DE10160645A1 - Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für den Tank eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für den Tank eines Kraftfahrzeuges mit einer Förderpumpe (100) und einem Feinfilter (210), das vor der Pumpe (100) angeordnet ist. Die Förderpumpe (100) ist eine bürstenlose Pumpe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus dem Tank eines Kraftfahrzeuges.

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen für diesen Zweck vorgeschlagen worden.

Im Allgemeinen umfassen die Vorrichtungen zum Fördern von Kraftstoff aus dem Tank eines Kraftfahrzeuges eine elektrische Pumpe, die den Kraftstoff aus dem Tank oder einer Reserve an­ saugt, die sich im Tank befindet.

Der Zweck einer derartigen Reserve besteht darin, Bewegun­ gen des Pegels des Kraftstoffes auf der Höhe des Ansaugein­ gangs der Pumpe zu begrenzen, die die Folge von Beschleunigun­ gen, Verzögerungen oder Zentrifugalkräften während nicht ge­ radliniger Fahrwege des Kraftfahrzeuges sein können.

Die bekannten Fördervorrichtungen umfassen im Übrigen im Allgemeinen ein Grob- oder Korbfilter, das am Eingang der Pumpe angeordnet ist, sowie ein Feinfilter, das dazu bestimmt ist, die Qualität des dem Motor zugeleiteten Kraftstoffes zu gewährlei­ sten.

Es sind insbesondere bereits Vorrichtungen zum Fördern von Kraftstoff vorgeschlagen worden, bei denen das Feinfilter sich hinter der elektrischen Pumpe befindet, wie es beispielsweise in der WO-A-99/01658 beschrieben ist.

Diese bekannten Fördervorrichtungen werden bereits in gro­ ßem Umfang eingesetzt.

Sie sind dennoch nicht vollständig zufriedenstellend.

Trotz zahlreicher Forschungsanstrengungen ist es insbeson­ dere bisher nicht gelungen, den verschiedenen Anforderungen der Entwicklung auf dem Kraftfahrzeugsektor genau zu genügen.

Es ist zunächst darauf hinzuweisen, daß dann, wenn das Feinfilter hinter der Pumpe, das heißt an deren Ausgangsleitung angeordnet ist, das Feinfilter unter Druck steht und sein Gehäu­ se daher eine mechanische Spannung haben muß, die der Vorspan­ nung aufgrund dieses Druckes entspricht.

Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das Feinfilter nicht hinter der Pumpe, sondern davor, das heißt an ihrem Eingang an­ zuordnen. Das macht es möglich, die Belastungen am Gehäuse des Feinfilters herab zu setzen und gegebenenfalls einen Eingangs­ korb zu vermeiden.

Die Anordnung des Feinfilters vor der Pumpe ist indessen mit verschiedenen Problemen verbunden, die bisher nach nicht in zufriedenstellender Weise gelöst worden sind.

Wenn zum einen das Feinfilter vor der Förderpumpe angeord­ net ist, gelangen alle mechanischen Verschmutzungsteile, die sich von der Pumpe lösen, in den Kraftstoff oder zu den Ein­ spritzdüsen, was zu deren Störung führen kann.

Zum Zweiten neigt das Feinfilter zu einem deutlichen Ver­ stopfen, wenn es vor der Pumpe angeordnet ist, und zwar vor al­ lem dann, wenn die elektrische Pumpe einer Reserve zugeordnet ist, die beispielsweise von einer Strahlpumpe versorgt ist, die einen Eingangsfluß empfängt, der direkt oder indirekt vom Aus­ gang der elektrischen Pumpe kommt.

Wenn zum Dritten bei einem ersten Anfahren der Vorrichtung oder auch bei einem Zurückfahren sowie bei einem niedrigen Pegel das Feinfilter vor der Pumpe angeordnet ist, wird die elektri­ sche Pumpe dann ein großes Luftvolumen ansaugen, das im Wesent­ lichen dem Volumen des Gehäuses des Feinfilters entspricht.

Zum Vierten sei darauf hingewiesen, daß größte Teil der in Vorrichtungen zum Fördern des Kraftstoffes verwandten elektri­ schen Pumpen Zahnradrotorpumpen sind. Das Arbeitsprinzip derar­ tiger Pumpen besteht darin, daß die Flüssigkeit in einen Zwi­ schenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen angesaugt wird und dann zu einem Förderbereich strömen gelassen wird.

Es besteht gegenwärtig daher ein erheblicher Wunsch, die Zahnradrotationspumpen durch Turbinen- oder Zentrifugalpumpen zu ersetzen, die echte Vorteile bieten. Turbinen- oder Zentrifugal­ pumpen sind Maschinen, bei denen die Drehung eines Rades oder eines Rotors zu einem Druck- und Geschwindigkeitsbereich führt, der die Zirkulation einer Flüssigkeit im Kreislauf bestimmt, wo­ bei die Höhe der zirkulierenden Menge zu einem Gleichgewicht zwischen der von der Pumpe abgegebenen Nutzmassenenergie und der Widerstandsmassenenergie des Kreislaufes führt.

