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Technisches Gebiet
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Diese Anmeldung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und insbesondere den Schutz einer Hochdruckkraftstoffpumpe in einem Dieselmotorsystem.
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Hintergrund und Kurzdarstellung
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In einem modernen Dieselmotorsystem wird eine Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet, um Kraftstoff zu einem Satz von Kraftstoffeinspritzdüsen zu liefern. Die Pumpe enthält in der Regel ein(en) oder mehrere Hubkolben und Lager, die durch den Dieselkraftstoff selbst geschmiert werden. Demgemäß kann Betrieb der Pumpe mit einer inadäquaten Kraftstoffversorgung – das heißt einem inadäquaten Einlasskraftstoffdruck – die Pumpe beschädigen. Es kommt zu Beschädigung, da Luft, die in den Kraftstoffleitungen vorhanden ist, wenn die Kraftstoffversorgung inadäquat ist, kein effektives Schmiermittel für die Pumpe ist. Das Ausmaß der unter solchen Bedingungen entstandenen Schäden kann von beschleunigtem Verschleiß, wodurch die Nutzlebensdauer der Pumpe verkürzt wird, bis Gesamtversagen der Pumpe reichen.
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Eine inadäquate Kraftstoffversorgung einer Hochdruckkraftstoffpumpe betreffenden Startvermögensproblemen wird zum Beispiel in dem
US-Patent Nr. 7 698 054 von Akita et al. begegnet. In dieser Bezugsschrift kann eine Hochdruckkraftstoffpumpe vor Anschleppen des Motors für eine längere Dauer angetrieben werden, damit dem Kraftstoffdampf in den Kraftstoffleitungen mehr Zeit bleibt, durch den Kraftstoff verdrängt zu werden. Die Bestimmung dessen, wie lange das Anschleppen verzögert werden soll, basiert auf der Kraftstofftemperatur und dem Kraftstoffdruck. Dieser Ansatz scheint jedoch am besten auf Benzinmotoren anwendbar zu sein, bei denen sich in den Kraftstoffleitungen nach Abschalten des Motors eine signifikante Kraftstoffdampfmenge ansammeln kann. Sie ist weniger auf Dieselmotoren anwendbar, bei denen der Kraftstoff weniger flüchtig ist, sondern vielmehr dort, wo Lufteintritt in den Kraftstoffleitungen zu Unterschmierung der Hochdruckkraftstoffpumpe führen kann. Des Weiteren wird bei der Lösung von Akita et al. die Pumpe mit inadäquatem Kraftstoffdruck betrieben und sie steht der Aufgabe des Schutzes der Pumpe vor vorzeitigen Verschleiß und Versagen entgegen.
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Demgemäß haben die vorliegenden Erfinder einen alternativen Ansatz konzipiert, der sich direkt auf Dieselmotorsysteme anwenden lässt. Eine Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Schutz einer Hochdruckkraftstoffpumpe in einem Dieselmotorsystem bereit. Das Verfahren umfasst Aktivieren der Hochdruckkraftstoffpumpe, wenn Kraftstoffdruck im Dieselmotorsystem über einem Schwellwert liegt, und Deaktivieren der Hochdruckkraftstoffpumpe, wenn der Kraftstoffdruck unter dem Schwellwert liegt. Auf diese Weise wird die Hochdruckkraftstoffpumpe vor vorzeitigem Verschleiß und Versagen aufgrund von inadäquater Schmierung geschützt.
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Die obigen Aussagen werden zur vereinfachten Einführung eines ausgewählten Teils der vorliegenden Offenbarung und nicht zur Bestimmung von wesentlichen oder Schlüsselmerkmalen bereitgestellt. Der durch die Ansprüche definierte beanspruchte Erfindungsgegenstand ist weder auf den obigen Inhalt noch auf Implementierungen, die sich mit den hier angeführten Problemen oder Nachteilen befassen, beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt Aspekte eines beispielhaften Motorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 zeigt Aspekte eines beispielhaften Kraftstoffsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Schutz einer Hochdruckkraftstoffpumpe in einem Dieselmotorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
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Detaillierte Beschreibung
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Es werden nunmehr Aspekte der vorliegenden Offenbarung beispielhaft und mit Bezug auf die oben angeführten dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Komponenten, Verfahrensschritte und andere Elemente, die im Wesentlichen gleich sein können, werden gleichgestellt identifiziert und unter minimaler Wiederholung beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass gleichgestellt identifizierte Elemente bis zu einem gewissen Grad unterschiedlich sein können. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die in dieser Offenbarung enthaltenen Zeichnungsfiguren schematisch und allgemein nicht maßstäblich gezeichnet sind. Stattdessen können die verschiedenen Zeichnungsmaßstäbe, Aspektverhältnisse und Anzahlen von Komponenten, die in den Figuren gezeigt werden, absichtlich verzerrt sein, um bestimmte Merkmale oder Beziehungen leichter ersichtlich zu machen.
