-
Die
Erfindung betrifft einen Mengenregler für Kraftstoffversorgungsanlagen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoffversorgungsanlage mit
Mengenregler.
-
Kraftstoffversorgungsanlagen
für Kraftfahrzeuge,
insbesondere Personenkraftwagen, weisen eine Fördereinrichtung, d. h. eine
Kraftstoffpumpe, auf, die in einem Kraftstoffbehälter bzw. Kraftstofftank angeordnet
ist. Die Kraftstoffpumpe ist in einem Kraftstoff-Sammelbereich,
beispielsweise einem Schwalltopf oder einem entsprechend ausgebildeten Bereich
des Tanks, angeordnet. Über
eine Zuführleitung
wird mit Hilfe der Kraftstoffpumpe der Kraftstoff dem Verbrennungsmotor
zugeführt. Über eine
Rückführleitung
wird überschüssiger Kraftstoff
vom Motor in den Tank zurückgeführt. Mit
der Zuführleitung
kann eine Abzweigleitung verbunden sein, durch die ein Teil des
von der Pumpe geförderten
Kraftstoffs abgezweigt wird. Über
die Abzweigleitung wird der abgezweigte Kraftstoff einem Förderelement,
wie einer Saugstrahlpumpe, zugeführt,
wobei mit Hilfe der Saugstrahlpumpe sodann Kraftstoff in den Kraftstoff-Sammelbereich,
wie den Schwalltopf, gefördert wird.
Durch das Vorsehen von Saugstrahlpumpen ist sichergestellt, dass
der Kraftstoff-Sammelbereich stets mit Kraftstoff gefüllt ist.
-
Eine
derartige Kraftstoffversorgungsanlage ist in
DE 196 28 580 beschrieben, wobei
die hierin beschriebene Kraftstoffversorgungsanlage zusätzlich ein
Ventil an der Abzweigung der Abzweigleitung in der Zuführleitung
aufweist. Das in der Abzweigung vorgesehene Ventil weist eine federbelastete
Kugel auf, durch die bei geringem Förderdruck der Kraftstoffpumpe
die Abzweigleitung verschlossen ist und kein Kraftstoff zu der Saugstrahlpumpe
gefördert wird.
Hierdurch soll erreicht werden, dass in der Startphase, in der die
Kraftstoffpumpe nur eine geringe Kraftstoffmenge fördert, eine
ausreichende Kraftstoffmenge für
den Motor vorhanden ist, indem der von der Pumpe geförderte Kraftstoff
vollständig
durch die Zuführleitung
zum Motor gefördert
wird.
-
Bei
der Verwendung von Saugstrahlpumpen besteht generell das Problem,
dass die Treibmittelmenge bei steigendem Druck zunimmt. Beim Einsatz einer
Saugstrahlpumpe in einer Kraftstoffversorgungsanlage hat dies zur
Folge, dass bei steigendem Druck die entsprechend erforderliche
erhöhte
Treibmittelmenge von der Kraftstoffpumpe bereitgestellt werden muss.
Dies hat zur Folge, dass die verwendeten Kraftstoffpumpen überdimensioniert
werden müssen,
um auch bei steigenden Drücken
eine ausreichende Treibmittelmenge für die Saugstrahlpumpe zur Verfügung zu
stellen. Dies ist insbesondere bei Kraftstoffversorgungsanlagen
nachteilig, die für
einen großen
Druckbereich ausgelegt sind. Bei Kraftstoffversorgungsanlagen für Kraftfahrzeuge
können hierbei
bei modernen Brennkraftmaschinen Druckunterschiede von 5–6 bar vorliegen.
Da die Auslegung der Pumpe für
den Druck erfolgen muss, bei dem die meiste Treibmittelmenge erforderlich
ist, die Kraftstoffversorgungsanlage häufig jedoch in anderen Druckbereichen
betrieben wird, ist eine Überdimensionierung
der Kraftstoffpumpe erforderlich. Dies führt insbesondere zu erhöhten Kosten.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Mengenregler für Kraftstoffversorgungsanlagen
zu schaffen, so dass eine Überdimensionierung
der Fördereinrichtung
vermieden werden kann.
-
Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 bzw. 11.
