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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheiten
und insbesondere auf eine Strahlpumpe, durch die die Versorgungseinheit
mit Kraftstoff versorgt wird.
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Kraftfahrzeuge
weisen in der Regel eine Kraftstoffversorgungseinheit auf, die Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank zu den Einspritzventilen des Motors fördert. Für den Einbau
in den Kraftstofftank konzipierte Kraftstoffversorgungseinheiten
umfassen in der Regel ein Kraftstofffördermodul, das ein Reservoir
sowie eine Kraftstoffpumpe aufweist, mit der Kraftstoff aus dem
Reservoir zu den Einspritzdüsen gefördert wird.
Beim Fahrzeugbetrieb wird das Reservoir durch eine Strahlpumpe mit
Kraftstoff befüllt.
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Da
die Strahlpumpe in der Regel als integraler Bestandteil des Kraftstofffördermoduls
geformt ist, muss das gesamte Kraftstofffördermodul aus dem Kraftstofftank
entnommen werden, wenn ein Zugriff auf die Strahlpumpe erforderlich
ist. Bei herkömmlichen
Strahlpumpen wird der Kraftstoff vor dem Durchströmen der
Pumpe nicht durch einen Primärfilter
gefiltert. Um eine Filterfunktion zu erzielen, ist die Strahlpumpe
in der Regel horizontal ausgerichtet. Die horizontale Ausrichtung
der Strahlpumpe führt
jedoch zu einem Verlust von Wirkungsgrad, da der von der Strahlpumpe
geförderte
Kraftstoff um 90 ° umgelenkt
werden muss, damit der Kraftstoff nach oben in das Reservoir gesprüht wird.
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Eine
entsprechende Konstruktion ist aus der
DE 101 38 838 A1 bekannt.
Diese offenbart eine Fördereinheit
für einen
Kraftstoffbehälter
eines Kraftfahrzeuges, die im Schwalltopf des Kraftstoffbehälters anzuordnen
ist. Die Fördereinheit
umfasst eine Saugstrahlpumpe, mittels der Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter in
den Schwalltopf gefördert
werden kann. Nachteilig an der aus der
DE 101 38 838 A1 bekannten
Fördereinheit
ist – neben
der bereits erwähnten
Umlenkung des geförderten
Kraftstoffs – die
Anordnung der Saugstrahlpumpe im Innenraum des Schwalltopfs. Hierdurch
ist der Zugang zur Saugstrahlpumpe z.B. zur Konfektionierung der
gesamten Fördereinheit
oder zu Wartungszwecken erschwert. Darüber hinaus ist der Bauraum,
welcher für einen
primären
Kraftstofffilter zur Verfügung
steht, stark begrenzt.
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Es
besteht daher Bedarf an einer Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit
mit einer leicht zugänglichen
Strahlpumpe, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist und die die Verwendung
eines ggf. auch groß dimensionierten
Primärfilters
ermöglicht.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit bereitgestellt,
mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Motor gefördert wird.
Die Kraftstoffversorgungseinheit umfasst ein Kraftstofffördermodul
und eine selektiv am Kraftstofffördermodul
montierbare Strahlpumpenbaugruppe. Das Kraftstofffördermodul
weist ein Gehäuse
auf, das ein Reservoir bildet und umfasst eine Kraftstoffpumpe,
die Kraftstoff aus dem Reservoir unter Druck setzt. Die Strahlpumpenbaugruppe
umfasst ein Saugrohr, das einen Saugraum bildet, in dem eine Düse angeordnet
ist. Die Düse wird
von der Kraftstoffpumpe mit unter Druck gesetztem Kraftstoff versorgt
und weist eine Düsenspitze auf,
aus der der Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit gesprüht wird,
so dass zusätzlicher
Kraftstoff durch einen im Saugrohr befindlichen Einlass in den Saugraum
gesogen wird.
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Die
selektiv montierbare Strahlpumpenbaugruppe ist vertikal ausgerichtet
und weist einen sehr niedrigen Einlass auf. Ein fluidisch mit der
Düse verbundenes
Einlassrohr verläuft
durch das Saugrohr in den Saugraum. Das Einlassrohr und der im Saugrohr befindliche
Einlass sind vertikal unter der Düsenspitze angeordnet, vorzugsweise
in etwa identischem Abstand. Idealerweise ist der im Saugrohr befindliche Einlass
mindestens 10 mm unterhalb der Düsenspitze
angeordnet. Das obere Ende des Saugrohrs drückt gegen das Gehäuse des
Kraftstofffördermoduls,
so dass eine Dichtung gebildet wird, die vorzugsweise vertikal oberhalb
des im Saugrohr befindlichen Einlass angeordnet ist. Das Kraftstofffördermodul
kann eine äußere Aussparung
aufweisen, die so geformt ist, dass die Strahlpumpenbaugruppe darin
aufgenommen werden kann. Die Strahlpumpenbaugruppe kann mit einem
Filter betrieben werden. In einer filterlosen Ausführung befindet
sich der Einlass im Saugraum im unteren Ende des Saugrohrs und wird
vorzugsweise ausgebildet, indem die untere Wand des Saugraums zumindest
teilweise entfernt wird.