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1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 10 eines Kraftfahrzeugs. Im Motorsystem 10 wird Frischluft in einen Luftfilter 12 eingelassen und strömt zum Verdichter 14. Der Verdichter kann ein beliebiger geeigneter Einlassluftverdichter – zum Beispiel ein motorgetriebener oder ein antriebswellengetriebener Laderverdichter – sein. In dem Motorsystem 10 ist der Verdichter jedoch mit einer Turbine 16 im Turbolader 18 mechanisch gekoppelt, wobei die Turbine durch expandierendes Motorabgas vom Auslasskrümmer 20 angetrieben wird.
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Der Verdichter 14 ist über einen Ladeluftkühler (CAC – Charge-Air Cooler) 24 und ein Drosselventil 26 mit dem Einlasskrümmer 22 strömungsgekoppelt. Druckbeaufschlagte Luft vom Verdichter strömt durch den CAC und das Drosselventil auf dem Weg zum Einlasskrümmer. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Verdichterumluftventil (CRV – Compressor Recirculation Valve) 28 zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters gekoppelt. Das Verdichterumluftventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das dazu konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um überschüssigen Ladedruck abzulassen.
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Der Auslasskrümmer 20 und der Einlasskrümmer 22 sind durch eine Reihe von Auslassventilen 32 bzw. Einlassventilen 34 mit einer Reihe von Zylindern 30 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform können die Auslass- und/oder Einlassventile elektronisch betätigt werden. Bei einer anderen Ausführungsform können die Auslass- und/oder Einlassventile durch Nocken betätigt werden. Ob elektronisch betätigt oder durch Nocken betätigt, die Steuerzeit des Auslass- und Einlassventil-Öffnens und -Schließens kann nach Bedarf für eine Sollverbrennungs- und -abgasreinigungsleistung eingestellt werden.
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Den Zylindern 30 können je nach Ausführungsform verschiedenste Kraftstoffe zugeführt werden, zum Beispiel Diesel oder Biodiesel. Bei der dargestellten Ausführungsform wird den Zylindern Kraftstoff vom Kraftstoffsystem 36 über Direkteinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzdüsen 38 zugeführt. Bei den verschiedenen hierin in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann der Kraftstoff über Direkteinspritzung, Saugkanaleinspritzung oder irgendeine Kombination davon zugeführt werden. Im Motorsystem 10 kann Verbrennung über Kompressionszündung in irgendeiner Variante angesteuert werden.
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Das Motorsystem 10 enthält ein Hochdruck(HP)-Abgasrückführungs(EGR)-Ventil 40 und einen HP-EGR-Kühler 42. Wenn das HP-EGR-Ventil geöffnet ist, wird ein Teil des Hochdruckabgases vom Auslasskrümmer 20 durch den HP-EGR-Kühler zum Einlasskrümmer 22 gesaugt. Im Einlasskrümmer verdünnt das Hochdruckabgas die Einlassluftladung für kühlere Verbrennungstemperaturen, verringerte Emissionen und andere Vorteile. Das verbleibende Abgas strömt zur Turbine 16 zum Antrieb der Turbine. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment erwünscht wird, kann sämtliches Abgas oder ein Teil davon stattdessen durch das Wastegate 44 geleitet werden und dabei die Turbine umgehen. Der kombinierte Strom von der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die verschiedenen Abgasnachbehandlungsvorrichtungen des Motorsystems, wie weiter unten beschrieben.
