DE10062452A1 - Kraftstoffpumpe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Eine in einem Kraftstoffbehälter (1) eines Kraftfahrzeuges montierte Kraftstoffpumpe (3) weist eine von einem Elektromotor (5) angetriebene Vorstufe (6) und Hauptstufe (7) auf. Die Hauptstufe (7) ist unmittelbar vor einer Vorlaufleitung (17) zur Brennkraftmaschine angeordnet. Der von der Hauptstufe (7) geförderte Kraftstoff wird aus einem Bauteil (2, 21) angesaugt, in das der Kraftstoff von der Vorstufe (6) befördert wurde. Da die Hauptstufe (7) nach dem Elektromotor (5) angeordnet ist, wird eine unzulässige Erwärmung des Elektromotors (5) vermieden. Weiterhin ermöglicht die Kraftstoffpumpe (3) besonders kurze Startzeiten der Brennkraftmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einer Vorstufe und einer Hauptstufe, zum Fördern des Kraftstoffes zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges und einem Elektromotor zum Antrieb der Vorstufe und Hauptstufe.

Solche für Benzin oder Dieselkraftstoff bekannte Kraftstoffpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt. Die Kraftstoffpumpe bildet in der Regel mit einem in eine Öffnung des Kraftstoffbehälters einzusetzenden Flansch eine vormontierbare, bauliche Einheit. Der Flansch trägt dabei einen Anschlußstutzen, an dem eine zu der Brennkraftmaschine führende Vorlauflei­ tung angeschlossen werden kann, und einen Anschlußstutzen für eine von der Brennkraftmaschine zurückführende Rücklaufleitung. Der von der Brennkraft­ maschine zurückgeführte Kraftstoff wird anschließend dem Kraftstoffbehälter oder einem Schwalltopf zugeführt. Hierbei sind die Vorstufe und die Hauptstufe häufig jeweils als axial durchströmte Seitenkanalpumpe oder Peripheralpumpe ausgebildet und gemeinsam an dem zum Bodenbereich des Schwalltopfes weisenden Ende des Elektromotors angeordnet. Eine Welle des Elektromotors treibt jeweils ein Laufrad der Vorstufe und der Hauptstufe an. Die Vorstufe und die Hauptstufe sind dabei zusammen mit dem Elektromotor in einem gemein­ samen Gehäuse angeordnet. Der Elektromotor wird von dem von der Haupt­ stufe geförderten Kraftstoff durchströmt.

Ein Nachteil bekannter Kraftstoffpumpen besteht darin, daß an der Brennkraft­ maschine nicht benötigter, jedoch von ihr aufgeheizter Kraftstoff über die Rücklaufleitung wieder in den Schwalltopf geführt wird. Bei erneuter Förderung dieses Kraftstoffs durch die Kraftstoffpumpe wird der Kraftstoff insbesondere in der Hauptstufe noch weiter erwärmt. Dadurch kann es zu Problemen infolge der geringen Hitzebeständigkeit des Elektromotors, insbesondere des Kohle- Kollektor-Systems und der angrenzenden elektrischen Beschaltung kommen. Aus diesem Grund ist die Temperatur des Kraftstoffs nach der Hauptstufe auf einen zulässigen Wert begrenzt, bzw. der zurückgeführte Kraftstoff mußte ge­ kühlt werden.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der von der Hauptstufe geförderte Kraftstoff beim Durchfließen des Elektromotors verwirbelt. Hierdurch neigt der Kraftstoff zur Bildung von Dampfblasen, die mit dem Kraftstoff einen Schaum bilden, der die zuverlässige Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff negativ beeinträchtigt.

