DE112011103200B4

DE112011103200B4 - Kraftstoffförderpumpensystem und -Verfahren mit variablem Fluss

Info

Publication number: DE112011103200B4
Application number: DE112011103200.5T
Authority: DE
Inventors: Joseph A. WORTHINGTON; Norman C. Blizard; David P. Genter; Gregory S. FRANKS; Michael F. MATTERN; Thomas O. Hahn; James L. Walls; Edward N. LINEN
Original assignee: Cummins Intellectual Property Inc
Current assignee: Cummins Intellectual Property Inc
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2031-09-24
Also published as: US8844503B2; US20120073545A1; CN103370526B; CN103370526A; WO2012040610A3; WO2012040610A2; DE112011103200T5

Abstract

Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend:einen Kraftstoffversorgungskreislauf (14);eine entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) positionierte Hochdruckpumpe (20);eine entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) stromaufwärts der Hochdruckpumpe (20) positionierte elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12); undeine elektronische Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines Vorsteuerungssignals auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors zum Steuern einer Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12), wobei die Hochdruckpumpe (20) eine Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate erzeugt, die dem Kraftstoffbedarf des Motors entspricht,wobei die elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) ein Pumpensteuergerät (24) umfasst, das die elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) auf der Basis des Vorsteuerungssignals steuert, um zu bewirken, dass eine Niederdruckströmungsrate von der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) proportional zu der Hochdruck-Kraftstoff-strömungsrate während des gesamten Motorbetriebs variiert wird.

Description

FACHGEBIET
Diese Offenbarung betrifft Kraftstoffsysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere das Steuern des Kraftstoffflusses durch ein Kraftstoffsystem. Ein Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren ist aus DE 101 48 222 A1 bekannt. Hierbei wird Kraftstoff über eine Kraftstoffpumpe, eine Zumesseinheit und eine Hochdruckpumpe zu einem Druckspeicher befördert, welcher Einspritzdüsen mit Kraftstoff versorgt. Weitere Kraftstoffsysteme für Verbrennungsmotoren, wobei ebenfalls zwei aufeinanderfolgende Kraftstoffpumpen eingesetzt werden, werden jeweils in DE 103 59 937 A1 und in EP 2 042 222 A1 offenbart. In DE 101 62 989 C1 ist eine Regelung für eine Kraftstoffpumpe eines Verbrennungsmotors beschrieben.
Figurenliste

1 ist ein Schema eines Kraftstoffsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist ein Schema eines anderen Kraftstoffsystems gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform;
3 ist ein detaillierteres Schema des in den Kraftstoffsystemen der 1 und 2 verwendeten Steuersystems;
4 ist ein Schema, das ein Filterbeladungserfassungssystem für einen stromabwärts der Förderpumpe positionierten Filter darstellt.
5 ist ein Schema, das ein Filterbeladungserfassungssystem für einen stromaufwärts der Förderpumpe positionierten Filter darstellt.
6 ist ein Schema eines anderen Kraftstoffsystems gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform, das zwei elektrische Kraftstoffförderpumpen mit variablem Fluss umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Anmelderin erkannte, dass durch genaueres Abgleichen der Menge an durch das Kraftstofffiltersystem fließendem Kraftstoff mit der Kraftstoffmenge, die vom Motor zum Erlangen der erforderlichen Leistung verwendet oder angefordert wird, (z.B. eingespritzter oder verbrannter Kraftstoff) ein vorteilhaftes System und Verfahren bereitgestellt werden können. Ein bedeutender Vorteil ist, dass die Kraftstofffiltermedien ein größeres Potential zum dauerhaften Entfernen von Partikeln und Wassertröpfchen aus einem Durchfluss (z.B. eine verbesserte Filtereffizienz) aufweisen. Eine verbesserte Kraftstofffilterleistung erwies sich als entscheidende Maßnahme zum Schützen des Kraftstoffeinspritzsystems vor vorzeitigem Verschleiß und vorzeitiger Korrosion, was zu einem späteren Ausfall führt. Da Einspritzdrücke, wie es zum Erfüllen von strengeren Emissions- und Kraftstoffverbrauchszielen in der nahen Zukunft zu erwarten ist, im Laufe der Zeit zunehmen, werden Kraftstoffsysteme, einschließlich Common-Rail-Hochdruckkraftstoffsysteme, noch empfindlicher für Abriebverschleiß, der durch sehr kleine harte Partikel herbeigeführt wird, die durch das Filtersystem zu dem Hochdruckkraftstoffsystem wandern. Eine Verbesserung der Filterleistung über die Lebensdauer des Filters (z.B. selbst gegen Ende der Lebensdauer) wird nötig sein, um die von Motorlieferanten und -betreiber geforderten Ziele der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu erreichen.
Da sich je nach verwendetem Filtermedium in Kraftstofffiltern Ablagerungen ansammeln, verschlechtert sich ihre Leistungsfähigkeit (bekannt als Effizienzabbau). Dieses Phänomen tritt speziell bei sehr kleinen Partikeln auf. Hier ist anzumerken, dass Partikel mit einer Größe von weniger als 2 Mikrometer an den Geräten von Common-Rail-Hochdruckkraftstoffeinspritzsystemen erhebliche Belastungen verursachen. Die Anmelderin erkannte nun, dass das Vermögen des Filters, die sich ansammelnde Ablagerung zurückzuhalten, eine direkte Funktion der Kraftstoffströmungsrate und der Kraftstoffströmungsratesveränderung (bekannt als Flussdruckanstieg) durch das Filtersystem ist. Werden die Kraftstoffströmungsrate und der Flussdruckanstieg pro Mediumeinheitsfläche reduziert, wird das Potential für das Medium, Partikel, die es einmal angesammelt hat, zurückzuhalten, stark verbessert.
