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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung
für einen Motor, die in der Lage ist, Kraftstoff aus einem
Kraftstofftank mittels einer Kraftstoffpumpe einem Motor, beispielsweise
einem Dieselmotor, zuzuführen.
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Bei
herkömmlichen Dieselmotoren wird eine Kraftstoffpumpe beispielsweise
während des Ansaugens betrieben oder wenn Kraftstoff in
einem Sattel-Kraftstofftank, der einen Haupttank und einen Hilfstank
besitzt, aus dem Hilfstank in den Haupttank gefördert wird.
Beispielsweise ist in der nicht-geprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
JP-A-2008-038 695 eine
Technologie einer Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für
einen Dieselmotor angegeben, wobei eine Strahlpumpe in einem Sattel-Kraftstofftank
vorgesehen ist, der einen Haupttank und einen Hilfstank besitzt.
Dabei wird Rücklauf-Kraftstoff von einem Motor als entsprechendes Fluid
verwendet, und der Kraftstoff wird aus dem Hilfstank in den Haupttank
gefördert.
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Bei
der dort beschriebenen Technologie, bei der eine Strahlpumpe verwendet
wird, ist dann, wenn die Menge des Rücklauf-Kraftstoffes
von dem Motor klein ist, die Menge des Kraftstoffes, der nur mit
der Strahlpumpe aus dem Hilfstank in den Haupttank gefördert
wird, unzureichend.
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Um
dieses Problem beim Stand der Technik zu vermeiden, kann eine weitere
Kraftstoffpumpe zusätzlich zu der Strahlpumpe vorgesehen
sein. Die Hinzufügung einer weiteren Kraftstoffpumpe zum Fördern
des Kraftstoffes führt jedoch nicht zu einer effizienten
Konstruktion, auch wenn der Betrieb der Kraftstoffpumpe gesteuert
wird, indem beispielsweise ein Pegelsensor verwendet wird.
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Ausgehend
von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für einen
Motor anzugeben, die eine Kraftstoffpumpe für die Zuführung
von Kraftstoff in effizienter Weise verwendet und es ermöglicht,
den Kraftstoff ordnungsgemäß einem Motor während
des Anlassens zuzuführen und zu gewährleisten,
daß der Kraftstoff ordnungsgemäß aus
einem Hilfstank in einen Haupttank in dem Kraftstofftank gefördert
wird.
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Gemäß der
Erfindung wird eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung für
einen Motor angegeben, welche den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank
einer Förderpumpe eines Motors zuführt, und zwar
mittels einer Kraftstoffpumpe über eine Zuführungsleitung, wobei
der Rücklauf-Kraftstoff von dem Motor über eine
Rückleitung in den Kraftstofftank eingeleitet wird.
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Die
Kraftstoff-Zuführungseinrichtung weist eine Zweigleitung
auf, die an einer Abzweigung in einem Strömungsweg zwischen
der Kraftstoffpumpe und der Förderpumpe in die Zuführungsleitung
abzweigt. Diese Zweigleitung ist derartig vorgesehen, daß ein
Endbereich davon in dem Innenraum des Kraftstofftanks vorgesehen
ist, wobei der Endbereich sich dort befindet, wo der Kraftstoff
in dem Kraftstofftank von der Förderpumpe angesaugt werden
kann.
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Ferner
ist eine Strömungsweg-Umschalteinrichtung in der Zweigleitung
vorgesehen, um den Kraftstoff der Förderpumpe von der Kraftstoffpumpe aus
zuzuführen, wenn die Kraftstoffpumpe betrieben wird, und
um dafür zu sorgen, daß die Förderpumpe den
Kraftstoff in dem Kraftstofftank durch die Zweigleitung ansaugen
kann, wenn die Kraftstoffpumpe gestoppt ist.