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Im Motorsystem 10 ist eine Dieseloxidationskatalysator-Vorrichtung (DOC-Vorrichtung, DOC – Diesel-Oxidation Catalyst) 46 stromabwärts der Turbine 16 gekoppelt. Die DOC-Vorrichtung enthält eine interne Katalysatorträgerstruktur, auf die ein DOC-Washcoat aufgebracht ist. Die DOC-Vorrichtung ist dazu konfiguriert, restliches CO, restlichen Wasserstoff und restliche Kohlenwasserstoffe, die im Motorabgas vorhanden sind, zu oxidieren.
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Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 48 ist stromabwärts der DOC-Vorrichtung 46 gekoppelt. Der DPF ist ein regenerierbarer Rußfilter, der dazu konfiguriert ist, Ruß, der im Motorabgasstrom mitgeführt wird, einzufangen; er umfasst ein Rußfiltersubstrat. Auf das Substrat ist ein Washcoat aufgebracht, der die Oxidation des angesammelten Rußes und die Wiederherstellung der Filterkapazität unter bestimmten Bedingungen fördert. Bei einer Ausführungsform kann der angesammelte Ruß intermittierenden Oxidationsbedingungen unterzogen werden, bei denen die Motorfunktion eingestellt wird, um vorübergehend Abgas mit höherer Temperatur bereitzustellen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der angesammelte Ruß kontinuierlich oder quasi kontinuierlich unter normalen Betriebsbedingungen oxidiert werden.
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Eine Reduktionsmitteleinspritzdüse 50, ein Reduktionsmittelmischer 52 und eine SCR-Vorrichtung (SCR – Selective Catalytic Reduction/selektive katalytische Reduktion) 54 sind stromabwärts des DPF 48 im Motorsystem 10 gekoppelt. Die Reduktionsmitteleinspritzdüse ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel (z. B. eine Harnstofflösung) vom Reduktionsmittelreservoir 56 zu empfangen und das Reduktionsmittel steuerbar in den Abgasstrom einzuspritzen. Die Reduktionsmitteleinspritzdüse kann eine Düse umfassen, die die Reduktionsmittellösung in Form eines Aerosols dispergiert. Stromabwärts der Reduktionsmitteleinspritzdüse angeordnet, ist der Reduktionsmittelmischer dazu konfiguriert, den Umfang und/oder die Homogenität der Dispersion des eingespritzten Reduktionsmittels im Abgasstrom zu erhöhen. Der Reduktionsmittelmischer kann einen oder mehrere Flügel umfassen, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom und das mitgeführte Reduktionsmittel zu verwirbeln, um die Dispersion zu verbessern. Nachdem es im heißen Motorabgas dispergiert ist, kann sich zumindest ein Teil des eingespritzten Reduktionsmittels zersetzen. Bei Ausführungsformen, bei denen das Reduktionsmittel eine Harnstofflösung ist, zersetzt sich das Reduktionsmittel zu Wasser, Ammoniak und Kohlendioxid. Der restliche Harnstoff zersetzt sich beim Auftreffen auf den SCR-Katalysator (siehe unten).
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Die SCR-Vorrichtung 54 ist stromabwärts des Reduktionsmittelmischers 52 gekoppelt. Die SCR-Vorrichtung kann dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere chemische Reaktionen zwischen Ammoniak, das durch die Zersetzung des eingespritzten Reduktionsmittels gebildet wird, und NOx vom Motorabgas zu ermöglichen, wodurch die Menge an NOx, die an die Umgebung abgegeben wird, verringert wird. Die SCR-Vorrichtung umfasst eine interne Katalysatorträgerstruktur, auf die ein SCR-Washcoat aufgebracht ist. Der SCR-Washcoat ist dazu konfiguriert, das NOx und den Ammoniak zu sorbieren und die Redox-Reaktion derselben zu katalysieren, um Distickstoff (N2) und Wasser zu bilden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Art, Anzahl und Anordnung von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen im Motorsystem bei den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verschieden sein können. Einige Konfigurationen können beispielsweise einen zusätzlichen Rußfilter oder eine Mehrzweck-Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die Rußfilterung mit anderen Abgasreinigungsfunktionen, wie z. B. dem Einfangen von NOx, kombiniert, enthalten.
