DE102013224905A1

DE102013224905A1 - Kraftstoffpumpe mit Dosierventil

Info

Publication number: DE102013224905A1
Application number: DE102013224905.5A
Authority: DE
Inventors: Paul Zeng; Vince Paul Solferino; Patrick Brostrom; Kyi Shiah; Josef F. Basmaji; Scott Lehto
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-06-05
Also published as: US20140154100A1; US9169817B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe bereitgestellt. Das Verfahren kann das Verringern eines Pumpenkammerdrucks, das passive Öffnen eines mit einer Pumpenkammer gekoppelten Dosierventils in Ansprechen auf das Verringern und das Erzeugen einer Drehausgabe über einen Motor, das Übertragen der Drehausgabe in eine auf das Dosierventil angewendete Betätigungskraft über eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung und das Verhindern, dass sich das Dosierventil schließt, über das Aufrechterhalten der Ausübung der Betätigungskraft, während das Dosierventil offen ist, enthalten.

Description

Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffpumpe kann mit Kraftmaschinen zusammenwirken, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen enthalten, die Kraftstoff direkt in Kraftmaschinenzylinder einspritzen.
Dieselkraftmaschinen und Direkteinspritzungs-Benzinkraftmaschinen können Kraftstoffeinspritzsysteme aufweisen, die Kraftstoff direkt in Kraftmaschinenzylinder einspritzen. Der Kraftstoff wird mit einem höheren Druck in einen Kraftmaschinenzylinder eingespritzt, so dass der Kraftstoff während des Verdichtungstakts gegen den erhöhten Zylinderdruck in den Zylinder eintreten kann. Der Kraftstoff kann durch eine mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe auf den höheren Druck angehoben werden. Der Kraftstoffdruck an dem Auslass der Kraftstoffpumpe wird durch Einstellen einer Menge des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpumpe strömt, gesteuert.
Eine Möglichkeit, die Strömung durch die Kraftstoffpumpe zu steuern, ist über ein solenoidbetriebenes Dosierventil. In einem Beispiel wird das Solenoid zum Schließen des Dosierventils während einer Pumpphase der Kraftstoffpumpe betrieben. Das Schließen des Dosierventils verhindert, dass Kraftstoff in einen oder aus einem Einlass der Kraftstoffpumpe strömt. Die Schließzeit des Dosierventils kann eingestellt werden, um die Strömung durch die Kraftstoffpumpe zu steuern. Allerdings trifft das Solenoid oder ein Teil des Dosierventils auf eine Oberfläche innerhalb des Dosierventilgehäuses auf, wenn sich der Zustand des Solenoids ändert, um zu ermöglichen, dass sich das Dosierventil öffnet oder schließt. Der Aufprall kann in der Pumpe sowie in den umgebenden Komponenten Geräusch, Schwingung und Oberflächenrauigkeit (NVH) erzeugen. Genauer kann der Aufprall ein Tickgeräusch erzeugen. Im Ergebnis kann die Unzufriedenheit des Kunden erhöht sein. Die Schwingung von dem Aufprall kann durch die Schwingungsfortpflanzung ebenfalls Komponenten in der Kraftstoffpumpe sowie die umgebenden Komponenten (z. B. Kraftmaschinenblock, Ölwanne, Ventildeckel, Frontabdeckung und/oder Einlass- und Auslasskrümmer) beschädigen und dadurch die Haltbarkeit von Komponenten verringern.
Die Erfinder haben die obenerwähnten Nachteile erkannt und haben ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe entwickelt. Das Verfahren kann das Verringern eines Pumpenkammerdrucks, das passive Öffnen eines mit einer Pumpenkammer gekoppelten Dosierventils in Ansprechen auf das Verringern und das Erzeugen einer Drehausgabe über einen Motor, das Übertragen der Drehausgabe in eine auf das Dosierventil angewendete Betätigungskraft über eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung und das Verhindern, dass sich das Dosierventil schließt, während das Dosierventil offen ist, über das Aufrechterhalten der Ausübung der Betätigungskraft, während das Dosierventil offen ist, enthalten.
Auf diese Weise kann das Dosierventil ohne irgendwelche NVH passiv geöffnet werden, wobei die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung während bestimmter Betriebsbedingungen dafür konfiguriert wird, zu verhindern, dass sich das Dosierventil schließt, was ermöglicht, dass die Menge des durch die Kraftstoffpumpe auslassseitigen Komponenten (z. B. dem Kraftstoffverteilerrohr) zugeführten Kraftstoffs eingestellt wird. Im Ergebnis wird die Kraftstoffdrucksteuerung verbessert.
Der Typ der in der Pumpe verwendeten Dosierventil-Betätigungsvorrichtung kann so gewählt werden, dass die durch den Kontakt zwischen dem Dosierventil und der Dosierventil-Betätigungsvorrichtung verursachten NVH verringert (z. B. im Wesentlichen verhindert) werden. In einem Beispiel ist die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung ein Schraubengleitstück, das dafür konfiguriert ist, eine Drehkraft von dem Motor in eine lineare Betätigungskraft umzuwandeln, die auf das Dosierventil angewendet wird. Es wird gewürdigt werden, dass sich die Geschwindigkeit des Schraubengleitstücks, wenn es das Dosierventil berührt, null annähern kann. Somit kann die Kraftstoffpumpe mit wenig oder keinem Aufprall zwischen dem Dosierventil und der Dosierventil-Betätigungsvorrichtung betrieben werden. Im Ergebnis können die Dosierventil-Öffnungsgeräusche und -Schließgeräusche im Vergleich zu solenoidbetriebenen Dosierventilen verringert werden.
In einem weiteren Beispiel kann das Dosierventil ein Zungenventil sein. Wenn in der Kraftstoffpumpe ein Zungenventil verwendet wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass durch den Aufprall des Zungenventils Schwingungen verursacht werden, verringert. Darüber hinaus kann das Zungenventil weniger kostspieliger als andere Typen von Ventilen wie etwa Rückschlagventile oder Solenoidventile sein, wodurch die Kosten der Kraftstoffpumpe gesenkt werden.
