DE112009001924T5

DE112009001924T5 - Brennstoffsystem zum selektiven Liefern von Brennstoff an einen Motor und ein Regenerationssystem

Info

Publication number: DE112009001924T5
Application number: DE112009001924T
Authority: DE
Inventors: Daniel R. Ibrahim; Steven Y. Tian
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2012-01-26
Also published as: CN102112725A; US20100031930A1; WO2010017133A1

Abstract

Ein Brennstoffsystem zum Liefern von Brennstoff zu einem Motor und zu einem Regenerationssystem, welches mit dem Motor assoziiert ist, weist eine Brennstoffquelle und eine Pumpe auf, die mit der Brennstoffquelle assoziiert ist, wobei die Pumpe in einem ersten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Motor zu pumpen, und wobei die Pumpe in einem zweiten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Regenerationssystem zu pumpen, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht. In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe eine elektrische Brennstoff pumpe.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Brennstoffsystem und insbesondere auf ein Brennstoffsystem, welches eine Brennstoffpumpe aufweist, um selektiv Brennstoff zu einem Motorpriming- bzw. Motorvorpumpsystem und ein Regenerationssystem zu liefern, welches mit dem Motor assoziiert ist.
Hintergrund
Einige Motoren verwenden Brennstoffeinspritzsysteme, um Brennstoff in den Motor für Priming- bzw. Vorpumpzwecke und/oder in ein Regenerationssystem zu liefern, welches mit dem Motor assoziiert ist. Das Brennstoffeinspritzsystem kann irgendeines von verschiedenen Arten von Brennstoffsystemen sein und kann innerhalb des Systems eine Anzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen und mindestens eine Brennstoffpumpe aufweisen. Eine Brennstoffpumpe kann verwendet werden, um Brennstoff aus einer Brennstoffquelle zu ziehen, wie beispielsweise aus einem Brennstofftank, der am Motor befestigt ist, und den Brennstoff zum Motor für solche Zwecke wie das Vorpumpen zu verteilen. Eine Brennstoffpumpe kann auch verwendet werden, um Brennstoff aus der Brennstoffquelle zu ziehen und den Brennstoff zum Regenerationssystem zu verteilen, welches mit dem Motor assoziiert ist.
Das U.S. Patent Nr. 5,534,161 (das '161-Patent), welches am 9. Juli 1996 im Namen von Tarr et al. erteilt wurde und der Cummins Engine Company, Inc. zueigen ist, offenbart eine Wasserablauf- und Brennstoffvorpumpe für ein Brennstoffsystem. Das '161-Patent offenbart eine reversible bzw. umschaltbare Pumpe, die in einer ersten Richtung betreibbar ist, um abgeschiedenes Wasser aus einem Brennstofffilter und in einen Wasserablauf zu pumpen, und die in einer zweiten entgegengesetzten Richtung betreibbar ist, um Brennstoff in den Brennstofffilter zu pumpen, um den Brennstoff vorzupumpen. DAS'161-Patent jedoch keinen Mechanismus vorsehen, um Brennstoff zu einem Regenerationssystem zu liefern, welches mit dem Motor assoziiert ist. Die umschaltbare Pumpe, die im '161-Patent offenbart ist, erfordert eine zweite zusätzliche Pumpe, um Brennstoff in eine Regenerationssystem zu pumpen.
Das offenbarte Brennstoffsystem ist auf Verbesserungen bei der existierenden Technologie gerichtet.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Brennstoffsystem zum Liefern von Brennstoff zu einem Motor und zu einem Regenerationssystem gerichtet, welches mit dem Motor assoziiert ist, welches eine Brennstoffquelle und eine Pumpe aufweist, die mit der Brennstoffquelle assoziiert ist, wobei die Pumpe in einem ersten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Motor zu pumpen, und wobei die Pumpe in einem zweiten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Regenerationssystem zu pumpen, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum selektiven Liefern von