DE10160647A1 - 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, wobei die Förderpumpe (100) eine gesteuerte Pumpe ist.

Description

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

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zu diesem 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 im Tank be­ findlichen Reserve ansaugt.

Das Ziel einer derartigen Reserve besteht darin, Bewegun­ gen des Kraftstoffniveaus auf dem Niveau des Ansaugeingangs der Pumpe zu begrenzen, die die Folge von Beschleunigungen, Verzöge­ rungen oder Zentrifugalkräften während einer nicht geradlinigen Bahn des Fahrzeuges sein können.

Die bekannten Fördervorrichtungen umfassen darüber hinaus 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 zugeführten Kraftstoffes sicher­ zustellen.

Es sind insbesondere bereits Kraftstoffördervorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen sich das Feinfilter hinter der elektrischen Pumpe befindet, wie es beispielsweise in der WO-A-99/01 658 beschrieben ist.

Die bekannten Fördervorrichtungen haben bereits eine star­ ke Verwendung gefunden.

Dennoch sind sie nicht vollständig zufriedenstellend.

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

Wenn zunächst das Feinfilter hinter der Pumpe, d. h. in deren Ausgangsleitung angeordnet ist, steht es unter Druck, so daß seinem Gehäuse eine mechanische Spannung gegeben werden muß, die eine Antwort auf die Vorspannung in Folge dieses Druckes ist.

Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das Feinfilter nicht hinter der Pumpe, sondern vor dieser, d. h. an deren Ein­ gang vorzusehen. Dadurch ist es möglich, die Belastungen am Ge­ häuse des Feinfilters zu verringern und gegebenenfalls einen Eingangspumpenkorb zu vermeiden.

Die Anordnung des Feinfilters vor der Pumpe führt aller­ dings zu verschiedenen Problemen, die bisher nicht in zufrieden­ stellender Weise gelöst worden sind.

Zum ersten neigt das Feinfilter gelegentlich zu einem 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 über eine Strahlpumpe versorgt wird, die einen Eingangsstrom direkt oder indirekt vom Ausgang der elek­ trischen Pumpe empfängt.

Bei einem ersten Anfahren der Vorrichtung oder auch nach dem Zurückfahren sowie bei niedrigem Pegel, wird zum zweiten dann, wenn sich das Feinfilter vor der Pumpe befindet, die elek­ trische Pumpe ein großes Luftvolumen ansaugen, das im wesentli­ chen dem Volumen des Gehäuses des Feinfilters entspricht.

Zum Dritten ist der größte Teil der elektrischen Pumpen, der in Kraftstoffördervorrichtungen verwandt wird, vom Typ der Rotationszahnradpumpen. Das Arbeitsprinzip derartiger Pumpen be­ steht darin, die Flüssigkeit in einen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen anzusaugen und sie dann zu einem Förderbereich strömen zu lassen.

Gegenwärtig besteht jedoch ein erheblicher Bedarf, Zahn­ radrotorpumpen durch Turbinenpumpen 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- oder Geschwindigkeitsbereich führt, der die Zirkulation einer Flüssigkeit in einer Leitung bestimmt, wobei die Zirkulationsmenge zu einem Gleichgewicht zwischen der von der Pumpe abgegebenen Nutzmassenenergie und der Widerstands­ massenenergie des Kreislaufes führt.

Bei zahlreichen Ausbildungsformen haben jedoch bis heute die Versuche der Verwendung von Turbinen- oder Zentrifugalpumpen für das Fördern von Kraftstoff nicht zu zufriedenstellenden Er­ gebnissen geführt und zwar aufgrund der derartigen Pumpen inhä­ renten Ansaugprobleme. Diese Probleme sind insbesondere bei An­ ordnungen groß, bei denen das Feinfilter sich vor der Pumpe be­ findet, und zwar aufgrund des Druckverlustes, der durch das Fil­ ter erzeugt wird.

Zum Vierten muß betont werden, daß Turbinen- oder Zentri­ fugalpumpen im allgemeinen eine Entgasungsöffnung haben. Das Vorhandensein einer derartigen Entgasungsöffnung am Gehäuse der Pumpe führt zu einer Gefahr der Verschmutzung beim Stillstand der Pumpe nicht nur des Innenvolumens der Pumpe, sondern auch eines Teils des Volumens des Gehäuses des Feinfilters, das damit verbunden ist.

