DE102015204647B4 - Saugstrahlpumpe und ein Verfahren zur Beheizung der Saugstrahlpumpe - Google Patents

Saugstrahlpumpe und ein Verfahren zur Beheizung der Saugstrahlpumpe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Saugstrahlpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff zu einer Haupt-Kraftstoffförderpumpe in einem Kraftstofftank (3), mit einem Saugrohr (5) und mit einer Düse (4), wobei durch die Düse (4) ein Treibstrahl aus Kraftstoff erzeugbar ist, der durch das Saugrohr (5) strömbar ist, wobei durch einen von dem Treibstrahl erzeugten Unterdruck ein Kraftstoffvolumen aus der Umgebung des Saugrohrs (5) in das Saugrohr (5) förderbar ist, wobei die Saugstrahlpumpe (1) ein Heizelement (9, 10) aufweist, wobei das Heizelement (9, 10) derart ausgelegt ist, dass die Düse (4) und/oder das Saugrohr (5) beheizbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung einer Saugstrahlpumpe.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Saugstrahlpumpe zur Förderung von Kraftstoff zu einer Haupt-Kraftstoffförderpumpe in einem Kraftstofftank, mit einem Saugrohr und mit einer Düse, wobei durch die Düse ein Treibstrahl aus Kraftstoff erzeugbar ist, der durch das Saugrohr strömbar ist, wobei durch einen von dem Treibstrahl erzeugten Unterdruck ein Kraftstoffvolumen aus der Umgebung des Saugrohrs in das Saugrohr förderbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung der Saugstrahlpumpe.
  • Stand der Technik
  • Zur Förderung von Kraftstoff aus dem Tank werden neben zumindest einer elektrischen Haupt-Kraftstoffförderpumpe auch weitere Pumpen verwendet, um sicherzustellen, dass die elektrische Haupt-Kraftstoffförderpumpe in jeder Betriebssituation des Kraftfahrzeugs und bei jedem Füllzustand des Tanks ausreichend Kraftstoff fördern kann. Dies ist insbesondere in zerklüfteten Tanks notwendig.
  • Hierzu werden insbesondere sogenannte Saugstrahlpumpen verwendet. Durch eine Saugstrahlpumpe wird zur Förderung des Kraftstoffs ein Treibstrahl durch eine geeignet ausgestaltete Düse gefördert. Hierdurch wird an einem nachgeschalteten Saugrohr ein Unterdruck erzeugt wodurch Kraftstoff aus der Umgebung des Eingangs des Saugrohrs angesaugt wird. Dieser Kraftstoff wird zur Haupt-Kraftstoffförderpumpe gefördert und von dort zum Verbrennungsmotor. Der für den Betrieb der Saugstrahlpumpe benötigte Treibstrahl wird von dem von der Haupt-Kraftstoffförderpumpe geförderten Volumenstrom abgezweigt.
  • Im Stand der Technik sind sowohl Vorrichtungen bekannt, die eine einzelne Saugstrahlpumpe im Tank vorsehen, als auch Vorrichtungen, die eine Mehrzahl von Saugstrahlpumpen vorsehen. Die Auslegung der Saugstrahlpumpen erfolgt unter der Einbeziehung der jeweiligen Randbedingungen für den Betrieb, wie unter anderem dem Arbeitsdruckbereich der Haupt-Kraftstoffförderpumpe, der Förderhöhe, der Fördermenge, der Arbeitstemperatur oder der Viskosität des Kraftstoffs.
  • Die Saugstrahlpumpen sind insbesondere derart ausgelegt, dass eine ausreichende Kraftstoffförderung über den gesamten Temperaturbereich des Kraftstoffs gewährleistet ist. Die Förderleistung der Saugstrahlpumpe ist unter anderem stark durch die konstruktive Gestaltung der Saugstrahlpumpe bestimmt, weswegen eine dynamische Anpassung der Förderleistung nur in engen Grenzen durch eine Variation des Treibstrahls möglich ist. Dies führt dazu, dass die Saugstrahlpumpen derart ausgelegt werden, dass sie insbesondere bei sehr schlechten Umgebungsbedingungen eine ausreichende Förderleistung bieten. Schlechte Umgebungsbedingungen liegen insbesondere bei sehr niedrigen Kraftstofftemperaturen vor. Kraftstoff, insbesondere Diesel, weist bei tiefen Temperaturen eine geringe Viskosität auf. Um trotzdem eine ausreichende Kraftstoffmenge fördern zu können, weisen die Düsenöffnungen der Saugstrahlpumpen in den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen einen verhältnismäßig großen Öffnungsdurchmesser auf.
