DE10216246A1

DE10216246A1 - Kraftstofffördermodul für Kraftstoffdirektspritzanwendungen mit Zufuhrleitungsdruckregler und Rückführleitungsabschaltventil

Info

Publication number: DE10216246A1
Application number: DE10216246A
Authority: DE
Inventors: Stephan Vahle; Thorsten Hahner; Bernd Guntermann; Stan Uszko
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-23
Also published as: GB2387621B; GB2387621A; GB0303953D0; US20030183199A1; US6718948B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstofffördersystem und ein Verfahren zum Betreiben desselben, um unterschiedliche Drücke bei der Zufuhr von Kraftstoff zu einer Kraftquelle, wie etwa einem Motor, bereitzustellen. Der Motor kann beispielsweise ein Fahrzeug oder einen Generator betreiben. Das Kraftstofffördersystem umfasst eine Kraftstoffzufuhrleitung zum Zuführen von Kraftstoff von einem Tank zu dem Motor. Die Kraftstoffpumpenauslassleitung fördert Kraftstoff von dem Tank zu der Kraftstoffzufuhrleitung. Eine im Tank angeordnete Rückführleitung führt Kraftstoff von einer Kraftstoffrückführleitung zu dem Tank zurück. Der Regler steht mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung in Verbindung, um einen Druck der Kraftstoffpumpenauslassleitung beizubehalten oder unter einem Drucksollpunkt des Reglers zu halten. Ein Solenoidventil steht in Verbindung mit der im Tank angeordneten Rückführleitung, derart, dass ein Sollpunktdruck des Reglers genutzt wird, wenn das Solenoidventil die im Tank angeordnete Rückführleitung schließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftstofffördersysteme, und insbesondere ein Kraftstofffördersystem zum Verringern von Kraftstoffdampf in Direkteinspritzanwendungen.
Bekannte Kraftstoffeinspritzsysteme erlauben es, die Kraftstoffmenge zu steuern, die in das Ansaugsystem eines Motors zuströmt, wodurch der Motorwirkungsgrad und das Fahrzeugleistungsvermögen verbessert werden. Kraftstoffeinspritzung ist zum Standard geworden in Vierrad-angetriebenen Fahrzeugen und in einer wachsenden Anzahl von Zweirad-angetriebenen Fahrzeugen. Die Gründe hierfür gehen über den Vorteil hoher Leistung hinaus, der durch die Kraftstoffeinspritzung geboten wird. Sorgen hinsichtlich Kraftfahrzeugemissionen und zur Neige gehende fossile Kraftstoffe haben dazu geführt, dass die Kraftstoffeinspritztechnik ein unvermeidlicher Bestandteil von Fahrzeugen geworden ist, mit dem Fahrzeughersteller die Hoffnung verbinden, Reinluft- und andere Vorschriften zu erfüllen.

Direkteinspritzsysteme basieren auf dem Konzept, Kraftstoff in die Verbrennungskammer eines Motors direkt einzuspritzen. Die aktuelle Kraftstoffeinspritztechnik nutzt hauptsächlich eine Einspritzdüse, die im Ansauganschluss jedes Zylinders angeordnet ist. Die Düse spritzt Kraftstoff in den Anschlussbereich, während von einem Ansaugkrümmer des Motors herrührende Luft den Kraftstoff in die Verbrennungskammer mitreißt. Im Gegensatz zu typischen Kraftstoffeinspritzsystemen erlaubt ein Direkteinspritzsystem nicht nur die Steuerung der Kraftstoffmenge, die in die Verbrennungskammer gelangt, sondern auch eine Steuerung, wenn der Kraftstoff die Verbrennungskammer verlässt. Direkteinspritzung kann sogar die Form der Kraftstoffbeschickung steuern und damit eine Zylinderbeschickung erzeugen, die Reinluftbereiche und Bereiche mit einem Brennstoff-/Luftgemisch enthält. Ein Vorteil hiervon betrifft den verbesserten Betriebswirkungsgrad des Motors.

Direkteinspritzmotoren können jedoch ein verringertes Leistungsvermögen deshalb aufweisen, weil in der Kraftstoffzufuhrleitung zu dem Motor Kraftstoffdampf eingeschlossen bzw. eingesperrt ist. Kraftstoffdämpfe in der Leitung können beispielsweise beim Anlassen des Fahrzeugs auftreten. Kraftstoffdämpfe können insbesondere dann auftreten, wenn das Fahrzeug bei heißem Kraftstoff startet, beispielsweise deshalb, weil das Fahrzeug vorausgehend vor dem Anlassen kurz betrieben worden war. Es besteht deshalb ein Bedarf an einem System und einem Verfahren zum Kombinieren des Kraftstoffmotorleistungsvermögens mit der Direkteinspritzeffizienz unter Aufrechterhaltung geringer Emissionspegel.

