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Stand der
Technik
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Die Erfindung geht aus von einer
Vorrichtung zum Fördern
von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon eine Vorrichtung aus
der
DE 100 28 458
A1 bekannt, die eine stehend angeordnete Saugstrahlpumpe
und ein Rückschlagventil
aufweist. Nachteilig ist, daß es
zwei hydraulische Verbindungen zwischen einem Speicherbehälter und
dem Vorratsbehälter
gibt.
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Die
DE 100 55 344 A1 zeigt eine Vorrichtung mit
einer liegend angeordneten Saugstrahlpumpe und einem Bodenventil.
Nachteilig ist, daß die
Vorrichtung eine hohe Geräuschentwicklung
zeigt, da eine Elektrokraftstoffpumpe und die Saugstrahlpumpe ohne
Geräuschabkopplung
als bauliche Einheit direkt an einem Boden des Schwalltopfes angeordnet
sind. Der Wirkungsgrad dieser Vorrichtung ist wegen der Umlenkung
des angesaugten Kraftstoffs verringert. Ist das Bodenventil undicht,
strömt
der von der Saugstrahlpumpe in den Schwalltopf geförderte Kraftstoff
in einen Vorratsbehälter
zurück,
wenn ein Füllstand
im Schwalltopf höher
ist als in dem Vorratsbehälter.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Wirkungsgrad
einer Saugstrahlpumpe auf einfache Art und Weise verbessert wird,
indem ein Mischkanal senkrecht verlaufend in Richtung zu einer Tankdecke
eines Vorratsbehälters
angeordnet und zumindest näherungsweise
fluchtend über
einem ersten Rückschlagventil
vorgesehen ist. Diese Anordnung ist strömungstechnisch sehr günstig, da
wegen geringer Umlenkungen kaum Strömungsverluste entstehen, und
verbessert die Funktion der Vorrichtung bei stark aufgeheiztem Kraftstoff.
Darüber
hinaus wird durch das kontinuierliche Durchströmen des ersten Rückschlagventils
eine Ablagerung von Schmutzpartikeln an dem ersten Rückschlagventil
vermindert, so daß das
erste Rückschlagventil
seine Dichtigkeit auch nach langer Betriebsdauer gewährleistet.
Auch ermöglicht
diese Anordnung eine sehr kompakte und platzsparende Bauweise der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Durch eine stehend angeordnete Saugstrahlpumpe ist sichergestellt,
daß der
von der Saugstrahlpumpe in einen Speicherbehälter geförderte Kraftstoff bei einem
defekten ersten Rückschlagventil
nicht vollständig
in den Vorratsbehälter zurücklaufen
kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Vorrichtung möglich.
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Vorteilhaft ist, stromauf des Mischkanals
einen Saugraum vorzusehen, der über
das erste Rückschlagventil
mit dem Vorratsbehälter
verbunden ist, da dies strömungstechnisch
besonders günstig
ist.
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Auch vorteilhaft ist, wenn der Saugraum stromab
des ersten Rückschlagventils
ein zweites Rückschlagventil
aufweist, das den Saugraum mit einem Speicherbehälter verbindet, da auf diese
Weise eine Befüllung
des Speicherbehälters über den
Vorratsbehälter
ermöglicht
wird.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn
der Speicherbehälter
nur über
das erste Rückschlagventil
mit dem Vorratsbehälter
verbunden ist, da auf diese Weise kein weiterer Aufwand zum Abdichten
des Speicherbehälters
gegenüber
dem Vorratsbehälter
betrieben werden muß,
um zu verhindern, daß der
in den Speicherbehälter
geförderte
Kraftstoff nach einem Stillstand einer Förderpumpe wieder zurück in den Vorratsbehälter strömt.
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Besonders vorteilhaft ist, das erste
Rückschlagventil
und das zweite Rückschlagventil
mit jeweils einem schirmförmigen
Schließkörper vorzusehen,
da die schirmförmigen
Schließkörper eine
besonders gute Abdichtung des Speicherbehälters gegenüber dem Vorratsbehälter ermöglichen.
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Sehr vorteilhaft ist, ein Gehäuse der Saugstrahlpumpe
einteilig oder mehrteilig mittels Spritzguß herzustellen, da dies eine
besonders preisgünstige
Herstellung ermöglicht.
