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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Zustands
einer Ventileinrichtung, die Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems
bildet. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum Überwachen
des Zustands einer Druck steigernden Absperrventileinrichtung, die
Teil eines Kraftstoffzufuhrventils für einen Flugzeugmotor bildet.
Die Erfindung bezieht sich außerdem
auf ein Verfahren zum Bestimmen des Zustands einer solchen Ventileinrichtung.
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In
einem konventionellen Kraftstoffzufuhrsystem für einen Flugzeugmotor empfängt eine
Pumpe Kraftstoff mit relativ niedrigem Druck durch einen Einlassdurchgang,
wobei die Pumpe mittels einer mit dem Motor assoziierten Antriebswelle
angetrieben wird. Die Pumpe liefert Kraftstoff durch einen Pumpenauslass
an eine Dosierventileinrichtung und eine Druck steigernde Absperrventileinrichtung
(PRSOV), die dazu dient, den Kraftstoffdurchfluss zum Motor zu regulieren.
Das Dosierventil und das Druck steigernde Absperrventil reagieren
auf Signale von einem elektronischen Steuerkreis, der seinerseits
auf Signale vom Motor und der Dosierventileinrichtung reagiert.
Die Bereitstellung des Druck steigernden Absperrventils stellt sicher,
dass Kraftstoff nur zum Motor geliefert wird, wenn Kraftstoffdurchfluss
durch das Ventil von ausreichend hohem Druck ist.
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Der
Kraftstoffdurchfluss zum Motor kann durch Bewegen des Dosierventils
zwischen einer Position für
maximalen Durchfluss und einem minimalen Durchfluss moduliert werden.
Das Druck steigernde Absperrventil kann, auf Anforderung, jederzeit
geschlossen werden, wenn es erforderlich ist, die Kraftstoffzufuhr
zum Motor abzusperren. Dies kann infolge eines normalen Motorbetriebs
oder einer Notabsperrung im Falle des Auftretens eines Fehlers,
beispielsweise Überdrehzahl
oder Feuer, geschehen.
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Aus
Sicherheitsgründen
ist es erforderlich zu ermitteln, ob das Druck steigernde Absperrventil nach
Abschalten des Motors richtig schließen wird. Bin Schritt beim
Motorstartvorgang ist daher, zu überprüfen, ob
das Druck steigernde Absperrventil, während des Betriebs des Motors
korrekt schließen
wird, wenn Normal- oder Notabsperrung angefordert wird. Bei Feststellung
eines Fehlers wird der nachfolgende Motorstartvorgang nicht initiiert.
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Es
ist bekannt Mikroschalter zum Überwachen
der Position des Absperrventils zu verwenden, um zu bestimmen, ob
das Ventil während
des Motorabschaltvorgangs und während
der Motorstartvorgänge
korrekt schließen
wird. Wenn das Druck steigernde Absperrventil in seine geschlossene
Position bewegt wird, werden die Mikroschalter geschlossen, um eine
elektrische Verbindung herzustellen, wobei die Abwesenheit irgendeines
elektrischen Signals anzeigt, dass die Schließung des Absperrventils nicht
korrekt geschehen ist. Die Funktion der Mikroschalter kann, jedoch,
unzuverlässig
sein. Eine weitere vorgeschlagene Lösung ist, einen induktiven Sensor
statt der Mikroschalter zu verwenden. Jedoch erfordern derartige
Lösungen
zusätzliche
Verdrahtung, die am Absperrventil und in der elektronischen Steuereinheit
zu inkorporieren ist. Überdies
sind induktive Sensoren relativ teure Komponenten.
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Die
US-4473999 offenbart ein
Kraftstoffsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Überwachen
der Position einer Absperrventileinrichtung bereitzustellen, die
Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems bildet, das eine oder mehrere
der vorgenannten Probleme lindert oder überwindet.
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Einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung gemäß umfasst
ein Kraftstoffsystem, das eine Vorrichtung zum Bestimmen des Zustands einer
Absperrventileinrichtung umfasst, die Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems
eines Motors ist;
eine Dosierventileinrichtung, die ein Dosierventilelement
zum Regulieren des Kraftstoffdurchflusses von einer Pumpe zum Motor
und Mittel zum Überwachen der
Position des Dosierventilelements umfasst,
wobei das Dosierventil
zwischen einer Position, in der ein maximaler Durchfluss von Kraftstoff
durch die Dosierventileinrichtung zur Absperrventileinrichtung fließt und einer
Position, in der ein minimaler Durchfluss von Kraftstoff durch die
Dosierventileinrichtung zur Absperrventileinrichtung fließt, funktionsfähig ist,
Mittel
zum Variieren von Kraftstoffdruck, der nach Schließung der
Absperrventileinrichtung auf das Dosierventilelement wirkt und
Mittel
zum Bereitstellen einer Anzeige, dass sich die Absperrventileinrichtung
(28) geschlossen hat durch Überwachen der Reaktion der
Dosierventileinrichtung auf die Kraftstoffdruckveränderung.
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Die
Erfindung stellt den Vorteil bereit, dass die Notwendigkeit für Mikroschalter
oder einen induktiven Sensor zum Messen der Position eines Absperrventilelements,
das Teil der Absperrventileinrichtung bildet, wegfällt.
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Zweckmäßig umfasst
die Dosierventileinrichtung erste und zweite Kontrollkammern, die
mit jeweiligen Enden des Dosierventilelements verbunden sind, wobei
die Position des Dosierventilelements durch Regeln des Kraftstoffdrucks
in mindestens einer ersten und zweiten Kontrollkammern gesteuert wird.
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Kraftstoffdruck
in den ersten und zweiten Kontrollkammern kann mittels eines mit
Strom versorgten Servoventils gesteuert werden.
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Der
dem Servoventil zugeführte
Strom wird zweckmäßig mithilfe
eines elektronischen Motorsteuergeräts gesteuert, wobei der Strom
durch eine beliebige geeignete Stromquelle zugeführt wird.
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Das
Messmittel für
die Position nimmt zweckmäßig die
Form eines Differenzialtransformators (LVDT) an. Der LVDT ermöglicht genaues
Messen der Position des Dosierventilelements.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Vorrichtung Mittel zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks,
der nach Schließung
der Absperrventileinrichtung, auf ein Ende des Dosierventilelements
wirkt. Beispielsweise kann die Absperrventileinrichtung angepasst
werden eine Öffnungsanordnung
einzuschließen,
die so angeordnet ist, dass, nach Schließung der Absperrventileinrichtung,
Reduzierung des Kraftstoffdrucks innerhalb einer von den ersten
und zweiten Kontrollkammern bewirkt wird. In einer Ausführungsform
kann die Absperrventileinrichtung mit einer Öffnung in Kommunikation mit
einem Niederdruckbehälter
versehen sein, wobei die Öffnung,
nach Schließen
der Absperrventileinrichtung, mit einer der ersten oder zweiten
Kontrollkammern in Kommunikation gebracht wird, die mit dem Dosierventilelement
assoziiert sind.
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Nach
Schließen
der Absperrventileinrichtung gibt es eine Kraftstoffdruckreduzierung,
die auf ein Ende des Dosierventilelements wirkt, die dazu dient, das
Dosierventilelement in Richtung der Mindestdurchflussposition zu
drängen.
