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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Hochdruck-Pumpensysteme
und, insbesondere, auf ein System und eine Methode zum Dosieren
von Treibstoff an eine Hochdruck-Treibstoffpumpe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit
Beginn der staatlich auferlegten Erfordernisse erhöhter
Treibstoff-Wirtschaftlichkeit und reduzierter Emissionen sind verschiedene
Treibstoffsysteme entwickelt worden, um die Treibstoffmenge, die während
Einspritzvorgängen eines Verbrennungszyklus eingespritzt
wird, präzise zu kontrollieren. Insbesondere sind Hochdruck-Treibstoffeinspritzsysteme entwickelt
worden, die im Vergleich zu herkömmlichen Treibstoffeinspritzsystemen
eine erhöhte Kontrolle des von den Einspritzdüsen
eines Verbrennungsmotors eingespritzten Treibstoffs bereitstellen.
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Solche
Hochdruck-Treibstoffeinspritzsysteme benutzen typischerweise mindestens
eine Hochdruckpumpe, die den von den Einspritzdüsen einzuspritzenden
Treibstoff unter Druck setzt. Treibstoffsysteme können
entsprechend der Anzahl an Einspritzdüsen eine Mehrzahl
solcher Hochdruckpumpen benutzen, wobei jede der Pumpen einer Einspritzdüse
Treibstoff, der stark unter Druck gesetzt ist, bereitstellt. Andere
Treibstoffsysteme benutzen weniger Hochdruckpumpen in Verbindung
mit einem Hochdruck-Common-Rail. Das Hochdruck-Common-Rail kann
ein Common-Rail-Treibstoffgerät wie zum Beispiel einen
Hochdruckspeicher haben. In einer beispielhaften Ausführung
sind eine oder mehrere Hochdruckpumpen mit dem Hochdruck-Common-Rail
verbunden, um dadurch stark unter Druck gesetzten Treibstoff den
Einspritzdüsen des Verbrennungsmotors bereitzustellen.
Das Common-Rail verteilt dann den unter Druck gesetzten Treibstoff
an jede der Einspritzdüsen.
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Manche
Hochdruck-Treibstoffeinspritzsysteme benutzen einen hydromechanischen
Aktuator, um die Treibstoffmenge, die zu der Hochdruck-Treibstoffpumpe
gelassen wird, präzise zu kontrollieren. In 1 ist
zum Beispiel ein herkömmliches Hochdruck-Treibstoffpumpensystem 10 illustriert.
Eine Treibstoffversorgung 12 wird in einer Versorgungsleitung 14 mittels
zum Beispiel einer Niedrigdruck-Treibstofftransferpumpe (nicht dargestellt)
befördert. Ein hydromechanischer Aktuator 16 ist
zum Kontrollieren der Menge an Treibstoff 12, die zu einer oder
mehreren Hochdruck-Treibstoffpumpen 30 verteilt wird, eingerichtet.
Die Treibstoffpumpen 30 können eine Hochdruck-Kolbenpumpe
haben, die geeignet ist zum Verteilen von Treibstoff von einer Treibstoffversorgung 12 zu
einem Behältnis, wie zum Beispiel einem Common-Rail-Treibstoffgerät
oder Speicher 42. Eine Entlüftungsöffnung 18 ist
zum Ableiten von Luft vom Inneren der Versorgungsleitung 14 stromaufwärts
zum hydromechanischen Aktuator 16 vorgesehen. Der hydromechanische
Aktuator 16 kann ein Einlassdosierventil (inlet metering
valve, IMV) mit einer variablen Öffnungsfläche
haben, welche zum Beispiel durch eine Spule betrieben wird. Das
IMV kann daher ein hülsenartiges Ventil variabler Fläche
haben, das eine lineare Positionierung nutzt zur Steuerung der durch
die Versorgungsleitung 14 zu der einen oder den mehreren
Treibstoffpumpen 30 zu pumpenden Treibstoffmenge. Das IMV
ist somit derart eingerichtet, dass es in eine vollständig
geschlossene Position gestellt werden kann, um zu verhindern, dass
sich Treibstoff stromabwärts zu der Treibstoffpumpe 30 bewegt.
Durch die Beschaffenheit des hülsenartigen Ventildesigns
kann es jedoch eine natürliche Leckrate geben, die durch
das Ventilspiel des Hülsenventils hindurch fließt.
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Eine
Ausführung des in 1 dargestellten herkömmlichen
Hochdruck-Treibstoffpumpensystems 10 hat ein Einlass-Rückschlagventil 26,
welches ermöglicht, dass Treibstoff über die Versorgungsleitungen 28 einer
oder mehreren Treibstoffpumpen 30 zugeführt wird.