Erreicht wird dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich eines Kraftstofffördermoduls; durch die Merkmale des Anspruchs 8 hinsichtlich eines Verfahrens zum Bereitstellen eines vorbestimmten Drucks in einer Kraftstoffleitung eines Kraftstofffördersystems; und durch die Merkmale des Anspruchs 14 hinsichtlich eines Verfahrens zum Umschalten zwischen einem ersten Druck und einem zweiten Druck in einem Kraftstofffördersystem. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Verringerung von Kraftstoffdämpfen in einer Kraftstoffleitung erzielt werden kann durch Bereitstellen eines Kraftstoffsystems, das dazu in der Lage ist, den Druck des Kraftstoffs in den Kraftstoffleitungen zu erhöhen. Kontinuierlicher Betrieb bei erhöhtem Druck kann jedoch zu einer Verringerung der Lebensdauer von Pumpen führen, die in dem Kraftstofffördersystem enthalten sind. Die vorliegende Erfindung schlägt demnach ein System und ein Verfahren vor zum Betreiben eines Kraftstoffsystems unter erhöhtem Druck, wenn Bedarf an der Verringerung von Kraftstoffdämpfen besteht, während das System im Übrigen bei niedrigerem Druck arbeitet.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzufuhrleitung auf unterschiedliche Drücke reguliert. Die Kraftstoffzufuhrleitung fördert Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einer Kraftquelle, wie etwa einem Verbrennungsmotor. Eine Kraftstoffpumpenauslassleitung fördert Kraftstoff von dem Vorratsbehälter zu einer Kraftstoffzufuhrleitung. Eine im Tank angeordnete Rückführleitung führt Kraftstoff von einer Kraftstoffrückführleitung zu dem Vorratsbehälter zurück. Ein Regler steht in Verbindung mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung zur Aufrechterhaltung eines Drucks der Kraftstoffpumpenauslassleitung auf oder unter einen Drucksollpunkt des Reglers. Ein Solenoidventil steht in Verbindung mit der im Tank angeordneten Rückführleitung derart, dass ein Sollpunktdruck des Reglers genutzt wird, wenn das Solenoidventil die im Tank angeordnete Rückführleitung schließt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Kraftstofffördersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kraftstofftanks des Kraftstofffördersystems von Fig. 1,
Fig. 3 eine Ausführungsform des Kraftstofffördersystems von Fig. 1,
Fig. 4 eine Ausführungsform eines Kraftstofffördermoduls von Fig. 3,
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Darstellung, wie das Kraftstofffördersystem gemäß Fig. 1 zum Einsatz gelangt, und
Fig. 6 ein beispielhaftes Steuersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Kraftstofffördersystem und ein Verfahren erläutert, die dazu geeignet sind, Kraftstoffdämpfe zu verringern, die zu Motoraussetzern und zu einem schwierigen Start des Motors führen können. Eine Möglichkeit, Kraftstoffdämpfe zu verringern, besteht darin, ein Kraftstofffördersystem bereit zu stellen, dass bei einem höheren Druck betrieben werden kann als einige typische Kraftstoffsysteme. Ein kontinuierlicher Betrieb bei höheren Drücken würde jedoch zu einer Verringerung der Lebensdauer von Pumpen führen, die in dem Kraftstofffördersystem angeordnet sind, und zu einem unerwünscht hohen Energieverbrauch der Kraftstoffpumpe. Die Erfindung schafft deshalb ein System und ein Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems unter einem höheren Druck zu bestimmten Zeiten, um Kraftstoffdämpfe zu verringern, während ansonsten das System mit einem niedrigeren Druck betrieben wird.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Kraftstofffördersystem 110. Das Kraftstofffördersystem 110 umfasst Bestandteile, die Kraftstoff einer Kraftquelle, wie etwa einem Verbrennungsmotor, beispielsweise dem Motor 120, zuführen. Ein beispielhafter Motor 120 liegt beispielsweise in Gestalt eines 1,8 Liter-Direkteinspritzmotors mit Zündkerzenzündung vor; es können jedoch auch andere Motoren verwendet werden. Beispielhafte Kraftstoffe umfassen Petroleum. Wesentliche Aspekte des Kraftstofffördersystems 110 können auch in Verbindung mit anderen Kraftstoffen, wie etwa Diesel, Benzin oder natürlichem Gas genutzt werden. Das Kraftstofffördersystem 110 umfasst ein Füllrohr 130, einen Kraftstofftank 140, Kraftstoffleitungen 150 und eine Motorpumpe 160. Der Kraftstofftank 140 ist im hinteren Bereich des Fahrzeugs 100 angeordnet gezeigt, obwohl bei Mittelmotorfahrzeugen und Fahrzeugen mit im hinteren Bereich angeordnetem Motor der Kraftstofftank 140 typischerweise auch im vorderen Bereich des Fahrzeugs 100 angeordnet sein kann. Das Fahrzeug 100 ist als Kraftfahrzeug dargestellt; es kann jedoch auch andere Transportmittel für Personen und/oder Gegenstände betreffen, wie etwa Lastwägen, Jeeps, Freizeitfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Boote und Züge. Das Fahrzeug 100 kann auch durch andere Vorrichtungen ersetzt sein, die Kraftstofffördersysteme nutzen, wie beispielsweise Generatoren, die zur Energieversorgung von Gebäuden genutzt werden.