Der elektronische Regelkreis für
die Dosierventilposition fühlt
die Positionsänderung
des Dosierventilelements und erhöht den
ans Servoventil gelieferten Strom, wodurch der auf das andere Ende
des Dosierventilelements wirkende Kraftstoffdruck gesenkt wird,
um der Bewegung in Richtung der Mindestdurchflussposition entgegenzuwirken.
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Die
relativen Größen der
zusätzlichen Öffnung an
der Absperrventileinrichtung und eine Öffnung am Servoventil können so
eingerichtet werden, dass sich entweder (i) das Dosierventilelement
weiterhin in Richtung der Mindestdurchflussposition bewegt oder
(ii) das Dosierventil daran gehindert wird, sich in Richtung der
Mindestdurchflussposition zu bewegen. Im Fall (i) wird Bewegung
des Dosierventilelements vom Messmittel für die Position abgetastet, das
ein Ausgangssignal generiert, das eine Anzeige bereitstellt, dass
Schließung
der Absperrventileinrichtung korrekt geschehen ist. Im Fall (ii)
wird eine Erhöhung
des ans Servoventil gelieferten Stroms im elektronischen Regelkreis
festgestellt und wird dazu verwendet eine Anzeige bereitzustellen,
dass Schließung
der Absperrventileinrichtung korrekt geschehen ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Vorrichtung Mittel zum Steigern des Kraftstoffdrucks,
der nach Schließung
der Absperrventileinrichtung, auf ein Ende des Dosierventilelements
wirkt. Beispielsweise kann die Absperrventileinrichtung angepasst
werden eine Öffnungsanordnung
so einzuschließen,
dass, nach ihrer Schließung,
Kraftstoffdruck gesteigert wird, der auf ein Ende des Messventilelements
wirkt.
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In
einer Ausführungsform
kann die Absperrventileinrichtung mit einer Öffnung in Kommunikation mit
einer Quelle hohen Kraftstoffdrucks, im Gegensatz zu einem Niederdruckkraftstoffbehälter, versehen
sein, wobei die Öffnung
nach Schließung
der Absperrventileinrichtung mit einer der ersten oder zweiten Kontrollkammern
in Kommunikation gebracht wird, die mit dem Dosierventilelement
assoziiert sind.
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Die
Erfindung kann außerdem
den weiteren Vorteil bereitstellen, dass sich bestehende Kraftstoffzufuhrsysteme
relativ leicht anpassen lassen, indem zwei zusätzliche Öffnungen an der Absperrventileinrichtung,
ohne die Notwendigkeit für
zusätzliche
Verdrahtung an der Absperrventileinrichtung und im elektronischen
Motorsteuergerät,
bereitgestellt werden.
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Als
andere Möglichkeit
kann die Absperrventileinrichtung eine Druckkontrollkammer umfassen, wobei
Kraftstoffdruck in der Druckkontrollkammer variiert wird, um die
Position des Absperrventilelements zu steuern, wodurch eine Kraftstoffdrucksteigerung
in der Druckkontrollkammer Schließung der Absperrventileinrichtung
bewirkt. Vorzugsweise wird die Absperrventileinrichtung mit einer
weiteren Öffnung
in Kommunikation mit der ersten Kontrollkammer des Dosierventilelements
versehen, wobei die weitere Öffnung
so eingerichtet ist, dass, nach Schließung der Absperrventileinrichtung,
die weitere Öffnung
mit der Druckkontrollkammer in Kommunikation gebracht wird, was
bewirkt, dass Kraftstoff mit relativ hohem Druck zur ersten Kontrollkammer
geliefert wird, um das Dosierventilelement in Richtung der Mindestdurchflussposition
zu drängen.
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Wenn
erwünscht
wird die Absperrventileinrichtung zu schließen, wird Kraftstoffdruck in
der Druckkontrollkammer davon gesteigert. Nach Bewegung des Absperrventilelements
in Richtung seiner geschlossenen Position wird die weitere Öffnung mit der
Druckkontrollkammer in Kommunikation gebracht und daher wird Hochdruckkraftstoff
in der Druckkontrollkammer zur ersten Kontrollkammer der Dosierventileinrichtung
geliefert, was dazu dient, das Dosierventilelement in Richtung der
Mindestdurchflussposition zu drängen.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung stellt den weiteren Vorteil bereit, dass, während Normalbetrieb,
wenn die Absperrventileinrichtung geöffnet ist, Leckage von Kraftstoff
zum Niederdruck durch die Absperrventileinrichtung im Wesentlichen
vermieden werden kann.
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Die
Dosierventileinrichtung kann alternativ eine dritte Kontrollkammer
umfassen, die so eingerichtet ist, dass, nach Schließung der
Absperrventileinrichtung, der Kraftstoffdruck in der dritten Kontrollkammer
gesteigert wird, wobei eine Kraft, aufgrund des gesteigerten Kraftstoffdrucks
in der dritten Kontrollkammer, die in Kombination mit einer Kraft,
aufgrund von Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer, wirkt,
das Dosierventilelement in Richtung der Mindestdurchflussposition
drängt.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung wird der Kraftstoffdruck in der dritten Kontrollkammer nicht
vom Servoventil gesteuert. Diese Ausführungsform der Erfindung stellt
daher den Vorteil bereit, dass während
normaler Dosierung des Kraftstoffsystems auftretende Probleme, die
aufgrund der Bereitstellung einer zusätzlichen Öffnung an der Absperrventileinrichtung
in Kommunikation mit einer Kammer des Dosierventilelements auftreten
können,
deren Innendruck durch das Servoventil gesteuert wird, vermieden
werden, da die Öffnung
an der Absperrventileinrichtung mit der dritten Kontrollkammer kommuniziert.
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Die
Absperrventileinrichtung umfasst vorzugsweise ein Absperrventilelement,
das mit einer ringförmigen
Kammer versehen ist, die, mindestens teilweise, durch eine am Absperrventilelement
bereitgestellte Aussparung oder Nut definiert ist, wodurch die ringförmige Kammer
mit der dritten Kontrollkammer, abhängig von der Position des Absperrventilelements,
kommuniziert. Dadurch wird erlaubt, dass Kraftstoff mit hohem Druck
in die dritte Kammer fließt, um
nach Schließung
der Absperrventileinrichtung das Dosierventilelement in Richtung
der Mindestdurchflussposition zu drängen.
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Das
Dosierventilelement kann zweckmäßig mit
einer begrenzten Bohrung versehen werden, die zulässt, dass
Kraftstoff von der dritten Kontrollkammer mit einer relativ niedrigen
Rate zu einem Niederdruckkraftstoffbehälter fließt.
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Wie
vorher beschrieben, kann in Ausführungsformen
der Erfindung, in denen, nach Schließung der Absperrventileinrichtung,
auf das Dosierventilelement aufgebrachter Kraftstoffdruck variiert wird,
die Position des Dosierventilelements durch das Positionsmessmittel überwacht
werden, um die Reaktion der Dosierventileinrichtung auf die darauf angewandte
Kraftstoffdruckänderung
zu überwachen.
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Sowie
das Dosierventilelement in Richtung seiner Mindestdurchflussposition
gedrängt
wird, stellt das elektronische Steuergerät ein Signal bereit, das tendiert
den an das Servoventil gelieferten Strom zu erhöhen, um zu bewirken, dass das
Dosierventilelement in einer angeforderten Dosierposition gehalten wird.
