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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon eine Pumpeinrichtung aus der
DE197 35 549 B4 bekannt, mit einer elektrischen Förderpumpe, einem ersten Anschluss zum Verbinden mit einem Luftfilter, einem zweiten Anschluss zum Verbinden mit einem Kraftstofftank, einer Verbindungsleitung, die den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss über eine erste Ventilöffnung verbindet, und einer Bypassleitung, die von der Verbindungsleitung stromauf der ersten Ventilöffnung abzweigt und über einen Bypassausgang in die Verbindungsleitung stromab der ersten Ventilöffnung mündet. An der ersten Ventilöffnung ist dabei ein erster Ventilsitz gebildet, der mit einem beweglichen Ventilkörper zusammenwirkt. Die Pumpeinrichtung umfasst ein elektrisches Schaltventil, das einen elektrischen Aktor, beispielsweise eine Magnetspule, zum Bewegen des Ventilkörpers aufweist.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass anstatt dem elektrischen Aktor ein Förderstrom der elektrischen Förderpumpe dazu genutzt wird, die erste Ventilöffnung zu öffnen oder zu schließen. Da der elektrische Aktor als Bauteil entfällt, werden die Herstellungskosten der Pumpeinrichtung verringert. Außerdem werden durch den Entfall des Aktors der Bauraum der Pumpeinrichtung verkleinert und die Geräusche der Pumpeinrichtung reduziert. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Förderpumpe derart angeordnet ist, dass der Ventilkörper durch den Förderstrom der Förderpumpe verstellbar ist. Der Ventilkörper kann durch den Förderstrom der elektrischen Förderpumpe in die gewünschte Position gebracht werden, so dass die Funktion des elektrischen Aktors in die elektrische Förderpumpe und in deren Ansteuerung integriert ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Pumpeinrichtung möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn der Ventilkörper durch Betrieb der Förderpumpe in einer ersten Förderrichtung an den ersten Ventilsitz bewegbar und durch Betrieb in einer entgegengesetzten zweiten Förderrichtung vom ersten Ventilsitz zurück in eine Ausgangsstellung bewegbar ist. Auf diese Weise führt die Kräftebilanz am Ventilkörper abhängig von der jeweiligen Förderrichtung der Förderpumpe zu einer resultierenden öffnenden oder schließenden Kraft. Die Förderpumpe kann die am ersten Ventilsitz gebildete erste Ventilöffnung also schließen und den ersten Ventilkörper auch zurück in seine Ausgangsstellung bewegen. Dies wird erreicht, indem die Förderrichtung der Förderpumpe umkehrbar, die Förderpumpe also bidirektional, d.h. in zwei Drehrichtungen, betreibbar ist.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Druck der Förderpumpe über eine Steuerleitung auf eine dem ersten Ventilsitz abgewandte Fläche des Ventilkörpers leitbar ist. Auf diese Weise kann der Druck der Förderpumpe zum Verstellen des Ventilkörpers genutzt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Ventilkörper in einer Ventilkörperaufnahme beweglich gelagert ist und an seinem dem ersten Ventilsitz abgewandten Ende über ein elastisch federndes, insbesondere schlauchförmiges Verbindungselement mit der Steuerleitung verbunden ist. Durch das elastische Verbindungselement wird der Druck der Steuerleitung unabhängig von der Position des Ventilkörpers bis an den Ventilkörper geleitet, so dass der Ventilkörper bei einem Überdruck in der Steuerleitung an den ersten Ventilsitz und bei einem Unterdruck in der Steuerleitung in entgegengesetzter Richtung vom ersten Ventilsitz weg bewegbar ist.
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Sehr vorteilhaft ist, wenn die Steuerleitung eine Bypassleitung ist, die von einem ersten Abschnitt der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Anschluss und der ersten Ventilöffnung abzweigt und in einen zweiten Abschnitt der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Anschluss und der ersten Ventilöffnung mündet. Auf diese Weise kann die Förderpumpe Luft über den ersten Anschluss ansaugen, so dass kein dritter Anschluss für den Eingang der Förderpumpe erforderlich ist und eine sehr kompakte Pumpeinrichtung erreicht wird, die wenig Bauraum benötigt.
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Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement eine Membran oder ein Faltenbalg. Das Verbindungselement ist beispielsweise aus einem Elastomer, Kunststoff oder Gummi hergestellt.
