DE102018202211A1

DE102018202211A1 - Versorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018202211A1
Application number: DE102018202211.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bruhn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Versorgungseinrichtung (1) zum Versorgen wenigstens eines Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine mit einem flüssigen Betriebsmedium, mit einem Tank (2), welcher einen Aufnahmebereich (3) aufweist, mit einem in dem Aufnahmebereich (3) angeordneten Schwalltopf (5), durch welchen der Aufnahmebereich (3) in einen außerhalb des Schwalltopfes (5) angeordneten äußeren Bereich (6) und einen in dem Schwalltopf (5) angeordneten inneren Bereich (8) unterteilt ist, und mit einer zumindest teilweise in dem Schwalltopf (5) angeordneten Pumpe (9), wobei: wenigstens eine in dem inneren Bereich (8) angeordnete erste Ansaugstelle (10) vorgesehen ist, an welcher das Betriebsmedium aus dem inneren Bereich (8) mittels der Pumpe (9) ansaugbar ist; wenigstens eine in dem äußeren Bereich (6) angeordnete zweite Ansaugstelle (12) vorgesehen ist, an welcher das Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich (6) mittels der Pumpe (9) ansaugbar ist; und an der zweiten Ansaugstelle (12) ein Ansaugsieb (14) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Versorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Versorg ungsein richtung.
Eine solche Versorgungseinrichtung zum Versorgen wenigstens eines Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem flüssigen Betriebsmedium ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2010 041 577 A1 bekannt. Die Versorgungseinrichtung weist einen Tank auf, welcher einen Aufnahmebereich oder einen Aufnahmeraum aufweist. Außerdem weist die Versorgungseinrichtung einen in dem Aufnahmebereich angeordneten Schwalltopf auf, durch welchen der Aufnahmebereich in einen außerhalb des Schwalltopfes angeordneten äußeren Bereich und in einen in dem Schwalltopf angeordneten inneren Bereich unterteilt ist. Des Weiteren ist eine zumindest teilweise in dem Schwalltopf angeordnete Pumpe vorgesehen, wobei das Betriebsmedium in den Bereichen aufnehmbar ist.
Des Weiteren offenbart die DE 195 32 333 A1 eine Vorrichtung zur Halterung einer Pumpe, mit einem Gehäuse, das Mittel zum Arretieren der Pumpe aufweist. Außerdem ist eine Öffnung vorgesehen, um die Pumpe einzuführen. Des Weiteren ist eine Öffnung für einen Ansaugstutzen der Pumpe vorgesehen. Dabei ist an das Gehäuse der Vorrichtung einstückig ein Ansaugsieb ausgebildet.
Außerdem ist aus der DE 44 38 094 C2 ein Schwalltopf für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Schwalltopf nimmt im Inneren eine Kraftstoff-Förderpumpe mit einem Ansaugsieb auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Versorgungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine hinreichende Versorgung des Brennraums mit dem Betriebsmedium gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Versorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Versorgungseinrichtung zum Versorgen wenigstens eines beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem flüssigen Betriebsmedium. Die Versorgungseinrichtung umfasst einen Tank, welcher einen auch als Aufnahmeraum bezeichneten Aufnahmebereich aufweist. Die Versorgungseinrichtung weist darüber hinaus einen Schwalltopf auf, welcher in dem Aufnahmebereich angeordnet ist. Durch den Schwalltopf ist der Aufnahmebereich in einen außerhalb des Schwalltopfes angeordneten äußeren Bereich und einen in dem Schwalltopf angeordneten inneren Bereich unterteilt. Der äußere Bereich ist somit beispielsweise durch den Tank und durch den Schwalltopf, insbesondere durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Schwalltopfes, begrenzt. Der in dem Schwalltopf, insbesondere in dessen Inneren, angeordnete innere Bereich ist beispielsweise zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, durch den Schwalltopf begrenzt, sodass beispielsweise der innere Bereich zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Schwalltopf von dem äußeren Bereich getrennt ist. Insbesondere weist der innere Bereich vorzugsweise ein geringeres Volumen und/oder eine geringere Grundfläche als der äußere Bereich auf.
