftstoffs, der in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
wird, damit er gleich dem Druck des Kraftstoffs ist, der in die
dritte Druckkammer 9 eingeleitet wird, da der Druck des
Kraftstoffs, der in die dritte Kammer 9 eingeleitet wird,
eingestellt ist.
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Dritte Ausführungsform
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Die
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf 3(A), 3(B) und 3(C) beschrieben,
die jeweils einen Hochdruckmodus, einen Mitteldruckmodus und einen
Niedrigdruckmodus einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1C der
dritten Ausführungsform zeigen. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1A und 1B der
ersten und zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Druckaufnahmefläche
A2 der zweiten Membrane 21 des Druckreglers 3 größer
eingestellt ist als die Druckaufnahmefläche A1 der ersten
Membrane 20. Außerdem haben die erste, zweite
und dritte Druckkammer 7, 8 und 9 keine
anderen Öffnungen oder Anschlüsse als die Kraftstoffzuleitungsöffnungen 11 bzw. 15 bzw. 16.
Die zweite und dritte Zuleitung 17 und 18 stehen mit
der ersten Zuleitung 13 über das Dreiwegeventil 19 in
Verbindung. Somit nimmt jede aus der ersten und zweiten und dritten
Druckkammer 7, 8 und 9 die Zufuhr des
Abgabedrucks (maximaler Druck) der Kraftstoffpumpe 2 auf.
Der Kraftstoff, der durch die Abgabeleitung 5 zugeführt
wird, kann durch die verschiedenen Betätigungen der ersten
und zweiten Ausführungsform auf ein hohes Niveau, ein mittleres Niveau
und ein niedriges Niveau eingestellt werden.
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Somit
wird, um den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das hohe Niveau festzusetzen, das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in den Nicht-Verbindungszustand
zu bringen und die dritte Zuleitung 18 in den Verbindungszustand
zu bringen, wie in 3(A) gezeigt, so dass der Kraftstoff
in die erste Druckkammer 7 und die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird. Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des
Ventilelements 23 durch den gleichen Ausdruck wie Ausdruck
(2) (F = (P1·A1) – (P3·A2)) berechnet
werden. Somit nimmt das Ventilbauteil 23 vom Druck in der
ersten Druckkammer 7 eine Kraft (P1·A1) in einer Öffnungsrichtung
auf, während es vom Druck in der dritten Druckkammer 9 eine
Kraft (P3·A2) in einer Schließrichtung aufnimmt. Deshalb
ist der Öffnungsgrad der Rücklauföffnung 12 klein,
so dass der Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird auf das hohe Niveau eingestellt ist. In dieser Ausführungsform
haben die Flächen A1 und A2 die Beziehung A1 > A2, und der Druck
P1 des Kraftstoffs, der in die erste Druckkammer 7 eingeleitet
wird, und der Druck P3 des Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird, sind gleich und entsprechen dem Abgabedruck (maximaler Druck)
von der Kraftstoffpumpe 2. Deshalb kann die Kraft F durch
den folgenden Ausdruck (6) berechnet werden, der auf dem Ausdruck (2)
basiert: F = P(A1 – A2) Ausdruck (6)
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In
diesem Ausdruck (6) bezeichnet P den Abgabedruck (maximaler Druck)
der Kraftstoffpumpe 2. Somit ist es möglich, sicherzustellen,
dass die Kraft F größer ist als die Vorspannkraft
der Feder 26. Die Druckaufnahmefläche A2 der zweiten
Membrane 21 kann jeden Wert haben, solange sie kleiner
als die Druckaufnahmefläche A1 der ersten Membrane 20 ist.
Der Wert des hohen Niveaus des Kraftstoffdrucks, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, kann ansteigen, wenn die Differenz zwischen den Flächen
A1 und A2 kleiner wird. Im Gegensatz dazu kann der Wert des hohen
Niveaus des Kraftstoffdrucks, der durch die Abgabeleitung 5 zugeführt
wird, sinken, wenn die Differenz zwischen den Flächen A1
und A2 größer wird.
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Um
den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das mittlere Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um die zweite Zuleitung 17 in den Verbindungszustand zu
bringen und die dritte Zuleitung 18 in den Nicht-Verbindungszustand
zu bringen, wie in 3(B) gezeigt, so dass der Kraftstoff
in die erste Druckkammer 7 und die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
wird. Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des
Ventilbauteils 23 durch den Ausdruck (5) (F = ((P1 – P2)A1)
+ (P2·A2)) berechnet werden. Da der Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 direkt
auf die erste Druckkammer 7 und die zweite Druckkammer 8 aufgebracht
wird, kann die Kraft F durch den folgenden Ausdruck (7) berechnet
werden: F = P·A2 Ausdruck (7) Somit
ist in diesem Fall die Kraft F, die zum Öffnen des Ventilbauteils 23 aufgebracht
wird, größer als die Kraft F, die durch die Gleichung
(6) (F = P(A1 – A2)) berechnet wird, in dem Fall, in dem
der Kraftstoffdruck auf das hohe Niveau eingestellt ist. Somit wird der Öffnungsgrad
der Rückleitungsöffnung 12 größer als
der, der im Fall des Einstellens auf das hohe Niveau erreicht wird.
Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffabgabeleitung 5 auf
das mittlere Niveau eingestellt werden.
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Um
den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zum
niedrigen Niveau zugeführt wird, festzusetzen, wird das
Dreiwegeventil 19 betätigt, um sowohl die zweite
Zuleitung 17 als auch die dritte Zuleitung 18 in
den Nicht-Verbindungszustand zu bringen, wie in 3(C) gezeigt, so dass der Kraftstoff nur in die
erste Druckkammer 7 eingeleitet wird. Auch in diesem Fall
kann die Kraft F zum Öffnen des Ventilbauteils 23 durch
den folgenden Ausdruck (8) berechnet werden, der auf dem Ausdruck
(1) basiert. F = P1·A1 =
P·A1 Ausdruck (8)
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Da
A1 > A2, ist der Wert
(P1·A1) größer als der Wert (P1·A2),
der im Falle des Einstellens auf das mittlere Niveau erreicht wird.
Somit ist der Öffnungsgrad der Rücklauföffnung 12 größer
als der, der im Falle des Einstellens auf das mittlere Niveau erreicht wird.
Als ein Ergebnis kann der Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt wird,
auf das niedrige Niveau eingestellt werden.
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Auf
diese Weise hängt, im Falle der dritten Ausführungsform,
bei der die Druckaufnahmefläche A2 der zweiten Membrane 21 des
Druckreglers 3 größer eingestellt ist
als die Druckaufnahmefläche A1 der ersten Membrane 20,
der Wert des hohen Druckniveaus des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, vom Druck P3 des Kraftstoffs ab, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet wird.
Somit ist es, um den maximalen Druckwert für das Einstellen
auf das hohe Niveau zu erreichen, wenn der Motor neu gestartet wird,
bevorzugt, dass der Druck P3 des Kraftstoffs, der in die dritte
Druckkammer 9 eingeleitet wird, gleich dem Druck P1 des Kraftstoffs
ist, der in die erste Druckkammer 7 eingeleitet wird, wie
in der dritten Ausführungsform. Andererseits kann, wenn
es nicht notwendig ist, den maximalen Druckwert zu erreichen, die
dritte Ausführungsform so modifiziert werden, dass ein
mittlerer Druck, der niedriger ist als der Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 in
die zweite Druckkammer 8 und/oder die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
werden, wie in der Anordnung der ersten oder zweiten Ausführungsform.
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Vierte Ausführungsform
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Die
vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf 4(A), 4(B) und 4(C) beschrieben,
die jeweils einen Hochdruckmodus, einen Mitteldruckmodus und einen
Niedrigdruckmodus einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1D der
vierten Ausführungsform zeigen. Diese Ausführungsform
entspricht der dritten Ausführungsform, die die Anordnung
der ersten Ausführungsform enthält. Somit unterscheidet
sich der Druckregler 3 der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1D nach
dieser Ausführungsform dadurch von der dritten Ausführungsform,
dass die Rücklauföffnungen 31 und 32 in
Verbindung mit der zweiten Druckkammer 8 bzw. der dritten
Druckkammer 9 ausgebildet sind, zum Zurückleiten
des eingeleiteten Kraftstoffs in den Kraftstofftank. Die Rücklauföffnungen 31 und 32 sind in
die und aus der zweiten Druckkammer 8 bzw. in die und aus
der dritten Druckkammer 9 offen. Außerdem sind
die Rücklaufleitungen 33 und 34 mit den
Rücklauföffnungen 31 bzw. 32 verbunden,
und stehen in Verbindung mit dem Innenraum des Kraftstofftanks T (in 4(A), 4(B), 4(C) nicht gezeigt). Weiter sind die Drosseln 35 und 36 in
der zweiten Zuleitung 17 bzw. in der dritten Zuleitung 18 angeordnet, zum
Beschränken der Kraftstoffströmung dadurch. Die
zweite Zuleitung 17 ist mit der stromaufwärtigen Seite
der zweiten Druckkammer 8 verbunden und die dritte Zuleitung 18 ist
mit der stromaufwärtigen Seite der dritten Druckkammer 9 verbunden.
Weiter sind die Drosseln 37 und 38 in den Rücklaufleitungen 33 bzw.