Die vorliegende Beschreibung stellt mehrere Vorteile wie etwa die Verringerung des Geräuschs des Kraftstofffördersystems bereit, was die Haltbarkeit der Kraftstoffpumpe und der umgebenden Komponenten erhöht und eine verbesserte Kraftstoffdrucksteuerung bereitstellt.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder zusammen mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben worden, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Patentansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
Die hier beschriebenen Vorteile werden umfassender verständlich durch das Lesen eines hier als die ausführliche Beschreibung bezeichneten Beispiels allein oder mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Kraftmaschine ist;
2 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Kraftstofffördersystems für eine Kraftmaschine ist;
3A eine in dem in 2 gezeigten Kraftstofffördersystem enthaltene beispielhafte zweite Kraftstoffpumpe zeigt;
3B–3C verschiedene Konfigurationen der in 3A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe zeigen;
3D–3F verschiedene Ansichten und Querschnitte der in 3A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe zeigen;
4 ein weiteres beispielhaftes Dosierventil zeigt, das in der in dem in 2 gezeigten Kraftstofffördersystem enthaltenen zweiten Kraftstoffpumpe enthalten sein kann;
5A ein weiteres Beispiel der in dem in 2 gezeigten Kraftstofffördersystem enthaltenen zweiten Kraftstoffpumpe zeigt;
5B und 5C verschiedene Konfigurationen der in 5A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe zeigen;
6A–6E verschiedene beispielhafte in der in 5A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe enthaltene Nocken zeigen; und
7 und 8 Verfahren für den Betrieb einer Kraftstoffpumpe zeigen.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe in einem Kraftstofffördersystem einer Kraftmaschine. Die Kraftstoffpumpe kann ein Dosierventil enthalten, das, wenn eine Kraftstoffpumpen-Ausgabeeinstellung gefordert ist, auf der Grundlage eines Kraftstoffdrucks in einer Pumpenkammer passiv geöffnet wird, wobei über eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung verhindert wird, dass es sich schließt. Die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung ist zum Verringern des Aufpralls zwischen dem Dosierventil und einem Pumpenkammereinlass sowie der Dosierventil-Betätigungsvorrichtung ausgelegt. Die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung kann z. B. ein Schraubengleitstück sein, das dafür konfiguriert ist, eine Drehausgabe von einem Motor in eine auf das Dosierventil ausgeübte lineare Betätigungskraft zu übertragen. Dass die Kräfte auf diese Weise übertragen werden, verringert die Geschwindigkeit, mit der die lineare Betätigungskraft angewendet wird, was ermöglicht, dass der Aufprall zwischen dem Dosierventil und dem Pumpenkammereinlass wesentlich verringert wird.
Im Ergebnis werden Geräusch, Schwingung und Oberflächenrauigkeit (NVH) in der Kraftstoffpumpe verringert. Ferner kann das Dosierventil in einigen Beispielen ein Zungenventil sein. Die Verwendung eines Zungenventils in der Kraftstoffpumpe senkt im Vergleich zu Kraftstoffpumpen, die Magnetventile verwenden, die Kosten der Kraftstoffpumpe.
1 zeigt eine beispielhafte Direkteinspritzungs-Benzinkraftmaschine. Allerdings ist das hier beschriebene Kraftstoffsystem gleichfalls auf Dieselkraftmaschinen anwendbar. 2 zeigt schematisch ein beispielhaftes Kraftstofffördersystem in der in 1 gezeigten Kraftmaschine. 3A zeigt ein erstes Beispiel einer in dem in 2 gezeigten Kraftstofffördersystem enthaltenen zweiten Kraftstoffpumpe. Die 3B–3F zeigen verschiedene Ansichten und/oder Konfigurationen der in 3A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe. 4 zeigt ein weiteres beispielhaftes Dosierventil, das in der in 2 gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe enthalten sein kann. 5A zeigt ein zweites Beispiel der in 2 gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe. Die 5B–5C zeigen verschiedene Konfigurationen der in 5A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe. Die 6A–6F zeigen verschiedene Typen von Nocken, die in der in 5A gezeigten zweiten Kraftstoffpumpe verwendet werden können. Die 7 und 8 zeigen Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe.
Anhand von 1 wird eine Brennkraftmaschine 10, die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch einen elektronischen Kraftmaschinencontroller 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 kann in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs 100 enthalten sein und kann ihm Treibkraft zuführen. Die Kraftmaschine 10 enthält eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Verbrennungskammer 30 ist über ein Einlassventil 52 bzw. über ein Auslassventil 54 in Verbindung mit einem Einlasskrümmer 44 und mit einem Auslasskrümmer 48 gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und durch einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Alternativ können eines oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspulen- und -ankeranordnung betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Der in der Kraftmaschine 10 enthaltene Kompressor 162 saugt von einem Einlass 42 Luft an, um sie einer Ladedruckkammer 46 zuzuführen. Abgase versetzen die Turbine 164, die über eine Welle 161 mit dem Kompressor 162 gekoppelt ist, in Rotation. Der durch Unterdruck betriebene Ladedruckregelventil-Aktuator 160 ermöglicht, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, so dass der Ladedruck unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. Der Kompressor 162, die Turbine 164 und die Welle 161 sind in einem Turbolader enthalten. Allerdings kann eine Ladedruckvorrichtung wie etwa der Turbolader in anderen Beispielen nicht in der Kraftmaschine 10 enthalten sein. Nochmals weiter kann die Turbine 164 in einigen Beispielen nicht in der Kraftmaschine 10 enthalten sein und kann der Kompressor 162 in einem Lader enthalten sein, wobei der Kompressor Rotationsenergie von der Kurbelwelle 40 empfängt.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 ist in der Weise positioniert gezeigt, dass sie Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 30 einspritzt, was der Fachmann auf dem Gebiet als Direkteinspritzung kennt. Alternativ kann Kraftstoff in eine Einlassöffnung eingespritzt werden, was der Fachmann auf dem Gebiet als Einzeleinspritzung kennt. Es wird gewürdigt werden, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 eine von mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sein kann. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW vom Controller 12. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (siehe 2), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr enthält, an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 geliefert. Der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 wird Betriebsstrom vom Treiber 68 zugeführt, der auf den Controller 12 anspricht. Außerdem ist ein Einlasskrümmer 44 gezeigt, der mit einer optionalen elektronischen Drossel 62, die eine Position der Drosselklappe 64 einstellt, um die Luftströmung von dem Lufteinlass 42 zum Einlasskrümmer 44 zu steuern, in Verbindung steht.
Ein verteilerloses Zündungssystem 88 liefert über eine Zündkerze 92 in Ansprechen auf den Controller 12 einen Zündfunken an die Verbrennungskammer 30. Einlassseitig des Katalysators 70 ist ein universeller Abgassauerstoffsensor (UEGO-Sensor) 126 mit dem Auslasskrümmer 48 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann für den UEGO-Sensor 126 ein Zweizustands-Abgassauerstoffsensor ersetzt sein.
