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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhranordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Allgemeiner Stand der Technik
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In der Regel ist ein Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors mit einer Niederdruck-Kraftstofftransportleitung, einer Kraftstofffiltersektion und einer Hochdruck-Kraftstofftransportleitung ausgestattet. Die Niederdruck-Kraftstofftransportleitung ist mit einer Förderpumpe versehen, um Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle in die Kraftstofftransportleitung zu pumpen und den Kraftstoff zum Motor zu transferieren. Der Kraftstoff wird allgemein in der Filtersektion in der Niederdruck-Kraftstofftransportleitung gefiltert und dann in die Hochdruck-Kraftstofftransportleitung eingespeist, in der die Hochdruckpumpe den gefilterten Kraftstoff auf einen zuvor festgelegten Druck bringt. In der Kraftstoffzufuhr ist ein extrem niedriger Partikelgehalt erforderlich, um die gewünschte Lebensdauer von Komponenten der Kraftstoffeinspritzanlage zu erreichen. Strenge Filteranforderungen führen im Allgemeinen zu sehr kurzen Filterwechselintervallen.
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DE 10 2012 018 504 A1 offenbart ein Kraftstoffzufuhrmodul eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems. Das Modul umfasst ein Kraftstoffsieb, einen Kraftstoff-Feinfilter, eine Ventilvorrichtung und eine Kraftstoff-Förderpumpe, die zwischen dem Kraftstoffsieb und dem Kraftstoff-Feinfilter entlang der Strömungsrichtung angeordnet ist.
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US 2014/0174407 A1 offenbart ein Kraftstoffzufuhrsystem, das einen Zufuhr-Kraftstoffkreis enthält, der für Folgendes konfiguriert ist: i) Transportieren eines ersten Kraftstoffs in einer Richtung eines Mischtanks über eine erste Pumpvorrichtung, ausgehend von einem ersten Kraftstofftank für eine erste Kraftstoffart, oder ii) Transportieren eines zweiten Kraftstoffs in der Richtung des Mischtanks über die erste Pumpvorrichtung, ausgehend von einem zweiten Kraftstofftank für eine zweite Kraftstoffart, und einen Verstärkungs-Kraftstoffkreis, der dafür konfiguriert ist, Kraftstoff über eine zweite Pumpvorrichtung, ausgehend von dem Mischtank, in einer Richtung mindestens eines Schiffsdieselmotors zu transportieren. Der Verstärkungs-Kraftstoffkreis hat einen automatischen Feinfilter, der stromaufwärts oder stromabwärts des mindestens einen Schiffsdieselmotors bzw. in dem Verstärkungs-Kraftstoffkreis positioniert ist.
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US 2009/0145403 A1 offenbart ein Kraftstoffzufuhrsystem, das einen Kraftstofffilter aufweist, der stromabwärts der Förderpumpe installiert ist. Das Kraftstoffzufuhrsystem enthält eine Vorsaugpumpe, eine Förderpumpe, einen Kraftstofffilter, der stromabwärts der Förderpumpe angeordnet ist, einen Rückflusspfad, und ein Rückflussventil. Falls der Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe und dem Kraftstofffilter einen ersten Solldruck übersteigt, wird das Rückflussventil auf eine erste offene Position eingestellt, um den Rückflusspfad zu öffnen, um den Kraftstoff von stromabwärts zu stromaufwärts der Förderpumpe zurückzuführen. Falls der Druck des von der Vorsaugpumpe zugeführten Kraftstoffs einen zweiten Solldruck übersteigt, wird das Rückflussventil auf eine zweite offene Position eingestellt, um den Rückflusspfad zu öffnen, um den von der Vorsaugpumpe zugeführten Kraftstoff nach stromaufwärts des Kraftstofffilters zu leiten, um den Kraftstofffilter direkt vorzufüllen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kraftstoffzufuhranordnung für einen Verbrennungsmotor, in der die Lebensdauer des Filters verlängert wird, um das Filterwechselintervall zu verlängern.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kraftstoffzufuhranordnung für einen Verbrennungsmotor erfüllt, der eine Kraftstofftransportleitung umfasst, die sich von einer Kraftstoffquelle zu dem Motor erstreckt, wobei: die Kraftstofftransportleitung eine erste Pumpe umfasst, um den Kraftstoff von der Kraftstoffquelle in einen ersten Kraftstoffpfad zu pumpen und den Kraftstoff vom ersten Kraftstoffpfad zu einem zweiten Kraftstoffpfad zuzuführen, der erste Kraftstoffpfad mit einer ersten Filtrationssektion versehen ist, und der zweite Kraftstoffpfad mit einer zweiten Pumpe versehen ist, um gefilterten Kraftstoff auf einen zuvor festgelegten Druck zu bringen. Es ist ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung, dass der erste Kraftstoffpfad mit einer Rückflussleitung versehen ist, die zu der Kraftstoffquelle stromabwärts der ersten Filtrationssektion zurückführt, so dass der erste Kraftstoffpfad einen Zirkulationspfad über die erste Filtrationssektion bildet, und dass der zweite Kraftstoffpfad dafür ausgelegt ist, den Kraftstoff vom ersten Kraftstoffpfad zu dem Motor zuzuführen, und dass der zweite Kraftstoffpfad mit einer zweiten Filtrationssektion versehen ist.