  • Die Druckschrift DE 198 33 130 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • Die Druckschrift DE 26 06 113 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern des Aussulzens von Dieseltreibstoffen.
  • Die Druckschrift US 2010 / 139 778 A1 offenbart eine Kraftstoffdampfmessvorrichtung.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 013 309 A1 offenbart ein Behältnis für Fluid mit einer Heizeinrichtung.
  • Die Druckschrift WO 2014/061 233 A1 offenbart eine Kraftstofffördervorrichtung.
  • Die Druckschrift DE 196 51 652 A1 offenbart einen Kraftstoffbehälter.
  • Die Druckschrift DE 80 27 061 U1 offenbart eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Die Druckschrift US 2014 / 105 758 A1 offenbart ein Druckregelverfahren.
  • Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass die Saugstrahlpumpen nicht optimal für den Betrieb in dem gesamten auftretenden Temperaturbereich ausgelegt sind. Insbesondere für einen Betrieb im normalen Temperaturbereich, welcher sich bei einem längeren Betrieb des Verbrennungsmotors normalerweise einstellt, sind die bekannten Saugstrahlpumpen überdimensioniert. Diese ungünstige Dimensionierung führt zu einem nicht energieeffizienten Betrieb der Saugstrahlpumpen über einen weiten Teil des Betriebsbereichs. Eine nicht optimal gestaltete Saugstrahlpumpe kann zudem dazu führen, dass auch die Haupt-Kraftstoffförderpumpe größer dimensioniert werden muss, um die zum Betrieb der Saugstrahlpumpe benötigte Förderleistung ebenfalls bereitzustellen zu können.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Saugstrahlpumpe zu schaffen, welche eine optimierte Kraftstoffförderung über einen möglichst großen Temperaturbereich des Kraftstoffs ermöglicht. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Saugstrahlpumpe zu schaffen.
  • Die Aufgabe hinsichtlich der Saugstrahlpumpe wird durch eine Saugstrahlpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Saugstrahlpumpe zur Förderung von Kraftstoff zu einer Haupt-Kraftstoffförderpumpe in einem Kraftstofftank, mit einem Saugrohr und mit einer Düse, wobei durch die Düse ein Treibstrahl aus Kraftstoff erzeugbar ist, der durch das Saugrohr strömbar ist, wobei durch einen von dem Treibstrahl erzeugten Unterdruck ein Kraftstoffvolumen aus der Umgebung des Saugrohrs in das Saugrohr förderbar ist, wobei die Saugstrahlpumpe ein Heizelement aufweist, wobei das Heizelement derart ausgelegt ist, dass die Düse und gegebenenfalls auch das Saugrohr beheizbar sind. Das Heizelement ist ferner so eingerichtet, dass es die Düse der Saugstrahlpumpe ausbildet.
  • Eine Saugstrahlpumpe ist besonders vorteilhaft, da sie ohne mechanisch bewegliche Komponenten die Förderung eines Fluids ermöglicht. Die Düse ist bevorzugt derart gestaltet, dass der durch die Düse erzeugte Treibstrahl in eine Öffnung des Saugrohrs strömt und durch den am Austrittsbereich der Düse entstehenden Unterdruck Kraftstoff mit in die Öffnung des Saugrohrs reißt. Das Saugrohr kann eine oder mehrere Ableitungen aufweisen, in welche der mitgerissene Kraftstoff weitergefördert wird. Eine Beheizung der Düse ist besonders vorteilhaft, da insbesondere Diesel bei niedrigen Temperaturen eine niedrige Viskosität aufweist und bei besonders kalten Temperaturen zum Ausflocken neigt. Dadurch kann eine Versulzung des Kraftstoffs entstehen, wodurch die von der Saugstrahlpumpe geförderte Kraftstoffmenge stark reduziert wird oder der Betrieb der Saugstrahlpumpe sogar vollständig unmöglich wird. Durch eine Erwärmung der Düse und des direkt zur Düse benachharten Kraftstoffs kann die Versulzung verhindert werden beziehungsweise schneller rückgängig gemacht werden, wodurch in einer kürzeren Zeitspanne eine höhere Förderleistung erreicht werden kann.
