SE537005C2 - Bränslesystem för förbränningsmotor och ett förfarande för att reglera ett bränslesystem - Google Patents

Description

20 25 30 537 005 styrs av förbränningsmotorn finns emellertid ingen möjlighet till att uttaga extra bränsleflöde och tryck när bränslefiltren är igensatta.

Det är förut känt att anordna en elmotordriven bränslepump i ett bränslesystem som innefattar en mekaniskt förbränningsmotordriven bränslepump.

I dokumentet WO 2004/037595 A1 visas ett bränslesystem för en förbrän- ningsmotor, vilket innefattartvå bränslepumpar. Den ena pumpen är en av för- bränningsmotom driven bränslepump och den andra pumpen är en transfer- pump, som överför bränsle från en första till en andra bränsletank. Enligt en utföringsform kan transferpumpen via en trevägsventil leda bränsle i serie med den av förbränningsmotorn drivna bränslepumpen i syfte att öka bränsleflödet under ingångdragning av förbränningsmotorn. Den av förbränningsmotorn drivna bränslepumpen förmår inte alstra ett tillräckligt bränsleflöde under ing- ångdragning av förbränningsmotorn.

Det är också förut känt att anordna två elmotordrivna bränslepumpar i ett bräns- lesystem, vilka kan anordnas i serie eller parallellt för att transportera bränslet från en bränsletank till insprutningssystemet hos en förbränningsmotor.

I dokumentet DE 102004061249 B3 visas ett bränslesystem för en förbrän- ningsmotor, vilket innefattar två elmotordrivna bränslepumpar, som kan serie- kopplas eller parallellkopplas i syfte att tillföra bränsle till en förbränningsmotor vid ett flertal olika drifttillstånd. Vid parallellkopplade pumpar kan bränsleflödet styras över ett större flödesintervall och vid seriekopplade pumpar kan bränsle- trycket styras över ett större tryckintervall jämfört med om enbart en pump skulle användas.

Trots kända lösningar på området finns ett behov av att vidareutveckla ett bränslesystem, som minskar risken för driftstörningar vid olika drifttillstånd hos en förbränningsmotor, som minskar förbränningsmotorns bränsleförbrukning, och som medger ett ökat effektuttag hos förbränningsmotorn. 10 15 20 25 30 537 005 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett bränslesystem för en förbränningsmotor, som minskar risken för driftstörningar vid olika drifttill- stånd hos en förbränningsmotor. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett bränslesystem för en förbränningsmotor, som minskar förbränningsmotorns bränsleförbrukning.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett bränslesystem för en förbränningsmotor, som medger ett ökat effektuttag hos förbränningsmo- torn.

Dessa syften uppnås med ett bränslesystem av det inledningsvis nämnda sla- get, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 känne- tecknande del. Motsvaranden syften uppnås även med ett förfarande för att reglera ett bränslesystem enligt patentkravets 8 kännetecknande del. Motsva- rande syften uppnås även med en förbränningsmotor och ett fordon med ett sådant bränslesystem.

Genom att anordna en elmotorstyrd huvudmatarpump samt en elmotorstyrd transferpump i en lågtryckskrets i ett bränslesystem medges ett bredare styrin- tervall än med en mekanisk pump, vilken drivs och styrs av en förbrännings- motor. Den elmotorstyrda huvudmatarpumpen kan styras mot andra paramet- rar än motorvarvtal, till exempel bränslefilterigensättningsgrad och tryck i bränsleledningarna. Vid olika drifttillstånd med behov utanför gängse specifika- tioner kan den elmotorstyrda huvudmatarpumpen mata mer bränsle och på så sätt åstadkomma en mer flexibel reglering av bränsletillförseln vilket minskar risken för driftstörningar. Lämpligen är huvudmatarpumpen och transferpum- pen Iågtryckspumpar. 10 15 20 25 30 537 005 En är ventil anordnad iförbindelse med transferpumpen, så att transferpum- pen via ventilen står i förbindelse med den andra bränsleledningen. Därigenom kan transferpumpen mata bränsle från den andra bränsletanken till den andra bränsleledningen och vidare till förbränningsmotorn. Bränsleflödet från trans- ferpumpen tillsammans med bränsleflödet från huvudmatarpumpen medför att det totala bränsleflödet till förbränningsmotorn ökar. På så sätt åstadkommes ett bränslesystem som medger ett ökat effektuttag hos förbränningsmotorn. En tillfällig flödesökning kan dessutom lösa upp paraffinerade bränslefilter vilket minskar risken för driftstörningar.