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Weiter auf 1 Bezug nehmend, kann sämtliches behandeltes Abgas oder ein Teil davon über einen Schalldämpfer 58 in die Umgebung freigesetzt werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases durch den Niederdruck(LP)-EGR-Kühler 60 umgeleitet werden, vor oder nach der Abgasreinigung. Das Abgas kann durch Öffnen des Niederdruck-EGR-Ventils 62, das in Reihe mit dem Niederdruck-EGR-Kühler gekoppelt ist, umgeleitet werden. Vom Niederdruck-EGR-Kühler 60 strömt das abgekühlte Abgas zum Verdichter 14.
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Das Motorsystem 10 enthält ein elektronisches Steuersystem (ECS – Electronic Control System) 64, das dazu konfiguriert ist, verschiedene Motorsystemfunktionen zu steuern. Das elektronische Steuersystem enthält maschinenlesbare Speichermedien (zum Beispiel Speicher) und einen oder mehrere Prozessoren, die für eine geeignete Entscheidungsfindung als Reaktion auf eine Sensoreingabe konfiguriert und auf eine intelligente Steuerung der Motor-System-Bauteile ausgerichtet sind. Solch eine Entscheidungsfindung kann gemäß verschiedener Strategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, implementiert werden. Auf diese Weise kann das elektronische Steuersystem dazu konfiguriert sein, beliebige oder alle Aspekte der hierin offenbarten Verfahren zu implementieren, wobei die verschiedenen Verfahrensschritte – zum Beispiel Operationen, Funktionen und Aktionen – als in maschinenlesbare Speichermedien im elektronischen Steuersystem programmierter Code ausgestaltet sein können.
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Das elektronische Steuersystem 64 enthält eine Sensorschnittstelle 66, eine Motor-Steuerung-Schnittstelle 68 und eine On-board-Diagnoseeinheit (OBD-Einheit, OBD = On-Board Diagnostic) 70. Zur Bewertung von Betriebsbedingungen des Motorsystems 10 und des Fahrzeugs, in dem das Motorsystem installiert ist, empfängt die Sensorschnittstelle 66 eine Eingabe von verschiedenen Sensoren, die im Fahrzeug angeordnet sind – Durchflusssensoren, Temperatursensoren, Pedalstellungssensoren, Drucksensoren usw. In 1 werden einige beispielhafte Sensoren gezeigt – ein Fahrpedalstellungssensor 72, ein Einlasskrümmerdrucksensor (MAP-Sensor, MAP – Manifold Air Pressure) 74, ein Krümmerlufttemperatursensor (MAT-Sensor, MAT – Manifold Air-Temperature) 76, ein Luftmassenratensensor (MAF-Ratensensor, MAF – Mass Air-Flow/Luftmasse) 78, ein NOx-Sensor 80, ein Auslasssystemtemperatursensor 82, ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 84 und ein Einlassluftverdünnungssensor (DIL-Sensor, DIL – Dilution) 86. Es können auch verschiedene andere Sensoren vorgesehen sein.
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Das elektronische Steuersystem 64 enthält auch eine Motor-Steuerung-Schnittstelle 68. Die Motor-Steuerung-Schnittstelle ist dazu konfiguriert, elektronisch steuerbare Ventile, Aktuatoren und andere Bauteile des Fahrzeugs – zum Beispiel das Drosselventil 26, das CRV 28, das Wastegate 44 und die EGR-Ventile 40 und 62 – zu betätigen. Die Motor-Steuerung-Schnittstelle ist mit jedem elektronisch gesteuerten Ventil und Aktuator wirkgekoppelt und ist dazu konfiguriert, ihr Öffnen, Schließen und/oder ihre Einstellung nach Bedarf anzusteuern, wie für das Implementieren der hier beschriebenen Steuerfunktionen erforderlich.
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Weiterhin enthält das elektronische Steuersystem 64 eine On-board-Diagnoseeinheit (OBD-Einheit, OBD = On-Board Diagnostic) 70. Die OBD-Einheit ist ein Teil des elektronischen Steuersystems und ist dazu konfiguriert, eine Beeinträchtigung verschiedener Komponenten des Motorsystems 10 zu diagnostizieren. Solche Komponenten können zum Beispiel Kraftstoffsystemkomponenten umfassen.