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Von Vorteil ist, das zweite Rückschlagventil mit
flachem Schließkörper vorzusehen,
da dies einfach und günstig
herzustellen ist.
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Auch von Vorteil ist, wenn ein Gehäuse der Saugstrahlpumpe
eine Aufnahme oder einen Vorfilter für die Förderpumpe oder Elemente zur
Geräuschabkopplung
aufweist, da auf diese Weise eine sehr kompakte Bauweise mit wenig
Bauteilen möglich
ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es zeigen 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer
Darstellung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel, 2 ein zweites Ausführungsbeispiel
in schematischer Darstellung und 3 eine
Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
dient beispielsweise zum Fördern
von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 1 in einen Speicherbehälter 2 und
von dort aus über
eine Förderpumpe 3 zu
einer Brennkraftmaschine 4 eines Kraftfahrzeugs.
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Im Vorratsbehälter 1 ist der Speicherbehälter 2 und
in dem Speicherbehälter 2 die
Förderpumpe 3 angeordnet.
Der beispielsweise topfförmige Speicherbehälter 2 bevorratet
ausreichend viel Kraftstoff, damit eine Kraftstoffversorgung der
Brennkraftmaschine 4 durch die Förderpumpe 3 sichergestellt ist,
auch wenn, beispielsweise durch eine Kurvenfahrt und dadurch bedingte
Schwappbewegungen des Kraftstoffs im Vorratsbehälter 1, kein Kraftstoff
in den Speicherbehälter 2 gefördert wird.
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Die Förderpumpe 3 saugt
beispielsweise über
einen Vorfilter 5 und eine Ansaugleitung 6 Kraftstoff
aus dem Speicherbehälter 2 an
und fördert
den Kraftstoff beispielsweise über
einen ersten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.1,
ein Rückschlagventil 9, einen
zweiten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.2, einen
Hauptfilter 10 und einen dritten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.3 zu
der Brennkraftmaschine 4.
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Die Förderpumpe 3 ist beispielsweise
eine Strömungspumpe,
die elektrisch von einem Aktor, beispielsweise einem Anker eines
Elektromotors, angetrieben wird.
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Der Vorfilter 5 schützt die
Vorrichtung stromab des Vorfilters 5 vor im Kraftstoff
enthaltenen groben Schmutzpartikel.
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Das Rückschlagventil 9 verhindert,
daß Kraftstoff
bei abgeschalteter Förderpumpe 3 aus
der Kraftstoffzuführleitung
(8.2,8.3) stromab des Rückschlagventils 9 über den
ersten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.1,
die Förderpumpe 3,
die Ansaugleitung 6 und den Vorfilter 5 in den
Speicherbehälter 2 zurückläuft.
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Der Hauptfilter 10 filtert
die im Kraftstoff enthaltenen feinen Schmutzpartikeln heraus.
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Der dritte Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.3 ist über eine
Zweigleitung 13, ein Druckregelventil 11 und eine
Entlastungsleitung 12 mit dem Speicherbehälter 2 verbunden.
Wenn der Druck in dem dritten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.3 und
damit in der Zweigleitung 13 einen vorbestimmten Druck überschreitet, öffnet das
Druckregelventil 11 und läßt Kraftstoff über die
Zweigleitung 13, das Druckregelventil 11 und die Entlastungsleitung 12 in
den Speicherbehälter 2 zurückströmen. Auf
diese Weise sinkt der Druck in dem dritten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.3 wieder
unter den vorbestimmten Druck ab und das Druckregelventil 11 schließt wieder.
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Damit der Speicherbehälter 2 nicht
von der Förderpumpe 3 leer
gesaugt wird, muß laufend
Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 1 in
den Speicherbehälter 2 nachströmen. Dazu
wird eine sogenannte Saugstrahlpumpe 15 eingesetzt.
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Eine Saugstrahlpumpe ist beispielsweise aus
der
DE 198 56 298
C1 bekannt, wobei deren Inhalt ausdrücklich Teil der Offenbarung
dieser Anmeldung sein soll.
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Von dem ersten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.1 ausgehend
verläuft
ein erster Treibleitungsabschnitt 16.1 zu einem Gehäuse 17 der Saugstrahlpumpe 15.
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Das Gehäuse 17 weist einen
Saugraum 18, einen zweiten Treibleitungsabschnitt 16.2 mit
einer Düse 19 am
stromabwärts
gerichteten Ende des zweiten Treibleitungsabschnitts 16.2 und
einen Mischkanal 22 auf.
