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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. Februar 2011 eingereichten Provisional-US-Patentanmeldung Nr. 61/447,533 mit dem Titel MULTI-STAGED FUEL RETURN SYSTEM (MEHRSTUFIGES KRAFTSTOFFRÜCKFÜHRUNGSSYSTEM), auf deren gesamten Inhalt hiermit für alle Zwecke Bezug genommen wird.
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Stand der Technik und Zusammenfassung
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Viele Dieselmotoren erfordern sowohl ein Hochdruckkraftstoffsystem als auch ein Niederdruckkraftstoffsystem, um für den Betrieb des Motors Kraftstoff bereitzustellen und ihn zum Kraftstofftank zurückzuführen. Dabei stellt das Niederdruckkraftstoffsystem dem Hochdruckkraftstoffsystem Kraftstoff mit dem erwünschten Druck, der erwünschten Temperatur sowie in der erwünschten Menge und Qualität (sauber und wasserfrei) zur Verfügung, und der dort druckbeaufschlagte Kraftstoff wird wiederum dem Motor zugeführt. Das Niederdruckkraftstoffsystem hat noch eine andere Funktion: Es leitet ungenutzten Kraftstoff aus dem Hochdruckkraftstoffsystem in das Niederdruckkraftstoffsystem und in den Tank zurück. In einem Hochdruckkraftstoffsystem wird der größte Teil des Kraftstoffs für die Verbrennung im Motor genutzt; Anteile des Kraftstoffs werden jedoch auch genutzt, um die Hochdruckpumpe zu kühlen und zu schmieren, die mit hohem Druck arbeitenden Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors zu betätigen sowie den Druck in der Kraftstoff-Verteilerleitung durch Öffnen und Schließen eines Regelventils zu regulieren, das mit dem Hochdruckkraftstoff in der Kraftstoff-Verteilerleitung hydraulisch verbunden ist. Der für diese Zwecke genutzte Kraftstoff wird nicht verbraucht und muss daher über ein Rückführungskraftstoffsystem, zu dem Rückführungsleitungen und Kanäle gehören, die mit dem Niederdruckkraftstoffsystem gekoppelt sind, in das Niederdruckkraftstoffsystem zurückgeführt werden.
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In einem solchen System können mehrere Probleme auftreten. Wenn beispielsweise der Druck des Rückführungskraftstoffs (Gegendruck) an den Einspritzdüsen nicht aufrechterhalten wird (d.h. unter einen Mindestdruck abfällt), kann es zu einem Versagen der hydraulischen Betätiger in den Einspritzdüsen kommen, so dass die Einspritzdüsen nicht betätigt werden. Wenn die Einspritzdüsen keinen Kraftstoff einspritzen können, kann es während eines Kaltstarts des Motors dazu kommen, dass ein Starten überhaupt nicht möglich ist oder dass lang anhaltend gekurbelt werden muss, oder dass ein bereits laufender Motor nur schlecht oder letztendlich gar nicht mehr läuft. Im Rückführungskraftstoff können weiterhin Motorschmutzstoffe, die aus dem Herstellungsprozess und aus anderen Quellen stammen, enthalten sein, die die Kraftstoff-Verteilerleitungen blockieren und Kraftstoffpumpen beschädigen können. Durch Gel- oder Paraffinbildung in kaltem Kraftstoff können weiterhin Kraftstoff-Verteilerleitungen blockiert werden, insbesondere an Kraftstofffiltern und Kraftstoffpumpen, so dass der Kraftstoffzuführungsdruck und die Kraftstoffmenge verringert werden, wodurch die Leistung des Motors verschlechtert und die Hochdruckkraftstoffpumpe infolge fehlender Schmierung beschädigt werden kann. Wenn der Rückführungsdruck aufgrund eines Blockierens der Rückführungsleitung zu hoch ist (d.h. über einen Maximaldruck hinaus ansteigt), können darüber hinaus auch die Dichtungen an der Hochdruckpumpe und/oder an der Niederdruckpumpe zerstört werden. Zu weiteren Problemen, die auftreten können, zählen ein nicht sofortiges Entleeren eines Wasser-in-Kraftstoff-Reservoirs (WIF-Reservoirs) und ein nicht rechtzeitiger Wechsel einteiliger Kraftstofffilter, einschließlich des Gehäuses, so dass es zu einer Verunreinigung des Kraftstoffsystems kommen und das Kraftstoffsystem trockenlaufen kann, oder dass während des Einspritzens von Anlasskraftstoff Nebenluft gezogen wird.
