-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff bei einem Kraftfahrzeug wie z.B. Motorrad. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpenanordnung, welche eine derartige Kraftstoffpumpe und einen Kraftstofftank aufweist, in welchem die Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieben einer derartigen Kraftstoffpumpe.
-
Eine derartige Kraftstoffpumpe ist beispielsweise aus der
GB 2478876 B bekannt. Hierbei handelt sich um eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Magnetkolbenpumpe, welche einen Kolben, einen Aktor zur Betätigung des Kolbens, ein Rückstellelement zur Rückstellung des Kolbens in eine Ausgangsposition, ein Einlassventil, einen Förderraum und ein Auslassventil aufweist. Durch die Betätigung des Kolbens wird in der Ansaugphase Kraftstoff über das Einlassventil in den Förderraum angesaugt. In der Förderphase wird der Kraftstoff über das Auslassventil aus dem Förderraum gefördert. Aufgrund von Temperaturbelastung kann der Kraftstoff bei geringem Saugdruck am Einlassventil ausgasen, wodurch der Förderraum zum Großteil mit Kraftstoffdampf gefüllt wird. Dies kann den Liefergrad und die Funktion der Pumpe erheblich bis hin zum Totalausfall beeinträchtigen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Kraftstoffpumpe ein verbessertes Förderverhalten, insbesondere beim Fördern von heißem Kraftstoff nahe dessen Siedepunkt, aufweist. Dies wird erfindungsgemäß durch konstruktive Maßnahmen erreicht, so dass eine Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors benutzt wird, um einen Kamineffekt zu realisieren. Somit wird eine verbesserte Strömungsführung in der Kraftstoffpumpe erzeugt und eine anschließende Abkühlung des Kraftstoffs in einem Saugbereich der Kraftstoffpumpe ermöglicht. Ferner wird ein Ansaugen von entstehenden Kraftstoffdämpfen in einen Förderraum der Kraftstoffpumpe verhindert. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe ein Pumpengehäuse, ein Förderelement zum Fördern von Kraftstoff, einen wärmeerzeugenden Aktor zum Betätigen des Förderelements, einen ersten Kraftstoffpfad, welcher von einem Einlass zu einem Förderraum führt, und einen zweiten Kraftstoffpfad, welcher vom Einlass am wärmeerzeugenden Aktor vorbei zu einer ersten Gehäuseöffnung führt, wobei die erste Gehäuseöffnung in vertikaler Richtung oberhalb des Einlasses angeordnet ist. Ferner wird der wärmeerzeugende Aktor abgekühlt, wodurch eine ausfallsichere Funktion der Kraftstoffpumpe sichergestellt wird. Das Pumpengehäuse weist bevorzugt einen Grundkörper und eine Halterung auf, welche insbesondere plattenförmig ausgebildet ist.
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Vorzugsweise entspricht eine Strömungsrichtung im zweiten Kraftstoffpfad im Wesentlichen einer Längsachse der Kraftstoffpumpe. Dadurch werden das Einsetzen und die Ausbreitung des Kamineffekts erleichtert.
-
Weiter bevorzugt ist ein Umlenkelement am Pumpengehäuse angeordnet, welches Kraftstoff nach dem Einlass in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads umlenkt. Somit wird der Kamineffekt unterstützt. Weiterhin können die Druckverluste im zweiten Kraftstoffpfad verringert werden.
-
Ferner bevorzugt weist die Kraftstoffpumpe einen Vorraum auf, welcher nach dem Einlass angeordnet ist. Der Vorraum ist vorzugsweise als eine Ausnehmung durch Materialentfernung im Pumpengehäuse der Kraftstoffpumpe ausgebildet. Im Vorraum wird vorteilhafterweise der Kraftstoff in eine erste Strömung über den ersten Kraftstoffpfad und in eine zweite Strömung über den zweiten Kraftstoffpfad geteilt. Die erste Strömung entspricht einem Fördervolumen, welches durch das Bewegen des Förderelements erzeugt wird, wobei die zweite Strömung einer Konvektionsströmung entspricht, welche durch den Kamineffekt erzeugt wird. Des Weiteren weist das Pumpengehäuse mindestens eine erste Kraftstoffpfadöffnung und mindestens eine zweite Kraftstoffpfadöffnung auf, welche in Strömungsrichtung nach dem Einlass bzw. dem Vorraum angeordnet sind. Durch die erste Kraftstoffpfadöffnung verläuft der erste Kraftstoffpfad und durch die zweite Kraftstoffpfadöffnung der zweite Kraftstoffpfad.
