DE19950289A1

DE19950289A1 - Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19950289A1
Application number: DE19950289A
Authority: DE
Inventors: Peter Schelhas; Hans-Peter Braun; Stefan Woerz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US6457459B1; FR2799798B1; JP2001140719A; FR2799798A1

Abstract

Die Kraftstoffversorgungseinrichtung weist einen in einem Vorratstank (12) angeordneten Speicherbehälter (14) auf, aus dem ein Förderaggregat (16) Kraftstoff ansaugt und zur Brennkraftmaschine (10) fördert. Von der Brennkraftmaschine (10) nicht verbrauchter Kraftstoff wird über einen Rücklauf (30) in den Vorratstank (12) zurückgeleitet. Im Rücklauf (30) ist ein Steuerventil (34) angeordnet, durch das eine Verbindung des Rücklaufs (30) mit einer Saugstrahlpumpe (38) gesteuert wird, die Kraftstoff aus dem Vorratstank (12) in den Speicherbehälter (14) fördert. Das Steuerventil (34) weist einen im Bereich des Maximalfüllstands (hmax) im Speicherbehälter (14) getragenen Schwimmerkörper auf, durch den ein Ventilglied des Steuerventils (34) bewegbar ist. Bei unterhalb des Maximalfüllstands (hmax) liegendem Füllstand im Speicherbehälter (14) wird durch das Steuerventil (34) der Rücklauf (30) mit der Saugstrahlpumpe (38) verbunden und bei Erreichen des Maximalfüllstands (hmax) wird durch das Steuerventil (34) die Saugstrahlpumpe (38) vom Rücklauf (30) getrennt, der dann in den Speicherbehälter (14) mündet. Hierdurch wird die Überlaufmenge am Speicherbehälter (14) verringert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffversorgungseinrichtung ist durch die DE 195 04 565 A1 bekannt. Diese Kraftstoffversorgungseinrichtung weist einen in einem Kraftstoffvorratstank des Kraftfahrzeugs angeordneten Speicherbehälter auf, aus dem ein Förderaggregat Kraftstoff ansaugt und zur Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs fördert. Außerdem ist ein Rücklauf vorgesehen, durch den von der Brennkraftmaschine nicht verbrauchter Kraftstoff in den Vorratstank zurückgeleitet wird. An den Rücklauf ist eine Saugstrahlpumpe angeschlossen, durch die Kraftstoff aus dem Vorratstank in den Speicherbehälter gefördert wird. Durch die Saugstrahlpumpe ist sichergestellt, daß sich im Speicherbehälter ein ausreichender Kraftstoffvorrat befindet, aus dem das Förderaggregat ansaugen kann. Die Saugstrahlpumpe wird ständig mit der durch den Rücklauf zurückgeleiteten Kraftstoffmenge betrieben, wobei von dieser geförderte Kraftstoffmenge bei vollständig gefülltem Speicherbehälter an diesem in den Vorratstank überläuft. Bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Leerlauf oder bei geringer Last, ist die über den Rücklauf zurückgeführte Kraftstoffmenge relativ groß, so daß sich eine entsprechend große Überlaufmenge aus dem Speicherbehälter ergibt. Der durch den Rücklauf zurückgeleitete Kraftstoff ist im allgemeinen mehr oder weniger stark erwärmt, so daß bei überlaufendem Speicherbehälter das gesamte im Vorratstank vorhandene Kraftstoffvolumen erwärmt wird. Dies erschwert die Einhaltung bestehender Vorschriften für die Dichtheit des Kraftstoffvorratstanks, in denen geregelt ist, welche Mengen an Schadstoffen, wie insbesondere Kohlenwasserstoffe, innerhalb bestimmter Zeiträume aus dem Kraftstoffvorratstank entweichen dürfen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Befüllung des Speicherbehälters durch die Saugstrahlpumpe nur