Bei zahlreichen Ausführungsformen haben jedoch die Versu­ che, Turbinen- oder Zentrifugalpumpen für das Fördern von Kraft­ stoff zu verwenden, aufgrund der diesen Pumpen eigenen Ansaug­ probleme nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt. Der­ artige Probleme gibt es insbesondere bei Vorrichtungen, bei de­ nen sich das Feinfilter vor der Pumpe befindet und zwar aufgrund des Druckverlustes, der durch das Filter erzeugt wird.

Zum Fünften ist zu betonen, daß Turbinen- oder Zentrifugal­ pumpen im Allgemeinen eine Entgasungsöffnung aufweisen. Dadurch, daß eine derartige Entgasungsöffnung im Gehäuse der Pumpe vorge­ sehen ist, besteht die Gefahr einer Verschmutzung während des Stillstands der Pumpe und zwar nicht nur des inneren Volumens der Pumpe, sondern gleichfalls wenigstens eines Teils des Volu­ mens des Gehäuses des Feinfilters, das damit verbunden ist.

Zum Sechsten sei darauf hingewiesen, daß eine Entgasungs­ öffnung an dem Gehäuse der Pumpe die Gefahr des Entleerens der sicheren Reserve, die der Pumpe zugeordnet ist, über die Entgasungsöffnung mit sich bringen kann, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen sind.

Die Erfindung hat daher zum Ziel, die bekannten Kraftstoff­ fördervorrichtungen zu verbessern, um die dem Stand der Technik eigenen Mängel zu beseitigen.

Das wird mit einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für den Tank eines Kraftfahrzeuges mit einer Förderpumpe und ei­ nem Feinfilter, das vor der Pumpe angeordnet ist, erreicht, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Förder­ pumpe eine bürstenlose Pumpe ist.

Vorzugsweise ist die Förderpumpe eine gesteuerte Pumpe.

Insbesondere wird die Förderpumpe gemäß der Erfindung so gesteuert, daß der Kraftstofffluß, der durch die Förderpumpe geht, nahe an dem minimalen Fluß liegt, der für eine optimale Arbeit der Vorrichtung notwendig ist.

Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson­ ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Vertikalschnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fördervorrich­ tung,

Fig. 2 in einer ähnlichen Vertikalschnittansicht ein zwei­ tes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 in einer ähnlichen Vertikalschnittansicht längs der nicht koplanaren Ebenen 3-3 in Fig. 4 ein drittes Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine horizontale Querschnittsansicht dieser Vorrich­ tung,

Fig. 5 eine schematische axiale Längsschnittansicht einer herkömmlichen bekannten Strahlpumpe,

Fig. 6 eine schematische axiale Längsschnittansicht einer Strahlpumpe gemäß der Erfindung und

Fig. 7 eine schematische axiale Längsschnittansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Strahlpumpe gemäß der Er­ findung.

Wie es im Vorhergehenden bereits angegeben wurde, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine elektrische Förderpumpe 100 und ein Feinfilter 210, das vor der Pumpe, das heißt an de­ ren Eingang angeordnet ist.

Verschiedene Ausführungsformen des Feinfilters 210 werden im Folgenden mehr im Einzelnen beschrieben.

Die Förderpumpe 100 ist gemäß der Erfindung eine bürstenlo­ se elektrische Pumpe. Eine derartige Pumpe 100 ist an sich be­ kannt. Sie umfaßt im Wesentlichen einen Stator mit Wicklungen und einen Rotor mit Magnet.

Die Verwendung einer bürstenlosen Pumpe 100 ermöglicht es, die Gefahren zu vermindern, daß Fremdstoffe, insbesondere Kunst­ stoffe oder Metallkörper, in den Kraftstoff oder zu den Ein­ spritzdüsen gelangen, die bei der Bewegung der Bürsten auf dem zugehörigen Kollektor bei einer üblichen Bürstenpumpe gelöst werden können.

Dieser Vorteil ist besonders deutlich, wenn sich das Fein­ filter 210 vor der Förderpumpe 100 und nicht dahinter befindet. Vorzugsweise ist die Förderpumpe 100 eine gesteuerte Pumpe.

Das heißt im Einzelnen, daß die Förderpumpe 100 so gesteu­ ert wird, daß der Kraftstofffluß, der hindurchgeht und der folg­ lich auch durch das Feinfilter 210 hindurchgeht, das davor ange­ ordnet ist, im Wesentlichen gleich dem Fluß ist, der für eine optimale Funktion in Abhängigkeit vom momentanen Verbrauch des Motors notwendig ist.

