DE2633698C2 - Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Vorrichtungen wird zur Messung des Kraftstoffverbrauchs eines Verbrennungsmotors die Durchflußmenge des von einem Kraftstofftank zum Motor gelieferten Kraftstoffs gemessen. Es wird jedoch nicht der gesamte dem Verbrennungsmotor zugeführte Kraftstoff verbraucht, und der überschüssige Kraftstoff wird zum Kraftstofftank zurückgeleitet. Folglich ist dev gemessene Kraftstoffverbrauch größer als die vom Motor wirklich verbrauchte Kraftstoffmenge.

Eine Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung der im

ίο Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist aus der DE-AS 11 88 309 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind außer dem eigentlichen Kraftstofftank zwei Zwischentanks vorgesehen, von denen ein erster den zweiten ringförmig umgibt und ihre Böden in derselben Ebene liegen. Mit Hilfe einer ersten Pumpe wird ständig Kraftstoff in den ersten Zwischentank gefördert, der mit einer zu dem Kraftstofftank zurückführenden Überlaufleitung versehen ist Eine öffnung im Boden des ersten Zwischentanks ist über eine den Durchsatzmesser enthaltende Leitung mit einer öffnung im Boden des zweiten Zwischentanks verbunden. An den zweiten Zwischentank sind ferner die zur Kraftstoffpumpe des Verbrennungsmotors führende Abführleitung und die Rückführleitung zur Aufnahme unverbrauchten Kraft-Stoffs vom Verbrennungsmotor angeschlossen. Der Kraftstoffpegel im ersten Zwischentank wird aufgrund der ständig arbeitenden ersten Pumpe in Verbindung mit der Übe.-laufleitung konstant gehalten. Sobald aus dem zweiten Zwischentank mehr Kraftstoff entnommen wird als durch die Rückführleitung zurückkommt, findet ein Kraftstofffluß aus dem ersten Zwischentank in den zweiten Zwischentank statt und wird mit Hilfe des Durchsatzmessers erfaßt. Da hierbei nur die dem zweiten Zwischentank entnommene Nettokraftstoffmenge nachzufließen braucht, entspricht das Meßergebnis des Durchsatzmessers dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch. Schwierigkeiten können sich bei diesem Stand der Technik beispielsweise dann ergeben, wenn die erste Kraftstoffpumpe zum Beispiel aufgrund ihres ununterbrochenen Betriebs versagt. Da in diesem Fall auch der Kraftstoffpegel im ersten Zwischentank sinkt, ist die Kraftstoffzufuhr nach kurzer Zeit unterbrochen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung zu schaffen, die einerseits eine hohe Meßgenauigkeit, andererseits eine sichere Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff auch bei fehlerhaftem Betrieb oder Ausfall der Verbrauchsmessung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Bei dieser Lösung ist nur ein Zwischentank erforderlich, der intermittierend mit Hilfe einer Pumpe aus dem Kraftstofftank nachgefüllt wird. Hierfür dienen zwei Kraftstoffpegelfühler, von denen einer die Pumpe anschaltet, wenn der Kraftstoffpegel im Zwischentank einen bestimmten unteren Wert erreicht, während der andere die Pumpe wieder abschaltet, wenn durch deren Betrieb der Kraftstoffpegel auf einen bestimmten oberen Wert angestiegen ist. Versagt dieses Nachfüllen des Zwischentanks, beispielsweise wegen eines Defekts der Pumpe, dann wird der Kraftstoffpegel im Zwischentank unter den Wert absinken, bei dem im Normalfall die Pumpe angeschaltet wird. Ein dritter Kraftstoffpegelfühler erfaßt ein entsprechend weites Absinken des Kraftstoffpegels im Zwischentank und veranlaßt, daß ein Ventil das Kraftstoffsystcm so umschaltet, daß die

Kraftstoffpumpe des Verbrennungsmotors direkt unter Umgehung der Verbrauchsmeßvorrichtung Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ansaugen kann. Dieser Zustand wird vorzugsweise optisch oder akustisch angezeigt