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Dadurch wird eine Kraftstoffzufuhranordnung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, dessen Kraftstofffilterungsleistung beträchtlich verbessert wird. Der Kraftstoff wird im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik auf effizientere Weise gefiltert. Außerdem ermöglicht die Kraftstoffzufuhranordnung verlängerte Filterwechselintervalle. Darum wird vorteilhafterweise die gewünschte Lebensdauer der Komponenten von Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlagen erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Filtrationssektion einen ersten Filter und einen zweiten Filter, wobei der zweite Filter stromabwärts des ersten Filters und stromaufwärts des zweiten Kraftstoffpfades angeordnet ist. Richtungen stromabwärts und stromaufwärts meinen im Sinne des vorliegenden Textes die Kraftstoffflussrichtung von Kraftstoffquelle in den ersten Kraftstoffpfad und von dort aus weiter in den zweiten Kraftstoffpfad.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Filter dafür ausgelegt, aus einem Kraftstoff Partikel herauszufiltern, die eine erste Partikelgröße haben, und der zweite Filter ist dafür ausgelegt, Partikel herauszufiltern, die eine zweite Partikelgröße haben, wobei die zweite Partikelgröße kleiner ist als die erste Partikelgröße.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Filter auf einer Saugseite der ersten Pumpe angeordnet, die zwischen der Kraftstoffquelle und der ersten Pumpe angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Filtrationssektion dafür ausgelegt, Partikel herauszufiltern, die eine dritte Partikelgröße haben, wobei die dritte Partikelgröße kleiner ist als die zweite Partikelgröße.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Filtrationssektion mit zwei Filterelementen versehen: einem dritten Filter und einem vierten Filter, die parallel zueinander angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Filtrationssektion stromaufwärts der zweiten Pumpe angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Filter ein Sieb und ist dafür ausgelegt, Partikel größer als 0,5 mm herauszufiltern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Filter ein automatischer Rückspülfilter und ist dafür ausgelegt, Partikel größer als 20 μm herauszufiltern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Filtrationssektion mit einer Leitung von dem zweiten Filter zu einem externen Tank versehen, um mindestens einen Teil der Partikel abzulassen, der durch die erste Filtrationssektion aufgefangen wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der dritte Filter ein Feinfilter und ist dafür ausgelegt, Partikel größer als 2 μm herauszufiltern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Rückflussleitung mit einem Ventil versehen. Das Ventil ist dafür ausgelegt zu verhindern, dass Kraftstoff von der Kraftstoffquelle über die Rückflussleitung in den ersten Kraftstoffpfad strömt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil ein Entlastungsventil.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Steuerungssystem dafür ausgelegt, die Zirkulation mindestens des Teils des Kraftstoffs, der von dem ersten Kraftstoffpfad zurück in die Kraftstoffquelle fließt, auf der Basis der Lastzustände des Motors zu steuern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Förderleistung der ersten Pumpe zwei- bis dreimal größer als eine Förderleistung der zweiten Pumpe.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Kraftstoffpfad mit einer Umgehungsleitung versehen, die einen Einlass zwischen der Kraftstoffquelle und dem ersten Filter und einen Auslass zwischen der ersten Pumpe und dem zweiten Filter aufweist, und die Umgehungsleitung umfasst eine Pumpe. Diese Pumpe ist dafür ausgelegt, Kraftstoff von der Kraftstoffquelle in den ersten Kraftstoffpfad zu pumpen, um in dem zweiten Filter der ersten Filtrationssektion gefiltert zu werden.