-
Besonders bevorzugt weist das Umlenkelement einen Neigungswinkel von 0 bis 90 Grad, bevorzugt 30 Grad bis 60 Grad, insbesondere bevorzugt 45 Grad, in Bezug auf die Längsachse der Kraftstoffpumpe auf.
-
Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn das Umlenkelement als ein Kegelfilter ausgebildet ist, wobei der erste Kraftstoffpfad durch den Kegelfilter verläuft. Neben der Umlenkung von Kraftstoff wird durch den Kegelfilter sichergestellt, dass entstehende Dampfblasen vom ersten Kraftstoffpfad fern gehalten werden. Somit wird verhindert, dass die Dampfblasen in den Förderraum gelangen, was die Funktion der Kraftstoffpumpe stark einschränken könnte. Durch die Form des Kegelfilters wird ermöglicht, dass die Dampfblasen in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads bewegt und von der zweiten Strömung im zweiten Kraftstoffpfad mitgerissen werden. Besonders bevorzugt können die entstehenden Dampfblasen, insbesondere durch die erste Gehäuseöffnung, von der Kraftstoffpumpe entfernt werden. Die Benutzung eines Kegelfilters ist ferner vorteilhaft, da Einbrüche im Druck und Volumenstrom im Gegensatz zu der Benutzung von keinem oder einem zylindrischen Filter eliminiert werden. Wenn kein Filter vorgesehen ist, können die Dampfblasen in den Förderraum gelangen, wodurch die Kraftstofffördermenge und damit auch der Druck beeinflusst werden.
-
Ferner bevorzugt kann das Pumpengehäuse eine zweite Kraftstoffpfadöffnung aufweisen, durch welche der zweite Kraftstoffpfad verläuft, und wobei der Kegelfilter unmittelbar an der zweiten Kraftstoffpfadöffnung abschließt. Somit wird eine strömungsgünstige Gestaltung des zweiten Kraftstoffpfads ermöglicht. Insbesondere ist der Kegelfilter derart geneigt, dass ein geneigter Teil des Kegelfilters unmittelbar an der zweiten Kraftstoffpfadöffnung abschließt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt der zweite Kraftstoffpfad an einer Innenseite und einer Außenseite des wärmeerzeugenden Aktors vorbei. Durch die Umströmung des wärmeerzeugenden Aktors von Kraftstoff kann ein großer Teil der entstehenden Wärme an den Kraftstoff abgegeben werden. Dies hat zur Folge, dass der umströmende Kraftstoff mehr erwärmt wird, wodurch der Kamineffekt aufrechterhalten und verstärkt wird.
-
Ferner bevorzugt ist der wärmeerzeugende Aktor eine Magnetspule. Zum einen kann durch die Verwendung einer Magnetspule das Betätigen des Förderelements in einfacher und genauer Weise ermöglicht werden. Zum anderen weist eine Magnetspule eine schnelle und große Wärmeabgabe auf, wodurch in der Kraftstoffpumpe ein Kamineffekt schnell verursacht und damit eine Konvektionsströmung erzeugt werden kann.
-
Weiter bevorzugt weist die Kraftstoffpumpe ein Gehäusebauteil auf, welches eingerichtet ist, eine Öffnung eines Kraftstofftanks, in welchen die Kraftstoffpumpe angeordnet werden kann, abzuschließen. Das Pumpengehäuse und das Gehäusebauteil bilden zusammen ein gesamtes Gehäuse. Ferner umgibt das Gehäusebauteil zumindest teilweise das Pumpengehäuse. Dadurch kann die Kraftstoffpumpe standardisiert ausgebildet sein, wobei das Gehäusebauteil kundenspezifisch hergestellt werden kann. Alternativ können das Pumpengehäuse und das Gehäusebauteil einstückig ausgebildet sein. Weiterhin weist vorzugsweise das Gehäusebauteil eine zweite Gehäuseöffnung und eine dritte Gehäuseöffnung auf. Über die zweite Gehäuseöffnung kann Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch das Gehäusebauteil zum Einlass der Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei der durch die Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoff über die dritte Gehäuseöffnung weitergefördert werden kann.