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sorgt ein Rücklauf-Sperrventil dafür, daß in dem gerade geschilderten Notbetrieb verhindert wird, daß die Kraftstoffpumpe des Verbrennungsmotors Luft aus dem geleerten Zwischentank ansaugt

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems eines Innenverbrennungsmotors;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung;

F i g. 3 eine Querschnittsansicht, die den Zustand eines elektromagnetischen Dreitor-Verbindungsventils zeigt, wenn die Kraftstoffmenge im Hilfstank beträchtlich abgenommen hat;

Fig.4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines im Hilfstank verwendeten Kraftstoffpegelfühlers;

F i g. 5 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer in F i g. 2 verwendeten Steuerschaltung.

Bei einer Kraftstoff-Einspritzanlage, beispielsweise einem Dieselmotor, wird Kraftstoff in einem Kraftstofftank 11 über eine Leitung 12 hochgepumpt, mittels einer Kraftstoffpumpe 13 unter einen Druck von etwa 1 bis 2 Atmosphären gesetzt und über eine Leitung 15 einem Kraftstoffilter 14 zugeführt, wie es Fig. 1 zeigt. Der durch das Filter 14 gefilterte Kraftstoff wird über eine Leitung 16 an eine Kraftstoff-Einspritzpumpe 17 geliefert. Die Kraftstoff-Einspritzpumpe 17 setzt den Kraftstoff unter einen hohen Druck, um ihn über eine Leitung 18 an ein Kraftstoff-Einspritzventil 19 zu liefern, von welchem aus der Kraftstoff in einen (nicht gezeigten) Verbrennungszylinder eingespritzt wird. Überschüssiger Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzpumpe 17 nicht in den Zy!ind3r eingespritzt worden ist, wird über eine Kraftstoff-Rückführleitung 21 zum Kraftstofftank 11 zurückgeleitet. Auch bei einem Benzinmotor gibt es eine Kraftstoffanlage, bei welcher überschüssiger Kraftstoff, der einen Vergaser gekühlt hat, über eine Kraftstoff-Rückführleitung zum Kraftstofftank zurückgeleitet wird.

Zur Messung des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors, wie er in F i g. 1 gezeigt ist, hat man, in der vom Kraftstoff-Filtsir 14 zur Kraftstoff-Einspritzpumpe 17 führenden Leitung 16 einen Durchflußmesser vorgesehen, um den Durchsatz des durch die Leitung 16 fließenden Kraftstoffs zu messen. In diesem Fall handelt es sich bei dem gemessenen Wert um die Gesamtmenge des an die Kraftstoff-Einspritzpumpe 17 gelieferten Kraftstoffs, wobei die Menge des zum Kraftstofftank 11 zurückgeleiteten überschüssigen Kraftstoffs jedoch nicht gemessen wird. Demzufolge zeigt der gemessene Wert nicht genau den Kraftstoffverbrauch des Motors.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung. In Fig.2 sind Teile, die solchen in Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Die Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung 23 ist mit einem Zwischentank 24 versehen. Kraftstoff 25 im Zwischentank 24 wird durch die Kraftstoffpumpe 13 des Verbrennungsmotors über eine Leitung 20, ein elektromagnetisches Dreiwegcventil 30 und die Leitung 12 hochgepumpt und dann an das Kraftstoffilter 14 geliefert. Andererseits wird überschüssiger Kraftstoff vom Verbrennungsmotor über die Kraftstoff-Rückführleitung 21 zum Zwischentank 24 zurückgeleitet. Wenn die Kraftstoffmenge im Zwischentank 24 unter einen bestimmten Wert absinkt wird dies beispielsweise durch einen Kraftstoffpegelfühler 26, der am unteren Teil des Zwischen tanks 24 vorgesehen ist, festgestellt, und es wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 zum Zwischentank 24 geliefert. In diesem Fall sind die Funktion der Pumpe zum Zuführen des Kraftstoffs vom Kraftstofftank 11 zum Zwischentank 24 und die Funktion des Messens der Durchflußmenge des zugeführten Kraftstoffs miteinander kombiniert. Der Kraftstoff vom Kraftstofftank 11 erreicht über ein Filter, d. h., den sogenannten Reiniger, und eine Leitung 28 eine Pumpe bzw. einen pumpenden Durchflußmesser 29 und fließt über eine Leitung 31 in den Zwischentank 24. Wenr. der Kraftstoffpegelfühler 26 feststellt, daß die Kraftstoffmenge 25 im Zwischentank 24 unterhalb des erwähnten vorbestimmten Wertes liegt, wird ein Motor 33 mittels einer Steuerschaltung 32 angeschaltet, worauf die Pumpe 29 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 herauspumpt und dem Zwischentank 24 zuführt.