Weiterhin kommt es im Stillstand der Kraftstoffpumpe aufgrund von Leckage zwischen der Haupt- und Vorstufe der Kraftstoffpumpe zu einem Leerlaufen der Kraftstoffpumpe, wobei sich der Motorraum der Kraftstoffpumpe zwischen dem Druckabgang und der Hauptstufe mit Luft füllt. Des weiteren kann der Schwall­ topf über den gleichen Weg bis auf die Höhe der Hauptstufenlagerstelle leer­ laufen. Das führt infolge des zu geringen Füllstandes im Schwalltopf bei einem Neustart der Brennkraftmaschine zu relativ langen Startzeiten, bzw. zu Ausset­ zern der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegen die Probleme zugrunde, eine Kraftstoffpumpe der ein­ gangs genannten Art so zu gestalten, daß der Elektromotor der Kraftstoffpum­ pe durch den Kraftstoff thermisch nicht mehr belastet und eine schnelle und sichere Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff gewährleistet wird.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptstufe der Kraftstoffpumpe unmittelbar mit der Vorlaufleitung zur Brennkraftmaschine verbunden ist und vom Elektromotor fluidisch entkoppelt ist. Dazu besitzt der Ansaugstutzen der Hauptstufe eine Verbindung zu einem von der Vorstufe mit Kraftstoff gefülltem Bauteil, insbesondere einem Schwalltopf oder einem Kraftstoffilter.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe besteht darin, daß sich das Volumen der Vorlaufleitung zwischen der Hauptstufe und der Brennkraftma­ schine sehr klein halten läßt. Insbesondere das sich bei einem Stillstand der Kraftstoffpumpe bildende Luftpolster im Elektromotor zwischen der Vorlauflei­ tung und der Hauptstufe bei bisherigen Kraftstoffpumpen wird vermieden. Des­ halb wird bei einem Start der Brennkraftmaschine mit fast leerem Kraftstoffbe­ hälter eine Verzögerung der Förderung des Kraftstoffs zu der Brennkraftma­ schine besonders gering gehalten. Weiterhin kann dem Schwalltopf oder dem Kraftstoffbehälter von der Brennkraftmaschine zurückgeführter Kraftstoff mit einer höheren Temperatur zugeführt werden, da bei erneuter Förderung durch die Hauptstufe der infolge der Erwärmung nunmehr heiße Kraftstoff nicht mehr durch den Elektromotor, sondern direkt in die Vorlaufleitung geführt wird. So wird eine unnötige Aufheizung des Elektromotors verhindert. Dies führt zu einer besonders hohen Lebensdauer des Elektromotors. Darüber hinaus wird durch diese Gestaltung eine Verwirbelung des von der Hauptstufe geförderten Kraft­ stoffs durch den Elektromotor vermieden, so daß eine Schaumbildung in der Vorlaufleitung verhindert wird. Mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe ist somit eine zuverlässige Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff si­ chergestellt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hauptstufe auf der der Vorstufe gegenüberliegenden Seite des Elektromotors angeordnet. Neben der Verkürzung der Vorlaufleitung hat diese Anordnung den Vorteil, daß diese Kraftstoffpumpe sehr leise ist, da die hauptsächlich für die Geräuschbil­ dung verantwortliche Hauptstufe weiter vom Boden des Kraftstoffbehälters entfernt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Druckleitung der Vorstufe in etwa auf Höhe der Hauptstufe oder oberhalb des Ansaugstutzens in einen Schwalltopf mündet. Dadurch wird gewährleistet, daß zum einen im Schwalltopf immer eine ausreichende Menge an Kraftstoff für die Hauptstufe zur Verfügung steht und daß zum anderen die Hauptstufe stets mit Kraftstoff gefüllt ist oder zumindestens beim Anlaufen augenblicklich Kraftstoff ansaugt und daher unverzüglich nach einem Start des Elektromotors Kraftstoff fördert.

Eine Ansaugung von in dem Schwalltopf vorhandenem, aufgeschäumten Kraft­ stoffschaum läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung weitgehend vermeiden, wenn die Hauptstufe eine außerhalb des Elekt­ romotors bis in den Bodenbereich des Schwalltopfes geführte Saugleitung hat.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe läßt sich besonders einfach montieren, wenn die Hauptstufe an ihrer dem Elektromotor abgewandten Seite einen Flansch mit jeweils einem Anschlußstutzen für ihre Saugleitung und ihre Vor­ laufleitung aufweist.

In einer anderen Ausgestaltung ist die Druckleitung der Vorstufe vorteilhafter­ weise durch den Elektromotor geführt. Neben des besonders geringen bauli­ chen Aufwandes zur Fertigung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe wird dadurch gleichzeitig eine Schmierung der Lagerstellen und Kühlung des Kohle- Kollektor-Systems ermöglicht. Entscheidend ist jedoch, daß der Kraftstoff da­ durch erwärmte und zum Ausgasen neigende Kraftstoff durch die Förderung zu einem Bauteil wieder beruhigt wird, so daß über den Ansaugstutzen der Haupt­ stufe aus diesem Bauteil blasenfreier Kraftstoff angesaugt wird.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutli­ chung ihres Grundprinzips sind zwei davon in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Kraftstoffpumpe,

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung einer Kraft­ stoffpumpe.