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In
beliebigen der Ausführungsformen
der Erfindung kann die Vorrichtung so angeordnet werden, dass sich
das Dosierventilelement, nach Schließung der Absperrventileinrichtung,
in seine Mindestdurchflussposition bewegt. Daher muss in diesem
Fall der an das Servoventil gelieferte Strom so begrenzt werden,
dass er einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Der Strom kann
zweckmäßig durch angemessene
Programmierung des elektronischen Motorsteuergeräts begrenzt werden.
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Die
Vorrichtung kann daher Mittel zum Bestimmen umfassen, ob ein vom
Positionsmessmittel generiertes Ausgangssignal, das auf Bewegung
des Dosierventilelements in die Mindestdurchflussposition schließen lässt, von
einem Befehlssignal begleitet wird, die Bewegung des Dosierventilelements
in die Mindestdurchflussposition zu initiieren und, wenn dies nicht
der Fall ist, zum Generieren eines weiteren Ausgangssignals umfassen,
um eine Anzeige bereitzustellen, dass Schließung der Absperrventileinrichtung
stattgefunden hat.
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Als
andere Möglichkeit
kann die Vorrichtung Mittel zur Bestimmung umfassen, ob ein vom
Positionsmessmittel generiertes Ausgangssignal, das auf die Bewegung
des Dosierventilelements in die Mindestdurchflussposition hinweisend
ist, von einem Befehlssignal begleitet wird, um Schließung der
Absperrventileinrichtung zu initiieren und um ein weiteres Ausgangssignal
zu generieren, das eine Anzeige bereitstellt, dass Schließung der
Absperrventileinrichtung korrekt stattgefunden hat.
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Als
Alternative kann in einer beliebigen der Ausführungsformen der Erfindung
die Reaktion der Dosierventileinrichtung auf Kraftstoffdruckänderung durch
Messung des ans Servoventil gelieferten Stroms überwacht werden, um das Dosierventilelement
in der angeforderten Dosierposition beizubehalten. In diesem Fall
braucht der Strom nicht begrenzt zu sein.
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Die
Vorrichtung kann daher Mittel zum Messen des an das Servoventil
gelieferten Stroms umfassen, wodurch der an das Servoventil gelieferte Strom,
um das Dosierventilelement in der angeforderten Dosierposition beizubehalten,
gemessen wird, um eine Anzeige des Zustands der Absperrventileinrichtung
bereitzustellen.
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Mittel
zum Generieren eines weiteren Ausgangssignals können bereitgestellt werden,
um eine Anzeige bereitzustellen, dass Schließung der Absperrventileinrichtung
stattgefunden hat für
den Fall, dass der vom Strommessmittel gemessene Strom eine vorbestimmte
Größe überschreite,
die auf Bewegung des Dosierventilelements in Richtung der Mindestdurchflussposition
schließen
lässt und
dies durch ein Befehlssignal begleitet wird, Schließung der
Absperrventileinrichtung zu initiieren.
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Als
andere Möglichkeit
kann die Vorrichtung Mittel zum Bestimmen umfassen, ob ein vom Strommessmittel
generiertes Ausgangssignal, das auf Bewegung des Dosierventilelements
in Richtung der Mindestdurchflussposition schließen lässt, von einem Befehlssignal
begleitet wird, Bewegung des Dosierventilelements in die Mindestdurchflussposition zu
initiieren und, wenn dies nicht der Fall ist, zum Generieren eines
weiteren Ausgangssignals umfassen, um eine Anzeige bereitzustellen,
dass Schließung der
Absperrventileinrichtung stattgefunden hat.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Bestimmung des Zustands der Absperrventileinrichtung vorgesehen,
die Teil eines Kraftstoffsystems eines Motors bildet, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfasst;
Bereitstellen einer Dosierventileinrichtung
zum Regulieren des Kraftstoffdurchflusses von einer Pumpe zum Motor,
die ein Dosierventilelement und Mittel zum Steuern der Position
des Dosierventilelements umfasst, wobei die Position des Dosierventilelements durch
Steuern des Kraftstoffdrucks innerhalb der Kontrollkammer gesteuert
wird, der auf das Dosierventilelement wirkt,
Variieren des
Kraftstoffdrucks, der auf das Dosierventilelement nach Schließung der
Absperrventileinrichtung wirkt, um das Dosierventilelement in Richtung
einer Mindestdurchflussposition zu drängen, und
Überwachen
der Reaktion der Dosierventileinrichtung, um eine Anzeige des Zustands
der Absperrventileinrichtung bereitzustellen.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren den Schritt der Steigerung des auf das Dosierventilelement
wirkenden Kraftstoffdrucks, das Dosierventilelement in Richtung
der Mindestdurchflussposition zu bewegen.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren den Schritt der Steuerung der Position des
Dosierventilelements mittels eines mit Strom versorgten Servoventils.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren folgende Schritte;
Begrenzen des Stroms,
der dem Servoventil zugeführt
wird, sodass er eine vorbestimmte Größe nicht überschreiten kann, um dadurch
zu bewirken, dass das Dosierventilelement nach Schließung der
Absperrventilvorrichtung in die Mindestdurchflussposition bewegt
wird;
Messen bzw. Abtasten der Position des Dosierventilelements
unter Einsatz von Positionsmessmitteln und Generieren eines Ausgangssignals,
das auf die Position des Dosierventilelements schließen lässt, und
Verwenden
des Ausgangssignals vom Positionsmessmittel, um eine Anzeige bereitzustellen,
dass Schließung
der Absperrventileinrichtung stattgefunden hat.
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Die
vorbestimmte Größe ist geringer
als der Mindeststrom, der erforderlich ist, das Dosierventilelement
in einer Höchstdurchflussposition
beizubehalten, wenn sich die Absperrventileinrichtung geschlossen
hat, wobei der an das Servoventil gelieferte Strom bewirkt, dass
der auf die Dosierventilkontrollkammer aufgebrachte Druck, der Kraft
aufgrund des Kraftstoffs hohen Drucks entgegenwirkt, die das Dosierventilelement
in Richtung der Mindestdurchflussposition drängt.
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Als
andere Möglichkeit
kann, in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das Verfahren
folgende Schritte umfassen;
Messen des Stroms, der dem Servoventil
zugeführt wird
und
Verwenden des gemessenen Stroms, um eine Anzeige des Zustands
der Absperrventileinrichtung bereitzustellen.
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Vorzugsweise
kann das Verfahren den Schritt der Bestimmung umfassen, dass sich
die Absperrventileinrichtung geschlossen hat, wenn der gemessene
Strom eine vorbestimmte Größe überschreitet.
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Die
Erfindung wird jetzt nur beispielhaft mit Bezug auf die zugehörigen Figuren
beschrieben, in denen;
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die 1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffzufuhrsystems für einen
Flugzeugmotor in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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die 2 eine
schematische Darstellung eines Teils einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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die 3 eine
schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Mit
Bezug auf die 1 umfasst ein Kraftstoffzufuhrsystem
für einen
Flugzeugmotor eine Kraftstoffpumpstufe, die generell als 10 bezeichnet ist
und eine Kraftstoffdosier- und Absperrstufe, die generell als 12 bezeichnet
ist. Die Pumpstufe 10 umfasst eine Boosterpumpe 14 zur
Lieferung von Kraftstoff zu einer Zahnradpumpe 16. Von
der Boosterpumpe 14 zur Zahnradpumpe 16 gelieferter Kraftstoff wird
durch Wärmetauschermittel 18 und
einen Filter 20 geleitet. Man wird sich bewusst sein, dass
Kraftstoffdruck am Einlass der Pumpe 16 relativ niedrig
ist und Kraftstoffdruck am Auslass der Pumpe 16 relativ hoch
ist, wobei Kraftstoffdruck vom Auslass der Pumpe 16 an
einen Einlass der Kraftstoffdosier- und Absperrstufe 12 des Kraftstoffzufuhrsystems
geliefert wird.