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Die
Kraftstoff-Zuführungseinrichtung gemäß der
Erfindung ermöglicht es, daß die Kraftstoffpumpe zum
Zuführen von Kraftstoff effizient arbeitet, wobei es möglich
ist, den Kraftstoff dem Motor während des Anlassens ordnungsgemäß zuzuführen
und auch den Kraftstoff von dem Hilfstank ordnungsgemäß in den
Haupttank in dem Kraftstofftank zu fördern.
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Die
Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale
und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
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1 eine
schematische Darstellung einer Kraftstoff-Zuführungseinrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
und in
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2A und 2B den
Aufbau eines Strömungsweg-Schaltventils gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist
eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung allgemein mit dem
Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dieser Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 1 wird
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 einer Förderpumpe 6 eines
Motors 5, zum Beispiel eines Dieselmotors, durch eine Zuführungsleitung 4 mittels
einer Kraftstoffpumpe 3 zugeführt, die sich in
dem Kraftstofftank 2 befindet.
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Rücklauf-Kraftstoff,
bei dem es sich um überschüssigen Kraftstoff handelt,
von dem Motor 5 wird in den Kraftstofftank 2 über
eine Rückleitung 7 zurückgeführt.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine gemeinsame Druckleitung
(common-rail) des Motors 5, wobei beispielsweise ein nicht
dargestelltes Kraftstoff-Einspritzventil vorgesehen ist.
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Der
Kraftstofftank 2 ist ein Satteltank, in welchem ein vorstehender
Tanksattelbereich 2a im wesentlichen in dessen Mitte ausgebildet
ist, und es sind ein Haupttank 2b und ein Hilfstank 2c zu
den beiden Seiten des Tanksattelbereiches 2a ausgebildet.
In dem Kraftstofftank 2 ist eine Förderleitung 9 zwischen
dem Haupttank 2b und dem Hilfstank 2c vorgesehen,
um Kraftstoff aus dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b zu
fördern.
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Die
Kraftstoffpumpe 3 ist eine Pumpe, welche in den Kraftstofftank 2 durch
ein Einlaßfilter 10 angesaugten Kraftstoff zu
der Zuführungsleitung 4 pumpt. Die Kraftstoffpumpe 3 wird
betätigt, um Kraftstoff zu pumpen, wenn die Zündung
eingeschaltet ist, bevor das Anlassen beim Start des Motors stattfindet, wenn
die Kraftstoffmenge in dem Hilfstank 2c größer ist
als in dem Haupttank 2b, wobei dies beispielsweise mit
einem nicht-dargestellten Pegelsensor gemessen wird), und wenn festgestellt
wird (beispielsweise aufgrund der Drehzahl des Motors, der Fahrzeuggeschwindigkeit
oder der Kraftstoff-Einspritzmenge), daß ein Betriebszustand
vorliegt, in welchem die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes
von der Rückleitung 7 hoch wird.
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Eine Öffnung 11,
ein Strömungsweg-Schaltventil 12, das als Strömungsweg-Schalteinrichtung dient,
und ein Filter 13 sind in der angegebenen Reihenfolge in
der Zuführungsleitung 4 vorgesehen, und zwar von
einer Auslaß-Öffnungsseite der Kraftstoffpumpe 3 zu
der Förderpumpe 6.
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Eine
erste Zweigleitung 14 zweigt zwischen der Kraftstoffpumpe 3 und
der Öffnung 11 ab. Eine erste Strahlpumpe 15,
die in dem Haupttank 2b vorgesehen und mit einem Endbereich
der Förderleitung 9 verbunden ist, ist an einen
Endbereich der ersten Zweigleitung 14 angeschlossen. Durch
das Pumpen von Kraftstoff mit der Kraftstoffpumpe 3 kann
Kraftstoff in dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b gefördert
werden. Ein Filter 16 ist mit dem anderen Endbereich der
Förderleitung 9 verbunden.