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Die
beigefügten
Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Aspekte der Erfindung
und dienen in Kombination mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
zur Illustration der Prinzipien der Erfindung.
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1 ist
eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit,
die ein Kraftstofffördermodul
und eine Strahlpumpenbaugruppe umfasst;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung der in 1 dargestellten
Strahlpumpenbaugruppe;
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3 zeigt
einen Querschnitt der Strahlpumpenbaugruppe entlang der Linie 3-3
aus 2;
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4 zeigt
einen Querschnitt der Strahlpumpenbaugruppe entlang der Linie 4-4
aus 2;
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5 ist
eine perspektivische Darstellung der in 1 dargestellten
Strahlpumpenbaugruppe, die für
die Montage am Kraftstofffördermodul
angeordnet ist;
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6 ist
eine ähnliche
perspektivische Darstellung wie 5, allerdings
ist die Strahlpumpenbaugruppe hier am Kraftstofffördermodul
montiert;
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7 ist
eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform
einer am Kraftstofffördermodul
montierten Strahlpumpenbaugruppe, die keinen Primärfilter
aufweist;
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8 ist
eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer am Kraftstofffördermodul
montierten Strahlpumpenbaugruppe; und
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9 zeigt
einen Querschnitt der Strahlpumpenbaugruppe und des Kraftstofffördermoduls entlang
der Linie 9-9 aus 8;
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1 zeigt
eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit 20.
Die Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit 20 umfasst
im Allgemeinen ein Kraftstofffördermodul 22 und
eine Strahlpumpenbaugruppe 40. Das Kraftstofffördermodul 22 umfasst
einen Flansch 24, der an einer Wand des Kraftstofftanks 15 und
insbesondere in einer Öffnung 17 des
Kraftstofftanks 15 montiert ist. Das Kraftstofffördermodul 22 weist
außerdem
ein Gehäuse 26 auf,
das ein Reservoir 28 (8) bildet.
Die Strahlpumpenbaugruppe 40 saugt Kraftstoff vom Boden
des Kraftstofftanks 15 in das Reservoir 28. Der
Kraftstoff im Reservoir 28 wird dann durch eine Pumpe 30,
die eine Komponente der Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit 20 darstellt, zu
den Kraftstoff-Einspritzdüsen
eines Motors (nicht abgebildet) gefördert. Am Außenrand
des Gehäuses 26 befindet
sich eine Aussparung 34, die durch eine horizontale Oberfläche 36 und
eine vertikale Oberfläche 38 definiert
wird. Die Strahlpumpenbaugruppe 40 wird in die Aussparung 34 eingesetzt
und ist selektiv am Kraftstofffördermodul 22 montierbar,
wie weiter unten näher
erläutert
wird.
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2 zeigt
eine vergrößerte perspektivische Darstellung
der Strahlpumpenbaugruppe 40. Die Strahlpumpenbaugruppe 40 umfasst
im Allgemeinen ein röhrenförmiges und
vorzugsweise zylindrisches Saugrohr 42. Eine Düse 44 ist
im Saugrohr 42 angeordnet und fluidisch mit einem Einlassrohr 46 verbunden.
Das Einlassrohr 46 steht seitlich von der Düse 44 ab,
erstreckt sich durch das Saugrohr 42 und weist Steckverbinder
auf, durch die es mit einer geeigneten Leitung (nicht abgebildet)
verbunden werden kann. Im Betrieb fließt der durch das Einlassrohr 46 geförderte Kraftstoff
durch die Düse 44 und
tritt mit hoher Geschwindigkeit aus der Düsenspitze 45 aus, so
dass ein Vakuum erzeugt und zusätzlicher
Kraftstoff in einen Saugraum 48 gesogen wird, der zwischen
dem Saugrohr 42 und der Düse 44 liegt. Wie insbesondere
in 4 deutlich zu sehen ist, ist ein Einlass 50 in
einer Filterhülse 52 geformt,
die seitlich vom Saugrohr 42 absteht. Durch diesen Einlass 50 wird
der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 15 in die Strahlpumpenbaugruppe 40 gesogen.
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In 2 steht
die Filterhülse 52 seitlich
vom Saugrohr 42 ab und ist um ca. 90 ° vom Einlassrohr 46 verschwenkt.
Die Filterhülse 52 umfasst
einen Flansch 54 mit aufnehmenden Schnappverbindern 56.