Brennstoff zu einem Motor und einem Regenerationssystem gerichtet, wobei das Verfahren aufweist, eine elektrische Brennstoffpumpe vorzusehen, die mit dem Motor und dem Regenerationssystem assoziiert ist; eine Brennstoffquelle vorzusehen, die strömungsmittelmäßig mit der Pumpe verbunden ist; Brennstoff aus der Brennstoffquelle zur Pumpe zu ziehen; und selektiv Brennstoff von der Pumpe zum Motor zu leiten, wenn die Pumpe in einem ersten Zustand ist, und zum Regenerationssystem, wenn die Pumpe in einem zweiten Zustand ist, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Maschine gerichtet, die einen Motor aufweist, der konfiguriert ist, um eine Leistungsausgabe zu erzeugen; ein Regenerationssystem, welches mit dem Motor assoziiert ist; und ein Brennstoffsystem, welches konfiguriert ist, um selektiv Brennstoff zum Motor und zum Regenerationssystem zu liefern, wobei das Brennstoffsystem eine Brennstoffquelle aufweist; und eine elektrische Brennstoffpumpe, die mit der Brennstoffquelle assoziiert ist, wobei die Pumpe in einem ersten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Motor zu pumpen, und wobei die Pumpe in einem zweiten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Regenerationssystem zu pumpen, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische und diagrammartige Darstellung eines beispielhaften Brennstoffsystems für einen Motor
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht ein Brennstoffsystem 10, welches verwendet werden kann, um selektiv Brennstoff zu einem Motorvorpumpsystem 12 und einem Regenerationssystem 14 zu liefern. Das Brennstoffsystem 10 weist eine reversible bzw. umschaltbare elektrische Brennstoffpumpe 16 auf, die eine Richtungssteuerung für den Brennstoff durch das Brennstoffsystem 10 liefert, weiter einen Filter 20, der eine Filtrierung für den Brennstoff in dem Brennstoffsystem 10 vorsieht, und einen Brennstofftank oder eine Brennstoffquelle 18, die eine Brennstofflieferung für das Brennstoffsystem 10 vorsieht. Das Brennstoffsystem weist auch eine Vielzahl von Rückschlagventilen 22, 24, 26 und eine Vielzahl von Brennstoffleitungen 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 auf, wie im Detail unten beschrieben. Die Rückschlagventile 22, 24, 26 können Ein-Weg-Rückschlagventile sein, sodass ein Strömungsmittel, welches durch das Rückschlagventil fließt, nur in einer Richtung hindurchfließen kann, und dass ein Fluss von Strömungsmittel in der entgegengesetzten Richtung verhindert wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die umschaltbare Pumpe 16 einen Gleichstrommotor (DC-Motor, DC = Direct Current = Gleichstrom) auf, der in einer ersten Drehrichtung und in einer zweiten entgegengesetzten Drehrichtung betrieben werden kann. Die erste Drehrichtung entspricht dem Pfeil in 1, der mit „Richtung A” bezeichnet ist, und die zweite Drehrichtung entspricht dem Pfeil in 1, der mit „Richtung B” bezeichnet ist. Jede Drehbetriebsrichtung des Motors entspricht einer Richtung des Flusses von Brennstoff durch die umschaltbare Pumpe 16, wie unten beschrieben. Obwohl die umschaltbare Pumpe 16 überall derart beschrieben wird, dass sie einen Gleichstrommotor aufweist, kann sie irgendeinen anderen Mechanismus aufweisen, der entgegengesetzte Drehrichtungen zum Betrieb der umschaltbaren Pumpe 16 vorsieht.