Genom att anordna en elmotorstyrd huvudmatarpump i bränslesystemet med- ges en finare reglering av bränsletillförseln än med en mekanisk huvudmatar- pump, som drivs och styrs av förbränningsmotorn. På så sätt åstadkommes ett bränslesystem, som minskar förbränningsmotorns bränsleförbrukning.

Lämpligen är huvudmatarpumpen, transferpumpen och ventilen anslutna till en styrenhet via en CAN-buss. På så sätt åstadkommes ett kompakt bränslesy- stem, som är enkelt att styra och på så sätt medger en korrekt bränsletillförsel till förbränningsmotorn.

Lämpligen är den första bränsletanken så utformad att den rymmer en mindre volym än den andra bränsletanken. Företrädelsevis rymmer den första bräns- letanken 20-50 liter och den andra bränsletanken 300-1000 liter. På så sätt är den första bränsletanken mindre skrymmande och lättare att anordna hos ett utrymmessnålt chassi. Vidare innebär en mindre första bränsletank att bräns- lesystemet klarar av att mata bränsle till förbränningsmotorn vid en lägre bränslenivå än om samma bränslevolym hade tillförts den större andra bräns- letanken. Därmed undviks driftstörningar vid låg bränslenivå i bränsletanken.

Genom att anordna huvudmatarpumpen i den första bränsletanken skyddas huvudmatarpumpen från omgivningen och får en naturlig kylning av bränslet i den första bränsletanken. Alternativt är även transferpumpen anordnad inuti 10 15 20 25 30 537 005 den första bränsletanken. Med huvudmatarpumpen och transferpumpen an- ordnade inuti den första bränsletanken åstadkommes ett icke-skrymmande bränslesystem.

Ytterligare uppfinningen utmärkande särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon, som innefattar ett bräns- lesystem för en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar ett kopplingsschema för ett bränslesystem enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 3 visar ett flödesschema över ett förfarande för att reglera ett bräns- lesystem enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon 1, vilket fordon innefattar ett bränslesystem 4 för en förbränningsmotor 2. Förbränningsmotorn 2 är kopplad till en växellåda 6, som är kopplad till fordonets 1 drivhjul 8 via en transmission.

Fordonet innefattar även ett chassi 10.

Fig. 2 visar ett kopplingsschema för bränslesystemet 4. Bränslesystemet 4 in- nefattar flertalet komponenter varav ett huvudbränslefilter 12, en högtrycks- pump 14, en ackumulator i form av så kallad common rail 16 samt ett insprut- ningssystem 18 schematiskt visat i form av en bränsleinsprutare är anordnade hos förbränningsmotorn 2. Alternativt kan common rail 16 ersättas av en an- nan form av insprutningssystem, exempelvis piezo- eller enhetsinsprutnings- 10 15 20 25 30 537 005 system. Bränslesystemet 4 innefattar även en första bränsletank 20, en andra bränsletank 22, en tredje bränsletank 24, en huvudmatarpump 26, en transfer- pump 28, ett förfilter 30 samt en ventil 32. Dessa komponenter kan vara an- ordnade vid fordonets chassi 10. Huvudbränslefiltret 12 är anordnat nedströms huvudmatarpumpen 26 och uppströms högtryckspumpen 14 i bränslesystemet 4. Vidare innefattar bränslesystemet 4 en återströmningsledning 13, genom vilken överflödigt bränsle återströmmar från insprutningssystemet 18, common rail 16, högtryckspumpen 14 och huvudbränslefiltret 12 tillbaka till den första bränsletanken 20.

Samtliga tre tankar 20, 22, 24 är i sin respektive övre delar förbundna med en ventilationsledning 50 vilken via ett luftfilter 51 kommunicerar med omgivning- en. Ventilationsledningen 50 säkerställer att trycket i respektive tank 20, 22, 24 är och förblir väsentligen detsamma och lika med omgivningens luftryck obe- roende av hur mycket bränsle som finns i respektive tank. Luftfiltret 51 förhind- rar att föroreningar i omgivande luft tränger in i avluftningsledningen 50 i sam- band med ventilering av tankarna.

