DE112015000620T5

DE112015000620T5 - Verfahren zum Reduzieren des Kraftstoffsystem-Leistungsverbrauchs

Info

Publication number: DE112015000620T5
Application number: DE112015000620.6T
Authority: DE
Inventors: Dhyana Ramamurthy
Original assignee: Denso Corp; Denso International America Inc
Current assignee: Denso Corp; Denso International America Inc
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2035-02-04
Also published as: US20150219037A1; US9435286B2; JP2017507273A; JP6217864B2; CN105917102B; DE112015000620B4; CN105917102A; WO2015117122A1

Abstract

Ein System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine beinhaltend eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt, ist vorgesehen. Eine Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff von innerhalb des Kraftstoffpumpenreservoirs herauspumpt und Kraftstoff zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt. Eine Hochdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt. Die Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt. Ein Controller ist derart betriebsfähig, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Hoch-Modus bei einer ersten Pumprate pumpt, wenn sich die Hochdruckkraftstoffpumpe in einer ersten Konfiguration befindet, und dieser ist derart betriebsfähig, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Niedrig-Modus bei einer zweiten Pumprate konfiguriert, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer zweiten Konfiguration befindet, welche zu der ersten Konfiguration unterschiedlich ist, wobei die erste Pumprate zu der zweiten Pumprate unterschiedlich ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffsystem mit einem reduzierten Leistungsverbrauch.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt sieht auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation vor, welche nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
Systeme zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine, wie z. B. zu einer internen Verbrennungsmaschine, beinhalten regelmäßig eine Kraftstoffreservoirpumpe, eine Niederdruckkraftstoffpumpe, und eine Hochdruck-(Direkteinspritz)-Kraftstoffpumpe. Die Niederdruckkraftstoffpumpe pumpt Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckkraftstoffpumpe. Die Hochdruckkraftstoffpumpe beinhaltet einen sich hin und her bewegenden Kolben, welcher durch eine sich drehende Nockenwelle mit einer Mehrzahl von Nocken (über einen Folger) angetrieben wird. So wie sich die Nockenwelle dreht, kann diese die Hochdruckpumpe durch einen Ansaughub, einen Vor-Hub (falls weniger als 100% Kraftstoffversorgung erforderlich ist), und einen Pumphub zyklisch bewegen. Die Menge des Kraftstoffs, die von der Hochdruckpumpe zu der Maschine zugeführt wird, basiert auf der Anforderung der Maschine und verschiedenen Maschinenparametern, wie z. B. der Massefluss und der Druck. Nur ein Betrag des Kraftstoffs, welcher erforderlich ist, einen angewiesenen bzw. befohlenen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrail bzw. den Kraftstoffversorgungsleitungen des Kraftstoffsystems zu erhalten und zu erreichen, wird aus der Hochdruckpumpe herausgepumpt. Wenn der Kraftstoffbedarf niedriger als 100% der Kapazität der Pumpe ist, dann wird überschüssiger Kraftstofffluss, wie z. B. während des Vor-Hubs, aus der Hochdruckpumpe durch einen Pumpeneinlass dieser hinausgedrückt, und in eine Niederdruckkraftstoffleitung hineingedrückt, welche den Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe zuführt. Daher, wenn der Bedarf der Maschine niedriger als 100% der Kapazität der Hochdruckpumpe ist, dann wird Energie beim Betreiben der Niederdruckkraftstoffpumpe verschwendet, Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe zu pumpen, welche für den Maschinenbetrieb nicht erforderlich ist.
Die Niederdruckkraftstoffpumpe wird typischerweise als ein Teil eines mechanischen rückführungslosen Kraftstoffsystems (MRFS) oder eines elektronischen rückführungslosen Kraftstoffsystems (IRFS) betrieben. Bei einem MRFS wird eine konstante Spannung kontinuierlich an die Niederdruckkraftstoffpumpe angelegt, was darin resultiert, dass die Niederdruckkraftstoffpumpe kontinuierlich einen fixierten Betrag des Kraftstoffs mit einem vorbestimmten Druck pumpt. Bei einem IRFS wird die Spannung der Niederdruckpumpe in Abhängigkeit zu Betriebsbedingungen der Maschine variiert, um die Menge des Kraftstoffs und/oder den Druck des Kraftstoffs, der zu der Hochdruckpumpe zugeführt wird, zu variieren. Bei sowohl einem MRFS oder einem IRFS wird die Abgabemenge bzw. der Ausgang der Niederdruckpumpe derart eingestellt, dass diese den Maschinenbedarf überschreitet, um einen kontinuierlichen Betrieb der Kraftstoffreservoirpumpe zu unterstützen, welche den Kraftstoff von dem Kraftstofftank in ein Kraftstoffpumenreservoir pumpt, in welchem die Niederdruckkraftstoffpumpe vorhanden ist, um die Niederdruckkraftstoffpumpe in Kraftstoff eingetaucht zu halten.