-
Ferner bevorzugt weist das Gehäusebauteil einen Rückführungskanal auf, welcher an einem ersten Ende des Rückführungskanals durch die zweite Gehäuseöffnung in Strömungsverbindung mit der ersten Gehäuseöffnung und an einem zweiten Ende des Rückführungskanals in Strömungsverbindung mit dem Einlass der Kraftstoffpumpe steht. Dadurch kann der durch die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors erwärmte Kraftstoff vom im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoff abgekühlt werden und dem Einlass der Kraftstoffpumpe zugeführt werden. Somit erfolgt eine Kühlung eines Saugbereichs der Kraftstoffpumpe, was zu einem verbesserten Förderverhalten führt. Außerdem entsteht durch die Rückführung vom abgekühlten Kraftstoff zum Einlass der Kraftstoffpumpe ein Kreislauf, durch welchen der Kraftstoff im Saugbereich der Kraftstoffpumpe vorbeschleunigt wird. Dies führt zu einer Reduzierung von Saugverlusten.
-
Vorzugsweise kann die Kraftstoffpumpe ferner eine Rezirkulationsleitung umfassen, welche die erste Gehäuseöffnung des Pumpengehäuses mit der zweiten Gehäuseöffnung des Gehäusebauteils verbindet, wobei die zweite Gehäuseöffnung in Strömungsverbindung mit dem Einlass der Kraftstoffpumpe steht. Dadurch wird der durch die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors erwärmte Kraftstoff dem Einlass der Kraftstoffpumpe gezielt zugeführt. Somit entsteht durch die Rückführung vom Kraftstoff zum Einlass der Kraftstoffpumpe ein Kreislauf, durch welchen der Kraftstoff im Saugbereich der Kraftstoffpumpe vorbeschleunigt wird. Dies führt zu einer Reduzierung von Saugverlusten. Neben einer Neuherstellung einer Kraftstoffpumpe mit der erfindungsgemäßen Rezirkulationsleitung ist die einfache Nachrüstung einer bereits vorhandenen Kraftstoffpumpe mit der erfindungsgemäßen Rezirkulationsleitung möglich.
-
In vorteilhafter Weise kann die Rezirkulationsleitung stromabwärts der ersten Gehäuseöffnung eine Abzweigungsleitung aufweisen. Durch die Abzweigungsleitung können entstehende Dampfblasen von der Kraftstoffpumpe entfernt werden. Dies führt zu einer Minderung der Gefahr eines Fördermengeneinbruchs infolge Gasbildung im Förderraum der Kraftstoffpumpe. Somit kann der Förderraum bzw. die Kraftstoffpumpe kleiner dimensioniert werden. Insbesondere kann ein Förderraumvolumen um bis einen Faktor von vier reduziert werden. Dadurch erfolgen eine schnellere Dynamik und ein niedriger Energieverbrauch für das Fördern von Kraftstoff. Alternativ oder zusätzlich kann ein baulicher Aufwand für den Aktor bzw. den Magnetkreis reduziert werden.
-
Besonders bevorzugt kann die Abzweigungsleitung geradlinig in der vertikalen Richtung ausgebildet sein. Es kann weiter von Vorteil sein, wenn die Abzweigungsleitung mittig in Bezug auf die Längsachse der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Somit können die entstehenden Dampfblasen auf schnelle und sichere Weise von der Kraftstoffpumpe entfernt werden und damit ein verbessertes Förderverhalten der Kraftstoffpumpe gewährleistet werden.
-
Vorteilhafterweise kann die Rezirkulationsleitung einen glockenförmigen Bereich aufweisen, welcher an der ersten Gehäuseöffnung, insbesondere mittig in Bezug auf die Längsachse der Kraftstoffpumpe, angeordnet ist, und einen querschnittserweiterten Unterbereich und einen stiftförmigen Erhebungsunterbereich umfasst. Der stiftförmige Erhebungsunterbereich kann als die Abzweigungsleitung dienen. Alternativ kann die Abzweigungsleitung am stiftförmigen Erhebungsunterbereich angebracht sein. Somit ist genügend freier Querschnitt zur Gasabfuhr vorhanden.
-
Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform können entstehende Dampfblasen von der Kraftstoffpumpe durch eine Bohrung im glockenförmigen Bereich entfernt werden.
