DE102011120618A1

DE102011120618A1 - Temperaturbasierte Kraftstoffregulierung in einem Fahrzeugkraftstoffsystem

Info

Publication number: DE102011120618A1
Application number: DE102011120618A
Authority: DE
Inventors: Mitchell E. Hart; Manoj Tummala; David R. Parent
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US9776507B2; US20120145130A1

Abstract

Fahrzeugkraftstoffsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, das einen Motor aufweist. Das System weist einen Kraftstofftank mit einem Kraftstoffpumpenmodulbereich und einem Volumenbereich sowie eine Kraftstoffpumpe auf, die in dem Kraftstoffpumpenmodulbereich montiert ist und einen Einlass und einen Auslass besitzt. Ein Thermostatventil weist einen Kraftstoffeinlass, der mit einer Rückführkraftstoffleitung von dem Motor verbunden ist, einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass auf, wobei das Ventil Kraftstoff durch den ersten Auslass lenkt, , und Kraftstoff durch den zweiten Auslass lenkt, wenn die Temperatur oberhalb der Schwelle liegt. Eine Leitung für kalten Kraftstoff ist mit dem ersten Auslass des Ventils verbunden und lenkt Kraftstoff zu dem Kraftstoffpumpeneinlass, und eine Leitung für warmen Kraftstoff ist mit dem zweiten Auslass des Ventils verbunden und lenkt Kraftstoff in den Volumenbereich des Kraftstofftanks weg von der Kraftstoffpumpe.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftstoffsystembaugruppen zur Verwendung an Fahrzeugen.
Fahrzeuge, die Dieselmotoren zum Betrieb verwenden, haben ein Problem mit der Strömung des Dieselkraftstoffs bei Kaltwetterbedingungen. Dieses Strömungsproblem kann ein Starten und ein Betreiben des Motors bei diesen kalten Bedingungen schwieriger machen. Zusätzlich können Dieselmotoren Kraftstoff als ein Kühlmittel-, Schmiermittel- oder Betätigungsfluid verwenden, wobei der erhitzte Kraftstoff zurück zu dem Volumen-Kraftstofftank zur Kühlung rückgeführt wird. Die Leistungsfähigkeit der Kühlstrategie ist von der Fähigkeit abhängig, die Temperatur des an den Motor gelieferten Kraftstoffes zu minimieren, und ist somit von der Fähigkeit abhängig, zurückkehrenden heißen Kraftstoff von geliefertem kaltem Kraftstoff zu trennen.
Beim Versuch, das Problem mit kaltem Dieselkraftstoff zu lösen, sind thermisch gesteuerte Ventile verwendet worden, die Rückführkraftstoff direkt (nur) an den Kraftstofffiltereinlass von der Rückführkraftstoffleitung lenken. Dieses System erfordert jedoch einen geringen Kraftstoffzufuhrdruck zum richtigen Betrieb, d. h. der Kraftstoffzufuhrdruck muss kleiner als der Rückführkraftstoffdruck sein. Dies beschränkt die Anwendbarkeit und die Wirksamkeit eines derartigen Systems.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform betrifft ein Fahrzeugkraftstoffsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, das einen Motor aufweist. Das System kann einen Kraftstofftank, der einen Kraftstoffpumpenmodulbereich und einen Volumenbereich besitzt, und eine Kraftstoffpumpe aufweisen, die in dem Kraftstoffpumpenmodulbereich montiert ist und einen Einlass und einen Auslass aufweist. Auch besitzt ein Thermostatventil einen Kraftstoffeinlass, der mit einer Rückführkraftstoffleitung von dem Motor verbunden ist, einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass, wobei das Thermostatventil Kraftstoff durch den ersten Auslass lenkt, wenn die Temperatur unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, und Kraftstoff durch den zweiten Auslass lenkt, wenn die Temperatur oberhalb der vorbestimmten Schwelle liegt. Eine Leitung für kalten Kraftstoff ist mit dem ersten Auslass des Thermostatventils verbunden und erstreckt sich, um Kraftstoff benachbart dem Einlass zu der Kraftstoffpumpe zu lenken, und eine Leitung für warmen Kraftstoff ist mit dem zweiten Auslass des Thermostatventils verbunden und erstreckt sich, um Kraftstoff in den Volumenbereich des Kraftstofftanks weg von der Kraftstoffpumpe zu lenken.