Wenn die Förderpumpe 100 aus einer Reserve ansaugt, die über eine Strahlpumpe versorgt wird, die einen Eingangsfluß emp­ fängt, der direkt oder indirekt vom Ausgang der Förderpumpe stammt, wird die letzte so gesteuert, daß sie einen variablen Fluß liefert, derart, daß der hindurchgehende Fluß und der Fluß, der durch das Feinfilter geht, im Wesentlichen gleich der Summe des momentanen Verbrauchs des Motors und eines Hilfsflusses sind, der für die Funktion der Strahlpumpe notwendig ist. Unter dem momentanen Verbrauch des Motors wird dabei der momentane ef­ fektive Verbrauch des Motors zuzüglich gegebenenfalls einer zu­ sätzlichen Menge Qr verstanden, die dem Motor für eine fehler­ freie Arbeit der Einspritzdüsen zugeleitet wird, der jedoch praktisch nicht verbraucht und folglich zur Förderstelle zurück­ geführt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Wenn umgekehrt die Förderpumpe 100 direkt aus dem Kraft­ stofftank ansaugt, wird sie so gesteuert, daß sie einen varia­ blen Fluß derart liefert, daß der hindurchgehende Fluß, der auch durch das Feinfilter geht, im Wesentlichen gleich dem momentanen Verbrauch des Motors ist. Wiederum wird unter dem momentanen Verbrauch des Motors der momentane effektive Verbrauch des Mo­ tors plus gegebenenfalls einer zusätzlichen Menge Qr verstanden, die dem Motor für eine fehlerfreie Arbeit der Einspritzdüsen zu­ geführt, jedoch praktisch nicht verbraucht und folglich zur För­ derstelle zurückgeführt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dadurch wird somit der Durchsatz durch das Feinfilter 210 und daher der Druckabfall über dem Filter 210, der Druck am Ein­ gang des Feinfilters und der Druck am Eingang der Pumpe 100 so­ wie ein Verstopfen des Feinfilters 210 begrenzt.

Die Steuerung der Förderpumpe 100 kann in verschiedenen Formen erfolgen.

Die Förderpumpe 100 kann über einen Druck- oder Durchsatz­ meßfühler gesteuert werden, der an ihrem Ausgang angeordnet ist. Das Grundprinzip bei einer derartigen Steuerung oder Regelung der Pumpe ist an sich bekannt. Es wird im Folgenden nicht im Einzelnen beschrieben. Es sei allerdings daran erinnert, daß ei­ ne derartige Regelung im Allgemeinen einen fortlaufenden minima­ len Durchsatz der Pumpe für eine fehlerfreie Arbeit fordert.

Bei einer anderen Variante kann die Förderpumpe 100 über eine Anweisung oder einem Wert gesteuert werden, die oder der von einem Motorsteuermodul kommt, welche Anweisung den momenta­ nen für den Motor erforderlichen Verbrauch wiedergibt. In diesem Fall kann die Pumpe 100 ausgehend von einen Anweisungssignal über Druck/Durchsatz oder Strom/Geschwindigkeitskurven gesteuert werden.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Fördervorrichtung gemäß der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbei­ spiel beschrieben.

In Fig. 1 ist eine Pumpe 100 mit vertikaler Achse darge­ stellt. Es handelt sich vorzugsweise um eine Turbinenpumpe oder eine Zentrifugalpumpe. Wie es bereits erwähnt wurde, hat eine derartige Turbinen- oder Zentrifugalpumpe ein Rad oder einen Ro­ tor, das einen Druck- und Geschwindigkeitsbereich liefert, der die Zirkulation des Kraftstoffes im Kreislauf bestimmt.

Der Eingang 110 der Pumpe 100 befindet sich am unteren Ende der Pumpe. Der Ausgang 120 befindet sich am oberen Ende der Pum­ pe.

Die Pumpe 100 weist eine Entgasungsöffnung 130 auf, die vom Pumpengehäuse nach außen mündet und sich in der Nähe des unteren Teils der Pumpe 100 deutlich über der Eingangsöffnung 110 befin­ det.

In Fig. 1 ist weiterhin ein Filtergehäuse 200 dargestellt, das im Wesentlichen in Form eines Rings ausgebildet ist, der um eine vertikalen Achse zentriert ist.

Das Gehäuse 200 wird im Wesentlichen von einer radial außen liegenden zylindrischen Wand 202, einer radial innen liegenden zylindrischen Wand 204, die zu der vorgenannten Wand 202 koaxial ist, und zwei im Wesentlichen horizontale Zwischenwände 206 und 208 begrenzt, die kranzförmig ausgebildet sind und jeweils die oberen und unteren Teile des Gehäuses 200 begrenzen.

Der Kranz 208 ist dicht mit den oberen Rändern der beiden zylindrischen Wände 202 und 204 verbunden.

Der Kranz 206 ist gleichfalls mit dem unteren Rand der äu­ ßeren zylindrischen Wand 202 verbunden. Wie es im Folgenden im Einzelnen dargestellt ist, ist er nicht mit dem unteren Teil der zylindrischen Wand 204 verbunden, die radial innen liegt.