-
Weiter bevorzugt kann zwischen der Rezirkulationsleitung und der zweiten Gehäuseöffnung ein Filterelement vorgesehen sein, welches am Gehäusebauteil angeordnet ist. Somit kann der rezirkulierende Kraftstoff gefiltert werden, bevor der Kraftstoff in den Förderraum der Kraftstoffpumpe zugeführt wird. Dadurch wird eine ausfallsichere Funktion der Kraftstoffpumpe sichergestellt.
-
Ferner vorteilhaft ist, wenn die Rezirkulationsleitung einen Abdeckungsbereich aufweist, über welchen die Rezirkulationsleitung an der zweiten Gehäuseöffnung des Gehäusebauteils angeordnet ist, und welcher mindestens eine erste Abdeckungsöffnung und mindestens eine zweite Abdeckungsöffnung aufweist, wobei die mindestens eine zweite Abdeckungsöffnung in der vertikalen Richtung oberhalb der mindestens einen ersten Abdeckungsöffnung angeordnet ist. Vorzugsweise ist durch den Abdeckungsbereich eine Mischzone definiert. Durch die erste Abdeckungsöffnung kann kühler Kraftstoff aus einem Kraftstofftank in die Mischzone gelangen, in welcher der kühle Kraftstoff mit dem durch die Abwärme des Aktors erwärmten Kraftstoff gemischt wird. lst der aus dem Kraftstofftank angesaugte Kraftstoff infolge hoher Umgebungstemperatur oder Sonneneinstrahlung bereits nahe seines Siedezustandes, so sorgt die Durchmischung mit dem rezirkulierenden, wärmeren Kraftstoff dafür, dass der aus dem Kraftstofftank angesaugte Kraftstoff in der Mischzone zum Sieden kommt und schwerflüchtiger wird. Das entstehende Gas wird durch die zweite Abdeckungsöffnung in den Kraftstofftank abgeführt. Dadurch, dass der rezirkulierende Kraftstoff einen Teil seiner Wärme an den mit ihm durchmischten Kraftstoff aus dem Kraftstofftank abgibt, wird Ersterer abgekühlt. Die Temperatur der Mischung aus beiden Kraftstoffanteilen liegt unterhalb ihrer Siedetemperatur. Ein ansaugbedingter Unterdruck im Förderraum der Kraftstoffpumpe führt folglich nicht zur Gasbildung im Förderraum, weshalb die Fördermenge nicht einbrechen kann.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl von ersten Abdeckungsöffnungen und eine Vielzahl von zweiten Abdeckungsöffnungen vorgesehen, wobei die ersten Abdeckungsöffnungen und/oder die zweiten Abdeckungsöffnungen als Perforierungen ausgebildet und an einem Außenumfang des Abdeckungsbereichs der Rezirkulationsleitung angeordnet sind.
-
Weiter bevorzugt kann die Rezirkulationsleitung mittels mindestens einer Clipsverbindung am Pumpengehäuse und/oder am Filterelement und/oder am Gehäusebauteil angeordnet sein. Somit wird eine lösbare Befestigung der Rezirkulationsleitung in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpenanordnung, welche eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe und einen Kraftstofftank umfasst, in welchem die Kraftstoffpumpe zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, angeordnet ist. Somit ist ein kompakter Aufbau der Kraftstoffpumpenanordnung möglich, was besonders wichtig bei Motorrädern ist.
-
Vorzugsweise mündet der zweite Kraftstoffpfad im Kraftstofftank. Somit wird der Kraftstoff des zweiten Kraftstoffpfads zurückgeführt. Ferner können bevorzugt entstehende Dampfblasen über die erste Gehäuseöffnung in den Kraftstofftank gelangen, wobei die Dampfblasen entweder durch den im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoff kondensiert werden, um keine Kraftstoffmenge zu verlieren, oder gegebenenfalls aus dem Kraftstofftank entfernt werden.
-
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe, umfassend die Schritte des Zuführens von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über einen ersten Kraftstoffpfad in einen Förderraum, wobei der erste Kraftstoffpfad von einem Einlass der Kraftstoffpumpe zum Förderraum führt, und des Vorbeiführens von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über einen zweiten Kraftstoffpfad an einem wärmeerzeugenden Aktor vorbei, wobei der zweite Kraftstoffpfad vom Einlass zu einer ersten Gehäuseöffnung führt, und wobei der Kraftstoff durch den wärmeerzeugenden Aktor zum Ausgasen von leichtflüchtigen Anteilen des Kraftstoffs erwärmt wird, wobei die erste Gehäuseöffnung in vertikaler Richtung oberhalb des Einlasses angeordnet ist.