Zum Fünften muß betont werden, daß das Vorliegen der Ent­ gasungsöffnung am Gehäuse der Pumpe die Gefahr des Entleerens der sicheren Reserve, die der Pumpe zugeordnet ist, über diese Entgasungsöffnung mit sich bringt, wenn nicht besondere Vorkeh­ rungen getroffen sind.

Durch die Erfindung sollen daher die bekannten Kraftstof­ fördervorrichtungen so verbessert werden, daß die dem Stand der Technik inhärenten Mängel beseitigt sind.

Das wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff für den Tank eines Kraftfahrzeuges er­ reicht, die eine Förderpumpe und ein Feinfilter umfaßt, das vor der Pumpe angeordnet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Förderpumpe eine gesteuerte Pumpe ist.

Gemäß eines weiteren bevorzugten Merkmals der vorliegenden Erfindung wird die Förderpumpe so gesteuert, daß der Kraft­ stofffluß, der durch die Förderpumpe geht, nahe an dem minimalen Fluß liegt, der für eine optimale Arbeit der Vorrichtung erfor­ derlich ist.

Gemäß eines weiteren bevorzugten Merkmals der Erfindung ist die Förderpumpe eine bürstenlose Pumpe.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung be­ sonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Vertikalschnittansicht eine Fördervorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 in einer ähnlichen Vertikalschnittansicht eine Vor­ richtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 in einer ähnlichen Vertikalschnittansicht längs der nicht koplanaren Ebenen 3-3 in Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel, das einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung ent­ spricht,

Fig. 4 eine horizontale Querschnittsansicht dieser Vor­ richtung,

Fig. 5 eine schematische Axialschnittansicht einer her­ kömmlichen Strahlpumpe nach dem Stand der Technik,

Fig. 6 eine schematische Axialschnittansicht einer Strahl­ pumpe gemäß der Erfindung und

Fig. 7 eine schematische Axialschnittansicht einer Strahl­ pumpe gemäß eines abgewandelten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Wie es im Vorhergehenden bereits angegeben wurde, umfaßt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektri­ sche Förderpumpe 100 und ein Feinfilter 210, das vor der Pumpe, d. h. an deren Eingang angeordnet ist.

Verschiedene Ausbildungsformen des Feinfilters 210 werden im folgenden im einzelnen beschrieben.

Gemäß der Erfindung ist die Förderpumpe 100 eine gesteu­ erte Pumpe. Das heißt genauer, daß die Förderpumpe 100 derart gesteuert wird, daß der Kraftstofffluß, der durch sie hindurch­ geht und der folglich auch durch das Feinfilter 210 hindurch­ geht, das davor angeordnet ist, im wesentlichen gleich dem Fluß ist, der für eine optimale Arbeit in Abhängigkeit vom momentanen Verbrauch des Motors notwendig ist. Wenn somit die Förderpumpe 100 aus einer Reserve ansaugt, die über eine Strahlpumpe ver­ sorgt wird, die einen Eingangsfluß direkt oder indirekt vom Aus­ gang der Förderpumpe empfängt, wird letztere so gesteuert, daß ein variabler Fluß geliefert wird derart, daß der Fluß, der durch die Pumpe und durch das Feinfilter hindurchgeht, im we­ sentlichen gleich der Summe des momentanen Verbrauchs des Motors und des Hilfsflusses ist, der erforderlich ist, um die Arbeit der Strahlpumpe sicherzustellen. Unter dem Momentanverbrauch des Motors wird dabei der momentane effektive Verbrauch des Motors zuzüglich gegebenenfalls einer zusätzlichen Menge Qr verstanden, die dem Motor zur fehlerfreien Arbeit der Einspritzdüsen zuge­ leitet wird, die jedoch praktisch nicht verbraucht und folglich zu der Förderstelle zurückgeführt wird, wie es in Fig. 1 darge­ stellt ist.