Wenn die Menge des Kraftstoffs 25 im Zwischentank 24 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird dies durch einen Kraftstoffpegelfühler 34 festgestellt, der am oberen Teil des Zwischentanks 24 vorgesehen ist. Das Feststellsignal des Kraftstoffpegelfühlers 34 wird auf die Steuerschaltung 32 gegeben, um den Antrieb des Motors 33 zu stoppen und damit die Kraftstoffzuführung vom Kraftstofftank 11 zum Zwischentank 24 abzustellen. Während dieser Kraftstoffzufuhr wird der Durchsatz, d. h. die Durchflußmenge des Kraftstoffs, gemessen. Das bedeutet, jedesmal, wenn eine vorbestimmte Kraftstoffmenge von der Pumpe 29 zum Zwischentank 24 geliefert wird, wird beispielsweise ein Reed-Schalter 35 betätigt, und die Anzahl der Betätigungen des Schalters 35 wird mit Hilfe einer Zählschaltung 36 gezählt. Eine Energiequelle 37 ist für den Motor 33 und die Steuerschaltung 32 und eine Energiequelle 38 für die Zählschaltung 36 vorgesehen. Diese Energiequellen 37 und 38 können auch miteinander kombiniert werden.

Mit dem Aufbau gemäß F i g. 2 wird überschüssiger Kraftstoff vom Verbrennungsmotor zum Zwischentank 24 zurückgeleitet. Der Kraftstoff im Zwischentank 24 nimmt entsprechend der im Verbrennungsmotor tatsächlich verbrauchten Kraftstoffmenge ab und der Kraftstoff im Kraftstofftank 11 wird zum Zwischentank 24 entsprechend derjenigen Kraftstoffmenge geliefert, um welche der Inhalt des Zwischentanks 24 abgenommen hat. Demgemäß stimmt die Menge des vom Kraftstofftank 11 zum Zwischentank 24 gelieferten Kraftstoffs mit der Menge des im Verbrennungsmotor verbrauchten Kraftstoffs überein. Somit zählt die Zählerschaltung 36 einen richtigen Kraftstoffverbrauchswert.

Wenn bei der Anordnung nach F i g. 2 die Pumpe 29 oder ihr Motor 33 ausfällt und dadurch die Kraftstoffzufuhr zum Zwischentank 24 unterbrochen wird und die Kraftstoffmenge im Tank 24 übermäßig abnimmt, wird dies durch einen Kraftstoffpegelfühler 39 festgestellt. Aufgrund dieser Feststellung schaltet die Steuerschaltung 32 die Energieversorgung des elektromagnetischen Ventils 30 ab. Im elektromagnetischen Ventil 30 wird die Verbindung zwischen den Leitungen 12 und 20 getrennt, wohingegen die Leitungen 28 und 12 miteinander verbunden werden, wie es Fig. 3 zeigt. Folglich wird der Kraftstoff im Kraftstofftank 11 von der Kraftstoffpumpe 13 über die Leitung 28, das elektromagnetische Ventil 30 und die Leitung 12 hochgepumpt. Es scheidet die Möglichkeit aus, daß Luft im Zwischentank

24, die nicht mit dem Kraftstoff geliefert wird, in den Verbrennungsmotor gesaugt wird und Motorstörungen bewirkt. In der Leitung 3 J ist ein Sperrventil 41 vorgesehen, das Kraftstoff von der Pumpe 29 zum Zwischentank 24 durchläßt, jedoch in der entgegengesetzten Richtung sperrt. Anhand: der F i g. 4 werden nun konkrete Beispiele der Kraftstoffpegelfühler 26, 34 und 39 im einzelnen beschrieben.

