DE102016225852A1 - Steuereinheit einer Kraftstoffpumpe - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung Steuereinheit (1) einer Kraftstoffpumpe (2), umfassend zumindest eine elektronische Komponente (3) zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe (2), und einen kapazitiven Sensor (4) aufweisend eine äußere Elektrode (5) und eine innere Elektrode (6), wobei die innere Elektrode (6) innerhalb einer Kraftstoffleitung (7) und die äußere Elektrode (5) um die innere Elektrode (6) herum angeordnet ist, und wobei die zumindest eine elektronische Komponente (3) zur Übertragung von Wärme an die äußere Elektrode (5) ausgebildet ist

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit einer Kraftstoffpumpe. Insbesondere ist die Steuereinheit ausgebildet, eine Kraftstoffpumpe anzusteuern, die sich innerhalb eines Kraftstofftanks befindet.
  • Aus dem Stand der Technik sind Steuereinheiten für Kraftstoffpumpen bekannt. So offenbaren beispielsweise die Dokumente US 2013/0230418 A1 , US 5,454,697 A sowie JP 2008-291701 A Steuereinheiten für Kraftstoffpumpen, die sich innerhalb eines Kraftstofftanks befinden. Solche Steuereinheiten sind auf einem Deckel angebracht, wobei der Deckel mit in eine entsprechende Öffnung eines Kraftstofftanks eingesetzt und mit diesem verbunden, bevorzugt verschweißt oder verschraubt, wird. Somit befindet sich die Pumpe innerhalb des Kraftstofftanks, die Steuereinheit jedoch außerhalb des Kraftstofftanks, sodass die Steuereinheit vor schädlichen Einflüssen des Kraftstoffs geschützt ist.
  • Grundsätzlich ergibt sich bei der Verwendung von Steuereinheiten das Problem, dass diese Abwärme produzieren. Diese Abwärme muss von der Steuereinheit und dem Vorratstank abtransportiert werden, um zu verhindern, dass sich die Steuereinheit und der Vorratstank aufheizen. Dies wird im Stand der Technik zumeist durch Kühlkörper realisiert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Steuereinheit einer Kraftstoffpumpe ermöglicht eine sichere und zuverlässige Kühlung. Die Kühlung erfolgt dabei insbesondere über einen Kraftstofffluss. Somit kann der von der Kraftstoffpumpe bewegte Kraftstoff die von der Steuereinheit produzierte Wärme abführen. Auf diese Weise ist ein sicheres und zuverlässiges Kühlen der Steuereinheit vorhanden. Gleichzeitig ist ein Aufwand zum Realisieren einer solchen Kühlung minimiert. Insbesondere wird eine solche Minimierung des Aufwands dadurch erreicht, dass die Kühlung über eine Elektrode eines Sensors erfolgt.
  • Die erfindungsgemäße Steuereinheit einer Kraftstoffpumpe umfasst zumindest eine elektronische Komponente zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe sowie einen kapazitiven Sensor. Die elektronische Komponente zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe produziert während ihres Betriebs Abwärme, die abzuführen ist. Der kapazitive Sensor weist eine äußere Elektrode und eine innere Elektrode auf. Die innere Elektrode ist innerhalb einer Kraftstoffleitung angeordnet, während die äußere Elektrode um die innere Elektrode, insbesondere um die Kraftstoffleitung, herum angeordnet ist. Auf diese Weise kann der kapazitive Sensor Materialeigenschaften des durch die Kraftstoffleitung fließenden Kraftstoffs ermitteln. Insbesondere dient der kapazitive Sensor zum Ermitteln einer Kraftstoffgüte, besonders vorteilhaft zum Ermitteln eines Ethanolanteils des Kraftstoffs. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass die zumindest eine elektronische Komponente zur Übertragung von Wärme an die äußere Elektrode des kapazitiven Sensors ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass eine Abwärme, die von der elektronischen Komponente produziert wird, auf die Elektrode übertragen wird. Von der Elektrode aus ist die Wärme abführbar. Dies kann einerseits über eine Umgebungsluft geschehen, wobei vorteilhafterweise eine Wärmeabfuhr über den Kraftstoff, der innerhalb der Kraftstoffleitung fließt, erfolgt. Auf diese Weise ist eine sichere und zuverlässige Kühlung der elektronischen Komponente vorhanden. Ein Überhitzen der Steuereinheit ist damit verhindert.
  • Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die äußere Elektrode unmittelbar an einer Außenwand der Kraftstoffleitung anliegt. Die Kraftstoffleitung ist dabei insbesondere aus Kunststoff gefertigt. In diesem Fall ist sichergestellt, dass lediglich der innerhalb der Kraftstoffleitung strömenden Kraftstoff für das Messergebnis, das mittels des kapazitiven Sensors gemessen wird, verantwortlich ist. Weitere Einflüsse können nicht auftreten.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die äußere Elektrode, zumindest in einem Teilbereich, eine Außenwand der Kraftstoffleitung darstellt. In diesem Fall ist die Kraftstoffleitung zumindest in diesem Teilbereich bevorzugt aus Metall gefertigt. Somit findet eine direkte Wärmeübertragung von der äußeren Elektrode auf den in der Kraftstoffleitung strömenden Kraftstoff statt.
  • Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die elektronische Komponente unmittelbar an der äußeren Elektrode anliegt. Somit erfolgt eine Wärmeübertragung direkt von der elektronischen Komponente auf die äußere Elektrode. Somit ist sichergestellt, dass die elektronische Komponente sicher und zuverlässig gekühlt wird.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Komponente durch ein Wärmeleitelement mit der äußeren Elektrode verbunden ist. Bei dem Wärmeleitelement kann es sich vorteilhafterweise um ein Wärmeleitmaterial handeln, dass die elektronischen Komponenten mit der äußeren Elektrode verbindet. Auf diese Weise ist wiederum sichergestellt, dass eine Wärmeabfuhr von der elektronischen Komponente erfolgt, indem die Wärme der äußeren Elektrode zugeführt wird. Die äußere Elektrode ist, wie zuvor beschrieben, durch strömenden Kraftstoff gekühlt. Bevorzugt dient der kapazitive Sensor zum kapazitiven Bestimmen eines Ethanolanteils des in der Kraftstoffleitung strömenden Kraftstoffs. Somit ist der kapazitive Sensor ein Sensor, der die Qualität des Kraftstoffs bestimmt. Auf diese Weise wird ein ohnehin vorhandener Sensor, nämlich der Qualitätssensor des Kraftstoffs, zur Kühlung der elektronischen Komponente verwendet. Somit ist ein Aufwand für die Kühlung der elektronischen Komponente minimiert. Insbesondere ist kein zusätzliches aufwendiges Kühlsystem vorzusehen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Tankfördermodul. Das Tankfördermodul weist ein Deckelelement auf, wobei das Deckelelement in eine Öffnung eines Vorratstanks einsetzbar ist. Besonders vorteilhaft ist das Deckelelement mit dem Vorratstank verschweißbar. Weiterhin weist das Tankfördermodul eine Steuereinheit wie zuvor beschrieben auf. Schließlich umfasst das Tankfördermodul eine Kraftstoffleitung. Die Kraftstoffleitung verläuft durch das Deckelelement hindurch und erlaubt somit ein Entnehmen von Kraftstoff aus dem Vorratstank. Schließlich ist vorgesehen, dass die Steuereinheit auf dem Deckelelement angebracht ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass einerseits eine Kühlung der Steuereinheit durch den kapazitiven Sensor erfolgen kann, andererseits die Güte des die Kraftstoffleitung durchströmenden Kraftstoffs, insbesondere ein Ethanolanteil des Kraftstoffs, bestimmbar ist. Das Deckelelement ist insbesondere aus einem Material gefertigt, das in direkten Kontakt mit Kraftstoff treten kann, ohne die Gefahr einer erhöhten Korrosion aufzuweisen.