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Kraftstofftanks 140 von Fig. 1. Das Kraftstofffördersystem 110 umfasst demnach ein Kraftstofffördermodul 170, das in dem Kraftstofftank 140 zu liegen kommt. Der Kraftstofftank 140 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein, und er kann einen Halterungsring 200 umfassen, um das Kraftstofffördermodul 170 in Position zu halten. Der Halterungsring 200 kann integral mit dem Kraftstofftank 140 hergestellt oder getrennt am Kraftstofftank 140 angebracht werden, wie etwa durch Schweißen an den Kraftstofftank 140. Das Kraftstofffördermodul 170 kann auch in dem Kraftstofftank 140 in anderer Weise gehaltert sein, wie etwa durch Schweißen eines Gehäuses 210 des Kraftstofffördermoduls 170 direkt an den Kraftstofftank 140. Ein auf der Oberseite angebrachtes Kraftstofffördermodul 170 kann auch verwendet werden, das nicht fest angebracht ist, sondern eine Feder nutzt, um auf das Kraftstofffördermodul 170 geschoben zu werden, um seine Position beizubehalten.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, wird Kraftstoff von dem Kraftstofftank 140 dem Motor 120 über Kraftstoffleitungen 150 zugeführt. Die Motorpumpe 160 wird verwendet, um den Druck des Kraftstoffs in den Kraftstoffleitungen 150 von etwa 4 Bar auf einen höheren Druck von beispielsweise ungefähr 100 Bar oder einen anderen Druck zu erhöhen, der für den Motor 120 erforderlich ist. Die Kraftstoffpumpe 160 pumpt Kraftstoff mit einer Rate von etwa 70 Litern pro Stunde.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Kraftstofffördersystems 110 von Fig. 1, das das Kraftstofffördermodul 170 enthält. Das Kraftstofffördermodul 170 umfasst eine Kraftstoffpumpe 300, ein Abschalt- oder Solenoidventil 310 und einen Modulregler 320. Der Modulregler 320 umfasst einen Drucksollpunkt, der einen Druck der Kraftstoffleitung auf einem Sollpunktdruck oder darunter hält. Der Sollpunktdruck bzw. Solldruck ist gewählt als Wert, der höher liegt als ein normaler Betriebsdruck des Kraftstofffördersystems 110. Das Solenoidventil 310 schließt, um den Druck des Kraftstoffs in den Kraftstoffleitungen des Kraftstofffördersystems 110 auf zumindest den Sollpunktdruck des Modulreglers 320 zu erhöhen. Durch Schließen des Solenoidventils 310 wird der Modulregler 320 veranlasst, den Kraftstoffdruck auf den Sollpunktdruck zu regeln, wie nachfolgend im Einzelnen erläutert. Das Solenoidventil 310 kann bei Auftreten eines Ereignisses schließen oder dann, wenn eine vorbestimmte Bedingung auftritt, wie nachfolgend erläutert.
Der Kraftstofftank 140 umfasst einen Vorratsbehälter 330, der Kraftstoff in der Nähe der Kraftstoffpumpe 300 bevorratet, um einen konstanten Kraftstoffstrom zu dem Motor 120 zu unterstützen. Der Vorratsbehälter 330 umfasst ein Klappenventil 340, das eine Öffnung zwischen dem Vorratsbehälter 330 und dem Kraftstofftank 140 abdeckt. Das Klappenventil 340 öffnet automatisch, wenn der Kraftstoffdruck außerhalb des Vorratsbehälters 330 größer wird als der Kraftstoffdruck innerhalb des Vorratsbehälters 330. Wenn beispielsweise Kraftstoff in dem Kraftstofftank 140 vorhanden ist, jedoch nicht in dem Vorratsbehälter 330, öffnet die Kraft des Kraftstoffs von dem Kraftstofftank 140 das Klappenventil 340, damit der Kraftstoff in den Vorratsbehälter 330 gelangen kann.
Wenn daraufhin der Kraftstoff sich in dem Vorratsbehälter 330 befindet, schließt das Gewicht des Kraftstoffs das Klappenventil 340. Das Klappenventil 340 ist typischerweise aus einem Gummiverbundstoff oder anderen Materialien hergestellt, die verwendet werden können, um das Loch bzw. die Öffnung zwischen dem Vorratsbehälter 330 und dem Kraftstofftank 140 abzudecken.