Im Gehäuse 200 ist ein Filter 210 mit ringförmiger Geome­ trie aufgenommen. Aus den Fig. 3 und 4 ist insbesondere erkenn­ bar, daß das Gehäuse 200 und das Filter 210 auch andere Geome­ trien haben können.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, befindet sich die Pumpe 100 in einem zentralen Hohlraum 202 des Filtergehäuses 200, das heißt in dem Hohlraum, der durch die Innenseite der radial innen liegenden Wand 204 begrenzt ist.

Eine dichte Verbindung besteht zwischen den beiden kranz­ förmigen Wänden 206, 208 des Gehäuses 200 und jeweils dem unte­ ren Teil und dem oberen Teil des Filters 210.

Das Gehäuse 200 begrenzt somit zwei Kammern 240, 250, die jeweils radial innen und radial außen bezüglich des Filter 210 liegen.

Die radial außen liegende Kammer 240 dient als Eingangskam­ mer zum Gehäuses 200.

Die radial innen liegende Kammer 250 dient als Ausgangskam­ mer.

Dazu ist im mittleren Teil des Gehäuses 200 die untere kranzförmige Wand 206 durch eine Druckwand 207 verlängert, wäh­ rend die radial innen liegende zylindrische Wand 204, die die Ausgangskammer 250 begrenzt und von der Zwischenwand 207 abge­ setzt ist, durch eine horizontale Wand 209 parallel zu der ge­ nannten Zwischenwand 207 verlängert ist.

Die beiden Zwischenwände 207, 209 begrenzen somit eine zy­ lindrische Kammer 205, die mit der Ausgangskammer 250 des Fil­ tergehäuses in Verbindung steht. Der Eingang 110 der Pumpe mün­ det in dieser Kammer 205. Die Zwischenwand 209 umgibt im Übrigen dicht den Eingang 110 der Pumpe.

Die Eingangskammer 240 des Filtergehäuses kann über geeig­ nete Einrichtungen aus dem Tank 300 gefüllt werden.

Vorzugsweise wird die Eingangskammer 240 mittels einer Strahlpumpe 260 mit im Wesentlichen bekanntem Aufbau gefüllt.

Eine derartige Strahlpumpe 260 weist eine Düse 262 auf, die zusammenläuft und eine Treibdüse bildet, die mit Kraftstoff, beispielsweise über eine Abzweigung 270 versorgt wird, die mit dem Ausgang der Pumpe 100 verbunden ist. Die Strahlpumpe 260 weist weiterhin einen Ansaugeingang 264 an ihrem unteren Teil auf, der durch eine Ventilklappe 280, beispielsweise eine schirmförmigen Klappe geschützt ist, die so ausgerichtet ist, daß eine Übertragung des Kraftstoffes vom Tank 300 in die innere Kammer der Strahlpumpe 260 und dann in die Eingangskammer 240 zulässig ist, ein Fließen des Kraftstoffes in der umgekehrten Richtung, das heißt von der Eingangsstufe 240 und vom inneren Volumen der Strahlpumpe 260 zum Tank 300 aber verboten ist.

Die Strahlpumpe 260 weist schließlich einen Förderausgang 266 auf, der in der Eingangskammer 240 des Filtergehäuses 200 mündet.

Bei abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Förderaus­ gang 266 der Strahlpumpe 260 durch eine vertikale Röhre verlän­ gert sein, deren oberes Ende sich in der Nähe des Scheitels des Gehäuses 200 befindet. In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine Rückschlagventilklappe 280 am Ansaugeingang 264 vorzusehen. Es ist dennoch möglich, eine derartige Klappe an irgendeiner Stelle der unteren Wand des Gehäuses 200 vorzusehen, die die Eingangskammer 240 begrenzt, um eine Übertragung des Kraftstoffs vom Tank in die Eingangskammer 240 zu ermöglichen, wenn der Pe­ gel im Tank 300 über dem in der Eingangskammer 240 liegt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird im Übrigen die Kraftstoffmenge Qr, die vom Motor nicht verbraucht wird, über eine Leitung 290 zur Eingangskammer 240 des Filters zurückgeleitet.

Bei einer Abwandlungsform kann indessen die von der Leitung 290 kommende Menge Qr dazu verwandt werden, die Strahlpumpe 260 und insbesondere die zusammenlaufende Düse 262 zu versorgen, die die Treibdüse 262 bildet.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel können die rückgeführte Menge Qr und die Menge Qi, die vom Ausgang der Pum­ pe 100 kommt, dazu verwandt werden, die Treibdüse 262 der Strahlpumpe 260 zu versorgen, um ein Wiederauffüllen der Ein­ gangskammer 240 des Filters sicher zu stellen.

Die Kraftstoffmenge Qp, die vom Eingang 110 der Pumpe 100 angesaugt wird, ist gleich der Summe der Mengen Qm + Qr + Qi die vom Ausgang 120 abgegeben wird.

Die am Ausgang 266 der Strahlpumpe 260 abgegebene Menge Qt ist gleich der Summe der Menge Qi, die von der Abzweigung 270 kommt, und der Menge Qa vom Eingang 264.