In einem Beispiel kann der Katalysator 70 mehrere Katalysatorziegel enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen wie etwa mehrere Ziegel verwendet werden. In einem Beispiel kann der Katalysator 70 ein Dreiwegekatalysator sein.
Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse 104, Nur-Lese-Speicher 106, Schreib-Lese-Speicher 108, Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Controller 12 ist in der Weise gezeigt, dass er außer den zuvor diskutierten Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich: der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einem mit einem Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zum Erfassen der durch einen Fuß 132 angewendeten Kraft; einen Messwert des Kraftmaschinenkrümmerdrucks (MAP) von einem mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121; einem Ladedruckkammerdruck von dem Drucksensor 122; einem Kraftmaschinenpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; einem Messwert der in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse vom Sensor 120; und einem Messwert der Drosselposition vom Sensor 58. Der Luftdruck kann ebenfalls durch Verarbeitung des Controllers 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinenpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl äquidistanter Impulse, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (min^–1) bestimmt werden kann.
In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine in einem Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor/Batterie-System gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder Varianten oder Kombinationen davon aufweisen. Ferner können in einigen Beispielen andere Kraftmaschinenkonfigurationen, z. B. eine Dieselkraftmaschine, genutzt werden.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb der Kraftmaschine 10 üblicherweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus enthält den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Allgemein schließt während des Ansaugtakts das Auslassventil 54 und öffnet das Einlassventil 52. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Verbrennungskammer 30 eingeleitet, wobei sich der Kolben 36 zum Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu erhöhen. Die Position, bei der der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubs ist (z. B., wenn die Verbrennungskammer 30 auf ihrem größten Volumen ist), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Der Punkt, bei dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und am nächsten zu dem Zylinderkopf ist (z. B., wenn die Verbrennungskammer 30 auf ihrem kleinsten Volumen ist), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. In einem Prozess, der im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel wie etwa eine Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zum BDC zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der rotierenden Welle um. Schließlich öffnet sich während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 freizusetzen, und kehrt der Kolben zum TDC zurück. Es wird angemerkt, dass das Obige lediglich beispielhaft gezeigt ist und dass die Einlass- und Auslassventil-Öffnungszeiten und/oder -Schließzeiten variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
2 zeigt ein in der in 1 gezeigten Kraftmaschine 10 enthaltenes beispielhaftes Kraftstofffördersystem 200. Das Kraftstofffördersystem 200 enthält einen Kraftstofftank 202. Der Kraftstofftank 202 ist zum Lagern eines geeigneten Kraftstoffs wie etwa Benzin, Diesel, Biodiesel, Alkohol (z. B. Ethanol, Methanol) usw. konfiguriert.
Außerdem kann in dem Kraftstofffördersystem 200 eine erste Kraftstoffpumpe 204 enthalten sein. Die erste Kraftstoffpumpe 204 ist dafür konfiguriert, Kraftstoff von dem Kraftstofftank 202 zu einer zweiten Kraftstoffpumpe 206 strömen zu lassen. Die erste Kraftstoffpumpe 204 kann eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe sein und die zweite Kraftstoffpumpe 206 kann eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe sein. Die erste Kraftstoffpumpe 204 enthält ein innerhalb des Kraftstofftanks 202 positioniertes Aufnahmerohr 208. Das Aufnahmerohr 208 kann in Kraftstoff 210 in dem Kraftstofftank 202 getaucht sein. Darüber hinaus ist die erste Kraftstoffpumpe 204 in dem in 2 dargestellten beispielhaften Kraftstofffördersystem 200 innerhalb des Kraftstofftanks 202 eingeschlossen gezeigt. Allerdings kann die erste Kraftstoffpumpe 204 in anderen Beispielen außerhalb des Kraftstofftanks 202 positioniert sein. Die über den Pfeil 212 bezeichnete Kraftstoffleitung stellt eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kraftstoffpumpe 204 und der zweiten Kraftstoffpumpe 206 bereit.
Die zweite Kraftstoffpumpe 206 enthält einen Einlass 214 und einen Auslass 216. Der Auslass 216 steht in Fluidverbindung mit einem Kraftstoffverteilerrohr 218. Die über den Pfeil 220 bezeichnete Kraftstoffleitung ermöglicht die Fluidverbindung zwischen der zweiten Kraftstoffpumpe 206 und dem Kraftstoffverteilerrohr 218. Ein Drucksensor 219 ist mit dem Kraftstoffverteilerrohr 218 gekoppelt und ist mit dem Controller 12 elektronisch gekoppelt. Der Drucksensor 219 ist dafür konfiguriert, den Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffverteilerrohr 218 anzugeben.
Das Kraftstoffverteilerrohr 218 führt einer oder mehreren der Einspritzeinrichtungen 66 Kraftstoff zu. Die eine oder die mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 66 können in Übereinstimmung mit durch den Controller 12 ausgegebenen Befehlen geöffnet und geschlossen werden. Das Kraftstofffördersystem 200 kann einen Controller 12 enthalten. Der Controller 12 kann dem Motorcontroller 222 Dosierventil-Öffnungszeitbefehle und -Schließzeitbefehle zuführen. In einigen Beispielen kann der Motorcontroller 222 in den Controller 12 integriert sein. Wie in 1 gezeigt ist, empfängt der Controller 12 ebenfalls Kraftmaschinen-Nockenwellenpositionsinformationen und -Kurbelwellenpositionsinformationen. Der Motorcontroller 222 empfängt von dem Codierer 224, der mit dem Motor 226 mechanisch gekoppelt ist, Motorpositionsinformationen. Der Motor 226 kann z. B. ein Schrittmotor (z. B. ein 3-Phasen-Schrittmotor), ein Gleichstrommotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. Der Motor 226 kann in der zweiten Kraftstoffpumpe 206 enthalten sein. Der Motorcontroller 222 führt den Wicklungen des Motors 226 Strom zu. Somit kann der Motor 226 durch den Motorcontroller 222 unter Strom gesetzt werden. Der Motor 226 dreht sich, um zu ermöglichen, dass durch das Dosierventil 228 wahlweise Kraftstoff strömt. In dem gezeigten Beispiel sind der Motor 226 und das Kraftstoffpumpen-Dosierventil 228 in der zweiten Kraftstoffpumpe 206 enthalten. Ferner enthält die zweite Kraftstoffpumpe 206 eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230, eine Zufuhrkammer 232, eine Pumpenkammer 234 und einen Tauchkolben 236. Außerdem enthält die zweite Kraftstoffpumpe 206 einen Nocken 238, der mit der Nockenwelle 237 gekoppelt (z. B. fest gekoppelt) ist. In einem Beispiel kann die Nockenwelle eine Einlassnockenwelle oder eine Auslassnockenwelle sein. In einem anderen Beispiel kann der Nocken 238 einen Einlassnocken, der dafür konfiguriert ist, ein Einlassventil zu betätigen, oder einen Auslassnocken, der dafür konfiguriert ist, ein Auslassventil zu betätigen, sein. Allerdings kann der Nocken 238 in einigen Beispielen nicht dafür konfiguriert sein, ein Einlass- oder ein Auslassventil zu betätigen. Außerdem enthält die zweite Kraftstoffpumpe 206 ein Rückschlagventil 240. Der Betrieb der zweiten Kraftstoffpumpe 206 wird hier anhand von 3A ausführlicher diskutiert.