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Strömung von Kraftstoff in einem Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs, das einen Motor aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Pumpen von Kraftstoff mit einer Kraftstoffpumpe, die in einem Kraftstofftank montiert ist, durch eine Kraftstofflieferleitung an den Motor; Rückführen von Kraftstoff von dem Motor durch eine Rückführkraftstoffleitung zu einem Thermostatventil; wenn der Kraftstoff, der durch das Thermostatventil strömt, unterhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, Lenken des Kraftstoffes durch einen ersten Auslass von dem Thermostatventil durch eine Leitung für kalten Kraftstoff zu einem Bereich benachbart einem Einlass zu der Kraftstoffpumpe; und wenn der Kraftstoff, der durch das Thermostatventil strömt, nicht unterhalb der vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, Lenken des Kraftstoffes durch einen zweiten Auslass von dem Thermostatventil durch eine Leitung für warmen Kraftstoff zu einem Volumenbereich des Kraftstofftanks weg von der Kraftstoffpumpe.
Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass das Fahrzeugkraftstoffsystem ein Aufwärmen von kaltem Kraftstoff, der in die Kraftstoffpumpe und den Kraftstofffilter zugeführt wird, bereitstellt, während heißer Kraftstoff weg von dem Kraftstoffpumpeneinlass geführt wird. Diese Funktionalität wird vorgesehen, ohne dass es erforderlich ist, dass der Kraftstoffzufuhrdruck geringer als der Rückführkraftstoffdruck ist – die beiden können unabhängig voneinander sein. Der Rückführkraftstoff während kalter Kraftstoffbedingungen wird zu dem Kraftstoffpumpeneinlass ohne Mischen mit dem kalten Volumenkraftstoff zugeführt, wodurch wärmerer Kraftstoff an die Pumpe und den Filter unter dieser Bedingung bereitgestellt wird. Der zurückkehrende Kraftstoff kann gegebenenfalls den Sieb umgehen, um die Siebströmungsbeschränkung zu begrenzen. Während warmer Kraftstoffbedingungen wird der Rückführkraftstoff in den Kraftstofftank geführt und mischt sich mit dem Volumenkraftstoff in dem Kraftstofftank, um eine Regulierung für heißen Kraftstoff zu verbessern. Eine Venturidüse, die dazu verwendet wird, Kraftstoff von dem Volumenkraftstoffbereich in den Kraftstoffpumpenmodulbereich zu ziehen, kann durch die Kraftstoffpumpe direkt betrieben werden, um diesen von dem Rückführkraftstoff zu entkoppeln und den Gebrauch der Rückführkraftstoffströmung zu maximieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figur ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugkraftstoffsystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Figur ist ein Fahrzeugkraftstoffsystem gezeigt, das allgemein mit 20 angegeben ist. Das Fahrzeugkraftstoffsystem 20 lenkt Kraftstoff, wie Dieselkraftstoff, an einen Motor 22 und führt nicht genutzten Kraftstoff von dem Motor 22 zurück. Das Kraftstoffsystem 20 kann ein Hoch- oder ein Niederdruck-Kraftstoffsystem sein.