Der Zwischentank 24 ist auf der Innenseite seiner Deckplatte mit einem sk:h von dieser abwärts erstrekkenden zylindrischen Führungskörper 43 versehen. Am zylindrischen Führungskörper 43 ist ein ringförmiger Schwimmer 45 angeordnet, in dessen Gehäuse sich ein Permanentmagnet 44 befindet. Im Führungskörper 43 sind Reed-Schalter 34', .26' und 39' an vorbestimmten Steilen als Kraftsioffpege!fühler 34, 26 bzw. jy vorgesehen. Die Betriebsbereiche W₁ und W^der Reed-Schalter 26' und 39' sind so eingerichtet, daß sie sich nicht überlappen, sondern einen vorbestimmten Abstand voneinander einhalten. Die Schalter 29', 34' und 39' sind mit der Steuerschaltung 32 verbunden, wie es F i g. 5 zeigt. Die Steuerschaltung ist itur Durchführung der folgenden Operationen ausgelegt.

Es sei angenommen, daß der Schwimmer 45 zwischen den Reedschaltern 26' und 34' steht. Wenn im Zwischentank 24 befindlicher Kraftstoff 25 über die Leitung 20 entnommen wird, sinkt der Schwimmer 45 zusammen mit dem Pegel des Kraftstoffs 25 ab. Wenn der Schwimmer 45 die Position des Reed-Schalters 26' erreicht, wird der Schalter 26' eingeschaltet, und es wird ein Signal durch eine Signalformungsschaltung 46 auf einen Setzanschluß eines Flipflop 47 gegeben, um dieses zu setzen. Die Signalformungsschaltung 46 ist vorgesehen, um ein fehlerhaftes Arbeiten zu verhindern, das aus einer mechanischen Schwingung oder einem auf die Vorrichtung 23 ausgeübten Stoß resultiert. Der Pegel des Ausgangssignals Q des Flipflops 47 wird erhöht, und dieses Ausgangssignal Q wird über eine Treiberschaltung 48 auf den Motor 33 gegeben, um diesen zu treiben. Als Folge davon wird aus dem Kraftstofftank 11 Kraftstoff über die Leitung 31 in den Zwischentank 24 geliefert. Daraufhin steigt der Schwimmer 45 wieder an und schaltet den Reed-Schalter 34 ein, wodurch ein Signal über eine Signallormungsschaltung 49 und ein NOR-Glied 51 auf einen Rücksetzanschluß des Flipflop 47 gegeben wird, um den Pegel von dessen Ausgangssignal Q abzusenken. Folglich wird der Motor 33 angehalten, und demgemäß auch die Kraftstoffzufuhr zum Zwischentank 24. Danach sinkt der Flüssigkeitspegel im Tank 24 wieder ab. wenn der Kraftstoff durch die Leitung 20 entnommen wird, und die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden wiederholt. Faiis aufgrund irgendeiner Störung kein Kraftstoff über die Leitung 31 in den Tank 24 geliefert wird, sinkt der Kraftstoff pegel ab, wenn Kraftstoff über die Leitung 20 entnommen wird, und der Schalter 26' wird eingeschaltet. Es wird jedoch keine Kraftstoffzufuhr Dewirkt. Wenn der Reed-Schalter 39 schließlich eingeschaltet ist wird das Signal vom Schalter 39' über eine Signalformungsschaltung 52 auf einen Setzanschluß eines Flipflop 53 gegeben, um dessen Ausgangssignal 0 auf einen hohen Pegel zu bringen. Da" Ausgangssignal Q wird über eine Treiberschaltung 54 auf das elektromagnetische Ventil 30 gegeben, um dieses zu betätigen und eine Umgehungsleitung vorzusehen, über welche Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 zum Verbrennungsmotor geliefert wird. Gleichzeitig wird ein Ausgangssignal Qdes Flipfiop 53 über einen Inverter 55 und eine Treiberschaltung 56 auf eine Alarmlampe 57