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Die
Kraftstoffdosier- und Absperrstufe 12 des Kraftstoffzufuhrsystems
umfasst ein Durchflusswaschsieb 21 von dem Kraftstoff,
durch einen Einlassdurchgang 22, zu einer Dosierventileinrichtung 24 geliefert
wird. Die Dosierventileinrichtung 24 liefert Kraftstoff
durch einen Auslassdurchgang 26 zu einer Druck steigernden
Absperrventileinrichtung 28, wobei die Dosierventileinrichtung 24 und
die Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28 dazu dienen
den Kraftstoffdurchfluss zum Motor zu regulieren. Das Kraftstoffzufuhrsystem
umfasst außerdem
eine Druckabfall-/Überströmventileinrichtung 30,
die auf Kraftstoffdruck im Durchgang 22 und im Auslassdurchgang 26 reagiert
und dazu dient Kraftstoff vom Durchgang 22 zum Einlass
der Zahnradpumpe 16 überströmen zu lassen,
um einen im Wesentlichen konstanten Druckabfall über die Dosierventileinrichtung 24 beizubehalten.
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Die
Dosierventileinrichtung 24 umfasst ein Dosierventilelement 32,
das zweckmäßig die
Form eines Kolbens annimmt, der innerhalb einer Bohrung 34 verschiebbar
ist, die in einem Gehäuse
(nicht gezeigt), beispielsweise einer Muffe, bereitgestellt ist. Die
Position des Dosierventilelements 32 wird durch Steuern
von Kraftstoffdruck in ersten und zweiten Kontrollkammern 38, 40 gesteuert,
die jeweils an entgegengesetzten Enden des Dosierventilelements 32 angeordnet
sind. Das Dosierventilelement 32 ist zwischen einer Höchstdurchflussposition
und einer Mindestdurchflussposition bewegbar, wobei der regulierte
Durchfluss durch die Auslassöffnung 36 der
Dosierventileinrichtung 24 in den Auslassdurchgang 26 durch
die Position des Dosierventilelements 32 bestimmt wird.
Wenn Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer 38 den
in der zweiten Kontrollkammer 40 überschreitet, wird eine Kraft
auf das Dosierventilelement 32 aufgebracht, die dazu dient
das Ventilelement 32 in Richtung der Höchstdurchflussposition zu drängen, in
der die Kraftstoffdurchflussrate durch die Auslassöffnung 36 in
den Auslassdurchgang 26 auf ihrem Höchststand ist.
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Die
Dosierventileinrichtung 24 umfasst außerdem ein dosierendes elektrohydraulisches
Servoventil 42 zum Steuern von Kraftstoffdruck in den ersten
und zweiten Kontrollkammern 38, 40. Das Servoventil 42 reagiert
auf Signale von einem elektronischen Motorsteuergerät 44.
Im Gebrauch liefert das elektronische Motorsteuergerät 44 Signale
an das Servoventil 42, die dazu dienen das Dosierventilelement 32 in
einer angeforderten Durchflussposition beizubehalten, um sicherzustellen,
dass der angeforderte Kraftstoffdurchfluss erzielt wird. Die Funktion des
dosierenden elektrohydraulischen Servoventils 42 würde einem
Fachmann vertraut sein.
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Die
Dosierventileinrichtung 24 weist außerdem einen assoziierten Positionssensor 46,
beispielsweise einen LVDT, zum Messen der Position des Dosierventilelements 32 auf.
Der Positionssensor 46 stellt dem elektronischen Motorsteuergerät 44 ein
Ausgangssignal 46a bereit, um eine Anzeige der Position
des Dosierventilelements 32 bereitzustellen.
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Die
Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28 umfasst ein
Absperrventilelement 50, das zweckmäßig die Form eines Kolbens
annimmt, wobei eine Oberfläche,
die mit einem Ende des Ventilelements 50 assoziiert ist,
Kraftstoffdruck innerhalb einer Absperrventilkammer 48 ausgesetzt
wird, wobei das Ventilelement 50, an seinem anderen Ende,
eine Oberfläche 50a aufweist,
die einem variablen Kraftstoffdruck innerhalb einer Druckkontrollkammer 51 ausgesetzt
wird. Kraftstoff fließt
durch die Auslassöffnung 36 in
den Durchgang 26 und in die Absperrventilkammer 48.
Die Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28 umfasst
außerdem
eine Feder 49, die auf das Absperrventilelement 50 wirkt,
wobei die Position des Absperrventilelements 50 vom Kraftstoffdruck
innerhalb der Absperrventilkammer 48 und der kombinierten
Kraft, aufgrund Kraftstoffdruck innerhalb der Druckkontrollkammer 51 und
der Feder 49, abhängig ist.
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Die
Druckkontrollkammer 51 umfasst einen Bereich 51a vergrößerten Durchmessers
zu dem Kraftstoff unter der Kontrolle des Absperrservoventils 58 und
des Überdrehzahlservoventils 60 geliefert wird.
Wenn die Absperrventileinrichtung 28 durch das Absperrservoventil 58 und
das Überdrehzahlservoventil 60 geöffnet wird,
ist Kraftstoff in der Druckkontrollkammer 51 auf einem
niedrigen Druck. Der Druck des Kraftstoffs in der Kammer 48 überwindet
die kombinierte Kraft, die auf das entgegengesetzte Ende 50a des
Ventilelements 50 wirkt, sodass sich die Absperrventileinrichtung öffnet, um
zu gestatten, dass zur Kammer 48 gelieferter Kraftstoff
durch die Auslassöffnung 52 in
den Motor fließen
kann. Das Gleichgewicht von Kräften,
die auf das Absperrventilelement 50 wirken, bewirken, dass
die Öffnungsposition
variiert, wodurch das Öffnen
der Auslassöffnung 52 variiert
wird, sodass Kraftstoffdurchfluss zum Motor gedrosselt wird, um
einen Mindestdruck in der Absperrventilkammer 48 relativ
zum Druck in der Druckkontrollkammer 51 beizubehalten.
Nach Bewegung des Ventilelements 50 in eine geschlossene
Position wird die Auslassöffnung 52 durch
das Ventilelement 50 geschlossen, sodass Kraftstoff in
der Absperrventilkammer 48 umfähig ist, durch die Auslassöffung 52 zu
fließen
und der Kraftstoffdurchfluss zum Motor wird beendet.
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Die
Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28 umfasst außerdem erste
und zweite jeweilige zusätzliche Öffnungen 54, 56,
wobei die erste Öffnung 54 in
Kommunikation mit einem Niederdruckkraftstoffbehälter ist und die zweite Öffnung 56 in Kommunikation
mit der ersten Kontrollkammer 38 ist, die mit der Dosierventileinrichtung 24 assoziiert
ist. Das Ventilelement 50 ist außerdem mit einer ringförmigen Kammer 55 versehen,
die so eingerichtet ist, dass, nach Schließbewegung des Ventilelements 50, die
erste Auslassöffnung 54 mit
der zweiten Auslassöffnung 56 durch
die ringförmige
Kammer 55 kommuniziert, wodurch zugelassen wird, dass Kraftstoff
innerhalb der ersten Kontrollkammer 38 zum Niederdruck
fließen
kann.