Die Versorgungseinrichtung umfasst ferner eine zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Schwalltopf angeordnete Pumpe, mittels welcher das Betriebsmedium gefördert werden kann. Daher wird die Pumpe auch als Förderpumpe bezeichnet. Das Betriebsmedium ist dabei in dem inneren Bereich und in dem äußeren Bereich aufnehmbar.
Um nun eine hinreichende Versorgung des Brennraums mit dem Betriebsmedium aus dem Tank gewährleisten zu können, weist die Versorgungseinrichtung erfindungsgemäß wenigstens eine in dem inneren Bereich angeordnete erste Ansaugstelle auf, welche vorzugsweise bezogen auf die Bereiche ausschließlich in dem inneren Bereich angeordnet ist. Somit ist an der ersten Ansaugstelle das Betriebsmedium aus dem inneren Bereich mittels der Pumpe ansaugbar. Insbesondere ist es vorgesehen, dass an der ersten Ansaugstelle das Betriebsmedium bezogen auf die Bereiche ausschließlich aus dem inneren Bereich mittels der Pumpe ansaugbar ist.
Des Weiteren weist die Versorgungseinrichtung erfindungsgemäß wenigstens eine, insbesondere vollständig, in dem äußeren Bereich angeordnete zweite Ansaugstelle auf, an welcher das Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich mittels der Pumpe ansaugbar ist. Vorzugsweise ist an der zweiten Ansaugstelle das Betriebsmedium bezogen auf die Bereiche ausschließlich aus dem äußeren Bereich mittels der Pumpe ansaugbar. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Pumpe an der ersten Ansaugstelle das Betriebsmedium, insbesondere bezogen auf die Bereiche ausschließlich aus dem inneren Bereich, fördern kann. Ferner kann die Pumpe beispielsweise an der zweiten Ansaugstelle das Betriebsmedium, insbesondere bezogen auf die Bereiche ausschließlich aus dem äußeren Bereich, fördern.
Des Weiteren weist die Versorgungseinrichtung erfindungsgemäß ein an der zweiten Ansaugstelle angeordnetes beziehungsweise vorgesehenes, das heißt der zweiten Ansaugstelle zugeordnetes Ansaugsieb auf, mittels dessen Kapillarwirkung das im äußeren Bereich aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist, wobei die Pumpe über das Ansaugsieb mit dem Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich versorgbar ist. Mit anderen Worten kann die Pumpe beispielsweise das im äußeren Bereich aufgenommene Betriebsmedium über das Ansaugsieb ansaugen und somit fördern.
Durch die Kapillarwirkung des Ansaugsiebs kann das Ansaugsieb, welches vorzugsweise vollständig im äußeren Bereich angeordnet ist, das Medium in beziehungsweise aus dem äußeren Bereich so lange ansaugen, wie das Ansaugsieb mit in dem äußeren Bereich aufgenommenem Betriebsmedium noch in Kontakt ist. Dies bedeutet, dass das Ansaugsieb mittels seiner Kapillarwirkung auch dann noch im äußeren Bereich aufgenommenes Betriebsmedium ansaugen kann, wenn eine besonders geringe Menge des Betriebsmediums im äußeren Bereich aufgenommen ist und das Ansaugsieb dabei jedoch noch zumindest teilweise in Kontakt mit dem im äußeren Bereich aufgenommenen Betriebsmedium steht. Mittels des Ansaugsiebs, insbesondere mittels der Kapillarwirkung des Ansaugsiebs, kann somit eine besonders vorteilhafte Versorgung der Pumpe mit dem Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich auch dann sichergestellt und gewährleistet werden, wenn eine nur geringe Menge des Betriebsmediums in dem äußeren Bereich aufgenommen ist.