gegeben, um diese einzuschalten und Alarm zu geben. Die Alarmlampe 57 ist an einer Stelle angebracht, an der sie die Aufmerksamkeit des Fahrers des Kraftfahrzeugs leicht auf sich zieht, um eine Abnormalität im Kraftstoffsystem zu melden. Anstelle der Alarmlampe 57 kann auch eine Hupe verwendet werden. Wenn der Schalter 39' eingeschaltet ist, wird sein Signal über das NOR-Glied 51 auch auf einen Rücksetzanschluß des Flipflop 47 gegeben, um ein Anschalten des Motors 33 zu verhindern. Wenn die Störung behoben ist, wird das Flipflop 53 von Hand zurückgesetzt, so daß der Kraftstoff vom Kraftstofftank 11 zum Zwischentank 24 geliefert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffverbrauchsmeßvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

mit einer an einen Kraftstofftank (11) anzuschließenden Zuführleitung (28,31),

mit einer an die Kraftstoffpumpe (13) des Verbrennungsmotors anzuschließenden Abführleitung (12, 20),

mit einer Rückführleitung (21) zur Aufnahme unverbrauchten Kraftstoffs vom Verbrennungsmotor,
mit einem Zwischentank (24), in den die Zuführleitung, die Abführleitung und die Rückführleitung münden, und

mit einer Pumpe (29) und einem Durchsatzmesser (35, 36) in der Zuführleitung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
der Zwischentank (24) ist mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kraftstoffpegelfühler (34, 26, 39) ausgestattet, die einen ersten, einen zweiten bzw. einen dritten Füllstand erfassen, wobei der erste Füllstand der höchste und der dritte Füllstand der niedrigste ist,

die Abführleitung wird von einem Drei-Wegeventil (30) in einen ersten (20) und einen zweiten (12) Abführleitungsabschnitt unterteilt, und der dritte Anschluß des Drei-Wegeventils ist an die Zuführleitung

(28) angeschlossen,

eine Steuerschaltung (32), die Signale von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Kraftstoffpegelfühler (34, 26, 39) empfängt, steuert die Pumpe (29) derart, daß diese Kraftstoff in den Zwischentank (24) fördert, wenn der Füllstand den zweiten Füllstand unterschreitet, und die Förderung stoppt, wenn der Füllstand den ersten Füllstand überschreitet, und sie schaltet bei Absinken des Füllstandes unter den dritten Füllstand die Energiezufuhr zur Pumpe (29) ab und betätigt das Drei-Wegeventil derart, daß dieses die Verbindung des ersten Abführleitungsabschnitts (20) mit dem zweiten Abführleitungsabechnitt (12) unterbricht und den zweiten Abführleitungsabschnitt (12) mit einem in Flußrichtung vor der Pumpe

(29) liegenden Abschnitt (28) der Zuführleitung (28, 31) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Pumpe (29, 33, 35, 36) um einen pumpenden Durchsatzmesser mit den Funktionen einer Pumpe und eines Durchsatzmessers handelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischentank (24) zwischen dem ersten Abführleitungsabschnitt (20) und der Rückführleitung (21) mindestens ein Netz (108) vorgesehen ist, um Blasen zu verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rücklauf-Sperrventil (41) in der Kraftstoffleitung zwischen dem Zwischentank (24) und der Pumpe (29) vorgesehen ist, welches ein Ansaugen von Luft aus dem Zwischentank (24) in der diesen Zwischenlank umgehenden Stellung des Dreiwegeventils (30) verhindert.