Ein kontinuierlicher Betrieb der Kraftstoffreservoirpumpe und der Niederdruckkraftstoffpumpe bei Pegeln, die den Bedarf der Maschine überschreiten, führt zu einem ineffizienten Betrieb, was einen überflüssigen Leistungsverbrauch beinhaltet. Ein Kraftstoffsystem zum Zuführen eines Kraftstoffs zu einer Maschine, wie z. B. einer internen Verbrennungsmaschine, welche mit einem niedrigeren Leistungsverbrauch betrieben wird, und welche im allgemeinen effizienter ist, als bestehende Kraftstoffzuführsysteme, wäre deshalb wünschenswert.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Dieser Abschnitt sieht eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung vor und diese ist nicht eine umfassende Offenbarung in dessen vollen Umfang oder mit all dessen Merkmalen.
Die vorliegende Lehre sieht ein System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine beinhaltend eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt, vor. Eine Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff von innerhalb des Kraftstoffpumpenreservoirs herauspumpt und Kraftstoff zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt. Eine Hochdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt. Die Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt. Ein Controller ist derart betriebsfähig, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Hoch-Modus bei einer ersten Pumprate pumpt, wenn sich die Hochdruckkraftstoffpumpe in einer ersten Konfiguration befindet, und dieser ist derart betriebsfähig, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Niedrig-Modus bei einer zweiten Pumprate konfiguriert, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer zweiten Konfiguration befindet, welche zu der ersten Konfiguration unterschiedlich ist, wobei die erste Pumprate zu der zweiten Pumprate unterschiedlich ist.
Die vorliegende Lehre sieht weiter ein System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine vor. Das System beinhaltet eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt. Eine Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff von dem Inneren des Kraftstoffpumpenreservoirs hinauspumpt, und dass diese Kraftstoff zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt. Eine Hochdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt. Die Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt. Ein Controller ist derart konfiguriert, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe in einem Hoch-Modus bei einer ersten Pumprate betreibt, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe in einem Niedrig-Modus bei einer zweiten Pumprate betreibt, wenn der Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt. Die erste Pumprate ist größer als die zweite Pumprate.
Die vorliegende Offenbarung sieht ferner ein System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine beinhaltend eine Kraftstoffreservoirpumpe, die derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt, vor. Eine Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff von dem Inneren des Kraftstoffpumpenreservoirs hinauspumpt, und dass diese Kraftstoff zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt. Eine Hochdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt. Die Niederdruckkraftstoffpumpe ist derart konfiguriert, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt. Ein Controller ist zu Folgendem betriebsfähig: Konfigurieren der Kraftstoffreservoirpumpe in einem Hoch-Pumpzustand, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegt; Konfigurieren der Krafstoffreservoirpumpe in einem Niedrig-Pumpzustand, wenn sicher der Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks oberhalb eines vorbestimmten Pegels befindet; Konfigurieren der Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Hoch-Pumpenmodus bei einer ersten Pumprate, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer ersten Konfiguration befindet, die derart konfiguriert ist, dass ein Ansaughub durchgeführt wird; und Konfigurieren der Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Niedrig-Pumpenmodus bei einer zweiten Pumprate, welche niedriger als die erste Pumprate ist, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer zweiten Konfiguration befindet, welche nicht konfiguriert ist, den Ansaughub durchzuführen.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin vorgesehenen Beschreibung deutlich werden. Die Beschreibung und spezifische Beispiele dieser Kurzfassung dienen nur zum Zweck der Darstellung, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt.
ZEICHNUNG
Die hierin dargelegte Zeichnung dient nur dem Zwecke der Darstellung von verschiedenen ausgewählten Ausführungsformen, und nicht aller möglicher Umsetzungsformen, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Zeichnung den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt.
Es zeigt/es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffsystems gemäß der vorliegenden Lehre;
2 ein Flussdiagramm von Betriebsmodi des Kraftstoffsystems der 1; und
3 ein Flussdiagramm von zusätzlichen Betriebsmodi des Kraftstoffsystems der 1.
Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile (bzw. Merkmale) in den verschiedenen Figuren der Zeichnung an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben werden.