  • Auch eine Beheizung des Saugrohrs, insbesondere im Bereich der Eintrittsöffnung ist vorteilhaft, da dadurch zusätzlich die Erwärmung des Kraftstoffs begünstigt wird, wodurch die Förderleistung erhöht wird. Vorteilhaft können die Düse und das Saugrohr unabhängig voneinander beheizt werden oder gemeinsam.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Heizelement durch ein Widerstandheizelement gebildet ist. Ein Widerstandsheizelement kann im einfachsten Fall ein stromdurchflossener Leiter sein. Abhängig von der fließenden Stromstärke heizt sich das Heizelement auf, wodurch eine Erwärmung der näheren Umgebung und der thermisch an das Heizelement angeschlossenen Elemente erreicht wird. Im einfachsten Fall kann dies ein metallischer Leiter sein. Der metallische Leiter kann als Bestandteil der Düse ausgebildet sein und beispielsweise ins Material der Düse integriert sein. Auch eine Kapselung der Düse durch ein der Außenkontur der Düse folgendes Mantelelement ist vorsehbar. So kann das Heizelement die Düse ausbilden und von außen von einer Kapselung derart umgriffen sein, dass die Funktion der Düse nicht beeinträchtigt wird und gelichzeitig eine großflächige Beheizung möglich ist.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Heizelement durch ein PTC-Heizelement gebildet ist. Ein PTC-Heizelement (positive temperature coefficient) ist vorteilhaft, da aufgrund der Materialcharakteristik ein sich abhängig von der Temperatur verändernder elektrische Widerstand ergibt. PTC-Heizelemente sind daher in gewissen Grenzen selbstregulierend. Es kann somit ohne automatische Überwachung und Steuerung erreicht werden, dass die Heizleistung nur bis zu einer gewissen Maximaltemperatur abgegeben wird und ab einem definierten Temperaturniveau deutlich reduziert wird oder sogar auf einen Nullwert gesenkt wird. Die Temperaturempfindlichkeit der PTC-Heizelemente kann durch die Materialwahl und den Aufbau des PTC-Heizelementes bestimmt werden.
  • Dadurch, dass das Heizelement die Düse ausbildet, ist eine äußere Mantelfläche der Düse nach außen hin zum Tank gerichtet. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit nicht nur eine Aufheizung der Düse, sondern auch eine Aufheizung des Kraftstoffs in der näheren Umgebung erreicht wird. Dies begünstigt eine schnelle Aufheizung und somit ein schnelles Erreichen eines gewünschten Fördervolumens durch die Saugstrahlpumpe. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Strömung durch die Düse infolge des Heizelementes nicht negativ beeinträchtigt wird, da das von der Düse eingeschlossene Volumen nicht durch das Heizelement blockiert oder beschnitten wird.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn das die Düse bildende Material durch einen Kunststoff umfasst, wobei Wärmeleitelemente an und/oder in der Düse angeordnet sind.
  • Die Saugstrahlpumpe und insbesondere die Düse können bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt werden und beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren erzeugt werden. Dies ist insbesondere hinsichtlich der entstehenden Kosten zur Herstellung der Saugstrahlpumpe vorteilhaft. Auch die Limitierungen hinsichtlich der Ausgestaltung der Saugstrahlpumpe sind bei Kunststoffteilen äußerst gering. Die Düse kann Wärmeleitelemente aufweisen, die eine schnellere und gleichmäßigere Temperaturverteilung an der Düse begünstigen. Hierzu können beispielsweise metallische Elemente in das Material der Düse integriert sein. Insbesondere kann ein metallisches Element mit dem Kunststoff der Düse umhüllt beziehungsweise umspritzt sein. Das metallische Element kann vorteilhaft sowohl Heizelement als auch Wärmeleitelement sein.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Saugrohr durch ein Heizelement gebildet ist. Das Heizelement, welches die Düse ausbildet, ist derart geformt, dass die Aufgabe der eigentlichen Düse durch das Heizelement mit erledigt wird. Hierzu kann das Heizelement beispielsweise über elektrische Kontakte, welche bevorzugt an der Außenfläche des Heizelementes angeordnet sind, mit einer Spannungsversorgung verbunden sein. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Anzahl der benötigten Elemente reduziert wird und der Aufbau der Saugstrahlpumpe so vereinfacht wird. In einer alternativen Ausgestaltung kann auch ein weiteres Heizelement derart geformt sein, dass es das Saugrohr ausbildet, sodass eine Kombination von einem Heizelement als Düse und einem Heizelement als Saugrohr vorsehbar sind. Ebenso kann das Saugrohr mit der Düse auch einteilig ausgeführt sein und durch ein Heizelement gebildet sein.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei durch die Steuerungsvorrichtung die Aufheizung des Heizelementes aktivierbar und/oder deaktivierbar ist.