  • Das Tankfördermodul weist vorteilhafterweise außerdem eine Kraftstoffpumpe auf. Die Kraftstoffpumpe ist mit der Kraftstoffleitung verbunden. Über die Kraftstoffpumpe ist somit Kraftstoff aus dem Vorratstank durch die Kraftstoffleitung pumpbar. Die Kraftstoffpumpe ist außerdem auf einer der Steuereinheit gegenüberliegenden Seite des Deckelelements angeordnet. Somit dient das Deckelelement insbesondere zum Einsetzen der Kraftstoffpumpe in den Vorratstank. Gleichzeitig verschließt das Deckelelement die zum Einsetzen der Kraftstoffpumpe notwendige Öffnung des Vorratstanks und dient als Auslass, aus dem Kraftstoff entnehmbar ist. Dadurch, dass Kraftstoffpumpe und Steuereinheit auf gegenüberliegenden Seiten des Deckelelementes angeordnet sind, ist sichergestellt, dass die Kraftstoffpumpe innerhalb des Vorratstanks liegt, während die Steuereinheit außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft schließlich einen Vorratstank, wobei der Vorratstank einen Tankkörper und ein Tankfördermodul wie zuvor beschrieben umfasst. Der Tankkörper weist einen Einlass auf, über den der Tankkörper, insbesondere mit Kraftstoff, befüllbar ist. Das Tankfördermodul ist in eine Öffnung des Tankkörpers eingesetzt, wobei das Deckelelement des Tankfördermoduls mit dem Tankkörper formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden ist. Durch die Verbindung ist insbesondere Fluiddichtigkeit zwischen Tankkörper und Deckelelement sichergestellt. Besonders vorteilhaft wird dazu das Deckelelement mit dem Tankkörper verschweißt. Die Kraftstoffleitung stellt somit einen Auslass des Vorratstanks dar. Dabei ist ein Fluid, insbesondere Kraftstoff, aus dem Vorratstank durch die Kraftstoffpumpe herauspumpbar. Wird die Kraftstoffpumpe betrieben, so ist eine Ansteuerung durch die Steuereinheit notwendig. Eine so entstehende Abwärme der Steuereinheit wird durch den aus dem Vorratstank gepumpten Kraftstoff abgeführt. Somit ist ein Überhitzen der Steuereinheit vermieden.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Vorratstanks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 2 eine schematische Ansicht einer Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 3 eine erste schematische Ansicht eines Tankfördermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 4 eine zweite schematische Ansicht eines Tankfördermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    • 5 eine dritte schematische Ansicht des Tankfördermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 zeigt schematisch einen Vorratstank 14. Der Vorratstank 14 umfasst einen Tankkörper 11, in dem ein Kraftstoff bevorratet ist. Der Kraftstoff ist über einen Einlass 12 in den Tankkörper 11 einbringbar.
  • Der Tankkörper 11 weist außerdem eine Öffnung auf, in die ein Tankfördermodul 10 eingesetzt ist. Das Tankfördermodul 10 weist ein Deckelelement 8 auf, wobei das Deckelelement mit dem Tankkörper 11 formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder reibschlüssig fluiddicht verbunden ist.
  • Das Tankfördermodul 10 weist eine Kraftstoffleitung 7 auf, wobei die Kraftstoffleitung 7 einen Auslass 13 des Vorratstanks 14 darstellt. Die Kraftstoffleitung 7 läuft somit durch das Deckelelement 8 hindurch in das Innere des Vorratstanks 11. Hier ist die Kraftstoffleitung 7 mit einer Kraftstoffpumpe 2 verbunden. Somit ist Kraftstoff aus dem Vorratstank 14 durch die Kraftstoffpumpe 2 und die Kraftstoffleitung 7 am Auslass 13 entnehmbar.
  • Um die Kraftstoffpumpe 2 anzusteuern, ist eine Steuereinheit 1 vorhanden, die beispielsweise an dem Deckelelement 8 angeordnet und befestigt ist. Die Steuereinheit 1 ist beispielsweise auf einer Seite des Deckelelements 8 angeordnet, die außerhalb des Tankkörpers 11 liegt. Auf einer gegenüberliegenden Seite, das bedeutet innerhalb des Tankkörpers 11 ist die Kraftstoffpumpe 2 angebracht. Somit ist die Kraftstoffpumpe 2 unmittelbar dem Kraftstoff ausgesetzt, sodass die Kraftstoffpumpe 2 den Kraftstoff durch die Kraftstoffleitung 7 pumpen kann. Gleichzeitig ist die Steuereinheit 1 vor Kraftstoff geschützt, sodass eine Beschädigung, insbesondere eine Korrosion, der Steuereinheit durch Kraftstoff verhindert ist. Alternativ kann die Steuereinheit 1 auch innerhalb des Vorratstanks 14 angeordnet sein.
  • Wird die Kraftstoffpumpe 2 angesteuert, so produziert diese Abwärme. Die Abwärme muss abgeführt werden, um ein Überhitzen der Steuereinheit 1 zu verhindern. Dies wird durch ein Kühlsystem erreicht, das nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 5 erklärt wird.