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Ferner ist ein Verfahren zum Filtern von Kraftstoff in einer Kraftstoffzufuhranordnung eines Verbrennungsmotors gezeigt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 1) Pumpen von Kraftstoff mit einer ersten Pumpe von einer Kraftstoffquelle zu einem ersten Kraftstoffpfad, 2) Filtern von Kraftstoff in dem ersten Kraftstoffpfad in einer ersten Filterungssektion, um so gefilterten Kraftstoff zu bilden, und 3) Zuführen eines ersten Teils des gefilterten Kraftstoff vom ersten Kraftstoffpfad zu einem zweiten Kraftstoffpfad, 4) Filtern des ersten Teils des Kraftstoffs in dem zweiten Kraftstoffpfad in einer zweiten Filterungssektion, und 5) Druckbeaufschlagen des ersten Teils von gefiltertem Kraftstoff in dem zweiten Kraftstoffpfad auf einen zuvor festgelegten Druck mit einer zweiten Pumpe, und 6) Zirkulieren mindestens eines zweiten Teils von gefiltertem Kraftstoff von dem ersten Pfad zurück zu der Kraftstoffquelle.
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Dadurch wird ein effizientes Verfahren zum Filtern von Kraftstoff bereitgestellt. Außerdem wird aufgrund der Zirkulation über die erste Filtrationssektion die Lebensdauer der zweiten Filtrationssektion verlängert. Auf diese Weise wird das Filterwechselintervall in der zweiten Filtrationssektion verlängert. Darüber hinaus werden extrem strenge Filtrationsanforderungen eingehalten.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Zuführens des ersten Teils des gefilterten Kraftstoff vom ersten Kraftstoffpfad zu einem zweiten Kraftstoffpfad und des Zirkulierens eines zweiten Teils des gefilterten Kraftstoffs zurück zu der Kraftstoffquelle.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Herausfilterns von Partikeln in dem ersten Kraftstoffpfad in zwei vorausgehenden Schritten des i) Herausfilterns von Partikeln, die eine erste Partikelgröße aufweisen, und ii) Herausfilterns von Partikeln, die eine zweite Partikelgröße aufweisen, wobei die zweite Partikelgröße kleiner ist als die erste Partikelgröße.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Herausfilterns von Partikeln in dem ersten Kraftstoffpfad in zwei vorausgehenden Schritten des i) Herausfilterns von Partikeln größer als 0,5 mm und ii) Herausfilterns von Partikeln größer als 20 μm.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Ablassens mindestens eines Teils der Partikel, die aufgefangen wurden durch die erste Filtrationssektion vom ersten Kraftstoffpfad zu einem externen Tank.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt des Herausfilterns von Partikeln in dem zweiten Kraftstoffpfad, was den Schritte des Herausfilterns von Partikeln umfasst, die eine dritte Partikelgröße aufweisen, wobei die dritte Partikelgröße kleiner ist als die zweite Partikelgröße.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Herausfilterns von Partikeln größer als 2 μm in dem zweiten Kraftstoffpfad.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt des Steuerns des Zuführens des ersten Kraftstoffteils vom ersten Kraftstoffpfad zu dem zweiten Kraftstoffpfad auf der Basis der Lastzustände des Motors.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Steuerns der Zirkulation mindestens des Teils des Kraftstoffs, der von dem ersten Kraftstoffpfad zurück in die Kraftstoffquelle fließt, auf der Basis der Lastzustände des Motors.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die begleitenden beispielhaften, schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine Kraftstoffzufuhranordnung eines Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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2 eine Kraftstoffzufuhranordnung eines Verbrennungsmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
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3 eine Kraftstoffzufuhranordnung eines Verbrennungsmotors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 für einen Verbrennungsmotor 100, der eine Kraftstofftransportleitung 12 umfasst, die sich von einer Kraftstoffquelle 14 zu dem Motor 100 erstreckt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoffquelle 14 ein Kraftstofftank oder ein sogenannter Tagestank. Die Kraftstofftransportleitung 12 umfasst einen ersten Kraftstoffpfad 18 und einen zweiten Kraftstoffpfad 20. Der erste Kraftstoffpfad 18 und der zweite Kraftstoffpfad 20 sind in Strömungsverbindung miteinander angeordnet und sind in der Kraftstoffflussrichtung hintereinander angeordnet. Darum kann mindestens ein Teil des Kraftstoffs des ersten Kraftstoffpfades 18 in den zweiten Kraftstoffpfad 20 eingeleitet werden.