Ausführungsformen in Einklang mit der vorliegenden Offenbarung minimieren sowohl die Strömungsrate als auch Flussdruckanstiegeffekte durch das Kraftstofffiltersystem, um die Filtereffizienz über die Lebensdauer des Filters zu maximieren. Die Testdaten der Anmelderin zeigten wiederholt, dass das Filtern von sehr kleinen Partikeln nicht unbedingt durch einen als „Siebung“ bekannten Vorgang erfolgt. „Siebung“ erfolgt, wenn ein Medium gefiltert wird und die eintretenden Partikel im Filtermedium in „Löchern“ (oder Poren) eingefangen werden, die kleiner als die Partikel selbst sind. Wenngleich eine Siebung bei einer Kraftstofffiltration erfolgt, erfolgt sie typischerweise nicht effektiv, wenn die Teilchengrößen extrem klein werden. Zum effektiven Absieben von kleinen Teilchen aus dem Durchfluss müsste das Medium ungeheuer „engporig“ sein, was typischerweise zu einer sehr schlechten Lebensdauer der Filterpackung (z.B. einer vorzeitigen Verstopfung) führt, was für den Motorkunden nicht akzeptabel ist. Bei kleinen Partikeln entfernt das Medium viele davon aus dem Durchfluss durch Partikelanhaftung an der Kante (oder Wand) der Medienfasern. Dies ist als „Auffangen“ bekannt. Daher werden die „großen“ Poren im Medium (anzumerken ist, dass das gesamte Medium in einem gegebenen Medienpack eine Verteilung von „großen“ und „kleinen“ Poren aufweist) von Partikeln an der Begrenzung der Pore gesäumt. Diese kleinen Partikel haften mit einer relativ schwachen Kraft an der Faser, und wenn sich die Fließbedingungen über das Medium ändern (z.B. Flussdruckanstieg) oder wenn stationäre Strömungsraten „hoch“ sind, werden die Partikel für ein Ablösen von den Fasern und einen Fluss stromabwärts des Mediums anfällig. Das Reduzieren der Einströmgeschwindigkeit (Strömungsrate/Medienfläche) des Systems entweder durch Zugabe von mehr Medium oder Reduzieren der Strömungsrate wirkt auf die Physik der Filteraufgabe ein und ermöglicht, dass das Kraftstofffiltermedium Partikel in seiner Porenstruktur besser zurückhält. Allerdings sind die Versuche zum Lösen der Probleme typischerweise nicht kosten- oder verpackungseffektiv und/oder nicht geeignet für eine an die Motorgeschwindigkeit gebundene mechanisch betriebene Kraftstoffförderpumpe und einer elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit nicht variablem Fluss.
Beim üblichen System zum Befördern von Kraftstoff vom Tank zu der Hochdruckpumpe handelt es sich um die Verwendung einer mechanisch betriebenen (Verdränger-) Pumpe, die entfernt vom Getriebe des Motors (z.B. häufig abseits der Rückseite der Hochdruckpumpe) betrieben wird. Wird die Kraftstoffförderpumpe direkt oder indirekt entfernt vom Getriebe des Motors betrieben, ist der Pumpenbetrieb an die Motorgeschwindigkeit gebunden. Da die Pumpe derart bemessen ist, dass sie einen ausreichenden Kraftstofffluss bei geringen Geschwindigkeiten bereitstellt, um die Hochdruckpumpe derart unter Druck zu setzen, dass es ausreicht, den Motor zu starten, führt die Förderpumpe bei hohen Geschwindigkeiten viel mehr Fluss zu, als es für die Motorleistung erforderlich ist. Der überschüssige Kraftstoff (häufig mehr als ~60+% des Gesamtflusses) wird durch das System rückgeführt, wobei häufig der rückgeführte Kraftstoff zum Einlass der Kraftstoffförderpumpe geleitet wird. Für diesen Typ eines mechanisch betriebenen Kraftstoffförderpumpensystems läuft der vollständige Pumpenfluss durch die zweite Filterstufe. Anzumerken ist, dass die Filter der ersten Stufe typischerweise stromaufwärts einer Förderpumpe bereitgestellt sind, während Filter der zweiten Stufe stromabwärts der Förderpumpe aber stromaufwärts der Hochdruckpumpe positioniert sind. Der zusätzliche durch die Filter der zweiten Stufe laufende Kraftstofffluss macht es für das Medium schwerer, die bereits eingefangenen Partikel, insbesondere jene Partikel, die durch Auffangen aus dem Durchfluss entfernt wurden, zurückzuhalten.
Ausführungsformen in Einklang mit den Systemen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung verbessern die Filterleistung und -lebensdauer und reduzieren den Motorsystemverschleiß, indem der durch die Filter fließende Kraftstoff dem Bedarf der Kraftstoffeinspritzpumpe, einschließlich der eingespritzten Kraftstoffmenge, und falls gewünscht oder erforderlich, jeglichen zusätzlichen Flusses zur Kühlung angepasst wird. Die hier offenbarten Systeme und Verfahren ermöglichen einen variablen Fluss durch das System, indem die Einströmgeschwindigkeit des durch die Kraftstofffilter fließenden Kraftstoffs reduziert wird, die Kraftstofffilterlebensdauer maximiert wird und der Verschleiß aufgrund übermäßigen Kraftstoffflusses reduziert wird. Diese Systeme und Verfahren nutzen auch einen Algorithmus im elektronischen Steuermodul zum Anfordern der angemessenen Kraftstoffmenge für die elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss, die mit dem Kraftstoffbedarf des Motors übereinstimmt, d.h. die eingespritzte oder vom Motor verwendete Kraftstoffmenge und folglich die Kraftstoffmenge, die durch eine Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe zu pumpen ist, d.h. die Kraftstoffströmungsrate wie sie von dem elektronischen Steuermodul oder -mittel (ECM) angefordert wurde.
