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Stand der Technik
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In Kraftstofftanks, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, können Kraftstofffördervorrichtungen vorgesehen sein, die eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgen. Beispielsweise ist eine Kraftstofffördervorrichtung aus
DE 10 2010 039 547 A1 bekannt.
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Die Kraftstofffördervorrichtung kann dabei ein Reservoir aufweisen, das zunächst mit Kraftstoff gefüllt wird. Anschließend wird der Kraftstoff auf dem Reservoir zur Brennkraftmaschine gefördert. Das Reservoir kann mit Hilfe einer Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff gefüllt werden. Hierzu benötigt die Saugstrahlpumpe Kraftstoff als Treibmittel. Dabei kann das Treibmittel beispielsweise direkt aus einer Kraftstoffpumpe, die die Brennkraftmaschine versorgt, geliefert werden. Alternativ kann das Treibmittel aus einem Rücklauf, das heißt aus überschüssigem, der Brennkraftmaschine geliefertem Kraftstoff bereitgestellt werden.
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Dabei wird das Treibmittel kontinuierlich an die Saugstrahlpumpe bereitgestellt, so dass die Saugstrahlpumpe kontinuierlich das Reservoir mit Kraftstoff füllt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es kann ein Bedarf an einem verbesserten System und einem verbesserten Verfahren zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine bestehen, die es insbesondere ermöglichen Energie einzusparen.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsform der Erfindung im Detail diskutiert.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein System zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine vorgestellt. Das System weist eine erste Kraftstoffpumpe, eine zweite Kraftstoffpumpe, eine Saugstrahlpumpe und eine Steuereinheit auf. Die erste Kraftstoffpumpe ist ausgeführt, Kraftstoff aus einem Reservoir zur Brennkraftmaschine zu fördern. Die Saugstrahlpumpe ist ausgeführt, das Reservoir mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank, in dem das Reservoir angeordnet ist, zu befüllen. Die zweite Kraftstoffpumpe ist ausgeführt, die Saugstrahlpumpe zu betreiben, das heißt mit dem Treibmittel Kraftstoff zu versorgen. Ferner ist die Steuereinheit ausgeführt, die zweite Kraftstoffpumpe lediglich zu betreiben, wenn ein Kraftstofffüllstand einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet.
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Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, im Reservoir eine zusätzliche zweite Kraftstoffpumpe zum Betreiben der Saugstrahlpumpe vorzusehen. Die zweite Kraftstoffpumpe ist dabei abschaltbar ausgeführt und steht lediglich für das Betreiben der Saugstrahlpumpe zur Verfügung. Dabei wird die zweite Kraftstoffpumpe bedarfsgerecht geschaltet. Das heißt, die Saugstrahlpumpe wird mit Hilfe einer Steuereinheit lediglich dann betrieben, wenn der Tankfüllstand unter einen vorgegebenen Wert fällt.
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Durch die Verwendung einer zusätzlichen Kraftstoffpumpe, nämlich der zweiten Kraftstoffpumpe, kann die Kraftstoffversorgung von leistungsstarken Brennkraftmaschinen sichergestellt werden. Ferner kann durch den bedarfsgerechten Betrieb der zweiten Kraftstoffpumpe Energie eingespart werden, da die Energie zur Erzeugung der Treibmenge für die Saugstrahlpumpe nur bei Bedarf eingesetzt wird.
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Das System kann dabei beispielsweise in Kraftstofftanks von Kraftstofffahrzeugen eingesetzt werden und als Kraftstofffördervorrichtung ausgeführt sein. Das System weist beispielsweise ein Reservoir, das auch als Speichertopf bezeichnet werden kann, auf. Das Reservoir wird zum Beispiel möglichst nah am Boden des Kraftstofftanks positioniert und kann über Führungsstangen und gegebenenfalls Federn an den Boden des Kraftstofftanks gedrückt werden. Am Boden des Reservoirs kann eine Öffnung vorgesehen sein, die über ein Ventil verschließbar ist. Über der Öffnung kann die Saugstrahlpumpe vorgesehen sein. Die Saugstrahlpumpe weist dabei eine Treibleitung, auch als Zuführleitung bezeichnet, auf. Ferner weist die Saugstrahlpumpe eine Düse und einen Mischkanal auf. Tritt das Treibmittel Kraftstoff durch eine kleine Öffnung der Düse in den Mischkanal ein, so findet ein Druckabfall statt, so dass durch das Ventil im Boden des Reservoirs Kraftstoff aus dem Kraftstofftank angesaugt wird.