Den första bränsletanken 20 är så utformad att den rymmer en mindre volym än den andra bränsletanken 22 och den tredje bränsletanken 24. Den andra bränsletanken 22 och den tredje bränsletanken 24 rymmer väsentligen samma volym och har ett självreglerade flöde mellan varandra genom ett förbindelse- rör 34 anordnad mellan den nedre delen hos den andra bränsletanken 22 och den tredje bränsletanken 24. Transferpumpen 28 är enligt fig. 2 anordnad mel- lan den första bränsletanken 20 och den andra bränsletanken 22. Transfer- pumpen 28 drivs av en första elektrisk motor M1 och har som huvuduppgift att mata bränsle från den andra bränsletanken 22 till den första bränsletanken 20 via en första bränsleledning 36. Mellan den första bränsletanken 20 och den andra bränsletanken 22 är en överskottsledning 38 anordnad, så att bränsle kan transporteras över från den första bränsletanken 20 till den andra bränsle- tanken 22 om den första bränsletanken 20 blir överfylld. Huvudmatarpumpen 26 är anordnad inuti den första bränsletanken 20 och skyddas på så sätt från 10 15 20 25 30 537 005 omgivningen och kyls av bränslet. Huvudmatarpumpen 26 drivs av en andra elektrisk motor M2 och matar bränslet från den första bränsletanken 20 via en andra bränsieledning 40 genom huvudbränslefiltret 12 och vidare till högtryckspumpen 14. Med högt tryck matas sedan bränslet till common rail 16 och vidare till insprutningssystemet 18. Huvudmatarpumpen 26 och transfer- pumpen 28 är styrda av en styrenhet 42 via en CAN-buss 44.

I den andra bränsletanken 22, uppströms transferpumpen 28, är en grovmas- kig sil 52 anordnad, igenom vilken transferpumpen 28 suger bränsle. Den grovmaskiga silen 52 filtrerar bort partiklar över en förutbestämd storlek. Förfilt- ret 30 är anordnat nedströms transferpumpen 28 och förfiltrerar bränslet som matas från den andra bränsletanken 22. Ventilen 32 är anordnad nedströms förfiltret 30 och innefattar ett inlopp i förbindelse med transferpumpen 28, ett första utlopp i förbindelse med den första bränsleledningen 36 och ett andra utlopp i förbindelse med den andra bränsleledningen 40. Ventilen 32 är kopp- lad till CAN-bussen 44 och äri ett första läge så styrd att transferpumpen 28 står i förbindelse med det första utloppet och därigenom står i förbindelse med den första bränsleledningen 36. I detta första läge kommer således transfer- pumpen 28 att mata bränsle från den andra bränsletanken 22 till den första bränsletanken 20. I den första bränsletanken 20 är en första nivåsensor 46 anordnad för att identifiera bränslenivån iden första bränsletanken 20. En andra nivåsensor 48 är anordnad i den andra bränsletanken 22 för att identifie- ra bränslenivån i den andra bränsletanken 22. Den första nivåsensorn 46 och den andra nivåsensorn 48 är kopplade till CAN-bussen 44 och styrenheten 42, som styr transferpumpen 28 och huvudmatarpumpen 26.

Vid olika driftstillstånd kan det vara lämpligt att öka bränsletillförseln till för- bränningsmotorn 2. Ett sådant drifttillstànd kan till exempel vara vid kallstart, bränslefilterigensättning eller högt momentuttag hos förbränningsmotorn 2. Vid ett sådant drifttillstànd styrs ventilen 32 till ett andra läge, så att transferpum- pen 28 står i förbindelse med det andra utloppet och därigenom den andra bränsleledningen 40. Transferpumpen 28 matar på så sätt bränsle från den 10 15 20 25 30 537 005 andra bränsletanken 22 till den andra bränsleledningen 40, nedströms huvud- matarpumpen 26, och det totala bränsleflödet till förbränningsmotorn 2 ökas därmed.

Fig. 3 visar ett flödesschema över ett förfarande för att reglera bränslesystemet 4. Förfarandet innefattar steget (a) att förse den första bränsletanken 20 med bränsle genom att med den första elektriska motorn M1 driva transferpumpen 28 för att mata bränsle från den andra bränsletanken 22 till den första bränsle- tanken 20. Den första nivåsensorn 46 i den första bränsletanken 20 identifierar bränslenivån i den första bränsletanken 20 och vid en på förhand bestämd bränslenivå skickas en signal via CAN-bussen 44 för att styra transferpumpen 28. Ventilen 32 är i dess första läge så styrd att transferpumpen 28 står i för- bindelse med ventilens 32 första utlopp och transferpumpen 28 står därigenom i förbindelse med den första bränsleledningen 36, vilken leder till den första bränsletanken 20. På så sätt matar transferpumpen 28 bränsle från den andra bränsletanken 22 till den första bränsletanken 20.

Vidare innefattar förfarandet steget (b) att förse förbränningsmotorn 2 med bränsle genom att med den andra elektriska motorn M2 driva huvudmatar- pumpen 26 för att mata bränsle från den första bränsletanken 20 via den andra bränsleledningen 40 till förbränningsmotorn 2.