Mit anfänglicher Bezugnahme auf 1 wird ein Kraftstoffsystem gemäß der vorliegenden Lehre mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt. Das Kraftstoffsystem 10 beinhaltet im Allgemeinen einen Kraftstofftank 12, eine Kraftstoffreservoirpumpe 14 (welche eine Jet-Pumpe sein kann, und welche hierin als eine Jet-Pumpe bezeichnet werden wird), eine Niederdruckkraftstoffpumpe 16, eine Hochdruck-(Direkteinspritz)-Kraftstoffpumpe 18, und ein Kraftstoffrail 20 bzw. ein Kraftstoffzuführsystem 20 zum Zuführen von Kraftstoff zu einer geeigneten Maschine (nicht näher dargestellt), wie z. B. eine interne Verbrennungsmaschine. Ein Kraftstoffpumpenreservoir 22 ist innerhalb des Kraftstofftanks 12 platziert und beinhaltet eine äußere Wand des Kraftstoffpumpenreservoirs 24 mit einem oberen Abschnitt oder einem Oberkantenabschnitt 26. Die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 ist innerhalb des Kraftstoffpumpenreservoirs 22 platziert, und diese wird durch eine Niederdruckkraftstoffpumpenleistungszuführung 28 mit Leistung versorgt.
Der Kraftstofftank 12 ist derart konfiguriert, dass dieser darin Kraftstoff speichert. Die Menge bzw. der Betrag des Kraftstoffs 30, die innerhalb des Kraftstofftanks 12 vorhanden ist, kann auf irgendeine geeignete Art und Weise unter Verwendung einer geeigneten Vorrichtung gemessen werden, wie z. B. mittels eines Kraftstoffpegelsensors 32. Der Kraftstoffpegelsensor 32 misst eine Höhe des Kraftstoffpegels H_f so wie dies von einem Boden oder dem untersten Abschnitt des Kraftstofftanks 12 und relativ zu einer Höhe des Kraftstoffpumpenreservoirs H_r gemessen wird.
Ein Reservoireinlassrohr 40 erstreckt sich in das Kraftstoffpumpenreservoir 22 von einer Position in dem Kraftstofftank 12, die ausreichend ist, Kraftstoff 30 in das Kraftstoffpumpenreservoir 22 hineinzubringen. Das Reservoireinlassrohr 40 ist mit einem Kraftstoffeinlassrohr 42 verbunden, welches sich zu der Jet-Pumpe 14 erstreckt. Ein Auslassventil/ein Auslassregulator 46 kann entlang des Kraftstoffeinlassrohrs 42 vorgesehen sein.
Ein Kraftstoffauslassrohr 48 erstreckt sich von der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 durch einen Filter 50, und weiter aus dem Kraftstofftank 12 zu einem Ventil 54 der Hochdruckkraftstoffpumpe 18, welche zu dem Kraftstofftank 12 entfernt angeordnet ist. Das Ventil 54 kann irgendein geeignetes Ventil sein, wie z. B. ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil, wie z. B. ein Solenoidventil. Falls das Ventil 54 ein elektromechanisch gesteuertes Ventil ist, kann das Ventil 54 in irgendeiner geeigneten Art und Weise mit Leistung versorgt werden, wie z. B. eine Leistungsversorgung 56. Innerhalb des Kraftstoffpumpenreservoirs 22 erstreckt sich ein Rückführrohr 52 von dem Kraftstoffauslassrohr 48 im Allgemeinen dahin, wo sich das Reservoireinlassrohr 40 und das Kraftstoffeinlassrohr 42 treffen. Das Reservoireinlassrohr 40, das Kraftstoffeinlassrohr 42, das Kraftstoffauslassrohr 48 und das Rückführrohr 52 können irgendein geeignetes Rohr sein, wie z. B. ein röhrenförmiges Rohr oder eine Leitung, wobei diese derart konfiguriert sind, dass diese zuverlässig, effizient und sicher den Kraftstoff durch das Kraftstoffsystem 10 führen können.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 18 beinhaltet im Allgemeinen einen Kolben 62 und ein Kolbengehäuse bzw. eine Kolbenkammer 64, in welcher der Kolben 62 in geeigneter Art und Weise befestigt ist. Der Kolben 62 wird durch eine Nockenwelle 60 mittels eines Folgers 88 angetrieben, der mit der Nockenwelle 60 und dem Kolben 62 verbunden ist. Die Nockenwelle 60 beinhaltet irgendeine geeignete Anzahl von Nocken, wie z. B. zwei, drei (wie dargestellt) oder vier.