Wenn dagegen die Förderpumpe 100 direkt aus dem Kraft­ stofftank ansaugt, wird die Förderpumpe so gesteuert, daß sie einen variablen Fluß liefert, derart, daß der hindurchgehende Fluß und der durch das Feinfilter gehende Fluß im wesentlichen gleich dem Momentanverbrauch des Motors sind, wobei wiederum un­ ter dem Momentanverbrauch des Motors der momentane effektive Verbrauch des Motors gegebenenfalls zuzüglich einer zusätzlichen Menge Qr zu verstehen ist, die dem Motor für eine fehlerfreie Arbeit der Einspritzdüsen zugeführt wird, der aber praktisch nicht verbraucht und daher zur Förderstelle zurückgeführt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung werden somit die durch das Feinfilter 210 hindurchgehende Menge und dadurch der Druckabfall über dem Filter 210, der Druck am Eingang des Fein­ filters und der Druck am Eingang der Pumpe 100 sowie ein Ver­ stopfen 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. Grundsätzlich ist eine derartige Art der Regelung oder Steuerung einer Pumpe bekannt. Sie wird daher im folgenden nicht im ein­ zelnen beschrieben. Es sei allerdings daran erinnert, daß diese Regelung im allgemeinen fortlaufend einen minimalen Durchsatz der Pumpe für die richtige Funktion benötigt.

Bei einer anderen Variante kann die Förderpumpe 100 über einen Wert gesteuert werden, der von einem Motorsteuermodul kommt, welcher Wert den momentanen für den Motor erforderlichen Verbrauch wiedergibt. In diesem Fall kann die Pumpe 100 ausge­ hend von dem Signal dieses Wertes über Druck/Durchsatz- oder Strom/Geschwindigkeitskurven gesteuert werden.

Wie es bereits im Vorhergehenden beschrieben wurde, ist vorzugsweise die Förderpumpe 100 eine bürstenfreie elektrische Pumpe. Eine derartige Pumpe ist an sich bekannt. Sie umfaßt im wesentlichen einen Stator mit Wicklungen und einen Rotor mit Magnet.

Die Verwendung einer bürstenlosen Pumpe 100 erlaubt es, die Gefahr, daß Fremdstoffe, insbesondere Metall- oder Kunst­ stoffkörper, in den Kunststoff oder zu den Einspritzdüsen gelan­ gen, zu vermeiden, die bei der Bewegung der Bürsten auf dem zu­ gehörigen Kollektor bei einer Bürstenpumpe gelöst werden können. Dieser Vorteil ist besonders dann wichtig, wenn das Fein­ filter 210 vor der Förderpumpe 100 und nicht dahinter angeordnet ist.

Im folgenden werden weitere Ausbildungsvarianten der För­ dervorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben, die in den zuge­ hörigen Figuren dargestellt sind.

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 Turbinen- oder Zen­ trifugalpumpe. Wie es im Vorhergehenden bereits erwähnt wurde, weist eine derartige Turbinen- oder Zentrifugalpumpe ein Rad oder einen Rotor auf, der für einen Druck- und Geschwindigkeits­ bereich sorgen kann, der die Zirkulation des Kraftstoffes in dem Kreislauf bestimmt.

Der Eingang 110 der Pumpe 100 befindet sich am unteren En­ de der Pumpe. Der Ausgang 120 befindet sich am oberen Ende der Pumpe.

Die Pumpe 100 weist eine Entgasungsöffnung 130 auf, die zur Außenseite des Gehäuses der Pumpe mündet und die sich in der Nähe des unteren Teils der Pumpe 100 deutlich über der Ein­ gangsöffnung 110 befindet.

In Fig. 1 ist gleichfalls ein Filtergehäuse 200 in der allgemeinen Form eines Ringes dargestellt, das zu der vertikalen Achse zentriert ist.

Das Gehäuse 200 wird im wesentlichen von einer radial äu­ ßeren zylindrischen Wand 202, einer radial inneren zylindrischen Wand 204, die zu der vorgenannten Wand koaxial ist, und zwei im wesentlichen horizontalen Zwischenwänden 206 und 208 begrenzt, die kranzförmig ausgebildet sind und jeweils den unteren und den oberen Teil des Gehäuses 200 begrenzen.