Um den Vorratsbehälter 330 zu füllen, wenn das Fahrzeug 100 betrieben bzw. gefahren wird, kann das Kraftstofffördersystem 110 außerdem eine Strahlpumpe 360 umfassen. Die Strahlpumpe 360 umfasst eine Strahlpumpeneinlassleitung 364, die mit einem Ausgang der Kraftstoffpumpe 300 verbunden ist. Unter Verwendung der Strahlpumpeneinlassleitung 364 wird Kraftstoff aus dem Ausgang der Kraftstoffpumpe 300 ausgetragen und durch die Strahlpumpe 360 strömen gelassen, um einen Kraftstoffstrahlstrom in der Nähe einer Öffnung in dem Vorratsbehälter 330 zu erzeugen. Abhängig vom Systemdruck kann Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 300 mit einer Rate von ungefähr 20 Liter/Stunde entfernt bzw. ausgetragen werden. Die Öffnung des Vorratsbehälters 330 steht mit einer Strahlpumpenauslassleitung 366 in Verbindung. Der Kraftstoffstrahlstrom erzeugt Druck zum Mitreißen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 140 durch die Strahlpumpenauslassleitung 366 und in den Vorratsbehälter 330 hinein, typischerweise mit einer Rate von 100 Liter/Stunde. Die Öffnung an der Strahlpumpe 360 von dem Vorratsbehälter 330 zu dem Kraftstofftank 140 variiert, sie kann jedoch typischerweise etwa 0,5 (fünf Zehntel) mm Durchmesser aufweisen.
Der Kraftstofffilter 370 befindet sich in Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 330 und dem Kraftstofftank 140. Der Kraftstofffilter 370 filtert Kraftstoff, der in den Vorratsbehälter 330 über das Klappenventil 340 oder die Strahlpumpe 360 gelangt. Der Kraftstofffilter 370 filtert Partikel aus, die anderweitig die Kraftstoffleitungen 150 und/oder die Kraftstoffpumpen, beispielsweise die Motorpumpe 160 und die Kraftstoffpumpe 300 des Kraftstofffördersystems 110 zusetzen würden. Ein beispielhafter Kraftstofffilter 370 umfasst einen Maschen- oder Siebfilter, wie etwa einen Filter mit der Sieb- bzw. Maschengröße von 63 Mikrometern. Die Kraftstofffilter können mit den Kraftstoffleitungen entweder durch Klammern, Banjo-Bolzen bzw. -Schrauben, Trichteranschlüsse oder Schnellabtrennanschlüsse verbunden sein. Alternativ kann der Filter, wie im Fall eines Siebfilters, typischerweise in seiner Position verschweißt sein.
Das Kraftstofffördersystem 110 kann außerdem eine Kraftstoff(zu)mess-Sendeeinheit 375 enthalten. Die Kraftstoffmess- Sendeeinheit 375 ist mit einem (nicht gezeigten) Kabelbaum des Fahrzeugs 100 verbunden, um Kraftstoffpegelinformation einem Fahrer des Fahrzeugs 100 bereit zu stellen. Die Kraftstoffmess-Sendeeinheit 375 umfasst ein Potentiometer oder einen variablen Widerstand, das bzw. der mit einem Schwimmer 377 verbunden ist. Der Schwimmer 377 schwimmt auf der Oberfläche des Kraftstoffs. Der Schwimmer 377 steht mit einem Schwimmerarm 378 in Verbindung, um sich auf- und abwärts zu bewegen, wenn der Kraftstoffpegel steigt oder fällt. Der Schwimmerarm 378 kann entweder aus Stahl oder aus einem nichtcoerciven Material, wie etwa Kunststoff, hergestellt sein, und er weist einen Durchmesser auf, der es ihm erlaubt, eine Öffnung in dem Schwimmer 377 zu durchsetzen. Ein Anschlag 379 ist am Ende des Schwimmerarms 378 vorgesehen, um den Schwimmer 377 daran zu hindern, vom Schwimmerarm 378 herunter zu rutschen.
Beim Anlassen des Fahrzeugs 100 wird der Kraftstoffpumpe 300 Strom zugeführt, damit diese beginnt, Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 330 zum Motor 120 zu pumpen. Die Kraftstoffpumpe 300 umfasst eine Einlassöffnung 380 zum Empfangen von Kraftstoff. Die Einlassöffnung 380 steht in Verbindung mit einem Kraftstoffpumpenfilter 382, um Partikel aus der Kraftstoffpumpe 300 herauszuhalten. Ein beispielhafter Kraftstoffpumpenfilter 382 umfasst einen Maschen- oder Siebfilter, wie etwa einen Filter mit einer Maschengröße von 70 Mikrometern. Die Kraftstoffpumpe 300 kann mechanisch oder elektrisch angetrieben sein. Die beiden üblichen Arten von elektrischen Kraftstoffpumpen sind vom Impellertyp oder vom Ellenbogentyp. Die Impellerpumpe verwendet einen Flügel oder Impeller, der durch einen Elektromotor angetrieben wird. Die Impellerpumpen sind häufig im Kraftstofftank angebracht, obwohl sie mitunter unterhalb oder neben dem Tank angebracht werden. Die Flügel bzw. der Impeller saugt den Kraftstoff durch die Einlassöffnung 380 an und presst den Kraftstoff daraufhin in einen engen Durchlass der Kraftstoffpumpe 300, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff tritt daraufhin aus der Auslassöffnung 384 aus.