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Eine
zweite Zweigleitung 17 zweigt zwischen der Kraftstoffpumpe 3 und
der Öffnung 11 ab. Eine zweite Strahlpumpe 18,
die in dem Haupttank 2b vorgesehen und mit einem Endbereich
der Rückleitung 7 verbunden ist, ist an einen
Endbereich der zweiten Zweigleitung 17 angeschlossen. Durch
das Pumpen von Kraftstoff mit der Kraftstoffpumpe 3 kann
der Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert werden.
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Die Öffnung 11 ist
so eingestellt, daß dann, wenn die Kraftstoffpumpe 3 aktiviert
wird, die zu dem Motor 5 gepumpte Kraftstoffmenge und die
zu der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 gepumpte
Kraftstoffmenge optimal eingestellt sind.
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Ein
Druckregler 19, der den Druck des von der Kraftstoffpumpe 3 gepumpten
Kraftstoffes auf einen vorgegebenen Druck einstellt, ist stromaufwärts von
der Öffnung 11 vorgesehen.
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Da
der Druck des von der Kraftstoffpumpe 3 gepumpten Kraftstoffes
mit dem Druckregler 19 eingestellt wird, wird der Druck
auf der stromaufwärtigen Seite der Öffnung 11 bei
einem bestimmten Druck gehalten, ohne daß dieser von Schwankungen
der Strömungsmengen-Charakteristik der Kraftstoffpumpe 3 beeinflußt
wird.
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Ferner
wird die Strömungsmenge, also die zu dem Motor gepumpte
Kraftstoffmenge, durch die Öffnung 11 auf einem
bestimmten Wert gehalten, und zwar auf der Basis einer Druck-Strömungsmengen-Charakteristik
der voreingestellten Öffnung 11, ohne daß dieser
durch Schwankungen der Strömungsmengencharakteristik der
Kraftstoffpumpe 3 beeinflußt wird.
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Eine
Zweigleitung 21, die einen Filter 20 im Endbereich
auf der Seite des Haupttanks 2b besitzt, ist mit dem Strömungsweg-Schaltventil 12 in
einem Strömungsweg verbunden, der sich von dem Kraftstoffpumpe 3 unterscheidet.
Der Kraftstoff kann in der Zweigleitung 21 von dem Bodenbereich
des Haupttanks 2b frei zirkulieren.
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Das
Strömungsweg-Schaltventil 12 wird verwendet, um
entweder einen Strömungsweg von der Kraftstoffpumpe 3 zu
dem Motor 5 oder einen Strömungsweg von der Zweigleitung 21 zu
dem Motor 5 freizuschalten.
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Das
Strömungsweg-Schaltventil 12 weist beispielsweise,
wie in 2 dargestellt, eine Kugel 12b und
eine Feder 12c auf. Die Kugel 12b ist in einem
Körper 12a bewegbar, und sie ist in der Lage, entweder
den von der Kraftstoffpumpe 3 kommenden Strömungsweg,
oder aber den von der Zweigleitung 21 kommenden Strömungsweg
zu verschließen. Normalerweise bewegt die Feder 12c die
Kugel 12b in einer Richtung, in welcher der Strömungsweg
von der Kraftstoffpumpe 3 aus geschlossen wird, und spannt
die Kugel diesbezüglich vor.
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Wenn
die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt wird, so kommunizieren der
Motor 5 und der Strömungsweg von der Zweigleitung 21 aus
miteinander (vgl. 2B), während dann,
wenn die Kraftstoffpumpe 3 betätigt wird, der
Motor 5 und der von der Kraftstoffpumpe 3 kommende
Strömungsweg miteinander kommunizieren (vgl. 2A).
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Das
bedeutet, durch die Konfiguration des Strömungsweg-Schaltventils 12 mit
einem solchen Aufbau und das Vorsehen der Zweigleitung 21 macht,
wenn die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt ist, ein von der Förderpumpe 6 des
Motors 5 erzeugter Unterdruck es möglich, Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 2 anzusaugen. Außerdem,
wenn die Kraftstoffpumpe 3 betätigt wird, kehrt
gepumpter Kraftstoff nicht zu dem Kraftstofftank 2 von
der Zweigleitung 21 zurück.