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Der,
auf die Stirnfläche 50a des
Ventilelements 50 angewandte Kraftstoffdruck wird mittels
eines elektrohydraulischen Absperrservoventils, generell als 58 bezeichnet,
und einem elektrohydraulischen Überdrehzahlservoventil,
generell als 60 bezeichnet, gesteuert. Das Absperrservoventil 58 und das Überdrehzahlservoventil 60 sind
als Reaktion auf übliche
Betriebs- und Prüfsignale
und Signale funktionsfähig,
die als Reaktion auf das Auftreten einer Fehlerkondition im Kraftstoffzufuhrsystem
oder im Motor generiert werden. Sollte, beispielsweise, ein Feuer
festgestellt werden, wird das Absperrservoventil 58 betätigt, sodass
Kraftstoffdruck auf die Stirnfläche 50a des
Ventilelements 50 angewandt wird, der, zusammen mit der
Kraft aufgrund der Feder 49, ausreichend ist den Kraftstoffdruck
in der Absperrventilkammer 48 zu überwinden und dazu dient das Absperrventilelement 50 in
seine geschlossene Position zu drängen, um Kraftstoffdurchfluss
durch die Auslassöffnung 52 zum
Motor zu beenden. Das elektrohydraulische Überdrehzahlservoventil 60 stellt eine ähnliche
Funktion so bereit, dass im Falle von Motorüberdrehzahl das Ventilelement 50 in
die geschlossene Position bewegt wird, um Kraftstoffdurchfluss zum
Motor zu beenden. Man wird sich bewusst sein, dass die Konstruktion
und Funktion des elektrohydraulischen Absperrservoventils 58 und
des elektrohydraulischen Überdrehzahlservoventils 60 einem Fachmann
vertraut sein würde.
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In
Betrieb wird, nach Motorstart, das Dosierventilelement 32 in
eine angeforderte Dosierposition bewegt und das Ventilelement 50 der
Absperrventileinrichtung 28 wird in seine offene Position
(wie in der zugehörigen
Figur gezeigt) bewegt, um Hochdruckkraftstoff von der Pumpe 16 zu
erlauben durch die Dosierventileinrichtung 24, durch die
Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28 zum Motor
zu fließen. Wenn
in der offenen Position befindlich kommuniziert die ringförmige Kammer 55 mit
der Auslassöffnung 54,
aber kommuniziert nicht mit der Auslassöffnung 56.
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Nach
Motorabschaltung wird das Ventilelement 50 der Absperrventileinrichtung 28 entweder als
Reaktion auf Betätigung
des Absperrservoventils 58 oder des Überdrehzahlservoventils 60 in
eine geschlossene Position bewegt. Nach Schließbewegung des Ventilelements 50 bewegt
sich die ringförmige Kammer 55 in
Kommunikation mit der Auslassöffnung 56,
um Kommunikation zwischen der Auslassöffnung 54 und der
Auslassöffnung 56 zuzulassen. Es
wird daher verstanden werden, dass Kraftstoff in der ersten Kontrollkammer 38 in
der Lage ist, in die ringförmige
Kammer 55 und durch die Auslassöffnung 54 zum Niederdruck
zu fließen.
Dies bewirkt eine Kraftstoffdruckreduzierung, die auf das zugehörige Ende
des Dosierventilelements 32 wirkt und, da Kraftstoffdruck
in der zweiten Kontrollkammer 40 beibehalten wird, wird
daher das Dosierventilelement 32 in Richtung einer Mindestdurchflussposition
gedrängt.
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Der
Positionssensor 46 liefert ein Ausgangssignal 46a,
das auf eine solche Schließung
des Dosierventilelements 32 hinweist, an das elektronische Motorsteuergerät 44.
Für den
Fall, dass das Signal 46a, das auf Schließung der
Dosierventileinrichtung 24 hinweist, von einem Schließbefehlssignal
begleitet ist, Schließung
der Absperrventileinrichtung zu initiieren, kann daher abgeleitet
werden, dass Schließung
des Dosierventilelements 32 durch Schließung des
Druck steigernden Absperrventils 28 verursacht worden ist.
Manipulation der Befehlssignale an die Dosierventileinrichtung 24 und
des Positionsausgangssignals 46a, in Software, ermöglicht daher
eine Bestimmung des Status des Absperrventils 28. Für den Fall,
dass Schließung
des Absperrventils 28 erkannt wird, können die nachfolgenden Motorstartvorgänge initiiert
werden. Für
den Fall, dass Schließung der
Absperrventileinrichtung 28 nicht erkannt wird, können vor
Initiierung der nachfolgenden Motorstartvorgänge angemessene Maßnahmen
ergriffen werden.
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Während der
Motorstartfolge wird das elektrohydraulische Überdrehzahlservoventil 60 als
Teil eines Gesamtsystemprüfvorgangs
betätigt,
um zu verifizieren, dass korrekte Funktion des Systems, falls in
Ausfallkonditionen benötigt,
verfügbar
sein wird. Die korrekte Funktion des Systems wird durch temporäre Schließung der
Drucksteigerungs- und Absperrventileinrichtung 28 bestätigt, die
dazu dient, Schließung
des Dosierventilelements 32 zu bewirken. Die Schließung des
Dosierventilelements 32 kann, wie bereits beschrieben,
in Software festgestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung (nicht gezeigt) zu der bereits beschriebenen Form
wird die zusätzliche Öffnung 54 am
Druck steigernden Absperrventil 28 nicht in direkte Kommunikation
mit der Dosierventilkammer 38 gebracht, wenn das Druck
steigernde Absperrventil 28 geschlossen ist. Stattdessen
dient die Kommunikation zwischen der zusätzlichen Öffnung 56 und dem Niederdruckbehälter, über die Öffnung 54,
dazu ein hydraulisches Relaisventil zu betätigen, wobei das Relaisventil
mit Öffnungen
versehen ist, die jeweils mit der ersten Kontrollkammer 38 und
einem Niederdruckkraftstoffbehälter
kommunizieren. In Gebrauch wird, nach Schließung der Druck steigernden
Absperrventileinrichtung 28, bewirkt, dass das Relaisventil
seinen Status ändert
und die erste Kontrollkammer 38 daher mit dem Niederdruckkraftstoffbehälter in
Kommunikation gebracht wird.
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Die
Funktion dieser Ausführungsform
der Erfindung ist im Wesentlichen dieselbe wie vorher beschrieben.
Aber da Kommunikation zwischen der ersten Kontrollkammer 38 und
dem Niederdruckkraftstoffbehälter
mittels eines Relaisventils mit einem relativ kleinen Durchmesser
geschieht, kann Kraftstoffleckage von der ersten Kontrollkammer 38 während normaler
Betriebsbedingungen (wenn das hydraulische Relaisventil die Kammer 38 vom
Niederdruck isoliert) reduziert werden, indem eingerichtet wird, dass
das Relaisventil in der Isolationsposition eine bessere Dichtung
als die Öffnungen
am Absperrventilelement 50 herstellt.
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Die
Erfindung stellt den Vorteil bereit, dass die Notwendigkeit für Mikroschalter
oder induktive Sensoren zum Überwachen
der Position des Ventilelements 50 der Druck steigernden
Absperrventileinrichtung 28 wegfällt. Außerdem lässt sich das Drucksteigerungs-
und Absperrventil in bestehenden Kraftstoffzufuhrsystemen leicht
anpassen, indem die zweiten und dritten Auslassöffnungen 54, 56 an
der Absperrventileinrichtung 28 bereitgestellt werden. Das
Verfahren vermeidet außerdem
jegliche Möglichkeit
unerkannter Sensorausfälle,
wie sie bei der Verwendung von Mikroschaltern auftreten können, da
die Position des Dosierventilelements 32 ständig vom
Positionssensor 46 überwacht
wird.
