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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für einen Motor, die in der Lage ist, Kraftstoff aus einem Kraftstofftank mittels einer Kraftstoffpumpe einem Motor, beispielsweise einem Dieselmotor, zuzuführen.
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Bei herkömmlichen Dieselmotoren wird eine Kraftstoffpumpe beispielsweise während des Ansaugens betrieben oder wenn Kraftstoff in einem Sattel-Kraftstofftank, der einen Haupttank und einen Hilfstank besitzt, aus dem Hilfstank in den Haupttank gefördert wird. Beispielsweise ist in der nicht-geprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 2008- 38 695 A eine Technologie einer Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für einen Dieselmotor angegeben, wobei eine Strahlpumpe in einem Sattel-Kraftstofftank vorgesehen ist, der einen Haupttank und einen Hilfstank besitzt. Dabei wird Rücklauf-Kraftstoff von einem Motor als entsprechendes Fluid verwendet, und der Kraftstoff wird aus dem Hilfstank in den Haupttank gefördert.
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Bei der dort beschriebenen Technologie, bei der eine Strahlpumpe verwendet wird, ist dann, wenn die Menge des Rücklauf-Kraftstoffes von dem Motor klein ist, die Menge des Kraftstoffes, der nur mit der Strahlpumpe aus dem Hilfstank in den Haupttank gefördert wird, unzureichend.
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Um dieses Problem beim Stand der Technik zu vermeiden, kann eine weitere Kraftstoffpumpe zusätzlich zu der Strahlpumpe vorgesehen sein. Die Hinzufügung einer weiteren Kraftstoffpumpe zum Fördern des Kraftstoffes führt jedoch nicht zu einer effizienten Konstruktion, auch wenn der Betrieb der Kraftstoffpumpe gesteuert wird, indem beispielsweise ein Pegelsensor verwendet wird.
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Aus der
US 2003 / 0 159 681 A1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem für Verbrennungsmotoren bekannt, welches einen Kraftstofftank und einen darin angeordneten Kraftstoffbehälter mit einer Kraftstoffpumpe aufweist. Die Kraftstoffpumpe treibt eine oder mehrere Strahlpumpen jeweils mittels einer Versorgungsleitung an, wobei die eine oder die mehreren Strahlpumpen ihrerseits den Kraftstoffbehälter mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank füllen. Außerdem ist eine Kraftstoffleitung vorhanden, die den Kraftstoffbehälter mit dem Verbrennungsmotor hydraulisch verbindet. Beim Start des Verbrennungsmotors fördert die Kraftstoffpumpe Kraftstoff in die Kraftstoffleitung, sodass das Startverhalten des Verbrennungsmotors verbessert wird.
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Die
JP 2006- 22 782 A zeigt eine Kraftstoffversorgungseinrichtung, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank ansaugt, der eine Hauptspeicherkammer und eine Nebenspeicherkammer aufweist, und die einen Motor mit Hilfe einer Versorgungspumpe durch eine Versorgungsleitung mit dem Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung weist ein motorgetriebenes Transfersystem mit einer motorgetriebenen Pumpe zum Transferieren des Kraftstoffs aus der Nebenspeicherkammer in die Hauptspeicherkammer und ein Umschaltventil auf. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung wird durch das Umschaltventil zwischen einem Transferzustand und einem Förderungszustand umgeschaltet. Im Transferzustand wird der Kraftstoff in der Nebenspeicherkammer durch die motorgetriebene Pumpe in die Hauptspeicherkammer transferiert. Im Förderungszustand wird der Kraftstoff in der Hauptspeicherkammer durch die motorgetriebene Pumpe in die Versorgungsleitung gefördert.
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Ausgehend von der oben genannten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für einen Motor anzugeben, die eine Kraftstoffpumpe für die Zuführung von Kraftstoff in effizienter Weise verwendet und es ermöglicht, den Kraftstoff ordnungsgemäß einem Motor während des Anlassens zuzuführen und zu gewährleisten, dass der Kraftstoff ordnungsgemäß aus einem Hilfstank in einen Haupttank in dem Kraftstofftank gefördert wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
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Die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, dass die Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff effizient arbeitet, wobei es möglich ist, den Kraftstoff dem Motor während des Anlassens ordnungsgemäß zuzuführen und auch den Kraftstoff von dem Hilfstank ordnungsgemäß in den Haupttank in dem Kraftstofftank zu fördern.
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Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
- 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoff-Zuführungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und in
- 2A und 2B den Aufbau eines Strömungsweg-Schaltventils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dieser Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 1 wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 einer Förderpumpe 6 eines Motors 5, zum Beispiel eines Dieselmotors, durch eine Zuführungsleitung 4 mittels einer Kraftstoffpumpe 3 zugeführt, die sich in dem Kraftstofftank 2 befindet.