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Eine
Bypass-Leitung 22, die mit der Rückleitung 7 in
Verbindung steht, ist zwischen der Förderpumpe 6 und
dem Filter 13 in der Zuführungsleitung 4 vorgesehen.
Ein Rückschlagventil 23 ist in der Bypass-Leitung 22 vorgesehen
und ermöglicht es dem Kraftstoff lediglich, von der Zuführungsleitung 4 zu der
Rückleitung 7 zu strömen.
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Die
Bypass-Leitung 22 ist vorgesehen, um die Temperatur des
heißen Rücklauf-Kraftstoffs zu reduzieren, indem
sie es ermöglicht, daß aus dem Kraftstofftank 2 gepumpter
Kraftstoff mit niedriger Temperatur in die Rücklaufleitung 7 strömen
kann. Durch die Verwendung des Rückschlagventils 23 in der
Bypass-Leitung 22 wird, wenn die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt
ist, mit einem in der Förderpumpe 6 des Motors 5 erzeugten
Unterdruck zuverlässig ein Rückfluß von
Kraftstoff in die Bypass-Leitung 22 verhindert.
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Im
folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung näher
erläutert.
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Zunächst
wird, wenn der Motor 5 seinen Zustand aus einem angehaltenen
Zustand in einen Zustand mit eingeschalteter Zündung vor
dem Anlassen ändert, die Kraftstoffpumpe 3 betätigt,
so daß Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 zu
der Förderpumpe 6 des Motors 5 gepumpt
wird. Hier wird mit diesem Druck das Strömungsweg-Umschaltventil 12 verwendet,
um zu dem Strömungsweg umzuschalten, der von der Kraftstoffpumpe 3 aus
zu dem Motor 5 führt, so daß der Kraftstoff
in zuverlässiger Weise zu der Förderpumpe 6 des
Motor 5 gepumpt wird.
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Durch
den Betrieb der Kraftstoffpumpe 3 wird der Kraftstoff auch
der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 zugeführt,
und zwar durch die erste Zweigleitung 14 bzw. die zweite
Zweigleitung 17. Dadurch wird dafür gesorgt, daß Kraftstoff
in dem Hilfstank 2c mit der ersten Strahlpumpe 15 durch
die Förderleitung 9 in den Haupttank 2b gefördert
wird. Außerdem wird durch die Wirkung der zweiten Strahlpumpe 18 der
Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert.
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Durch
den Betrieb der Kraftstoffpumpe 3 fließt ferner
der gepumpte Kraftstoff mit niedriger Temperatur in die Rückleitung 7 durch
die Bypass-Leitung 22, so daß die Temperatur von
heißem Rücklauf-Kraftstoff reduziert wird.
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Nachdem
der Betrieb des Motors 5 gestartet worden ist, wird, entweder
wenn die Kraftstoffmenge in dem Hilfstank 2c größer
ist als in dem Haupttank 2b (wobei dies beispielsweise
mit einem nicht dargestellten Pegelsensor detektiert wird), oder
wenn festgestellt wird, daß der Betriebszustand ein solcher
ist, in welchem die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffs von
der Rückleitung 7 hoch wird (wobei dies zum Bespiel
aus der Drehzahl des Motors, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der
Kraftstoffmenge ermittelt wird), in der oben erwähnten
Weise die Kraftstoffpumpe 3 betrieben, um Kraftstoff zu
pumpen. Dies bewirkt, daß der Kraftstoff aus dem Hilfstank 2c in den
Haupttank 2b gefördert wird und daß die
Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffs reduziert wird.
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Wenn
die Kraftstoffmenge in dem Haupttank 2b ausreichend ist
und die Temperatur des Rücklauf-Kraftstoffes ausreichend
niedrig ist, wird die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt.