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Ein
alternatives Verfahren zur Erkennung der Funktion der Absperrventileinrichtung 28 involviert die Überwachung
des zum Servoventil 42 gelieferten Antriebsstroms. Jeder
Druckänderung,
die tendiert das Dosierventilelement aus seiner angeforderten Position
zu deplatzieren, wird durch die elektrische Regelung mit Rückführung entgegengewirkt,
die den zum Servoventil 42 gelieferten Antriebsstrom variieren
wird. Jede signifikante Erhöhung
im Servoventilantriebsstrom, die von einem Befehlssignal begleitet ist,
die Absperrventileinrichtung 28 zu schließen, stellt
eine Anzeige bereit, dass die Absperrventileinrichtung 28 korrekt
funktioniert.
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Ein
mögliches
Problem mit der oben erwähnten
Einrichtung ist, dass, während
normaler Dosierung des Kraftstoffzufuhrsystems, wenn die Absperrventileinrichtung 28 offen
ist, unerwünschte
Leckage von Kraftstoff durch die Niederdrucköffnung 54 vorliegen
kann. Die 2 zeigt eine Ausführungsform
der Erfindung, die diese möglichen
Probleme überwindet.
In der 2 sind Teile, die jenen in der 1 ähnlich sind,
mit gleichen Zahlen bezeichnet.
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In
der in der 2 gezeigten Ausführungsform
ist, anstatt die Absperrventileinrichtung 28 mit den in
der 1 gezeigten ersten und zweiten Öffnungen 54, 56 bereitzustellen,
die Absperrventileinrichtung 28 mit einer weiteren Öffnung 61 in
Kommunikation mit einem Ende eines Durchflussdurchgangs 63 versehen,
wobei das andere Ende des Durchflussdurchgangs 63 mit der
zweiten Kontrollkammer 40 der Dosierventileinrichtung 24 kommuniziert.
Wie bereits beschrieben, wird auf die Stirnfläche 50a des Absperrventilelements 50 angewandter
Kraftstoffdruck mittels des elektrohydraulischen Absperrservoventils 58 und
des elektrohydraulischen Überdrehzahlservoventils 60 gesteuert,
um die Position des Absperrventilelements 50 und somit
den Status der Absperrventileinrichtung 28 zu steuern.
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Nach
Motorabschaltung, entweder als Reaktion auf die Funktion des Absperrservoventils 58 oder des Überdrehzahlservoventils 60,
wird Kraftstoffdruck in der Druckkontrollkammer 51 so erhöht, dass die
auf das Absperrventilelement 50 mittels des besagten Kraftstoffdrucks
angewandte Kraft in Kombination mit der Kraft aufgrund der Feder 49 ausreichend
ist, das Absperrventilelement 50 in Richtung seiner geschlossenen
Position zu drängen,
um Kraftstoffdurchfluss durch die Auslassöffnung 52 zum Motor
zu beenden. Die weitere Öffnung 61,
die an der Absperrventileinrichtung 28 bereitgestellt ist,
ist so eingerichtet, dass, wenn das Absperrventilelement 50 in
seine geschlossene Position bewegt wird, der vergrößerte Durchmesserbereich 51a der
Druckkontrollkammer 51 mit der weiteren Öffnung 61 in
Kommunikation gebracht wird, wodurch dem Hochdruckkraftstoff in
der Druckkontrollkammer 51 erlaubt wird durch den Durchflussdurchgang 63 zur
zweiten Kontrollkammer 40 zu fließen, die mit der Dosierventileinrichtung 24 assoziiert
ist.
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Sowie
Kraftstoffdruck in der zweiten Kontrollkammer 40 gesteigert
wird, wird die auf das Dosierventilelement 32 wirkende
Kraft, die das Dosierventilelement 32 in Richtung seiner
Mindestdurchflussposition bewegt, erhöht. Sowie das Dosierventilelement 32 in
Richtung seiner Mindestdurchflussposition bewegt wird, wird das
Servoventil 42 betätigt,
um das Dosierventilelement 32 in der erforderlichen Position beizubehalten,
um die angeforderte Kraftstoffrate zu geben und daher wird der dem
Servoventil 42 zugeführte
Strom erhöht.
Wenn der dem Servoventil 42 zugeführte Strom so begrenzt wird,
dass er eine vorbestimmte Größe nicht überschreiten
kann, wird die Größe begrenzt
sein, um die der Kraftstoffdruck innerhalb der ersten Kontrollkammer 38 erhöht wird, um
der Schließbewegung
des Dosierventilelements 32 entgegenzuwirken. Somit wird
ein Punkt erreicht werden, an dem die erhöhte Kraft, die aufgrund des gesteigerten
Kraftstoffdrucks in der zweiten Kontrollkammer 40, auf
das Dosierventilelement 32 wirkt, ausreichend ist, den
Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer 38 zu überwinden
und das Dosierventilelement 32 wird zum Schließen gedrängt. Der dem
Servoventil 42 zugeführte
Strom, um sicherzustellen, dass sich das Dosierventilelement 32 unter solchen
Umständen
schließt,
ist auf eine angemessene vorbestimmte Größe begrenzt.
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Der
Positionssensor 46 liefert ein auf Schließung des
Dosierventilelements 32 hinweisendes Ausgangssignal an
das elektronische Motorsteuergerät 44.
Für den
Fall, dass das auf die Schließung des
Dosierventilelements 32 hinweisende Signal von einem Schließbefehlssignal
begleitet wird, das vom elektronischen Motorsteuergerät 44 an
die Absperrventileinrichtung 28 geliefert wird, kann daher
abgeleitet werden, dass Schließung
des Dosierventilelements 32 durch Schließung des
Druck steigernden Absperrventils 28 verursacht worden ist.
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Manipulation
der Befehlssignale an die Absperrventileinrichtung 28 und
des Positionsausgangssignals vom Positionssensor 46 in
Software, ermöglicht
eine Bestimmung des Status der Absperrventileinrichtung 28.
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Die
Vorrichtung in der 2 kann auf verschiedene Art
so betätigt
werden, dass dem Dosierventilelement 32 nicht erlaubt wird,
sich nach einem Kraftstoffdruckanstieg in der zweiten Kontrollkammer 40,
in die Mindestdurchflussposition zu bewegen. Stattdessen wird der
dem Servoventil 42 zugeführte Strom nicht begrenzt,
sodass, wenn Hochdruckkraftstoff aus der Druckkontrollkammer 51 durch
den Durchflussdurchgang 63 in die zweite Kontrollkammer 40 nach
Schließung
der Absperrventileinrichtung 28 fließt, das Dosierventilelement 32 mittels
des Servoventils 42 in der Position gehalten wird, die
erforderlich ist, um die angeforderte Kraftstoffdurchflussrate zu
ergeben. Somit wird, nach Schließung der Absperrventileinrichtung 28,
der Bewegung des Dosierventilelements 32 in Richtung seiner
Mindestdurchflussposition durch den ans Servoventil 42 gelieferten
erhöhten
Strom entgegengewirkt, was tendiert Kraftstoffdruck in der ersten
Kontrollkammer 38 zu steigern und dadurch das Dosierventilelement 32 in seiner
angeforderten Durchflussposition beizubehalten.