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

Der Kranz 206 ist seinerseits mit dem unteren Rand des äu­ ßeren zylindrischen Gehäuses 202 verbunden. Wie es im folgenden im einzelnen beschrieben wird, ist er allerdings 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. Im folgenden wird insbesondere anhand der Fig. 3 und 4 ersichtlich, daß das Gehäuse 200 und das Filter 210 an­ dere Geometrien haben können.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Pumpe 100 im zentralen Hohlraum 202 des Gehäuses des Filters 200, d. h. in dem Hohlraum angeordnet, der von der Innenseite der radial innen liegenden Wand 204 begrenzt wird.

Es ist für eine dichte Verbindung zwischen den beiden kranzartigen Wänden 206, 208 des Gehäuses 200 und jeweils dem unteren Teil und dem oberen Teil des Filters 210 gesorgt.

Das Gehäuse 200 bildet somit zwei Kammern 240, 250, die jeweils radial innen und radial außen bezogen auf das Filter 210 liegen.

Die radial außen liegende Kammer 240 dient als Eingangs­ kammer des Gehäuses 200.

Die radial innen liegende Kammer 250 dient als Ausgangs­ kammer.

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 die von der Wand 207 abgesetzt ist, durch eine horizontale Wand 209 parallel zu der genannten Zwischenwand 207 verlängert ist.

Die beiden Zwischenwände 207 und 209 begrenzen somit eine zylindrische 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 des Filters.

Die Eingangskammer 240 des Filtergehäuses kann über ir­ gendwelche geeigneten Einrichtungen aus dem Tank 300 gefüllt werden.

Vorzugsweise wird die Eingangskammer 240 mit Hilfe einer Strahlpumpe 260 mit einem allgemein bekannten Aufbau gefüllt.

Diese Strahlpumpe 260 weist eine Düse 262 auf, die konver­ gent so ausgebildet ist, daß sie 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 gleichfalls einen Ansaugeingang 264 an ih­ rem unteren Teil auf, der durch eine Ventilklappe 280, bei­ spielsweise eine schirmartige Klappe geschützt ist, die so aus­ gerichtet ist, daß eine Übertragung des Kraftstoffes vom Tank 300 zur inneren Kammer der Strahlpumpe 260 und dann zur Ein­ gangskammer 240 möglich ist, aber ein Strömen des Kraftstoffs in der umgekehrten Richtung, d. h. von der Eingangsstufe 240 und dem Innenvolumen der Strahlpumpe 260 zum Tank 300 verhindert ist.

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

Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels kann der Förderausgang 266 der Strahlpumpe 260 durch eine vertikale Röhre verlängert sein, deren oberes Ende in der Nähe des Scheitels des Gehäuses 200 liegt. In diesem Fall ist es nicht notwendig, ein Rückschlagventil 280 am Ansaugeingang 264 vorzusehen. Dennoch ist eine derartige Klappe an irgendeiner Stelle der unteren Wand des Gehäuses 200 möglich, die die Eingangskammer 240 begrenzt, um eine Förderung des Kraftstoffs vom Tank zur Eingangskammer 240 zu ermöglichen, wenn der Pegel im Tank 300 über dem in der Eingangskammer 240 liegt.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß bei dem in Fig. 1 darge­ stellten Ausführungsbeispiel die Kraftstoffmenge Qr, die vom Mo­ tor nicht verbraucht wird, über eine Leitung 290 zur Eingangs­ kammer 240 des Filters zurückgeführt wird.

Als Variante kann indessen die Menge Qr, die von der Lei­ tung 290 kommt, dazu benutzt werden, die Strahlpumpe 260 und insbesondere die konvergente Düse 262 zu versorgen, die eine Treibdüse bildet.

Bei einer anderen Ausbildungsvariante können gemeinsam die rückgeführte Menge Qr und die Menge Qi, die vom Ausgang der Pum­ pe 100 abgegeben wird, um die Treibdüse 262 der Strahlpumpe 260 zu versorgen, für die Wiederauffüllung der Eingangskammer 240 des Filters sorgen.

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 ausgegeben werden.

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

Um ein Auffüllen des Gehäuses des Filters 200 zu ermögli­ chen, liegt die Summe der Fördermenge Qr und der Menge Qt, die von der Strahlpumpe 260 ausgegeben wird, über den Mengen Qp, die vom Eingang 110 der Pumpe angesaugt wird, und Qf, die vom Ge­ häuse 200 über die Entgasungsöffnung 222 ausgegeben wird, die sich am oberen Teil 200, im typischen Fall an der Zwischenwand 208 befindet.