-
Der
erfindungsgemäße Mengenregler
für Kraftstoffversorgungsanlagen
weist ein Gehäuse
mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung auf, wobei der erfindungsgemäße Mengenregler
vorzugsweise keine weitere Einlass- und/oder Auslassöffnung aufweist
und somit vorzugsweise nicht entsprechend eines Ventils mit zwei
Auslässen
aufgebaut ist. Die Anordnung des erfindungsgemäßen Mengenreglers erfolgt vorzugsweise
innerhalb einer Kraftstoffleitung, vorzugsweise in einer Abzweigleitung
einer Kraftstoffversorgungsanlage. Der Mengeregler ist vorzugsweise
Saugstrahlpumpen oder anderen Düsensystemen
vorgeschaltet. In dem Gehäuse
des Mengenreglers ist ein Mengen-Begrenzungselement verschiebbar
angeordnet bzw. vorgesehen. Ferner ist innerhalb des Gehäuses ein
Durchflusskanal zum Durchströmen
von Treibmittel vorgesehen, wobei der Durchflusskanal in Durchströmungsrichtung
vorzugsweise dem Mengen-Begrenzungselement
nachgeordnet ist. Erfindungsgemäß kann mit
Hilfe des Mengen-Begrenzungselementes der Querschnitt des Durchflusskanals
durch Verschieben des Mengen-Begrenzungselementes verändert werden.
Hierbei erfolgt das Verschieben des Mengen-Begrenzungselementes
vorzugsweise auf Grund einer Druckdifferenz zwischen der Einlass-
und der Auslassseite des Mengenreglers.
-
Da
der Durchflusskanal dem Mengen-Begrenzungselement vorzugsweise in
Durchströmungsrichtung
nachgeordnet ist, hat dies zur Folge, dass eine Erhöhung der
Druckdifferenz des Mengen-Begrenzungselementes in Richtung des Durchflusskanals
verschoben wird und somit die Querschnittsfläche verringert wird. Hierdurch
verringert sich die durch den Durchflusskanal strömende Treibmittelmenge.
Da somit bei unterschiedlichen Druckdifferenzen die Querschnittsfläche des
Durchflusskanals unterschiedlich groß ist, hat dies bei entsprechender
Auslegung zur Folge, dass die aus der Auslassöffnung des Mengenreglers austretende
Kraftstoff- bzw. Treibmittelmenge unabhängig von der Druckdifferenz
annähernd
konstant ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Vorsehen eines derartigen
Mengenreglers in einer Kraftstoffversorgungsanlage die Fördereinrichtung,
wie die Kraftstoffpumpe, nicht überdimensioniert
werden muss, da die zum Betreiben des Förderelementes mit der Saugstrahlpumpe erforderliche
Kraftstoff- bzw. Treibmittelmenge im Wesentlichen druckunabhängig ist.
Hierdurch ist eine exaktere Auslegung der Fördereinrichtung möglich und
insbesondere eine Überdimensionierung
nicht mehr erforderlich.
-
Vorzugsweise
ist das Mengen-Begrenzungselement mit einem Rückstellelement, wie einem Federelement,
verbunden, so dass das Mengen-Begrenzungselement
stets in eine Offen-Stellung zurückgedrückt wird,
sobald der anliegende Druck sinkt. Hierbei ist das Rückstellelement
derart ausgelegt, dass bei einem definierten Minimaldruck das Mengen-Begrenzungselement
in der Offen-Stellung angeordnet ist. In der Offen-Stellung ist
die veränderbare
Querschnittsfläche
des Durchflusskanals maximal.
-
Vorzugsweise
weist das Mengen-Begrenzungselement eine insbesondere tellerförmige Erweiterung
auf. Die Erweiterung ist in einem mit der Einlassöffnung verbundenen
Zuführkanal
des Mengenreglers angeordnet, wobei die Erweiterung den Zuführkanal
teilweise verschließt.
Hierdurch ist ein Durchlasskanal ausgebildet, wobei es sich bei
dem Durchlasskanal vorzugsweise um einen die Erweiterung umgebenden
Durchlasskanal handelt. Vorzugsweise ist der Durchlasskanal unabhängig von
der Druckdifferenz und somit unabhängig von der Stellung des Mengen-Begrenzungselementes
stets gleich groß.