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Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn in der Steuerleitung ein in Richtung des Ventilkörpers öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist, wobei ein zwischen dem Ventilkörper und dem Rückschlagventil gebildeter Steuerabschnitt der Steuerleitung über einen Steuerausgang mit dem zweiten Abschnitt der Verbindungsleitung strömungsverbunden ist.. Auf diese Weise ist eine Strömungsverbindung von der Förderpumpe zum zweiten Anschluss und von dort zum Kraftstofftank gebildet, so dass mit der Förderpumpe ein Überdruck im Kraftstofftank zum Durchführen einer Tankleckdiagnose erzeugbar ist. Das Rückschlagventil verhindert, dass Luft bei geschlossener erster Ventilöffnung aus dem Kraftstofftank über die Steuerleitung und die Förderpumpe zum ersten Anschluss zurückströmen kann, was während einer Tankleckdiagnose zu einem Druckabfall im Kraftstofftank und damit zu einer fehlerhaften Diagnose eines Tanklecks führen würde.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Steuerleitung ein Steuerventil umfasst, das ab einem bestimmten, am Steuerventil anliegenden Differenzdruck in der Steuerleitung, also zwischen dem Abschnitt der Steuerleitung vor und dem Abschnitt der Steuerleitung hinter dem Steuerventil, entgegen der Öffnungsrichtung des Rückschlagventils öffnet und eine Strömung aus dem Steuerabschnitt der Steuerleitung in einen zwischen dem Steuerventil und der Förderpumpe gebildeten Abschnitt der Steuerleitung erlaubt. Durch eine entsprechende Förderrichtung der Förderpumpe kann ein Unterdruck in der Steuerleitung zwischen dem Steuerventil und der Förderpumpe erzeugt werden, der zum Öffnen des Steuerventils führt. Durch das geöffnete Steuerventil gelangt der Unterdruck in den Steuerabschnitt der Steuerleitung, was durch das veränderte Kräftegleichgewicht am Ventilkörper zu einer resultierenden öffnenden Kraft und damit zum Öffnen der ersten Ventilöffnung führt. Das Steuerventil ist so ausgelegt, dass es auch die Funktion eines Tankdruck-Begrenzungsventils übernimmt und dadurch verhindert, dass im Kraftstofftank ein unzulässig hoher Druck anliegen kann (Sicherheit, Schutz vor Fehlfunktion).
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Sehr vorteilhaft ist auch, wenn ein Drucksensor vorgesehen ist, mit dem der Druck im zweiten Abschnitt der Verbindungsleitung messbar ist. Auf diese Weise ist der Drucksensor in der Pumpeinrichtung integriert und kann den Druckverlauf im Kraftstofftank für eine Tankleckdiagnose messen.
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Vorteilhaft ist, wenn das Steuerventil ein bewegliches Ventilglied mit einer Durchgangsöffnung aufweist, in der das Rückschlagventil der Steuerleitung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine sehr kompakte und kostengünstige Anordnung von Steuerventil und Rückschlagventil erreicht.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt im Schnitt eine vereinfacht dargestellte Pumpeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel und
- 2 eine Pumpeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt im Schnitt eine vereinfacht dargestellte Pumpeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Pumpeinrichtung 1 dient dazu, eine Tankleckdiagnose durchzuführen, bei der ein Kraftstofftank 2 eines Fahrzeugs auf ein Leck überprüft wird. Dazu weist die Pumpeinrichtung 1 eine elektrische Förderpumpe 3 auf, mit deren Förder- bzw. Volumenstrom ein Druckaufbau im Kraftstofftank 2 erreichbar ist. Ein Gehäuse 4 der Pumpeinrichtung 1 hat einen ersten Anschluss 5 zum Verbinden mit der Atmosphäre 7, beispielsweise über einen Luftfilter, und einen zweiten Anschluss 6 zum Verbinden mit dem Kraftstofftank 2, beispielsweise mittelbar über einen Aktivkohlefilter. Über den ersten Anschluss 5 kann die Förderpumpe 