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Der erste Kraftstoffpfad 18 ist mit einer ersten Pumpe 16 und einer ersten Filtrationssektion 30 versehen. Der zweite Kraftstoffpfad 20 ist mit einem Ventilelement 60, einer zweiten Filtrationssektion 50 und einer zweiten Pumpe 22 versehen. Die erste Pumpe 16, die erste Filterungssektion 32, die zweite Filterungssektion 50 und die zweite Pumpe 22 sind in Reihe in der Kraftstofftransportleitung 12 angeordnet. Der zweite Kraftstoffpfad 20 führt zu einem Kraftstoffinjektor oder Kraftstoffinjektoren 90 des Motors 100. 1 veranschaulicht schematisch nur einen einzigen Kraftstoffinjektor 90. Jeder Kraftstoffinjektor 90 spritzt den Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders des Motors (in den Figuren nicht gezeigt) ein.
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Die Kraftstofftransportleitung 12 umfasst die erste Pumpe 16, die mit dem ersten Kraftstoffpfad 18 gekoppelt ist, um den Kraftstoff von der Kraftstoffquelle 14 in den ersten Kraftstoffpfad 18 zu pumpen. Die erste Pumpe 16 ist in dem ersten Kraftstoffpfad 18 stromabwärts der Kraftstoffquelle 14 angeordnet und wird als eine Förderpumpe bezeichnet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Pumpe 16 eine elektronisch angetriebene Pumpe, die mit einem Elektromotor gekoppelt ist.
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Die erste Filtrationssektion 30 ist mit dem ersten Kraftstoffpfad 18 der Kraftstofftransportleitung 12 stromabwärts der ersten Pumpe 16 in einer Richtung von der Kraftstoffquelle 14 zu dem Motor 100 gekoppelt. Die Richtung von der Kraftstoffquelle 14 zu dem Motor 100 meint eine Kraftstoffflussrichtung von der Kraftstoffquelle 14 in den ersten Kraftstoffpfad 18 und weiter in Richtung des zweiten Kraftstoffpfades 20. Die erste Filtrationssektion 30, die mit dem ersten Kraftstoffpfad 18 der Kraftstofftransportleitung 12 gekoppelt ist, ist mit einem Filterelement 32 versehen. Kraftstofffilterelemente müssen in regelmäßigen Abständen gewartet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Filterelement 32 ein automatischer Filter, der dafür ausgelegt ist, die Filtrationsfähigkeit des Filterelements automatisch zu regenerieren oder aufrecht zu erhalten. Der automatische Filter ist dafür ausgelegt, Partikel größer als 20 μm herauszufiltern. Der automatische Filter arbeitet mit einer sogenannten Oberflächenfiltrationstechnologie. Das heißt, dass sich die Partikel, die größer als eine Filterungsgüte des Filters sind, auf einer stromaufwärtsseitigen Fläche des Filters ablagern.
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Genauer gesagt, ist der erste Kraftstoffpfad 18 mit einer Rückflussleitung 24 versehen, die zu der Kraftstoffquelle 14 zurückführt. Die Rückflussleitung 24 ist stromabwärts der ersten Filtrationssektion 30 angeordnet. Die Rückflussleitung 24 hat einen Einlass 26 in dem ersten Kraftstoffpfad 18 und einen Auslass 28 an der Kraftstoffquelle 14. Der Einlass 26 ist mit der Transportleitung 12 stromaufwärts der zweiten Filtrationssektion 50 verbunden. Der erste Kraftstoffpfad 18, die Rückflussleitung 24 und die Kraftstoffquelle 14 bilden einen Zirkulationspfad 40. Vorteilhafterweise wird der Kraftstoff durch die erste Filtrationssektion 30 während der Zirkulation über den Zirkulationspfad 40 gefiltert. Außerdem wird dadurch eine Vorreinigung des Kraftstoffs in der Kraftstoffquelle 14 ausgeführt.