  • Eine Steuerungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, um ein gezieltes Aktivieren beziehungsweise Anschalten und Deaktivieren beziehungsweise Abschalten zu ermöglichen. Das Heizelement kann somit abhängig von anderen Einflussgrößen aktiviert oder deaktiviert werden. Auch kann dadurch eine Temperaturüberwachung am Heizelement erreicht werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die Temperaturüberwachung kann beispielsweise durch einen Bimetallschalter erreicht werden, der ab dem Erreichen einer bestimmten Temperaturschwelle einen Kontakt öffnet und somit die Aufheizung unterbricht. Erst durch ein Abkühlen unter eine gewisse Temperatur wird der Kontakt wieder durch das Bimetall geschlossen. Auch ein Schalter aus einer Formgedächtnislegierung ist vorsehbar, wobei der Kontakt ebenfalls beim Überschreiten einer Temperaturschwelle geöffnet wird.
  • Alternativ oder ergänzend kann auch eine thermische Schmelzsicherung vorgesehen werden, die beim Erreichen einer gewissen Temperatur durchschmilzt, wodurch ein Kontakt geöffnet wird und somit ein weiteres Aufheizen vermieden wird. Da Schmelzsicherungen durch das Überschreiten der vordefinierten Maximaltemperatur zerstört werden, sind Schmelzsicherungen bevorzugt auf ein Temperaturniveau ausgelegt, das im normalen Betrieb nicht erreicht wird und somit nur einen unnormalen Maximalwert abdeckt.
  • Eine Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise durch ein Steuergerät gebildet sein, welches Eingangsgrößen erfasst und diese über abgelegte Algorithmen verarbeitet und entsprechende Ausgangsgrößen in Form von Steuersignalen abgibt. Die Steuerungsvorrichtung kann als Teil eines anderen Steuergerätes ausgebildet sein oder dediziert als eigenes Steuergerät ausgebildet sein.
  • In die Steuerungsvorrichtung fließen bevorzugt Werte für die Kraftstofftemperatur, die Umgebungstemperatur oder den Betriebszustand des Verbrennungsmotors beschreibende Werte ein. Aus den zur Verfügung stehenden Werten kann die Kraftstofftemperatur entweder direkt abgelesen werden oder über geeignete Kennfelder oder Algorithmen ermittelt werden.
  • Beispielswiese kann aufgrund einer bekannten Außentemperatur und bei Kenntnis der Betriebsdauer des Verbrennungsmotors und der zurückliegenden Lastanforderungen an den Verbrennungsmotor eine Temperaturentwicklung für den Kraftstoff im Tank ermittelt werden, die eine recht genaue Aussage über die Temperatur des Kraftstoffs zulässt.
  • Auch kann in das Steuergerät eine Information über die Menge des überschüssigen vom Verbrennungsmotor zurückgeleiteten Kraftstoffs einfließen, was die Bestimmung der Temperatur des Kraftstoffs im Tank erleichtert, da insbesondere das Zurückgeförderte Kraftstoffvolumen bereits stark erwärmt ist, wodurch eine Erwärmung des restlichen Kraftstoffs, der sich noch im Tank befindet, verursacht wird.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Heizelement induktiv aufgeheizt werden kann, wobei das Heizelement durch einen mit einem Wechselstrom durchflossenen Induktor aufheizbar ist. Ein induktiv aufheizbares Heizelement ist besonders vorteilhaft, da die Ansteuerelektronik und die zur Aufheizung verwendete Spule außerhalb des Tanks angeordnet werden kann. Es kann somit eine berührungslose Aufheizung erreicht werden, die keine weitere Durchdringung des Tanks mit Kabeln oder Leitungen notwendig macht.
  • Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung einer Saugstrahlpumpe, wobei das Heizelement eine Düse der Saugstrahlpumpe realisiert und abhängig von einer externen Zustandsgröße aktiviert wird oder deaktiviert wird. Eine externe Zustandsgröße ist vorteilhafterweise eine Temperatur oder ein Zeitsignal. So ist es beispielsweise möglich die Aktivierung des Heizelementes abhängig von der Kraftstofftemperatur zu regeln. Unter Kenntnis von anderen Werten, die beispielsweise durch das Motorsteuergerät erfasst werden, ist dadurch eine sehr genaue Regelung möglich.
  • Alternativ kann ein Zeitsignal vorgegeben werden, welches eine Aktivierung zu einem definierten Zeitpunkt vorsieht und eine Deaktivierung zu einem späteren durch einen Zeitablauf vordefinierten Zeitpunkt. So kann beispielsweise eine zeitlich begrenzte Beheizung erfolgen, die durch ein definiertes Ereignis gestartet wird. Ein solches definiertes Ereignis kann beispielsweise der Start des Verbrennungsmotors sein. Insbesondere kann auch eine Intervallbeheizung vorgesehen werden, indem das Heizelement in vorgebbaren Abständen für ebenfalls vorgebbare Intervalle aktiviert wird. Die Heizleistung kann über die Zeit variiert werden. Insbesondere kann die Heizleistung mit zunehmender Aktivierungsdauer verringert werden, um eine möglichst energieeffiziente Beheizung zu erreichen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die externe Zustandsgröße durch die Kraftstofftemperatur und/oder die Umgebungstemperatur und/oder eine den Betriebszustand des Verbrennungsmotors beschreibende Größe gebildet ist. Diese Zustandsgrößen sind vorteilhaft, da sie direkt oder indirekt eine Aussage über die Temperatur des Kraftstoffs im Tank und somit an der Saugstrahlpumpe zulassen. Die Temperatur des Kraftstoffs kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch direkt durch einen Temperatursensor erfasst werden.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die externe Zustandsgröße von der Steuerungsvorrichtung erfasst wird, wobei die Zustandsgröße zur Ermittlung eines Steuersignals zur Ansteuerung des Heizelementes verwendet wird. Eine Verwendung der Zustandsgröße zur Ansteuerung des Heizelementes ist vorteilhaft, um eine Kopplung der Beheizung an die tatsächliche Kraftstofftemperatur zu erreichen. Dies ist vorteilhaft, da die Beheizung nicht zwingend jederzeit notwendig ist. Bei ausreichend hohen Umgebungstemperaturen ist eine Beheizung der Düse und/oder des Kraftstoffs beispielsweise nicht mehr nötig.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Heizdauer durch ein in der Steuerungsvorrichtung hinterlegtes oder von der Steuerungsvorrichtung erzeugtes Kennfeld bestimmt wird. Ein solches Kennfeld ist vorteilhaft, um ohne großen Rechenaufwand zu einer verlässlichen Steuerung des Heizelementes zu gelangen. Ausgehend von einzelnen Eingangsgrößen, beispielsweise der Umgebungstemperatur, kann eine zielgerichtete Ansteuerung des Heizelementes erfolgen, um eine beschleunigte Erwärmung des Kraftstoffs an der Düse zu erhalten. Das Kennfeld kann ausgehend von den verwendeten Eingangsgrößen beispielsweise die Stromstärke oder die Dauer der Bestromung des Heizelementes vorgeben.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Heizleistung des Heizelementes in einem vorgebbaren Bereich der Kraftstofftemperatur maximal ist und bei Überschreitung des vorgebbaren Bereichs reduziert wird.