3 Frischluft, insbesondere gefiltert, aus der Atmosphäre ansaugen und zum Druckaufbau in den Kraftstofftank 2 fördern. Weiterhin ist im Gehäuse 4 eine Verbindungsleitung 9 vorgesehen, die den ersten Anschluss 5 mit dem zweiten Anschluss 6 über eine erste Ventilöffnung 10 verbindet. Die erste Ventilöffnung 10 weist einen ersten Ventilsitz 12 auf, der mit einem in einer Ventilkörperaufnahme 15 des Gehäuses 4 beweglich angeordneten Ventilkörper 13 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 13 und die erste Ventilöffnung 10 bilden auf diese Weise ein Ventil. Wenn der Ventilkörper 13 an dem ersten Ventilsitz 12 anliegt, ist die erste Ventilöffnung 10 dicht verschlossen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Förderpumpe 3 derart angeordnet ist, dass der Ventilkörper 13 durch den Förderstrom der Förderpumpe 3 verstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Druck der Förderpumpe 3 bei Betrieb der Förderpumpe 3 auf eine dem ersten Ventilsitz 12 abgewandte Fläche des Ventilkörpers 13 wirkt. Auf diese Weise kann die erste Ventilöffnung 10 allein durch den Betrieb der Förderpumpe 3 geschlossen oder geöffnet werden. Durch die Förderpumpe 3 wird also eine pneumatische Verstellung des Ventilkörpers 13 erreicht. Die Förderpumpe 3 erfüllt dadurch die Funktionen, die erste Ventilöffnung 10 zu öffnen bzw. zu schließen und einen Förderstrom zum Druckaufbau im Kraftstofftank 2 bereitzustellen. Nachdem die erste Ventilöffnung 10 geschlossen ist, wird die Förderpumpe 3 so weiterbetrieben, dass die erste Ventilöffnung 10 weiter geschlossen bleibt und ihr Förderstrom zum Druckaufbau in den Kraftstofftank 2 geleitet wird.
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Der Druck der Förderpumpe 3 wird über einen zweiten Pumpenanschluss 3.2 der Förderpumpe 3 und eine Steuerleitung 11 auf eine dem ersten Ventilsitz 12 abgewandte Fläche des Ventilkörpers 13 geleitet. Die Steuerleitung 11 ist nach 1 eine Bypassleitung, die von einem ersten Abschnitt 9.1 der Verbindungsleitung 9 zwischen dem ersten Anschluss 5 und der ersten Ventilöffnung 10 abzweigt und in einen zweiten Abschnitt 9.2 der Verbindungsleitung 9 zwischen dem zweiten Anschluss 6 und der ersten Ventilöffnung 10 mündet. Ein erster Pumpenanschluss 3.1 der Förderpumpe 3 ist beispielsweise mit dem Abschnitt der Bypassleitung 11 strömungsverbunden, der in den ersten Abschnitt 9.1 der Verbindungsleitung 9 mündet. Die Bypassleitung 11 verläuft auf diese Weise über den ersten Pumpenanschluss 3.1 und den zweiten Pumpenanschluss 3.2 der Förderpumpe 3. Die Förderpumpe 3 selbst wird von einem Antrieb 3.3, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben.
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Der Ventilkörper 13 ist durch Betrieb der Förderpumpe 3 in einer ersten Förderrichtung 14.1 an den ersten Ventilsitz 12 bewegbar und durch Betrieb in einer entgegengesetzten zweiten Förderrichtung 14.2 vom ersten Ventilsitz 12 zurück in eine Ausgangsstellung bewegbar.
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Der Ventilkörper 13 ist kolbenförmig ausgebildet und in der Ventilkörperaufnahme 15 gelagert. Der Ventilkörper 13 ist zwischen dem ersten Ventilsitz 12 und einem an der Ventilkörperaufnahme 15 ausgebildeten Anschlag 16 entlang einer Ventilachse 17 beweglich angeordnet. An dem Ventilkörper 13 ist beispielsweise ein mit dem ersten Ventilsitz 12 und dem Anschlag 16 zusammenwirkender Tellerabschnitt 13.1 vorgesehen. Der Ventilkörper 13 kann eine Durchgangsöffnung 18 aufweisen, in der ein Rückschlagventil 19 vorgesehen ist, das eine Strömung aus der Verbindungsleitung 9 durch die Durchgangsöffnung 18 in die Steuerleitung 11 zulässt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Das Rückschlagventil 19 kann beispielsweise als sogenanntes Duckbill-Ventil ausgeführt sein.