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2 zeigt Aspekte eines beispielhaften Kraftstoffsystems 36 bei einer Ausführungsform. Das Kraftstoffsystem enthält eine Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 88 (HP-Kraftstoffeinspritzpumpe, HP – High Pressure). Bei einigen Ausführungsformen kann die HP-Kraftstoffpumpe mit einer Riemenscheibe oder einem Schrägrad starr mit der Motorkurbelwelle gekoppelt sein. In anderen Beispielen kann die HP-Kraftstoffpumpe über eine Kupplung gezielt gekoppelt werden. Bei der Ausführungsform von 2 enthält die HP-Kraftstoffpumpe ein Volumenregelventil (VCV – Volume-Control Valve) 90. Die Saugpumpe 92 zieht Dieselkraftstoff aus dem Kraftstofftank 94 und führt ihn der HP-Kraftstoffpumpe zu, wobei sie den Kraftstoff durch den Primärkraftstofffilter 96 saugt und ihn durch den Sekundärkraftstofffilter 98 drückt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Saugpumpe 92 und der Primärkraftstofffilter 96 zusammen mit dem Rückführventil 100 (siehe unten) in einem Dieselkraftstoffkonditionierungsmodul (DFCM-Diesel-Fuel Conditioning Module) 102 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen kann sich ein analoges Modul in dem Kraftstofftank befinden.
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Bei der Ausführungsform von 2 enthält die HP-Kraftstoffpumpe einen linken Kraftstoffauslass 104L und einen rechten Kraftstoffauslass 104R. Bei dieser Konfiguration fließt druckbeaufschlagter Kraftstoff sowohl vom linken als auch vom rechten Auslass zur linken Kraftstoff-Verteilerleitung 106L, die Kraftstoff den linken Kraftstoffeinspritzdüsen 108L zuführt. Von der linken Kraftstoff-Verteilerleitung fließt der druckbeaufschlagte Kraftstoff auch zur rechten Kraftstoff-Verteilerleitung 106R, die Kraftstoff den rechten Kraftstoffeinspritzdüsen 108R zuführt. Somit ist das Kraftstoffsystem über die linke und rechte Kraftstoff-Verteilerleitung mit dem Motor strömungsgekoppelt. Die Rücklaufleitungen 110L und 110R leiten nicht eingespritzten Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzdüsen zum Einlass der HP-Kraftstoffpumpe zurück. Eine Rücklaufleitung 112 ist auch von der linken Kraftstoff-Verteilerleitung vorgesehen. Diese Leitung führt nicht eingespritzten Kraftstoff von der linken Kraftstoff-Verteilerleitung weg, der durch das Druckregelventil (PCV-Pressure Control Valve) 114 zum Steuern von Verteilerleitungsdruck abgeleitet wird. Unter Normalbetriebsbedingungen wird der Großteil des abgeleiteten Kraftstoffs über den Kraftstoffkühler 116 zum Kraftstofftank 94 zurückgeleitet. Der Rest des abgeleiteten Kraftstoffs wird direkt zur HP-Kraftstoffpumpe zurückgeleitet, um Kühlung und Schmierung zu gewährleisten. Das Öffnen des Rückführventils 100 leitet den Kraftstoff um, der gewöhnlich zum Kraftstofftank zurückgeleitet werden würde, und führt ihn stattdessen unter ausgewählten Bedingungen zum Einlass des Primärkraftstofffilters 96 zurück, zum Beispiel bei niedrigen Temperaturen, wenn Leistung verbessert wird, indem so viel Wärme wie möglich im zurückgeführten Kraftstoff gehalten wird.