Vorzugsweise kann die Erweiterung des Mengen-Begrenzungselementes in der Offen-Stellung,
d. h. bei vollständig
geöffnetem
Durchflusskanal von dem Rückstellelement
gegen einen beispielsweise an der Innenseite des Gehäuses vorgesehenen Anschlag
gedrückt
werden. Hierdurch ist eine Verringerung des Querschnitts des Durchlasskanals
oder ein vollständiges
Verschließen
möglich.
-
Ferner
betrifft die Erfindung eine Kraftstoffversorgungsanlage mit einem
Kraftstoffbehälter,
wie einem Tank. In einem Kraftstoff-Sammelbereich, wie einem Schwalltopf,
des Kraftstoffbehälters
ist eine Fördereinrichtung,
wie eine Kraftstoffpumpe, vorgesehen. Mit Hilfe der Kraftstoffpumpe
wird Kraftstoff über
eine Zuführleitung
zu einem Verbrennungsmotor geleitet. Vorzugsweise unmittelbar nach
der Fördereinrichtung
ist mit der Zuführleitung
eine Abzweigleitung verbunden. Erfindungsgemäß ist in der Abzweigleitung,
die zu einem Förderelement,
wie einer Saugstrahlpumpe, zum Fördern
von Kraftstoff in den Kraftstoff-Sammelbehälter führt, ein Mengenregler angeordnet.
Besonders bevorzugt ist es, den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Mengenregler
in der Abzweigleitung anzuordnen.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die anliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
-
Es
zeigen
-
1 eine
schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungsanlage,
-
2 eine
schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mengenreglers
und
-
3 eine
schematische Schnittansicht eines den Durchflusskanal aufweisenden
Kanalelementes einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
-
Eine
Kraftstoffförderanlage
weist einen Kraftstoffbehälter 10 auf,
der zur Optimierung des Tankvolumens beispielsweise den äußeren Begebenheiten in seiner
Form angepasst ist. Hierbei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Kraftstoff-Sammelbereich 12 ausgebildet, in dem eine
Fördereinrichtung 14 wie
eine Kraftstoffpumpe, angeordnet ist. Anstelle der dargestellten
Ausgestaltung des Kraftstoffbehälters 10 kann
der Kraftstoff-Sammelbereich auch durch einen Schwalltopf ausgebildet
sein.
-
Die
Fördereinrichtung 14 ist
mit einer Zuführleitung 16 verbunden, über die
der Kraftstoff einem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Der im Verbrennungsmotor
nicht verbrannte Kraftstoff wird über eine Rückführleitung 18 wieder
in den Kraftstoffbehälter 10 zurückgeführt.
-
Die
Zuführleitung 16 ist
vorzugsweise in Förderrichtung
unmittelbar hinter der Fördereinrichtung mit
einer Abzweigleitung 20 verbunden. In der Abzweigleitung 20 ist
ein nachstehen an Hand der 2 und 3 näher erläuterter
Mengenregler 22 angeordnet. In Förderrichtung 24 des
Kraftstoffs in der Zuführleitung 20 ist
dem Mengenregler 22 eine Saugstrahlpumpe 26 nachgeordnet.
Der in der Abzweigleitung 20 geförderte Kraftstoff dient somit
als Treibmittel für
die Saugstrahlpumpe 26, die aus dem Kraftstoffbehälter 10 Kraftstoff
in Richtung des Pfeils 28 ansaugt und diesen durch die
Abzweigleitung 20 in den Kraftstoff-Sammelbereich 12 fördert.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
des Mengenreglers 24 (2) ist in
einem Gehäuse 30 ein
stößelförmiges Mengen-Begrenzungselement 32 angeordnet.
Das Mengen-Begrenzungselement 32 ist in einem Hohlraum 34 des
Gehäuses 30 in
Richtung eines Pfeils 36 verschiebbar.
-
Das
Mengebegrenzungselement 32 weist einen im Querschnitt kreisförmigen,
stabförmigen
Ansatz 38 sowie eine tellerförmige Erweiterung 40 auf. Der
Stab 38 ist in einer Längsbohrung 42 in
dem Kanalelement 44 gelagert. Die Längsbohrung 42 verläuft koaxial
zu einer Mittellinie 46 des Mengenreglers.