  • 2 zeigt schematisch die Steuereinheit 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Steuereinheit 1 kann insbesondere an dem Vorratstank 14 wie in 1 gezeigt verwendet werden.
  • Die Steuereinheit 1 umfasst zumindest eine elektronische Komponenten 3, die zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe 2 dient. Somit produziert die zumindest eine elektronische Komponente 3 eine Abwärme, die abzuführen ist. Die Steuereinheit 1 weist außerdem einen kapazitiven Sensor 4 auf, der zum Ermitteln einer Kraftstoffgüte dient. Dazu wird eine Kapazität des durch die Kraftstoffleitung 7 fließenden Kraftstoffs ermittelt, sodass ein Ethanolanteil des Kraftstoffs bestimmt werden kann. Dazu umfasst der kapazitive Sensor 4 eine äußere Elektrode 5 und eine innere Elektrode 6.
  • Die äußere Elektrode 5 ist bevorzugt ein Teil der Außenwand der Kraftstoffleitung 7. Die Kraftstoffleitung 7 ist dazu zumindest ein einem Teilbereich aus Metall gefertigt. Die innere Elektrode 6 weist eine Stabform auf und ist mittig in der Kraftstoffleitung 7 angeordnet. Somit bilden die äußere Elektrode und die innere Elektrode 6 zwei Elemente eines Kondensators, zwischen denen eine Kapazität gemessen werden kann. Diese Kapazität ist abhängig von einer Permittivität des zwischen äußerer Elektrode 5 und innerer Elektrode 6 vorhandenen Materials und somit abhängig von der Permittivität des Kraftstoffs. Da Ethanol eine Permittivität des Kraftstoffs verändert, kann anhand des kapazitiven Sensors der Ethanolanteil bestimmt werden.
  • Zur Wärmeabfuhr ist zumindest eine elektronische Komponente 3 über ein Wärmeleitelement 9 mit der äußeren Elektrode 5 verbunden. Somit wird erreicht, dass Wärme der zumindest einen elektronischen Komponente 3 über das Wärmeleitelement 9 an die äußere Elektrode 5 übertragen wird. Die äußere Elektrode 5 wiederum wird durch den Kraftstoff, der durch die Kraftstoffleitung 7 fließt, gekühlt, da der Kraftstoff die Wärme von der äußere Elektrode 5 abführt. Auf diese Weise ist erreicht, dass die zumindest eine elektronische Komponente 3 sicher und zuverlässig gekühlt wird, wobei eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung minimiert ist.
  • Die Kühlung über den Kraftstoff hat den Vorteil, dass eine solche Kühlung stets dann zur Verfügung steht, wenn sie benötigt wird. So kann Kraftstoff die Kraftstoffleitung 7 nur dann durchströmen, wenn die Kraftstoffpumpe 2 aktiv ist. Die Kraftstoffpumpe 2 ist stets dann aktiv, wenn diese von der Steuereinheit angesteuert wird, sodass dies im Endeffekt bedeutet, dass die elektronischen Komponenten 3 stets dann Abwärme produzieren, wenn Kraftstoff durch die Kraftstoffleitung 7 strömt. Durchströmt kein Kraftstoff die Kraftstoffleitung 7, so wird auch keine Abwärme durch die elektronischen Komponenten 3 erzeugt.
  • Die 3 bis 5 zeigen schematisch verschiedene Ansichten eines Tankfördermoduls 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Tankfördermodul 10 kann insbesondere in dem Vorratstank 14 gemäß 1 verwendet werden. Nicht gezeigt ist in 3 bis 5 die Kraftstoffpumpe 2.
  • Aus 3 bis 5 ist ersichtlich, dass die Kraftstoffleitung 7 durch das Deckelelement 8 hindurch verläuft. Außerdem ist ersichtlich, dass die Kraftstoffleitung 7 einen Längsabschnitt aufweist, in dem die innere Elektrode 6 stabförmig angeordnet ist. Die äußere Elektrode 5 stellt beispielsweise einen Teil der Kraftstoffleitung 7 dar, da die äußere Elektrode 5 hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Alternativ kann die äußere Elektrode 5 auch auf einer Außenfläche der Kraftstoffleitung 7 angeordnet sein.