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In dem ersten Treibleitungsabschnitt 16.1 kann
beispielsweise ein zweiter Vorfilter 20 und stromab des
zweiten Vorfilters 20 eine Drossel 21 angeordnet
sein. Der zweite Vorfilter 20 schützt die Drossel 21 und
die Düse 19 vor
Verschmutzung. Durch die der Düse 19 vorgeschaltete
Drossel 21 wird ein mehrstufiger Druckabfall erreicht,
so daß der engste
Strömungsquerschnitt
der Drossel 21 und der Düse 19 größer gewählt werden
kann als bei einem einstufigen Druckabfall ohne Drossel 21.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Düse 19 mittels Spritzguß besser
herstellbar ist und auftretende Strömungsgeräusche verringert werden.
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An das der Saugstrahlpumpe 15 zugewandte
Ende des ersten Treibleitungsabschnitts 16.1 schließt sich
der zweite Treibleitungsabschnitt 16.2 an, wobei der erste
Treibleitungsabschnitt 16.1 und der zweite Treibleitungsabschnitt 16.2 auch
einteilig ausgeführt
sein können.
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Der Saugraum 18 der Saugstrahlpumpe 15 ist
an einem Boden 23 des Speicherbehälters 2 angeordnet.
Ebenso ist der Speicherbehälter 2 nahe
einem Tankboden 24 des Vorratsbehälters 1 angeordnet.
An den Saugraum 18 schließt sich senkrecht verlaufend
in Richtung zu einer dem Tankboden 24 gegenüberliegenden
Tankdecke 25 der Mischkanal 22 an.
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Der Mischkanal 22 verjüngt sich
zunächst vom
Saugraum 18 ausgehend in Richtung Tankdecke 25 und
erweitert sich nach einer Engstelle 26 wieder. Nach einer
vorbestimmten Länge
des Mischkanals 22 mündet
der Mischkanal 22 schließlich in den Speicherbehälter 2.
Wegen der senkrechten Ausrichtung des Mischkanals 22 wird
die Saugstrahlpumpe 15 als stehend angeordnete Saugstrahlpumpe
bezeichnet. Eine waagerecht angeordnete Saugstrahlpumpe wird als
liegend angeordnete Saugstrahlpumpe bezeichnet.
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Das der Düse 19 zugewandte Ende
des Treibleitungsabschnitts 16.2 greift beispielsweise zentrisch
mit einer vorbestimmten Länge
in den Mischkanal 22 ein. Der Treibleitungsabschnitt 16.2 verläuft in dem
Gehäuse 17 von
dem dem Treibleitungsabschnitt 16.1 zugewandten Ende ausgehend in
Richtung der Düse 19 beispielsweise
U-förmig.
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In dem Boden 23 des Speicherbehälters 2 ist im
Bereich des Saugraums 18 des Mischkanals 22 ein
erstes, in Richtung Vorratsbehälter 1 schließendes Rückschlagventil 29 vorgesehen.
Das erste Rückschlagventil 29 ist
unter dem Mischkanal 22, möglichst nahe am Mischkanal 22 und
zumindest näherungsweise
fluchtend zum Mischkanal 22 angeordnet. Das erste Rückschlagventil 29 verhindert, daß Kraftstoff
aus dem Speicherbehälter 2 zurück in den
Vorratsbehälter 1 strömt.
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Der Saugraum 18 ist über ein
zweites, in Richtung Saugraum 18 schließendes Rückschlagventil 31 mit
dem Speicherbehälter 2 verbunden.
Das zweite Rückschlagventil 31 dient
als sogenanntes Erstbefüllventil.
Wird bei leerem Vorratsbehälter 1 Kraftstoff
in den Vorratsbehälter 1 gefüllt, kann
der Kraftstoff über
das erste Rückschlagventil 29 in
den Saugraum 18 und von dort über das zweite Rückschlagventil 31 in
den Speicherbehälter 2 einströmen, bis
sich die Höhe
eines Füllstandes
im Speicherbehälter 2 an
die Höhe
des Füllstandes
im Vorratsbehälter 1 aufgrund
eines sich einstellenden Gleichgewichts zwischen korrespondierenden
hydraulischen Säulen
angeglichen hat. Ohne das zweite Rückschlagventil 31 könnte der
Kraftstoff nur in den Speicherbehälter 2 einströmen, wenn
die Füllstandshöhe des Vorratsbehälters den
Mischkanalrand 32 übersteigen
würde.