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Eine Herangehensweise, den vorstehend beschriebenen Problemen zu begegnen, besteht in einem mehrstufigen Kraftstoffrückführungssystem. Ein mehrstufiges Kraftstoffrückführungssystem kann Folgendesumfassen: eine Kraftstoffversorgung; eine damit gekoppelte Niederdruckkraftstoffpumpe; einen ersten Kraftstofffilter, der sich zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und der Kraftstoffversorgung befindet, wobei der erste Kraftstofffilter eine erste Filtrationsgröße (z.B. Porengröße) hat und sich in einem WIF-Reservoir mit einem WIF-Sensor befindet; eine Hochdruckkraftstoffpumpe; einen zweiten Kraftstofffilter, der sich zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Niederdruckkraftstoffpumpe befindet, wobei der zweite Kraftstofffilter eine zweite Filtrationsgröße hat, wobei die zweite Filtrationsgröße feiner als die erste Filtrationsgröße (z.B. Porengröße) ist; eine gemeinsame Kraftstoff-Verteilerleitung (Common-Rail) stromabwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe; ein Druckregelventil, das die gemeinsame Kraftstoff-Verteilerleitung mit einer ersten Kraftstoffrückführungsleitung koppelt, wobei die erste Kraftstoffrückführungsleitung Rückführungskraftstoff der Kraftstoffversorgung und/oder einem Bereich einer Niederdruckkraftstoffpumpeneinlassleitung zuführt, die sich stromaufwärts des ersten Kraftstofffilters befindet; eine zweite Kraftstoffrückführungsleitung, wobei die zweite Kraftstoffrückführungsleitung Rückführungskraftstoff von der Hochdruckpumpe der ersten Kraftstoffrückführungsleitung zuführt; mehrere Einspritzdüsen, die mit einer dritten Kraftstoffrückführungsleitung gekoppelt sind, wobei die dritte Kraftstoffrückführungsleitung Rückführungskraftstoff einem Bereich einer Hochdruckpumpeneinlassleitung zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und der Hochdruckkraftstoffpumpe zuführt, die sich stromaufwärts des zweiten Kraftstofffilters befindet.
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Bei Anwendung des vorstehend beschriebenen Systems kann Rückführungskraftstoff mehreren Stellen in einem Niederdruckkraftstoffsystem (einem Bereich stromaufwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe), der Kraftstoffversorgung sowie der Hochdruckpumpe zugeführt werden. Auf diese Weise kann der Kraftstoffdruck an den verschiedenen Stellen innerhalb des Systems stärker reguliert werden. Das System kann weiterhin in vorteilhafter Weise die Wärme des Rückführungskraftstoffs nutzen, um die Gel- bzw. Paraffinbildung des Kraftstoffs in Kraftstoff-Verteilerleitungen, Kraftstofffiltern und Kraftstoffpumpen zu verringern, und übermäßig heißer Kraftstoff kann auch zur Kraftstoffversorgung zurückgeleitet werden, um sich dort mit kälterem Tankkraftstoff zu vermischen, so dass Kraftstoffübertemperaturen, die Bauteile des Kraftstoffsystems beschädigen könnten, vermieden werden können. Bei einem Kaltstart des Motors werden darüber hinaus durch den Aufbau des Drucks, den die Niederdruckkraftstoffpumpe der Einspritzdüsenrückführungsleitung zuführt, das Kaltstartverhalten und der Betrieb des Fahrzeugs verbessert, indem der Rückführungsseite der Kraftstoffeinspritzdüse stabiler druckbeaufschlagter Kraftstoff zur Verfügung gestellt wird, wodurch die hydraulischen Betätiger rasch beaufschlagt werden, so dass sie schnell und beständig arbeiten können. Des Weiteren verbessert das beschriebene System den Schutz vor Verunreinigungen des Kraftstoffsystems durch aus dem Motor stammende Schmutzstoffe, die zu Pumpenausfällen führen können. Zusätzlich kann hoher Druck, der Schäden an den Pumpendichtungen bewirken kann, durch Bereitstellen mehrerer Rückführungswege abgebaut werden, der WIF-Sensor zeigt an, wann das WIF-Reservoir entleert werden muss, es besteht ein Schutz vor Kraftstoffverunreinigungen während des Filterwechsels, und indem den Einspritzdüsen ein von der Niederdruckpumpe bereitgestellter Kraftstoffdruck zugeführt wird, ist eine schnellere Entlüftung während des Einspritzens von Anlasskraftstoff möglich.