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Wenn
dann die Kraftstoffpumpe 3 gestoppt ist, wird das Strömungsweg-Schaltventil 12 verwendet,
um den von der Zweigleitung 21 kommenden Strömungsweg
zu dem Motor hin umzuschalten. Dadurch bewirkt ein in der Förderpumpe 6 des
Motors 5 erzeugter Unterdruck, daß Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 2 angesaugt wird, so daß eine
ausreichende Menge an Kraftstoff der Förderpumpe 6 zugeführt wird.
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Auf
diese Weise wird gemäß der Ausführungsform
der Erfindung die eine Kraftstoffpumpe 3 verwendet als
Pumpe zum Zuführen von Kraftstoff während des
Ansaugens, als Pumpe zum Fördern von Kraftstoff in den
Kraftstofftank 2, und als Pumpe zum Reduzieren der Temperatur
von Rücklauf-Kraftstoff. Wenn diese Pumpen nicht erforderlich
sind, können sie gestoppt werden. Dies führt zu
einer hohen Effizienz und trägt in hohem Maße
zu einer Reduzierung von Kosten, der Anzahl von Komponenten sowie
des Gewichtes bei.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
macht das Vorsehen der Öffnung 11 und des Druckreglers 19 es
möglich, die Kraftstoffmenge zu stabilisieren, die zu dem
Motor 5 gepumpt wird, ferner den Kraftstoff zu stabilisieren, der
durch die Bypass-Leitung 22 strömt, um die Temperatur
des Rücklauf-Kraftstoffes zu reduzieren, sowie die Strömungsmenge
des Rücklauf-Kraftstoffes zu stabilisieren.
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Das
bedeutet, wenn eine einschränkende Bedingung des Motors 5 darin
besteht, daß der Gegendruck der Rückleitung 7 vorgegeben
ist, so macht das Stabilisieren der Strömungsmenge der
Rückleitung 7 es möglich, die Temperatur
des stabilisierten Rücklauf-Kraftstoffs zu reduzieren,
während ordnungsgemäß die Gegendruckbedingung
des Rücklauf-Kraftstoffs erfüllt wird.
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Ferner
kann gemäß der beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung der Gegendruck der Rückleitung 7 mit
der zweiten Strahlpumpe 18 reduziert werden. Während
daher ordnungsgemäß die Gegendruck-Bedingung des
Rücklauf-Kraftstoffs erfüllt wird, kann die Temperatur
des stabilisierten Rücklauf-Kraftstoffes reduziert werden,
während in ausreichendem Maße für die
Strömungsmenge von Kraftstoff gesorgt wird, der durch die
Bypass-Leitung 22 fließt.
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Die
Kraftstoffpumpe 3 kann so ausgebildet werden, daß der
Auslaß zu dem Motor 5 hin und der Auslaß zu
der ersten Strahlpumpe 15 und der zweiten Strahlpumpe 18 hin
jeweils mit verschiedenen Auslaßöffnungen realisiert
werden.
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In
den verschiedenen Ausführungsformen brauchen von der Konstruktion
mit der Öffnung, welche die Strömungsmenge des
Kraftstoffs einstellt, dem Druckregler 19, der den Druck
der Strömungsmenge auf einem bestimmten Wert hält,
und der ersten Strahlpumpe 15, welche den Kraftstoff von
dem Hilfstank 2c in den Haupttank 2b fördert;
von der Konstruktion mit der zweiten Strahlpumpe 18, welche den
Gegendruck der Rückleitung 7 reduziert; und der Konstruktion
der Bypass-Leitung 22 zum Reduzieren der Temperatur des
Rücklauf-Kraftstoffes nicht alle verwendet zu werden. Diese
Komponenten können in Abhängigkeit von den jeweiligen
Gegebenheiten geeignet ausgewählt und verwendet werden.
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Ferner
ist die Konstruktion des Strömungsweg-Schaltventils 12 nicht
auf die spezielle oben beschriebene Ausführungsform beschränkt,
vielmehr können auch andere generell verwendete Schaltventile
für diesen Zweck verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-038695
A [0002]