Das Kraftstoffsystem 20 weist einen Kraftstofftank 24 auf, der den Kraftstoff hält. Ein Kraftstoffpumpenmodul 26 ist in dem Tank 24 montiert und kann eine Kraftstoffpumpe 28, einen Sieb 30 an einem Einlass 32 zu der Pumpe 28 und eine Venturidüse 34 aufweisen. Kraftstoff von dem Tank 24 kann durch die Wände des Siebs 30 zu dem Pumpeneinlass 32 strömen. Eine Reservoirwand 36 kann in dem Tank 24 angeordnet sein und die Komponenten des Kraftstoffpumpenmoduls umgeben, um den Kraftstoff nahe an der Kraftstoffpumpe 28 (einem Kraftstoffpumpenmodulbereich 39) zu halten. Diese Reservoirwand 36 trennt den Kraftstoff in dem Modulbereich 39 von dem Kraftstoff in dem Volumenbereich 38 des Tanks 24.
Ein Thermostatventil 40 kann in dem Tank 24 montiert sein. Das Ventil 40 besitzt einen ersten Auslass 42, der Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung 44 in den Sieb 30 benachbart dem Einlass 32 zu der Pumpe 28 lenkt. Somit umgeht der durch diese Leitung 44 geführte Kraftstoff ein Strömen durch das Sieb (d. h. wird nicht erneut gesiebt). Ein zweiter Auslass 46 des Ventils 40 lenkt Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung 48 außerhalb der Reservoirwand 36 und gibt den Kraftstoff in den Volumenbereich 38 des Tanks 24 frei. Ein Einlass 50 zu dem Ventil 40 empfängt Rückführkraftstoff durch eine Rückführkraftstoffleitung 52 von dem Motor 22. Ein Thermostatventil 40 ist derart konfiguriert, den Kraftstoff durch den ersten Auslass 42 zu lenken, wenn der Kraftstoff kalt ist, und durch den zweiten Auslass 46 zu lenken, wenn der Kraftstoff warm (oder heiß) ist. Thermostatventile, die eine Fluidströmung auf Grundlage der Temperatur des Fluides lenken, sind dem Fachmann bekannt, und somit werden die Einzelheiten der Ventile hier nicht weiter diskutiert.
Die Kraftstoffpumpe 28 besitzt einen Auslass 54, der Kraftstoff in eine Kraftstoffleitung 56 lenkt, die sich in einen ersten Abschnitt 58, der einen Teil des Kraftstoffes zu der Venturidüse 34 lenkt, die Kraftstoff von dem Volumenbereich 38 in den Kraftstoffpumpenmodulbereich 39 zieht, und einen zweiten Abschnitt 62 aufteilt, der einen Teil des Kraftstoffes zu einem Einlass 64 eines Kraftstofffilters und Wasserabscheiders 66 lenkt. Ein Auslass 68 des Filters und Wasserabscheiders 66 lenkt Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung 70 zu dem Motor 22.
Nun wird der Betrieb des Fahrzeugkraftstoffsystems 20 diskutiert. Wenn der Motor 22 während Bedingungen gestartet wird, bei denen der Kraftstoff kalt ist, pumpt die Kraftstoffpumpe 28 Kraftstoff durch den Sieb 30 hinein und drückt diesen durch die Kraftstoffleitung 56. Ein Teil des Kraftstoffes wird durch die Venturidüse 34 geführt, und der Rest wird durch den Kraftstofffilter und Wasserabscheider 66 und weiter in den Motor 22 geführt. Der durch die Venturidüse 34 geführte Kraftstoff bewirkt, dass Kraftstoff von dem Volumenkraftstoffbereich 38 in den Volumenmodulbereich 39 gezogen wird.