Die Einlass-Rückschlagventile 26 sind dazu eingerichtet,
nach einem Druckaufbau in der Passage 17 des Einlass-Rückschlagventils
sich zu öffnen. Dieser Toleranzdruck kann zum Beispiel
bei 7 psi auftreten. Wenn der Druckaufbau 7 psi übersteigt, öffnet
sich daher das Einlass-Rückschlagventil 26, um
ein Passieren eines Treibstoffflusses durch das Ventil zu ermöglichen. Der
vorgenannte Druckaufbau kann durch einen Treibstoff-Leckstrom von
dem IMV 16 vorzeitig auftreten. Der Druckaufbau in der Passage 17 des
Einlass-Rückschlagventils kann stromabwärts zu
dem IMV 16 auftreten. Sobald der Toleranzdruck von beispielsweise
7 psi erreicht ist, ist daher das Einlass-Rückschlagventil 26 geöffnet,
um ein Zuführen von Treibstoff zu der Treibstoffpumpe 30 zu
ermöglichen.
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Das
Ausführungsbeispiel der 1 zeigt eine
Mehrzahl von Hochdruck-Treibstoffpumpen 30, welche über
Nocken 32 und Folger 34 angetrieben werden, um
Treibstoff zu Auslass-Rückschlagventilen 38 über
Versorgungsleitungen 36 zu befördern. Die Auslass-Rückschlagventile 38 sind
wiederum ebenfalls eingerichtet, beim Erreichen eines Toleranzdrucks
sich zu öffnen, um ein Passieren von Treibstoff durch die
Ventile 38 zu dem Common-Rail-Treibstoffgerät
oder dem Hochdruckspeicher 42 zu ermöglichen.
Bei Erreichen des Toleranzdrucks öffnen sich die Auslass-Rückschlagventile 38 und
ermöglichen ein Passieren des Treibstoffs durch die Ventile 38,
um von dem Speicher 42 über die Versorgungsleitungen 40 aufgenommen
zu werden.
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Unter
idealen Umständen ist somit der Treibstoff von der Treibstoffversorgung 12 über
das IMV 16 präzise reguliert. Dies würde
wiederum eine an eine oder mehr Treibstoffpumpen 30 abgegebene Treibstoffmenge
regulieren. Aufgrund eines Treibstofflecks durch das IMV 16 in
die Passage 17 des Einlass-Rückschlagventils stromabwärts
zu dem IMV 16 kann jedoch die zusätzliche Menge
an Treibstoff-Leckstrom das System unter Druck setzen. Die Treibstoff-Leckrate
des IMV 16 kann ungefähr 5–40 cc/min
betragen. Das Vorhandensein dieses zusätzlichen Leck-Treibstoffs
in dem Hochdruck-Treibstoffpumpensystem 10 kann stromabwärts
zu dem IMV 16, wie zum Beispiel in der Passage 17 des
Einlass-Rückschlagventils und an einem oder mehreren Einlass-Rückschlagventilen 26,
eine zusätzliche Druckbeaufschlagung erzeugen. Die erhöhte
Druckbeaufschlagung kann ausreichend sein, um den minimalen Toleranzdruck
der Einlass-Rückschlagventile 26 zu erreichen
und ein Öffnen von diesen zu bewirken. Dies wird ermöglichen,
dass zusätzlicher Treibstoff zu einer oder mehr Treibstoffpumpen 30 fließt.
Der Zugang des vorgenannten zusätzlichen Treibstoff-Leckstroms,
der von einer oder mehr Treibstoffpumpen 30 empfangen wird,
wird im Betrieb den Druck in den Versorgungsleitungen 36 zu
einem oder mehr Auslass-Rückschlagventilen 38 erhöhen.
Diese zusätzliche in den Versorgungsleitungen 36 erzeugte Druckbeaufschlagung
kann den minimalen zum Öffnen benötigten Toleranzdruck
der Ventile 38 erreichen, und wird dabei deshalb ermöglichen,
dass zusätzlicher Treibstoff zu dem Speicher 42 fließt.
Die se zusätzliche Treibstoffmenge kann den Speicher 42 unter
zu hohen Druck setzen und dadurch potentiell negative Effekte verursachen.
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In
einem Beispiel soll ein Dieselmotor mit dem herkömmlichen
Hochdruck-Treibstoffpumpensystem 10 der 1 ausgestattet
sein. Wenn der Dieselmotor durch eine geschlossene Drosselklappe heruntergefahren
ist, wie zum Beispiel beim Fahren auf langen Berggefällen,
ist das IMV 16 auf vollständig geschlossen gestellt,
um zu verhindern, dass Treibstoff in die Treibstoffpumpe 30 gelangt.