In Fig. 1 ist in einem nahe eines Bodens eines Kraftstoffbehälters 1 angeord­ neten Schwalltopfs 2 montierte Kraftstoffpumpe 3 angeordnet. Die Kraftstoff­ pumpe 3 hat ein aus Aluminium oder Stahl gefertigtes Gehäuse 4 mit einem darin angeordneten Elektromotor 5. Der Elektromotor 5 dient zum Antrieb einer Vorstufe 6 und einer Hauptstufe 7. Die Vorstufe 6 ist nahe eines Bodens des Schwalltopfes 2 angeordnet, während sich die Hauptstufe 7 auf der gegenüber­ liegenden Seite des Elektromotors 5 befindet. Der Schwalltopf 2 hat in seinem Bodenbereich eine Öffnung 8, in die die Kraftstoffpumpe 3 abdichtend einge­ setzt ist. Unterhalb des Schwalltopfes 2 und in dessen oberen Bereich befindet sich jeweils ein Kraftstoffilter 9, 10. Durch den oberen Kraftstoffilter 10 kann bei ausreichend hohem Füllstand an Kraftstoff im Kraftstoffbehälter 1 Kraftstoff in den Schwalltopf 2 hineinströmen. Zur Verdeutlichung sind die Strömungen des Kraftstoffs in der Zeichnung mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Vorstufe 6 und die Hauptstufe 7 sind als Seitenkanalpumpen ausgebildet und weisen jeweils ein auf einer Welle 11 des Elektromotors 5 befestigtes Laufrad 12, 13 auf. Die Vorstufe 6 ist über eine Saugleitung 14 mit dem unterhalb des Schwalltop­ fes 2 angeordneten Kraftstoffilter 9 und über eine Druckleitung 15 mit dem Schwalltopf 2 verbunden. Bei einem Antrieb der Vorstufe 6 durch den Elektro­ motor 5 saugt die Vorstufe 6 damit Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 an und fördert diesen in den Schwalltopf 2. Die Druckleitung 15 ist hierbei durch den Elektromotor 5 geführt und endet in Höhe der Hauptstufe 7.

Die Hauptstufe 7 hat auf ihrer dem Elektromotor 5 abgewandten Seite einen Druckstutzen 16 für eine Vorlaufleitung 17 und einen am Umfang der Kraft­ stoffpumpe 3 angeordneten Ansaugstutzen 18 für eine Saugleitung 19. Die Saugleitung 19 ist bis in den Bodenbereich des Schwalltopfes 2 geführt und saugt von dort den Kraftstoff an. Die Vorlaufleitung ist innerhalb des Kraftstoff­ behälters 1 nach oben geführt. Über die Vorlaufleitung 17 geförderter Kraftstoff gelangt zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges. Nicht benötigter Kraftstoff wird über einen Rücklauf 20 in den Schwalltopf 2 geleitet. Dieser Kraftstoff wird über die Saugleitung 19 von der Hauptstufe 7 ohne nochmaliges Durchströmen des Elektromotors 5 wieder zur Brennkraft­ maschine gefördert.

Fig. 2 zeigt eine im Aufbau veränderte Ausführung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe 3. Die Kraftstoffpumpe 3 ist in einem Kraftstoffbehälter 1 ange­ ordnet. Die Druckleitung 15 der Vorstufe 6 ist durch den Elektromotor 5 bis zu einem Kraftstoff-Feinfilter 21 geführt. Die Hauptstufe 7 ist eine Gerotorpumpe. Auf der dem Elektromotor 5 abgewandten Seite der Hauptstufe 7 sind die Stut­ zen 16, 18 für die Saugleitung 19 und die Vorlaufleitung 17 angeordnet. Von dort wird der Kraftstoff durch den Ansaugstutzen 18 von der Hauptstufe 7 an­ gesaugt und über die Vorlaufleitung 17 weiter zur Brennkraftmaschine geför­ dert. Nicht benötigter Kraftstoff wird über einen Rücklauf 20 in den Kraftstoffbe­ hälter 1 geleitet.

Claims (7)

1. Kraftstoffpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einer in ein Bauteil, vorzugsweise einen Schwalltopf oder einen Filter fördernden Vorstufe, mit einer Haupt­ stufe zur Förderung von Kraftstoff über eine Vorlaufleitung zu einer Brenn­ kraftmaschine und einem Elektromotor zum Antrieb der Vor- und Hauptstu­ fe, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstufe (7) aus dem Bauteil (2, 21) Kraftstoff ansaugt und daß die Hauptstufe (7) unmittelbar vor der Vor­ leitung (17) zur Brennkraftmaschine angeordnet ist.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstufe (7) auf einer der Vorstufe (6) gegenüberliegenden Seite des E­ lektromotors (5) angeordnet ist.

3. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Druckleitung (15) der Vorstufe (6) im Bereich der Haupt­ stufe (7) in den Schwalltopf (2) mündet.

4. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (15) der Vorstufe (6) oberhalb des Ansaugstutzens (18) der Hauptstufe (7) in den Schwalltopf (2) mündet.

5. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstufe (7) eine außerhalb des Elektromotors (5) bis in den Bodenbereich des Schwalltopfes (2) geführte Saugleitung (19) hat.

6. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hauptstufe (7) an ihrer dem Elektromotor (5) abgewandten Seite, vorzugsweise an einem Flansch, ein Druckstutzen (16) und ein Ansaugstutzen (18) angeordnet sind.

7. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (15) der Vorstufe (6) durch den E­ lektromotor (5) geführt ist.