Das zweite Rückschlagventil 31 wird
durch den Unterdruck im Saugraum 18 bei Betrieb der Förderpumpe 3 geschlossen
und verhindert damit ein Rückströmen des
Kraftstoffs aus dem Speicherbehälter 2 in
den Saugraum 18.
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Bei Betrieb der Förderpumpe 3 wird Kraftstoff über den
Treibleitungsabschnitt 16.1, den Treibleitungsabschnitt 16.2 und
die Düse 19 als
ein Treibstrahl in den Mischkanal 22 gespritzt. Bekannterweise
reißt
der Treibstrahl beim Eintritt in den Mischkanal 22 Kraftstoff
in Strömungsrichtung
mit, so daß im
Saugraum 18 ein Unterdruck entsteht, der Kraftstoff aus
dem Vorratsbehälter 1 über das
erste Rückschlagventil 29 in
den Saugraum 18 ansaugt. Stromab des ersten Rückschlagventils 29 strömt der Kraftstoff
senkrecht nach oben in Richtung Mischkanal 22. Dabei umströmt der Kraftstoff
beispielsweise einen Teil des Treibleitungsabschnitts 16.2,
bevor er durch eine Mischkanalöffnung 35 in
den Mischkanal 22 einströmt. Der Kraftstoff umströmt im Mischkanal 22 beispielsweise
die Düse 19 und
wird stromab der Düse 19 von
dem aus der Düse 19 austretenden Treibstrahl
mitgerissen.
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Da das erste Rückschlagventil 29 nahe
unter der Saugstrahlpumpe 15 und zumindest näherungsweise
fluchtend zum Mischkanal 22 angeordnet ist, herrscht am
ersten Rückschlagventil 29 ein
vergleichsweise hoher Unterdruck, so daß eine Ablagerung von im Kraftstoff
vorhandenen Schmutzpartikeln verringert wird. Auf diese Weise wird
vermieden, daß das
erste Rückschlagventil 29 wegen
Schmutzpartikeln nicht mehr dichtend schließt. Eine Undichtigkeit des
ersten Rückschlagventils 29 würde dazu
führen, daß der von
der Saugstrahlpumpe 15 in den Speicherbehälter 2 geförderte Kraftstoff
bei Stillstand der Förderpumpe 3 wieder
in den Vorratsbehälter 1 zurückläuft, sobald
ein Füllstand
im Speicherbehälter 2 höher ist
als in dem Vorratsbehälter 1.
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Die Saugstrahlpumpe 15 fördert den
Kraftstoff des Treibstrahls und den aus dem Vorratsbehälter 1 angesaugten
Kraftstoff entgegen der Schwerkraft durch den Mischkanal 22 in
Richtung Tankdecke 25. An dem der Tankdecke 25 zugewandten
Ende des Mischkanals 22 gelangt der Kraftstoff über einen Mischkanalrand 32 in
den Speicherbehälter 2.
Bei einem defekten ersten Rückschlagventil 29 läuft nur der
Kraftstoff oberhalb des Mischkanalrandes 32 über den
Mischkanal 22 und den Saugraum 18 in den Vorratsbehälter 1 zurück. Der
Kraftstoff unterhalb des Mischkanalrandes 32 ist sicher
gegen Auslaufen in dem Speicherbehälter 2 gespeichert.
Der senkrecht verlaufende Mischkanal 22 hat daher eine
zusätzliche
dichtende bzw, abschottende Sicherheitsfunktion.
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Die Länge des Mischkanals 22 ist
vergleichsweise kurz ausgebildet, damit die Saugstrahlpumpe 15 gegen
einen geringeren Druck in dem Mischkanal 22 fördern kann
und dadurch eine höhere
Förderleistung
bekommt, wenn der Füllstand
in dem Speicherbehälter 2 unter
dem Mischkanalrand 32 liegt. Auf diese Weise benötigt die
Saugstrahlpumpe 15 eine vergleichsweise kurze Zeit zur
Befüllung
des Speicherbehälters 2 und
Stromauf des ersten Rückschlagventils 29 kann
ein weiterer Vorfilter 36 vorgesehen sein, der den durch
das erste Rückschlagventil 29 einströmenden Kraftstoff
filtert. Der weitere Vorfilter 36 kann beispielsweise an
dem Boden 23 des Speicherbehälters 2 angeordnet
sein.