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Rücklauf-Kraftstoff, bei dem es sich um überschüssigen Kraftstoff handelt, von dem Motor 5 wird in den Kraftstofftank 2 über eine Rückleitung 7 zurückgeführt. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine gemeinsame Druckleitung (common-rail) des Motors 5, wobei beispielsweise ein nicht dargestelltes Kraftstoff-Einspritzventil vorgesehen ist.
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Der Kraftstofftank 2 ist ein Satteltank, in welchem ein vorstehender Tanksattelbereich 2a im Wesentlichen in dessen Mitte ausgebildet ist, und es sind ein Haupttank 2b und ein Hilfstank 2c zu den beiden Seiten des Tanksattelbereiches 2a ausgebildet. In dem Kraftstofftank 2 ist eine Förderleitung 9 zwischen dem Haupttank 2b und dem Hilfstank 2c vorgesehen, um Kraftstoff aus dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b zu fördern.
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Die Kraftstoffpumpe 3 ist eine Pumpe, welche in den Kraftstofftank 2 durch ein Einlassfilter 10 angesaugten Kraftstoff zu der Zuführungsleitung 4 pumpt. Die Kraftstoffpumpe 3 wird betätigt, um Kraftstoff zu pumpen, wenn die Zündung eingeschaltet ist, bevor das Anlassen beim Start des Motors stattfindet, wenn die Kraftstoffmenge in dem Hilfstank 2c größer ist als in dem Haupttank 2b, wobei dies beispielsweise mit einem nicht-dargestellten Pegelsensor gemessen wird), und wenn festgestellt wird (beispielsweise aufgrund der Drehzahl des Motors, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Kraftstoff-Einspritzmenge), dass ein Betriebszustand vorliegt, in welchem die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes von der Rückleitung 7 hoch wird.
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Eine Öffnung 11, ein Strömungsweg-Schaltventil 12, das als Strömungsweg-Schalteinrichtung dient, und ein Filter 13 sind in der angegebenen Reihenfolge in der Zuführungsleitung 4 vorgesehen, und zwar von einer Auslass-Öffnungsseite der Kraftstoffpumpe 3 zu der Förderpumpe 6.
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Eine erste Zweigleitung 14 zweigt zwischen der Kraftstoffpumpe 3 und der Öffnung 11 ab. Eine erste Strahlpumpe 15, die in dem Haupttank 2b vorgesehen und mit einem Endbereich der Förderleitung 9 verbunden ist, ist an einen Endbereich der ersten Zweigleitung 14 angeschlossen. Durch das Pumpen von Kraftstoff mit der Kraftstoffpumpe 3 kann Kraftstoff in dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b gefördert werden. Ein Filter 16 ist mit dem anderen Endbereich der Förderleitung 9 verbunden.
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Eine zweite Zweigleitung 17 zweigt zwischen der Kraftstoffpumpe 3 und der Öffnung 11 ab. Eine zweite Strahlpumpe 18, die in dem Haupttank 2b vorgesehen und mit einem Endbereich der Rückleitung 7 verbunden ist, ist an einen Endbereich der zweiten Zweigleitung 17 angeschlossen. Durch das Pumpen von Kraftstoff mit der Kraftstoffpumpe 3 kann der Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert werden.
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Die Öffnung 11 ist so eingestellt, dass dann, wenn die Kraftstoffpumpe 3 aktiviert wird, die zu dem Motor 5 gepumpte Kraftstoffmenge und die zu der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 gepumpte Kraftstoffmenge optimal eingestellt sind.
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Ein Druckregler 19, der den Druck des von der Kraftstoffpumpe 3 gepumpten Kraftstoffes auf einen vorgegebenen Druck einstellt, ist stromaufwärts von der Öffnung 11 vorgesehen.
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Da der Druck des von der Kraftstoffpumpe 3 gepumpten Kraftstoffes mit dem Druckregler 19 eingestellt wird, wird der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Öffnung 11 bei einem bestimmten Druck gehalten, ohne dass dieser von Schwankungen der Strömungsmengen-Charakteristik der Kraftstoffpumpe 3 beeinflusst wird.
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Ferner wird die Strömungsmenge, also die zu dem Motor gepumpte Kraftstoffmenge, durch die Öffnung 11 auf einem bestimmten Wert gehalten, und zwar auf der Basis einer Druck-Strömungsmengen-Charakteristik der voreingestellten Öffnung 11, ohne dass dieser durch Schwankungen der Strömungsmengencharakteristik der Kraftstoffpumpe 3 beeinflusst wird.