solange erfolgt, wie der Füllstand im Speicherbehälter noch nicht den Maximalfüllstand erreicht hat, und bei Erreichen des Maximalfüllstands im Speicherbehälter die Saugstrahlpumpe abgeschaltet ist und der Speicherbehälter nur noch mit der durch den Rücklauf zurückgeleiteten Kraftstoffmenge gefüllt wird, so daß die Überlaufmenge des Speicherbehälters reduziert ist und sich eine geringe Erwärmung des Kraftstoffs im Kraftstoffvorratstank ergibt. Dies ermöglicht die Einhaltung der Vorschriften bezüglich der Dichtheit des Kraftstoffvorratstanks.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungseinrichtung angegeben. Im Anspruch 2 ist eine einfache Halterung des Steuerventils angegeben. Bei der im Anspruch 5 angegebenen Ausbildung des Ventilglieds des Steuerventils ist für dessen Bewegung nur eine geringe Kraft erforderlich. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine einfache Bewegung des Ventilglieds des Steuerventils in seine erste Stellung. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine Begrenzung des Druckes im Rücklauf.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kraftstoffversorgungseinrichtung in einer vereinfachten, schematischen Darstellung und Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ein Steuerventil der Kraftstoffversorgungseinrichtung gemäß Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Kraftfahrzeug weist einen Kraftstoffvorratstank 12 auf, in dem ein topfförmiger Speicherbehälter 14 angeordnet ist, der gegenüber dem Vorratstank 12 ein wesentlich kleineres Volumen besitzt. Der Speicherbehälter 14 sitzt auf dem Boden des Vorratstanks 12 auf. Im Speicherbehälter 14 ist ein Förderaggregat 16 angeordnet, durch bei dessen Betrieb Kraftstoff aus dem Speicherbehälter 14 zu einer Kraftstoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine 10 gefördert wird. Das Förderaggregat 16 besteht in bekannter Weise aus einem Pumpenteil und einem Antriebsteil, vorzugsweise in Form eines Elektromotors, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Förderaggregat 16 saugt Kraftstoff aus dem Speicherbehälter 14 über ein Vorfilter 18 an. Auf der Druckseite des Förderaggregats 16 kann ein weiteres Filter 20 angeordnet sein, das der vom Förderaggregat 16 geförderte Kraftstoff durchströmt. Vom Vorratstank 12 führt eine Leitung 22 zur Einspritzanlage der Brennkraftmaschine 10, durch die der vom Förderaggregat 16 geförderte Kraftstoff strömt. Der Vorratstank 12 weist eine Öffnung 24 auf, durch die der Speicherbehälter 14 mit dem Förderaggregat 16 in den Vorratstank 12 eingesetzt werden kann und die mit einem Verschlußteil 26 abgedeckt ist. Der Speicherbehälter 14 kann nach oben offen sein, so daß bei vollem Vorratstank 12 aus diesem Kraftstoff in den Speicherbehälter 14 durch dessen offene Oberseite einströmt. Der Speicherbehälter 14 kann an seinem oberen Ende auch mit einem Deckelteil 28 abgedeckt sein. Am Deckelteil 28 kann ein Entlüftungs- und Überströmventil 27 angeordnet sein, durch das bei steigendem Füllstand im Speicherbehälter 14 Luft und Kraftstoff aus diesem entweichen kann. Nahe dem Boden des Vorratstanks 12 kann am Speicherbehälter 14 ein Rückschlagventil 29 angeordnet sein, durch das Kraftstoff aus dem Vorratstank 12 in den Speicherbehälter 14 einströmen kann, jedoch ein Ausströmen von Kraftstoff aus dem Speicherbehälter 14 in den Vorratstank 12 verhindert wird.