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In einem anderen Beispiel kann ein mehrstufiges Kraftstoffrückführungssystem Folgendes umfassen: eine Kraftstoffversorgung; eine mit dieser gekoppelte Niederdruckkraftstoffpumpe; einen ersten Kraftstofffilter, der sich zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und der Kraftstoffversorgung befindet; eine Hochdruckkraftstoffpumpe; einen zweiten Kraftstofffilter, der sich zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Niederdruckkraftstoffpumpe befindet; eine gemeinsame Kraftstoff-Verteilerleitung stromabwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe; ein Druckregelventil, das die gemeinsame Kraftstoff-Verteilerleitung mit einer ersten Kraftstoffrückführungsleitung koppelt, wobei die erste Kraftstoffrückführungsleitung Rückführungskraftstoff entweder der Kraftstoffversorgung oder einer Niederdruckkraftstoffpumpeneinlassleitung an einer Stelle stromaufwärts des ersten Kraftstofffilters zuführt; mehrere Einspritzdüsen, die mit einer zweiten Kraftstoffrückführungsleitung gekoppelt sind, wobei die zweite Kraftstoffrückführungsleitung Rückführungskraftstoff einer Hochdruckpumpeneinlassleitung an einer Stelle stromaufwärts des zweiten Kraftstofffilters zuführt.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung dazu dient, eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung detaillierter erläutert werden, in vereinfachter Form vorzustellen. Es ist nicht beabsichtigt, damit entscheidende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands zu identifizieren, dessen Schutzbereich sich ausschließlich aus den der ausführlichen Beschreibung nachgestellten Ansprüchen ergibt. Darüber hinaus ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf praktische Anwendungen beschränkt, durch die vorstehend erläuterte oder an anderer Stelle in dieser Schrift genannte Nachteile beseitigt oder gelöst werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftstoffzuführungs- und Kraftstoffrückführungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine schematische Darstellung des beispielhaften Kraftstoffzuführungs- und Kraftstoffrückführungssystems von 1, einschließlich weiterer Details gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Zuführung von Kraftstoff unter Verwendung des Kraftstoffrückführungssystems von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftstoffzuführungssystem 100 für einen Verbrennungsmotor, beispielsweise für einen Dieselmotor, zur Verwendung in einem Fahrzeug. Wie gezeigt, kann Kraftstoff durch das Kraftstoffzuführungssystem 100 durch verschiedene Kraftstoffleitungen und durch verschiedene andere Komponenten in einer Richtung, wie durch die Pfeile 150 allgemein gezeigt, zugeführt werden.
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Das Kraftstoffzuführungssystem 100 enthält eine Niederdruckkraftstoffpumpe 102, um flüssigen Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 108 abzupumpen. In dieser Ausführungsform ist die Kraftstoffpumpe 102 eine elektronisch geregelte drehzahlvariable Saugpumpe. In einigen Fällen kann die Niederdruckkraftstoffpumpe 102 nur mit begrenzter Drehzahl zum Einsatz kommen.