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Die in 1 veranschaulichte Rückflussleitung 24 ist mit einem Ventil 66 versehen. Vorteilhafterweise ist das Ventil 66 ein Druckentlastungsventil. Wenn der Druck in dem ersten Kraftstoffpfad 18 bis oder über einen zuvor festgelegten Druck ansteigt, so öffnet das Ventil 66 eine Strömungsverbindung von dem ersten Kraftstoffpfad 18 zu der Rückflussleitung 24. Ungefilterter Kraftstoff von der Kraftstoffquelle 14 wird daran gehindert, über die Rückflussleitung 24 in den zweiten Kraftstoffpfad 22 zu fließen. Mindestens ein Teil des Kraftstoffs von dem ersten Kraftstoffpfad 18 wird über die Rückflussleitung 24 in die Kraftstoffquelle 14 zurückgeführt. Wenn der Druck in dem ersten Kraftstoffpfad 18 auf oder über der zuvor festgelegten Grenze bleibt, so besteht eine im Wesentlichen konstante Kraftstoffzirkulation über den ersten Kraftstoffpfad 18 und die Rückflussleitung 24, das heißt, über den Zirkulationspfad 40. Dadurch wird eine Vorreinigung für die Kraftstoffquelle 14, d. h. einen Kraftstofftank oder dergleichen, ausgeführt.
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Der zweite Kraftstoffpfad 20 ist mit dem Ventilelement 60 versehen, das stromabwärts der ersten Filtrationssektion 30 angeordnet ist. Das Ventilelement dient zum Steuern des Kraftstoffflusses von der Kraftstoffquelle 14 und von dem ersten Kraftstoffpfad 18 in den zweiten Kraftstoffpfad 20. Wenn das Ventilelement 60 geschlossen ist, zirkuliert Kraftstoff in dem Zirkulationspfad 40, der den ersten Kraftstoffpfad 18 und die Rückflussleitung 24 und die Kraftstoffquelle 14 umfasst. Wenn das Ventilelement 60 offen ist, so kann der Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffpfad 18 in den zweiten Kraftstoffpfad 20 in Richtung der zweiten Filtrationssektion 50 und der zweiten Pumpe 22 fließen, die stromabwärts der zweiten Filtrationssektion 50 in dem zweiten Kraftstoffpfad 20 angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise optimiert die Zirkulation über den Zirkulationspfad 40 die Filtration und verlängert die Wechselintervalle des Filterelements 52 der zweiten Filtrationssektion 50, und zwar, weil nur der Kraftstoff, der durch den Motor 100 verbraucht wird, durch die zweite Filtrationssektion 50 fließt. Aufgrund der Zirkulation über die erste Filtrationssektion 30 haftet weniger Schmutz an dem Filterelement 52 der zweiten Filtrationssektion 50 an.
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Der zweite Kraftstoffpfad 20 ist dafür ausgelegt, den Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffpfad 18 zu dem Motor 100 zuzuführen, wenn das Ventilelement 60 offen ist und der Druck in dem zweiten Kraftstoffpfad 20 ausreichend ist. Der zweite Kraftstoffpfad 20 führt zu den Kraftstoffinjektoren 90. Der zweite Kraftstoffpfad 20 ist mit der zweiten Filtrationssektion 50 versehen, die stromabwärts des Ventilelements 60 angeordnet ist. Die zweite Filtrationssektion 50 befindet sich außerhalb des Motors 100. Das bedeutet, dass sie abnehmbar an der Kraftstoffzufuhranordnung 10 angebracht sein kann. Die zweite Filtrationssektion 50 ist mit mindestens einem Filterelement 52 versehen. Vorteilhafterweise ist die erste Filtrationssektion 30 dafür ausgelegt, größere Partikel zu filtern als die zweite Filtrationssektion 50. Oder anders ausgedrückt: Die zweite Filtrationssektion 50 ist dafür ausgelegt, kleinere Partikel zu filtern, welche die erste Filtrationssektion noch passieren können. Darum wird das Filterelement 52 der zweiten Filtrationssektion 50 als ein Feinfilter bezeichnet, während das Filterelement 32 der ersten Filtrationssektion 30 als ein Grobfilter bezeichnet wird. Dadurch wird eine sehr effiziente Kraftstofffilterungsanordnung bereitgestellt. Die zweiphasige Filterung verlängert ebenfalls die Wechselintervalle des Filter oder der Filter, die in der zweiten Filtrationssektion 50 angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Filtrationssektion 50 dafür ausgelegt, Partikel größer als 2 μm herauszufiltern. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die zweite Filtrationssektion 50 aus Glasfaser. Somit arbeitet das Filterelement 52 der zweiten Filtrationssektion mit einer sogenannten Tiefenfiltrationstechnologie. Das heißt, dass Partikel innerhalb des Filtermediums aufgefangen werden.