Die Auslassöffnung 384 steht in Verbindung mit einem Rückschlagventil 386, das einen Kolben und eine Feder enthält. Das Rückschlagventil 386 schließt, um zu verhindern, dass der Kraftstoff zum Vorratsbehälter 330 rückkehrt. Druck von der Kraftstoffpumpe 300 schiebt den Kolben nach oben gegen die Feder (Kraft), damit der Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 strömen kann. Wenn die Kraftstoffpumpe 300 nicht arbeitet, schiebt die Feder hingegen den Kolben nach unten, um die Auslassöffnung 384 abzudecken und um den Kraftstoff in der Kraftstoffzufuhrleitung 392 zu halten. Die Kraftstoffzufuhrleitung 392 ist, ebenso wie weitere Kraftstoffleitungen in dem Kraftstofffördersystem 110 bevorzugt hergestellt aus flexiblem, gewelltem Rohr oder umhüllten Schläuchen, die Knicken widerstehen.
Der Modulregler 320 steht mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 in Verbindung. Ein Modulreglerfilter 395 steht zwischen der Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 und dem Modulregler 320 in Verbindung, um Schmutz und andere Partikel aus dem Kraftstoff zu entfernen, bevor dieser in den Modulregler 320 gelangt. Ein beispielhafter Modulreglerfilter 395 umfasst einen Maschen- oder Siebfilter, wie etwa einen Filter mit einer Maschengröße bzw. Maschenweite von 105 Mikrometern. Der Modulregler 320 arbeitet mit einem festgelegten Sollpunktdruck, der von der Implementierung abhängig ist. Ein beispielhafter Solldruck bzw. Sollpunktdruck beträgt ungefähr 6 Bar oder 600 Kpa plus oder minus 30 Kpa. Der Modulregler dient dazu, den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 derart aufrecht zu erhalten, dass er den Sollpunktdruck nicht überschreitet, indem Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 in den Vorratsbehälter 330 ausgelassen wird.
Die Kraftstoffpumpenauslassleitung 390 steht mit der Kraftstoffzufuhrleitung 392 über einen Flansch 400 in Verbindung. Der Flansch 400 dichtet den Kraftstofftank 140 ab und umfasst hydraulische Einlass- und Auslassverbinder bzw. - steckanschlüsse 402. Die hydraulischen Verbinder 402 verbinden Elemente, die außerhalb des Kraftstofftanks 140 zu liegen kommen, mit Elementen, die innerhalb des Kraftstofftanks 140 zu liegen kommen. Ein beispielhafter Flansch besitzt einen Durchmesser von ungefähr 120 mm, und beispielhafte hydraulische Verbinder 402 umfassen Druckanschlüsse mit einem Durchmesser von ungefähr 6-8 mm.
Fig. 4 zeigt das Kraftstofffördermodul 170 mit dem Flansch 400 mehr im Einzelnen. Elektrische Drähte 404, 405 sind mit einem elektrischen Verbinder 406 des Flansches 400 verbunden bzw. verhakt. Der elektrische Verbinder 406 steht in Verbindung Stromversorgungen und anderer Verdrahtung, die im Fahrzeug 100 angeordnet ist. Beispielsweise kann die elektrische Verdrahtung 404 verwendet werden, um die Kraftstoffpumpe 300 und das Solenoidventil 310 mit Strom zu versorgen, und die Verdrahtung 405 kann verwendet werden, um Signale von der Kraftstoffmess-Sendeeinheit 375 zu einem Kraftstoffpegelanzeigegerät zu übertragen, das von einem Fahrer des Fahrzeugs abgelesen wird. Das Solenoidventil 310 kann auf dem Flansch 400 oder der Oberseite des Vorratsbehälter 330 (nicht gezeigt) angebracht sein. Das Solenoidventil 310 kann integral in das Kraftstofffördermodul 170 gebildet sein oder es kann eine getrennte Einheit darstellen, die mit Riemen oder Schrauben oder in anderer Weise, wie etwa mittels Klammern, angebracht ist. Das Solenoidventil 310 muss jedoch nicht fest angebracht sein; vielmehr kann es im Tank 140 liegen oder lose herunterhängen. Das Solenoidventil 310 ist aus kraftstoffbeständigem Material hergestellt.
Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, steht die Kraftstoffzufuhrleitung 392 in Verbindung mit einem Kraftstoffsystemfilter 410. Der Kraftstoffsystemfilter 410 entfernt Schmutz und andere Partikel aus dem Kraftstoff, um sie davon abzuhalten, in einen Zufuhrleitungsregler 408, die Motorpumpe 160 und den Motor 120 zu gelangen. Der Zufuhrleitungsregler 408 arbeitet mit einem vorbestimmten Solldruck bzw. Sollpunktdruck von beispielsweise 4 Bar. Der Kraftstoffsystemfilter 410 kann mit dem Zufuhrleitungsregler 408 integriert sein oder er kann eine getrennte Einheit bilden. Kraftstoff strömt durch die Kraftstoffleitung 411 von dem Zufuhrleitungsregler 408 zu der Motorpumpe 160. Die Motorpumpe 160 erhöht den Druck des Kraftstoffs auf einen hohen Druck, wie etwa 100 Bar, und überträgt den Kraftstoff zu einer Motorkraftstoffschiene 412. Die Motorkraftstoffschiene 412 verteilt den Kraftstoff auf Einspritzdüsen 414 des Motors 120. Eine Sicherheitsrückführleitung 416 verbindet die Motorkraftstoffschiene 412 mit der Kraftstoffleitung 411, um überschüssigen Kraftstoff von der Motorkraftstoffschiene 412 rückzuführen.
Der Zufuhrleitungsregler 408 umfasst eine Ausgangsöffnung 418, die Kraftstoff über eine Ablassleitung 419 aus der Kraftstoffzufuhrleitung 392 in eine Kraftstoffrückführleitung 420 auslässt. Der Zufuhrleitungsregler 408 arbeitet derart, dass der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung 392 aufrecht erhalten wird derart, dass er etwa 4 Bar nicht übersteigt, durch Auslassen von Kraftstoff in die Kraftstoffrückführleitung 420. Die Kraftstoffrückführleitung 420 steht über den Flansch 400 mit einer im Tank angeordneten Rückführleitung 421 in Verbindung. Diese Leitung steht in Verbindung mit dem Solenoidventil 310.
Das Solenoidventil 310 ist normalerweise geschlossen; wenn es mit Strom versorgt wird, beispielsweise mit einer Spannung von 12 Volt, öffnet das Solenoidventil, um einen Kraftstoffstrom durch die Kraftstoffrückführleitung 420 zu ermöglichen. Wenn das Solenoidventil 310 geschlossen ist, verhindert der Zufuhrleitungsregler 408 die Freigabe von Kraftstoff in die Kraftstoffrückführleitung 420. Wenn das Solenoidventil 310 geschlossen ist, kann deshalb der Druck in der Kraftstoffzufuhrleitung 392 4 Bar übersteigen. In einer Ausführungsform ist das Solenoidventil 310 am Vorratsbehälter 330 angebracht; es kann jedoch auch in anderen Positionen, wie etwa im Tank 140 oder auf dem Flansch 400, angebracht sein.
Die Pumpenrückführleitung 422 steht in Verbindung mit einem Auslass der Motorpumpe 160. Etwa 15 bis 20 Liter/Stunde Kraftstoff, die in die Motorpumpe 160 zuströmen, werden verwendet, um die Motorpumpe 160 zu kühlen und werden in die Kraftstoffrückführleitung 420 rückgeführt über die Pumpenrückführleitung 422. Die Pumpenrückführleitung 422 kann Rippen umfassen, um die Oberfläche zu vergrößern, wenn die Leitung unter dem Fahrzeug 100 zu liegen kommt, um zum Tank 140 zu verlaufen. Wenn das Fahrzeug 100 fährt, führt Luft, die hinter die Pumpenrückführleitung 422 strömt, Wärme von dem Kraftstoff ab.
Fig. 5 zeigte ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des vorstehend genannten Kraftstofffördersystems 110. Im Schritt 500 wird beim Anlassen des Fahrzeugs 100 die Kraftstoffpumpe 300 eingeschaltet. Während des normalen Betriebs, beispielsweise bei einem Betrieb mit 4 Bar, wird das Solenoidventil 310 mit Strom versorgt, um zu öffnen, und der Modulregler 320 ist inaktiv. Wenn das Fahrzeug 100 fährt, nimmt die Temperatur des Kraftstoffs im Kraftstofffördersystem 110 zu, wie auch der Druck in den Kraftstoffleitungen. Wenn die Temperatur steigt, können sich Kraftstoffdämpfe bilden. Der Zufuhrleitungsregler 408 behält einen Druck in den Kraftstoffleitungen derart bei, dass er 4 Bar nicht übersteigt. Typischerweise gibt der Zufuhrleitungsregler 408 etwa 30 bis 40 Liter/Stunde Kraftstoff mit maximaler Geschwindigkeit frei, und mit etwa 110 Liter/Stunde, wenn der Motor leer läuft.
Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, ermittelt im Schritt 510 ein Prozessor 600, wie etwa eine Motorsteuereinheit, ob irgendwelche Bedingungen vorliegen, die es erfordern, dass das Kraftstofffördersystem 110 auf einen höheren Druck umschaltet. Ein beispielhafter höherer Druck beträgt beispielsweise 6 Bar. Die Bedingung kann umfassen, ob das Kraftstofffördersystem 100 stark belastet wird bzw. hieß betrieben wird, oder einer heißen Anlassbedingung unterliegt. Wenn beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs 100 die Temperatur des Motors 120 eine Schwellentemperatur von beispielsweise 90 Grad Celsius übersteigt, wird das Kraftstofffördersystem in eine Hochdruckbetriebsart umgeschaltet. Das System wird in die reguläre Betriebsart zurückgeschaltet, wenn die Temperatur des Motors 120 unter die Schwellentemperatur fällt, oder wenn ein Zeitablauf auftritt, welches Ereignis auch immer das erste ist. Die Zeitablaufperiode umfasst eine Zeitperiode von etwa 20 bis 30 Sekunden.