-
Damit sind die oben in Bezug auf die Kraftstoffpumpe sowie die Kraftstoffpumpenanordnung beschriebenen Vorteile verbunden.
-
Vorteilhafterweise wird Kraftstoff nach dem zweiten Einlass in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads umgelenkt.
-
Es ist ferner von Vorteil, wenn der erwärmte Kraftstoff über die erste Gehäuseöffnung in den Kraftstofftank gelangt und im Kraftstofftank gekühlt wird, und der gekühlte Kraftstoff zum Einlass der Kraftstoffpumpe zurückgeführt wird. Dadurch erfolgt eine Kühlung in einem Saugbereich der Kraftstoffpumpe. Somit kann ein Ausgasen des Kraftstoffs im Saugbereich der Kraftstoffpumpe reduziert und ihre ausfallsichere Funktion sichergestellt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung ist:
-
1 eine vereinfachte, schematische Schnittansicht einer Kraftstoffpumpenanordnung mit einer Kraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
-
2 ein vergrößerter Bereich der in 1 gezeigten Kraftstoffpumpenanordnung, und
-
3 eine vereinfachte, schematische Schnittansicht einer Kraftstoffpumpenanordnung mit einer Kraftstoffpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Kraftstoffpumpe 1 sowie eine Kraftstoffpumpenanordnung 9 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
-
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 teilweise in einem Kraftstofftank 10 der Kraftstoffpumpenanordnung 9 angeordnet.
-
Ferner umfasst die Kraftstoffpumpe 1 ein Pumpengehäuse 2, ein Förderelement 3 zum Fördern von Kraftstoff und einen als Magnetspule ausgebildeten wärmeerzeugenden Aktor 4 zum Betätigen des Förderelements 3. Das Förderelement 3 ist als Kolben ausgebildet. Weiterhin weist die Kraftstoffpumpe 1 einen ersten Kraftstoffpfad 5, welcher von einem Einlass 20 zu einem Förderraum 7 führt, und einen zweiten Kraftstoffpfad 6 auf, welcher vom Einlass 20 am wärmeerzeugenden Aktor 4 vorbei zu einer ersten Gehäuseöffnung 21 führt.
-
Erfindungsgemäß ist die erste Gehäuseöffnung 21 in einer vertikalen Richtung V oberhalb des Einlasses 20 angeordnet. Durch diese Anordnung wird im Betrieb der Kraftstoffpumpe 1 ein Kamineffekt verursacht, welcher später bei der Beschreibung der Funktionsweise der Kraftstoffpumpe 1 näher erläutert wird. Im zweiten Kraftstoffpfad 6 entspricht eine Strömungsrichtung des Kraftstoffs im Wesentlichen einer Längsachse L der Kraftstoffpumpe 1.
-
Des Weiteren weist die Kraftstoffpumpe einen Vorraum 22 auf, welcher nach dem Einlass 20 angeordnet ist. Der Vorraum ist als eine Ausnehmung durch Materialentfernung im Pumpengehäuse 2 der Kraftstoffpumpe 1 ausgebildet. Im Pumpengehäuse 2 sind ferner eine erste Kraftstoffpfadöffnung 23 und eine zweite Kraftstoffpfadöffnung 24 vorgesehen. Durch die erste Kraftstoffpfadöffnung 23 verläuft der erste Kraftstoffpfad 5 und durch die zweite Kraftstoffpfadöffnung 24 der zweite Kraftstoffpfad 6. Der zweite Kraftstoffpfad 6 führt an einer Innenseite 40 und einer Außenseite 41 des wärmeerzeugenden Aktors 4 vorbei und mündet anschließend im Kraftstofftank 10.
-
Um das Förderverhalten der Kraftstoffpumpe 1 zu verbessern, ist am Pumpengehäuse 2 ein Umlenkelement 8 angeordnet, welches Kraftstoff nach dem Einlass 20 in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads 6 bzw. der zweiten Kraftstoffpfadöffnung 24 umlenkt. Dafür weist das Umlenkelement 8 einen Neigungswinkel a von 60 Grad in Bezug auf die Längsachse L der Kraftstoffpumpe 1 auf. Somit wird ein verlustarmer Übergang zwischen dem Einlass 20 und der zweiten Kraftstoffpfadöffnung 24 ermöglicht.