Der zuvor genannte Leck-Treibstoff, der durch das IMV-Hülsenventil
fließt, könnte jedoch zu der Treibstoffpumpe 30 gelangen,
wo er unter Druck gesetzt wird und an den Hochdruckspeicher 42 abgegeben
wird. Während des Motorbetriebs mit geschlossener Drosselklappe
ist der Treibstofffluss in den Speicher 42 unerwünscht
und bewirkt ein Steigen des Speicherdrucks über den Zieldruck.
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Wenn
der Zieldruck des Speichers überschritten ist, können
mehrere unerwünschte Effekte auftreten. Beim Wiederöffnen
des IMV 16 über beispielsweise die Drosselklappe
kann zum Beispiel ein unerwünschtes Verbrennungsgeräusch
auftreten wegen eines bei höheren Drücken auftretenden
Treibstoffeinspritzvorgangs. Erhöhter Druck kann Komponenten
negativ beeinflussen, zum Beispiel indem er die Lebensdauer von
Motordichtungen verringert oder ein Versagen anderer Motorenkomponenten
bewirkt. Solche Versagen können ein Verursachen von Brüchen
in Treibstoffsystemkomponenten, welche zum Beispiel Treibstoff-Einspritzdüsenkörper
umfassen, beinhalten.
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Ausführungsformen
von Speichern 42, die Druckentlastungs-Sicherheitsventile
haben, können ebenfalls betroffen sein. Zum Beispiel kann
unerwünschter erhöhter Druck, wie hier beschrieben,
ein Öffnen eines Entlastungsventils auslösen,
um bei dem System den Aufbau eines übermäßigen
Drucks zu verhindern. Ständige mehrfache und wiederholte Öffnungsvorgänge
eines Entlastungsventils, wie zum Beispiel solche, die folgend auf
das Befahren langer Berggefälle auftreten, die während
unerwartetem Öffnen als Ergebnis eines Treibstofflecks
von dem IMV auftreten, können jedoch die Lebensdauer des
Entlastungsventils verkürzen. Dies kann erhöhte
Reparaturkosten verursachen und eventuell zusätzliche Schäden
an dem Speicher selbst verursachen, falls das Entlastungsventil
vorzeitig ausfällt, bevor es bemerkt wird. Schäden
an dem Speicher könnten auch andere Fahrzeugkomponenten
negativ beeinflussen, was ein Verursachen zusätzlicher
Schäden beinhaltet.
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Wieder
in Bezug auf 1 ist eine Treibstoff-Ablassversorgungsleitung 22 mit
dem Treibstoffpumpen-Ablass 44 des Treibstoff-Ablasskreislaufs 20 fluid-verbunden.
Die Treibstoff-Ablassversorgungsleitung 22 erhält
Treibstoff von einer oder mehr Hochdruckpumpen 30. In manchen
Fällen können die eine oder mehr Treibstoffpumpen 30 sogar, wenn
das IMV 16 in einer geschlossenen Position ist, arbeiten.
Ein solcher Betrieb kann Treibstoff von der Treibstoff-Ablassversorgungsleitung 22 ziehen
und den vorgenannten Treibstoff unter Druck setzen, beispielsweise
wenn der Nocken 32 auf den Kolben der Kolben-Treibstoffpumpe 30 in
einer Hubbewegung wirkt. Auch dies kann eine überhöhte
Druckbeaufschlagung des Treibstoff-Pumpensystems 10 einschließlich
eines überhöhten Unter-Druck-Setzens von Komponenten,
wie dem Speicher 42, verursachen.
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Daher
besteht ein Bedürfnis, einen unerwünschten Druckaufbau
in dem Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystem zu verhindern und zumindest
die vorgenannten Probleme des Stands der Technik anzugehen.
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein Überwinden von einem
oder mehr der oben beschriebenen Mängel gerichtet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Unzulänglichkeiten
des Stands der Technik zu überwinden und ein System zum
Dosieren von Treibstoff bereitzustellen, das eine Treibstoff-Versorgungsleitung
und ein Dosierventil hat, welches zur Steuerung eines Treibstoffflusses
durch die Treibstoff-Versorgungsleitung in Fluid-Verbindung mit
der Treibstoff-Versorgungsleitung ist. Das Ventil kann in eine geschlossene
Position bewegt werden, um einen primären Treibstofffluss
zu blockieren, und kann einen Treibstoff-Leckstrom in der Treibstoff-Versorgungsleitung
stromabwärts zu dem Dosierventil erzeugen. Das System kann
außerdem ein Venturi-Gerät umfassen, welches stromaufwärts
zu dem Dosierventil an die Treibstoff-Versorgungsleitung fluid-gekoppelt
ist. Das Venturi-Gerät kann außerdem stromabwärts
zu dem Dosierventil an die Treibstoff-Versorgungsleitung gekoppelt
sein, um den Treibstoff-Leckstrom aus der Treibstoff-Versorgungsleitung
herauszuführen.