  • Durch den kapazitiven Sensor 4, der durch die äußere Elektrode 5 und die innere Elektrode 6 gebildet wird, lässt sich die Güte des durch die Kraftstoffleitung 7 strömenden Kraftstoffs, insbesondere ein Ethanolanteil des Kraftstoffs, bestimmen. Dies wurde zuvor bereits ausführlich beschrieben.
  • Die Steuereinheit 1 weist außerdem eine Anzahl von beispielsweise sechs elektronischen Komponenten 3 auf. Die elektronischen Komponenten 3 generieren während ihres Betriebs Abwärme, die über den durch die Kraftstoffleitung 7 strömenden Kraftstoff abgeführt wird. Dazu sind die elektronischen Komponenten 3 unmittelbar mit der äußeren Elektrode 5 gekoppelt. Somit übertragen die elektronischen Komponenten 3 ihre Abwärme an die äußere Elektrode 5, was zu einer Erwärmung der äußeren Elektrode 5 führt. Die äußere Elektrode 5 wird jedoch durch die Kraftstoffleitung 7 strömenden Kraftstoff gekühlt, sodass eine Abfuhr von Abwärme durch den Kraftstoff erfolgt.
  • Es ist somit ersichtlich, dass eine Kühlung der elektronischen Komponenten 3 einfach und aufwandsarm über den Kraftstoff erfolgt. Es ist somit keine aufwendige Kühlvorrichtung notwendig, um die elektronischen Komponenten 3 zu kühlen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/0230418 A1 [0002]
    • US 5454697 A [0002]
    • JP 2008291701 A [0002]

Claims (10)

  1. Steuereinheit (1) einer Kraftstoffpumpe (2), umfassend • zumindest eine elektronische Komponente (3) zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe (2), und • einen kapazitiven Sensor (4) aufweisend eine äußere Elektrode (5) und eine innere Elektrode (6), • wobei die innere Elektrode (6) innerhalb einer Kraftstoffleitung (7) und die äußere Elektrode (5) um die innere Elektrode (6) herum angeordnet ist, und • wobei die zumindest eine elektronische Komponente (3) zur Übertragung von Wärme an die äußere Elektrode (5) ausgebildet ist.
  2. Steuereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode (5) unmittelbar an einer Außenwand der Kraftstoffleitung (7) anliegt.
  3. Steuereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode (5) zumindest in einem Teilbereich eine Außenwand der Kraftstoffleitung (7) darstellt.
  4. Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Komponente (3) unmittelbar an der äußeren Elektrode (5) anliegt.
  5. Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Komponente (3) durch ein Wärmeleitelement (9) mit der äußeren Elektrode (5) verbunden ist.
  6. Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Sensor (4) zum kapazitiven Bestimmen eines Ethanolanteils des die Kraftstoffleitung (7) durchströmenden Kraftstoffs ausgebildet ist.
  7. Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Elektrode (6) stabförmig ausgebildet ist und mittig innerhalb der Kraftstoffleitung (7), insbesondere entlang einer Mittelachse der Kraftstoffleitung (7), angeordnet ist.
  8. Tankfördermodul (10), umfassend • ein Deckelelement (8) zum Einsetzen in eine Öffnung eines Vorratstanks (11), • eine Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und • eine Kraftstoffleitung (7), • wobei die Steuereinheit (1) an dem Deckelelement (8) angeordnet ist, und • wobei die Kraftstoffleitung (7) durch das Deckelelement (8) hindurch verläuft.
  9. Tankfördermodul (10) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit der Kraftstoffleitung (7) verbundene Kraftstoffpumpe (2), wobei die Kraftstoffpumpe (2) auf einer der Steuereinheit (1) gegenüberliegenden Seite des Deckelelements (8) angeordnet ist.
  10. Vorratstanks (14), umfassend • einen Tankkörper (11) mit einem Einlass (12), und • ein Tankfördermodul (10) nach Anspruch 8 oder 9, das in eine Öffnung des Tankkörpers (11) eingesetzt ist, • wobei das Deckelelement (8) des Tankfördermoduls (10) mit dem Tankkörper (11) formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder reibschlüssig, insbesondere fluiddicht, verbunden ist, und • wobei die Kraftstoffleitung (7) des Tankfördermoduls (10) einen Auslass (13) des Vorratstanks (11) darstellt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008291701A (ja) 2007-05-23 2008-12-04 Denso Corp 燃料供給装置
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