Das Ansaugsieb, insbesondere dessen Kapillarwirkung, ermöglicht die Realisierung einer Niveauanhebung, da durch die Kapillarwirkung die Pumpe auch dann noch mit Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich versorgt werden kann, wenn eine nur geringe Menge des Betriebsmediums in dem äußeren Bereich aufgenommen ist. Insbesondere kann das Ansaugsieb, insbesondere dessen Kapillarwirkung, eine Versorgung der Pumpe mit Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich auch dann noch sicherstellen, wenn eine solch geringe Menge an Betriebsmedium in dem äußeren Bereich aufgenommen ist, dass ein Füllstand beziehungsweise ein Pegel des Betriebsmediums in dem äußeren Bereich so gering ist, dass die Pumpe ohne die Verwendung des Ansaugsiebs das Betriebsmedium nicht aus dem äußeren Bereich ansaugen könnte. Diesbezüglich besteht ein großer Vorteil des Ansaugsiebs darin, dass die zuvor beschriebene, mittels des Ansaugsiebs, insbesondere mittels der Kapillarwirkung des Ansaugsiebs, realisierbare Niveauanhebung ohne die Verwendung einer Saugstrahlpumpe realisiert werden kann. Somit kann auch die Verwendung einer Saugstrahlpumpe vermieden werden, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Versorgungseinrichtung frei von einer Saugstrahlpumpe ist, das heißt keine Saugstrahlpumpe aufweist. Somit können mit der Verwendung einer solchen Saugstrahlpumpe einhergehende Nachteile wie ein erhöhtes Gewicht, ein erhöhter Bauraumbedarf, erhöhte Kosten, eine erhöhte Teileanzahl sowie ein erhöhter Energieaufwand vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil des Ansaugsiebs, insbesondere der Kapillarwirkung des Ansaugsiebs, ist, dass das Ansaugsieb, insbesondere durch dessen Kapillarwirkung, Luft absperrt, sodass die Versorgungseinrichtung selbstständig beziehungsweise selbsttätig vermeidet, dass die Pumpe beispielsweise dann, wenn im äußeren Bereich kein Betriebsmedium mehr aufgenommen ist, Luft ansaugt.
Während eines auch als Förderbetrieb bezeichneten Betriebs der Versorgungseinrichtung saugt die Pumpe beispielsweise das Betriebsmedium sowohl in beziehungsweise aus dem inneren Bereich als auch in beziehungsweise aus dem äußeren Bereich an, wenn in den Bereichen, insbesondere in dem äußeren Bereich, eine hinreichende Menge des Betriebsmediums aufgenommen ist. Während des Betriebs wird das Betriebsmedium mittels der Pumpe zu dem Brennraum beziehungsweise in Richtung des Brennraums gefördert. Ist in dem äußeren Bereich kein Betriebsmedium mehr aufgenommen oder ist in dem äußeren Bereich eine so geringe Menge des Betriebsmediums aufgenommen, dass das Ansaugsieb nicht mehr in Kontakt mit dem im äußeren Bereich aufgenommenen Betriebsmedium ist, sodass das Ansaugsieb mittels der Kapillarwirkung kein Betriebsmedium im äußeren Bereich ansaugen kann, so sperrt die Kapillarwirkung des vorzugsweise vollständig im äußeren Bereich angeordneten Ansaugsiebs Luft aus. In der Folge fördert die Pumpe bezogen auf die Bereiche nur noch aus dem inneren Bereich das Betriebsmedium und saugt dabei keine Luft beziehungsweise kein Gas aus dem äußeren Bereich an.
Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung kann insbesondere dann eine hinreichende Versorgung des Brennraums mit dem Betriebsmedium sicherstellen, wenn hohe Entnahmemengen von beispielsweise bis zu 75 Kilogramm des Betriebsmediums pro Stunde vorgesehen sind. Unter einer solchen Entnahmemenge ist eine Menge des Betriebsmediums zu verstehen, die mittels der Pumpe pro Zeiteinheit aus dem Tank gefördert wird, insbesondere zu dem Brennraum beziehungsweise in Richtung des Brennraums. Die zuvor beschriebene Niveauanhebung kann dabei sicherstellen, dass die Pumpe stets mit einer hinreichenden Menge des Betriebsmediums versorgt werden kann, um beispielsweise auch hohe gewünschte Entnahmemengen realisieren zu können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in Strömungsrichtung des von dem Ansaugsieb zu der Pumpe strömenden Betriebsmediums zwischen der Pumpe und zumindest einem Teilbereich des Ansaugsiebs ein Rückschlagventil angeordnet, welches in Richtung der Pumpe öffnet und in Richtung des Teilbereichs sperrt. Beispielsweise ist die Pumpe über eine Leitung mit dem Ansaugsieb, insbesondere fluidisch, verbunden, wobei die Leitung beispielsweise den Schwalltopf, insbesondere eine Wandung des Schwalltopfs, durchdringt. Saugt die Pumpe über das Ansaugsieb Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich an, so strömt das Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich über das Ansaugsieb in die Leitung und über die Leitung von dem Ansaugsieb zu der Pumpe, wobei das Betriebsmedium in die zuvor genannte Strömungsrichtung von dem Ansaugsieb durch die Leitung zu der Pumpe strömt. Dabei ist in der Leitung das Rückschlagventil angeordnet, welches bezogen auf die Strömungsrichtung zwischen der Pumpe und zumindest dem Teilbereich angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass das Rückschlagventil in Richtung der Pumpe öffnet, ist zu verstehen, dass das Rückschlagventil eine Strömung des Betriebsmediums durch die Leitung in Richtung der Pumpe freigibt beziehungsweise ermöglicht. Unter dem Merkmal, dass das Rückschlagventil in Richtung des Teilbereichs beziehungsweise in Richtung des Ansaugsiebs sperrt, ist zu verstehen, dass das Rückschlagventil eine Strömung des Betriebsmediums durch die Leitung in Richtung des Teilbereichs beziehungsweise in Richtung des Ansaugsiebs unterbindet. Hierdurch kann beispielsweise verhindert werden, dass beim Beenden des Betriebs der Versorgungseinrichtung, insbesondere bei einem Abstellen des Kraftfahrzeugs, Betriebsmedium aus dem inneren Bereich über einen sich beim Abstellen ergebenden Saughebeeffekt nach außen in den äußeren Bereich strömt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in dem Schwalltopf und somit in dem inneren Bereich stets eine besonders große Menge des Betriebsmediums aufgenommen ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Versorgungseinrichtung wenigstens einen Rücklauf aufweist, über welchen überschüssiges Betriebsmedium von der Pumpe bezogen auf die Bereiche ausschließlich in den Innenbereich zurückleitbar ist. Das überschüssige Betriebsmedium, welches mittels des Rücklaufes von der Pumpe abgeführt wird, wird auch als Rückfluss bezeichnet. Der Rückfluss strömt bezogen auf die Bereiche nur beziehungsweise ausschließlich in den inneren Bereich, wodurch der Schwalltopf beziehungsweise dessen Inneres gefüllt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass im Schwalltopf stets eine besonders große Menge des Betriebsmediums aufgenommen ist, sodass eine hinreichende Versorgung des Brennraums mit dem Betriebsmedium gewährleistet werden kann. Um sicherzustellen, dass der Rückfluss bezogen auf die Bereiche ausschließlich in den inneren Bereich strömt, mündet der Rücklauf beispielsweise bezogen auf die Bereiche ausschließlich in den inneren Bereich.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Versorgungseinrichtung eine Heizung, mittels welcher das in dem Tank aufgenommene Betriebsmedium erwärmbar ist. Hierdurch kann beispielsweise ein Einfrieren des Betriebsmediums vermieden werden und/oder das eingefrorene Betriebsmedium kann aufgetaut werden, sodass eine besonders hohe Versorgungssicherheit darstellbar ist.