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Der zweite Kraftstoffpfad 20 der Kraftstofftransportleitung 12 ist auch mit der zweiten Pumpe 22 versehen, die stromabwärts der zweiten Filtrationssektion 50 angeordnet ist. Somit ist die zweite Filtrationssektion 50 vorteilhafterweise auf einer Saugseite der zweiten Pumpe 22 angeordnet. Mittels der zweiten Pumpe 22 wird der gefilterte Kraftstoff auf einen zuvor festgelegten Druck gebracht. Von der zweiten Pumpe 22 wird der Kraftstoff in die Kraftstoffinjektoren 90 des Motors und von weiter in den Brennraum eingeleitet (in 1 nicht gezeigt). 1 veranschaulicht nur schematisch einen einzelnen Kraftstoffinjektor 90. Es ist anzumerken, dass noch weitere Komponenten zwischen der zweiten Pumpe 22 und dem Kraftstoffinjektor 90 angeordnet sein können, wie zum Beispiel ein Kraftstoffsammelrohr (Common Rail), das aus Gründen der einfacheren Darstellung nicht gezeigt ist.
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Gemäß der Erfindung kann die Kraftstofftransportleitung 12 in zwei Kraftstofftransportleitungen unterteilt sein: eine Niederdruck-Kraftstofftransportleitung und eine Hochdruck-Kraftstofftransportleitung. Wie die Namen andeuten, ist der Druck in der Hochdruck-Kraftstofftransportleitung höher als in der Niederdruck-Kraftstofftransportleitung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Pumpe 22 eine sogenannte Hochdruckpumpe, die den gefilterten Kraftstoff auf den zuvor festgelegten Druck bringt und den Kraftstoff in die Kraftstoffinjektoren 90 einspeist. Der erste Kraftstoffpfad 18, der die erste Pumpe 16 und die erste Filtrationssektion 30, die Rückflussleitung 24, das Ventilelement 60 und die zweite Filtrationssektion 50 umfasst, ist in der Niederdruck-Kraftstofftransportleitung stromaufwärts der zweiten Pumpe 22 angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoffzufuhranordnung 10 mit einer Steuereinheit 80 versehen. Die Steuereinheit 80 ist dafür ausgelegt, einen Betrieb der ersten Pumpe 16, einen Betrieb des Ventilelements 60 und einen Betrieb der zweiten Pumpe 22 zu steuern. Die Kraftstoffzirkulation in dem Zirkulationspfad 40 wird über die erste Pumpe 16 auf der Basis eines Kraftstoffmengenbedarfs stromabwärts der zweiten Pumpe 22 gesteuert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit 80 Instruktionen zum Zirkulieren des Kraftstoffs in dem Zirkulationspfad 40 auf der Basis der Last des Motors.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit 80 Instruktionen zum Zirkulieren des Kraftstoffs in dem Zirkulationspfad 40 auf der Basis des Kraftstoffflussbedarfs über die zweite Pumpe 22 zu den Kraftstoffinjektoren 90. Die Zirkulation von Kraftstoff erfolgt auf der Basis der Betriebslastzustände des Motors 100. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Förderleistung der ersten Pumpe 16 zwei- bis dreimal größer als eine Förderleistung der zweiten Pumpe 22. Darum es ist möglich, effizient gefilterten Kraftstoff bei verschiedenen Motorlasten bereitzustellen.