Ein heißer Start bzw. Heißstart tritt beispielsweise auf, wenn das Fahrzeug 100, nachdem es eine bestimmte Zeit gefahren ist, ausgeschaltet wird, wobei es hierauf bald wieder erneut eingeschaltet wird. Die Temperatur des Motors kann beim Anlassen ebenso gemessen werden wie die Temperatur des Kraftstoffs und die Zeitdauer, für die das Fahrzeug abgeschaltet war. Während eines heißen Starts bleibt das Solenoidventil 310 geschlossen und der Druck in den Kraftstoffleitungen steigt auf den Sollpunktdruck des Modulreglers 320. Das Solenoidventil 310 bleibt geschlossen, bis die Temperatur des Kraftstoffs unter eine Schwellentemperatur abgenommen hat, woraufhin das Solenoidventil 310 geöffnet wird. Das Solenoidventil 310 kann auch geöffnet werden, nachdem eine Zeitablaufperiode aufgetreten ist, beispielsweise nach 20 bis 30 Sekunden, entsprechend der maximalen Zeit für das Einschalten des Motors. Durch Berechnungen wurde festgestellt, dass die maximale Gesamtdauer der Hochdruckbetriebsart bei geschlossenem Solenoidventil 310 etwa 70 Stunden im Laufe der Lebensdauer des Fahrzeugs 100 dauert. Eine mehr oder weniger häufige Nutzung kann jedoch ebenfalls stattfinden.
Der Prozessor 600 umfasst Software, Hardware und/oder Firmware, die den Betrieb des Solenoidventils 310 steuern können, beispielsweise durch Steuern der Stromzufuhr zum Solenoidventu 310. Der Prozessor 600 kann Eingangssignale von Drucksensoren 610 und/oder Temperatursensoren 620 empfangen, die im Fahrzeug 100 angeordnet sind. Die Position der Drucksensoren 610 und der Temperatursensoren 620 ist abhängig von der Implementierung, und sie kann Positionen in dem Kraftstofffördersystem 110, auf dem Motor 120 oder auf anderen Teilen des Fahrzeugs 100 umfassen. Der Prozessor umfasst einen Ausgang 630 zum Steuern des Betriebs des Solenoidventils 310.
Wenn die ermittelte Bedingung auftritt, trennt der Prozessor 600 die Zufuhr von Strom zu dem Solenoidventil 310 oder unterbricht sie, und legt weiterhin Spannung an die Kraftstoffpumpe 300 an. Im nicht mit Strom versorgten Zustand schließt das Solenoidventil 310 die im Tank angeordnete Rückführleitung 421, die mit der Kraftstoffrückführleitung 420 in Verbindung steht, um die Umgehung des Zufuhrleitungsreglers 408 zu schließen. Da der Zufuhrleitungsregler 408 den Kraftstoff über die Umgehung nicht freigeben kann, nimmt der Kraftstoffdruck in dem Kraftstofffördersystem 110 zu, bis der Modulregler 320 öffnet. Der Modulregler 320 hält einen Kraftstoffdruck in dem Kraftstofffördersystem 110 auf oder unter dem festgelegten Druck des Modulreglers, beispielsweise 6 Bar.
Wenn im Schritt 520 die ermittelte Bedingung nicht erfüllt ist, wird dem Solenoidventil 310 Strom zugeführt, um die Kraftstoffrückführleitung 420 zu öffnen. Das Kraftstofffördersystem arbeitet dadurch im Sollpunkt des Zufuhrleitungsregler 408 von beispielsweise 4 Bar. Wenn im Schritt 530 ermittelt wird, dass die Bedingung erfüllt ist, wird dem Solenoidventil 310 kein Strom zugeführt, um das Solenoidventil zu schließen. Es wird bemerkt, dass ein normal offenes Solenoidventil 310 anstelle des normal geschlossenen Solenoidventils ebenfalls verwendet werden kann, so dass das Solenoidventil 310 geschlossen ist, wenn es mit Strom versorgt wird, während es anderweitig offen steht. In diesem Fall wird dem Solenoidventil 310 Strom zugeführt, um das Solenoidventil zu schließen, wenn die ermittelte Bedingung auftritt.
Im Schritt 540 ermittelt der Prozessor 600, ob die ermittelte Bedingung beendet ist oder ob eine Zeitablaufperiode abgelaufen ist. Wenn dies der Fall ist, wird das Solenoidventil 310 geöffnet, um das Kraftstofffördersystem 110 auf normalen Betriebsdruck rückzuführen. Anderweitig setzt das Kraftstofffördersystem seinen Betrieb unter hohem Druck fort.
Die vorstehend angeführte Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform ist zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich, die sämtliche durch die anliegenden Ansprüche abgedeckt sind. Beispielsweise können drei oder mehr Druckpegel verwendet werden. Außerdem können andere oder unterschiedliche Steuerbedingungen eingesetzt werden, wie etwa eine direkte oder indirekte Messung oder eine Erfassung von Kraftstoffdämpfen.