Um das Betriebsmedium effektiv und effizient zu erwärmen, ist die Heizung als elektrisch betreibbare Heizung ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Heizung mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt wird, um das Betriebsmedium mittels der der Heizung unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die Heizung versorgt wird, erwärmt wird.
Das Erwärmen des Betriebsmediums ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Betriebsmedium beispielsweise bereits bei Temperaturen von weniger als 0 Grad Celsius einfrieren kann. Dabei ist das Betriebsmedium beispielsweise als Wasser ausgebildet oder umfasst zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, Wasser.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn an der ersten Ansaugstelle ein weiteres Ansaugsieb vorgesehen ist, mittels dessen Kapillarwirkung das im inneren Bereich aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist, mittels welchem die Pumpe über das weitere Ansaugsieb versorgbar ist. Vorzugsweise ist das weitere Ansaugsieb vollständig in dem inneren Bereich angeordnet, sodass die Pumpe über das weitere Ansaugsieb bezogen auf die Bereiche ausschließlich in beziehungsweise aus dem inneren Bereich das Betriebsmedium ansaugen kann. Durch den Einsatz des weiteren Ansaugsiebs und dessen Kapillarwirkung kann eine hinreichende Versorgung der Pumpe und somit des Brennraums mit dem Betriebsmedium auch dann sichergestellt werden, wenn in dem inneren Bereich eine nur geringe Menge des Betriebsmediums aufgenommen ist.
Vorzugsweise ist die Pumpe eine von einer Saugstrahlpumpe unterschiedliche Pumpe. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Versorgungseinrichtung frei von einer Saugstrahlpumpe ist somit keine Saugstrahlpumpe aufweist.
Die Pumpe ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Pumpe wenigstens oder genau ein Förderelement aufweist, welches vorzugsweise ein mechanisches Förderelement ist. Das Förderelement ist beispielsweise mittels eines Antriebs antreibbar und dadurch relativ zu dem Schwalltopf und/oder relativ zu einem Gehäuse der Pumpe bewegbar, insbesondere um eine Drehachse drehbar. Dabei ist das Förderelement beispielsweise in dem Gehäuse beziehungsweise in dem Schwalltopf aufgenommen. Das Gehäuse kann separat von dem Schwalltopf ausgebildet sein. Alternativ ist es denkbar, dass das Gehäuse einstückig mit dem Schwalltopf ausgebildet ist. Durch Antreiben des Förderelements wird das Betriebsmedium aus dem jeweiligen Bereich angesaugt und mittels der Pumpe, insbesondere mittels des Förderelements, gefördert. Dabei ist das Betriebsmedium sowohl aus dem inneren Bereich als auch aus dem äußeren Bereich mittels desselben Förderelements ansaugbar beziehungsweise förderbar. Mit anderen Worten wird dasselbe Förderelement der Pumpe genutzt, um das Betriebsmedium sowohl aus dem inneren Bereich als auch aus dem äußeren Bereich anzusaugen beziehungsweise zu fördern. Dadurch kann auf den Einsatz einer Saugstrahlpumpe verzichtet werden, sodass das Problem von an Saugstrahlpumpen auftretenden Eisdruckschäden vermieden werden kann.