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2 veranschaulicht schematisch eine andere Ausführungsform der Kraftstoffzufuhranordnung 10. Im Wesentlichen gleiche Merkmale sind unter Verwendung derselben Bezugszahlen wie in 1 gezeigt. Jedoch umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 eine erste Filtrationssektion 30, die zwei Filterelemente umfasst: einen ersten Filter 34 und einen zweiten Filter 32. Der erste Filter 34 ist in dem ersten Kraftstoffpfad 18 zwischen der Kraftstoffquelle 14 und der ersten Pumpe 16 angeordnet. Somit ist der erste Filter 34 stromaufwärts des zweiten Filters 32 in einer Richtung von der Kraftstoffquelle 14 zu der zweiten Pumpe 22, die in dem zweiten Kraftstoffpfad 20 angeordnet ist, angeordnet. Der erste Filter 34 der ersten Filtrationssektion 30 ist ebenfalls auf einer Saugseite der ersten Pumpe 16 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Filter 34 dafür ausgelegt, Partikel herauszufiltern, die eine erste Partikelgröße haben, und der zweite Filter 32 ist dafür ausgelegt, Partikel herauszufiltern, die eine zweite Partikelgröße haben, wobei die zweite Partikelgröße kleiner ist als die erste Partikelgröße. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Filter 34 ein sogenanntes Sieb. Zum Beispiel filtert der erste Filter Partikel größer als 0,5 mm heraus. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Filter 32 ein automatischer Rückspülfilter. Die erste Filtrationssektion 30 ist mit einer Leitung 36 versehen, die mit dem zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 32 verbunden ist und von der ersten Filtrationssektion 30 zu einem externen Tank 38 führt. Partikel, die durch den zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 30 aufgefangen wurden, werden über die Leitung 36 zu dem externen Tank 38 abgelassen. Der zweite Filter 32 ist dafür ausgelegt, die Partikel oder anderen Schmutz, die aus dem Kraftstoff gefiltert wurden, zu dem externen Tank 38 zu spülen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Partikel, die durch den zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 30 aufgefangen wurden, zu der Kraftstoffquelle 14, wie zum Beispiel dem Tagestank, anstatt in den externen Tank 38 abgelassen. Dies ist durch die Strichlinie in der Figur angedeutet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Filter 32 dafür ausgelegt, die Partikel oder anderen Schmutz, die aus dem Kraftstoff gefiltert wurden, über die Leitung 36 zurück zu dem Tagestank 14 zu spülen. Wenn die Partikel, die durch den zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 30 aufgefangen wurden, zurück zu der Kraftstoffquelle 14 abgelassen werden, so besteht keine Notwendigkeit, in dieser Ausführungsform einen externen Tank bereitzustellen.
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Partikel größer als die zweiten Partikelgrößen werden zu dem externen Tank 38 aus dem Kraftstoff über den zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 30 abgelassen.
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Die zweite Filtrationssektion 50 ist in dem zweiten Kraftstoffpfad 20 angeordnet. Die zweite Filtrationssektion 50 ist mit dem Filter 52 versehen. Der Filter 52 der zweiten Filtrationssektion 50 wird in dieser Ausführungsform als ein dritter Filter bezeichnet. Der dritte Filter 52 ist dafür ausgelegt, Partikel herauszufiltern, die eine dritte Partikelgröße haben, wobei die dritte Partikelgröße kleiner ist als die zweite Partikelgröße. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Filterungsgüte des ersten Filters 0,5 mm, und eine Filterungsgüte des zweiten Filters ist 20 μm. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Filterungsgüte des dritten Filters 2 μm.
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Gleichermaßen wie in 1 ist die Kraftstoffzufuhranordnung 10 mit der Steuereinheit 80 versehen. Die Steuereinheit 80 ist dafür ausgelegt, den Betrieb der ersten Pumpe 16, das Ventilelement 60 und den Betrieb der zweiten Pumpe 22 zu steuern. Der Betrieb der ersten Pumpe 16 und die Zirkulation von Kraftstoff in dem Zirkulationspfad 40 werden durch die Steuereinheit 80 auf der Basis der abgerufenen Motorlast und eines Bedarfs an der Zufuhr von Kraftstoff zu den Kraftstoffinjektoren 90 gesteuert. Oder anders ausgedrückt: Gefilterter Kraftstoff fließt über die zweite Filtrationssektion 50 nach Bedarf von der zweiten Pumpe 22, von wo aus der Kraftstoff in die Kraftstoffinjektoren 90 eingeleitet wird.