Wie in 1 dargestellt, umfasst eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems 10 und eines Verfahrens der vorliegenden Offenbarung eine elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss oder variabler Geschwindigkeit (electronic fuel transfer pump; EFTP) 12, die entlang eines Kraftstoffversorgungskreislaufs 14 positioniert ist, um Kraftstoff von einem Kraftstofftank 16 über mindestens eine Kraftstofffilterstufe, d.h. Filtergruppe 18 zu einer Hochdruckpumpe 20 zu pumpen. Die EFTP 12 umfasst ein Pumpensteuergerät 24, das dazu angepasst ist, verschiedene Signale zu empfangen und den Betrieb der EFTP 12 derart zu steuern, dass der an die Hochdruckpumpe 20 abgegebene Kraftstofffluss variiert wird. Eine elektronische Steuereinheit oder ein elektronisches Steuermodul (electronic control module; ECM) 22 überwacht die Motorbetriebsbedingungen wie Motorlast, Drosselposition usw., ermittelt den Kraftstoffbedarf des Motors und erzeugt ein Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors. Das Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 wird zum Pumpensteuergerät 24 gesendet. Auch ist stromabwärts der EFTP 12 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 20 vorzugsweise am Auslass der Filtergruppe 18 ein Drucksensor 26 bereitgestellt, um den Versorgungsdruck der EFTP 12 zu erfassen. Ein Versorgungsdruckfeedbacksignal 28 wird durch den Drucksensor 26 erzeugt und vom Pumpensteuergerät 24 empfangen. Das Pumpensteuergerät 24 verwendet dann das Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 und das Versorgungsdruckfeedbacksignal 28 zum variierbaren Steuern des Flusses von der EFTP 12, um im Wesentlichen den Kraftstoffbedarf des Motors darauf abzustimmen.
In der beispielhaften Ausführungsform kann die EFTP 12 eine Pumpe mit variabler Geschwindigkeit sein, die beispielsweise einen elektrisch gesteuerten Motor mit variabler Geschwindigkeit umfasst, wobei die Motorgeschwindigkeit durch Variieren des Stroms zum Motor gesteuert wird. Das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung können einen anderen Typ einer Steuerung mit variablem Fluss verwenden, sofern die Steuerung auf dem Kraftstoffbedarf des Motors basiert. Folglich kann die EFTP 12 unabhängig von der Motorgeschwindigkeit variabel gesteuert werden, um die Kraftstoffströmungsrate von der EFTP auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors und unabhängig von der Motorgeschwindigkeit während des gesamten Motorbetriebs selektiv zu variieren.
2 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform, die der Ausführungsform von 1 gleicht, wobei gleiche oder ähnliche Komponenten mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind. das System 100 umfasst allerdings sowohl eine Filtergruppe der ersten Stufe 102 als auch eine Gruppe der zweiten Stufe 104. 2 zeigt auch mehr Details in Bezug auf die Steuerung der EFTP 12 und die Verwendung eines Kraftstoffeinspritzventils 106 unter Darstellung von mehreren Kraftstoffeinspritzventilen in einem typischen Motor. Ein Hochdrucksensor 110 ist am Auslass der Hochdruckpumpe 20, z.B. am Hochdruck-Common-Rail angebracht, um den Hochdruck zu erfassen und dem ECM 22 ein Hochdrucksignal 112 bereitzustellen. Das Hochdrucksignal 112, das den tatsächlichen Druck misst, wird durch das ECM 22 überwacht. Das System 100 erfordert, dass die Hochdruckpumpe 20 Kraftstoff an die Einspritzventile 106 oder einem Hochdruck-Common-Rail mit einem besonders hohen Druck zuführt, der einem vorgegebenen Satz an Motorbetriebsbedingungen wie Drosselposition, Motorlast usw. entspricht. Das ECM 22 ermittelt die Motorbedingungen zu einem gegebenen Zeitpunkt und ermittelt unter Verwendung beispielsweise einer Nachschlagtabelle und/oder eines geeigneten Algorithmus dann den entsprechenden Kraftstoffbedarf des Motors, der durch die Hochdruckpumpe 20 und die Einspritzventile 106 bereitzustellen ist. Das ECM 22 ermittelt dann den geeigneten Stromwert zum Steuern der Geschwindigkeit der EFTP 12 auf der Basis des tatsächlichen Hochdrucksignals 112 und des ermittelten Kraftstoffbedarfs des Motors und erzeugt und sendet ein Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 an die EFTP 12. In diesem Regelungsmodus mit Vorsteuerung werden das Hochdrucksignal 112 und das Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 durch das EFTP-Steuerungsgerät 24 verwendet, um die Geschwindigkeit der EFTP 12 variabel zu steuern und damit den Kraftstofffluss derart zu variieren, dass der von der Hochdruckpumpe 20 angeforderte Fluss bereitgestellt bzw. abgeglichen wird, um den gewünschten Hochdruckwert zu erreichen, ohne zusätzlichen Fluss (außer vielleicht einen kleinen Rückführfluss, wie nachstehend erörtert) bereitzustellen. Auf diese Weise wird der Förderkraftstofffluss von der EFTP 12 auf nur die Menge beschränkt, die zum Erfüllen des Kraftstoffbedarfs des Motors nötig ist, ohne einen zusätzlichen Kraftstofffluss zu bereitzustellen, wodurch der Kraftstofffluss durch die Filtergruppen optimiert wird. Ein Drucksignal 114 kann von Drucksensor 26 dem ECM 12 zur Diagnose zugeführt werden. Das System kann in anderen Modi betrieben werden, wie hier nachstehend in Bezug auf 3 beschrieben.
Eine Rückführleitung 108 kann an einem Ende am primären Kraftstoffversorgungskreislauf 14 stromabwärts der Hochdruckpumpe 20 und am gegenüberliegenden Ende zum Versorgungskreislauf 14 stromaufwärts der EFTP mit variabler Geschwindigkeit 12 angeschlossen werden. Eine oder mehr Rückführleitungen ermöglichen es, dass das Kraftstoffsystem beispielsweise nach einem Filterwechsel oder bei erstmaliger Verwendung von Kraftstoff mit verdächtiger, unbekannter oder schlechter Qualität vorgereinigt wird. Ein Ventil 116 beispielsweise in der Rückführleitung kann zum Steuern des Rückführflusses verwendet werden. Der Betriebszyklus der EFTP 12 führt Kraftstoff durch Filtration für eine gewisse Zeitdauer zurück, indem der Kraftstoff mehrere Male zur zusätzlichen Reinigung durch die Filter geleitet wird. Dieses Verfahren und System ermöglicht es dem Betreiber, Kraftstoff bis auf ein gewünschtes Niveau zu reinigen, ohne dass eine zusätzliche Vorfiltration hinzugefügt werden muss. Diese Vorgehensweise kann Verschmutzungsspitzen beim Anlassen und vorzeitigen Einspritzventil- und Pumpenverschleiß verhindern.