Der zuvor genannte Antrieb zum Antreiben des Förderelements ist beispielsweise ein elektrischer Antrieb und/oder ein mechanischer Antrieb. Somit ist die Pumpe vorzugsweise als eine elektrisch und/oder mechanisch betreibbare Pumpe ausgebildet, sodass das Förderelement beispielsweise elektrisch und/oder mechanisch antreibbar ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Tank als Kraftstofftank ausgebildet ist, mittels welchem das als flüssiger Kraftstoff ausgebildete Betriebsmedium aufnehmbar ist. Mittels des flüssigen Kraftstoffs ist die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb betreibbar, da der Kraftstoff mit Luft in dem Brennraum verbrannt werden kann.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Tank als Wassertank ausgebildet ist, mittels welchem das als Wasser ausgebildete Betriebsmedium aufnehmbar ist. Mit anderen Worten eignet sich die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung besonders vorteilhaft dazu, den Brennraum mit Kraftstoff zu versorgen, sodass die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung für ein Kraftstoffsystem genutzt werden kann. Bei derartigen, herkömmlichen Kraftstoffsystemen kommt üblicherweise eine Saugstrahlpumpe zum Einsatz, mittels welcher Kraftstoff aus dem äußeren Bereich in den inneren Bereich gefördert wird. Da es mittels der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung möglich ist, den Einsatz einer solchen Saugstrahlpumpe zu vermeiden, kann im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffsystemen eine zusätzliche Treibmenge für die Saugstrahlpumpe vermieden werden. In der Folge kann der Energieverbrauch gering gehalten werden, und die Pumpe kann beispielsweise bauraum-, gewichts- und kostengünstig ausgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung ist des Weiteren besonders vorteilhaft verwendbar für ein Wassereinspritzsystem, mittels welchem das zuvor genannte Wasser in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Insbesondere wird das Wasser in die zuvor genannte und auch als Verbrennungsluft bezeichnete Luft eingebracht, insbesondere eingespritzt, um die Verbrennungsluft zu kühlen. Dadurch kann eine besonders hohe Leistung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, ohne einen fetten Betrieb zum Bauteilschutz durchführen zu müssen.
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: In herkömmlichen Kraftstoffsystemen wird zur Niveauanhebung üblicherweise eine Saugstrahlpumpe eingesetzt, mittels welcher Kraftstoff von dem äußeren Bereich in den inneren Bereich und in den Schwalltopf gefördert wird. Hierdurch kann auch bei hoher Dynamik eine Versorgung der Pumpe mit einer hinreichenden Menge des Betriebsmediums sichergestellt werden, um eine hinreichende Versorgung des Brennraums mit dem Medium sicherzustellen. Systeme zum Einbringen eines beispielsweise als wässrige Harnstofflösung ausgebildeten und auch als AdBlue® bezeichneten Reduktionsmittels in Abgas der Verbrennungskraftmaschine können ohne Niveauanhebung recht robust funktionieren, da bei solchen Systemen nur geringe Entnahmemengen von beispielsweise maximal 4 Kilogramm pro Stunde des Reduktionsmittels auftreten. Bei Systemen mit demgegenüber höheren Entnahmemengen von beispielsweise bis zu 75 Kilogramm pro Stunde können in der Regel nicht ohne Niveauanhebung auskommen, da eine hinreichende Versorgung der Pumpe und somit des Brennraums mit dem Betriebsmedium sichergestellt werden sollte. Kann jedoch das Betriebsmedium bei geringen Außentemperaturen einfrieren, so kann es zu Eisdruckschäden an einer Saugstrahlpumpe kommen. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß zur Realisierung der zuvor beschriebenen Niveauanhebung das Ansaugsieb, insbesondere dessen Kapillarwirkung, genutzt, sodass auf eine Saugstrahlpumpe verzichtet werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine und wenigstens eine erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Draufsicht eine Versorgungseinrichtung 1 zum Versorgen wenigstens eines Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar, welche den wenigstens einen Brennraum sowie zumindest einen weiteren Brennraum oder mehrere weitere Brennräume aufweist. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann der jeweilige Brennraum mittels der Versorgungseinrichtung 1 mit dem flüssigen Betriebsmedium versorgt werden. Das flüssige Betriebsmedium wird beispielsweise in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt in den Brennraum eingespritzt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Betriebsmedium an einer Stelle in die Verbrennungskraftmaschine eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, wobei die Stelle bezogen auf eine Strömungsrichtung von Luft, die dem Brennraum zugeführt wird beziehungsweise in den Brennraum einströmt, stromauf des Brennraums, insbesondere stromauf von dem Brennraum zugeordneten Einlassventilen, angeordnet sein kann. Der jeweilige Brennraum ist beispielsweise als Zylinder ausgebildet.