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Das Kraftstoffsystem 36 enthält mehrere Sensoren: zum Beispiel einen Kraftstoff-Verteilerleitungsdrucksensor 118, einen Kraftstofftemperatursensor 120 und einen Kraftstoffförderdrucksensor 122. Bei einer Ausführungsform erzeugt jeder der Kraftstoffdrucksensoren ein Ausgangssignal, das sich kontinuierlich mit dem Kraftstoffdruck in der Leitung, mit der sie jeweils gekoppelt sind, ändert. Bei anderen Ausführungsformen kann mindestens einer der Kraftstoffdrucksensoren ein Druckschalter sein, der effektiv eine Boolesche Ausgabe hat, die seinen Zustand schaltet, wenn der Kraftstoffdruck einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
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Kein Aspekt der vorangehenden Beschreibung oder Zeichnungen sollte in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden, denn zahlreiche andere Motor- und Kraftstoffsysteme liegen im Wesen und Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung. Ein anderes gleichermaßen geeignetes Kraftstoffsystem kann zum Beispiel eine interne Transferpumpe (ITP) anstelle einer Saugpumpe enthalten. Die ITP kann stromaufwärts der HP-Kraftstoffpumpe 88 gekoppelt sein, so dass der Teil des Kraftstoffsystems, der zur ITP führt, unter reduziertem Druck gehalten wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der ITP eine Einlassdrossel enthalten. Andere Kraftstoffsysteme können sowohl eine Saugpumpe als auch eine ITP enthalten. Des Weiteren kann jeder der oben beschriebenen Kraftstofffilter zusätzliche Komponenten enthalten, wie zum Beispiel ein Wasser-in-Kraftstoff-Sensor, einen Wasserbehälter zum vorübergehenden Speichern von durch den Kraftstofffilter aus dem Kraftstoff entferntem Wasser und einen Ablass zur dauerhaften Abführung des gespeicherten Wassers.
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Die oben beschriebenen Konfigurationen ermöglichen verschiedene Verfahren zum Schutz einer Hochdruckkraftstoffpumpe in einem Dieselmotorsystem. Demgemäß werden nunmehr einige solcher Verfahren unter fortwährender Bezugnahme auf die obigen Konfigurationen beispielhaft beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die hier beschriebenen Verfahren und andere im Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung auch durch andere Konfigurationen ermöglicht werden können. Die Verfahren können jederzeit gestartet werden, wenn das Motorsystem 10 in Betrieb ist, und können wiederholt durchgeführt werden. Natürlich kann jede Durchführung eines Verfahrens die Zugangsbedingungen für eine nachfolgende Durchführung ändern und dadurch eine komplexe Entscheidungsfindungslogik aufrufen. Eine derartige Logik wird in dieser Offenbarung vollständig in Betracht gezogen. Des Weiteren können bei einigen Ausführungsformen einige der hierin beschriebenen und/oder dargestellten Verfahrensschritte ausgelassen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die gezeigte Reihenfolge der Verfahrensschritte muss ebenfalls nicht immer erforderlich sein, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erzielen, sondern ist für eine leichtere Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 124 zum Schutz einer Hochdruckkraftstoffpumpe in einem Dieselmotorsystem. Bei 126 von Verfahren 124 wird (werden) ein oder mehrere sensorische Signale (zum Beispiel Spannungen oder Ströme) als Reaktion auf Kraftstoffdruck im Dieselkraftstoffsystem empfangen. Im Rahmen der hier betrachteten Ausführungsformen kann (können) das (die) empfangene(n) Signal (e) Kraftstoffdruck an praktisch jedem Ort des Kraftstoffsystems – zum Beispiel an einem Einlass der HP-Kraftstoffpumpe oder an einem Auslass – widerspiegeln. Somit kann ein Signal von einem Kraftstoff-Verteilerleitungsdrucksensor, der mit einer Kraftstoff-Verteilerleitung in dem Dieselmotorsystem gekoppelt ist, empfangen werden. Bei noch anderen Ausführungsformen kann das Signal von einem Niederdruck-(z. B. förderseitigen)Kraftstoffdrucksensor oder -schalter, der stromaufwärts der HP-Kraftstoffpumpe im Dieselmotorsystem gekoppelt ist, empfangen werden. In Abhängigkeit von dem bestimmten Dieselmotorsystem, in dem das Verfahren 124 implementiert wird, kann das Signal eine Spannung oder ein Strom von einer stromaufwärts der HP-Kraftstoffpumpe im Dieselmotorsystem gekoppelten Niederdruck-Kraftstoffpumpe sein. Die Niederdruckpumpe, die die (bzw. den) den Druck anzeigende Spannung oder Strom erzeugt, kann zum Beispiel eine Saugpumpe oder eine ITP sein.