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Eine Zweigleitung 21, die einen Filter 20 im Endbereich auf der Seite des Haupttanks 2b besitzt, ist mit dem Strömungsweg-Schaltventil 12 in einem Strömungsweg verbunden, der sich von dem Kraftstoffpumpe 3 unterscheidet. Der Kraftstoff kann in der Zweigleitung 21 von dem Bodenbereich des Haupttanks 2b frei zirkulieren.
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Das Strömungsweg-Schaltventil 12 wird verwendet, um entweder einen Strömungsweg von der Kraftstoffpumpe 3 zu dem Motor 5 oder einen Strömungsweg von der Zweigleitung 21 zu dem Motor 5 freizuschalten.
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Das Strömungsweg-Schaltventil 12 weist beispielsweise, wie in 2 dargestellt, eine Kugel 12b und eine Feder 12c auf. Die Kugel 12b ist in einem Körper 12a bewegbar, und sie ist in der Lage, entweder den von der Kraftstoffpumpe 3 kommenden Strömungsweg, oder aber den von der Zweigleitung 21 kommenden Strömungsweg zu verschließen. Normalerweise bewegt die Feder 12c die Kugel 12b in einer Richtung, in welcher der Strömungsweg von der Kraftstoffpumpe 3 aus geschlossen wird, und spannt die Kugel diesbezüglich vor.
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Wenn die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt wird, so kommunizieren der Motor 5 und der Strömungsweg von der Zweigleitung 21 aus miteinander (vgl. 2B), während dann, wenn die Kraftstoffpumpe 3 betätigt wird, der Motor 5 und der von der Kraftstoffpumpe 3 kommende Strömungsweg miteinander kommunizieren (vgl. 2A).
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Das bedeutet, durch die Konfiguration des Strömungsweg-Schaltventils 12 mit einem solchen Aufbau und das Vorsehen der Zweigleitung 21 macht, wenn die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt ist, ein von der Förderpumpe 6 des Motors 5 erzeugter Unterdruck es möglich, Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 anzusaugen. Außerdem, wenn die Kraftstoffpumpe 3 betätigt wird, kehrt gepumpter Kraftstoff nicht zu dem Kraftstofftank 2 von der Zweigleitung 21 zurück.
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Eine Bypass-Leitung 22, die mit der Rückleitung 7 in Verbindung steht, ist zwischen der Förderpumpe 6 und dem Filter 13 in der Zuführungsleitung 4 vorgesehen. Ein Rückschlagventil 23 ist in der Bypass-Leitung 22 vorgesehen und ermöglicht es dem Kraftstoff lediglich, von der Zuführungsleitung 4 zu der Rückleitung 7 zu strömen.
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Die Bypass-Leitung 22 ist vorgesehen, um die Temperatur des heißen Rücklauf-Kraftstoffs zu reduzieren, indem sie es ermöglicht, dass aus dem Kraftstofftank 2 gepumpter Kraftstoff mit niedriger Temperatur in die Rücklaufleitung 7 strömen kann. Durch die Verwendung des Rückschlagventils 23 in der Bypass-Leitung 22 wird, wenn die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt ist, mit einem in der Förderpumpe 6 des Motors 5 erzeugten Unterdruck zuverlässig ein Rückfluss von Kraftstoff in die Bypass-Leitung 22 verhindert.
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Im Folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung näher erläutert.
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Zunächst wird, wenn der Motor 5 seinen Zustand aus einem angehaltenen Zustand in einen Zustand mit eingeschalteter Zündung vor dem Anlassen ändert, die Kraftstoffpumpe 3 betätigt, so dass Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 zu der Förderpumpe 6 des Motors 5 gepumpt wird. Hier wird mit diesem Druck das Strömungsweg-Umschaltventil 12 verwendet, um zu dem Strömungsweg umzuschalten, der von der Kraftstoffpumpe 3 aus zu dem Motor 5 führt, so dass der Kraftstoff in zuverlässiger Weise zu der Förderpumpe 6 des Motor 5 gepumpt wird.
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Durch den Betrieb der Kraftstoffpumpe 3 wird der Kraftstoff auch der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 zugeführt, und zwar durch die erste Zweigleitung 14 bzw. die zweite Zweigleitung 17. Dadurch wird dafür gesorgt, dass Kraftstoff in dem Hilfstank 2c mit der ersten Strahlpumpe 15 durch die Förderleitung 9 in den Haupttank 2b gefördert wird. Außerdem wird durch die Wirkung der zweiten Strahlpumpe 18 der Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert.