Es sollte angemerkt werden, dass ein gewisser Gehalt an Kraftstoffrückführung zurück zum Einlass der EFTP 12 einen Fluss bedingt, um die EFTP 12 zu kühlen, das Kraftstoffsystem zu entlüften (ähnlich der mechanischen Pumpe, aber mit viel weniger Fluss) oder ein Kraftstoffreinigungsvermögen bereitzustellen, wobei in anderen Ausführungsformen eine Rückführung zurück zum Einlass nicht bereitgestellt werden muss. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein kleiner Niedrigflussentlüftungskreislauf, der an einem Ende, beispielsweise direkt stromabwärts der Filtergruppe der zweiten Stufe 104 und an einem zweiten Ende zu einem Niederdruckablauf bereitgestellt werden, um das System zu entlüften.
3 zeigt zusätzliche Details einer beispielhaften Ausführungsform des Steuersystems und Verfahrens zum Steuern der EFTP 12. das ECM 22 umfasst ein Motorsteuergerätmodul 200, das zum Überwachen oder Empfangen von Betriebsbedingungen wie Betreiberdrosselbefehl, Motorlast usw. angepasst ist und Befehle zum Einspritzen von Kraftstoff und den Einspritzdruckbefehl erzeugt. Das ECM 22 umfasst auch ein Kraftstoffversorgungsverwandler- & -treibermodul 202, das den Befehl zum Einspritzen von Kraftstoff und den Einspritzdruckbefehl (auf der Basis eines Betreiberdrosselbefehls, Motorlast usw.) vom Motorsteuergerätmodul 200 empfängt. Das Kraftstoffversorgungsverwandler- & -treibermodul 202 empfängt auch das Rückmeldedrucksignal 112, wodurch tatsächliche Kraftstoffraildruckdaten bereitgestellt werden. Das Kraftstoffversorgungsverwandler- & -treibermodul 202 verwendet diese Eingaben (Befehl zum Einspritzen von Kraftstoff und Einspritzdruckbefehl und Rückmeldedrucksignal 112) und erzeugt und sendet dann ein Einspritzsteuersignal 204 an die Einspritzventile 106 und ein Raildrucksteuersignal 206 an die Hochdruckkraftstoffförderpumpe 20, um den Kraftstoffraildruck und Kraftstoffeinspritzvorgänge zu steuern. Einspritzsteuersignale 204 steuern die jeweiligen Einspritzventile 106 beispielsweise durch Steuern eines an jedem Einspritzventil angebrachten Betätigers und Ventils, um die eingespritzte Kraftstoffmenge zu steuern. Das Raildrucksteuersignal 206 wird zum Steuern der Menge an durch die Hochdruckpumpe abgegebenem Hochdruckkraftstoff verwendet, wodurch der Kraftstoffdruck in einem oder mehreren Hochdruckbehältern, d.h. Common-Rail 210 gesteuert und den Einspritzventilen Kraftstoff bereitgestellt wird. So kann beispielsweise eine Zunahme an Motorlast, was das Einspritzen von mehr Kraftstoff in die Motorverbrennungskammern erfordert, Einstellungen/Veränderungen des Befehls zum Einspritzen von Kraftstoff und Steuersignalen, um das Einspritzen von mehr Kraftstoff zu bewirken, und Einstellungen oder Veränderungen des Einspritzdruckbefehls und Drucksteuersignals, um zu bewirken, dass die Hochdruckpumpe 20 die Hochdruckpumpenströmungsrate erhöht, erfordern. Diese Steuerregelschleife schließt die Regelschleife bei vorbereitender Verwendung des ECM und ermöglicht eine bessere Steuerung der geschlossenen Regelschleife ohne einen Versorgungsdrucksensor.
Wie in 3 dargestellt ist auch ein EFTP-Steuersystem und - verfahren bereitgestellt, das eine „Vorschub“-Steuerung umfasst, die ein Betriebsmodussteuersignal 208 und ein Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 umfasst. Das Kraftstoffversorgungsverwandler & -treibermodul 202 variiert das Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 auf der Basis von Veränderungen des Einspritzdruckbefehls oder Raildrucksteuersignals und/oder Veränderungen des Befehls zum Einspritzen von Kraftstoff oder Einspritzsteuersignalen. Das Kraftstoffversorgungsverwandler- & -treibermodul 202 stellt den Betriebsmodussteuerbefehl 208 ein, um das EFTP-Steuergerät 24 dazu zu instruieren, in einem von mindestens zwei Betriebsmodi zu laufen. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen angemerkt, stellt eine innere Regelschleife ein Versorgungsdruckfeedbacksignal 28 vom sich stromabwärts befindenden Drucksensor 26 für das EFTP-Steuergerät 24 an der EFTP 12 selbst bereit. In Bezug auf die Betriebsmodi kann beispielsweise das EFTP-Steuergerät 24 in einer beispielhaften Ausführungsform in einem von drei Modi laufen: 1) einem Versorgungsdruckregelungsmodus, um nur auf der Basis des Versorgungsdruckfeedbacksignals 28 ohne die Verwendung des Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignals 30 einen konstanten Druck aufrechtzuhalten; 2) einen Vorsteuerungsmodus mit geschlossener Regelschleife auf der Basis des Versorgungsdruckfeedbacksignals und des Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignals 30, um eine Einschwingverhalten zu verbessern; und 3) einem Vorsteuerungsmodus nur auf der Basis des Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignals 30 ohne die Verwendung des Versorgungsmeldesignals 28 (nützlich zum Ansaugen von neuen Kraftstofffiltern). In einer alternativen Ausführungsform können zur Verwendung nur 2 Modi bereitgestellt werden, wie nur der Regelungsmodus mit Vorsteuerung und der Vorsteuerungsmodus, vorstehend beschrieben. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst die Vorsteuerung keine Modussteuerung, sondern nur das Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal 30 und nur der Regelungsmodus mit Vorsteuerung ist auf der Basis des Versorgungsdruckfeedbacksignals 28 und des Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignals 30 zur Verwendung verfügbar, um dadurch die EFTP 12 derart zu steuern, dass ein verbessertes Einschwingverhalten während des gesamten Motorbetriebs beibehalten wird, während kein anderer Modus bereitgestellt ist. Zudem kann die EFTP 12 diagnostische Informationen zurück zu dem Kraftstoffversorgungsverwandler & -treibermodul 202 bereitstellen. Das ECM kann dann geeignete Maßnahmen wie Betreiberwarnung, Motordrosselung usw. ausführen.