  • Ein vorteilhafter Temperaturbereich ist nach unten hin von der niedrigsten Temperatur begrenzt, bei der ein Betrieb des Verbrennungsmotors noch gewährleistet werden muss. Nach oben hin ist der Temperaturbereich durch eine Temperatur begrenzt, ab deren Erreichen sichergestellt ist, dass die Viskosität des Kraftstoffs ausreichend groß ist und ein Ausflocken des Kraftstoffs ausgeschlossen ist. Besonders bevorzugt liegt dieser Temperaturbereich zwischen -20° und 0°, insbesondere zwischen -15° und -5°. Insbesondere Diesel neigt ab einer Temperatur von ungefähr -7° zum Ausflocken. Beim Überschreiten der oberen Temperaturgrenze ist das Risiko, dass der Kraftstoff aufgrund des Ausflockens versulzt sehr gering, weswegen die Heizleistung reduziert werden kann.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeabgabe des Heizelementes durch einen Bimetallschalter und/oder durch eine Schmelzsicherung und/oder durch die Materialeigenschaften des Heizelementes geregelt wird.
  • Je nach Ausgestaltung des Heizelementes ist es vorteilhaft, wenn die maximal abgegebene Heizleistung begrenzt wird, um einerseits Überhitzungen zu vermeiden und andererseits eine unnötige Aufheizung und damit Energieverschwendung zu vermeiden. Wie bereits weiter oben beschrieben ist, sind Bimetallschalter, Schmelzsicherungen oder die Materialeigenschaften von PTC-Heizelementen hierzu vorteilhaft einsetzbar.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 einen Querschnitt durch eine nicht erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe, die zur Förderung von Kraftstoff aus dem Tank in einen Kraftstofftopf ausgelegt ist, wobei im Bereich der Düse ein Heizelement angeordnet ist, und
    • 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe, wobei die Düse durch das Heizelement gebildet ist.
  • Die 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe 1. Die Saugstrahlpumpe 1 ist an der Unterseite eines Kraftstofftopfes 2 in einem Tank 3 angeordnet. Die Saugstrahlpumpe 1 dient der Vorförderung von Kraftstoff aus dem Tank 3 in den Kraftstofftopf 2. Hierzu weißt die Saugstrahlpumpe 1 ein Düse 4 und ein Saugrohr 5 auf. Entlang einer Zuleitung 6 wird ein Kraftstoffstrom hin zur Düse 4 gefördert. Die Düse 4 weist einen sich in Durchflussrichtung verjüngenden Querschnitt auf. Während des Durchströmens der Düse 4 wird der Kraftstoffstrom so beschleunigt.
  • Das Saugrohr 5 weist eine Eingangsöffnung 7 auf, die diffusorförmig ausgebildet ist und sich von der Öffnung 7 hin zur Mitte des Saugrohres 5 verjüngt. Die Düse 4 ist beabstandet zum Saugrohr 5 angeordnet, so dass die Öffnung 7 nicht vollständig von der Düse 4 überdeckt ist. Dadurch wird ein ringförmiger Kanal 8 zwischen der Düse 4 und der Öffnung 7 des Saugrohrs 5 ausgebildet. In diesen ringförmigen Kanal 8 kann Kraftstoff aus dem Tank 3 einströmen beziehungsweise kann Kraftstoff aus dem Tank 3 mitgerissen werden.
  • Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des durch die Düse 4 strömenden Treibstrahls wird im Bereich des ringförmigen Kanals 8 ein Unterdruck erzeugt, der zu einer Ansaugung des Kraftstoffs aus der Umgebung führt.
  • In 1 ist mit dem Bezugszeichen 9 ein Heizelement gezeigt, welches elektrisch beheizt werden kann. Das Heizelement ist im Bereich des ringförmigen Kanals 8 angeordnet und dient insbesondere zur Beheizung der Düse 4, des Bereichs um die Eingangsöffnung 7 und den dort befindlichen Kraftstoff. Wie bereits beschrieben, kann das Heizelement 9 durch einen einfachen stromdurchflossenen Leiter gebildet sein. Alternativ kann auch ein PTC-Heizelement verwendet werden. Prinzipiell ist jedoch jedes als Heizelement verwendbare Element vorsehbar. Die Heizelemente 9 sind direkt an der nach außen gerichteten Mantelfläche der Düse 4 angeordnet, um den Strömungsverlauf im ringförmigen Kanal 8 möglichst wenig zu beeinflussen und dennoch eine möglichst gute Aufheizung der Düse 4 zu erreichen.