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Die erste Kraftstoffpumpe und die zweite Kraftstoffpumpe können ebenfalls direkt im Reservoir vorgesehen sein. Dabei können die erste und die zweite Kraftstoffpumpe beispielsweise Elektrokraftstoffpumpen oder mechanische Kraftstoffpumpen sein. Die zweite Kraftstoffpumpe ist dabei unabhängig bzw. separat von der ersten Kraftstoffpumpe ausgeführt. Dabei kann die erste Kraftstoffpumpe beispielsweise im kontinuierlichen Betrieb, das heißt beispielsweise im Dauerbetrieb, Kraftstoff aus dem Reservoir zur Brennkraftmaschine liefern. Ein überschüssiger Kraftstoff kann beispielsweise über einen Rücklauf zurück ins Reservoir geführt werden. Die zweite Kraftstoffpumpe wird nicht kontinuierlich, sondern lediglich bei Bedarf betrieben. Dabei pumpt die zweite Kraftstoffpumpe Kraftstoff als Treibmittel zur Saugstrahlpumpe bzw. zu mehreren Saugstrahlpumpen, die wiederum bei Betrieb der zweiten Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ins Reservoir saugen.
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Wann die zweite Kraftstoffpumpe betrieben, also mit Kraftstoff versorgt wird, kann durch eine Steuereinheit festgelegt werden. Die Steuereinheit kann dabei beispielsweise einen Prozessor und einen Speicher aufweisen. Dabei kann die Steuereinheit beispielsweise ein Motorsteuergerät oder ein Pumpensteuergerät darstellen. Insbesondere kann die Steuereinheit direkt der zweiten Kraftstoffpumpe zugeordnet sein oder alternativ mehrere Vorgänge innerhalb des Systems steuern. Das Steuergerät ist dabei ausgeführt, einen aktuellen Kraftstofffüllstand zu ermitteln bzw. zu empfangen und diesen mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen. Der Schwellenwert kann dabei beispielsweise in einer Speichereinheit der Steuereinheit gespeichert sein. Liegt der aktuell ermittelte Kraftstofffüllstand unter dem vorgegebenen Schwellenwert, so steuert die Steuereinheit die zweite Kraftstoffpumpe derart an, dass diese Treibmittel an die Saugstrahlpumpe liefert und diese somit betreibt. Anders ausgedrückt steuert die Steuereinheit die zweite Kraftstoffpumpe derart, dass diese sobald der Kraftstofffüllstand unter einen bestimmten Wert fällt, Kraftstoff ins Reservoir gepumpt wird. Der Kraftstofffüllstand kann dabei an unterschiedlichen Stellen im Kraftstofftank ermittelt werden. Beispielsweise kann der Kraftstofffüllstand direkt im Kraftstofftank oder direkt im Reservoir ermittelt werden.
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Die Steuereinheit kann dabei innerhalb des Reservoirs bzw. innerhalb des Kraftstofftanks oder außerhalb des Reservoirs und gegebenenfalls außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das System eine erste Füllstandsmess-Einrichtung auf. Die erste Füllstandsmess-Einrichtung ist dabei ausgeführt, den Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank, in dem das System angeordnet ist, zu ermitteln. Ferner ist die erste Füllstandsmess-Einrichtung ausgeführt den ermittelten Kraftstofffüllstand an die Steuereinheit zu übermitteln. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Kraftstofffüllstand ein Tankfüllstand ermittelt. Hierzu kann die erste Füllstandsmess-Einrichtung einen Schwimmer und ein Potentiometer aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das System eine zweite Füllstandsmess-Einrichtung auf, die ausgeführt ist, den Kraftstofffüllstand im Reservoir zu ermitteln. Ferner ist die zweite Füllstandsmess-Einrichtung ausgeführt, den ermittelten Kraftstofffüllstand an die Steuereinheit zu übermitteln. Hierbei wird der Kraftstofffüllstand als Reservoirfüllstand ermittelt und der Steuereinheit zugeführt. Hierzu kann die zweite Füllstandsmess-Einrichtung als Kontaktschalter bzw. als Reedkontakt bzw. als Reed-Switch ausgeführt sein. Vorteilhafterweise kann die zweite Füllstandsmess-Einrichtung direkt im oberen Bereich, insbesondere am oberen Rand des Reservoirs angeordnet sein.