Die Nutzen dieses Systems umfassen ein verbessertes Einschwingverhalten, da das ECM der EFTP ein Geschwindigkeits-/Fluss-Vorsteuerungssignal auf der Basis des Befehls zum Einspritzen von Kraftstoff und Einspritzdruckbefehls bereitstellt, die wiederum auf der Motorlast basieren, und folglich wird der Kraftstoffbefehl nicht unbedingt durch die Hochdruckpumpe und die Einspritzventile erzielt. Daher steuert dieses System die EFTP im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Steuern der Hochdruckpumpe und der Einspritzventile, um den Kraftstofffluss durch das gesamte System zu optimieren. Das heißt, die Befehle/Signale für Einspritzmenge und Einspritzdruck sind Befehle, die zum Vorherbestimmten einer gewünschten Zielkraftstoffeinspritzmenge, eines gewünschten Zielraildrucks, welche beide noch nicht notwendigerweise erreicht sind, verwendet werden. Durch Steuern der EFTP 12 auf der Basis von Zielwerten zur Kraftstoffdruck/Einspritzmenge und folglich zum Kraftstoffverbrauch, das heißt Kraftstoffbedarf, ermöglichen es das vorliegende System und Verfahren, dass das EFTP-Steuergerät Kraftstoffbedarfswerte verwendet, die den gegenwärtigen oder zukünftigen Kraftstoffbedarf des Motors darstellen, sodass die EFTP die Stromaufwärtsniederdruckströmungsrate zu der Hochdruckpumpe variiert, um nur den Kraftstoff zuzuführen, der von der Hochdruckpumpe gefordert wird, um den Zielhochdruckwert zu erreichen. Das heißt, die EFTP wird in einer Weise gesteuert, in welcher die Niederdruckversorgungsströmungsrate in direktem Verhältnis zu Veränderungen in der Hochdruckströmungsrate von der Hochdruckpumpe 20 variiert, sodass befohlene Erhöhungen der Hochdruckströmungsrate auch zu annähernd simultanen proportionalen Erhöhungen der Niederdruckströmungsrate von der EFTP 12 führen, und sodass gleichermaßen befohlene Abnahmen der Hochdruckströmungsrate auch zu annähernd simultanen proportionalen Abnahmen der Niederdruckströmungsrate führen. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Niederdruckströmungsrate von der EFTP 12 auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors gesteuert, um die Hochdruckkraftstoffgeschwindigkeit, einschließlich jeglichen kleinen zusätzlichen Rückführflusses, wie hier erörtert, stark anzunähern oder anzupassen. Wie hier erörtert, entspricht der Kraftstoffbedarf des Motors der Kraftstoffströmungsrate, der von der Hochdruckpumpe 20 angefordert wird, um einen angeforderten Raildruck und/oder die Strömungsrate des vom Motor verbrauchten, z.B. eingespritzten Kraftstoffs zu erzielen. Einer oder mehrere der verschiedenen Motor- und Kraftstoffsystembefehle, Steuersignale und/oder Zielwerte, die auf den Kraftstoffbedarf des Motors hinweisen, wie hier erörtert, können als Kraftstoffbedarfsparameter oder Basis zum Ermitteln der Steuerung der EFTP 12 verwendet werden, um die Niederdruckkraftstoffströmungsrate zu variieren oder einzustellen. Das System und Verfahren verbessern auch die Fähigkeit, Kraftstofffilter ohne Anlassen des Motors betriebsfertig zu machen; verbessern die Diagnostik; vermeiden eine Übergröße der Förderpumpe, um einen ausreichenden Fluss bei niedriger Motorgeschwindigkeit zu erhalten; und Vermeiden das Umleiten oder Rückführen von großen Kraftstoffmengen bei hoher Motorgeschwindigkeit.
Wenngleich nicht in 3 dargestellt, sollte es klar sein, dass das System und das Verfahren von 3 entweder die Filtergruppe der ersten Stufe von 1 oder die Anordnung der zweiten Gruppe von 2 umfassen kann.
In Bezug auf 4 ist auch ein System und ein Verfahren zum Erfassen der Kraftstofffilterbeladung der Filterelemente in der zweitstufigen Filtergruppe 104 und folglich die Notwendigkeit für einen Filterelementaustausch bereitgestellt. Da der Kraftstofffilter Ablagerungen aus dem Kraftstoff entfernt, werden die Poren im Filterelement verstopft. Da die Poren verstopfen, nimmt der Differenzialdruck über den Kraftstofffilter zu. Dieser Differenzialdruck wird typischerweise mit Vorfilter- und Nachfilterdrucksensoren gemessen. Da allerdings die EFTP 12 für den Betrieb Strom zieht, variiert der Strom, wenn der sich stromabwärts befindende Filter, z.B. der zweiten Stufe, allmählich mit Partikel belastet wird. Das Kraftstoffsystem umfasst einen sich stromabwärts befindenden Nachfilterdrucksensor 26, der als Eingabe zum Ermitteln der Steuerung des Stroms zur EFTP 12 herangezogen wird, indem ein Diagnosesignal 114 (entsprechend dem Versorgungsdruckfeedbacksignal 28) zur Verfügung gestellt wird. Die EFTP selbst kann als „virtueller“ Vorfilterdrucksensor verwendet werden, da die EFTP-Stromaufnahme vom Vorfilterkraftstoffdruck abhängt und mit diesem korreliert, wodurch der herkömmliche Drucksensor stromaufwärts des Filters ersetzt wird, was durchgestrichen in 4 dargestellt ist. Die EFTP-Stromaufnahme wird eigenüberwacht und dem ECM 22 mitgeteilt. Folglich überwacht das ECM 22 den Stromabwärtsdruck vom sich stromabwärts befindenden Sensor und benutzt diese Sensorablesung in Kombination mit den Stromaufnahmeinformationen, die durch Signal 250 erhältlich sind, zum Ermitteln und Anzeigen beispielsweise des Grads der Filterelementverstopfung und/oder der Notwendigkeit eines Kraftstofffilterelementaustauschs. Je größer die von der EFTP 12 benötigte Stromaufnahme oder das Stromniveau ist, desto größer ist die Menge der Belastung oder der angesammelten Ablagerungen im Filter. Das heißt, eine Zunahme der Filterelementbelastung verursacht eine Zunahme des Stroms, der zum Erzielen derselben Strömungsrate erforderlich ist. Das ECM kann einen Hinweis auf die Menge der Filterbelastung auf der Basis der Stromaufnahme und des Stromabwärtsdrucks bereitstellen und/oder den Betreiber unter Verwendung eines visuellen oder akustischen Alarms warnen, wenn ein vorbestimmtes Belastungsniveau erreicht ist. Natürlich kann der virtuelle Sensor unter Verwendung der Stromaufnahme als Eingabe wie in 4 offenbart in Kombination mit jeder beliebigen der Ausführungsformen der 1-3 verwendet werden.