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Gemäß wiederum
einer anderen offenbarten beispielhaften Ausführungsform
hat ein Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystem zum Unter-Druck-Setzen
eines Common-Rail-Treibstoffgeräts auf einen vorbestimmten
Druckbereich mindestens eine Hochdruck-Treibstoffpumpe, die an das Common-Rail-Treibstoffgerät
gekoppelt ist, und eine Treibstoff-Versorgungsleitung, die in Fluid-Verbindung
mit der mindestens einen Hochdruck-Treibstoffpumpe ist. Das System
kann auch ein Dosierventil haben, welches in Fluid-Verbindung mit
der Treibstoff-Versorgungsleitung ist, um einen Treibstofffluss durch
die Treibstoff-Versorgungsleitung zu steuern. Das Ventil ist in
eine geschlossene Position bewegbar, um einen primären
Treibstofffluss zu blockieren und in der Treibstoff-Versorgungsleitung
stromabwärts zu dem Dosierventil einen Treibstoff-Leckstrom zu
erzeugen. Das Venturi-Gerät ist stromaufwärts
zu dem Dosierventil an die Treibstoff-Versorgungsleitung fluid-gekoppelt.
Das Venturi-Gerät kann außerdem stromabwärts
von dem Dosierventil an die Treibstoff-Versorgungsleitung gekoppelt
sein, um den Treibstoff-Leckstrom weg von der mindestens einen Hochdruck-Treibstoffpumpe
zu führen.
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Gemäß einer
anderen offenbarten beispielhaften Ausführungsform hat
ein System zum Dosieren von Treibstoff an eine Hochdruck-Treibstoffpumpe
ein Mittel zum Versorgen einer Hochdruck-Treibstoffpumpe mit Treibstoff
und ein Mittel zum Dosieren der Treibstoffmenge, mit der die Hochdruck-Treibstoffpumpe
versorgt wird, an einer Stelle stromaufwärts zu der Hochdruck-Treibstoffpumpe.
Das System kann auch an einer Stelle stromabwärts zu der Dosierstelle
und stromaufwärts zu der Hochdruck-Treibstoffpumpe ein
Mittel zum Verhindern, dass Treibstoff von der Hochdruck-Treibstoffpumpe unter
Druck gesetzt wird, haben.
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Gemäß wiederum
einer anderen offenbarten beispielhaften Ausführungsform
weist eine Methode zum Dosieren von Treibstoff an eine Hochdruck-Treibstoffpumpe
ein Versorgen einer Hochdruck-Treibstoffpumpe mit Treibstoff und
ein Dosieren der Treibstoffmenge, mit der die Hochdruck-Treibstoffpumpe
versorgt wird, an einer Stelle stromaufwärts zu der Hochdruck-Treibstoffpumpe auf.
Die Methode kann auch ein Verhindern von Unter-Druck-Setzen von
Treibstoff durch die Hochdruck-Treibstoffpumpe an einer Stelle stromabwärts zu
der Dosierstelle und stromaufwärts zu der Hochdruck-Treibstoffpumpe
aufweisen.
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Gemäß einer
anderen offenbarten beispielhaften Ausführungsform weist
eine Methode zum Unter-Druck-Setzen eines Speichers auf einen vorbestimmten
Druckbereich ein Versorgen mit Treibstoff mindestens einer Hochdruck-Treibstoffpumpe,
die an den Speicher fluid-gekoppelt ist, und ein Dosieren der Treibstoffmenge,
mit der die mindestens eine Hochdruck-Treibstoffpumpe versorgt wird,
an einer Stelle stromaufwärts zu der mindestens einen Hochdruck-Treibstoffpumpe
auf. Die Methode kann auch ein Verhindern von Unter-Druck-Setzen
von Treibstoff durch die mindestens eine Hochdruck-Treibstoffpumpe
an einer Stelle stromabwärts zu der Dosierstelle und stromaufwärts
zu der mindestens einen Hochdruck-Treibstoffpumpe aufweisen. Eine
Niedrigdruck-Zone kann in der Treibstoffversorgung stromabwärts
zu der Dosierstelle und stromaufwärts zu der mindestens
einen Hochdruck-Treibstoffpumpe gebildet werden, um einen Druck
des Speichers innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu regulieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystems;
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystems
gemäß einer beispielhaften offenbarten Ausführungsform;
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3A stellt
eine schematische Ansicht eines Venturi-Geräts gemäß einer
beispielhaften offenbarten Ausführungsform bereit;
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3B stellt
eine vergrößerte schematische Ansicht des Drosselbereichs
des Venturi-Geräts aus 3A bereit;
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4 stellt
eine grafische Darstellung von Druckwerten über die Zeit
bei Verwendung beispielhafter offenbarter Ausführungsformen
bereit.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die dargestellten Figuren beschrieben,
in welchen gleiche Referenznummern sich durchgängig auf
gleiche Teile beziehen. In Bezug auf 2, ein verbessertes Hochdruck-Treibstoffpumpensystem 60 zur
Verwendung in einer Arbeitsmaschine. Eine Arbeitsmaschine soll irgendeine
Art einer feststehenden oder mobilen Maschine bezeichnen, die eine
Betriebsart ausführt, welche mit einer bestimmten Industrie,
wie zum Beispiel Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportwesen,
etc., verbunden ist, und zwischen oder innerhalb von Arbeitsumgebungen
(z. B. Baustellen, Minengelände, Kraftwerke, Anwendungen
auf Autobahnen usw.) arbeitet. Nicht beschränkende Beispiele
von Arbeitsmaschinen können kommerzielle Maschinen umfassen,
wie zum Beispiel Kräne, Erdbau-Arbeitsmaschinen, andere
Material bearbeitende Ausrüstung, Landwirtschaftsausrüstung,
Seefahrzeuge, Luftfahrzeuge und jegliche Maschinentypen, die in
einer Arbeitsumgebung arbeiten. Arbeitsmaschine kann sich auch auf
jeglichen Typ von Automobil oder auf einen anderen Typ eines kommerziellen Fahrzeugs
beziehen.