-
Das
Mengen-Begrenzungselement 32 ist in der Bohrung 42 in
Richtung des Pfeils 36 verschiebbar. Auf Grund des Rückstellelementes 48,
bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um eine den
Stab 38 umgebende Spiralfeder handelt, wird das Mengen-Begrenzungselement 32 in
die in 2 dargestellte Offen-Stellung gedrückt, wenn
die Druckdifferenz zwischen einer Einlassöffnung 50 und einer
Auslassöffnung 52 relativ
gering ist. Sobald sich die Druckdifferenz vergrößert, d. h. sich der Druck
auf der Einlassseite erhöht,
wird das Mengen-Begrenzungselement in 2 nach links
entgegen der Federkraft bewegt.
-
In
dem Kanalelement 44 ist ein Durchflusskanal 54 angeordnet,
dessen im dargestellten Ausführungsbeispiel
mittlerer Teil quer zu der Führungsbohrung 42 verläuft. Der
mittlere Teil des Durchflusskanals 54 ist ferner mit einem
Einlasskanalstück 56 und
einem Auslasskanalstück 58 verbunden,
wobei das Einlasskanalstück 56 in
Richtung der Einlassöffnung 50 und
das Auslasskanalstück 58 in
Richtung der Auslassöffnung 52 weist
bzw. mit dieser verbunden ist.
-
Wird
auf Grund der zwischen der Einlassöffnung 50 und der
Auslassöffnung 52 herrschenden Druckdifferenz
das Mengen-Begrenzungselement 32 in 2 nach links
bewegt, so dringt der Stab 38 in den Durchflusskanal 54 ein
und verringert somit dessen Querschnittsfläche. Bei einer entsprechenden Dimensionierung
der Feder sowie der Geometrie des Durchflusskanals 54, 56, 58 wird
somit auch bei sich verändernder
Druckdifferenz stets im Wesentlichen die gleiche Kraftstoffmenge
durch den Durchflusskanal gefördert.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die tellerförmige
Erweiterung 40 des Mengen-Begrenzungselement 32 zylindrisch
und weist einen Absatz auf, so dass entsprechend zwei zylindrische
Bereiche unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind. Auch der
größere zylindrische
Bereich der tellerförmigen
Erweiterung 40 weist einen Durchmesser auf, der geringfügig kleiner
als der Innendurchmesser des Hohlraums 34 ist. Hierdurch
ist ein Ringspalt 60 ausgebildet. Die durch den erfindungsgemäßen Mengenregler 22 durchströmende Menge
an Kraftstoff ist somit von der Größe bzw. Breite des Ringspalts,
von der Auslegung der Feder sowie von der Abströmgeometrie abhängig, wobei
die Abströmgeometrie
die Geometrie der Kanäle 54, 56, 58 sowie
die Kontur des Stabs 38 umfasst.
-
Um
eine einfache Montage zu ermöglichen, ist
das Gehäuse 30 mit
einem Anschlussstutzen 62 verbunden. Zusätzlich ist
innerhalb des Anschlussstutzens 62 eine Buchse 64 angeordnet.
-
Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des
Mengenreglers (3) entspricht mit Ausnahme der
Ausgestaltung des Kanalelementes 44 der an Hand der 2 beschriebenen
Ausführungsform. Ferner
ist entsprechen der an Hand 2 beschriebenen
Ausführungsform
in dem Kanalelement 44 eine Führungsbohrung 42 zur
Aufnahme und Führung
des Stabs 38 vorgesehen. Im Unterschied zu dem in der ersten
Ausführungsform
(2) enthaltenen Kanalelements weist das zweite
Kanalelement 44 (3) ein Auslasskanalstück 66 auf,
das koaxial zu der Führungsbohrung 42 ist.
Hierdurch ist die Herstellung vereinfacht, da die Führungsbohrung 42 sowie
das Auslasskanalstück 66 in
einem Arbeitsschritt hergestellt werden können. Der Durchflusskanal 54 sowie
das Einlasskanalstück 56 entsprechen
im Wesentlichen der an Hand 2 beschriebenen
Ausgestaltung.