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Ein erster Kraftstofffilter 103 befindet sich stromaufwärts der Niederdruckkraftstoffpumpe 102 in der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101. Der erste Kraftstofffilter 103 kann größere Verunreinigungen entfernen, die im Kraftstoff enthalten sein und möglicherweise lebenswichtige Motorbauteile schädigen können. Zum Beispiel kann der erste Kraftstofffilter eine Filtrationsgröße von 10 µm aufweisen. Wie am besten in 2 gezeigt, enthält der erste Kraftstofffilter weiterhin einen Wasserabscheider und ein Wasser-in-Kraftstoff-Reservoir (WIF-Reservoir) 121, das manuell entleert werden kann. Ein WIF-Sensor 123 ist mit dem WIF-Reservoir 121 gekoppelt und gibt dem Regler 132 ein Signal, wenn der Wasserstand im Reservoir über ein vorbestimmtes Niveau angestiegen ist. Wenn der Wasserstand im Reservoir höher als das vorbestimmte Niveau ist, kann ein Fahrer des Fahrzeugs eine Warnung/ein Signal vom Regler 132 erhalten, wodurch angezeigt wird, dass das WIF-Reservoir 121 entleert werden sollte. In alternativen Ausführungsformen kann der erste Kraftstofffilter eine andere Filtrationsgröße haben, und/oder der erste Kraftstofffilter kann ohne Wasserabscheider und ohne WIF-Reservoir/Sensor eingesetzt werden.
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Die Niederdruckkraftstoffpumpe 102 steht in Fluidkopplung mit einem zweiten Kraftstofffilter 106. Der zweite Kraftstofffilter 106 kann kleinere Verunreinigungen entfernen, die im Kraftstoff enthalten sein und möglicherweise Schäden an lebenswichtigen Motorbauteilen verursachen können. Der zweite Kraftstofffilter 106 kann beispielsweise eine Filtrationsgröße von 2–4 µm haben. In einer Ausführungsform kann der zweite Kraftstofffilter weiterhin ein bis zur Filtersättigung reichendes Wasserabscheidevermögen haben. In diesem Beispiel ist der zweite Kraftstofffilter somit ein einteiliger Einwegfilter. In alternativen Ausführungsformen kann der zweite Kraftstofffilter eine andere Filtrationsgröße haben, und/oder es kann ein anderer als ein einteiliger Einwegfilter zum Einsatz kommen.
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Kraftstoff kann vom zweiten Kraftstofffilter 106 der Hochdruckkraftstoffpumpe 110 zugeführt werden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 110 kann den Druck des vom zweiten Kraftstofffilter erhaltenen Kraftstoffs von einem ersten Druckniveau, das von der Niederdruckkraftstoffpumpe 102 erzeugt wird, auf ein zweites Druckniveau steigern, das höher als das erste Niveau ist. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 110 kann der Kraftstoff-Verteilerleitung 118 Hochdruckkraftstoff über die Kraftstoff-Verteilerleitung 114 zuführen. Der Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 110 kann auf der Basis der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angepasst werden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe kann beispielsweise alternativ in einem Druckregelungsmodus (während eines Motorkaltstarts) und in einem Volumenregelungsmodus (während des Betriebs, wenn die Kraftstofftemperatur über einem Schwellwert, wie z.B. 20°C, liegt) betrieben werden.
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Der Kraftstoffdruckregulierer 112 kann mit der Kraftstoff-Verteilerleitung 114 gekoppelt werden, um den der Kraftstoff-Verteilerleitung 118 zugeführten Kraftstoff auf einen Solldruck einzuregeln. Es versteht sich, dass der Betrieb des Kraftstoffdruckreglers 112 angepasst werden kann, um den Kraftstoffdrucksollwert in Anpassung an die Betriebsbedingungen zu ändern. Um den Kraftstoffdruck auf den Sollwert einzuregeln, kann der Kraftstoffdruckregulierer 112 überschüssigen Kraftstoff über eine erste Rückführungsleitung 116 zurückführen. Die erste Rückführungsleitung 116 kann überschüssigen Kraftstoff an die Kraftstoffversorgung (Kraftstofftank) 108 (über die Leitung 109) und/oder an eine Stelle in der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101 stromaufwärts des ersten Kraftstofffilters 103 (über die Querverbindungsleitung 105) zurückführen.