Förfarandet innefattar också det ytterligare steget (c) att vid på förhand definie- rade drifttillstånd styra ventilen 32 till ett andra läge så att transferpumpen 28 står i förbindelse med ventilens 32 andra utlopp. Därigenom står transferpum- pen 28 i förbindelse med den andra bränsleledningen 40, vilken leder till för- bränningsmotom 2. På så sätt matar transferpumpen 28 bränsle från den andra bränsletanken 22 till den andra bränsleledningen 40 och förbrännings- motorn 2. Den totala bränsletillförseln till förbränningsmotorn 2 ökas därmed.

När bränslesystemet 4 avgör att drifttillståndet med förhöjt bränslebehov ej längre kvartstår styrs ventilen 32 tillbaka till dess första läge. 537 005 Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för upp- finningen kombineras mellan olika angivna utföranden.

Claims (8)

10 15 20 25 30 537 005 PATENTKRAV

1. Bränslesystem för en förbränningsmotor (2), vilket bränslesystem (4) inne- fattar en första bränsletank (20), en andra bränsletank (22), en första bränsle- ledning (36) anordnad i förbindelse med den första bränsletanken (20) och den andra bränsletanken (22), en andra bränsleledning (40) anordnad i förbindelse med den första bränsletanken (20), en huvudmatarpump (26) samt en trans- ferpump (28), vari huvudmatarpumpen (26) är anordnad att mata bränsle från den första bränsletanken (20) genom den andra bränsleledningen (40) och vari transferpumpen (28) är anordnad att mata bränsle från den andra bränsletan- ken (22) till den första bränsletanken (20) via den första bränsleledningen (36), kännetecknat av att en första elektrisk motor (M1) är anordnad att driva trans- ferpumpen (28) och att en andra elektrisk motor (M2) är anordnad att driva huvudmatarpumpen (26), en ventil (32) är anordnad nedströms transferpum- pen (28), vari ventilen (32) uppvisar ett inlopp i förbindelse med transferpum- pen (28), ett första utlopp i förbindelse med den första bränsleledningen (36) och ett andra utlopp i förbindelse med den andra bränsleledningen (40), så att transferpumpen (28) är förbunden med den första bränsleledningen (36) när ventilen (32) är anordnad i ett första läge och så att transferpumpen (28) är förbunden med den andra bränsleledningen (40) när ventilen (32) är anordnad i ett andra läge så att bränsleflödet från transferpumpen (28) tillsammans med bränsleflödet från huvudmatarpumpen (26) medför att det totala bränsleflödet i den andra bränsleledningen (40) ökar.

2. Bränslesystem enligt krav 1, kännetecknat av att huvudmatarpumpen (26) är anordnad inuti den första bränsletanken (20).

3. Bränslesystem enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknat av att trans- ferpumpen (28) är anordnad inuti den första bränsletanken (20). 10 10 15 20 25 30 537 005

4. Bränslesystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den första bränsletanken (20) är så utformad att den rymmer en mindre volym än den andra bränsletanken (22).

5. Bränslesystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ett huvudbränslefilter (12) är anordnat nedströms huvudmatarpumpen (26).

6. Förbränningsmotor (2) kännetecknad av att den innefattar ett bränslesy- stem (4) enligt något av kraven 1-5.

7. Fordon (1) kännetecknat av att det innefattar ett bränslesystem (4) enligt något av kraven 1-5.

8. Förfarande för att reglera ett bränslesystem (4) för en förbränningsmotor (2), vilket bränslesystem (4) innefattar: en första bränsletank (20), en andra bräns- letank (22), en första bränsleledning (36) anordnad i förbindelse med den för- sta bränsletanken (20) och den andra bränsletanken (22), en andra bränsle- ledning (40) anordnad i förbindelse med den första bränsletanken (20), en hu- vudmatarpump (26) samt en transferpump (28), vari huvudmatarpumpen (26) är anordnad att mata bränsle från den första bränsletanken (20) genom den andra bränsleledningen (40) och vari transferpumpen (28) är anordnad att mata bränsle från den andra bränsletanken (22) till den första bränsletanken (20) via den första bränsleledningen (36), kännetecknat av stegen att: a) förse den första bränsletanken (20) med bränsle genom att med en första elektrisk motor (M1) driva transferpumpen (28) för att mata bränsle från den andra bränsletanken (22) till den första bränsletan- ken (20), b) mata bränsle från den första bränsletanken (20) genom den andra bränsleledningen (40) genom att med en andra elektrisk motor (M2) driva huvudmatarpumpen (26). 11 537 005 c) styra en ventil (32), vilken är anordnad nedströms transferpumpen (28), så att bränslet från den andra bränsletanken (22) matas med transferpumpen (28) till den andra bränsleledningen (40), nedströms huvudmatarpumpen (26), för att på så sätt öka det totala bränsleflödet genom den andra bränsleledningen (40). 12