Der Kraftstoff, der von dem Motor 22 nicht verwendet wird, wird durch die Rückführkraftstoffleitung 52 zu dem Thermostatventil 40 geführt. Aufgrund der Tatsache, dass der Kraftstoff immer noch kalt ist, führt das Thermostatventil 40 automatisch Rückführkraftstoff von dem Motor 22 durch die Leitung 44 für kalten Kraftstoff zu dem Einlass 32 der Kraftstoffpumpe 28, wobei der Sieb 30 umgangen wird, was jegliche potentielle Strömungsbeschränkungen von dem Sieb 30 reduziert. Dies konzentriert den etwas wärmeren Kraftstoff, der von dem Motor 22 zurückkehrt, an dem Kraftstoffpumpeneinlass 32, was die Strömung in die Kraftstoffpumpe 28 verbessert. Diese Konzentration des etwas wärmeren Kraftstoffes macht auch eine Kraftstoffströmung durch den Filter und Wasserabscheider 66 leichter, da kalter Kraftstoff tendenziell nicht leicht durch diesen Filter 66 strömt. Der Rückführkraftstoff vermeidet ein Mischen mit dem kalten Volumenkraftstoff in dem Kraftstofftank, wodurch wärmerer Gesamtkraftstoff in der Kraftstoffleitung 56 an kalten Tagen bereitgestellt wird. Alternativ dazu kann der Kraftstoff in der Leitung 44 für kalten Kraftstoff zu dem Sieb 30 geführt werden (wodurch er immer noch durch den Sieb 30 strömt), anstatt den Sieb 30 zu umgehen. Auch kann die Leitung 44 für kalten Kraftstoff den Kraftstoff direkt in den Einlass 32 der Kraftstoffpumpe 28 lenken oder kann den Kraftstoff gerade in den Sieb 30 lenken (Umgehen des Siebes 30), jedoch nur in einem Bereich benachbart dem Einlass 32 zu der Kraftstoffpumpe 28.
Wenn der Motor 22 arbeitet und der Kraftstoff warm ist, lenkt das Thermostatventil 40 den rückkehrenden Kraftstoff durch den zweiten Auslass 46 und durch die Leitung 48 für warmen Kraftstoff hinaus in den Volumenbereich 38 des Kraftstofftanks weg von dem Kraftstoffpumpeneinlass 32. In dieser Situation, wenn heißer Kraftstoff von dem Motor 22 zurückkehrt, mischt er sich mit dem kälteren Volumenkraftstoff in dem Tank 24, wodurch der möglicherweise bei hoher Temperatur befindliche Kraftstoff, der in die Kraftstoffpumpe 28 gezogen wird, beschränkt wird. Dies ist vorteilhaft, da der durch die Kraftstoffpumpe 28 gezogene Kraftstoff als ein Kühlmittel für den Motor (oder für andere Anwendungen) verwendet werden kann.
Während gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Fahrzeugkraftstoffsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, das einen Motor aufweist, umfassend: einen Kraftstofftank, der einen Kraftstoffpumpenmodulbereich und einen Volumenbereich aufweist; eine Kraftstoffpumpe, die in dem Kraftstoffpumpenmodulbereich montiert ist und einen Einlass und einen Auslass aufweist; ein Thermostatventil mit einem Kraftstoffeinlass, der mit einer Rückführkraftstoffleitung von dem Motor verbunden ist, einem ersten Auslass und einem zweiten Auslass, wobei das Thermostatventil derart konfiguriert ist, einen Kraftstoff durch den ersten Auslass zu führen, wenn die Temperatur unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, und den Kraftstoff durch den zweiten Auslass zu führen, wenn die Temperatur oberhalb der vorbestimmten Schwelle liegt; eine Leitung für kalten Kraftstoff, die mit dem ersten Auslass des Thermostatventils verbunden ist und sich erstreckt, um Kraftstoff benachbart zu dem Einlass zu der Kraftstoffpumpe zu lenken; und eine Leitung für warmen Kraftstoff, die mit dem zweiten Auslass des Thermostatventils verbunden ist und sich erstreckt, um Kraftstoff in den Volumenbereich des Kraftstofftanks weg von der Kraftstoffpumpe zu lenken.
Fahrzeugkraftstoffsystem nach Anspruch 1, mit einem Sieb, der um den Kraftstoffpumpeneinlass montiert und derart konfiguriert ist, um zu bewirken, dass von dem Kraftstofftank in die Kraftstoffpumpe strömender Kraftstoff gesiebt wird, und wobei die Leitung für kalten Kraftstoff den Kraftstoff zu dem Kraftstoffpumpeneinlass führt, ohne durch den Sieb gesiebt zu werden.