Die Versorgungseinrichtung 1 weist einen Tank 2 auf, welcher einen auch als Aufnahmeraum bezeichneten Aufnahmebereich 3 aufweist beziehungsweise begrenzt. Insbesondere ist der Aufnahmebereich 3 nach außen hin durch eine Wandung 4 des Tanks 2 begrenzt. Die Versorgungseinrichtung 1 umfasst darüber hinaus einen in dem Aufnahmebereich 3 angeordneten Schwalltopf 5, durch welchen der Aufnahmebereich 3 in einen außerhalb des Schwalltopfes 5 angeordneten äußeren Bereich 6 und in einen in dem Schwalltopf 5, insbesondere in dessen Inneren 7, angeordneten inneren Bereich 8 unterteilt ist. Der äußere Bereich 6 wird auch als Außenbereich bezeichnet, wobei der innere Bereich 8 auch als Innenbereich bezeichnet wird.
Des Weiteren umfasst die Versorgungseinrichtung 1 eine auch als Entnahmeeinheit oder Förderpumpe bezeichnete Pumpe 9, welche zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Schwalltopf 5 angeordnet ist. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann das flüssige Betriebsmedium mittels der Pumpe 9 gefördert werden. Dabei ist das Betriebsmedium in den Bereichen 6 und 8 aufnehmbar, sodass das Betriebsmedium zumindest vorübergehend in dem Tank 2 aufgenommen beziehungsweise gespeichert werden kann. Dadurch kann das Betriebsmedium mittels des Tanks 2 transportiert und somit mit dem Kraftfahrzeug mitgeführt werden. Der Tank 2 kann beispielsweise über wenigstens einen in der Fig. nicht dargestellten Einfüllstutzen mit dem Betriebsmedium befüllt werden. Dies bedeutet, dass das Betriebsmedium über den Einfüllstutzen in den Tank 2 eingefüllt werden kann.
Während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine und somit der Versorgungseinrichtung 1 werden beispielsweise pro Zeiteinheit große Mengen des Betriebsmediums aus dem Tank 2 entnommen und zu dem Brennraum gefördert, wobei diese Mengen auch als Entnahmemengen bezeichnet werden. Um nun auch bei solch großen Entnahmemengen von beispielsweise bis zu 75 Kilogramm pro Stunde eine hinreichende Versorgung der Pumpe 9 und somit des Brennraums mit dem Betriebsmedium gewährleisten zu können, weist die Versorgungseinrichtung 1 wenigstens oder genau eine in dem inneren Bereich 8 und somit im Inneren 7 des Schwalltopfs 5 angeordnete erste Ansaugstelle 10 auf, an welcher das Betriebsmedium aus dem inneren Bereich 8 mittels der Pumpe 9 ansaugbar ist beziehungsweise angesaugt wird. Hierzu ist beispielsweise eine erste Leitung 11 vorgesehen, welche einerseits fluidisch mit der Pumpe 9 verbunden ist und andererseits an der Ansaugstelle 10 in den inneren Bereich 8 mündet. Die Ansaugstelle 10 ist dabei bezogen auf die Bereiche 6 und 8 ausschließlich in dem inneren Bereich 8 angeordnet, sodass die Pumpe 9 an der Ansaugstelle 10 das Betriebsmedium bezogen auf die Bereiche 6 und 8 ausschließlich aus beziehungsweise in dem inneren Bereich 8 ansaugt.
Des Weiteren weist die Versorgungseinrichtung 1 wenigstens oder genau eine in dem äußeren Bereich 6 angeordnete zweite Ansaugstelle 12 auf, an welcher das Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich 6 mittels der Pumpe 9 ansaugbar ist beziehungsweise angesaugt wird. Während die Ansaugstelle 10 vollständig in dem inneren Bereich 8 angeordnet ist, ist die Ansaugstelle 12 vollständig in dem äußeren Bereich 6 angeordnet, sodass die Pumpe 9 an der Ansaugstelle 12 das Betriebsmedium bezogen auf die Bereiche 6 und 8 ausschließlich aus beziehungsweise in dem äußeren Bereich 6 ansaugt. Hierzu ist beispielsweise eine Leitung 13 vorgesehen, welche einerseits beziehungsweise einenends fluidisch mit der Pumpe 9 verbunden ist.