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Die Ventilkörperaufnahme 15 und die erste Ventilöffnung 10 sind derart einander gegenüberliegend angeordnet, dass deren Symmetrieachsen gemeinsam auf der Ventilachse 17 liegen. Die Ventilkörperaufnahme 15 und die erste Ventilöffnung 10 sind also konzentrisch bezüglich der Ventilachse 17 angeordnet. Der Ventilkörper 13 ist an seinem dem ersten Ventilsitz 12 abgewandten Ende über ein elastisch federndes, insbesondere schlauchförmiges Verbindungselement 20, mit der Steuerleitung 11 verbunden. Das Verbindungselement 20 koppelt den beweglichen Ventilkörper 13 mit der zum Gehäuse 4 gehörenden Steuerleitung 11. Das Verbindungselement 20 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel ein elastischer Faltenbalg, der beispielsweise aus Gummi hergestellt ist. Das Verbindungselement 20 stellt bei einer axialen Dehnung in Richtung des ersten Ventilsitzes 12 eine Federkraft bereit, die zum Rückstellen des Ventilkörpers 13 an den Anschlag 16 beiträgt.
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In der Steuerleitung 11 ist ein Rückschlagventil 23 vorgesehen, das in einer Strömungsrichtung öffnet, die zum Ventilkörper 13 hin gerichtet ist. Zwischen dem Ventilkörper 13 und diesem Rückschlagventil 23 ist ein Steuerabschnitt 11.1 der Steuerleitung 11 gebildet, der über einen Steuerausgang 24 mit dem zweiten Abschnitt 9.2 der Verbindungsleitung 9 strömungsverbunden ist. Der Steuerausgang 24 kann ein Drosselelement 22 enthalten, das den über den Steuerausgang 24 fließenden Volumenstrom begrenzt und durch den dadurch erzeugten Staudruck die Kraft zum Schließen der ersten Ventilöffnung 10 liefert. Der Steuerausgang 24 zweigt beispielsweise zwischen dem Rückschlagventil 23 und dem Verbindungselement 20 von dem Steuerabschnitt 11.1 der Steuerleitung 11 ab und verläuft als separate Zweigleitung zum zweiten Abschnitt 9.2 der Verbindungsleitung 9.
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Die Steuerleitung 11 umfasst weiterhin ein Steuerventil 25, das ab einem bestimmten, am Steuerventil 25 anliegenden Differenzdruck in der Steuerleitung 11 entgegen der Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 23 öffnet und eine Strömung aus dem Steuerabschnitt 11.1 der Steuerleitung 11 über eine Steueröffnung 27 in einen zwischen dem Steuerventil 25 und der Förderpumpe 3 gebildeten Abschnitt der Steuerleitung 11 erlaubt. Das Steuerventil 25 umfasst ein bewegliches Ventilglied 25.1, das mit der Steueröffnung 27 zusammenwirkt und von einem Ventilfederelement 25.2 in Richtung eines Ventilsitzes 26 des Steuerventils 25 gedrückt oder gezogen wird. Das Ventilglied 25.1 des Steuerventils 25 hat beispielsweise eine Durchgangsöffnung 25.3, in der das Rückschlagventil 23 der Steuerleitung 11 vorgesehen ist. Das Rückschlagventil 23 kann beispielsweise als sogenanntes Duckbill-Ventil ausgeführt sein. Bei Betreiben der Förderpumpe 3 in Richtung der zweiten Förderrichtung 14.2 wird ein Unterdruck in der Steuerleitung 11 zwischen dem Steuerventil 25 und der Förderpumpe 3 erzeugt, der zum Öffnen des Steuerventils 25 führt.
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Durch das geöffnete Steuerventil 25 gelangt der Unterdruck in den Steuerabschnitt 11.1 der Steuerleitung 11, was durch das veränderte Kräftegleichgewicht am Ventilkörper 13 zu einer resultierenden öffnenden Kraft und damit zum Öffnen der ersten Ventilöffnung 10 führt. Wenn der Ventilkörper 13 das Rückschlagventil 19 umfasst, wird dieses durch den Unterdruck geöffnet, wodurch der Druckabbau im Kraftstofftank 2 nach Beenden der Tankleckdiagnose beschleunigt werden könnte.