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Die erste und die zweite Füllstandsmess-Einrichtungen können als Teil des Systems bzw. der Kraftstofffördervorrichtung ausgeführt sein. Alternativ können die erste und die zweite Füllstandsmess-Einrichtungen separat vom System ausgeführt sein und mit diesem, insbesondere mit der Steuereinheit drahtlos oder drahtgebunden kommunizieren. Das System kann dabei lediglich eine erste Füllstandsmess-Einrichtung oder lediglich eine zweite Füllstandsmess-Einrichtung aufweisen. Alternativ können sowohl die erste als auch die zweite Füllstandsmess-Einrichtung im System vorgesehen bzw. integriert sein. Sind beide Füllstandsmess-Einrichtungen im System vorgesehen, so können sowohl der Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank als auch der Kraftstofffüllstand im Reservoir der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise kann die Steuereinheit die Notwendigkeit, die zweite Kraftstoffpumpe zu betreiben und damit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ins Reservoir zu saugen, noch genauer bestimmen, so dass gegebenenfalls zusätzlich Energie eingespart werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Füllstandsmess-Einrichtung ausgeführt, den Kraftstofffüllstand kontinuierlich zu ermitteln und gegebenenfalls auch kontinuierlich an die Steuereinheit zu übermitteln. Zusätzlich oder alternativ ist die zweite Füllstandsmess-Einrichtung ausgeführt, den Kraftstofffüllstand im Reservoir kontinuierlich zu ermitteln und gegebenenfalls kontinuierlich an die Steuereinheit zu übermitteln. Alternativ kann sowohl die erste als auch die zweite Füllstandsmess-Einrichtung ausgeführt sein, den jeweiligen Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank und im Reservoir zum vorgegebenen Zeitpunkt bzw. in vorgegebenen Zeitintervallen zu ermitteln und an die Steuereinheit zu übermitteln.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, den ermittelten Kraftstofffüllstand mit dem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen. Dabei können mehrere Schwellenwerte vorgegeben sein. Insbesondere wenn sowohl die erste Füllstandsmess-Einrichtung als auch die zweite Füllstandsmess-Einrichtung die ermittelten Werte an die Steuereinheit übermitteln, können in der Steuereinheit ein erster Schwellenwert und ein zweiter Schwellenwert vorgesehen sein. Insbesondere können die in der Steuereinheit vorgesehenen Schwellenwerte für den Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank und für den Kraftstofffüllstand im Reservoir unterschiedlich sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit als Motorsteuergerät oder als Pumpensteuergerät ausgeführt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines oben dargestellten Systems beschrieben. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine Steuereinheit ausgeführt werden und weist die folgenden Schritte auf: Ansteuern einer ersten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Reservoir zu einer Brennkraftmaschine; Ermitteln eines Kraftstofffüllstands und Vergleichen des Kraftstofffüllstands mit einem vorgebbaren Schwellenwert durch eine Steuereinheit; Ansteuern einer zweiten Kraftstoffpumpe zum Betreiben einer Saugstrahlpumpe, wenn der Kraftstofffüllstand unter dem Schwellenwert liegt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung ersichtlich.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. ihrer Bestandteile gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in der Figur nicht maßstabgetreu wiedergegeben. Sich entsprechende Elemente sind mit den gleichen Referenznummern versehen.
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In 1 ist das erfindungsgemäße System 1 in einem Kraftstofftank 5 dargestellt. Das System 1 weist eine erste Kraftstoffpumpe 11, eine zweite Kraftstoffpumpe 13, eine Saugstrahlpumpe 15 und eine Steuereinheit 25 auf. Die erste Kraftstoffpumpe 11 versorgt dabei eine außerhalb des Kraftstofftanks 5 angeordnete Brennkraftmaschine 3 mit Kraftstoff 7. Zwischen der ersten Kraftstoffpumpe 11 und der Brennkraftmaschine 3 kann ein Filter 31 vorgesehen sein. Die erste Kraftstoffpumpe 11 fördert dabei beispielsweise kontinuierlich Kraftstoff 7 zur Brennkraftmaschine 3. Der überschüssige Kraftstoff kann dabei über eine Überströmleitung 37 und gegebenenfalls über ein Druckregelventil 39 zurück in den Kraftstofftank 5 und insbesondere in ein darin angeordnetes Reservoir 9 gefördert werden.
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Das System 1 weist ferner das Reservoir 8 auf, in dem die erste Kraftstoffpumpe 11, die zweite Kraftstoffpumpe 13 und die Saugstrahlpumpe 15 angeordnet sind. Das Reservoir 9 kann dabei beispielsweise über einen Tankflansch 33 in den Kraftstofftank 5 eingesetzt sein und über eine oder mehrere Führungsstangen 35 an den Boden des Kraftstofftanks 5 gedrückt werden. An den Führungsstangen 35 können Federn vorgesehen sein. Alternativ kann das Reservoir 8 direkt am Boden des Kraftstofftanks 5 befestigt sein.