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Das Öffnen und Schließen der Querverbindungsleitung 105 wird durch das Ventil 107 reguliert. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Ventil 107 ein Wärmerezirkulationsventil, das bei 75–80°F vollständig geöffnet und bei 100°F vollständig geschlossen sein kann. Wenn Kraftstoff eine Temperatur von mehr als 100°F hat, kann Kraftstoff somit der Kraftstoffversorgung 108 zugeleitet werden, und wenn Kraftstoff eine Temperatur von unter 80°F hat, kann somit mehr Kraftstoff der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101 zugeführt werden. Bei Temperaturen zwischen 80°F und 100°F kann Kraftstoff sowohl der Kraftstoffversorgung 108 als auch der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101 zugeführt werden, wobei der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101 weniger Kraftstoff zugeführt wird. In einer alternativen Ausführungsform kann das Ventil 107 einen Temperatursensor beinhalten, und das Öffnen des Ventils kann durch den Regler 132 reguliert werden. Die erste Kraftstoffrückführungsleitung 116 beinhaltet zusätzlich einen Kraftstoffkühler 113, dessen Betrieb durch den Regler 132 reguliert wird. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 100 keinen Kraftstoffkühler enthalten.
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Eine zweite Rückführungsleitung 111 leitet überschüssigen Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 110 zur ersten Rückführungsleitung 116. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Kraftstoffrückführungsleitung 111 mit der ersten Rückführungsleitung 116 an einer Stelle stromaufwärts des Kraftstoffkühlers 113 gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen kann die zweite Rückführungsleitung eine alternative Anordnung aufweisen. Die zweite Rückführungsleitung kann beispielsweise nicht mit der ersten Rückführungsleitung, sondern stattdessen direkt mit der Kraftstoffversorgung und/oder mit einem anderen Bereich des Niederdruckkraftstoffsystems gekoppelt sein. In einem anderen Beispiel kann die zweite Rückführungsleitung mit der ersten Rückführungsleitung an einer Stelle stromabwärts des Kraftstoffkühlers oder mit einer dritten Rückführungsleitung 115 (nachstehend beschrieben) gekoppelt sein.
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Die Kraftstoff-Verteilerleitung 118 kann Kraftstoff an jede von mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen 120 verteilen. Jede der mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen 120 kann in einem entsprechenden Zylinder 122 des Motors 124 positioniert sein, so dass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen 120 Kraftstoff direkt in jeden entsprechenden Zylinder 122 eingespritzt wird. Weiterhin sind die mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen 120 mit einer dritten Rückführungsleitung 115 gekoppelt. Die dritte Rückführungsleitung 115 kann überschüssigen Kraftstoff von den mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen 120 zu einer Hochdruckpumpeneinlassleitung 119 an einer Stelle stromaufwärts des zweiten Kraftstofffilters 106 zurückführen.
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Alternativ (oder zusätzlich) kann der Motor 124 Kraftstoffeinspritzdüsen beinhalten, die am Einlasskanal jedes Zylinders positioniert sind, so dass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen Kraftstoff in den Einlasskanal jedes Zylinders eingespritzt wird. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Motor 124 vier Zylinder. Es versteht sich jedoch, dass der Motor auch eine andere Anzahl von Zylindern haben kann.
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Der Regler 132 kann verschiedene Signale von Sensoren erhalten, die mit dem Kraftstoffzuführungssystem 100 und dem Motor 124 gekoppelt sind. Der Regler 132 kann beispielsweise ein Kraftstoffdrucksignal (und/oder ein Kraftstofftemperatursignal) vom Kraftstoffsensor 126 erhalten, der in der vorliegenden Ausführungsform stromabwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe 110 positioniert ist (sich z.B. in der Kraftstoff-Verteilerleitung 114 befindet). In alternativen Ausführungsformen kann der Kraftstoffsensor 126 an einer beliebigen Stelle zwischen oder an der Hochdruckpumpe und der Kraftstoff-Verteilerleitung montiert sein. In einigen Fällen kann der vom Kraftstoffsensor 126 gemessene Kraftstoffdruck einen Hinweis auf einen Druck in der Kraftstoff-Verteilerleitung liefern. In einigen Ausführungsformen kann ein Kraftstoffsensor stromaufwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe 110 positioniert sein, um einen Druck des Kraftstoffs zu messen, der aus der Niederdruckkraftstoffpumpe 102 austritt. Weiterhin kann der Regler 132 Motor- bzw. Abgasparametersignale von dem einen oder den mehreren Motorsensoren 128 erhalten. Diese Signale können beispielsweise Messungen des zugeführten Luftmassenstroms, der Motorkühlmitteltemperatur, der Motordrehzahl, der Gaspedalstellung, des absoluten Krümmerdrucks, der Temperatur der Abgasreinigungsanlage usw. beinhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend genannten Messungen sowie Messungen anderer zugehöriger Parameter von dem einen oder den mehreren Sensoren 128 abgefühlt werden können. Es versteht sich, dass der Regler noch andere Signale erhalten kann, die Hinweise auf den Betrieb des Fahrzeugs liefern.