So wie dies dargestellt ist, beinhaltet die Nockenwelle 60 eine erste Nocke 66, eine zweite Nocke 68 und eine dritte Nocke 70. Die erste, zweite und dritte Nocke 66, 68 und 70 sind voneinander gleichmäßig beabstandet angeordnet, wie z. B. um etwa 120° relativ zueinander beabstandet angeordnet. Unabhängig von der Anzahl der vorliegenden Nocken, können die Nocken gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sein. Falls beispielsweise vier Nocken anwesend sind, können diese Nocken 90° relativ zueinander beabstandet angeordnet sein.
Zwischen der ersten Nocke 66 und der zweiten Nocke 68 befindet sich eine erste Nockenüberspannungsoberfläche 72. Zwischen der zweiten Nocke 68 und der dritten Nocke 70 befindet sich eine zweite Nockenüberspannungsoberfläche 74. Zwischen der dritten Nocke 70 und der ersten Nocke 66 befindet sich eine dritte Nockenüberspannungsoberfläche 76. Die erste, zweite und die dritte Nockenüberspannungsoberfläche 72, 74 und 76 können jeweils die gleiche Länge oder im Allgemeinen ähnliche Längen aufweisen.
Die Drehung der Nocke 60 führt zu einer Translationsbewegung des Kolbens 62 innerhalb der Kolbenkammer 64. Wenn der Kolben 62 in Kontakt mit irgendeiner der ersten, der zweiten oder dritten Nocke 66, 68 oder 70 befindet (über dem Folger-Mechanismus 88), dann wird sich der Kolben 62 an dessen höchsten Punkt innerhalb der Kolbenkammer 64 befinden, was die obere Totpunktposition 78 des Kolbens 62 ist (so wie dies in 1 dargestellt ist). Wenn er sich bei der oberen Totpunktposition 78 befindet, wird der Kolben 62 im Allgemeinen einen Pumphub vervollständigt haben, und mit einem Ansaughub beginnen. Wenn sich der Kolben 62 in Kontakt mit der Nocke entlang der ersten, der zweiten oder dritten Nockenüberbrückungsoberflächen 72, 74 oder 76 bei einem Punkt befindet, der im Allgemeinen äquidistant zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Nocke 66, 68 oder 70 (mittels des Folger-Mechanismus 88) befindet, wird der Kolben 62 sich an dessen niedrigsten Punkt innerhalb der Kolbenkammer 64 befinden, und er wird im Allgemeinen zwischen einem Ansaughub und einem Vorhub bzw. vorgelagertem Hub der Hochdruckkraftstoffpumpe 18 liegen.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 18 pumpt Kraftstoff zu dem Kraftstoffrail 20 durch das Kraftstoffrailrohr 80. Entlang des Kraftstoffrailrohrs 80 befindet sich ein Auslassventil 82, welches die Passage des Kraftstoffs von der Hochdruckkraftstoffpumpe 18 zu dem Kraftstoffrail 20 reguliert. Zwischen dem Auslassventil 82 und dem Kraftstoffrail 20 erstreckt sich ein Entlastungsrohr 84 von dem Kraftstoffrailrohr 80 zu der Kolbenkammer 64 der Hochdruckkraftstoffpumpe 18. Ein Entlastungsventil 86 ist entlang des Entlastungsrohrs 84 vorhanden. Das Entlastungsrohr 84 erlaubt es dem Kraftstoff zu der Kolbenkammer 64 zurückzufließen. Das Entlastungsventil 86 wird sich öffnen, wenn der Druckunterschied über das Entlastungsventil 86 einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Der Betrieb des Kraftstoffsystems 10 wird zumindest teilweise mittels eines Controllers 90 gesteuert. Der Controller 90 kann irgendein geeigneter Controller sein, wie z. B. ein Mikroprozessor, der in irgendeiner geeigneten Art und Weise oder Vorrichtung vorhanden ist. Der Controller 90 kann derart konfiguriert sein, dass dieser den Betrieb beispielsweise der Jet-Pumpe 14, der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 und/oder der Hochdruckkraftstoffpumpe 18 anleiten oder steuern kann.