-
Insbesondere weist das Umlenkelement 8 einen Kegelfilter auf, wobei der erste Kraftstoffpfad 5 durch den Kegelfilter über eine erste Kraftstoffpfadöffnung 23 verläuft. Der Kegelfilter schließt unmittelbar an der zweiten Kraftstoffpfadöffnung 24 ab. Somit wird eine strömungsgünstige Gestaltung des zweiten Kraftstoffpfads ermöglicht.
-
Neben der Umlenkung von Kraftstoff nach dem Einlass 20 in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads 6 wird durch den Kegelfilter sichergestellt, dass entstehende Dampfblasen 11 vom ersten Kraftstoffpfad 5 fern gehalten werden. Der Kegelfilter dient dazu, die Dampfblasen 11 in Richtung des zweiten Kraftstoffpfads 6 zu der zweiten Kraftstoffpfadöffnung 24 zu führen.
-
Das Pumpengehäuse 2 weist einen Grundkörper 200 und eine plattenförmige Halterung 201 auf. Ferner weist die Kraftstoffpumpe 1 bevorzugt ein Gehäusebauteil 12 auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel als separates Bauteil ausgebildet ist. Alternativ kann das Gehäusebauteil 12 integriert mit dem Pumpengehäuse 2 der Kraftstoffpumpe 1 ausgebildet sein. Das Gehäusebauteil 12 umfasst einen Rückführungskanal 13, welcher an einem ersten Ende 14 durch eine zweite Gehäuseöffnung 18 in Strömungsverbindung mit der ersten Gehäuseöffnung 21 und an einem zweiten Ende 15 in Strömungsverbindung mit dem Einlass 20 der Kraftstoffpumpe 1 steht. Durch den Rückführungskanal 13 kann Kraftstoff zum Einlass 20 zurückgeführt werden.
-
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffpumpe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2 im Detail beschrieben.
-
Im Betrieb der Kraftstoffpumpe 1 wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 zum Einlass 20 der Kraftstoffpumpe 1 zugeführt. Im Vorraum 22 teilt sich der Kraftstoffstrom in eine erste Strömung über den ersten Kraftstoffpfad 5 und eine zweite Strömung über den zweiten Kraftstoffpfad 6. Die erste Strömung entspricht einem tatsächlichen Fördervolumen der Kraftstoffpumpe 1, welches durch das Betätigen des Förderelements 3 mittels des wärmeerzeugenden Aktors 4 erzeugt wird und in den Förderraum 7 gelangt. Dabei wird die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors 4 erzeugt, wodurch die zweite Strömung über den zweiten Kraftstoffpfad 6 durch Konvektion erzeugt wird. Die Abwärme des Aktors 4 hat auch zur Folge, dass leichtflüchtige Anteile des Kraftstoffs ausgegast werden.
-
Der erwärmte Kraftstoff im zweiten Kraftstoffpfad 6 steigt in der vertikalen Richtung V und gelangt in den Kraftstofftank 10. Neben dem erwärmten Kraftstoff gelangen auch die entstandenen Dampfblasen 11 in den Kraftstofftank 10, aus welchem sie schließlich auf nicht gezeigte Weise entfernt werden oder kondensieren.
-
Im Kraftstofftank 10 wird der erwärmte Kraftstoff durch den im Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoff, welcher in der Regel eine niedrigere Temperatur aufweist, gekühlt. Da der erwärmte Kraftstoff vom zweiten Kraftstoffpfad 6 in der vertikalen Richtung V nach oben steigt, entsteht ein Unterdruck im Vorraum 22, wodurch Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 angesaugt wird (Pfeile B). Durch dieses, als Kamineffekt bezeichnetes, Phänomen wird auch der gekühlte Kraftstoff über den Rückführungskanal 13, an dessen erstem Ende 14 ein Filterelement 16 angeordnet ist, zum Einlass 20 der Kraftstoffpumpe 1 zurückgeführt. Somit ergibt sich ein Kreislauf (Pfeile K in 2), welcher selbsterhaltend und sich selbst verstärkend ist.