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Die
Treibstoffversorgung 12 wird in die Versorgungsleitung 14 verteilt.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Treibstoffversorgung 12 durch
den Betrieb einer Niedrigdruck-Treibstofftransferpumpe (nicht dargestellt)
verteilt werden. Ein hydromechanischer Aktuator 16 ist
zum Steuern der Treibstoffmenge 12 eingerichtet, die zu
einer oder mehr Hochdruck-Treibstoffpumpen 30 verteilt
wird. Während in den Figuren eine bestimmte Anzahl an Hochdruck-Treibstoffpumpen 30 dargestellt
ist, ist es klar, dass von der vorliegenden Erfindung eine beliebige
Anzahl an Hochdruck-Treibstoffpumpen 30 benutzt werden
kann, die geeignet ist, um beispielsweise unter Druck gesetzten
Treibstoff zur Verwendung von einer vor-ausgewählten Anzahl
an Treibstoff-Einspritzdüsen in einem Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystem
bereitzustellen. Die Treibstoffpumpen 30 können
eine Hochdruck-Kolbenpumpe umfassen, die geeignet ist, Treibstoff
von einer Treibstoffversorgung 12 zu einem Common-Rail-Treibstoffgerät
oder Speicher 42 zu verteilen. Ausführungsformen
der Konstruktion der Treibstoffpumpe 30 können
eine Konstruktion einer Schwimmkolbenpumpe, einer Druckpumpe oder
einer zurückgezogenen Kolbenpumpe oder eine andere geeignete
Konstruktion zum Pumpen von unter Druck gesetztem Treibstoff in
ein Hochdruck-Treibstoffpumpensystem umfassen. In einer bevorzugten
Konstruktion der vorliegenden Erfindung wird eine Schwimmkolbenpumpe
benutzt, bei welcher Treibstoff in die Pumpe 30 über
die Versorgungsleitung 28 eingespritzt wird, um eine Bewegung
eines Kolbens einer Treibstoffpumpe 30 in einer Schlagbewegung
zu verursachen. Nocken 32 ermöglicht es, eine
Rückbewegung des Kolbens der Treibstoffpumpe 30 bereitzustellen,
um den Treibstoff unter hohem Druck zu verdichten.
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Der
hydromechanische Aktuator
16 kann ein Einlassdosierventil
(IMV) mit einer variablen Öffnungsfläche haben,
die zum Beispiel von einer Spule betrieben wird. Somit kann das
IMV ein hülsenartiges Ventil variabler Fläche
aufweisen, das eine lineare Positionierung zum Steuern der zu pumpenden Treibstoffmenge
benutzt. Eine Ausführungsform der Konstruktion des hydromechanischen
Aktuators
16 ist in dem
US-Patent
Nr. 5,404,855 desselben Inhabers belegt, welches hier durch
Referenz vollständig aufgenommen ist. Somit wird dem IMV
befohlen, vollständig geschlossen zu sein, um andernfalls
zu verhindern, dass Treibstoff von der Versorgungsleitung
14 an
die Treibstoffpumpe
30 weitergegeben wird. Durch die Beschaffenheit
des hülsenartigen Ventils kann es jedoch eine natürliche
Leckrate geben, die durch das Ventilspiel des Hülsenventils
und in den Durchgang
17 des Einlass-Rückschlagventils
läuft. Wird Treibstoff in dem Durchgang
17 des
Einlass-Rückschlagventils ausreichend unter Druck gesetzt,
kann der Toleranzdruck des Rückschlagventils
26 erreicht
werden (wie zuvor beschrieben), bei welchem der Treibstoff-Leckstrom
zu den Treibstoffpumpen
30 zugelassen wird, worauf eine überhöhte Druckbeaufschlagung
des Treibstoff-Leckstroms auftreten kann.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet außerdem ein Venturi-Gerät 50,
welches in einem Kreislauf eines kontinuierlichen Treibstoffflusses
angeordnet ist. Der Treibstofffluss-Kreislauf hat eine Versorgungsleitung 52 mit
einem an das Venturi-Gerät 50 fluid-gekoppelten
Ende. Das andere Ende der Versorgungsleitung 52 ist stromaufwärts
zu dem IMV 16 in Fluid-Verbindung mit der Versorgungsleitung 14 angeordnet.