Wie in 5 dargestellt kann das System 300 zusätzlich zu dem virtuellen Sensor, der ermittelt, wann die Filterelemente der Filtergruppe der zweiten Stufe 104 ausgetauscht werden müssen, auch ein sich stromaufwärts befindendes Filterbeladungserfassungssystem umfassen, das einen Einlassabsolutdrucksensor 302 umfasst, der innerhalb der EFTP 12 am Kraftstoffeinlass der EFTP 12 angebracht ist. Der Einlassabsolutdrucksensor 302 wird zum Ermitteln des Absolutdrucks am Einlass der EFTP 12 nach der Filtration der ersten Stufe verwendet, die wiederum zum Ermitteln dessen verwendet wird, wann die Filterelemente der Filtergruppe der ersten Stufe 102 ausgetauscht/ersetzt werden müssen. Das Überwachen des Kraftstoffabsolutdrucks (unter Vakuum in Bezug auf den Atmosphärendruck) am EFTP-Einlass ist wichtig, um sicher zu stellen, dass Kraftstoff nicht den Verdampfungsdruck erreicht, welcher Dampfbildung zulässt und damit die Gefahr von Kavitation in der EFTP 12, der Hochdruckpumpe 20 und den Einspritzventilen 106 erhöht. Das Hinzufügen des Absolutdrucksensors 302 am Einlass der EFTP 12 ermöglicht das Überwachen des Kraftstoffabsolutdrucks (unter Vakuum in Bezug auf den Atmosphärendruck) und gewährleistet, dass der Kraftstoff nicht verdampft und zur Kavitation beiträgt. Andere Systeme verwenden Delta-P-Drucksensoren, die den Druckabfall über die Filtration der ersten Stufe überwachen. Dies ist als Überwachung des Kraftstoffabsolutdrucks nicht effektiv, da Änderungen des Umgebungsluftdrucks nicht die Werte des durch die Kraftstoffdruck(delta-P)sensoren erfassten Druckabfalls verändern. Veränderungen des Umgebungsluftdrucks sind eingeschlossen, wenn der Kraftstoffabsolutdruck überwacht wird. Die Verwendung eines Kraftstoffabsolutdrucksensors umfasst die Effekte des Umgebungsluftdrucks und gewährleistet, dass sich kein Dampf vor der ETFP unter jeglichen Bedingungen bildet und reduziert folglich stark die Gefahr der Kavitation in den Kraftstoffsystemkomponenten.
Das Hinzufügen des Kraftstoffabsolutdrucksensors 302 am Einlass der EFTP 12 erfordert auch keinerlei Modifikation am Motorkabelbaum, sowie keinen zusätzlichen Drucksensor, der am Kraftstofffilterkopf der ersten Stufe anzubringen ist. Das vorliegende Kommunikationssystem zwischen der EFTP 12 und dem ECM 22 des Motors wird genutzt. Die EFTP 12 überwacht den Kraftstoffabsolutdruck am Einlass der EFTP 12. Erreicht der Kraftstoffabsolutdruck einen vorbestimmten Wert (der höher als der Verdampfungsdruck des Kraftstoffs, z.B. Dieselkraftstoffs eingestellt ist), sendet die EFTP 12 ein Signal 304 an das ECM 22, sodass es den Betreiber unter Verwendung eines visuellen oder akustischen Alarms warnen kann, dass es Zeit ist, den Kraftstofffilter der ersten Stufe auszutauschen. Natürlich kann das Filterbeladungserfassungssystem von 5 unter Verwendung eines Absolutdrucksensors in Kombination mit jeder beliebigen der Ausführungsformen der 1-4 verwendet werden.
In einer anderen in 6 dargestellten Ausführungsform umfasst ein System 400 und ein Verfahren zwei oder mehr elektrische Kraftstoffförderpumpen mit variablem Fluss, die in parallelen Kraftstoffleitungen zwischen dem Saugfilter der ersten Stufe und dem Druckfilter der zweiten Stufe im Niederdruckkraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors fest verschweißt oder positioniert sind. In der beispielhaften Ausführungsform werden eine erste EFTP 402 und eine zweite EFTP 404 verwendet. Der Kraftstofffluss von den EFTPs 402, 404 würde durch das ECM 22 und die jeweiligen EFTP-Steuergeräte in der in Bezug auf eine beliebige der Ausführungsformen der 1-3 beschriebenen Weise dann gesteuert werden, sodass der kombinierte Gesamtfluss von den EFTPs 402, 404 mit dem Fluss abgeglichen wird, der vom ECM für die Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 20 angefordert wird. Jede elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss 402, 404 wäre derart bemessen, dass einzeln die Notwendigkeiten des Motordurchflusses zum Nennwert erfüllt werden, würden aber nur 1/n des gesamten Kraftstoffflusses, der während Normalbetrieb erforderlich ist, abgeben (n = Pumpenanzahl). Mit mehreren Kraftstoffförderpumpen wird Redundanz ermöglicht. Im Falle des Versagens einer der EFTPs 402, 404 würden die andere/n Pumpe/n die Kraftstoffabgabe auf 1/(n-1) erhöhen, um den Bedarf der Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 20 zu erfüllen. Das Steuern des Kraftstoffflusses auf genau die Menge, die von der Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 20 benötigt wird, gewährleistet, dass die Kraftstofffilterlebensdauer durch einen zusätzlichen Kraftstofffluss nicht abnimmt, welcher auftreten würde, wenn die EFTPs keine Möglichkeit für einen variablen Kraftstofffluss zu nur dem von der Hochdruckkraftstoffförderpumpe angeforderten Wert hätten.