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 wird ein Betriebsmodus des Kraftstoffsystems 10, welches durch den Controller 90 gesteuert werden soll, im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 110 dargestellt. Der Controller 90 startet den Betrieb mit dem Startblock 112. Bei dem Block 114 bestimmt der Controller 90, ob das Kraftstoffsystem 10 in einem Spezialmodus oder einem Normalmodus betrieben werden soll. Der Spezialmodus kann verschiedene Betriebsmodi beinhalten, wie z. B. Heiß/Kaltstarte-, Failsafe-Modi, oder diagnostische Modi, bei welchen die volle Spannung beispielsweise zu der Pumpe 16 geschickt wird, beziehungsweise an diese angelegt wird. Mit Bezugnahme auf Block 116 werden in dem Spezialmodus eine vorbestimmte Steuerstrategie und Parameter, so wie diese für den speziellen Spezialmodus vorgesehen sind, auf die Niederdruckpumpe 16 angewandt, wobei hier als Beispiel das Anlegen der folgenden Spannung an die Pumpe 16 durch den Controller 90 zu nennen ist. Der Spezialmodus endet mit Block 118. Falls der Controller 90 bestimmt, dass das Kraftstoffsystem 10 in einem normalen Betriebsmodus betrieben werden soll, stellt der Controller 90 bei Block 120 die Niederdruckkraftstoffpumpe 10 auf einen Hoch-Modus ein, um das Pumpen des Kraftstoffs zu starten, oder um die Kraftstoffabgabemenge zu erhöhen, falls schon gestartet worden ist, wenn die Nockenwelle 16 den Kolben 62 der Hochdruckkraftstoffpumpe 18 auf die obere Totpunktposition 78 bewegt, oder kurz bevor die Nockenwelle 60 den Kolben 62 auf die obere Totpunktposition 78 dreht, wie z. B. von etwa 5 bis etwa 30° des Winkels der Nockenwelle (oder etwa 5 bis etwa 10° beispielsweise) (Dies hängt beispielsweise von der Geschwindigkeit der Drehung der Nockenwelle 60, die durch die Niederdruckpumpe 18 benötigt wird) vor dem Erreichen der oberen Totpunktposition 78 (A° sowie dies in Block 120 dargestellt ist). Bei Block 122 stellt der Controller 90 die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 auf einen Niedrig-Modus ein, um das Pumpen von Kraftstoff zu stoppen, oder um die Kraftstoffabgabemenge zu reduzieren, wenn sich der Kolben 62 in Kontakt mit der Nocke 60 bei einem Punkt auf dem halben Weg bzw. einem Punkt in der Mitte von irgendeiner der ersten, der zweiten oder der dritten Nockenüberbrückungsoberfläche 72, 74 oder 76 oder bei einer Position der Nockenüberbrückungsoberflächen 72, 74 oder 76 kurz vor dem halben Weg. Davon ist, wie z. B. etwa 5 bis etwa 30 oder von etwa 5 bis etwa 10° des Winkels der Nockenwelle (beispielsweise in Abhängigkeit zu der Geschwindigkeit der Drehung der Nockenwelle 60 und zu der Reaktionszeit, welche durch die Niederdruckpumpe 18 benötigt wird) vor dem halben Weg (B° so wie dies bei Block 122 dargestellt ist). Nachdem jeweils die Starter-Stopp-Positionen der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 bei den Blöcken 122 und 120 eingestellt worden sind, fährt der Controller 90 mit dem Ende-Block 118 fort.
Daher, wenn der Betrieb gemäß dem Betriebsmodus 110 der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 nicht kontinuierlich durchgeführt, sondern eher startet (oder das Pumpen erhöht, falls schon gestartet wurde), wenn sich der Kolben 62 bei oder kurz vor der oberen Totpunktposition 78 befindet, welcher der Punkt ist, bei welchem die Hochdruckkraftstoffpumpe 18 mit dem Ansaughub beginnt. Die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 kann derart eingestellt werden, dass diese das Pumpen stoppt (oder verringert), wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe 18 mit dessen Vorhub beginnt, oder dies kann auch kurz vor dem Beginnen des Vorhubs erfolgen. Die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 wird während des ganzen oder eines Teils des Pumphubs der Hochdruckkraftstoffpumpe 18 inaktiv bleiben, oder diese kann derart eingestellt werden, dass diese das Pumpen beginnt, so wie der Pumphub zu einem Ende gelangt. Der Betriebsmodus 110 spart auf diese Art und Weise Energie, indem die Niederdruckpumpe 16 effizienter betrieben wird (beispielsweise wird diese nicht andauernd betrieben).