Die Versorgungsleitung 52 wirkt in Verbindung mit dem Venturi-Gerät 50 als
eine Entlüftungsöffnung, um Luft von dem Inneren
der Versorgungsleitung 14 stromaufwärts zu dem
IMV 16 zu verteilen. Der Treibstofffluss-Kreislauf weist
weiterhin einen Einlass-Venturidurchgang 48 auf, bei dem
ein Ende fluid-gekoppelt an das Venturi-Gerät 50 am
Einlass 56 ist. Das andere Ende des Einlass-Venturidurchgangs 48 ist
stromabwärts zu dem IMV 16 in Fluid-Verbindung
mit dem Durchgang 17 des Einlass-Rückschlagventils
angeordnet. Wie in 2 gezeigt, sind die beiden Enden
der Versorgungsleitung 52 und des Einlass-Venturidurchgangs 48 an
die Versorgungsleitung 14 beziehungsweise den Durchgang 17 des
Einlass-Rückschlagventils fluid-gekoppelt und sind stromaufwärts
zu der einen oder mehr Treibstoffpumpen 30 angeordnet.
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Ein
Treibstoffpumpenablasskreislauf 20 ist vorgesehen, der
in einer Ausführungsform einen Treibstoffpumpenablass 44 mit
einer Treibstoffablassversorgungsleitung 22 verbindet.
Die Treibstoffablassversorgungsleitung 22 kann mit einem
Treibstoffablass 24 eines Treibstoffbehälters
(nicht dargestellt) fluid-verbunden sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Treibstoffflusskreislauf einen Ausgang 54 des
Venturi-Geräts 50 auf, welcher mit der Treibstoffablassversorgungsleitung 22 fluid-verbunden
ist. Wie unten weiter beschrieben wird, ermöglicht das
offenbarte Venturi-Gerät 50, dass Treibstoff in
der Treibstoffablassversorgungsleitung 22 zu dem Treibstoffablass 24 und
weg von der einen oder mehr Treibstoffpumpen 30 fließt.
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Das
Venturi-Gerät 50 verwendet den Kreislauf des kontinuierlichen
Treibstoffflusses, wobei der Abschnitt, der stromaufwärts
zu dem IMV 16 ist, eingeschlossen ist. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform schließt dies den Abschnitt des
Kreislaufs des kontinuierlichen Treibstoffflusses ein, der unmittelbar stromaufwärts
zu dem IMV 16 ist, um eine Niedrigdruck-Region in dem Drosselgebiet
des Venturi-Geräts 50 zu bilden. Der Kreislauf
des kontinuierlichen Treibstoffflusses verbindet die Niedrigdruck-Zone des
Venturi-Geräts 50 mit dem Einlassdosierkreislauf der
kolbenartigen Treibstoffpumpe 30. Das Venturi-Gerät 50 bewirkt,
dass jeglicher Leck-Treibstofffluss von dem IMV zurück
zum Treibstoffablass 24 und weg von der einen oder mehr
Treibstoffpumpen 30 geleitet wird, so dass der Leck-Treibstofffluss
nicht von der einen oder mehr Treibstoffpumpen 30 unter Druck
gesetzt wird. Durch das Design verbindet das offenbarte Venturi-Gerät 50 die
Funktionen eines Dampfentfernungs-Bypasses, der stromaufwärts
zu dem IMV 16 ist, und das Entfernen des Leck-Treibstoffflusses
von dem IMV 16 stromabwärts von dem vollständig
geschlossenen IMV 16.
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Zu 3A kehrend
ist das Venturi-Gerät 50 in Fluid-Verbindung mit
dem Einlass-Venturidurchgang 48 und der Versorgungsleitung 52 dargestellt. Einlassfließrichtungen 64 und 62 sind
mit dem korrespondierenden Einlass-Venturidurchgang 48 beziehungsweise
der korrespondierenden Versorgungsleitung 52 gezeigt. Eine
Auslass-Fließrichtung 66 ist gezeigt, welche die
Fließrichtung von entweder Treibstoff oder verteilter Luft
vom Inneren des Venturi-Geräts 50 zur Versorgungsleitung 22 (2),
wobei der Treibstofffluss/Luftstrom zurück zum Treibstoffablass 24 an
einen Treibstoffbehälter (nicht dargestellt) und weg von
der einen oder mehr Treibstoffpumpen 30 geleitet wird.