Um ein Wiederauffüllen des Filtergehäuses 200 zu ermögli­ chen, sollte die Summe der Fördermenge Qr und der von der Strahlpumpe 260 abgegebene Menge Qt über der Menge Qp, die am Eingang 110 der Pumpe angesaugt wird, und der Menge Qf liegen, die vom Gehäuse 200 über die Entgasungsöffnung 222 abgegeben wird, die sich am oberen Teil, im typischen Fall an der Zwi­ schenwand 208, befindet.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, mündet die Entgasungsöff­ nung 130 der Pumpe 100 im mittleren Hohlraum 220, der von der radial innen liegenden Fläche 204 des Filtergehäuses 200 be­ grenzt ist.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß der erfindungsge­ mäße Aufbau ein großes sicheres Reservevolumen für die Pumpe 100 gleich dem Volumen des Gehäuses 200 erlaubt.

Wie es im Vorhergehenden bereits angegeben wurde, befindet sich die Entgasungsöffnung 222 des Filtergehäuses 200 an der oberen Zwischenwand 208 der Eingangskammer 240 gegenüber. Diese Öffnung 222 mündet in einer Leitung 224, die einen im Wesentli­ chen horizontalen Teil 225 aufweist, der an der oberen Zwischen­ wand 208 entlang verläuft und über einen im Wesentlichen verti­ kalen Teil 226 verlängert ist, der an der radial innen liegenden Wand 204 entlang verläuft und zum unteren Teil des Hohlraumes 220 nach unten geht. Der Endabschnitt 226 der Leitung 224 weist somit eine Mündung 227 auf, die sich in der Nähe der Zwischen­ wand 209 nahe an der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100 befin­ det.

Die Mündung 227 der Leitung 224 befindet sich auf einer Hö­ he gleich der oder unter der der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100.

Vorzugsweise befindet sich die Mündung 227 der Leitung 224 unter der Höhe der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100. Vorzugs­ weise ist der Durchmesser der Leitung 224 wenigstens etwas grö­ ßer als der Durchmesser der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100.

Aufgrund dieser Ausgestaltungen bildet die Leitung 224 ein Siphon, das den Kraftstoff im mittleren Hohlraum 220, der vom Filtergehäuse 200 begrenzt ist, in die Eingangskammer 240 des Filters befördern kann, wenn die Pumpe 100 stillsteht, und somit einen Eintritt des Kraftstoffs in die Pumpe über die Entga­ sungsöffnung 130 verhindern kann, was eine Verschmutzung der Pumpe 100 zur Folge haben könnte.

Beim dem ersten Füllen der Vorrichtung wird das Filterge­ häuse 200 über die Öffnung 222 und die Leitung 224 mit den bei­ den Teilstücken 225 und 226 entgast. Auch die Pumpe 100 wird über die Öffnung 130 entgast.

Wenn die Pumpe 100 stillsteht, bildet das Gehäuse 200 eine statische Kraftstoffreserve.

Wie es im Vorhergehenden bereits angegeben wurde, bildet somit die Leitung 224 einen Siphon, das den im mittleren Hohl­ raum 220 vorhandenen Kraftstoff zur Eingangskammer 240 ansaugen und verhindern kann, daß dieser Kraftstoff in das Innere der Pumpe 100 über die Entgasungsöffnung 130 angesaugt wird.

Das von der Leitung 224 gebildete Siphon wird in seiner Funktion durch den Innendruck unterstützt, der im Inneren der Pumpe 100 herrscht, wenn diese stillsteht.

In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten und im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel im We­ sentlichen dadurch unterscheidet, daß die Rückführungsleitung 290 fehlt und daß ein Druckregler 400 am Ausgang der Pumpe, das heißt genauer an der Abzweigungsleitung 270 vorgesehen ist, die dazu dient, die Treibdüse 262 der Strahlpumpe 260 zu versorgen.

Der Druckregler 400 ist so ausgebildet, daß er öffnet und einen Durchsatz vom Ausgang der Pumpe 100 zur Treibdüse 262 zu­ läßt, wenn der Druck am Ausgang der Pumpe 100 über einem Schwel­ lenwert liegt, und im Gegensatz dazu schließt und einen Durch­ satz verbietet, wenn der Druck am Ausgang der Pumpe 100 unter dem genannten Schwellenwert liegt.

Der Regler 400 kann in verschiedenen Ausbildungsformen vor­ liegen, die an sich bekannt sind. Er wird daher im Folgenden nicht im Einzelnen beschrieben.

Vorzugsweise umfaßt der Regler 400 jedoch ein Gehäuse, in dem sich eine biegsame Membran befindet, die einerseits von ei­ nem elastischen Element beaufschlagt wird, das in Richtung auf eine Anlage an einer Ausgangsdüse vorgespannt ist, und anderer­ seits vom Kraftstoffdruck in der Abzweigungsleitung 270 im Sinn einer Entfernung von dieser Ausgangsdüse beaufschlagt wird.