Mit Bezug auf 3 ist im Allgemeinen ein zusätzlicher Betriebsmodus des Kraftstoffsystems 10 mit dem Bezugszeichen 210 dargestellt. Der Betriebsmodus 210 startet mit dem Block 212 und bei dem Block 214 bestimmt der Controller 90, ob er in einem Spezialmodus, einem Normalmodus oder einem Startmodus tätig sein soll, und dies in Abhängigkeit zu den Betriebsbedingungen oder einer manuellen Auswahl. Der Spezialmodus kann verschiedene Betriebsmodi, wie z. B. Heiß/Kaltstarte-, einen Failsafe-Modus, oder einen Diagnostik-Modus beinhalten, bei welchen beispielsweise die volle Spannung an die Pumpe 16 angelegt wird. Im Spezialmodus fährt der Controller mit Block 216 fort, bei welchem eine vorbestimmte Steuerstrategie und Parameter, welche für den besonderen Spezialmodus vorgeschrieben sind, auf die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 angewandt werden, wie z. B. die volle Spannung, die an die Pumpe 16 durch den Controller 90 angelegt wird. Der Spezialmodus endet bei dem Block 230, oder bei dem Block 218 des Normalmodus, wo der Spezialmodus auf den Normalmodus übergeht.
Im Normalmodus fährt der Controller mit Block 218 fort, wo der Controller 90 in den Optimierungsmodus eintritt und die Jet-Pumpe 14 aktiviert, um Kraftstoff 30 in das Kraftstoffpumpenreservoir 22 durch das Kraftstoffeinlassrohr 40 zu pumpen. Die Jet-Pumpe 14 kann derart eingestellt werden, dass diese Kraftstoff 30 für eine vorbestimmte Zeitdauer basierend auf irgendwelchen bekannten Parametern der Jet-Pumpe 14 und des Kraftstoffpumpenreservoirs 22 pumpt, um das Kraftstoffpumpenreservoir 22 so zu füllen, dass zumindest die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 in dem Kraftstoff 30 untergetaucht ist.
Bei dem Block 220 bestimmt der Controller 90, ob die Höhe des Kraftstoffpegels des Krafstoffpumpenreservoirs 22 größer als ein vorbestimmter Pegel ist, wie z. B. ob die Höhe des Kraftstoffpegels H_f größer als oder oberhalb des oberen Abschnitts oder des Oberkantenabschnitts 26 des Kraftstoffpumpenreservoirs 22 ist, und so, ob die Höhe des Kraftstoffpegels H_f größer als die Höhe des Kraftstoffpumpenreservoirs H_r ist. Falls die Höhe des Kraftstoffpegels H_f größer als der vorbestimmte Pegel ist, wird bei Block 222 der Controller 90 die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 in einen Niedrig-Modus auf einen Pegel einstellen, welcher ausreichend ist, zumindest den Bedarf der Maschine zu erfüllen, und welcher ausreichend ist, den Kraftstoffpegel oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts beizubehalten, ohne Verwendung (oder nur mit minimaler Verwendung) der Jet-Pumpe 14. Die Pumprate der Jet-Pumpe 14 ist eine Funktion der Pumprate der Niederdruckkraftstoffpumpe 16. Beispielsweise ist die Pumprate der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 gleich oder etwa gleich der Pumprate des Kraftstoffs der Maschine plus der Pumprate der Jet-Pumpe 14.
Das Ausschalten oder das Reduzieren des Betriebs der Jet-Pumpe 14 reduziert die Kraftstoffabgabe aus der Niederdruckkraftstoffpumpe 16. Daher reduziert oder vermeidet die Minimierung der Verwendung der Jet-Pumpe 14, um das Kraftstoffpumpenreservoir 22 aufzufüllen, parasitäre Verluste der Niederdruckkraftstoffpumpe 16, was den Energieverbrauch senken kann. Zusätzlich zum Synchronisieren der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 mit den Nocken der Nockenwelle 66, 68 und 70 und dem Einstellen der Abgabe der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 basierend auf dem Pumpen, dem Vorhub, und den Ansaughüben, kann eine solche Optimierung des Betriebs der Jet-Pumpe 14 weiter Leistung einsparen.