Die Geometrie des Venturi-Geräts 50 ist gestaltet
und optimiert, um den die bestmögliche Niedrigdruck-Region
zu entwickeln, für die der Leck-Treibstofffluss vom IMV 16 in
die Niedrigdruck-Region fließt. Eine kontinuierliche Fließrate durch
das Drosselgebiet 76 des Venturi-Geräts 50 verursacht
eine Niedrigdruck-Region, die den Leckstrom des IMV 16 in
den Treibstoffpumpenablasskreislauf 20 zieht.
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Zu 3B wendend
ist eine Explosionsdarstellung des Drosselgebiets 76 des
Venturi-Geräts 50 gezeigt. Wie oben offenbart,
kombiniert das Venturi-Gerät 50 die Funktionen
eines Dampfentfernungs-Bypasses, der stromaufwärts zu dem
IMV 16 ist, und Entfernen des Leckstroms des IMV 16 stromabwärts
zu einem vollständig geschlossenen IMV 16. Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sorgt dafür,
dass die Versorgungsleitung 52 Dampf von der Versorgungsleitung 14 zu
dem Venturi-Gerät 50 leitet, wobei der Dampf beim
Bewegen durch den Einlassbereich 70 durch die Entlüftungsöffnung 72 zu der
Niedrigdruck-Region 74 gezeigt ist. Der Einlass-Venturidurchgang 48 ist
dazu eingerichtet, einen Treibstofffluss von dem Durchgang 17 des
Einlassrückschlagventils in das Venturi-Gerät 50 zu
leiten. Somit wird ein Leck-Treibstofffluss 68 stromabwärts zu
dem IMV 16 zu der Niedrigdruck-Region 74 des Venturi-Geräts 50 geleitet.
Bei einer Ausführungsform kann das Venturi-Gerät 50 eine
erweiterte Region 75 der Niedrigdruck-Region 74 enthalten,
welche noch niedrigere Drücke erzeugen kann, um einen Treibstofffluss/eine
Luftströmung in der Auslassfließrichtung 66 zurück
zu dem Treibstoffablass 24 zu verursachen. Unter normalen
Bedingungen des Fahrzeugbetriebs wird das Venturi-Gerät 50 daher
bewirken, dass der Leckstrom 68 des IMV 16 sich
weg von der Treibstoffpumpe 30 bewegt. Dies entsteht durch Ziehen
und Umleiten des IMV-Leckstroms 68 zu der Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22,
bevor er das Einlass-Rückschlagventil 26 der Hochdruck-Treibstoffpumpe 30 erreicht
und in den Speicher 42 gepumpt wird.
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Die
vorliegende Erfindung reduziert auch die Empfindlichkeit von unbeabsichtigtem
Pumpen, wenn der Ablassdruck gleich oder geringfügig über dem Öffnungsdruck
des Einlass-Rückschlagventils 26 (2)
der Treibstoffpumpe 30 ist. Somit enthält einen
weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung das offenbarte Venturi-Gerät 50,
welches verhindert, dass die Hochdruck-Treibstoffpumpe 30 Treibstoff von
der Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22 zieht und diesen
Treibstoff in den Hochdruckspeicher 42 pumpt. Das Venturi-Gerät 50 stellt
eine niedrigere Druckzone bereit, um einen höheren Rück druck
in die Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22 zurück zur
Treibstoffpumpe 30 zu verhindern. Die Treibstoffpumpe 30 kann
somit nicht Treibstoff von der Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22 erhalten,
welcher weiter unter Druck gesetzt werden könnte durch
Aktivierung der Nockentätigkeit 32, den Kolben
der Treibstoffpumpe 30 anzutreiben und somit Treibstoff, der
von der Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22 empfangen
wird, unter Druck zu setzen.
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4 stellt
eine grafische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit
und ohne die offenbarte, in ein Hochdrucktreibstoffsystem implementierte
Erfindung bereit. Graph 78 illustriert Druckwerte über
der Zeit in einem Hochdrucktreibstoffsystem, das kein Venturi-Gerät 50 hat
und eine hohe Leckstromrate von einem vollständig geschlossenen
IMV 16 während einem Autofahrbetrieb mit geschlossener
Drosselklappe hat. Wie in 4 gezeigt,
sind die resultierenden Druckwerte signifikant hoch, wobei sie zwischen
etwa 2.000 und 2.400 bar liegen. Es ist auch angemerkt, dass der
Druck im Allgemeinen mit der Zeit ansteigt.