34 angeordnet, zum Beschränken der Strömung des
Kraftstoffs dadurch. Die Rücklaufleitung 33 ist
mit der stromabwärtigen Seite der zweiten Druckkammer 8 verbunden
und die Rücklaufleitung 34 ist mit der stromabwärtigen
Seite der dritten Druckkammer 9 verbunden. Der Umfang der
Beschränkung der Strömung durch die Drosseln 37 und 38,
die auf der stromabwärtigen Seite der zweiten und dritten
Druckkammer 8 und 9 positioniert sind, ist größer
eingestellt als der Umfang der Beschränkung durch die Drosseln 35 und 36,
die auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten und dritten
Druckkammer 8 und 9 positioniert sind. Die zweite
Zuleitung 17 und die dritte Zuleitung 18 sind
mit der ersten Zuleitung 13 über das Dreiwegeventil 19 so
verbunden, dass die zweite Zuleitung 17 und die dritte
Zuleitung 18 über das Dreiwegeventil 19 von
der ersten Zuleitung 13 abgezweigt werden. Deshalb wird
der Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 direkt in die erste
Druckkammer 7 eingeleitet, während ein Druck,
der niedriger als der Abgabedruck P ist, in jede aus der zweiten
Druckkammer 8 und der dritten Druckkammer 9 eingeleitet wird.
-
Auch
bei dieser Anordnung können das hohe Niveau, das mittlere
Niveau und das niedrige Niveau des Kraftstoffs, der durch die Abgabeleitung 5 zugeführt
wird, durch die gleichen Betätigungen eingestellt werden
wie in der dritten Ausführungsform. Deshalb wird, um den
Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das hohe Niveau festzusetzen, das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff in die erste Druckkammer 7 und die dritte
Druckkammer 9 einzuleiten, wie in 4(A) gezeigt.
Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des Ventilbauteils 23 durch
den gleichen Ausdruck berechnet werden wie Ausdruck (2) (F = (P1·A1) – (P3·A2).
Da der Kraftstoffdruck P3, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
wird, niedriger ist als der Kraftstoffdruck P1, der in die erste Druckkammer 7 eingeleitet
wird, und gleich dem Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 in
dieser Ausführungsform ist, ist der Wert der Kraft (P3·A2)
kleiner als der, der im Falle der dritten Ausführungsform
erreicht wird. Somit ist der Druckwert beim hohen Niveau, der in
dieser Ausführungsform erreicht wird, niedriger als der,
der im Falle der dritten Ausführungsform erreicht wird.
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Um
den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das mittlere Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff in die erste Druckkammer 7 und die zweite
Druckkammer 8 einzuleiten, wie in 4(B) gezeigt.
Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des Ventilbauteils 23 durch
den Ausdruck (5) (F = ((P1 – P2)A1) + (P2·A2) berechnet
werden. Da P1 = P > P2,
ist der Druckwert am mittleren Niveau, der in dieser Ausführungsform erreicht
wird, niedriger als der, der im Falle der dritten Ausführungsform
erreicht wird.
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Um
den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das niedrige Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff nur in die erste Druckkammer 7 einzuleiten.
Auch in diesem Fall kann die Kraft F zum Öffnen des Ventilelements 23 durch
den Ausdruck (8) (F = P1·A1 = P·A1) berechnet
werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Die
fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird nun unter Bezugnahme auf 5(A), 5(B) und 5(C) beschrieben,
die jeweils einen Hochdruckmodus, einen Mitteldruckmodus und einen
Niedrigdruckmodus einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 1E der
fünften Ausführungsform zeigen. Diese Ausführungsform
entspricht der dritten Ausführungsform, die die Anordnung
des Mitteldruckzuleitungsmechanismus der zweiten Ausführungsform enthält,
um den mittleren Druck, der niedriger ist als der Abgabedruck P
der Kraftstoffpumpe 2, in die zweite und dritte Druckkammer 8 und 9 einzuleiten, wie
im Falle der vierten Ausführungsform.
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Somit
ist in der fünften Ausführungsform ein Ende der
Mitteldruckleitung 40 mit der Kraftstoffpumpe 2 an
einer Position verbunden, die einem Zwischenschritt während
des Vorgangs des Erhöhen des Drucks entspricht, so dass
der Druck des Kraftstoffs, der der Mitteldruckleitung 40 zugeführt
wird, niedriger ist als der Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2.
Das andere Ende der Mitteldruckleitung 40 ist mit dem Dreiwegeventil 19 verbunden,
so dass die Mitteldruckleitung 40 über das Dreiwegeventil 19 mit der
zweiten Zuleitung 17 und der dritten Zuleitung 18 in
Verbindung steht. Somit können der Druck des Kraftstoffs,
der in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet werden kann,
und der Druck des Kraftstoffs, der in die dritte Druckkammer 9 eingeleitet
werden kann, gleich sein. Deshalb wird der Kraftstoffdruck, der niedriger
ist als der Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 in die
zweite Druckkammer 8 und/oder die dritte Druckkammer 9 eingeleitet.