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Bei der Vorrichtung nach 2 sind die gegenüber der
Vorrichtung nach 1 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
in schematischer Darstellung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung nach 2 unterscheidet sich von der Vorrichtung
nach 1 darin, daß die Saugstrahlpumpe 15 nicht über den
ersten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.1,
sondern über
die Zweigleitung 13 und das Druckregelventil 11 mit
Kraftstoff versorgt wird. Der erste Treibleitungsabschnitt 16.1 ist
an das Druckregelventil 11 angeschlossen. Wenn der Druck
in dem dritten Kraftstoffzuführleitungsabschnitt 8.3 einen
vorbestimmten Druck überschreitet, öffnet das
Druckregelventil 11 und läßt Kraftstoff über die Zweigleitung 13,
das Druckregelventil 11 und den ersten Treibleitungsabschnitt 16.1 zur
Saugstrahlpumpe 15 strömen.
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Bei der Vorrichtung nach 3 sind die gegenüber der
Vorrichtung nach 1 bzw. 2 gleichbleibenden oder
gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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3 zeigt
eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das erste Rückschlagventil 29 weist
beispielsweise einen schirmförmigen
ersten Schließkörper 37 bestehend
aus einem Schirm 37.1 und einem zentralen Schirmhalter 37.2 auf.
Der erste Schließkörper 37 ist
aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, hergestellt. Der
erste Schließkörper 37 ist im
Saugraum 18 beispielsweise auf einem Absatz 38 des
Bodens 2.3 angeordnet. Im Absatz 38 ist beispielsweise
eine ringförmige Öffnung 39,
durch die Kraftstoff vom Vorratsbehälter 1 in den Speicherbehälter 2 strömen kann.
Die Öffnung 39 wird
von dem Schirm 37.1 überdeckt.
Der Schirmhalter 37.2 ist in einer Lageröffnung 42 des
Absatzes 38 fixiert.
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Ist der Füllstand im Vorratsbehälter 1 höher als
in dem Speicherbehälter 2,
hebt der Schirm 37.1 von dem Absatz 38 leicht
ab, biegt sich ausgehend von einem Schirmrand 37.3 elastisch
in vom Absatz 38 abgewandter Richtung und öffnet dadurch
die Öffnung 39,
so daß Kraftstoff
durch das erste Rückschlagventil 29 in
Richtung Speicherbehälter 2 strömt. Ist
der Füllstand
in dem Speicherbehälter 2 höher als
in dem Vorratsbehälter 1,
wird ein Rückströmen von
Kraftstoff aus dem Speicherbehälter 2 in den
Vorratsbehälter 1 verhindert,
indem der Schirm 37.1 sich an den Absatz 38 anlegt
und dadurch die Öffnung 39 dicht
verschließt.
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Das zweite Rückschlagventil 31 weist
beispielsweise einen scheibenförmigen
zweiten Schließkörper 43 bestehend
aus einem flachen Element 44 und einem stiftförmigen Halter 45 auf.
Das flache Element 44 des zweiten Schließkörpers 43 ist aus
elastischem Material, beispielsweise Gummi, hergestellt, der Halter 45 beispielsweise
aus Kunststoff.
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In einer Wandung des Saugraums 18 ist
eine weitere Öffnung 46 vorgesehen,
in der zentral der mit dem Gehäuse 17 verbundene
Halter 45 angeordnet ist. Das flache Element 44 liegt
außen
an der die Öffnung 46 umgebenden
Wandung an und ist auf den stiftförmigen Halter 45 gesteckt.
Das flache Element 44 überdeckt
die weitere Öffnung 46.
Der stiftförmige Halter 45 übergreift
die Öffnung 46 in
Richtung Speicherbehälter 2 und
weist an dem dem Speicherbehälter 2 zugewandten
Ende eine Verdickung 49 auf, die das flache Element 44 auf
dem stiftförmigen Halter 45 fixiert.
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Das zweite Rückschlagventil 31 kann
aber auch genauso wie das erste Rückschlagventil 29 ausgebildet
sein.