Der Flansch 54 und die Schnappverbinder 56 sind
für die
Aufnahme eines Filters 58 ausgelegt, der durch einen Flansch 60 und
einrastende Schnappverbinder 62 selektiv an der Filterhülse 52 montierbar ist.
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Die
Strahlpumpenbaugruppe 40 umfasst außerdem einen Flansch 64,
der seitlich vom Saugrohr 42 absteht und eine Verbindungsöffnung 66 aufweist, die
mit entsprechenden Verbindungsvorrichtungen des Kraftstofffördermoduls 22 verbunden
werden kann, wie weiter unten näher
erläutert
wird.
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3 zeigt
einen Querschnitt der Strahlpumpenbaugruppe 40 entlang
der Linie 3-3 aus 2. Wie bereits erwähnt, weist
das Saugrohr 42 einen Saugraum 48 auf, der die
Düse 44 mit
der Düsenspitze 45 enthält. Die
Düsenspitze 45 ist
vertikal etwas oberhalb des oberen Endes 43 des Saugrohrs 42 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt und weiter unten detailliert beschrieben
wird, weist das untere Ende 41 des Saugrohrs 42 mehrere
Aussparungen 47 auf. Das Einlassrohr 46 weist
einen Durchlass 72 auf (3), der
fluidisch mit einem Durchlass 74 der Düse 44 verbunden ist.
Um die fluidische Verbindung zwischen den Durchlässen 72 und 74 herzustellen, ist
eine Endkappe 68 an eine untere Wand 49 des Saugrohrs 42 geschweißt, die
eine gebogene Oberfläche 70 aufweist,
durch die der Flüssigkeitspfad zwischen
den Durchlässen 72 und 74 verbunden wird.
Die Endkappe 68 wird vorzugsweise durch Ultraschallschweißen, Reibschweißen oder ähnliche Verfahren
an das Saugrohr 42, den Einlass 46 und die Düse 44 geschweißt. Die
Verwendung einer Endkappe 68 erleichtert die Konstruktion
der Strahlpumpenbaugruppe 40 und insbesondere des Saugrohrs 42 und
des Einlassrohrs 46, die integral im Spritzgussverfahren
hergestellt werden. Die Endkappe 68 ist allerdings keine
unverzichtbare Komponente der Baugruppe, und das Einlassrohr 4G und
die Düse 44 können integral
geformt werden, um einen kontinuierlichen Durchlass 72, 74 zu
formen.
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 aus 2. Das Saugrohr 42 weist
einen mit der Mischkammer 48 verbundenen Einlass 50 auf. Der
Einlass 50 verläuft
durch die Filterhülse 52,
so dass die in die Strahlpumpenbaugruppe 40 gesogene Flüssigkeit
zunächst
den Filter 58 passiert. Der Filter 58 kann einen
beliebigen geeigneten Typ aufweisen, und er umfasst typischerweise
ein flexibles Filtermedium oder einen Filterbeutel. Die Düse 44 ist an
einem Mischrohr 19 ausgerichtet, das als integraler Bestandteil
des Gehäuses 26 des
Kraftstofffördermoduls 22 geformt
ist. Wie in 4 zu sehen ist, grenzt der Einlass 50 an
die untere Wand 49 des Saugrohrs 42. Genauer gesagt
ist der Einlass 50 im selben Abstand wie das Einlassrohr 46 unterhalb
der Düsenspitze 45 angeordnet.
Der Einlass 50 ist vorzugsweise mindestens 10 mm und Idealerweise
15 mm unter der Düsenspitze 45 angeordnet.
Dadurch das eine selektiv montierbare Strahlpumpenbaugruppe 40 bereitgestellt
wird, können
die Düse 44,
die Düsenspitze 45 und
der Einlass 50 sehr nah am Boden des Kraftstofftanks 15 angeordnet
werden, so dass die Leistung bei niedrigem Kraftstoffstand verbessert und
eine Vertikalpumpe mit hohem Wirkungsgrad bereitgestellt wird, die
mit wenig oder ohne Schweißarbeiten
eingebaut werden kann und die Verwendung eines Filters gestattet.
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Die
Verbindung der Strahlpumpenbaugruppe 40 mit dem Kraftstofffördermodul 22 wird
nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben.
Wie bereits erwähnt,
weist das Gehäuse 26 des
Kraftstofffördermoduls 22 eine
Aussparung 34 auf, die durch eine horizontale Oberfläche 36 und eine
vertikale Oberfläche 38 definiert
wird. Wie in 5 zu sehen ist, weist das Gehäuse 26 außerdem ein
Verbindungselement 33 auf, das zu dem Flansch 64 und
der Verbindungsöffnung 66 der
Strahlpumpenbaugruppe 40 und des Saugrohrs 42 passt.