3A zeigt ein erstes Beispiel der zweiten Kraftstoffpumpe 206. Es sind der Einlass 214 und der Auslass 216 der zweiten Kraftstoffpumpe 206 dargestellt. Wie zuvor diskutiert wurde, steht der Einlass 214 in Fluidverbindung mit dem Kraftstofftank 202 und mit der ersten Kraftstoffpumpe 204, die in 2 gezeigt sind. Somit führt die erste Kraftstoffpumpe 204 der zweiten Kraftstoffpumpe 206 Kraftstoff zu.
Der Tauchkolben 236 ist in der Pumpenkammer 234 positioniert gezeigt. Wenn der Nocken 238 eine Kraft auf den Tauchkolben 236 anwendet, geht der Tauchkolben 236 in den bei 300 angegebenen Richtungen hin und her. Genauer kann ein Höcker des Nockens die Kraft auf den Tauchkolben anwenden.
Der Nocken 238 dreht sich mit der Nockenwelle 237, die sich dreht, während sich die Kraftmaschine dreht. Die Nockenwelle 237 kann sich mit der halben Kurbelwellendrehzahl drehen. Wenn sich die Nockenwelle 237 in eine Position dreht, in der ein maximaler Hub (z. B. irgendeiner der Scheitel der Höcker des Nockens 238) des Nockens 238 mit dem Tauchkolben 236 in Kontakt steht, wird der Tauchkolben 236 in der Pumpenkammer 234 in der Weise positioniert, dass das nicht belegte Volumen in der Pumpenkammer 234 auf einem Minimalwert ist. Wenn sich die Nockenwelle 237 in eine Position dreht, in der ein minimaler Hub (z. B. einer der niedrigen Abschnitte des Nockens 238) des Nockens 238 mit dem Tauchkolben 236 in Kontakt steht, wird der Tauchkolben 236 in der Pumpenkammer 234 (z. B. in dem Gebiet, in dem der Kraftstoff in der zweiten Kraftstoffpumpe 206 mit Druck beaufschlagt werden kann) positioniert, so dass das Volumen der Pumpenkammer 234 auf einem Maximalwert ist. Somit kann der Kraftstoffdruck innerhalb der zweiten Kraftstoffpumpe 206 durch Verringern des Volumens der Pumpenkammer 234 erhöht werden und umgekehrt, wenn Kraftstoff in der Pumpenkammer 234 vorhanden ist, während ein im Folgenden ausführlicher diskutiertes Dosierventil 228 geschlossen ist. Somit kann der Druck in der Pumpenkammer 234 durch Bewegung des Tauchkolbens 236 geändert werden.
Der Einlass 214 ist in eine Zufuhrkammer 232 geöffnet. Somit empfängt die Zufuhrkammer 232 in dem in 2 gezeigten Kraftstofffördersystem 200 Kraftstoff von der einlassseitigen Komponente. Weiter in 3A ist außerdem der Motor 226 gezeigt. Der Motor 226 enthält eine Drehausgabekomponente 304. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist die Drehausgabekomponente 304 eine Welle. Somit kann die Drehausgabekomponente als eine Drehausgabewelle bezeichnet werden. Allerdings können in anderen Beispielen andere geeignete Drehausgabekomponenten verwendet werden. Zum Beispiel können in der Drehausgabekomponente Zahnräder, Riemen usw. enthalten sein. Der Motor 226 dreht sich, um für eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230 eine Drehkraft bereitzustellen. In dem in 3A gezeigten Beispiel ist die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230 ein Schraubengleitstück. Allerdings können andere geeignete Dosierventil-Betätigungsvorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel ist die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230 in dem in 5A gezeigten Beispiel ein Nocken mit mehreren Höckern. Weiter anhand von 3A enthält das Schraubengleitstück 230 eine mit der Drehausgabekomponente 304 gekoppelte Innenwelle 306. Somit drehen sich die Drehausgabekomponente 304 und die Innenwelle 306 gemeinsam mit derselben Winkelgeschwindigkeit. Allerdings kann in anderen Beispielen eine Zahnradanordnung verwendet werden, so dass die Winkelgeschwindigkeit der Drehausgabekomponente ungleich der Winkelgeschwindigkeit der Innenwelle sein kann.
Die Drehachse der Drehausgabekomponente 304 ist parallel zu der Drehachse der Innenwelle 306. Genauer nutzen in dem gezeigten Beispiel die Drehausgabekomponente 304 und die Innenwelle 306 eine gemeinsame Drehachse. Allerdings sind andere Relativpositionen der Innenwelle und der Drehausgabekomponente in Betracht gezogen worden.
Die Innenwelle 306 enthält ein in 3D gezeigtes schraubenförmiges Außengewinde 382, das hier ausführlicher diskutiert ist. Die Innenwelle 306 ist wenigstens teilweise durch ein Betätigungselement 308 eingeschlossen (z. B. in Umfangsrichtung eingeschlossen). Das Betätigungselement enthält auf einer Innenoberfläche des Betätigungselements 308 ein in 3D gezeigtes schraubenförmiges Innengewinde 384. Das schraubenförmige Innengewinde 384 ist mit dem schraubenförmigen Außengewinde 382 gepaart. Mit einer Außenoberfläche des Betätigungselements 308 ist ein Führungsansatzstück 310 gekoppelt. Das Führungsansatzstück 310 ist in einer Führungsbahn 312 positioniert. Somit ist das Führungsansatzstück 310 mit der Führungsbahn 312 gepaart. Die Führungsbahn verhindert im Wesentlichen, dass sich das Betätigungselement 308 dreht, und überträgt dadurch die Drehkraft von dem Motor in eine Linearkraft. Die Linearkraft kann verwendet werden, um das Dosierventil 228 zu betätigen. Es wird gewürdigt werden, dass sich die Geschwindigkeit des Betätigungselements null annähern kann, wenn es das Dosierventil berührt. Somit kann die Kraftstoffpumpe mit wenig oder keinem Aufprall zwischen dem Dosierventil und der Dosierventil-Betätigungsvorrichtung betrieben werden. Im Ergebnis können Dosierventil-Öffnungsgeräusche und -Schließgeräusche im Vergleich zu solenoidbetriebenen Dosierventilen verringert werden. Der Betrieb des Schraubengleitstücks wird hier anhand von 3B und 3C ausführlicher diskutiert.