Von dem Block 222 kann der Controller 90 zu dem Ende-Block 230 fortfahren oder zu dem Block 222 zurückkehren, um wiederholt zu bestimmen, ob der Pegel des Kraftstoffs 30 in dem Kraftstofftank 12 oberhalb des vorbestimmten Pegels liegt. Beispielsweise, falls die Höhe des Kraftstoffpegels H_f nicht größer als die Höhe des Kraftstoffpumpenreservoirs H_r oder irgendein anderer vorbestimmter Pegel ist, so wie dies beispielsweise durch den Kraftstoffpegelsensor 32 sensiert wird, dann wird der Controller 90 zu dem Block 224 fortfahren. Bei dem Block 224 stellt der Controller 90 die Pumpenrate der Niederdruckkraftstoffpumpe 16 in einem Hoch-Modus solchermaßen ein, dass die Jet-Pumpe 14 genug Durchfluss erhält, um den Kraftstoffpegel H_f über den vorbestimmten Pegel zu heben, und um einen ausreichenden Betrag des Kraftstoffs in dem Kraftstoffpumpenreservoir 22 solchermaßen beizubehalten, dass die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 zumindest in dem Kraftstoff 30 eingetaucht ist. Der Controller 90 wird ebenso die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 auf einen Pegel einstellen, der ausreichend ist, zumindest den Bedarf der Maschine zu erfüllen. In dem Hoch-Modus arbeitet die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 mit einer Pumpenflussrate, welche höher ist, als in dem Niedrig-Modus. Von dem Block 224 kann der Controller zu dem Ende-Block 230 fortfahren, oder kann der Controller zu dem Block 220 zurückkehren, um wiederholt zu bestimmen, ob der Pegel des Kraftstoffs 30 in dem Kraftstofftank 12 oberhalb des vorbestimmten Pegels liegt.
Wenn sich der Controller 90 in dem Startmodus befindet, fährt der Controller 90 von dem Block 214 zu dem Block 226 fort. Bei dem Block 216 legt der Controller 90 eine volle Spannung an die Niederdruckkraftstoffpumpe 16 für t Sekunden an. Die Anzahl der Sekunden t wird basierend auf einer Effizienz der Jet-Pumpe 14 (solches ist etwa in einer Jet-Pumpen-Effizienzkurve niedergelegt, die durch den Hersteller der Jet-Pumpe 14 vorgesehen ist) unter der Annahme, dass ein Pegel P des Kraftstoffs 30 in dem Kraftstofftank 12 vorhanden ist. Der E-Pegel des Kraftstoffs 30 ist gleich einem ”Kraftstofflehr-Ende-Pegel”, was die gefährlichste Bedingung für die Jet-Pumpe 14 ist, da bei diesem Pegel der Druck außerhalb des Kraftstoffpumpenreservoirs 22 minimal ist (um dem Füllen des Reservoirs 22 zu assistieren). Nach dem Verstreichen von t Sekunden fährt der Controller 90 mit dem Block 218 des Normalbetriebsmodus fort.
Die vorangegangen Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung getätigt. Es ist nicht beabsichtigt, dass diese vollständig ist, oder dass diese den Umfang der Offenbarung beschränkt. Individuelle Elemente oder Merkmale von speziellen Ausführungsformen sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern, wo immer dies möglich ist, können diese Merkmale ausgetauscht werden, und können diese Merkmale bei einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Das gleiche kann auch auf verschiedene Arten und Weisen variiert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, und es ist beabsichtigt, dass all diese Modifikationen im Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen.

Claims

System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine, aufweisend: eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt; eine Niederdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von dem Inneren des Kraftstoffpumpenreservoirs heraus und zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt; eine Hochdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt, wobei die Niederdruckkraftstoffpumpe derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt; und einen Controller, welcher derart betriebsfähig ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Hoch-Modus bei einer ersten Pumprate konfiguriert, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer ersten Konfiguration befindet, und dieser derart betriebsfähig ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Niedrig-Modus bei einer zweiten Pumprate konfiguriert, wenn sich die Hochdruckkraftstoffpumpe in einer zweiten Konfiguration befindet, die unterschiedlich zu der ersten Konfiguration ist, wobei die erste Pumprate zu der zweiten Pumprate unterschiedlich ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffreservoirpumpe eine Jet-Pumpe ist; und wobei der Controller die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Startmodus mit der vollen Spannung für eine vorbestimmte Zeitdauer vor dem Betreiben der Niederdruckpumpe in einem Normalbetriebsmodus betreibt, wobei die vorbestimmte Zeitdauer auf der Zeit basiert, die erforderlich ist, das Kraftstoffpumpenreservoir auf oberhalb eines vorbestimmten Pegels zu füllen.
System nach Anspruch 1, wobei in der ersten Konfiguration die Hochdruckpumpe derart konfiguriert ist, dass diese einen Ansaughub durchführt.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in dem Hoch-Modus betreibt, wenn die Hochdruckpumpe einen Pumphub durchführt.
System gemäß Anspruch 1, wobei sich bei der ersten Konfiguration die Hochdruckkraftstoffpumpe in einer oberen Totpunktposition befindet.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe bei der zweiten Konfiguration derart konfiguriert ist, dass diese einen Vorpumphub durchführt.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruckpumpe bei der zweiten Konfiguration derart konfiguriert ist, dass diese einen Pumphub durchführt.