  • Abweichend zur der Darstellung der 1 kann auch nur ein Heizelement vorgesehen sein, das die Düse in Umfangsrichtung teilweise oder vollständig umgreift. Auch kann die Düse über einen längeren oder einen kürzeren Bereich ihrer axialen Erstreckung von dem Heizelement oder den Heizelementen umgriffen werden. Alternativ kann anstelle der Düse oder zusätzlich zu der Düse auch das Saugrohr ein oder mehrere Heizelemente aufweisen. Die Heizelemente können besonders vorteilhaft auch in die Wandungen der Düse und/oder des Saugrohrs integriert sein, um die Beeinträchtigung der Strömung möglichst gering zu halten. Auch die elektrischen Kontaktierungen können innerhalb der Wandungen des Saugrohrs und oder der Düse verlaufen.
  • Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Saugstrahlpumpe 1.Die Bezugszeichen sind für identische Elemente gleich gewählt.
  • Im Unterschied zur 1 ist in 2 die Düse 10 selbst als Heizelement ausgebildet. Das Heizelement 10 kann wie das Heizelement 9 der 1 auch mit einer Spannungsquelle verbunden sein. Sowohl das Heizelement 9 als auch das Heizelement 10 können alternativ auch induktiv aufgeheizt werden, indem sie in einem magnetischen Wechselfeld positioniert werden, das von einer mit Wechselstrom durchflossenen Spule erzeugt wird. Eine elektrische Kontaktierung der Heizelemente 9, 10 kann in diesem Fall unterbleiben, wodurch der Aufbau wesentlich vereinfacht wird.
  • Ebenso wie die durch das Heizelement 10 gebildete Düse kann auch das Saugrohr 5 teilweise oder vollständig durch ein entsprechend geformtes Heizelement gebildet sein.
  • Die Darstellungen der Saugstrahlpumpe in der 2 ist beispielhaft. Auch alternative Ausgestaltungen einer Saugstrahlpumpe sind mit den erfindungsgemäßen Heizelementen kombinierbar.
  • Das Ausführungsbeispiel der 2 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims (13)

  1. Saugstrahlpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff zu einer Haupt-Kraftstoffförderpumpe in einem Kraftstofftank (3), mit einem Saugrohr (5) und mit einer Düse, wobei durch die Düse ein Treibstrahl aus Kraftstoff erzeug-bar ist, der durch das Saugrohr (5) strömbar ist, wobei durch einen von dem Treibstrahl erzeugten Unterdruck ein Kraftstoffvolumen aus der Umgebung des Saugrohrs (5) in das Saugrohr (5) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (1) ein Heizelement (10) aufweist, wobei das Heizelement (10) derart ausgelegt ist, dass es die Düse ausbildet.
  2. Saugstrahlpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) durch ein Widerstandheizelement gebildet ist.
  3. Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) durch ein PTC-Heizelement gebildet ist.
  4. Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Düse bildende Material durch einen Kunststoff gebildet ist, wobei Wärmeleitelemente an und/oder in der Düse angeordnet sind.
  5. Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Düse das Saugrohr (5) durch ein Heizelement gebildet ist.
  6. Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei durch die Steuerungsvorrichtung die Aufheizung des Heizelementes (10) aktivierbar und/oder deaktivierbar ist.
  7. Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) induktiv aufheizbar ist, wobei das Heizelement (10) durch einen mit einem Wechselstrom durchflossenen Induktor aufheizbar ist
  8. Verfahren zur Beheizung einer Saugstrahlpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) die Düse ausbildet und abhängig von einer externen Zustandsgröße aktiviert wird oder deaktiviert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Zustandsgröße durch die Kraftstofftemperatur und/oder die Umgebungstemperatur und/oder eine den Betriebszustand des Verbrennungsmotors beschreibende Größe gebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Zustandsgröße von der Steuerungsvorrichtung erfasst wird, wobei die Zustandsgröße zur Ermittlung eines Steuersignals zur Ansteuerung des Heizelementes (10) verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdauer durch ein in der Steuerungsvorrichtung hinterlegtes oder von der Steuerungsvorrichtung erzeugtes Kennfeld bestimmt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung des Heizelementes (10) in einem vorgebaren Bereich der Kraftstofftemperatur maximal ist und bei Überschreitung des vorgebbaren Bereichs reduziert wird.
  13. Verfahren zur Beheizung einer Saugstrahlpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabgabe des Heizelementes (10) durch einen Bimetallschalter und/oder durch eine Schmelzsicherung und/oder durch die Materialeigenschaften des Heizelementes (10) geregelt wird.
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