-
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 weist ein verbessertes Förderverhalten, insbesondere beim Fördern von heißem Kraftstoff, auf, wobei auch eine bessere Kühlung und eine Reduzierung von Saugverlusten erreicht werden. Außerdem ist durch die vorliegende Erfindung das Kolbenpumpenprinzip für den Heißbenzinbetrieb überhaupt möglich.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 3 eine Kraftstoffpumpe 1 sowie eine Kraftstoffpumpenanordnung 9 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel grundsätzlich darin, dass eine Rezirkulationsleitung 17 vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Rezirkulationsleitung 17 aus Kunststoff ausgebildet. Weiterhin verbindet die Rezirkulationsleitung 17 die erste Gehäuseöffnung 21 des Pumpengehäuses 2 mit der zweiten Gehäuseöffnung 18 des Gehäusebauteils 12, wobei die zweite Gehäuseöffnung 18 in Strömungsverbindung mit dem Einlass 20 der Kraftstoffpumpe 1 steht. Ferner ist die zweite Gehäuseöffnung 18 am ersten Ende 14 des Rückführungskanals 13 angeordnet.
-
Des Weiteren weist die Rezirkulationsleitung 17 stromabwärts der ersten Gehäuseöffnung 21 eine Abzweigungsleitung 19 auf. Durch die Abzweigungsleitung 19 können entstehende Dampfblasen von der Kraftstoffpumpe 1 entfernt werden (Pfeil G). Insbesondere ist die Abzweigungsleitung 19 geradlinig in der vertikalen Richtung V ausgebildet. Zusätzlich ist die Abzweigungsleitung 19 mittig in Bezug auf die Längsachse L der Kraftstoffpumpe 1 angeordnet.
-
Die Rezirkulationsleitung 17 weist ferner einen glockenförmigen Bereich 49 auf, welcher an der ersten Gehäuseöffnung 21, insbesondere mittig in Bezug auf die Längsachse L der Kraftstoffpumpe, angeordnet ist. Der glockenförmige Bereich 49 ist wiederum in einen querschnittserweiterten Unterbereich 49a und einen stiftförmigen Erhebungsunterbereich 49b unterteilt. Hierbei dient der stiftförmige Erhebungsunterbereich 49b als die Abzweigungsleitung 19. Alternativ kann eine separate Leitung am stiftförmigen Erhebungsunterbereich 49b angebracht sein.
-
Weiterhin weist die Rezirkulationsleitung 17 einen Abdeckungsbereich 50 auf, über welchen die Rezirkulationsleitung 17 an der zweiten Gehäuseöffnung 18 des Gehäusebauteils 12 angeordnet. Der Abdeckungsbereich 50 weist eine erste Abdeckungsöffnung 51 und eine zweite Abdeckungsöffnung 52 auf, welche in der vertikalen Richtung V oberhalb der ersten Abdeckungsöffnung 51 angeordnet ist. Der Abdeckungsbereich 50 definiert eine Mischzone 53, deren Funktion nachfolgend näher erläutert wird. Durch die erste Abdeckungsöffnung 51 gelangt kühler Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 in die Mischzone 53 (Pfeil M), in welcher der kühle Kraftstoff mit dem durch die Abwärme des Aktors 4 erwärmten Kraftstoff gemischt wird. Dampfblasen, welche immer noch im rezirkulierenden Kraftstoff vorhanden sind, oder Dampfblasen, welche durch ein Ausgasen des aus dem Kraftstofftank angesaugten Kraftstoff infolge hoher Umgebungstemperatur oder Sonneneinstrahlung in Kombination mit der Durchmischung mit dem rezirkulierenden, wärmeren Kraftstoff entstehen, werden durch die zweite Abdeckungsöffnung 52 in den Kraftstofftank 10 abgeführt (Pfeil N). Dadurch erfolgt eine Abkühlung des rezirkulierenden Kraftstoffs und damit auch eine Abkühlung des Saugbereichs der Kraftstoffpumpe 1. Somit kann das Förderverhalten der Kraftstoffpumpe 1 deutlich verbessert werden.
-
Um eine einfache und sichere Befestigung der Rezirkulationsleitung zu ermöglichen, ist die Rezirkulationsleitung 17 ist mittels einer ersten Clipsverbindung 54 am Pumpengehäuse 2 und mittels einer zweiten Clipsverbindung 55 am Filterelement 16 angeordnet. Die erste Clipsverbindung 54 und die zweite Clipsverbindung 55 weisen jeweils eine Vielzahl von Cliplaschen, welche an beiden Enden der Rezirkulationsleitung 17 angeordnet sind, und eine Vielzahl von Clipnasen auf, in welche die Cliplaschen einrasten. Die Clipnasen sind insbesondere als kreisförmig umlaufende Erhebungen ausgebildet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