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Der Regler 132 kann für eine Rückkopplungsregelung auf der Basis von Signalen sorgen, die er vom Kraftstoffsensor 126, von dem einen oder den mehreren Motorsensoren 128 usw. erhält. Der Regler 132 kann beispielsweise Signale senden, um ein laufendes Niveau oder eine laufende Impulsbreite eines mechanischen Magnetventils (MSV) der Hochdruckkraftstoffpumpe 110 anzupassen, so dass der Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 110, ein Kraftstoffdrucksollwert der Kraftstoffdruckpumpe 110 und/oder eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder der Zeitzeitpunkt auf der Basis von Signalen vom Kraftstoffsensor 126 und/oder von dem oder den Motorsensoren 128 eingestellt werden kann/können.
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In einem Beispiel handelt es sich bei dem Regler 132 um einen Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingänge/Ausgänge, ein elektronisches Speichermedium für ablauffähige Programme und Kalibrierwerte wie Nurlesespeicher, Direktzugriffsspeicher, batteriebetriebene Speicher für diagnostische Informationen sowie einen Datenbus beinhaltet. Der Nurlesespeicher des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die vom Prozessor auszuführende Anweisungen darstellen, um das nachstehend beschriebene Verfahren sowie andere Varianten durchführen zu können, die vorstellbar, hier jedoch nicht speziell angeführt sind.
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Es versteht sich, dass das Kraftstoffzuführungssystem 100 beispielhaft vorgesehen ist und somit nicht einschränkend sein soll. Deshalb kann das Kraftstoffzuführungssystem 100 zusätzliche und/oder alternative Komponenten als die in 1 dargestellten enthalten, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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2 zeigt ein Kraftstoffzuführungssystem 200, das ähnlich wie das Kraftstoffzuführungssystem 100 sein kann. Wie gezeigt, kann Kraftstoff durch das Kraftstoffzuführungssystem 200 durch verschiedene Kraftstoffleitungen und durch verschiedene andere Komponenten in einer Richtung, wie durch die Pfeile 250 allgemein gezeigt, zugeführt werden, ähnlich wie beim Kraftstoffzuführungssystem 100.
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Es versteht sich, dass 2 das Kraftstoffzuführungssystem 200 zeigt, das dem Kraftstoffzuführungssystem 100 ähneln kann. Somit werden ähnliche Komponenten mit gleichen Zahlen bezeichnet. Des Weiteren versteht sich, dass sich einige Komponenten zu einem gewissen Grad unterscheiden können.
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Zum Beispiel können der erste Kraftstofffilter 103, die Niederdruckpumpe 102 und die Querverbindungsleitung 105, die das Wärmerezirkulationsventil 107 enthalten, ein DFCM 202 (DFCM – diesel fuel conditioning module / Dieselkraftstoffaufbereitungsmodul) umfassen. Somit kann das DFCM 202 Teile der Einlassleitung 101 und ersten Rückführungsleitung 116 (und/oder Kraftstoffleitung 109) enthalten.