Wie erwähnt ermöglicht das Vorliegen von mehreren elektrischen Kraftstoffförderpumpen mit variabler Geschwindigkeit/variablem Fluss, wobei jede derart bemessen ist, dass jede einzelne die Flussanforderungen des Verbrennungsmotors erfüllt, eine Redundanz, wenn eine oder mehrere Kraftstoffförderpumpen versagen. Der Kraftstofffluss von jeder elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss ist nachstehend beschrieben.
Anteil des Flusses pro Kraftstoffförderpumpe während Normalbetrieb:

n = Gesamtanzahl der Kraftstoffförderpumpen

n = Gesamtanzahl der Kraftstoffförderpumpen
x = Anzahl an versagenden Kraftstoffförderpumpen
Anteil der Kraftstoffabgabe pro Betriebseinheit = 1/(n-x)

Motor wird weiter wie normal betrieben, solange n>x
Folglich bieten die hier beschriebenen Systeme und Verfahren viele Vorteile und Nutzen, einschließlich Minimieren des Kraftstoffflusses durch die Filtration der zweiten Stufe, da nur der Kraftstoff, der zum Erzielen des nötigen Leistungsniveaus (z.B. eingespritzter Kraftstoff + minimalem rückgeführtem Kraftstofffluss zur Kühlung) durch die Kraftstoffförderpumpe gepumpt wird. Da die absoluten Strömungsratenwerte viel niedriger als diejenigen von mechanisch betriebenen Pumpensystemen sind, werden Flussdruckanstiege aufgrund der Minimierung des Unterschieds zwischen Leerlauf- und Nennkraftstoffflussbedingungen reduziert. Eine Steuerung mit geschlossener Regelschleife des Außendrucks der EFTP gewährleistet, dass der kleinstnötige Kraftstofffluss durch die zweite (oder erste) Stufe des Kraftstofffiltersystems läuft, wodurch eine stationäre Kraftstofffiltereffizienz maximiert und Flussdruckanstiege bei der Filtereffizienz minimiert werden. Das Steuerverfahren (Algorithmus) und -system ermöglicht es, dass die Strömungsratenänderung durch die zweite Filterstufe allmählicher stattfindet, während sich die Motorleistungsbedingungen (z.B. die Leerlauf/Nenn-Fließbedingungen oder umgekehrt) durch eine Außendrucksteuerung des EFTP-Flusses ändern. Letztendlich wird speziell bei steigenden Einspritzdrücken eine verbesserte Einspritzventillebensdauer (Haltbarkeit) und eine verbesserte Einspritzventilzuverlässigkeit (B-Lebensdauer) erzielt. Folglich kann der Motor bei höheren Einspritzdrücken mit einem geringeren Risiko der mit Ablagerungen verbundenen Probleme der Kraftstoffsystemkomponenten betrieben werden. Zudem vermeidet das System eine mechanische Kraftstoffförderpumpe, wodurch eine mechanische Baugruppe weniger am Verbrennungsmotor benötigt wird, und vermeidet die Verwendung einer elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit nicht variablem Fluss, wodurch ermöglicht wird, dass nur die Mindestmenge an elektrischem Strom vom elektrischen Ladesystem gezogen wird, da ein übermäßiger Fluss und folglich ein übermäßiger Strom minimiert werden.
Viele Aspekte der Offenbarung sind in Bezug auf Handlungssequenzen beschrieben, die durch Elemente eines Computersystems oder von anderer Hardware durchzuführen sind, die in der Lage sind, programmierte Anweisungen auszuführen. Es ist klar, dass in jeder der Ausführungsformen verschiedene Handlungen durch spezielle Kreisläufe (z.B. diskrete Logikgatter, die zum Durchführen einer speziellen Funktion miteinander verschaltet sind), durch Programmanweisungen (Software) wie Programmmodule, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden können, oder durch eine Kombination von Beidem durchgeführt werden können. Darüber hinaus kann die Offenbarung zusätzlich derart betrachtet werden, dass sie in jeder beliebigen Form eines computerlesbaren Datenträgers, wie eines Halbleiter-Speichers, einer Festplatte und einer optischen Disk, enthaltend einen geeigneten Satz an Computeranweisungen wie Programmmodule und Datenstrukturen, die bewirken würden, dass ein Prozessor die hier beschriebenen Techniken durchführt, verkörpert werden kann. Ein computerlesbares Medium würde Folgendes umfassen: einen elektrischen Anschluss mit einem oder mehreren Kabeln, einen Festplattenspeicher, Magnetbandkassetten, ein Magnetband oder andere Magnetspeichervorrichtungen, eine tragbare Computerdiskette, einen Direkzugriffsspeicher (random access memory; RAM), einen schreibgeschützten Speicher (read-only memory; ROM), einen löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (erasable programmable read-only memory; EPROM oder einen Flashspeicher) oder ein beliebiges anderes Medium, das zum Speichern von Informationen in der Lage ist. Folglich können die verschiedenen Aspekte der Offenbarung in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden, und sämtliche derartiger Formen werden im Umfang der Offenbarung erwogen.
Während verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben wurden, ist es klar, dass die Offenbarung nicht darauf beschränkt ist.