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Der
an das Servoventil 42 gelieferte Strom, der vom Strommessmittel 47 gemessen
wird, lässt sich
dazu verwenden eine Anzeige bereitzustellen, dass sich die Absperrventileinrichtung 28 geschlossen
hat. Wenn ermittelt wird, dass der an das Servoventil 42 gelieferte
Strom über
eine vorbestimmte Größe hinaus
erhöht
wird, was verhindert, dass das Dosierventilelement 32 in
Richtung seiner Mindestdurchflussposition bewegt wird, kann abgeleitet
werden, dass sich die Absperrventileinrichtung 28 geschlossen
hat, vorausgesetzt, dass die Erhöhung
im gemessenen Strom von einem Befehlssignal an das Absperrservoventil 58 oder
das Überdrehzahlservoventil 60 begleitet
ist, die Absperrventileinrichtung 28 zu schließen. Somit
ist es möglich
zu bestimmen, ob sich die Absperrventileinrichtung 28 geschlossen
hat. Das elektronische Motorsteuergerät kann programmiert werden
ein weiteres Ausgangssignal zu generieren, um eine Anzeige bereitzustellen,
dass Schließung
der Absperrventileinrichtung 28 stattgefunden hat.
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Die
in der 2 gezeigte Ausführungsform stellt einen Vorteil über die
in der 1 gezeigte Ausführungsform bereit, indem, während normaler
Dosierung des Kraftstoffzufuhrsystems, wenn die Absperrventileinrichtung 28 offen
ist, unerwünschte
Leckage von Kraftstoff durch die Absperrventileinrichtung 28 zum
Niederdruck vermieden wird, da die Notwendigkeit für die Niederdrucköffnung 54 wegfällt.
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Die 3 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
der Erfindung, in der Teile, die jenen in den 1 und 2 ähnlich sind,
mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und hiernach nicht im Detail
beschrieben werden. Mit Bezug auf die 3 wird die
Absperrventilkammer 48 von einem geeigneten Teil des Kraftstoffsystems
mit Hochdruckkraftstoff versorgt. Das Absperrventilelement 50 steht
mit einem Kolbenelement 50b in Verbindung, wobei eine Fläche des
Kolbenelements 50b Druckkraftstoff in der Absperrventilkammer 48 ausgesetzt
ist. Hochdruckkraftstoff in der Absperrventilkammer 48 dient dazu,
das Absperrventilelement 50 in Richtung einer offenen Position
zu drängen.
Wenn Kraftstoffdruck in der Druckkontrollkammer 51 erhöht wird,
wird das Absperrventilelement 50 von der Feder 49 (wie
in der 3 gezeigt) in Richtung seiner geschlossenen Position
gedrängt.
Die Position des Absperrventilelements 50 und daher die
Position des Kolbenelements 50b wird, wie bereits beschrieben,
mittels eines elektrohydraulischen Servoventils oder Ventilen (in
der 3 nicht gezeigt) als Reaktion auf übliche Betriebs-
und Prüfsignale
und Signale gesteuert, die als Reaktion auf das Auftreten einer
Fehlerkondition im Kraftstoffzufuhrsystem oder im Motor generiert
werden.
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Das
Dosierventilelement 32 nimmt die Form eines Differenzialventilelements
an, dessen Position durch Regulieren von Kraftstoffdruck in der
zweiten Kontrollkammer 40 mittels eines elektrohydraulischen
Servoventils 42 gesteuert wird. In der Ausführungsform,
die in der 3 gezeigt ist, wird die Position
des Dosierventilelements 32 auf eine andere als die früher beschriebene
Art gesteuert, da die erste Kontrollkammer 38 mit einem
regulierten Durchfluss von Kraftstoff (DREG)
so versorgt wird, dass Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer 38 im
Wesentlichen konstant bleibt. Die Position des Dosierventilelements 32 wird
daher nur durch Variieren des Kraftstoffdrucks in der zweiten Kontrollkammer 40 mittels des
Servoventils 42 gesteuert.
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Das
Dosierventilelement 32 ist geformt, eine dritte Kontrollkammer 68 in
Kommunikation mit dem Durchflussdurchgang 66 zu definieren,
sodass, in Gebrauch, der Kraftstoffdruck in der dritten Kontrollkammer 68 in
Kombination mit dem Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer 38 gegen
die Kraft, aufgrund von Kraftstoffdruck in der zweiten Kontrollkammer 40,
wirkt, was dazu dient, das Dosierventilelement 32 in Richtung
der geschlossenen Position zu drängen.
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Das
Kolbenelement 50b ist mit einer Bohrung 62 versehen,
wovon ein Ende mit der Absperrventilkammer 48 kommuniziert.
Wenn sich das Absperrventilelement in seiner geschlossenen Position befindet,
kommuniziert das andere Ende der Bohrung 62 mit einer ringförmigen Kammer 64,
die teilweise durch eine ringförmige
Aussparung oder Nut definiert ist, die an der Außenfläche des Kolbenelements 50b vorgesehen
ist. Die ringförmige
Kammer 64 kommuniziert mit dem Durchflussdurchgang 66 für Kraftstoff,
sodass, in Gebrauch, abhängig
von der Position des Absperrventilelements 50, Kraftstoff
in der Absperrventilkammer 48 fähig ist, durch die Bohrung 62 in
die ringförmige
Kammer 64 und durch den Durchflussdurchgang 66 in
die dritte Kontrollkammer 68 zu fließen. Das Dosierventilelement 32 ist
außerdem
mit einer sich axial erstreckenden Bohrung 70 in Kommunikation
mit Niederdruck über
einen ringförmigen
Bereich 74 und eine Bohrung 76 versehen. Die sich
axial erstreckende Bohrung 70 kommuniziert mit der dritten
Kontrollkammer 68 mittels einer begrenzten Bohrung 72.
Die Bereitstellung der begrenzten Bohrung 72 gestattet,
einen hohen Anteil von Hochdruckkraftstoff in der Absperrventilkammer 48 zur dritten
Kontrollkammer 68 zu liefern. Der Kraftstoffdruck in der
dritten Kontrollkammer 68 wird in solchen Umständen durch
die relativen Durchmesser der ersten Bohrung 62 und der
begrenzten Bohrung 72 bestimmt.
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In
Betrieb wird, nach Motorstart, das Dosierventilelement 32 in
die angeforderte Dosierposition bewegt und das Absperrventilelement 50 wird
in seine offene Position bewegt, um Hochdruckkraftstoff von der
Pumpe zu erlauben durch die Dosierventileinrichtung 24 und
durch die Druck steigernde Absperrventileinrichtung 28,
wie bereits beschrieben, zum Motor zu fließen. Wenn sich die Absperrventileinrichtung 28 in
der offenen Position befindet, kommuniziert die erste Bohrung 62 nicht
mit der ringförmigen
Kammer 64, sodass Hochdruckkraftstoff nicht fähig ist,
von der Absperrventilkammer 48 in die dritte Kontrollkammer 68 zu
fließen,
die mit der Dosierventileinrichtung 24 assoziiert ist.
Der Kraftstoffdruck in der dritten Kammer 68 ist daher,
aufgrund der Kraftstoffzufuhr von der Bohrung 70 über den
Begrenzer 72, relativ niedrig. Während dieser Betriebsstufe
wird das Dosierventilelement 32 in der Position gehalten, die
erforderlich ist, die angeforderte Kraftstoffdurchflussrate mittels
des Servoventils 42 bereitzustellen, wobei das Servoventil 42 als
Reaktion auf ein Steuersignal vom elektronischen Motorsteuergerät 44, wie
bereits beschrieben, betriebsfähig
ist.