Wenn die Kraft, die an der Membran durch den Druck liegt, der in der Abzweigungsleitung 270 herrscht, größer als die Kraft ist, die durch elastische vorgespannte Element ausgeübt wird, wird die elastische Membran von der Ausgangsdüse abgehoben, um einen Strom zur Treibdüse 262 zu ermöglichen und somit die Pumpe 260 zu versorgen.

Wenn im Gegensatz dazu die an der elastischen Membran des Druckreglers 400 durch den Druck in der Leitung 270 liegende Kraft unter der Kraft liegt, die durch das vorgespannte elasti­ sche Element anliegt, wird diese Membran an der Ausgangsdüse an­ geordnet, um eine Versorgung der Strahlpumpe 260 zu unterbinden.

Im Folgenden wird ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel an­ hand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zunächst von denjenigen, die anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, dadurch, daß es eine Pumpe 100 mit integrierter Strahl­ pumpe 260 umfaßt, die auf der Höhe ihrer Treibdüse von einer Druckstufe der Pumpe 100 versorgt wird und so angeordnet ist, daß sie die Eingangskammer 240 des Filters versorgt, wie es im Vorhergehenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.

Das abgewandelte Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich zum Zweiten von den im Vorhergehenden anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß es ein Filter 210 umfaßt, das nicht ringförmig ausgebildet ist und die Pumpe 100 nicht umgibt, sondern halbmondförmig ist und seitlich auf einer Seite der Pumpe 100 angeordnet ist.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte abgewandelte Ausfüh­ rungsbeispiel hat im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften, wie sie im Vorhergehenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, und weist somit insbesondere eine Filtereingangskammer 240 auf, die über die Strahlpumpe 260 versorgt wird und mit ei­ ner Entgasungsöffnung 222 versehen ist, die in einer ein Siphon bildenden Leitung 224 mündet, wobei die Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100 in der Umgebung der Mündung 227 des Siphons 224 angeordnet ist.

Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen der vorlie­ genden Erfindung und insbesondere der Strahlpumpe 260 beschrie­ ben.

Diese Weiterbildungen können insbesondere bei dem abgewan­ delten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, das in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

In Fig. 5 ist der herkömmliche Aufbau einer Strahlpumpe dargestellt.

Eine derartige herkömmliche Strahlpumpe, die auch Flüssig­ keitsejektor genannt wird, besteht schematisch aus den folgenden koaxialen Bauteilen:

• - eine erste zusammenlaufende Düse 262, die Treibdüse ge­ nannt wird und mit einem Fluid unter Druck versorgt wird,
• - eine zweite zusammenlaufende Düse 267, die sogenannte An­ saugdüse, die die erste Düse umgibt und mit einem Ansaugteil 264 der Vorrichtung verbunden ist,
• - ein zylindrischer Abschnitt 268, der Mischer genannt wird,
• - ein auseinanderlaufendes Endstück 269, das als Diffusor arbeitet.

Im Allgemeinen befindet sich der Hals der Treibdüse 262 et­ was vor dem Hals der Saugdüse 267 oder auch auf der Höhe des Halses der Saugdüse 267, gesehen von der Höhe der Verbindung zwischen dem Hals der Saugdüse 267 und dem Mischer 268.

Die Menge, mit der die Saugdüse 262 versorgt wird, bildet das Treibfluid für den Ejektor. In dieser Düse wird die Druck­ energie in kinetische Energie umgewandelt. Am Ausgang hat das Treibfluid somit die Form eines Strahls mit hoher Geschwindig­ keit. Über einen Austausch der Impulse der turbulenten Bewegun­ gen nimmt dieser Strahl eine gewisse Flüssigkeitsmenge durch die Saugdüse 267 mit, welche Menge die angesaugte Menge des Ejektors bildet. Im Mischer 268 setzt sich der Austausch der Impulse zwi­ schen dem angesaugten Treibfluid fort und endet dort, wobei die Geschwindigkeiten der beiden Strahlen fortschreitend gleich wer­ den. Bei niedrigem Verlust läuft der Mischarbeitsvorgang bei konstantem Druck ab. Im auseinanderlaufenden Endstück 269 wird ein Teil der kinetischen Energie der Mischung durch Diffusion wieder in Druckenergie umgewandelt.

Derartige bekannten Strahlpumpen werden bereits in großem Um­ fang eingesetzt. Sie sind jedoch dennoch nicht immer vollständig zufriedenstellend.

Es hat sich insbesondere herausgestellt, daß die bekannten Strahlpumpen dann nicht zufriedenstellend arbeiten, wenn hoher Gegendruck am Ausgang des Diffusors 269 herrscht.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine neue Strahlpumpe vorgeschlagen werden, die die Mängel des Standes der Technik be­ seitigt.

Das wird gemäß der Erfindung durch einer Strahlpumpe er­ reicht, bei der die Saugdüse 267 direkt mit dem Diffusor ohne zwischengeschalteten Mischer verbunden ist.