Vom Förderaggregat 16 wird unter Umständen mehr Kraftstoff gefördert als von der Brennkraftmaschine 10 verbraucht wird, wobei zur Zurückleitung des überschüssigen Kraftstoffs ein Rücklauf 30 vorgesehen ist. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung kann außerdem einen Druckregler 32 aufweisen, durch den der Druck in der Einspritzanlage auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird. Durch den Druckregler 32 wird dabei eine Teilmenge der vom Förderaggregat 16 geförderten Kraftstoffmenge abgesteuert und gelangt über den Rücklauf 30 in den Vorratstank 12 zurück. Der Druckregler 32 kann beispielsweise an der Einspritzanlage nahe der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein oder nahe dem Vorratstank 12. Der Druckregler 32 kann beispielsweise am Verschlußteil 26 oder am Deckelteil 28 angeordnet oder in dieses integriert sein, so daß der Rücklauf 30 direkt im Vorratstank 12 mündet und für diesen keine Leitung mit großer Länge erforderlich ist.

Innerhalb des Vorratstanks 12 ist im Rücklauf 30 ein Steuerventil 34 angeordnet, das nachfolgend noch näher erläutert wird. Vom Steuerventil 34 führt eine Leitung 36 zu einer Saugstrahlpumpe 38 ab, durch die Kraftstoff aus dem Vorratstank 12 in den Speicherbehälter 14 gefördert wird. Das Steuerventil 34 ist stromaufwärts der Saugstrahlpumpe 38 im Rücklauf 30 angeordnet. Die Saugstrahlpumpe 38 kann beispielsweise am Speicherbehälter 14 gehalten oder in diesen integriert sein. Das Steuerventil 34 kann alternativ auch am Deckelteil 28 gehalten oder in dieses integriert sein. Die Leitung 36 kann ebenfalls am Speicherbehälter 14 angeordnet oder in diesen integriert sein. Die Saugstrahlpumpe 38 weist in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise eine Düse 39 auf, durch die der über die Leitung 36 zuströmende Kraftstoff hindurchtritt. In Strömungsrichtung nach der Düse 39 ist ein Mischbereich 40 ausgebildet, der über wenigstens eine Öffnung mit dem Vorratstank 12 verbunden ist. Durch den aus der Düse 39 austretenden Kraftstoff wird im Mischbereich 40 Kraftstoff aus dem Vorratstank 12 mitgerissen, so daß die in den Speicherbehälter 14 geförderte Kraftstoffmenge größer ist als die durch die Leitung 36 strömende Kraftstoffmenge.

Anhand der Fig. 2 wird das Steuerventil 34 nachfolgend näher erläutert. Das Steuerventil 34 weist einen Ventilkörper 50 auf, der beispielsweise aus Kunststoff besteht. Der Ventilkörper 50 weist einen Anschlußstutzen 52 auf, an dem eine Leitung des Rücklaufs 30 angeschlossen ist. Der Ventilkörper 50 weist. außerdem einen Stutzen 54 auf, an dem die zur Saugstrahlpumpe 38 führende Leitung 36 angeschlossen ist. Die beiden Stutzen 52 und 54 weisen an ihrer Außenmantelfläche beispielsweise ein sogenanntes Tannenbaumprofil auf. Die beiden Stutzen 52 und 54 sind beispielsweise derart angeordnet, daß deren Längsachsen etwa parallel zueinander verlaufen, wobei diese jedoch zueinander versetzt sind und die freien Enden der Stutzen voneinander wegweisen. In Einbaulage des Steuerventils 34 im Vorratstank 12 verlaufen die beiden Stutzen 52 und 54 etwa horizontal. Die beiden Stutzen 52 und 54 münden in eine im Ventilkörper 50 ausgebildete Bohrung 56, die etwa senkrecht zu den Stutzen 52,54 verläuft und somit in Einbaulage des Steuerventils 34 etwa vertikal verläuft.

In der Bohrung 56 ist ein Ventilglied 58 des Steuerventils 34 dichtend verschiebbar geführt. Das Ventilglied 58 weist an seinem oberen und unteren Endbereich verdickte Führungsabschnitte 60 auf, über die das Ventilglied 58 in der Bohrung 56 geführt ist und die die Bohrung 56 abdichten. In seinem mittleren Bereich 62 weist das Ventilglied 58 einen kleineren Querschnitt auf als an seinen Führungsabschnitten 60. Das Ventilglied 58 besteht beispielsweise aus Kunststoff oder Metall. An das untere Ende der Bohrung 56 schließt sich zumindest annähernd koaxial zu dieser eine Bohrung 64 mit kleinerem Durchmesser an und an diese schließt sich nach unten wiederum zumindest annähernd koaxial eine Bohrung 66 mit größerem Durchmesser an. Am Übergang der Bohrung 56 in die Bohrung 64 ist eine Ringschulter 57 vorhanden, die einen Anschlag für das Ventilglied 58 bildet. Das obere Ende der Bohrung 56 ist mit einem Deckel 68 verschlossen, der wenigstens eine Öffnung 69 aufweist.