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Die Saugstrahlpumpe 15 ist in der Nähe des Bodens 23 des Reservoirs 9 angeordnet. Dabei weist die Saugstrahlpumpe 15 eine Düse 17 und eine Zuführleitung 19 auf, die mit Hilfe der zweiten Kraftstoffpumpe 13 mit dem Treibmittel Kraftstoff 7 versorgt wird. An der Düse 17 befindet sich im Boden 23 des Reservoirs 19 eine Öffnung, die durch ein Ventil 21 verschließbar ist. Tritt das Treibmittel Kraftstoff 7 durch die Öffnung der Düse 17 in einen Mischkanal, so findet ein Druckabfall an der Düse statt, so dass das Ventil 21 öffnet und Kraftstoff 7 aus dem Kraftstofftank 5 in das Reservoir 9 strömt bzw. angesaugt wird. Die zweite Kraftstoffpumpe 13 wird dabei jedoch nicht kontinuierlich betrieben, sondern liefert lediglich bei Bedarf Kraftstoff 7 an die Zuführleitung 19 der Saugstrahlpumpe 15.
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Der Bedarf wird dabei mit Hilfe der Steuereinheit 25 ermittelt. Die Steuereinheit 25 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am Tankflansch 33 angeordnet. Alternativ kann die Steuereinheit 25 direkt an der zweiten Kraftstoffpumpe 13 oder außerhalb des Kraftstofftanks 5 angeordnet sein. Die Steuereinheit ist ausgeführt, einen Kraftstofffüllstand zu ermitteln. Hierzu ist die Steuereinheit 25 im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer ersten Füllstandsmess-Einrichtung 27 und einer zweiten Füllstandsmess-Einrichtung 29 verbunden. Alternativ kann lediglich eine der Füllstandsmess-Einrichtungen 27, 29 im System 1 vorgesehen sein. Die erste Füllstandsmess-Einrichtung 27 ist außerhalb des Reservoirs 9 angeordnet und als Schwimmer mit Potentiometer ausgeführt. Dabei ist die erste Füllstandsmess-Einrichtung 27 ausgeführt, einen Kraftstofffüllstand direkt im Kraftstofftank 5 zu ermitteln. Die zweite Füllstandsmess-Einrichtung 29 ist direkt im Reservoir 9 angeordnet und als Kontaktschalter ausgeführt. Insbesondere ist die zweite Füllstandsmess-Einrichtung 29 im oberen Bereich des Reservoirs 9 angeordnet. Die zweite Füllstandsmess-Einrichtung 29 ermittelt dabei den Kraftstofffüllstand direkt im Reservoir. Der Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank 5 und der Kraftstofffüllstand im Reservoir 9 können sich, wie in 1 gezeigt, unterscheiden.
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Die Steuereinheit 25 ist beispielsweise über Kabel oder alternativ drahtlos mit der zweiten Kraftstoffpumpe 13, der ersten Füllstandsmess-Einrichtung 27 und der zweiten Füllstandsmess-Einrichtung 29 verbunden. Die Füllstandsmess-Einrichtungen 27, 29 liefern kontinuierlich oder in bestimmten Zeitintervallen Messwerte an die Steuereinheit 25. Diese wertet die übermittelten Kraftstofffüllstände aus, indem sie mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen werden. Insbesondere wird ein Kraftstofffüllstand, der im Kraftstofftank 5 ermittelt wurde, mit einem ersten Schwellenwert verglichen. Ferner wird ein im Reservoir 9 ermittelter Kraftstofffüllstand mit einem zweiten Schwellenwert verglichen. Liegt einer oder sogar beide ermittelte Kraftstofffüllstände unter den jeweiligen Schwellenwerten, so steuert die Steuereinheit 25 die zweite Kraftstoffpumpe 13 an, Kraftstoff 7 zur Saugstrahlpumpe 15 zu pumpen und damit diese zum Befüllen der Reservoirs 9 zu betreiben.
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Auf diese Weise wird die zweite Kraftstoffpumpe 13 lediglich bedarfsgerecht geschaltet und zum Beispiel nur bei geringem Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank 5 betrieben. Hierdurch wird Energie eingespart. Ferner kann durch den Einsatz der zweiten Kraftstoffpumpe 13 eine sichere Kraftstoffzufuhr auch an Brennkraftmaschinen 3 mit hoher Performance gewährleistet werden.
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Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisen“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, das weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039547 A1 [0001]