In Fig. 6 ist ein Körper dargestellt, der einen um eine Achse O-O zentrierten Kanal begrenzt und eine erste zusammenlau­ fende Düse 262, die die Treibdüse bildet, die mit Fluid unter Druck versorgt wird, eine zweite, die Ansaugdüse bildende zusam­ menlaufende Düse 267, die erste Düse umgibt und mit einem An­ saugteil 264 der Vorrichtung verbunden ist, und ein auseinander­ laufendes Endstück 269 umfaßt, das als Diffusor arbeitet.

Wie es im Vorhergehenden angegeben wurde, zeichnet sich die erfindungsgemäße Strahlpumpe dadurch aus, daß der Mischer zwi­ schen der zweiten zusammenlaufenden Düse 267, die die Saugdüse bildet, und dem auseinanderlaufenden Endstück 269 fehlt, das den Diffusor bildet.

Vorzugsweise hat die Treibdüse 262 eine konische Form und eine Länge zwischen 4 und 8 mm und insbesondere in der Größen­ ordnung des Ansaugdurchmessers 264.

Das Ende, das die Ausgangsdüse des Halses der Treibdüse 262 bildet, hat vorzugsweise einen Abstand zwischen 1 und 3 mm von der Saugdüse.

Insbesondere liegt der Konvergenzwinkel B der Treibdüse 262 zwischen 0° und 30°, vorzugsweise in der Größenordnung von 5°.

Die Saugdüse 267 wird vorzugsweise von einer torischen Ka­ lotte begrenzt. Der Krümmungsradius R1 dieser torischen Kalotte 267 liegt vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm und insbesondere in der Größenordnung von 1,6 mm. Der Krümmungsradius R1 der tori­ schen Kalotte ist insbesondere tangential zum Diffusor 269.

Der Innenradius R2 der Saugdüse 267 liegt auf der Höhe sei­ nes kleineren Abschnitts vorzugsweise zwischen 1,8 und 3,0 mm und insbesondere in der Größenordnung von 2,0 bis 2,6 mm.

Die torische Hülle der Saugdüse 267 krümmt sich vorzugswei­ se unter einen Winkel A zwischen 30° und 60° und insbesondere in der Größenordnung von 45°.

Das auseinanderlaufende Endstück, das den Diffusor 269 bil­ det, wird vorzugsweise von einer konischen Hülle begrenzt.

Die Länge des Diffusorrohres 269 liegt vorzugsweise zwi­ schen 10 und 40 mm und insbesondere in der Größenordnung von 18 mm.

Der Divergenzwinkel C des Diffusorrohres 269 liegt im Übri­ gen vorzugsweise zwischen 2° und 10° und insbesondere in der Größenordnung von 4°.

In Fig. 7 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel darge­ stellt, bei dem der Körper der Strahlpumpe mit einem Ventil 50 ausgerüstet ist, das so ausgebildet ist, daß es öffnet, wenn in der Treibdüse 262 ein Überdruck herrscht.

Das Ventil 50 ist in einer Röhre 52 gebildet, die bezüglich der Achse O-O radial ausgerichtet ist und mit dem Körper der Strahlpumpe an einer Steller vor der zusammenlaufenden Düse 262 verbunden ist, die die Treibdüse bildet.

Die Röhre 52 begrenzt somit eine Kammer, die in der Treib­ düse 262 mündet. Das heißt genauer, daß die genannte Kammer ei­ nen Ventilsitz 54 begrenzt, der radial nach außen verläuft und gegen den ein Ventilkörper oder ein Ventilstößel 56 durch eine Feder 58 vorgespannt ist.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Ventilkörper 56 die allgemeine Form eines Pilzes, dessen sich erweiternder Kopf am Ventilsitz 54 anliegt, wobei das zusammen­ laufende Endstück des Ventilkörpers mit geringerem Querschnitt als Führung zum gleitenden Verschieben des Ventilkörpers 56 in eine Richtung radial bezüglich der Achse O-O und als Auflage und Halterung für die Feder 58 dient.

Es versteht sich, daß das Ventil 50 in verschiedenen Aus­ bildungsformen vorliegen kann.

Es ist so ausgebildet, daß es durch Abheben des Ventilkör­ pers 56 bezüglich des Ventilsitzes 54 bei einem Überdruck im In­ neren der Treibdüse 262 öffnet und im Gegensatz dazu schließt, wenn der Druck im Inneren der Treibdüse 262 unter einen bestimm­ ten Schwellenwert fällt.