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Auch
bei dieser Anordnung kann der Druck des Kraftstoffs, der durch die
Abgabeleitung 5 zugeführt wird, durch die gleichen
Betätigungen wie bei der dritten und vierten Ausführungsform
auf das hohe Niveau, das mittlere Niveau und das niedrige Niveau eingestellt
werden. Somit wird, um den Druck des Kraftstoffs, der durch die
Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt wird, auf
das hohe Niveau festzusetzen, das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff in die erste Druckkammer 7 und die dritte
Druckkammer 9 einzuleiten, wie in 5(A) gezeigt.
Um den Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das mittlere Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff in die erste Druckkammer 7 und die zweite Druckkammer 8 einzuleiten,
wie in 5(B) gezeigt. Um den Druck des
Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffabgabeleitung 5 zugeführt
wird, auf das niedrige Niveau festzusetzen, wird das Dreiwegeventil 19 betätigt,
um den Kraftstoff nur in die erste Druckkammer 7 einzuleiten,
wie in 5(C) gezeigt.
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Mögliche Modifikationen der ersten
bis fünften Ausführungsform
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Die
erste Ausführungsform kann modifiziert werden, um die Rücklauföffnung 31 und
die Drosseln 35 und 37 wegzulassen. Bei dieser
Modifikation können der Druck P2, der in die zweite Druckkammer 8 eingeleitet
wird, und der Druck P1, der in die erste Druckkammer 7 eingeleitet
wird, einander gleich werden, und gleich dem Abgabedruck P der Kraftstoffpumpe 2 werden.
Deshalb kann in diesem Fall die Kraft F zum Öffnen des
Ventilbauteils 23 durch den folgenden Ausdruck (9) berechnet
werden, der auf dem Ausdruck (1) basiert. F = P·A2 Ausdruck (9)
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Deshalb
kann der Öffnungsumfang der Rücklauföffnung 12,
der in dieser Ausführungsform erreicht wird, größer
sein als der, der im Falle der ersten Ausführungsform erreicht
wird. Somit ist es möglich, bei der Festsetzung auf das
niedrige Niveau den minimalen Druckwert zu erreichen.
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In
der vierten Ausführungsform kann eine aus der Rücklauföffnung 31 und 32 der
ersten und zweiten Druckkammer 8 und 9 weggelassen
werden.
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In
der ersten bis fünften Ausführungsform können
sich der eingestellte Druck des Kraftstoffs bei der Hochtemperaturbedingung
und der eingestellte Druck des Kraftstoffs bei der Niedrigtemperaturbedingung
von denen, die in diesen Ausführungen offenbart sind, unterscheiden.
Beispielsweise kann der Kraftstoffdruck bei der Niedrigtemperaturbedingung auf
das mittlere Niveau eingestellt sein und bei der Hochtemperaturbedingung
auf das hohe Niveau eingestellt sein, oder umgekehrt. Außerdem
ist es möglich, den Kraftstoffdruck während der
normalen Betriebsbedingung des Motors auf ein Niveau festzusetzen,
das nicht das niedrige Niveau ist. Die Abgabemenge des Kraftstoffs
von der Kraftstoffpumpe 2 ist umgekehrt proportional zur
maximalen Menge des möglichen Kraftstoffsverbrauchs beim
Motor. Somit kann die maximale Menge des möglichen Kraftstoffverbrauchs
abnehmen, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt, während sie
ansteigen kann, wenn der Kraftstoffdruck sinkt. Somit kann es möglich
sein, den Kraftstoffdruck beim hohen Niveau festzusetzen, wenn der
Motor gestartet wird, den Kraftstoffdruck während der normalen
Betriebsbedingung, d. h. bei der niedrigen Lastbedingung des Motors,
beim mittleren Niveau festzusetzen, und den Kraftstoffdruck während
der Beschleunigung der Motordrehzahl, d. h. bei der hohen Lastbedin gung,
beim niedrigen Niveau festzusetzen die eine erhöhte Menge
des Kraftstoffs benötigt. In diesem Fall kann es sein,
dass der Kraftstoffdruck nicht in Antwort auf die Temperatur des
Kraftstoffs geändert wird, sondern in Antwort auf die Menge
des Kraftstoffs, der für den Verbrauch am Verbrennungsmotor
benötigt wird. Somit kann der Kraftstoffdruck basierend
auf einer Änderung der verschiedenen Parameter, darunter
ein Öffnungswinkel eines Drosselventils, die Drehzahl eines
Verbrennungsmotors, die Menge der Ansaugluft und ein Referenzpulssignal
zum Einspritzen von Kraftstoff von (einer) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en),
geändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-235622 [0002, 0004]
- - JP 64-32066 [0003, 0005]