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

Aus Fig. 1 ist gleichfalls ersichtlich, daß der erfin­ dungsgemäße Aufbau ein großes Reservevolumen für die Pumpe 100 erlaubt, das gleich dem Volumen des Gehäuses 200 ist.

Wie es im vorhergehenden beschrieben 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 wesentlichen hori­ zontalen Teil 225 aufweist, der an der oberen Zwischenwand 208 entlangläuft und der von einem im wesentlichen vertikalen Teil 226 verlängert ist, der an der radial innen liegenden Wand 204 entlangläuft und zum unteren Teil des Hohlraumes 220 herunter­ geht. Der Endabschnitt 226 der Leitung 224 weist somit eine Mün­ dung 227 auf, die sich in der Nähe der Zwischenwand 209 nahe an der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100 befindet.

Die Mündung 227 der Leitung 224 befindet sich auf einer Höhe die gleich oder kleiner als die der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100 ist.

Vorzugsweise befindet sich die Mündung 227 der Leitung 224 unter der Höhe der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100. Insbe­ sondere ist der Durchmesser der Leitung 224 wenigstens etwas größer als der Durchmesser der Entgasungsöffnung 130 der Pumpe 100.

Aufgrund dieser Merkmale bildet die Leitung 224 ein Si­ phon, das den im zentralen Hohlraum 220, der vom Gehäuse der Pumpe 200 begrenzt wird, vorhandenen Kraftstoff zur Eingangskam­ mer 240 des Filters leiten kann, wenn die Pumpe 100 stillsteht, und somit den Eintritt des Kraftstoffes in die Pumpe über die Entgasungsöffnung 130 verhindern kann, was zu einer Verschmut­ zung der Pumpe 100 führen könnte.

Beim ersten Füllen der Anordnung wird das Filtergehäuse 200 über die Öffnung 222 und die Leitung 224 mit den beiden Tei­ len 225 und 226 entgast. Die Pumpe 100 wird gleichfalls über die Öffnung 130 entgast.

Während die Pumpe 100 still steht, bestimmt das Gehäuse 200 eine statische Kraftstoffreserve.

Wie es im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, bildet die Leitung 224 ein Siphon, das den im zentralen Hohlraum 220 vorhandenen Kraftstoff über die Eingangskammer 240 ansaugen kann und somit eine Ansaugung dieses Kraftstoffes in das Innere der Pumpe 100 über die Entgasungsöffnung 130 vermeiden kann.

Das von der Leitung 224 gebildete Siphon wird in dieser Funktion durch den Innendruck unterstützt, der bei still stehen­ der Pumpe 100 im Inneren der Pumpe 100 herrscht.

In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, das im vorhergehenden beschrieben wurde, dadurch unterscheidet, daß die Rückführungsleitung 290 fehlt und ein Druckregler 400 am Ausgang der Pumpe, d. h. insbesondere an der Abzweigung 270 vorgesehen ist, die dazu verwandt wird, 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 bekannten Ausfüh­ rungsvarianten vorliegen. Er wird im folgenden nicht im einzel­ nen beschrieben.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß vorzugsweise der Regler 400 ein Gehäuse umfaßt, das eine biegsame Membran auf­ nimmt, die einerseits durch ein elastisches Element, das im Sin­ ne einer Anlage an einer Ausgangsdüse vorgespannt ist, und an­ dererseits durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt ist, der in der Abzweigung 270 im Sinne einer Entfernung von dieser Aus­ gangsdüse liegt.

Wenn der Druck, der an der Membran über den in der Abzwei­ gung 270 herrschenden Druck erzeugt wird, über dem Druck liegt, der über das beaufschlagte elastische Organ erzeugt wird, ist die biegsame Membran von der Ausgangsdüse gelöst, so daß ein Fluß zur Treibdüse 262 und somit eine Versorgung der Pumpe 260 ermöglicht ist.

Wenn im Gegensatz dazu der an der biegsamen Membran des Druckreglers 400 durch den Druck in der Leitung 270 erzeugte Druck unter dem Druck liegt, der vom beaufschlagen elastischen Element anliegt, befindet sich diese Membran an der Ausgangsdü­ se, was eine Versorgung der Strahlpumpe 160 nicht zuläßt.