Wenn die umschaltbare Pumpe 16 in der Richtung A betrieben wird, folgt der Brennstoff im Brennstoffsystem 10 im Allgemeinen einem Brennstoffpfad 44 in gestrichelter Linie und fließt durch die umschaltbare Pumpe 16 von rechts nach links, wie in 1 gezeigt. Die Drehung des Motors in der umschaltbaren Pumpe 16 in der Richtung A zieht Brennstoff aus dem Brennstofftank 18 zur umschaltbaren Pumpe 16 und aus der umschaltbaren Pumpe 16 heraus zum Motorvorpumpsystem 12 in der folgenden Weise. Der Brennstoff tritt aus dem Brennstofftank 18 über die Brennstoffleitung 28 aus und wird durch den Filter 20 geleitet. Der Brennstoff wird dann zum Rückschlagventil 24 über die Brennstoffleitung 38 geleitet. Die Drehung der umschaltbaren Pumpe 16 zieht weiter den Brennstoff zur umschaltbaren Pumpe 16, und der Brennstoff tritt in die umschaltbare Pumpe 16 über die Brennstoffleitung 14 ein, nachdem er aus dem Rückschlagventil 24 austritt. Die Drehung der umschaltbaren Pumpe 16 drückt den Brennstoff aus der umschaltbaren Pumpe 16 in die Brennstoffleitung 36 und in die Brennstoffleitung 34, bis der Brennstoff das Motorvorpumpsystem 12 erreicht. Über das Rückschlagventil 22 wird verhindert, dass der Brennstoff wieder in den Rest des Brennstoffsystems 10 eintritt.
Wenn die umschaltbare Pumpe 16 in der Richtung B betrieben wird, folgt der Brennstoff in dem Brennstoffsystem 10 im Allgemeinen einem Brennstoffpfad 46 mit gestrichelter Linie und fließt durch die umschaltbare Pumpe 16 von links nach rechts, wie in 1 gezeigt. Die Drehung des Motors der umschaltbaren Pumpe 16 in der Richtung B zieht Brennstoff aus dem Brennstofftank 18 zur umschaltbaren Pumpe 16 und aus der umschaltbaren Pumpe 16 heraus zum Regenerationssystem 14 in der folgenden Weise. Der Brennstoff tritt aus dem Brennstofftank 18 über die Brennstoffleitung 28 aus und wird durch den Filter 20 geleitet. Der Brennstoff wird dann zum Rückschlagventil 22 über die Brennstoffleitung 30 geleitet. Die Drehung der umschaltbaren Pumpe 16 zieht weiter den Brennstoff zur umschaltbaren Pumpe 16 und der Brennstoff tritt aus dem Rückschlagventil 22 aus und läuft weiter durch die Brennstoffleitungen 32, 36 zur umschaltbaren Pumpe 16. Der Brennstoff tritt in die umschaltbare Pumpe 16 ein, und die Drehung der umschaltbaren Pumpe 16 drückt den Brennstoff durch die umschaltbare Pumpe 16 in die Brennstoffleitung 40. Der Brennstoff läuft weiter zum Rückschlagventil 26 über die Brennstoffleitung 40 und tritt aus dem Rückschlagventil 26 aus und läuft weiter durch die Brennstoffleitung 42 bis der Brennstoff das Regenerationssystem 14 erreicht. Über das Rückschlagventil 26 wird verhindert, dass der Brennstoff wieder in den Rest des Brennstoffsystems 10 eintritt.
Industrielle Anwendbarkeit
Das offenbarte Brennstoffsystem kann auf jeden Motor anwendbar sein, der ein Motorvorpumpsystem und ein Regenerationssystem aufweist.
Im Betrieb liefert ein elektronisches Steuermodul (ECM = Electronic Control Module) oder eine andere Steuervorrichtung, die mit dem Motor assoziiert ist, ein Steuersignal an die umschaltbare Pumpe 16. Wenn Brennstoff zum Motorvorpumpsystem 12 geliefert werden soll, liefert das elektronische Steuermodul ein Steuersignal an die umschaltbare Pumpe 16, so dass der Motor der umschaltbaren Pumpe 16 in der Richtung A betrieben wird. Wenn Brennstoff zum Regenerationssystem 14 geliefert werden soll, liefert das elektronische Steuermodul ein Steuersignal an die umschaltbare Pumpe 16, so dass der Motor der umschaltbaren Pumpe 16 in der Richtung B betrieben wird. Ein Bediener einer Maschine, die den Motor einsetzt, kann dem elektronischen Steuermodul einen erwünschten Brennstoffpfad über Schalter anzeigen, die an der Maschine vorgesehen sind. Alternativ kann das elektronische Steuermodul des Motors unabhängig bestimmen, wann die umschaltbare Pumpe 16 zu aktivieren ist und/oder die Betriebsrichtung der umschaltbaren Pumpe 16 umzuschalten ist.
Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Brennstoffsystem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele des Brennstoffsystems werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des hier offenbarten Brennstoffsystems offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5534161 [0003]