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Weiterhin kann das Kraftstoffzuführungssystem 200 für zwei getrennte Kraftstoff-Verteilerleitungen 118 konfiguriert sein. Zum Beispiel kann ein Motor in V-Konfiguration zwei Kraftstoff-Verteilerleitungen aufweisen. Ebenso kann das Kraftstoffzuführungssystem 200 eine dritte Kraftstoffrückführungsleitung 115A und eine dritte Kraftstoffrückführungsleitung 115B enthalten, die zu der dritten Rückführungsleitung 115 konvergieren, wie gezeigt. Darüber hinaus kann das Kraftstoffzuführungssystem 200 ein einteiliges Drosselventil 204 enthalten. Das Drosselventil 204 kann in der dritten Rückführungsleitung 114 zum Beispiel an einer Stelle stromabwärts des Zusammenlaufens der dritten Rückführungsleitung 115A und 115B positioniert sein. Es versteht sich jedoch, dass sich das Drosselventil 204 auch an einer anderen Stelle befinden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Es versteht sich, dass das Kraftstoffzuführungssystem 200 beispielhaft vorgesehen ist und somit nicht einschränkend sein soll. Deshalb kann das Kraftstoffzuführungssystem 200 zusätzliche und/oder alternative Komponenten als die in 2 dargestellten enthalten, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.
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Es versteht sich zum Beispiel, dass die Hochdruckpumpe 110 verschiedene Hochdruckpumpen sein kann und somit verschiedene Konfigurationen aufweisen kann, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Hochdruckpumpe interne Bauteile enthalten, die einen niedrigen Innendruck (Hochdruckpumpe) haben. Des Weiteren kann die Hochdruckpumpe Hochdruckkraftstoffleitungen enthalten, die mit Kraftstoff-Verteilerleitungen 118 gekoppelt sind. Andere Leitungen und Bauteile im Kraftstoffzuführungssystem 200 können einen niedrigen Fahrzeugdruck haben. Zum Beispiel kann der niedrige Fahrzeugdruck niedriger sein als der niedrige Innendruck der Hochdruckpumpe. In einem anderen Beispiel kann der niedrige Innendruck der Hochdruckpumpe niedriger sein als der niedrige Fahrzeugdruck. Darüber hinaus können die Hochdruckkraftstoffleitungen stromabwärts der Hochdruckpumpe einen höheren Druck aufweisen als zum Beispiel der niedrige Innendruck und der niedrige Fahrzeugdruck.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zur Steuerung der Kraftstoffzuführung unter Verwendung des oben beschriebenen Kraftstoffsystems. Bei 302 umfasst das Verfahren 300 Bestimmen, ob der Motor startet. Wenn die Antwort auf 302 JA ist, geht das Verfahren auf 304 über. Wenn die Antwort auf 302 NEIN ist, endet das Verfahren.
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Bei 304 umfasst das Verfahren 300 Bestimmen, ob der Motor kalt ist. Ein kalter Motor kann zum Beispiel auch anzeigen, dass eine Kraftstofftemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt. Als Beispiel kann die Schwelltemperatur 20°C betragen. Wenn die Antwort auf 304 JA ist, geht das Verfahren auf 306 über. Wenn zum Beispiel ein Sensor eine Kraftstofftemperatur auf oder unter 20°C erfasst, dann kann bestimmt werden, ob der Motor kalt ist. Wenn die Antwort auf 304 NEIN ist, dann geht das Verfahren auf 308 über. Wenn zum Beispiel ein Sensor eine Kraftstofftemperatur von über 20°C erfasst, dann kann bestimmt werden, dass der Motor nicht kalt ist.
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Bei 306 umfasst das Verfahren 300 Betrieb eines Kraftstoffsystems in einem Druckregelmodus. Der Druckregelungsmodus kann zum Beispiel das Betätigen eines Kraftstoffdruckreglers zur Rückführung von Kraftstoff über eine erste Rückführungsleitung umfassen. Des Weiteren kann der über solch eine Leitung zurückgeführte Kraftstoff stromaufwärts eines Wärmerezirkulationsventilszurückgeführt werden, wie oben beschrieben. Somit kann zurückgeführter Kraftstoff zu dem Tank zurückgeführt werden, oder er kann zu einer Stelle stromaufwärts des ersten Kraftstofffilters über eine Querverbindungsleitung zurückgeführt werden, wie oben beschrieben.