Claims

Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: einen Kraftstoffversorgungskreislauf (14); eine entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) positionierte Hochdruckpumpe (20); eine entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) stromaufwärts der Hochdruckpumpe (20) positionierte elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12); und eine elektronische Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines Vorsteuerungssignals auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors zum Steuern einer Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12), wobei die Hochdruckpumpe (20) eine Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate erzeugt, die dem Kraftstoffbedarf des Motors entspricht, wobei die elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) ein Pumpensteuergerät (24) umfasst, das die elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) auf der Basis des Vorsteuerungssignals steuert, um zu bewirken, dass eine Niederdruckströmungsrate von der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) proportional zu der Hochdruck-Kraftstoff-strömungsrate während des gesamten Motorbetriebs variiert wird.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuervorrichtung den Kraftstoffbedarf des Motors auf der Basis mindestens eines Motorbetriebszustands ermittelt und ein dem Kraftstoffbedarf entsprechendes Einspritzsteuersignal erzeugt, wobei die elektronische Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Erzeugen eines Vorsteuerungssignals auf der Basis mindestens eines von: Kraftstoffbedarf des Motors und Veränderungen des Kraftstoffbedarfs des Motors.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 2, wobei die elektronische Steuervorrichtung einen Hochdruckzielwert für die Hochdruckpumpe (20) auf der Basis mindestens eines Motorbetriebszustands ermittelt und ein Drucksteuersignal erzeugt, wobei die elektronische Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Erzeugen des Vorsteuerungssignals auf der Basis mindestens eines von Hochdruckzielwert des Motors und Veränderungen des Hochdruckzielwerts.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Hochdrucksensor (110) zum Erfassen des von der Hochdruckpumpe (20) erzeugten Kraftstoffhochdrucks und Erzeugen eines Hochdruckfeedbacksignals, wobei die elektronische Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Erzeugen des Vorsteuerungssignals auf der Basis des Hochdruckfeedbacksignals.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Niederdrucksensor, der entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufes (14) stromabwärts der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) positioniert und an das Pumpensteuergerät (24) angeschlossen ist, um ein Versorgungsdrucksignal an das Pumpensteuergerät (24) abzugeben.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 5, wobei das Pumpensteuergerät (24) zum Steuern der Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) in einem Regelungsmodus mit Vorsteuerung zum Einstellen der Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) auf der Basis des Vorsteuerungssignals und des Versorgungsdrucksignals eingerichtet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6, wobei das Pumpensteuergerät (24) zum Einstellen der Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) in einem Versorgungsdruckregelungsmodus auf der Basis einzig des Versorgungsdrucksignals eingerichtet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Pumpensteuergerät (24) zum Steuern der Geschwindigkeit der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) in einem Vorsteuerungsmodus auf der Basis einzig des Vorsteuerungssignals eingerichtet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Filtergruppe, die entlang dem Versorgungskreislauf stromabwärts der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) positioniert ist, und einen Drucksensor, der entlang dem Versorgungskreislauf stromabwärts der Filtergruppe positioniert ist, um der elektronischen Steuervorrichtung ein Stromabwärtsdrucksignal zur Verfügung zu stellen, des Weiteren umfassend ein Filterbeladungserfassungssystem, welches die elektronische Steuervorrichtung enthält, die zum Überwachen eines der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) zugeführten Stroms und zum Ermitteln eines Filterbeladungszustands auf der Basis des Stromabwärtsdrucksignals eingerichtet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Filterbeladungsmesssystem, umfassend einen am Kraftstoffeinlass zu der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) angebrachten Einlassabsolutdrucksensor zum Messen eines Absolutdrucks, wobei das Pumpensteuergerät (24) zum Überwachen des Absolutdrucks von dem Einlassabsolutdrucksensor und zum Erzeugen eines Signals, das die Filterbeladung anzeigt, wenn der Absolutdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, eingerichtet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine andere elektrische Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12), die entlang des Versorgungskreislaufs in einer parallelen Strömungsleitung zu der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) positioniert ist, wobei jede der elektrischen Kraftstoffförderpumpen mit variabler Geschwindigkeit (12) eine Pumpkapazität aufweist, die zum Zuführen eines Gesamtkraftstoffflusses an die Hochdruckpumpe (20) ausreichend ist.
Verfahren zum Steuern des Kraftstoffflusses in einem Verbrennungsmotor, umfassend Bereitstellen eines Kraftstoffversorgungskreislaufs (14); Befördern von Kraftstoff entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) bei einem Versorgungsdruck und mit einer Versorgungs-Kraftstoffströmungsrate; Bereitstellen einer entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) positionierten Hochdruckpumpe (20), um Versorgungskraftstoff auf ein Hochdruckniveau unter Druck zu setzen und Hochdruckkraftstoff mit einer Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate bereitzustellen, die dem Kraftstoffbedarf des Motors entspricht; Steuern der Versorgungsströmungsrate des Versorgungskraftstoffs zu der Hochdruckpumpe (20) in direktem Verhältnis zu Veränderungen der Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate und unabhängig von der Motordrehzahl, durch Steuern einer elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) derart, dass bewirkt wird, dass eine Niederdruckströmungsrate von der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variabler Geschwindigkeit (12) proportional zu der Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate während des gesamten Motorbetriebs variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Versorgungsströmungsrate auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors gesteuert wird, um sich der Hochdruckströmungsrate anzunähern.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Versorgungsströmungsrate auf der Basis einer Zieleinspritzmenge und eines Zieldruckwerts gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend das Erzeugen eines Vorsteuerungssignals auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors, Erzeugen eines Versorgungsfeedbacksignals auf der Basis des Versorgungsdrucks und Steuern der Versorgungsströmungsrate auf der Basis des Vorsteuerungssignals und des Versorgungsdruckfeedbacksignals.
Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: einen Kraftstoffversorgungskreislauf (14); eine entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) positionierte Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss und angepasst zum Steuern einer Niederdruck-Kraftstoffströmungsrate von der Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss; wobei die Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss derart angepasst ist, dass sie in einem Regelungsmodus mit Vorsteuerung arbeitet, um die Niederdruck-Kraftstoffströmungsrate von der Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors und eines Versorgungsdrucks der Niederdruckströmungsrate derart zu steuern, dass bewirkt wird, dass die Niederdruckströmungsrate von der elektrischen Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss proportional zu einer Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate einer Hochdruckpumpe (20), die entlang des Kraftstoffversorgungskreislaufs (14) positioniert ist, während des gesamten Motorbetriebs variiert wird, wobei die Hochdruck-Kraftstoffströmungsrate dem Kraftstoffbedarf des Motors entspricht.
System nach Anspruch 16, wobei die Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss derart angepasst ist, dass sie in einem Vorsteuerungsmodus arbeitet, um die Niederdruck-Kraftstoffströmungsrate von der Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss einzig auf der Basis des Kraftstoffbedarfs des Motors zu steuern.
System nach Anspruch 16, wobei die Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss des Weiteren derart angepasst ist, dass sie in einem Versorgungsdruckregelungsmodus arbeitet, um die Niederdruck-Kraftstoffströmungsrate von der Kraftstoffförderpumpe mit variablem Fluss einzig auf der Basis des Versorgungsdrucks der Niederdruckströmungsrate zu steuern.