Claims

Brennstoffsystem zum Liefern von Brennstoff an einen Motor und ein Regenerationssystem, welches mit dem Motor assoziiert ist, welches Folgendes aufweist: eine Brennstoffquelle; und eine Pumpe, die mit der Brennstoffquelle assoziiert ist, wobei die Pumpe in einem ersten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Motor zu pumpen, und wobei die Pumpe in einem zweiten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Regenerationssystem zu pumpen, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpe einen Gleichstrommotor aufweist.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine elektrische Brennstoffpumpe aufweist.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, das weiter ein Rückschlagventil und einen Filter aufweist, wobei, wenn die Pumpe in einem ersten Zustand betrieben wird, die Brennstoffquelle, der Filter, das Rückschlagventil, die Pumpe und der Motor in Reihe angeordnet sind.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, welches weiter ein erstes Rückschlagventil, ein zweites Rückschlagventil und einen Filter aufweist, wobei, wenn die Pumpe in dem zweiten Zustand betrieben wird, die Brennstoff quelle, der Filter, das erste Rückschlagventil, die Pumpe, das zweite Rückschlagventil und das Regenerationssystem in Reihe angeordnet sind.
Brennstoffsystem nach Anspruch 5, wobei das erste Rückschlagventil zwischen dem Filter und der Pumpe positioniert ist, und wobei das zweite Rückschlagventil zwischen der Pumpe und dem Regenerationssystem positioniert ist.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, welches weiter ein Rückschlagventil aufweist, welches zwischen der Pumpe und dem Regenerationssystem positioniert ist, wobei das Rückschlagventil einen Ein-Weg-Durchlass des Brennstoffs von der Pumpe zum Regenerationssystem gestattet.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, welches weiter ein Rückschlagventil aufweist, welches zwischen der Pumpe und der Brennstoffquelle positioniert ist.
Brennstoffsystem nach Anspruch 1, welches weiter einen Filter aufweist, der zwischen der Brennstoffquelle und der Pumpe positioniert ist.
Verfahren zum selektiven Liefern von Brennstoff zu einem Motor und zu einem Regenerationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Vorsehen einer elektrischen Brennstoffpumpe, die mit dem Motor und dem Regenerationssystem assoziiert ist; Vorsehen einer Brennstoffquelle, die strömungsmittelmäßig mit der Pumpe verbunden ist. Ziehen von Brennstoff aus der Brennstoffquelle zur Pumpe; und Selektives Leiten von Brennstoff von der Pumpe zum Motor, wenn die Pumpe in einem ersten Zustand ist und zum Regenerationssystem, wenn die Pumpe in einem zweiten Zustand ist, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Ziehens das Filtern von Brennstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei, wenn die Pumpe in einem ersten Zustand ist, der Schritt des selektiven Leitens die Schritte aufweist, Brennstoff zu filtern, Brennstoff durch ein Rückschlagventil zu leiten, Brennstoff durch die Pumpe zu leiten und den Brennstoff von der Pumpe zum Motor zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei, wenn die Pumpe im zweiten Zustand ist, der Schritt des selektiven Leitens die Schritte aufweist; Brennstoff zu filtern, Brennstoff durch ein erstes Rückschlagventil zu leiten, Brennstoff durch die Pumpe zu leiten, Brennstoff durch ein zweites Rückschlagventil zu leiten und den Brennstoff zu dem Regenerationssystem zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das erste Rückschlagventil zwischen der Pumpe und der Brennstoffquelle positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das zweite Rückschlagventil zwischen der Pumpe und dem Regenerationssystem positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das zweite Rückschlagventil verhindert, das Brennstoff aus dem Regenerationssystem austritt und zur Pumpe zurückkehrt.
Maschine, die Folgendes aufweist: einen Motor, der konfiguriert ist, um eine Leistungsausgabe zu erzeugen; ein Regenerationssystem, welches mit dem Motor assoziiert ist; und ein Brennstoffsystem, welches konfiguriert ist, um selektiv Brennstoff zum Motor und zum Regenerationssystem zu liefern, wobei das Brennstoffsystem Folgendes aufweist: eine Brennstoffquelle; und eine elektrische Brennstoffpumpe, die mit der Brennstoffquelle assoziiert ist, wobei die Pumpe in einem ersten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Motor zu pumpen, und wobei die Pumpe in einem zweiten Zustand betreibbar ist, um Brennstoff von der Brennstoffquelle zum Regenerationssystem zu pumpen, wobei der erste Zustand einer ersten Drehrichtung der Pumpe entspricht, und wobei der zweite Zustand einer zweiten Drehrichtung der Pumpe entspricht.
Maschine nach Anspruch 17, wobei die Pumpe einen Gleichstrommotor aufweist.
Maschine nach Anspruch 17, die weiter ein Rückschlagventil und einen Filter aufweist, wobei, wenn die Pumpe in einem ersten Zustand betrieben wird, die Brennstoffquelle, der Filter, das Rückschlagventil, die Pumpe und der Motor in Reihe angeordnet sind.
Maschine nach Anspruch 17, die weiter ein erstes Rückschlagventil, ein zweites Rückschlagventil und einen Filter aufweist, wobei, wenn die Pumpe in dem zweiten Zustand betrieben wird, die Brennstoffquelle, der Filter, das erste Rückschlagventil, die Pumpe, das zweite Rückschlagventil und das Regenerationssystem in Reihe angeordnet sind.