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Nach
Motorabschaltung wird das Absperrventilelement 50, entweder
als Reaktion auf die Betätigung
des Absperrservoventils 58 oder des Überdrehzahlservoventils 60 (keines
der beiden in der 3 gezeigt), in eine geschlossene
Position bewegt. Nach Schließbewegung
des Ventilelements 50 und des Kolbenelements 50b wird
die Bohrung 62 mit der ringförmigen Kammer 64 so
in Kommunikation gebracht, dass Hochdruckkraftstoff in der Absperrventilkammer 48 fähig ist,
durch die Bohrung 62 in die ringförmige Kammer 64 und
durch den Durchflussdurchgang 66 in die dritte Kontrollkammer 68 zu
fließen.
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Sowie
Kraftstoffdruck in der dritten Kontrollkammer 68 gesteigert
wird, wird die auf das Dosierventilelement 32 wirkende
Kraft erhöht,
die das Dosierventilelement 32 in Richtung seiner geschlossenen
Position drängt,
wobei die Kraft, aufgrund von Kraftstoffdruck in der dritten Kontrollkammer 68,
in Kombination mit der Kraft, aufgrund von Kraftstoffdruck in der
ersten Kontrollkammer 38, wirkt.
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Sowie
das Dosierventilelement 32 in Richtung seiner geschlossenen
Position gedrängt
wird, wird das Servoventil 42 betätigt, um das Dosierventilelement 32 in
der erforderlichen Position zu halten, um die angeforderte Kraftstoffrate
zu geben und daher wird der dem Servoventil 42 zugeführte Strom
erhöht.
Wenn der dem Servoventil 42 zugeführte Strom so begrenzt wird,
dass er eine vorbestimmte Größe nicht überschreiten
kann, wird die Größe begrenzt sein,
um die der Kraftstoffdruck innerhalb der zweiten Kontrollkammer 40 erhöht wird,
um der Schließbewegung
des Dosierventilelements 32 entgegenzuwirken. Somit wird
ein Punkt erreicht werden, an dem die erhöhte Kraft, die aufgrund des
gesteigerten Kraftstoffdrucks in der dritten Kontrollkammer 68,
auf das Dosierventilelement 32 wirkt, in Kombination mit der
Kraft, aufgrund von Kraftstoffdruck in der ersten Kontrollkammer 38,
ausreichend sein, den Kraftstoffdruck in der zweiten Kontrollkammer 40 zu überwinden
und das Dosierventilelement 32 wird zum Schließen gedrängt. Der
dem Servoventil 42 zugeführte Strom, um sicherzustellen,
dass sich das Dosierventilelement 32 unter solchen Umständen schließt, ist auf
eine angemessene vorbestimmte Größe begrenzt.
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Der
Positionssensor 46 liefert ein Ausgangssignal, das auf
Schließung
des Dosierventilelements 32 hinweist, an das elektronische
Motorsteuergerät (in
der 3 nicht gezeigt). Für den Fall, dass das auf Schließung des
Dosierventilelements 32 hinweisende Signal von einem Befehlssignal
begleitet ist, das der Absperrventileinrichtung 28 vom
elektronischen Motorsteuergerät
geliefert wird, kann daher abgeleitet werden, dass Schließung des
Dosierventilelements 32 durch Schließung des Druck steigernden
Absperrventils 28 verursacht worden ist.
-
Manipulation
der Befehlssignale an die Absperrventileinrichtung 28 und
des Positionsausgangssignals vom Positionssensor 46 in
Software, ermöglicht
eine Bestimmung des Status der Absperrventileinrichtung 28.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann die Vorrichtung in der 3 auf eine verschiedene
Art so betrieben werden, dass dem Dosierventilelement 32 nicht
gestattet wird, sich nach Schließung der Absperrventileinrichtung 28 in
die Mindestdurchflussposition zu bewegen. In dieser Ausführungsform
ist der dem Servoventil 42 zugeführte Strom nicht begrenzt,
sodass, wenn Hochdruckkraftstoff von der Absperrventilkammer 48, nach
Schließung
der Absperrventileinrichtung 28, in die dritte Kontrollkammer 68 fließt, das
Dosierventilelement 32 in der Position gehalten wird, die
erforderlich ist, die angeforderte Kraftstoffdurchflussrate mittels
des Servoventils 42 zu geben. Nach Schließung des
Absperrventils 28 wird das Dosierventilelement 32,
aufgrund des gesteigerten Kraftstoffdrucks in der dritten Kontrollkammer 68,
in seine Mindestdurchflussposition gedrängt, aber derartiger Bewegung wird
durch den erhöhten
Strom entgegengewirkt, der dem Servoventil 42 zugeführt wird,
was tendiert Kraftstoffdruck in der zweiten Kontrollkammer 40 zu erhöhen und
dadurch das Dosierventilelement 32 in seiner angeforderten
Durchflussposition zu halten. Der dem Servoventil 42 zugeführte Strom
wird mithilfe eines Strommessmittel 47 gemessen, das Teil
des Steuergeräts 44 bildet
und der gemessene Strom lässt
sich dazu verwenden eine Anzeige bereitzustellen, dass sich die
Absperrventileinrichtung 28 geschlossen hat.
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Wenn
ermittelt wird, dass der an das Servoventil 42 gelieferte
Strom über
eine vorbestimmte Größe hinaus
erhöht
wird, was verhindert, dass das Dosierventilelement in Richtung seiner
Mindestdurchflussposition bewegt wird, kann abgeleitet werden, dass
sich die Absperrventileinrichtung 28 geschlossen hat, vorausgesetzt,
dass die Erhöhung
im gemessenen Strom von einem Befehlssignal an das Absperrservoventil 58 oder
das Überdrehzahlservoventil 60 begleitet
ist, die Absperrventileinrichtung 28 zu schließen. Somit
ist es möglich
zu bestimmen, ob sich die Absperrventileinrichtung 28 geschlossen
hat. Das elektronische Motorsteuergerät kann programmiert werden
ein weiteres Ausgangssignal zu generieren, um eine Anzeige bereitzustellen,
dass Schließung
der Absperrventileinrichtung 28 stattgefunden hat.
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Die
in der 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung stellt
einen Vorteil über
die in der 1 gezeigten Ausführungsform
bereit, indem die Notwendigkeit vermieden wird, die Öffnungen
an der Absperrventileinrichtung 28 an eine Kammer anzuschließen, in
der Druck durch Servoventil 42 gesteuert wird. Somit werden
alle Probleme, die während normaler
Dosierung des Kraftstoffzufuhrsystems, aufgrund Leckage über Öffnungen
an der Absperrventileinrichtung 28 auftreten können, vermieden.
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Es
wird verstanden werden, dass eine alternative Anordnung von Anschlüssen zwischen
der ersten Kammer 38 und der Absperrventileinrichtung 28 bewirken
kann, dass Niederdruck auf die erste Kontrollkammer 38 angewandt
wird, was zu Bewegung des Dosierventilelements 32 in Richtung
der Höchstdurchflussposition,
zum Messen derartiger Bewegung oder Veränderung des dem Servoventil geliefert
Stroms, um solcher Bewegung entgegenzuwirken, führen kann.