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Die
Aufnahme der offenbarten Ausführungsformen der Erfindung
sorgt für eine Verringerung des Drucks über die
Zeit, wie zum Beispiel in 4 verdeutlicht.
Sogar in Fällen, bei denen der Leck-Treibstoff von dem
IMV 16 relativ gering ist, bietet das offenbarte Venturi-Gerät 50 Vorteile
zum Erreichen und Aufrechterhalten von Regionen niedrigeren Drucks
in den Hochdrucktreibstoffsystemen. Graph 82 illustriert
zum Beispiel Druckwerte über der Zeit in einem Hochrucktreibstoffsystem,
das kein Venturi-Gerät 50 hat und das eine niedrige
Leckstromrate von einem vollständig geschlossenen IMV 16 während
eines Autofahrbetriebs mit geschlossener Drosselklappe hat. Die
resultierenden Druckwerte steigen über die Zeit von ungefähr
0 auf 1.000 bar. Graph 84 illustriert Druckwerte über
der Zeit in einem Hochdruck-Treibstoffsystem, das das offenbarte
Venturi-Gerät 50 (mit einem Ablasswert von 0,35
bar) und das immer noch eine hohe Leckstromrate von einem vollständig
geschlossenen IMV 16 während eines Autofahrbetriebs mit
geschlossener Drosselklappe hat. Dennoch verringern sich die resultierenden
Druckwerte im Allgemeinen über die Zeit von ungefähr
200 auf 100 bar.
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Es
ist somit leicht ersichtlich, dass offenbarte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Komponenten des Hochdrucktreibstoffeinspritzsystems 60 auf
vorbestimmte Druckbereichte unter Druck setzen können.
Mit dieser Fähigkeit ist es deshalb für offenbarte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich,
Anstrengungen zur Vermeidung einer überhöhten
Druckbeaufschlagung des Treibstoffeinspritzsystems und verbundener
Komponenten zu erleichtern. Dies kann weiterhin ein Beschädigen
des Treibstoffeinspritzsystems und verbundener Komponenten verhindern,
indem die Lebensdauer des Systems und der Komponenten bewahrt oder
verlängert wird. Zu diesem Zweck stellen weitere Vorteile
der vorliegenden Offenbarung dar, dass ein unerwünschter
Druckaufbau in Hochdrucktreibstoffeinspritzsystemen 60 verhindert
wird, indem ein System und eine Methode bereitgestellt werden, um
ein Fließen eines Treibstoff-Leckstroms weg von einem Hochdrucktreibstoffpumpensystem
zu bewirken, um ein unerwünschtes Unter-Druck-Setzen des Treibstoff-Leckstroms
in dem Hochdrucktreibstoffpumpensystem 60 während
des Betriebs zu verhindern. Darüber hinaus stellen zusätzliche
Vorteile der vorliegenden Erfindung außerdem dar, dass
verhindert wird, dass das Hochdrucktreibstoffpumpensystem (wie zum
Beispiel die Hochdrucktreibstoffpumpe 30) Treibstoff von
der Treibstoffablass-Versorgungsleitung 22 zieht und diesen
Treibstoff in Komponenten des Hochdrucktreibstoffpumpensystems 60 (wie zum
Beispiel in den Hochdruckspeicher 42) pumpt, wobei eine überhöhte
Druckbeaufschlagung auftreten kann.
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Dem
Fachmann wird ersichtlich sein, dass an dem offenbarten Gerät
und der offenbarten Methode verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen
werden können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen.
Außerdem werden dem Fachmann andere Ausführungsformen
des Geräts und der Methode durch Berücksichtigen
der Beschreibung ersichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die
Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden,
wobei der wirkliche Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche
und ihren Entsprechungen angegeben wird.
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Zusammenfassung:
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Ein
System und eine Methode zum Dosieren von Treibstoff sind bereitgestellt,
welches eine Treibstoff-Versorgungsleitung und ein Dosierventil
hat, das in Fluid-Verbindung mit der Treibstoff-Versorgungsleitung
ist, um einen Treibstofffluss durch die Treibstoff-Versorgungsleitung
zu steuern. Das Ventil ist zum Blockieren eines primären
Treibstoffflusses in eine geschlossene Position bewegbar und erzeugt einen
Treibstoff-Leckstrom in der Treibstoff-Versorgungsleitung stromabwärts
zu dem Dosierventil. Das System hat außerdem ein Venturi-Gerät,
das an die Treibstoff-Versorgungsleitung stromaufwärts
zu dem Dosierventil fluid-gekoppelt ist. Das Venturi-Gerät
ist außerdem an die Treibstoff-Versorgungsleitung stromabwärts
zu dem Dosierventil gekoppelt, um den Treibstoff-Leckstrom weg von
der mindestens einen Hochdruck-Treibstoffpumpe zu führen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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