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Durch den Betrieb der Kraftstoffpumpe 3 fließt ferner der gepumpte Kraftstoff mit niedriger Temperatur in die Rückleitung 7 durch die Bypass-Leitung 22, so dass die Temperatur von heißem Rücklauf-Kraftstoff reduziert wird.
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Nachdem der Betrieb des Motors 5 gestartet worden ist, wird, entweder wenn die Kraftstoffmenge in dem Hilfstank 2c größer ist als in dem Haupttank 2b (wobei dies beispielsweise mit einem nicht dargestellten Pegelsensor detektiert wird), oder wenn festgestellt wird, dass der Betriebszustand ein solcher ist, in welchem die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffs von der Rückleitung 7 hoch wird (wobei dies zum Bespiel aus der Drehzahl des Motors, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Kraftstoffmenge ermittelt wird), in der oben erwähnten Weise die Kraftstoffpumpe 3 betrieben, um Kraftstoff zu pumpen. Dies bewirkt, dass der Kraftstoff aus dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b gefördert wird und dass die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffs reduziert wird.
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Wenn die Kraftstoffmenge in dem Haupttank 2b ausreichend ist und die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes ausreichend niedrig ist, wird die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt.
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Wenn dann die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt ist, wird das Strömungsweg-Schaltventil 12 verwendet, um den von der Zweigleitung 21 kommenden Strömungsweg zu dem Motor hin umzuschalten. Dadurch bewirkt ein in der Förderpumpe 6 des Motors 5 erzeugter Unterdruck, dass Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 angesaugt wird, so dass eine ausreichende Menge an Kraftstoff der Förderpumpe 6 zugeführt wird.
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Auf diese Weise wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung die eine Kraftstoffpumpe 3 verwendet als Pumpe zum Zuführen von Kraftstoff während des Ansaugens, als Pumpe zum Fördern von Kraftstoff in den Kraftstofftank 2, und als Pumpe zum Reduzieren der Temperatur von Rücklauf-Kraftstoff. Wenn diese Pumpen nicht erforderlich sind, können sie gestoppt werden. Dies führt zu einer hohen Effizienz und trägt in hohem Maße zu einer Reduzierung von Kosten, der Anzahl von Komponenten sowie des Gewichtes bei.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung macht das Vorsehen der Öffnung 11 und des Druckreglers 19 es möglich, die Kraftstoffmenge zu stabilisieren, die zu dem Motor 5 gepumpt wird, ferner den Kraftstoff zu stabilisieren, der durch die Bypass-Leitung 22 strömt, um die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes zu reduzieren, sowie die Strömungsmenge des Rücklauf-Kraftstoffes zu stabilisieren.
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Das bedeutet, wenn eine einschränkende Bedingung des Motors 5 darin besteht, dass der Gegendruck der Rückleitung 7 vorgegeben ist, so macht das Stabilisieren der Strömungsmenge der Rückleitung 7 es möglich, die Temperatur des stabilisierten Rücklauf-Kraftstoffs zu reduzieren, während ordnungsgemäß die Gegendruckbedingung des Rücklauf-Kraftstoffs erfüllt wird.
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Ferner kann gemäß der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Gegendruck der Rückleitung 7 mit der zweiten Strahlpumpe 18 reduziert werden. Während daher ordnungsgemäß die Gegendruck-Bedingung des Rücklauf-Kraftstoffs erfüllt wird, kann die Temperatur des stabilisierten Rücklauf-Kraftstoffes reduziert werden, während in ausreichendem Maße für die Strömungsmenge von Kraftstoff gesorgt wird, der durch die Bypass-Leitung 22 fließt.
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Die Kraftstoffpumpe 3 kann so ausgebildet werden, dass der Auslass zu dem Motor 5 hin und der Auslass zu der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 hin jeweils mit verschiedenen Auslassöffnungen realisiert werden.
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In den verschiedenen Ausführungsformen brauchen von der Konstruktion mit der Öffnung, welche die Strömungsmenge des Kraftstoffs einstellt, dem Druckregler 19, der den Druck der Strömungsmenge auf einem bestimmten Wert hält, und der ersten Strahlpumpe 15, welche den Kraftstoff von dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b fördert; von der Konstruktion mit der zweiten Strahlpumpe 18, welche den Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert; und der Konstruktion der Bypass-Leitung 22 zum Reduzieren der Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes nicht alle verwendet zu werden. Diese Komponenten können in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten geeignet ausgewählt und verwendet werden.
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Ferner ist die Konstruktion des Strömungsweg-Schaltventils 12 nicht auf die spezielle oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, vielmehr können auch andere generell verwendete Schaltventile für diesen Zweck verwendet werden.