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Bei den hier in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann die Art und Weise des Schutzes der HP-Kraftstoffpumpe von dem Zeitrahmen abhängig sein, in dem das auf Kraftstoffdruck reagierende Signal abgefragt wird. Bei einer Ausführungsform, bei der die Hauptaufgabe darin besteht, die HP-Kraftstoffpumpe beim Starten zu schützen, kann das Signal nach Key-On und vor Anschleppen des Motors empfangen werden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Signal während des Anschleppens des Motors oder zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Motorbetriebs empfangen werden. Der Begriff 'Key-On bezieht sich gemeinhin auf einen Zustand, in dem ein Fahrzeugführer einen mechanischen Zündschlüssel in den Fahrzeugzündschalter eingeführt hat, den Schlüssel aber noch nicht gedreht hat, um Anschleppen des Motors einzuleiten. Die Verwendung dieses Begriffs schließt jedoch keine anderen Ausführungsformen aus, die zum Beispiel ein schlüsselloses elektronisches Steuersystem zum Starten des Fahrzeugs verwenden. Bei solchen Ausführungsformen kann sich 'Key-On' als Alternative auf den Zustand beziehen, nachdem ein 'Schlüssel' (Key) im elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs empfangen worden ist, was anzeigt, dass das Fahrzeug in einen 'Ein'(On)-Status übergegangen ist. In einem Beispiel kann das Key-On einen Fern-Schlüssel umfassen, der beim Fahrzeug vorliegt und damit kommuniziert, und kann vor oder gleichzeitig mit dem Drücken eines Zündknopfs oder einer Fern-Motorstartanforderung vorliegen.
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Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere sensorische Signale direkt zur Anzeige, ob die HP-Kraftstoffpumpe aktiviert oder deaktiviert werden sollte, verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen sind die sensorischen Signale Eingaben in einen Rechenalgorithmus, der einen charakteristischen Kraftstoffdruck im System modelliert – zum Beispiel den Druck am Einlass der HP-Kraftstoffpumpe. Demgemäß wird bei dem optionalen Schritt 128 von Verfahren 124 ein berechnetes Signal durch Modellieren des Kraftstoffdrucks am Einlass basierend auf dem einen oder den mehreren sensorischen Signalen berechnet. Ein geeignetes Kraftstoffdruckmodell kann bei einigen Ausführungsformen auf den zu einem oder mehreren Steuerventilen im Kraftstoffsystem gesendeten Steuersignalen basieren – d. h. einem mit einer Kraftstoff-Verteilerleitung gekoppelten Druckregelventil oder einem in der HP-Kraftstoffpumpe gekoppelten Volumenregel(Dosier)-Ventil. Das Tastverhältnissignal sowohl zu dem Volumenregel- als auch Druckregelventil kann zum Modellieren des Drucks verwendet werden, da jedes dieser Ventile eine eng maschinell bearbeitete Öffnung ist. Basierend auf dem Tastverhältnis kann der Kraftstoffdruck als Flüssigkeitsstrom durch eine Öffnung modelliert werden. Bei einigen solchen Ausführungsformen kann die Kraftstofftemperatur auch die Kennfelderstellung zwischen Tastverhältnis und modellierten Kraftstoffdruck beeinflussen.
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Bei 130 wird bestimmt, ob ein solches Signal (entweder das eine oder die mehreren sensorischen Signale oder ein basierend auf Modellierung eines Kraftstoffsystemdrucks berechnetes Signal) innerhalb seines Normalbereichs liegt. Wenn das Signal innerhalb seines Normalbereichs liegt, dann geht das Verfahren zu 132 über, wo die HP-Kraftstoffpumpe aktiviert wird oder bleibt. In bestimmten Szenarien, in denen das Verfahren nach Key-On und vor dem Motorstart implementiert wird, wird der Motor dann bei 133 angeschleppt. Liegt das Signal jedoch nicht innerhalb seines Normalbereichs, dann geht das Verfahren zu 134 über, wo die HP-Kraftstoffpumpe deaktiviert wird. Insbesondere kann die Aktion des Deaktivierens der HP-Kraftstoffpumpe durchgeführt werden, wenn ein Wechsel des Signals von einem normalen zu einem anomalen Bereich detektiert wird, oder einfach bei jeglicher Bestimmung, dass sich das Signal außerhalb seines Normalbereichs befindet. Bei einigen Ausführungsformen kann die Pumpe zum Schutz der HP-Kraftstoffpumpe beim Starten während Anschleppens des Motors oder davor deaktiviert werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Pumpe nach Key-On, und bevor Anschleppen des Motors begonnen hat, deaktiviert werden. Natürlich kann das Anschleppen des Motors verhindert oder abgebrochen werden, wann immer die Hochdruck-Kraftstoffpumpe deaktiviert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen, zum Beispiel, wenn die HP-Kraftstoffpumpe starr mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, kann die HP-Kraftstoffpumpe einfach durch Verhindern oder Abbrechen von Motoranschleppen deaktiviert werden. Als Alternative dazu kann die HP-Kraftstoffpumpe durch Ausrücken einer Kupplung, die den Antrieb der HP-Kraftstoffpumpe mit der Kurbelwelle des Motors gezielt koppelt, deaktiviert werden. Bei noch anderen Ausführungsformen kann die Pumpe nach Anschleppen des Motors oder zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Motorbetriebs, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffversorgung inadäquat zum Schmieren der Pumpe ist, deaktiviert werden. Insbesondere kann das Deaktivieren der HP-Kraftstoffpumpe unabhängig von der Temperatur – z. B. der Kraftstofftemperatur, der Motortemperatur, der Umgebungstemperatur usw. – implementiert werden.