Claims

1. Kraftstofffördermodul zum Fördern von Kraftstoff von einem Vorratsbehälter, der in einem Kraftstofftank angeordnet ist, zu einer Kraftquelle, wie etwa einem Verbrennungsmotor, wobei das Modul aufweist:
Eine Kraftstoffpumpenauslassleitung zum Fördern von Kraftstoff zu der Kraftquelle,
eine im Tank liegende Rückführleitung zum Rückführen von Kraftstoff zum Vorratsbehälter,
einen Regler, der mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung verbunden ist, und
ein Solenoidventil, das mit der im Tank angeordneten Rückführleitung verbunden ist, wobei das Solenoidventil dahingehend betreibbar ist, den Regler zu aktivieren, um einen Druck der Kraftstoffpumpenauslassleitung auf einen Drucksollpunkt des Reglers zu regeln.

2. Modul nach Anspruch 1, wobei das Solenoidventil betrieben wird, um den Kraftstoffstrom durch die im Tank angeordnete Rückführleitung zu stoppen.

3. Modul nach Anspruch 2, wobei ein Druck der Kraftstoffpumpenauslassleitung zunimmt, wenn das Solenoidventil geschlossen ist.

4. Modul nach Anspruch 3, wobei der Druck der Kraftstoffpumpenauslassleitung auf den Drucksollpunkt des Reglers zunimmt, wenn das Solenoidventil geschlossen ist.

5. Modul nach Anspruch 1, wobei das Solenoidventil am Vorratsbehälter angebracht ist.

6. Modul nach Anspruch 5, wobei der Vorratsbehälter einen Flansch aufweist.

7. Modul nach Anspruch 6, wobei das Solenoidventil auf einem Flansch des Vorratsbehälters angebracht ist.

8. Verfahren zum Bereitstellen eines vorbestimmten Drucks in einer Kraftstoffzufuhrleitung eines Kraftstofffördersystems, wobei eine Kraftstoffpumpenauslassleitung Kraftstoff für einen Vorratsbehälter einer Kraftquelle bereit stellt, und wobei das Kraftstofffördersystem außerdem eine im Tank angeordnete Rückführleitung umfasst, um Kraftstoff von einer Kraftstoffrückführleitung zu dem Vorratsbehälter rückzuführen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Regler, der mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung verbunden ist, und
Bereitstellen eines Solenoidventils, das mit der im Tank angeordneten Rückführleitung verbunden ist, wobei das Solenoidventil betreibbar ist, um den Regler zu aktivieren, um einen Druck der Kraftstoffzufuhrleitung auf einen Drucksollpunkt des Reglers zu steuern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Solenoidventil betrieben wird, um den Kraftstoffstrom durch die im Tank angeordnete Rückführleitung zu stoppen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Druck der Kraftstoffpumpenauslassleitung zunimmt, wenn das Solenoidventil geschlossen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Solenoidventil auf dem Vorratsbehälter angebracht ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, außerdem aufweisend das Bereitstellen eines Flansches an dem Vorratsbehälter.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Solenoidventil auf dem Flansch des Vorratsbehälters angebracht ist.

14. Verfahren zum Umschalten zwischen einem ersten Druck und einem zweiten Druck in einem Kraftstofffördersystem, wobei eine Kraftstoffpumpenauslassleitung des Kraftstofffördersystems Kraftstoff von einem Vorratsbehälter einer Kraftquelle bereit stellt, und wobei das Kraftstofffördersystem außerdem eine im Tank angeordnete Rückführleitung zum Rückführen von Kraftstoff von der Kraftstoffrückführleitung zu dem Vorratsbehälter aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Bereitstellen eines Solenoidventils, das mit der im Tank angeordneten Rückführleitung verbunden ist
Bereitstellen eines Reglers, der mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung verbunden ist
Betreiben bzw. Betätigen des Solenoidventils zum Aktivieren des Reglers, wenn eine ermittelte Bedingung auftritt, wobei der Betrieb des Solenoidventils und die Aktivierung des Reglers einen Druck in dem Kraftstoffsystem veranlasst, umzuschalten von dem ersten Druck auf den zweiten Druck.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Solenoidventil betrieben wird, um den Kraftstoffstrom durch die im Tank angeordnete Rückführleitung zu stoppen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein Druck der Kraftstoffversorgungsleitung zunimmt, wenn das Solenoidventil geschlossen ist.

17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Solenoidventil auf dem Vorratsbehälter angebracht ist.

18. Verfahren nach Anspruch 14, außerdem aufweisend das Bereitstellen eines Kraftstoffpumpe, die mit der Kraftstoffpumpenauslassleitung verbunden ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Regler mit einem Ausgang der Kraftstoffpumpe in Verbindung steht.

20. Verfahren nach Anspruch 14, außerdem aufweisend das Öffnen des Solenoidventils zum Umgehen des Reglers und das Umschalten eines Druck des Kraftstofffördersystems von dem zweiten Druck auf den ersten Druck.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Öffnen des Solenoidventils dahingehend wirkt, den Regler zu deaktivieren.