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3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Kraftstoffzufuhranordnung 10. Im Wesentlichen gleiche Merkmale sind unter Verwendung derselben Bezugszahlen wie in 1 und 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die zweite Filtrationssektion 50 mit zwei Filterelementen versehen: einem dritten Filter 52 und einem vierten Filter 54. Der dritte Filter 52 und der vierte Filter 54 sind parallel zueinander angeordnet. Der zweite Kraftstoffpfad 20 ist mit zwei Ventilelementen versehen: ein erstes Ventil 62, das stromaufwärts des dritten Filters 52 und des vierten Filters 54 angeordnet ist, und ein zweites Ventil 64, das stromabwärts des dritten Filters 52 und des vierten Filters 54 angeordnet ist. Oder anders ausgedrückt: Der dritte Filter 52 und der vierte Filter 54 sind parallel zueinander zwischen dem ersten Ventil 62 und dem zweiten Ventil 64 angeordnet. Das zweite Ventil 64 ist stromaufwärts der zweiten Pumpe 22 angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste Ventil 62 und das zweite Ventil 64 Dreiwegeventile. Das erste Ventil 62 hat ein Einlass-Ende und zwei Auslass-Enden. Ein erstes Auslass-Ende öffnet zu dem dritten Filter 52, und ein zweites Auslass-Ende öffnet zu dem vierten Filter 54. Das zweite Ventil 64 hat zwei Einlass-Enden und ein Auslass-Ende. Ein erstes Einlass-Ende des zweiten Ventils 64 öffnet zu dem dritten Filter 52, und ein zweites Einlass-Ende des zweiten Ventils 64 öffnet zu dem vierten Filter 54. Das Auslass-Ende des zweiten Ventils 64 öffnet zu der zweiten Pumpe 22. Die Steuereinheit 80 ist dafür ausgelegt, einen Betrieb des ersten Ventils 62 und des zweiten Ventils 64 zu steuern. Aufgrund der Tatsache, dass der dritte Filter 52 und der vierte Filter 54 parallel zueinander angeordnet sind, können Filterpatronen selbst bei laufendem Motor effizient gewechselt werden.
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Die in 3 veranschaulichte Rückflussleitung 24 ist mit einem Ventil 66 versehen, und zwar einem Entlastungsventil wie in der Ausführungsform von 1.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kraftstoffzufuhranordnung 10 mit einer Umgehungsleitung 70 versehen. Die Umgehungsleitung 70 hat einen Einlass 72 und einen Auslass 76. Der Einlass 72 der Umgehungsleitung 70 ist in dem ersten Kraftstoffpfad 18 zwischen der Kraftstoffquelle 14 und dem ersten Filter 34 angeordnet. Der Auslass 76 der Umgehungsleitung 70 ist in dem ersten Kraftstoffpfad 18 zwischen der ersten Pumpe 16 und der ersten Filtrationssektion 30 angeordnet. Der Auslass 76 befindet sich zwischen der ersten Pumpe 16 und dem zweiten Filter 32 der ersten Filtrationssektion 30. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umgehungsleitung 70 mit einer dritten Pumpe 74 versehen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die dritte Pumpe 74 eine vom Motor angetriebene Pumpe. Bei Verwendung der vom Motor angetriebenen Pumpe besteht keine Notwendigkeit einer elektrischen Steuerung aufgrund der Tatsache, dass die vom Motor angetriebene Pumpe 74 während des Motorlaufs pumpt. Der Kraftstoff kann in die Umgehungsleitung 70 eingeleitet werden, falls keine Notwendigkeit besteht, große Mengen Kraftstoff mit dem ersten Filter 34, wie zum Beispiel einem Sieb, zu filtern. Die Umgehungsleitung 70 und die dritte Pumpe 74 sind optional und darum mit Strichlinien angedeutet. Die Steuereinheit 80 umfasst Instruktionen zum Betreiben der dritten Pumpe 74 in der Umgehungsleitung 70. Vorteilhafterweise erfüllt die in 3 gezeigte Ausführungsform die aktuellen Klassifizierungsregeln, die verlangen, dass aus Redundanzgründen zwei parallele Leitungen zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor vorhanden sein müssen.
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Obgleich die Erfindung im vorliegenden Text anhand von Beispielen in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen angesehen wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch verschiedene Kombinationen oder Modifizierungen ihrer Merkmale und verschiedene weitere Anwendungen umfasst, die in den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beilegenden Ansprüchen definiert ist, fallen. Die in Verbindung mit jeder obigen Ausführungsform angesprochenen Details können in Verbindung mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, wenn eine solche Kombination technisch durchführbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012018504 A1 [0003]
- US 2014/0174407 A1 [0004]
- US 2009/0145403 A1 [0005]