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Außerdem wird durch das Steuerventil 25 ein unzulässig hoher Überdruck im Kraftstofftank 2 verhindert.
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Die Pumpeinrichtung 1 kann einen Drucksensor 33 umfassen, mit dem der Druck im Druckabschnitt 9.1 der Verbindungsleitung 9 messbar ist. Alternativ kann der Drucksensor 33 in dem Kraftstofftank 2 angeordnet sein.
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2 zeigt eine Pumpeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 sind die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass das Verbindungselement 20 nicht als Faltenbalg, sondern als elastische Membran ausgebildet ist. Die Membran 20 ist beispielsweise mit einem radial inneren Schlauchabschnitt 20.1 am Ventilkörper 13 und mit einem radial äußeren Kragenabschnitt 20.2 an der Ventilkörperaufnahme 15 bzw. am Gehäuse 4 befestigt und abgedichtet. Der innere Schlauchabschnitt 20.1 und der äußere Kragenabschnitt 20.2 sind über einen Bogenabschnitt 20.3 miteinander verbunden.
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Ein weiterer Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Steuerausgang 24 der Steuerleitung 11 nicht als separate Leitung, sondern als Strömungsverbindung ausgebildet ist, die von der Durchgangsöffnung 18 des Ventilkörpers 13 ausgehend über zumindest eine in radialer Richtung bezüglich der Ventilachse 17 verlaufende Ventilkörperöffnung 30 in einen zwischen der Ventilkörperaufnahme 15 und dem Ventilkörper 13 gebildeten Ringspalt 31 in den zweiten Abschnitt 9.2 der Verbindungsleitung 9 verläuft.
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Zur Durchführung der Tankleckdiagnose wird in einem ersten Schritt die erste Ventilöffnung 10 der Pumpeinrichtung 1 geschlossen, indem die Förderpumpe 3 in der ersten Förderrichtung 14.1 betrieben und der Ventilkörper 13 gegen den ersten Ventilsitz 12 gedrückt wird. Sobald die erste Ventilöffnung 10 geschlossen ist, führt das weitere Betreiben der Förderpumpe 3 mit der gleichen Förderrichtung 14.1 zu einem Druckaufbau im Kraftstofftank 2. Dabei wird der Ventilkörper 13 durch den Förderstrom der Förderpumpe 3 am ersten Ventilsitz 12 gehalten. Die Förderpumpe 3 wird betrieben, bis ein bestimmter Druck im Kraftstofftank 2 erreicht ist. Danach wird die Förderpumpe 3 ausgeschaltet. Das Rückschlagventil 23 in der Steuerleitung 11 schließt, so dass ein Druckabbau im Kraftstofftank 2 über die Steuerleitung 11 verhindert ist. Der Ventilkörper 13 bleibt nun auch ohne den Förderstrom der Förderpumpe 3 am ersten Ventilsitz 12 liegen, da der Ventilkörper 13 durch den Überdruck im Kraftstofftank 2 an den ersten Ventilsitz 12 gedrückt ist. Anschließend wird der zeitliche Druckverlauf im Kraftstofftank 2 mittels des Drucksensors 33 gemessen und in einem Steuergerät 34 ausgewertet. Nach dem Durchführen der Tankleckdiagnose wird die erste Ventilöffnung 10 wieder geöffnet, indem die Förderpumpe 3 in einer zweiten, zur ersten Förderrichtung 14.1 entgegengesetzten Förderrichtung 14.2 betrieben wird. Durch den Unterdruck in der Steuerleitung 11 im Abschnitt zwischen dem Steuerventil 25 und der Förderpumpe 3 öffnet das Steuerventil 25, so dass der Unterdruck auf den Ventilkörper 13 wirkt und diesen unter Mitwirkung der Federkraft des Verbindungselementes 20 zurück an den Anschlag 16 zieht. Der Überdruck im Kraftstofftank 2 baut sich schnell ab, sobald die erste Ventilöffnung 10 geöffnet ist. Außerdem kann der Überdruck im Kraftstofftank 2 über den Steuerausgang 24 und ggf. über das Rückschlagventil 19 des Ventilkörpers 13 und weiter über die übrige Steuerleitung 11 zum ersten Anschluss 5 hin abgebaut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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