System gemäß Anspruch 7, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe startet, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe zu einem Ende des Pumphubs gelangt.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Controller in dem Hoch-Modus derart konfiguriert ist, dass er die Niederdruckkraftstoffpumpe bis hin zu 100% Abgabemenge betreibt, und der Controller in dem Niedrig-Modus derart konfiguriert ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe so niedrig wie 0% Abgabemenge betreibt.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe bei der ersten Konfiguration derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff in eine Kolbenkammer der Hochdruckkraftstoffpumpe hineinsaugt; und wobei bei der zweiten Konfiguration die Hochdruckkraftstoffpumpe derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von dem Inneren der Kolbenkammer der Hochdruckkraftstoffpumpe hinauspumpt.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe einen Kolben beinhaltet ist, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in der zweiten Konfiguration befindet, wenn der Kolben an einem Abschnitt der Nockenwelle ausgerichtet ist, der etwa äquidistant zwischen den Nocken der Nockenwelle vorgesehen ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe einen Kolben beinhaltet, wobei der Controller die Niederdruckkraftstoffpumpe in dem Niedrig-Modus davor konfiguriert, dass der Kolben mit einem Abschnitt der Nockenwelle ausgerichtet ist, der etwa äquidistant zwischen den Nocken der Nockenwelle vorgesehen ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe nicht betreibt, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank oberhalb des oberen Endes des Kraftstoffpumpenreservoirs liegt.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe betreibt, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank unterhalb eines oberen Endes des Kraftstoffpumpenreservoirs liegt.
System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine, aufweisend: eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt; eine Niederdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von dem Inneren des Kraftstoffpumpenreservoirs heraus und zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt; eine Hochdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt, wobei die Niederdruckkraftstoffpumpe derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt; und einen Controller, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe in eine Hoch-Modus bei einer ersten Pumprate betreibt, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, und der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Kraftstoffreservoirpumpe in einem Niedrig-Modus bei einer zweiten Pumprate betreibt, wenn der Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt, wobei die erste Pumprate größer als die zweite Pumprate ist.
System nach Anspruch 15, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in dem Hoch-Modus betreibt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer ersten Konfiguration befindet, die derart konfiguriert ist, dass ein Ansaughub durchgeführt wird, und er derart konfiguriert ist, dass er die Niederdruckkraftstoffpumpe in dem Niedrig-Modus betreibt, wenn sich die Hochdruckkraftstoffpumpe in einer zweiten Konfiguration befindet, die unterschiedlich zu der ersten Konfiguration ist.
System nach Anspruch 15, wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass dieser die Niederdruckkraftstoffpumpe in dem Hoch-Modus betreibt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe einen Pumphub durchführt.
System gemäß Anspruch 16, wobei sich bei der ersten Konfiguration die Hochdruckkraftstoffpumpe und die damit assoziierte Nockenwelle bei der oberen Totpunktposition befinden.
System zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine, aufweisend: eine Kraftstoffreservoirpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffpumpenreservoir pumpt; eine Niederdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff von dem Inneren des Kraftstoffpumpenreservoirs heraus und zu der Kraftstoffreservoirpumpe pumpt; eine Hochdruckkraftstoffpumpe, welche derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Maschine pumpt, wobei die Niederdruckkraftstoffpumpe derart konfiguriert ist, dass diese Kraftstoff zu der Hochdruckkraftstoffpumpe pumpt; und einen Controller, der derart betriebsfähig ist, dass dieser: die Kraftstoffreservoirpumpe in einem Hoch-Pumpzustand konfiguriert, wenn ein Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegt; die Kraftstoffreservoirpumpe in einem Niedrig-Pumpzustand konfiguriert, wenn der Kraftstoffpegel des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstofftanks oberhalb des vorbestimmten Pegels liegt; die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Hoch-Pumpmodus bei einer ersten Pumprate konfiguriert, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer ersten Konfiguration befindet, um einen Ansaughub durchzuführen; und die Niederdruckkraftstoffpumpe in einem Niedrig-Pumpmodus bei einer zweiten Pumprate konfiguriert, die niedriger als die erste Pumprate ist, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe sich in einer zweiten Konfiguration befindet, die nicht konfiguriert ist, den Ansaughub durchzuführen.
System gemäß Anspruch 19, wobei sich bei der ersten Konfiguration ein Kolben der Hochdruckkraftstoffpumpe und die damit assoziierte Nockenwelle bei oder kurz vor einer oberen Totpunktposition befinden; und wobei die Kraftstoffreservoirpumpe in dem Niedrig-Pumpzustand derart konfiguriert ist, dass diese keinen Kraftstoff pumpt.