In dem in 3A gezeigten Beispiel ist das Dosierventil 228 ein Zungenventil. Allerdings können in anderen Beispielen andere geeignete Dosierventile genutzt werden. Zum Beispiel ist das in 4 gezeigte beispielhafte Dosierventil ein Ventil vom federbelasteten Typ.
Wie gezeigt ist, steht das Schraubengleitstück 230 in Kontakt mit dem Dosierventil 228 und verhindert, dass sich das Dosierventil schließt. Das in 4 gezeigte Dosierventil 228 enthält einen Ventilsitz 400, eine Dichtungsplatte 402 (z. B. eine Scheibe) und eine Feder 404. In dem in 4 gezeigten Beispiel ist der Druck in der Pumpenkammer 234 kleiner als der Druck in der Zufuhrkammer 232 und ist die Dichtungsplatte 402 von dem Ventilsitz beabstandet, wodurch ermöglicht wird, dass Kraftstoff von der Zufuhrkammer 232 zu der Pumpenkammer 234 strömt. Außerdem ist die Feder 404 so konfiguriert, dass sie die Dichtungsplatte 402 zu dem Ventilsitz 400 zurückstellt, wenn der Druck in der Pumpenkammer höher als ein Schwellenwert ist (wobei der Schwellenwert z. B. größer oder gleich dem Druck in einer Zufuhrkammer 232 sein kann). Die Zufuhrkammer 232 empfängt Kraftstoff von der in 2 gezeigten ersten Kraftstoffpumpe 204. Auf diese Weise kann sich das Dosierventil 228 auf der Grundlage der Drücke in der Zufuhrkammer und in der Pumpenkammer 234 passiv öffnen.
Anhand von 3A ist eine Prallplatte 314 des Zungenventils 228 über Befestigungsvorrichtungen 318 wie etwa Bolzen, Schrauben, Schweißstellen usw. mit einem Gehäuse 316 der Pumpenkammer 234 gekoppelt. In dem gezeigten Beispiel ist die Prallplatte 314 biegsam. In dem in 3A gezeigten Beispiel ist das Zungenventil 228 in einer geschlossenen Position gezeigt. In der geschlossenen Position sitzt die Prallplatte 314 auf und ist sie an einer Oberfläche des Pumpenkammergehäuses 316 abgedichtet. Somit verhindert die Prallplatte 314 in der geschlossenen Position im Wesentlichen die Fluidverbindung zwischen der Zufuhrkammer 232 und der Pumpenkammer 234. Somit verläuft die Prallplatte in einer geschlossenen Position über den Pumpenkammereinlass. Allerdings ist in einer offenen Position ein Abschnitt der Prallplatte von der Oberfläche des Pumpenkammergehäuses beabstandet.
Ferner wird gewürdigt werden, dass in dem in 3A gezeigten Beispiel ein Pumpenkammerdruck einen Schwellenbetätigungsdruck nicht übersteigt. Somit kann der Schwellenbetätigungsdruck ein Druckwert sein, der das Öffnen und Schließen des Zungenventils 228 initiiert. In einem Beispiel kann der Schwellenwert im Wesentlichen äquivalent einem Zufuhrkammerdruck sein. Auf diese Weise öffnet und schließt sich das Zungenventil 228 passiv auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen der Zufuhrkammer 232 und der Pumpenkammer 234. Somit liegt in einer geschlossenen Position eine erste Seite der Prallplatte 314 zu dem Versorgungskammerdruck frei und ist eine zweite Seite der Prallplatte dem Pumpenkammerdruck ausgesetzt. Dieser Typ eines passiven Betriebs kann die Zuverlässigkeit der zweiten Kraftstoffpumpe erhöhen sowie von der Pumpe verwendete Energie verringern. Die Prallplatte 314 kann ein biegsames Metall, ein Polymermaterial und/oder ein anderes geeignetes Material umfassen, das dafür konfiguriert ist, sich zu biegen, wenn es einer Druckdifferenz ausgesetzt wird.
In dem in 3A gezeigten Beispiel ist das Betätigungselement 308 des Schraubengleitstücks 230 von dem Zungenventil 228 beabstandet gezeigt. Allerdings kann das Betätigungselement 308 in anderen Beispielen mit der Prallplatte 314 in Kontakt stehen.
In 3A ist das Rückschlagventil 240 ebenfalls in einer Auslassleitung 319 positioniert gezeigt. Das Rückschlagventil 240 ist dafür konfiguriert, sich zu öffnen, was ermöglicht, dass Kraftstoff durchströmt, wenn ein Pumpenkammerdruck einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Das Rückschlagventil 240 verhindert, dass Kraftstoff einlassseitig in die Kraftstoffpumpe zurückströmt. Wie gezeigt ist, kann Kraftstoff von der Auslassleitung 241 zu auslassseitigen Komponenten wie etwa zu dem in 2 gezeigten Kraftstoffverteilerrohr 218 strömen. Die Schnittebene 392 definiert den in 3E gezeigten Querschnitt und die Schnittebene 294 definiert den in 3F gezeigten Betrachtungswinkel.
3B und 3C zeigen das Zungenventil 228 in einer offenen Konfiguration, in der Kraftstoff zwischen der Zufuhrkammer 232 und der Pumpenkammer 234 strömen kann. Wenn sich der in 3A gezeigte Tauchkolben 236 in einer Richtung nach oben bewegt, so dass das Volumen der Pumpenkammer 234 abnimmt, strömt Kraftstoff von der Pumpenkammer 234 zu der Zufuhrkammer 232. Wenn sich der in 3A gezeigte Tauchkolben 236 andererseits in einer Richtung nach unten bewegt, schließt sich das Zungenventil 228 wegen der Druckdifferenz zwischen der Zufuhrkammer und der Pumpenkammer. Auf diese Weise kann das Zungenventil 228 auf der Grundlage des Drucks in der Pumpenkammer passiv geöffnet und geschlossen werden. Auf diese Weise kann die Pumpe betrieben werden, wenn es einen hohen Kraftstoffbedarf in der Kraftmaschine gibt. Allerdings kann das Schraubengleitstück 230 ebenfalls betätigt werden, um zu verhindern, dass sich das Zungenventil schließt, wenn der Pumpenkammerdruck höher als der Zufuhrkammerdruck ist. Auf diese Weise kann die Ausgabe der zweiten Kraftstoffpumpe auf Wunsch auf der Grundlage der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen eingestellt werden.