In der Bohrung 66 ist ein Schwimmerkörper 70 verschiebbar geführt, dessen spezifisches Gewicht geringer ist als das des Kraftstoffs, so daß der Schwimmerkörper 70 auf dem Kraftstoff schwimmt. Der Schwimmerkörper 70 kann einen oder mehrere Durchtrittskanäle 72 aufweisen, durch die in der Bohrung 66 befindlicher Kraftstoff bei einer Bewegung des Schwimmerkörpers 70 verdrängt werden kann. Der Schwimmerkörper 70 kann als massiver Körper oder als Hohlkörper ausgebildet sein und vorzugsweise aus Kunststoff bestehen. Mit dem Schwimmerkörper 70 ist ein Zapfen 74 verbunden, der in die Bohrung 64 hineinragt. Das untere Ende der Bohrung 66 ist mit einem Deckel 76 verschlossen, der wenigstens eine Öffnung 77 aufweist. Durch den Deckel 76 wird ein Herausfallen des Schwimmerkörpers 70 aus der Bohrung 66 verhindert. Das Steuerventil 34 ist im Vorratstank 12 derart angeordnet, daß der Bereich des Ventilkörpers 50 mit der Bohrung 66, in der der Schwimmerkörper 70 angeordnet ist, in den oberen Endbereich des Staubehälters 14 hineinragt.

Im Steuerventil 34 kann zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil 80 integriert sein. Am Ventilkörper 50 ist ein vom Stutzen 52 abführender Ansatz 78 ausgebildet, der eine Bohrung 81 aufweist, die mit dem Stutzen 52 verbunden ist und außerhalb des Ventilkörpers 50 in den Speicherbehälter 14 mündet. Die Bohrung 80 ist beispielsweise neben den Bohrungen 56, 64 und 66 und zumindest annähernd koaxial zu diesen angeordnet. Am Übergang der Bohrung 81 in den Stutzen 52 ist durch eine Querschnittsverengung ein Ventilsitz 82 gebildet, der beispielsweise konisch ausgebildet sein kann. In der Bohrung 81 ist ein Schließelement 84 beispielsweise in Form einer Kugel bewegbar angeordnet. Das Schließelement 84 wird durch eine vorgespannte Schließfeder 86 gegen den Ventilsitz 82 gepresst. Die Schließfeder 86 ist zwischen dem Schließelement 84 und einem in der Bohrung 81 fixierten Federteller 88 eingespannt. Das Druckbegrenzungsventil 80 ist im Steuerventil 34 stromaufwärts des Ventilglieds 58 angeordnet.

Nachfolgend wird die Funktion des Steuerventils 34 erläutert. Wenn der Füllstand des Kraftstoffs im Speicherbehälter 14 unterhalb eines Maximalfüllstands hmax befindet, so ist der Schwimmerkörper 70 nicht durch den Kraftstoff im Speicherbehälter 14 angehoben und der Zapfen 74 wirkt nicht auf das Ventilglied 58. Das Ventilglied befindet sich dann in einer in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien dargestellten ersten Stellung, in der es an der Ringschulter 57 anliegt. Das Ventilglied 58 wird durch sein Eigengewicht infolge der Schwerkraft in Anlage an der Ringschulter 57 gehalten. Es kann auch vorgesehen werden, daß das Ventilglied 58 durch eine Feder gegen die Ringschulter 57 gedrückt wird. In dieser ersten Stellung des Ventilglieds 58 ist durch dessen im Querschnitt verringerten mittleren Bereich 62 eine Verbindung zwischen den beiden Stutzen 52 und 54 durch die Bohrung 56 hergestellt und der untere Führungsabschnitt 60 des Ventilglieds 58 befindet sich unterhalb des Stutzens 54. Der durch den Rücklauf 30 und den Stutzen 52 strömende Kraftstoff gelangt somit über den Stutzen 54 und die Leitung 36 zur Saugstrahlpumpe 38. Durch den im Rücklauf 30 herrschenden Druck wird keine Kraft auf das Ventilglied 58 in dessen Bewegungsrichtung erzeugt, da der Druck an den beiden Führungsabschnitten 60 auf gleich große Flächen wirkt.