Fahrzeugkraftstoffsystem nach Anspruch 2, mit einer Kraftstofflieferleitung, die Kraftstoff von dem Kraftstoffpumpenauslass zu dem Motor lenkt, und einem Kraftstofffilter, der mit der Kraftstofflieferleitung verbunden und derart konfiguriert ist, den von dem Kraftstoffpumpenauslass zu dem Motor strömenden Kraftstoff zu filtern.
Fahrzeugkraftstoffsystem nach Anspruch 3, wobei der Kraftstofffilter einen Wasserabscheider aufweist, der derart konfiguriert ist, Wasser von dem Kraftstoff abzuscheiden.
Fahrzeugkraftstoffsystem nach Anspruch 1, mit einer Kraftstofflieferleitung, die Kraftstoff von dem Kraftstoffpumpenauslass zu dem Motor lenkt, und einem Kraftstofffilter, der mit der Kraftstofflieferleitung verbunden und derart konfiguriert ist, den von dem Kraftstoffpumpenauslass zu dem Motor strömenden Kraftstoff zu filtern.
Fahrzeugkraftstoffsystem nach Anspruch 1, mit einer Kraftstofflieferleitung, die Kraftstoff von dem Kraftstoffpumpenauslass zu dem Motor lenkt, einer Venturikraftstoffleitung, die von der Kraftstofflieferleitung abzweigt, und einer Venturidüse, die mit der Venturikraftstoffleitung verbunden ist, wobei die Venturidüse derart angeordnet ist, um Kraftstoff von dem Volumenbereich in den Kraftstoffpumpenmodulbereich zu ziehen.
Verfahren zum Steuern einer Strömung von Kraftstoff in einem Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs, das einen Motor aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Pumpen von Kraftstoff mit einer Kraftstoffpumpe, die in einem Kraftstofftank montiert ist, durch eine Kraftstofflieferleitung zu dem Motor; (b) Rückführen von Kraftstoff von dem Motor durch eine Rückführkraftstoffleitung zu einem Thermostatventil; (c) wenn der Kraftstoff, der durch das Thermostatventil strömt, unterhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, Lenken des Kraftstoffes durch einen ersten Auslass von dem Thermostatventil durch eine Leitung für kalten Kraftstoff zu einem Bereich benachbart zu einem Einlass zu der Kraftstoffpumpe; und (d) wenn der Kraftstoff, der durch das Thermostatventil strömt, nicht unterhalb der vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, Lenken des Kraftstoffes durch einen zweiten Auslass von dem Thermostatventil durch eine Leitung für warmen Kraftstoff zu einem Volumenbereich des Kraftstofftanks weg von der Kraftstoffpumpe.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt (a) ferner durch Ziehen des Kraftstoffs durch einen Sieb in die Kraftstoffpumpe definiert ist, wenn die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank pumpt, und Schritt (c) ferner dadurch definiert ist, dass der durch die Leitung für kalten Kraftstoff strömende Kraftstoff den Sieb zum Eintritt in die Kraftstoff pumpe umgeht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt (a) ferner durch Pumpen des Kraftstoffs durch einen Kraftstofffilter definiert ist, wenn der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe zu dem Motor strömt.
Verfahren nach Anspruch 7, umfassend: (e) Umlenken eines Anteils des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe strömt, in eine Venturikraftstoffleitung, die von der Kraftstofflieferleitung abzweigt; und (f) Lenken des Kraftstoffs, der in der Venturikraftstoffleitung strömt, durch eine Venturidüse, um Kraftstoff von dem Volumenbereich des Kraftstofftanks zu einem Kraftstoffpumpenmodulbereich benachbart der Kraftstoffpumpe zu ziehen.