Das Gehäuse 26 und
insbesondere die horizontale Oberfläche 38 definiert eine
Filtertasche 37, die das Saugrohr 42 und insbesondere
dessen oberes Ende 43 aufnehmen kann.
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Wie
in 6 dargestellt wird, wird die Strahlpumpenbaugruppe 40 nach
oben bewegt, um das obere Ende 43 des Saugrohrs 42 in
der Tasche 37 des Gehäuses 26 zu
positionieren. Um eine ordnungsgemäße Funktion der Strahlpumpenbaugruppe 40 zu
gewährleisten,
bilden das Saugrohr 42 und die Wand der Tasche 37 im
Gehäuse
durch Reibschluß eine
Dichtung 39 aus, so dass ein unerwünschter Lufteintritt bei niedrigem
Kraftstoffstand verhindert wird. Der Fachmann erkennt, dass die Dichtung
zwischen dem Saugrohr 42 und dem Gehäuse 26 auch durch
andere Strukturen und unter Verwendung zusätzlicher Komponenten hergestellt werden
kann.
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In 7 wird
eine alternative Ausführungsform
der Strahlpumpenbaugruppe 40 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich im Wesentlichen um eine filterlose Version der bereits
beschriebenen vertikalen Strahlpumpenbaugruppe 40. In dieser
Ausführungsform
wurden die Filterhülse 52 und die
entsprechende Struktur vom Außenrand
des Saugrohrs 42 entfernt. Darüber hinaus ist der in dieser
Figur mit dem Bezugszeichen 50' gekennzeichnete Einlass des Saugraums 48 in
der Nähe
des unteren Endes 41 des Saugrohrs 42 angeordnet.
Die untere Wand 49 des Saug rohrs 42 wurde in dieser Ausführungsform
zumindest teilweise entfernt, um den Einlass 50' zu bilden.
Die Aussparungen 47 am unteren Ende 41 des Saugrohrs 42 vereinfachen
den direkten Kraftstoffeintritt vom Boden des Kraftstofftanks 15 in
den Einlass 50'.
In dieser Ausführungsform
weist die Strahlpumpenbaugruppe 40' einen sehr niedrigen Einlass 50' auf, so dass
die Strahlpumpenbaugruppe 40' Kraftstoff
direkt vom Boden des Kraftstofftanks 15 ansaugen kann.
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In
den 8 und 9 wird eine weitere Ausführungsform
der Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit 20' dargestellt.
Das Gehäuse 26'' des Kraftstofffördermoduls 22'' umfasst in dieser Ausführungsform
eine Abschirmwand 76 in der Nähe des Aussparung 34 im
Gehäuse 26''. In 8 wird außerdem dargestellt,
dass das Einlassrohr 46 so geschwenkt wurde, dass es in
unmittelbarer Nähe
der Filterhülse 52 und
in einem Winkel von ca. 45 ° davon angeordnet
ist.
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In 9 ist
dargestellt, dass die Strahlpumpenbaugruppe 40'' ebenfalls geringfügig modifiziert wurde.
In dieser Ausführungsform
weist das obere Ende 43'' des Saugrohrs 42'' einen geringeren Durchmesser auf
als der Rest des Saugrohrs 42'',
so dass eine Schulter gebildet wird, die am Gehäuse 26'' anliegt
und eine ordnungsgemäße Positionierung
der Strahlpumpenbaugruppe 40'' sowie eine
zuverlässige
Dichtung 39 gewährleistet.
Die Abschirmwand 76 ist wie in den bereits beschriebenen
Ausführungsformen
so geformt, dass sie das obere Ende 43'' des
Saugrohrs 42'' aufnehmen kann
und gemeinsam mit ihm eine Dichtung 39 ausbildet. Die Strahlpumpenbaugruppe 40'' ist durch das Gehäuse 26'' und die Abschirmwand 76 des
Kraftstofffördermoduls 22'' geschützt und weist eine Struktur
auf, die eine zuverlässi ge
Dichtung 39 zwischen der Strahlpumpenbaugruppe 40'' und dem Kraftstofffördermodul 22'' gewährleistet.
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Für einen
Fachmann ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Tankeinbau-Kraftstoffversorgungseinheit
eine vertikale Strahlpumpenbaugruppe 40 mit hohem Wirkungsgrad
bereitstellt, die problemlos am Kraftstofffördermodul montiert werden kann. Das
Bereitstellen einer separaten Strahlpumpenbaugruppe 40 ermöglicht eine
vertikale Ausrichtung der Pumpe und ein Ansaugen von Kraftstoff über einen Bereich
von 360 °,
und der niedrig liegende Kraftstoffeinlass gewährleistet auch bei niedrigem
Kraftstoffstand ein zuverlässiges
Ansaugverhalten mit oder ohne Filter.