Wenn der Füllstand im Speicherbehälter 14 zum Maximalfüllstand hmax hin ansteigt, so sitzt der Schwimmerkörper 70 auf dem Kraftstoff auf, der über die Öffnung 77 im Deckel 76 auch in die Bohrung 66 eintritt. Der Schwimmerkörper 70 wird dabei angehoben und der Zapfen 74 bewegt das Ventilglied 58 nach oben. Das Ventilglied 58 wird dabei in eine in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellte zweite Stellung verschoben, in der dessen unterer Führungsabschnitt 60 auf Höhe des Stutzens 54 angeordnet ist und dieser somit verschlossen ist. Der über den Stutzen 52 vom Rücklauf 30 zufließende Kraftstoff kann somit nicht mehr zur Saugstrahlpumpe 38 gelangen. Durch den sich im Steuerventil 34 aufbauenden Druck wird das Druckbegrenzungsventil 80 geöffnet, indem dessen Schließelement 84 gegen die Kraft der Schließfeder 86 vom Ventilsitz 82 abgehoben wird. Durch die Bohrung 81 kann dann Kraftstoff vom Rücklauf 30 direkt in den Speicherbehälter 14 abströmen. Dem Speicherbehälter 14 wird dann nur noch die über den Rücklauf 30 strömende Kraftstoffmenge zugeführt aber keine zusätzliche Kraftstoffmenge, wie sie durch die Saugstrahlpumpe 38 gefördert würde. Es ergibt sich daher nur eine geringe Überlaufmenge am Speicherbehälter 14. Wenn der Füllstand im Speicherbehälter 14 bei steigendem Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine 10 wieder sinkt, so senkt sich entsprechend auch der Schwimmerkörper 70 und das Ventilglied 58 bewegt sich infolge der Schwerkraft in seine erste Stellung und stellt die Verbindung zur Saugstrahlpumpe 38 wieder her, so daß eine größere Kraftstoffmenge in den Speicherbehälter 14 gefördert wird.

Claims

1. Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem in einem Vorratstank (12) des Kraftfahrzeugs angeordneten Speicherbehälter (14), aus dem ein Förderaggregat (16) Kraftstoff ansaugt und zur Brennkraftmaschine (10) fördert, mit einem Rücklauf (30), durch den vom Förderaggregat (16) geförderter und von der Brennkraftmaschine (10) nicht verbrauchter Kraftstoff in den Vorratstank (12) zurückgeleitet wird und mit einer Saugstrahlpumpe (38), die mit dem Rücklauf (30) verbunden ist und durch die Kraftstoff aus dem Vorratstank (12) in den Speicherbehälter (14) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Rücklauf (30) stromaufwärts der Saugstrahlpumpe (38) ein Steuerventil (34) angeordnet ist, das einen im Bereich eines Maximalfüllstands (hmax) im Speicherbehälter (14) vom Kraftstoff im Speicherbehälter (14) getragenen Schwimmerkörper (70) aufweist, durch den ein Ventilglied (58) des Steuerventils (34) bewegbar ist, durch das in einer ersten Stellung bei unterhalb des Maximalfüllstands (hmax) liegendem Füllstand im Speicherbehälter (14) eine Verbindung des Rücklaufs (30) mit der Saugstrahlpumpe (38) hergestellt wird und durch das bei Maximalfüllstand (hmax) im Speicherbehälter (14) in einer zweiten Stellung die Verbindung des Rücklaufs (30) mit der Saugstrahlpumpe (38) getrennt wird und der Rücklauf (30) in den Speicherbehälter (14) mündet.

2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (34) am Speicherbehälter (14) oder an einem diesen abdeckenden Deckelteil (28) gehalten oder integriert ist.

3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (34) einen Ventilkörper (50) aufweist, in dem der Schwimmerkörper (70) und das Ventilglied (58) verschiebbar geführt sind.

4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmerkörper (70) und das Ventilglied (58) zumindest annähernd koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (58) des Steuerventils (34) druckausgeglichen ist, so daß durch den im Rücklauf (30) herrschenden Druck keine Kraft auf dieses in dessen Bewegungsrichtung erzeugt wird.

6. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (58) des Steuerventils (34) durch Schwerkraft in seine erste Stellung bewegbar ist.

7. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Steuerventil (34) ein Druckbegrenzungsventil (80) integriert ist, das stromaufwärts des Ventilglieds (58) angeordnet ist.

8. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (80) im Abfluß des Steuerventils (34) in den Speicherbehälter (14) angeordnet ist.