3B zeigt das Zungenventil 228 in einer offenen Konfiguration, in der das Schraubengleitstück 230 keine lineare Betätigungskraft auf das Zungenventil 228 ausübt. Die lineare Betätigungskraft wird hier ausführlicher diskutiert. Die Schnittebene 350, die den in 3D gezeigten Querschnitt des Schraubengleitstücks 230 definiert, ist in 3B dargestellt.
3C zeigt das Zungenventil 228 in einer offenen Konfiguration, in der das Betätigungselement 308 des Schraubengleitstücks 230 eine über den Pfeil 370 bezeichnete lineare Betätigungskraft auf das Zungenventil 228 ausübt. Genauer übt das Betätigungselement 308 die Linearkraft auf das Zungenventil 228 aus. Auf diese Weise wird über das Schraubengleitstück 230 verhindert, dass sich das Zungenventil 228 schließt. Es wird gewürdigt werden, dass das Schraubengleitstück 230 betätigt werden kann, um eine Linearkraft auf das Zungenventil 228 auszuüben, wenn der Pumpenkammerdruck den Zufuhrkammerdruck übersteigt. Der Pumpenkammerdruck kann den Zufuhrkammerdruck übersteigen, wenn sich der Tauchkolben nach oben bewegt und das Volumen in der Pumpenkammer 234 verringert. Somit ist das Schraubengleitstück 230 dafür konfiguriert zu verhindern, dass sich das Zungenventil 228 schließt, wenn der Pumpenkammerdruck zunimmt und/oder einen Schwellenwert übersteigt.
3D zeigt eine Querschnittsansicht des Schraubengleitstücks 230, das das Betätigungselement 308 und die Innenwelle 306 enthält.
Das Schraubengleitstück 230 enthält eine Gewindegrenzfläche 380. Die Gewindegrenzfläche 380 enthält ein schraubenförmiges Außengewinde 382, das mit einem schraubenförmigen Innengewinde 384 gepaart ist. Das schraubenförmige Innengewinde 384 ist in dem Betätigungselement 308 enthalten und das schraubenförmige Außengewinde 382 ist in der Innenwelle 306 enthalten. Die Steigung des Gewindes kann auf der Grundlage einer gewünschten Lineargeschwindigkeit des Betätigungselements 308 während des Betriebs des Schraubengleitstücks ausgewählt werden.
Außerdem sind in 3D die Führungsbahn 312 und das Führungsansatzstück 310 gezeigt. Das Führungsansatzstück 310 ist mit dem Betätigungselement 308 fest gekoppelt. Die Führungsbahn 312 verhindert im Wesentlichen, dass sich das Betätigungselement 308 dreht. Es wird gewürdigt werden, dass die Führungsbahn 312 mit einem Gehäuse in der zweiten Kraftstoffpumpe 206 fest gekoppelt ist.
Wenn sich die Innenwelle 306 dreht, wobei die Drehung über den Pfeil 386 bezeichnet ist, wird Rotationsenergie in Linearbewegung des Betätigungselements 308, über den Pfeil 388 bezeichnet, übertragen. In 3D ist die Linearbewegung in einer Richtung auf das in 3B gezeigte Zungenventil 228 zu gezeigt. Allerdings kann die Linearbewegung in anderen Beispielen von dem Zungenventil weg erfolgen. Die Richtung der Linearbewegung kann auf der Orientierung des Gewindes beruhen. Auf diese Weise ermöglicht die Linearbewegung des Betätigungselements 308, dass das Zungenventil 228 offen gehalten wird oder geschlossen wird, nachdem es offen gehalten wurde. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, das Zungenventil 228 offen zu halten, wenn der Kraftstoffbedarf in der Kraftmaschine niedrig ist.
3E zeigt eine weitere Querschnittsansicht des Schraubengleitstücks 230, das das Betätigungselement 308, die Innenwelle 306, die Führungsbahn 312 und das Führungsansatzstück 310 enthält. Wie gezeigt ist, ist das Führungsansatzstück 310 in der Führungsbahn 312 teilweise eingeschlossen. Wie gezeigt ist, verhindert die Führungsbahn 312 im Wesentlichen die Bewegung des Führungsansatzstücks 310 von einer Seite zur anderen. Somit wird die Drehbewegung des Betätigungselements im Wesentlichen verhindert.
Außerdem sind in 3F das in der Innenwelle 306 enthaltene schraubenförmige Außengewinde 382 und das in dem Betätigungselement 308 enthaltene schraubenförmige Innengewinde 384 gezeigt.
3F zeigt eine Vorderansicht des Schraubengleitstücks 230, das das Betätigungselement 308 enthält. Es sind wieder die Führungsbahn 312 und das Führungsansatzstück 310 gezeigt. Eine vordere Oberfläche 390 des Betätigungselements 308 kann gekrümmt sein. Die Krümmung kann die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Zungenventils, die dadurch verursacht wird, dass das Betätigungselement die Prallplatte des Zungenventils berührt, verringern.
5A zeigt ein zweites Beispiel der zweiten Kraftstoffpumpe 206. Das zweite Beispiel der zweiten Kraftstoffpumpe 206 enthält viele der Teile in dem in 3A gezeigten ersten Beispiel der zweiten Kraftstoffpumpe 206. Somit sind ähnliche Teile dementsprechend bezeichnet. In 5A sind die Pumpenkammer 234, die Zufuhrkammer 232, der Tauchkolben 236, der Motor 226, das Dosierventil 228, die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230 und das Rückschlagventil 240 gezeigt. Die in 5A gezeigte Dosierventil-Betätigungsvorrichtung 230 enthält einen mit einer Welle 502 fest gekoppelten Nocken 500. Die Welle 502 ist mit der Drehausgabekomponente 304 des Motors 226 gekoppelt (z. B. fest gekoppelt). Es wird gewürdigt werden, dass der Motor die an die Welle 502 gelieferte Drehausgabe einstellen kann, um das Dosierventil 228 zu betätigen. In dem in 5A gezeigten Beispiel ist das Dosierventil 228 ein Zungenventil 228. Allerdings können in anderen Beispielen andere geeignete Dosierventile wie etwa das in 4 gezeigte Dosierventil verwendet werden.