Im Folgenden wird ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel beschrieben, das in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich einmal von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, die anhand von Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, dadurch, daß es eine Pumpe 100 mit integrierter Strahlpumpe 260 umfaßt, die auf der Höhe ihrer Treibdüse über eine Druckstufe der Pumpe 100 versorgt wird und die Eingangskammer 240 des Filters versorgt, wie es im vor­ hergehenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zum zweiten von den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, dadurch, daß es ein Filter 210 umfaßt, das nicht ringförmig ist und die Pumpe 100 nicht umgibt, sondern halbmondförmig ausgebildet ist und seit­ lich auf einer Seite der Pumpe 100 angeordnet ist.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen die gleichen Ausbildungsmerkmale, wie sie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, und umfaßt insbeson­ dere eine Filtereingangskammer 240, die über die Strahlpumpe 260 versorgt wird und mit einer 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 speziell bezüglich der Strahlpumpe 260 be­ schrieben.

Diese Weiterbildungen können insbesondere bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.

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

Eine derartige herkömmliche Strahlpumpe, die auch als Flüssigkeitsejektor bezeichnet wird, besteht im wesentlichen aus den folgenden Bauelementen:

• - einer ersten zusammenlaufenden Düse 262, die als Treib­ düse bezeichnet wird und mit einem Fluid unter Druck versorgt wird,
• - einer zweiten zusammenlaufenden Düse 267, die als An­ saugdüse bezeichnet wird und die erste Düse umgibt sowie mit ei­ ner Ansaugseite 264 der Einrichtung verbunden ist,
• - einen zylindrischen Teil 268, der Mischer genannt wird, und
• - ein auseinanderlaufendes Endstück 269, das als Diffusor arbeitet.

Der Hals der Treibdüse 262 befindet sich im allgemeinen etwas vor dem Hals der Ansaugdüse 267 oder auch auf der Höhe dieser Ansaugdüse 267 gesehen von der Höhe der Verbindung zwi­ schen dem Hals der Ansaugdüse und dem Mischer 268.

Die Versorgungsmenge der Treibdüse 262 bildet den An­ triebsbedarf des Ejektors. In dieser Düse wird die Druckenergie in kinetische Energie umgewandelt. Am Ausgang hat das Treibfluid dann die Form eines Strahls mit hoher Geschwindigkeit. Durch Austausch der Impulse der turbulenten Bewegungen nimmt dieser Strahl eine gewisse Flüssigkeitsmenge über die Ansaugdüse 267 mit, welche Menge die angesaugte Menge des Ejektors bildet. Im Mischer 268 wird der Austausch der Impulse der Bewegungen zwi­ schen dem angesaugten Treibfluid fortgesetzt und abgeschlossen, so daß sich die Geschwindigkeiten der beiden Strahlen fort­ schreitend egalisieren. Bei niedrigem Verlust läuft dieser Mischvorgang bei konstantem Druck ab. Im auseinanderlaufenden Endstück 269 wird ein Teil der kinetischen Energie der Mischung durch Diffusion wieder in Druckenergie umgewandelt.

Die bekannten Strahlpumpeneinrichtungen werden bereits in großem Umfang eingesetzt. Dennoch sind sie nicht vollständig zu­ friedenstellend.

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

Gegenstand der Erfindung ist daher weiterhin ein Aufbau einer Strahlpumpe, der es erlaubt, die Mängel des Standes der Technik zu überwinden.

Das wird mit einer Strahlpumpe gemäß der Erfindung er­ reicht, bei der die Ansaugdüse 267 direkt mit dem Diffusor ohne dazwischen angeordneten Mischer verbunden ist.

Gemäß eines weiteren vorteilhaften Merkmals umfaßt die Strahlpumpe einen großen Diffusor.

In Fig. 6 ist ein Körper dargestellt, der einen um eine Achse O-O zentrierten Kanal bildet und eine ersten zusammenlau­ fende Düse 262, die eine Treibdüse bildet, die mit Fluid unter Druck versorgt wird, eine zweite zusammenlaufende Düse 267, die eine Ansaugdüse bildet, die die erste Düse umgibt und mit einem Ansaugteil 264 der Vorrichtung verbunden ist, und einen ausein­ anderlaufenden Endteil 269 umfaßt, der als Diffusor arbeitet.

Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, zeichnet sich die erfindungsgemäße Strahlpumpe dadurch aus, daß der Mischer zwischen der zweiten zusammenlaufenden Düse, die die Ansaugdüse 267 bildet, und dem auseinanderlaufenden Endstück 269 fehlt, das den Diffusor bildet.

Vorzugsweise hat die Treibdüse 262 eine konische Geometrie und eine Länge, die zwischen 4 und 8 mm und insbesondere in der Größenordnung des Durchmessers des Ansaugteils 264 liegt.

Das die Ausgangsdüse des Halses der Treibdüse 262 bildende Ende befindet sich vorzugsweise in einem Abstand zwischen 1 und 3 mm von der Ansaugdüse.

Vorzugsweise liegt der Winkel B unter dem die Treibdüse 262 zusammenläuft zwischen 0° und 30° und insbesondere in der Größenordnung von 5°.

Die Ansaugdüse 267 wird vorzugsweise von einer torischen Kalotte begrenzt. Der Krümmungsradius R1 dieser torischen Kalot­ te 267 liegt vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm und insbesondere in der Größenordnung von 1,6 mm. Der Krümmungsradius R1 dieser torischen Kalotte ist vorzugsweise die Tangente an den Diffusor 269.

Der Innenradius R2 der Ansaugdüse 267 liegt auf der Höhe seines kleineren Abschnittes vorzugsweise zwischen 1,8 und 3,0 mm und insbesondere in der Größenordnung von 2,0 bis 2,6 mm.

Der torische Hüllteil der Ansaugdüse 267 überdeckt vor­ zugsweise einen Winkel A zwischen 30° und 60° und insbesondere in der Größenordnung von 45°.

Da auseinanderlaufende Endstück, das den Diffusor 269 bil­ det, ist vorzugsweise von einer konischen Hülle gebildet.

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

Der Winkel C, unter dem das Diffusorrohr 269 auseinander­ läuft, liegt 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 versehen ist, das bei einem Überdruck in der Treibdüse 262 öff­ net.

Das Ventil 50 ist in einem Rohrstück 52 mit radialer Aus­ richtungen bezüglich der Achse O-O ausgebildet und mit dem Kör­ per der Strahlpumpe vor der zusammenlaufenden Düse 262 verbun­ den, die die Treibdüse bildet.

Das Rohrstück 52 begrenzt somit eine Kammer, die in der Treibdüse 262 mündet. Das heißt im einzelnen, daß die genannte Kammer einen Ventilsitz 54 begrenzt, der radial nach außen ge­ richtet ist und gegen den ein Ventilstück oder ein Ventilkörper 56 durch eine Feder 58 vorgespannt ist.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Körper des Ventilstücks 56 eine im wesentlichen pilzartige Form, deren sich erweiternder Kopf an dem Ventilsitz 54 anliegt, wobei das zugespitzte Endstück des Ventilteils mit kleinerem Querschnitt als Führung zum Gleiten des Ventilkörpers 56 in eine radiale Richtung bezüglich der Achse O-O und als Sitz für die Feder 58 dient.

Das Ventil 50 kann natürlich in zahlreichen Ausbildungsva­ rianten vorliegen.

Es ist so ausgebildet, daß es durch Beabstanden des Ven­ tilkörpers 56 bezüglich des Ventilsitzes 54 bei einem Überdruck im Inneren der Treibdüse 262 öffnet und im Gegensatz dazu schließt, wenn der Innendruck der Treibdüse 262 unter einen be­ stimmten Schwellenwert fällt.

Claims (23)

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 gesteuerte Pumpe ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) so gesteuert ist, daß sie einen varia­ blen Fluß liefert derart, daß der Kraftstofffluß, der durch die Förderpumpe (100) geht, nahe an dem minimalen Fluß liegt, der für eine optimale Arbeit der Vorrichtung in Abhängigkeit vom mo­ mentanen Verbrauch des Motors erforderlich ist.

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

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) so gesteuert ist, daß der Fluß, der über das Feinfilter (210) geht, im wesentlichen gleich dem momentanen Verbrauch des Motors ist.