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Kraftstoffdruck unter dem Schwellwert kann Luft in der HP-Kraftstoffpumpe oder in einer Leitung, die dazu konfiguriert ist, der HP-Kraftstoffpumpe Kraftstoff zuzuführen, anzeigen. Demgemäß wird die HP-Kraftstoffpumpe in Verfahren 124 aktiviert, wenn der Kraftstoffdruck im Dieselmotorsystem über einem Schwellwert liegt, und deaktiviert, wenn der Kraftstoffdruck am Einlass unter dem Schwellwert liegt. Bei einer Ausführungsform kann der hier erwähnte Schwellwert einer Untergrenze des Bereichs des sensorischen Signals oder des berechneten Signals unter der Annahme, dass das Signal mit zunehmendem Kraftstoffdruck zunimmt, entsprechen.
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Weiter auf 3 Bezug nehmend, wird bei 136 des Verfahrens 124 ein MIL-Code, der insbesondere HP-Kraftstoffpumpenabschaltung aufgrund von inadäquater Kraftstoffversorgung anzeigt, im OBD-System des Kraftfahrzeugs, in dem das Dieselmotorsystem installiert ist, gesetzt. Diese Aktion kann wiederum bei 138 eine Benachrichtigung des Kraftfahrzeugführers, dass die HP-Kraftstoffpumpe aufgrund von inadäquater Kraftstoffversorgung deaktiviert worden ist, auslösen. Sobald solch ein Fehler im OBD-System registriert worden ist, kann des Weiteren eine anschließende Aktivierung der HP-Kraftstoffpumpe (und anschließendes Anschleppen des Motors) so lange deaktiviert werden, bis der Fehler durch einen Servicetechniker oder in einigen Fällen durch Auffüllen des Kraftstoffsystems oder eine andere Eingabe seitens des Bedieners, wie zum Beispiel über eine Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs, die die Anzeige, Anweisungen an den Bediener, anzeigt und eine Bedienereingabe empfängt, rückgesetzt worden ist. Als Reaktion auf die Registrierung des Fehlers im OBD-System wird der Motor als Reaktion auf anschließende Anforderungen von dem Fahrzeugführer oder dem Motorsteuersystem zum Anschleppen und zur Kraftstoffversorgung des Motors nicht angeschleppt und nicht mit Kraftstoff versorgt, und ferner wird die HP-Kraftstoffpumpe deaktiviert und nicht aktiviert gehalten. Es sei darauf hingewiesen, dass der MIL-Code in einem nichtflüchtigen Speicher des Motorsteuersystems gespeichert sein kann und durch einen externen Leser, der den Code mit einer Anzeige einer Beeinträchtigung der HP-Kraftstoffpumpe korreliert, zugänglich ist.
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Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Objekte, Systeme und Verfahren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung – nicht einschränkende Beispiele, für die auch zahlreiche Variationen und Erweiterungen in Betracht kommen – sind. Demgemäß umfasst die vorliegende Offenbarung auch alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der hier offenbarten Objekte, Systeme und Verfahren sowie jegliche und alle Äquivalente davon.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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