Die Geometrie der Nocken ermöglicht, dass das Dosierventil auf der Grundlage der Drehposition der Nocken durch die Nocken geöffnet und geschlossen wird. Genauer kann der Nocken mehrere Höcker aufweisen. Jeder der Höcker ist dafür konfiguriert, das Zungenventil 228 in einer offenen Position zu halten, wenn er die Prallplatte 314 berührt. Die Drehung des Nockens 500 ermöglicht, dass der Höcker die Prallplatte 314 berührt. Allerdings hält der Nocken 500 das Zungenventil nicht in einer offenen Position, wenn der Höcker die Plattplatte 314 nicht berührt. Der Nocken 500 kann gedreht werden, um diesen Typ einer Ventilbetätigung zu ermöglichen.
5B zeigt, dass der Nocken 500 das Zungenventil 228 in einer offenen Position hält. Somit übt der Nocken 500 eine lineare Betätigungskraft auf die Prallplatte des Zungenventils 228 aus und kann die Prallplatte eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Nocken 500 ausüben. Es wird gewürdigt werden, dass in dem in 5B gezeigten Beispiel Kraftstoff von der Zufuhrkammer zu der Pumpenkammer strömt, wenn der Zufuhrkammerdruck höher als der Pumpenkammerdruck ist. Allerdings kann Kraftstoff von der Pumpenkammer zu der Zufuhrkammer strömen, falls der Pumpenkammerdruck höher als der Versorgungskammerdruck ist. Auf diese Weise kann Kraftstoff strömen, wenn in der Kraftmaschine kein voller Pumpenhub angefordert ist.
5C zeigt das Zungenventil 228 in einer offenen Position und den Nocken 500 von dem Zungenventil beabstandet. Es wird gewürdigt werden, dass in 5C der Druck in der Pumpenkammer 234 höher als der Druck in der Versorgungskammer 232 sein kann. Somit wird das in 5C gezeigte Zungenventil 228 über eine Druckdifferenz passiv geöffnet. Das Öffnen des Zungenventils auf diese Weise erzeugt in dem Ventil keine NVH.
Die 6A–6E zeigen verschiedene beispielhafte Nocken mit mehreren Höckern. Es wird gewürdigt werden, dass der in 5A gezeigte Motor 226 durch die Drehung jedes der Nocken 500 um einen gewünschten Betrag unter Strom gesetzt werden kann, um das Öffnen oder Schließen des Zungenventils über die Nocken zu ermöglichen.
6A zeigt einen ersten beispielhaften Nocken 500, der zwei Höcker 600 aufweist. Es wird gewürdigt werden, dass der Nocken um 90 Grad gedreht werden kann, um den Nocken zwischen einer Betätigungs- und einer Nichtbetätigungsposition zu bewegen.
6B zeigt einen zweiten beispielhaften Nocken 500 mit drei Höckern 600. Es wird gewürdigt werden, dass der Nocken um 60 Grad gedreht werden kann, um den Nocken zwischen einer Betätigungs- und einer Nichtbetätigungsposition zu bewegen.
6C zeigt einen dritten beispielhaften Nocken 500 mit vier Höckern 600. Es wird gewürdigt werden, dass der Nocken um 45 Grad gedreht werden kann, um den Nocken zwischen einer Betätigungs- und einer Nichtbetätigungsposition zu bewegen.
6D zeigt einen dritten beispielhaften Nocken 500 mit sechs Höckern 600. Es wird gewürdigt werden, dass der Nocken um 30 Grad gedreht werden kann, um den Nocken zwischen einer Betätigungs- und einer Nichtbetätigungsposition zu bewegen.
6E zeigt einen dritten beispielhaften Nocken 500 mit acht Höckern 600. Es wird gewürdigt werden, dass der Nocken um 22,5 Grad gedreht werden kann, um den Nocken zwischen einer Betätigungs- und einer Nichtbetätigungsposition zu bewegen.
7 zeigt ein Verfahren 700 zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe. Das Verfahren kann durch die Kraftstoffpumpe und durch die Komponenten, die oben hinsichtlich 1–6E diskutiert worden sind, implementiert werden oder kann durch eine andere geeignete Kraftstoffpumpe implementiert werden.
Bei 702 enthält das Verfahren das Verringern eines Pumpenkammerdrucks. Das Verringern des Pumpenkammerdrucks kann das Erhöhen eines Pumpenkammervolumens über die Bewegung eines Tauchkolbens in der Pumpenkammer zum Verringern des Pumpenkammerdrucks über einen Schwellenwert hinaus enthalten. In einem Beispiel kann der Schwellenwert ein Zufuhrkammerdruck sein.
Nachfolgend enthält das Verfahren bei 704 das passive Öffnen eines mit einer Pumpenkammer gekoppelten Dosierventils in Ansprechen auf das Verringern. Genauer kann sich das Dosierventil in einem Beispiel öffnen, wenn der Pumpenkammerdruck kleiner als der Zufuhrkammerdruck ist. Außerdem kann das Dosierventil in einem Beispiel ein Zungenventil sein oder in einem anderen Beispiel ein Nocken mit mehreren Höckern sein.
Bei 706 wird bestimmt, ob ein voller Kraftstoffpumpenhub angefordert worden ist. Ein voller Kraftstoffpumpenhub kann angefordert sein, wenn der Kraftmaschinenkraftstoffdruck und der Kraftstoffbedarf hoch sind. Zum Beispiel kann ein voller Kraftstoffpumpenhub während des Zustands mit offener Drossel angefordert sein.
Falls ein voller Kraftstoffpumpenhub angefordert ist (ja bei 706), geht das Verfahren zu 708 über. Bei 708 enthält das Verfahren das Erhöhen des Pumpenkammerdrucks und bei 710 enthält das Verfahren das passive Schließen des mit einer Pumpenkammer gekoppelten Dosierventils in Ansprechen auf die Erhöhung des Pumpenkammerdrucks.