Claims (24)

1. Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für den Tank ei­ nes Kraftfahrzeuges mit einer Förderpumpe (100) und einem Fein­ filter (210), das vor der Pumpe (100) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) eine bürstenlose Pumpe ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) einen Stator mit Wicklung und einen Rotor mit Magnet umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Förderpumpe (100) eine gesteuerte Pumpe ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) so gesteuert wird, daß sie einen variablen Fluß liefert, derart, daß der Kraftstoff­ fluß, der durch die Förderpumpe (100) hindurch geht, nahe am mi­ nimalen Fluß liegt, der für eine optimale Arbeit der Vorrichtung in Abhängigkeit vom momentanen Verbrauch des Motors notwendig ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) so gesteuert wird, daß der hindurchgehende Fluß, der auch durch das Filter (210) hin­ durch geht, im Wesentlichen gleich dem momentanen Verbrauch des Motors ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Reserve, aus der die Förderpumpe (100) ansaugt, und eine Strahlpumpe umfaßt, die die Reserve ver­ sorgt und einen Eingangsfluß empfängt, der direkt oder indirekt vom Ausgang der Förderpumpe stammt, wobei die Förderpumpe (100) so gesteuert wird, daß der hindurchgehende Fluß im Wesentlichen gleich der Summe des momentanen Verbrauchs des Motors und des Hilfsflusses ist, der zum Sichern der Funktion der Strahlpumpe erforderlich ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) von einem Druck- oder Durchsatzmeßfühler gesteuert wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) von einer Anweisung gesteuert wird, die von einem Motorsteuermodul kommt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (200) des Filters eine Entgasungsöffnung (222) an seinem oberen Teil aufweist,
die Förderpumpe (100) eine Entgasungsöffnung (130) auf­ weist und
das Filtergehäuse (200) mit einer Leitung (224) versehen ist; die die Entgasungsöffnung (222) des Gehäuses (200) verlän­ gert, gemeinsam mit der Entgasungsöffnung der Pumpe (100) in ei­ nem Hohlraum (220) mündet und eine Mündung (227) aufweist, die sich auf einer Höhe gleich oder unter der der Entgasungsöffnung (130) der Pumpe (100) befindet, welche Leitung (224) so ausge­ bildet ist, daß sie ein Siphon bildet, das den seine Mündung (227) umgebenden Kraftstoff zum Inneren des Filtergehäuses (200) während der Phasen des Stillstands der Förderpumpe (100) beför­ dern kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskammer (240) des Filtergehäuses (200) über eine Strahlpumpe (260) versorgt und unter Druck gesetzt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Förderpumpe (100) eine Turbinen- oder Zentri­ fugalpumpe ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) über eine Abzweigung (270) versorgt wird, die mit dem Ausgang (120) der Förderpumpe (100) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) über eine Rückleitung (290) versorgt wird, die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff aufnimmt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 12 und 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) sowohl von einer Abzweigung (270), die mit dem Ausgang (120) der Förderpumpe (100) verbunden ist, als auch von einer Rückleitung (290) ver­ sorgt wird, die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff auf­ nimmt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) an ihrem Ansaugeingang mit einer Rückschlagventilklappe (280) ausgerüstet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) an ihrem Ausgang durch ein vertikales Rohr verlängert ist, dessen Ende sich in der Nähe des Scheitels des Filtergehäuses (200) befindet.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückleitung (290), die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff aufnimmt, in der Eingangskammer (240) des Filtergehäuses (200) mündet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Siphon bildende Leitung (224) einen horizontalen Teil (225), der mit der Entgasungsöffnung (222) des Filtergehäuses verbunden ist, und einen im Wesentlichen vertika­ les Teil umfaßt, dessen untere Mündung (227) sich in der Nähe des Bodens eines Hohlraumes (220) befindet, der vom Filtergehäu­ se (200) begrenzt wird und in dem sich die Förderpumpe (100) be­ findet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (227) der ein Siphon bildende Leitung (224) unter der Höhe der Entgasungsöffnung (130) der Förderpumpe (100) liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ein Siphon bildenden Leitung (224) größer als der Durchmesser der Entgasungsöffnung (130) der Förderpumpe (100) ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckregler (400) an einer Leitung (270) angeordnet ist, die mit dem Ausgang der Förderpumpe (100) ver­ bunden ist und an die Treibdüse (262) einer Strahlpumpe (260) angeschlossen ist, die für die Versorgung der Eingangskammer (240) des Filtergehäuses sorgt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (222) des Filtergehäu­ ses in dessen Eingangskammer (240) mündet.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (130) der Förderpum­ pe (100) sich am unteren Teil des Gehäuses der Förderpumpe (100) in einem Hohlraum (222) befindet, der vom Filtergehäuse (200) begrenzt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 mit einer Strahlpumpe, die eine erste zusammenlaufende Düse, die eine Treibdüse (262) bildet, die mit einem Fluid unter Druck versorgt wird, eine zweite zusammenlaufende und eine Ansaugdüse bildende Düse (267), die die erste umgibt und mit einem Ansaugteil ver­ bunden ist, und ein auseinanderlaufendes Endstück (269) umfaßt, das einen Diffusor bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei­ te zusammenlaufende und eine Saugdüse bildende Düse (267), di­ rekt mit dem auseinanderlaufenden Endstück (269), das einen Dif­ fusor bildet, ohne dazwischen vorgesehenen Mischer verbunden ist.