5. 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 so ausgebildet ist, daß sie die Reserve versorgt und einen Eingangsfluß direkt oder indirekt vom Ausgang der Förderpumpe empfängt, wobei die Förderpumpe (100) so gesteuert ist, daß der Fluß, der hindurch­ geht, im wesentlichen gleich der Summe des momentanen Verbrau­ ches des Motors und des Hilfsflusses ist, der für die Arbeit der Strahlpumpe benötigt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) von einem Druck- oder Durchsatzmeßfühler gesteuert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (100) über eine Anweisung gesteuert wird, der von einem Motorsteuermodul kommt.

8. 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 Gehäuse des Filters (200) mit einer Leitung (124) versehen ist, die die Entgasungsöffnung (222) des Gehäuses (200) verlängert und in einen Hohlraum (222) mündet, der mit der Ent­ gasungsöffnung der Pumpe (100) verbunden ist und eine Mündung (227) aufweist, die sich auf einer Höhe gleich oder kleiner als die der Entgasungsöffnung (130) der Pumpe (100) befindet, wobei die Leitung (224) so geformt ist, daß sie ein Siphon bildet, das den die Mündung (227) umgebenden Kraftstoff zum Inneren des Fil­ tergehäuses (200) während der Stillstandsphasen der Förderpumpe (100) befördern kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskammer (240) des Filtergehäuses (200) durch eine Strahlpumpe (260) versorgt und unter Druck gesetzt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Förderpumpe (100) eine Turbinen- oder Zentri­ fugalpumpe ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) von einer Abzweigung (270) versorgt wird, die mit dem Ausgang (120) der Förderpumpe (100) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) von einer Rückleitung (290) versorgt wird, die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff aufnimmt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, 11 und 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) von einer Ab­ zweigung (270), die mit dem Ausgang (120) der Förderpumpe (100) verbunden ist, sowie von einer Rückleitung (290) versorgt wird, die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff aufnimmt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (260) an ihrem Ansaugeingang (264) mit einem Rückschlagventil (280) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 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.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückleitung (290), die den vom Motor nicht verbrauchten Kraftstoff aufnimmt, in der Eingangskammer (240) des Filtergehäuses (200) mündet.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (224), die ein Siphon bildet, ein horizontales Teil (225), das mit der Entgasungsöffnung (222) des Filtergehäuses verbunden ist, und ein im wesentlichen verti­ kales Teil aufweist, dessen untere Mündung (227) sich in der Nä­ he des Bodens eines Hohlraumes (220) befindet, der vorn Gehäuse (200) des Feinfilters begrenzt wird und in dem sich die Förder­ pumpe (100) befindet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mündung (227) der Leitung (224), die ein Siphon bildet, unter der Höhe der Entgasungsöffnung (130) der Förderpumpe (100) befindet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Leitung (224), die ein Siphon bildet, über dem Durchmesser der Entgasungsöffnung (130) der Förderpumpe (100) liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckregler (400) an einer Leitung (270) angeordnet ist, die mit dem Ausgang der Förderpumpe (100) ver­ bunden ist, und mit der Treibdüse (262) einer Strahlpumpe (260) in Verbindung steht, die für die Versorgung der Eingangskammer (240) des Filtergehäuses sorgt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (222) des Filtergehäu­ ses in dessen Eingangskammer (240) mündet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (130) der Förderpumpe (100) sich am unteren Teil des Gehäuses der Förderpumpe (100) in einem Hohlraum (222) befindet, der vom Filtergehäuse (200) be­ grenzt wird.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 mit ei­ ner Strahlpumpe, die eine erste zusammenlaufende Düse, die eine . Treibdüse (262) bildet, die mit Fluid unter Druck versorgt wird, eine zweite zusammenlaufende Düse, die eine Ansaugdüse (267) bildet, die die erste Düse umgibt und mit einem Ansaugteil ver­ bunden ist, und ein auseinandergehendes Endstück (269) umfaßt, das einen Diffusor bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei­ te zusammenlaufende Düse (267), die eine Ansaugdüse bildet, di­ rekt mit dem auseinanderlaufenden Endstück (269), das den Dif­ fusor bildet, ohne dazwischen angeordneten Mischer verbunden ist.