Allerdings geht das Verfahren zu 712 über, falls kein voller Kraftstoffpumpenhub angefordert ist (nein bei 706). Bei 712 enthält das Verfahren das Erzeugen einer Drehausgabe über einen Motor. Bei 714 enthält das Verfahren ferner das Übertragen der Drehausgabe in eine auf das Dosierventil angewendete Betätigungskraft über eine Dosierventil-Betätigungsvorrichtung und bei 716 enthält das Verfahren das Verhindern, dass sich das Dosierventil schließt, über das Aufrechterhalten der Anwendung der Betätigungskraft. In einem Beispiel kann die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung ein Schraubengleitstück sein, das die Drehausgabe in eine Linearkraft eines Betätigungselements in dem Schraubengleitstück umwandelt. Allerdings kann die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung in einem anderen Beispiel ein Nocken mit mehreren Höckern sein, der mehrere Nocken enthält. Außerdem können die Schritte 712–716 während eines ersten Betriebszustands implementiert werden. Der erste Betriebszustand kann vorliegen, wenn ein Pumpenkammerdruck abnimmt und/oder kleiner als der Zufuhrkammerdruck ist. Ferner kann der erste Betriebszustand in einem Beispiel vorliegen, während das Dosierventil offen ist.
Bei 718 enthält das Verfahren das Erhöhen des Pumpenkammerdrucks. Genauer kann der Pumpenkammerdruck in einem Beispiel in der Weise erhöht werden, dass er höher als der Zufuhrkammerdruck ist. Es wird gewürdigt werden, dass der Tauchkolben in der Pumpe bewegt werden kann, um den Druck in der Pumpenkammer zu erhöhen.
Bei 720 enthält das Verfahren das Beseitigen der aufrechterhaltenen Anwendung der Betätigungskraft auf das Dosierventil, die durch die Dosierventil-Betätigungsvorrichtung angewendet wird, um das Dosierventil zu schließen. In einem Beispiel kann das Beseitigen der aufrechterhaltenen Anwendung der Betätigungskraft auf das Dosierventil das Erzeugen einer zweiten Drehausgabe über den Motor in einer Richtung, die der der ersten Drehausgabe entgegengesetzt ist, enthalten. In einem anderen Beispiel kann das Beseitigen der aufrechterhaltenen Anwendung der Betätigungskraft implementiert werden, während der Pumpenkammerdruck erhöht wird. Genauer kann das Beseitigen der aufrechterhaltenen Anwendung der Betätigungskraft implementiert werden, während der Pumpenkammerdruck höher als der Zufuhrkammerdruck ist. Die Zeitdauer, wenn der Schritt 720 implementiert wird, kann auf der Grundlage der Kraftmaschinen-Kraftstoffbedarfe ausgewählt werden. Zum Beispiel kann der Schritt 720 in der Kraftmaschine näher zum Boden des Hubs des Tauchkolbens implementiert werden, wenn eine größere Menge Kraftstoff und/oder ein höherer Kraftstoffdruck notwendig ist.
Der Schritt 720 wird während eines zweiten Betriebszustands implementiert. Der zweite Betriebszustand kann vorliegen, wenn das Volumen in der Pumpenkammer abnimmt und wenn der Pumpenkammerdruck höher als der Zufuhrkammerdruck ist. Außerdem oder alternativ kann der zweite Betriebszustand vorliegen, wenn der Kraftstoffbedarf in der Kraftmaschine kleiner als ein Schwellenwert ist. In einem Beispiel kann der Schwellenwert einem maximalen Kraftstoffbedarf entsprechen.
8 zeigt ein Verfahren 800 zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe. Das Verfahren kann durch die Kraftstoffpumpe und durch die Komponenten, die oben anhand von 1–6E beschrieben sind, implementiert werden oder kann durch eine andere geeignete Kraftstoffpumpe und durch andere geeignete Komponenten implementiert werden.
Bei 802 enthält das Verfahren das Erzeugen einer Drehausgabe von einem Motor. Bei 804 enthält das Verfahren das Übertragen der Drehausgabe in eine Linearkraft in einem Schraubengleitstück. Nachfolgend enthält das Verfahren bei 806 das Betätigen eines Zungenventils über das Schraubengleitstück über die Linearkraft, wobei das Zungenventil mit einem Pumpenkammereinlass gekoppelt ist. In einem Beispiel enthält das Betätigen des Zungenventils das Verhindern, dass sich das Zungenventil schließt, wenn ein Pumpenkammerdruck zunimmt. In einem anderen Beispiel enthält das Betätigen des Zungenventils das Beseitigen einer auf das Zungenventil angewendeten Kraft, wenn ein Pumpenkammerdruck einen Dosierventilkammerdruck übersteigt. In einem weiteren Beispiel enthält das Übertragen der Drehausgabe in eine Linearkraft über ein Schraubengleitstück das Drehen eines Außengewindes durch ein Innengewinde. In einem weiteren Beispiel enthält das Übertragen der Drehausgabe in eine Linearkraft das axiale Bewegen des Schraubengleitstücks von einer rotierenden Ausgabewelle des Motors weg oder auf diese zu.
Die Verfahren 700 und 800 können in dem Controller 12 und/oder in dem Motorcontroller 222, die in 1 und 2 gezeigt sind, gespeichert sein. Genauer können die Verfahren 700 und 800 in einem Speicher, auf Wunsch durch einen Prozessor ausführbar, gespeichert sein.
Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass die in 7 und 8 beschriebenen Verfahren eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren können. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben zu lösen und Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern sind sie zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben. Obwohl dies nicht explizit dargestellt ist, erkennt der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder eine oder mehrere der dargestellten Funktionen in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Dem Fachmann auf dem Gebiet fallen beim Lesen viele Änderungen und Abwandlungen ein, ohne von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel könnte die vorliegende Beschreibung vorteilhaft I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Kraftmaschinen verwenden, die mit Erdgas-, mit Benzin-, mit Diesel- oder mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten.

Claims

Kraftstoffpumpe, die Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Drehausgabewelle aufweist; und ein Schraubengleitstück, das mit der Drehausgabewelle gekoppelt ist und eine Drehkraft von der Drehausgabewelle in eine lineare Ventil-Betätigungskraft umwandelt, die auf ein mit einem Pumpenkammereinlass gekoppeltes Dosierventil angewendet wird.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei das Dosierventil ein Zungenventil ist, das eine biegsame Prallplatte umfasst, die über den Pumpenkammereinlass verläuft.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei das Schraubengleitstück eine Innenwelle umfasst, die ein Außengewinde aufweist, das mit einem Innengewinde in einem Betätigungselement gepaart ist, wobei das Betätigungselement ein in einer Führungsbahn positioniertes Führungsansatzstück enthält, das die Drehbewegung des Betätigungselements verhindert.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, wobei ein Ende des Betätigungselements gekrümmt ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei das Dosierventil eine Feder enthält, die auf eine Ventilplatte eine Kraft ausübt, wenn das Dosierventil in einer offenen Konfiguration ist.