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Bei 308 umfasst das Verfahren 300 Betrieb eines Kraftstoffsystems in einem Volumenregelungsmodus. Zum Beispiel kann der Volumenregelungsmodus Umleiten von überschüssigem Kraftstoff von mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen weg und/oder von einer Hochdruckkraftstoffpumpe weg zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks enthalten. Somit kann Kraftstoff über eine zweite Rückführungsleitung und/oder eine dritte Rückführungsleitung zurückgeführt werden, wie oben beschrieben. Somit kann Kraftstoff zum Beispiel zu der ersten Rückführungsleitung und/oder zu einer Stelle stromaufwärts der Hochdruckpumpe umgeleitet werden.
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Es versteht sich, dass das Verfahren 300 beispielhaft vorgesehen ist und somit nicht einschränkend sein soll. Deshalb versteht sich, dass das Verfahren 300 zusätzliche und/oder alternative Schritte als die in 3 dargestellten enthalten kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren versteht sich, dass das Verfahren 300 in irgendeiner beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden kann. Darüber hinaus versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte, die in 3 dargestellt sind, weggelassen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Das vorstehend beschriebene Kraftstoffsystem kann bereitgestellt werden, um den Betrieb des Motors zu verbessern. Zum Beispiel kann über die Querverbindungsleitung 105 zur Niederdruckpumpe 102 geleiteter Rückführungskraftstoff beispielsweise den Druck unter Kaltstartbedingungen erhöhen und einen Ausfall der Einspritzdüsen verhindern. In einem anderen Beispiel kann warmer Rückführungskraftstoff, der der Niederdruckpumpeneinlassleitung 101 zugeführt wird, eine Gelbildung im Kraftstoff und ein Verstopfen des Kraftstoffsystems am ersten Kraftstofffilter 103 und/oder an der Niederdruckpumpe 102 verhindern. Wenn Rückführungskraftstoff eine Temperatur aufweist, die den ersten Kraftstofffilter 103 und/oder die Niederdruckkraftstoffpumpe 102 schädigen kann, beispielsweise eine Temperatur von mehr als 100°F, so kann darüber hinaus der Kraftstoffkühler 113 dazu dienen, den Rückführungskraftstoff zu kühlen, und/oder das Wärmerezirkulationsventil kann schließen und den Rückführungskraftstoff der Kraftstoffversorgung 108 zuführen, in der sich heißer Rückführungskraftstoff mit kälterem Tankkraftstoff vermischen wird. Somit können Schäden am Kraftstoffsystem durch überhitzten Kraftstoff verhindert werden. In einem noch anderen Beispiel kann Rückführungskraftstoff von den mehreren Einspritzdüsen 120 kalten Kraftstoff im Bereich des zweiten Kraftstofffilters 106 und der Hochdruckpumpe 110 erwärmen, so dass eine Gelbildung im Kraftstoff und ein Verstopfen des Kraftstoffsystems am zweiten Kraftstofffilter und an der Hochdruckpumpe verhindert werden können. In einem noch weiteren Beispiel werden durch den Einsatz von mehreren fortschreitend feineren Filtern (erster Kraftstofffilter 103 und zweiter Kraftstofffilter 106) stromaufwärts jeder Kraftstoffpumpe im Kraftstoffsystem das Entfernen von Schmutzteilen sowie der Wirkungsgrad und die Lebensdauer von Kraftstoffpumpen verbessert.
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Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Konfigurationen und Routineabläufe lediglich beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen keinerlei einschränkenden Charakter haben, da zahlreiche Variationen denkbar und möglich sind. Die obige Technologie kann beispielsweise für V6-, V12- und andere Motorausführungen eingesetzt werden. Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Beschreibung schließt alle neuartigen und nicht-offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften nach vorliegender Beschreibung ein. Ein Kraftstoffsystem kann beispielsweise mehr Kraftstoffpumpen, einen elektronisch geregelten Kraftstoffdruckregler mit einem variablen Kraftstoffdrucksollwert, der stromabwärts mindestens einer der Kraftstoffpumpen gekoppelt ist, sowie eine Druckverzögerungsvorrichtung, die stromabwärts dem Kraftstoffdruckregler gekoppelt ist, beinhalten.