Des Weiteren ist an der zweiten Ansaugstelle 12 ein Ansaugsieb 14 vorgesehen, mittels dessen Kapillarwirkung das im äußeren Bereich 6 aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist. Andererseits beziehungsweise andernends ist die Leitung 13 beispielsweise fluidisch mit dem Ansaugsieb 14 verbunden, sodass die Pumpe 9 beispielsweise über die Leitung 13 und über das Ansaugsieb 14 das Betriebsmedium an der Ansaugstelle 12 und somit in dem äußeren Bereich 6 ansaugt beziehungsweise ansaugen kann.
Die Versorgungseinrichtung 1 umfasst darüber hinaus ein in der Leitung 13 angeordnetes Rückschlagventil 15, welches in Strömungsrichtung des von dem Ansaugsieb 14 zu der Pumpe 9 strömenden Betriebsmediums zwischen der Pumpe 9 und zumindest einem Teilbereich des Ansaugsiebs 14 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 15 öffnet dabei in Richtung der Pumpe 9 und schließt in Richtung des Ansaugsiebs 14 beziehungsweise des Teilbereichs. Außerdem ist wenigstens ein in der Fig. besonders schematisch dargestellter Rücklauf 16 vorgesehen, über welchen überschüssiges Betriebsmedium von der Pumpe 9 zurückleitbar und dabei bezogen auf die Bereiche 6 und 8 ausschließlich in den inneren Bereich 8 und somit in den Schwalltopf 5 zurückleitbar ist.
Der Schwalltopf 5 weist beispielsweise eine auch als Becherwand bezeichnete Wand 17 auf, welche beispielsweise an einem Boden 18 des Tanks 2 angeordnet beziehungsweise abgestützt ist. In Einbaulage der Versorgungseinrichtung 1 ist der Aufnahmebereich 3 durch den Boden 18 in Fahrzeughochrichtung nach unten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt, wobei die Versorgungseinrichtung 1 ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Dabei ist beispielsweise die Becherwand direkt an dem Boden 18 abgestützt, sodass die Becherwand den Boden 18 beispielsweise direkt berührt.
Das Ansaugsieb 14 fungiert als Filter, mittels welchem das Betriebsmedium, welches von der Pumpe 9 aus beziehungsweise in dem Außenbereich angesaugt wird, gefiltert wird. Ferner kann mittels der Kapillarwirkung des Ansaugsiebs 14 so lange im Außenbereich aufgenommenes Betriebsmedium angesaugt werden, wie das Ansaugsieb 14 mit im Außenbereich aufgenommenem Betriebsmedium in Kontakt ist. Hierdurch ist eine Niveauanhebung realisierbar, in deren Rahmen die Pumpe 9 auch dann noch mit Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich 6 versorgt werden kann, wenn im äußeren Bereich 6 nur eine solch geringe Menge des Betriebsmediums aufgenommen ist, dass die Pumpe 9 ohne die Verwendung des Ansaugsiebs 14 kein Betriebsmedium mehr aus dem äußeren Bereich 6 ansaugen könnte.
Die zuvor beschriebene Niveauanhebung in dem Schwalltopf 5 wird somit mittels des Ansaugsiebs 14, insbesondere mittels dessen Kapillarwirkung, realisiert und kann ohne die Verwendung einer Saugstrahlpumpe realisiert werden, sodass mit dem Einsatz einer solchen Saugstrahlpumpe einhergehende Probleme vermieden werden können. Wie besonders gut aus der Fig. erkennbar ist, durchdringt die Leitung 13 die Wand 17, sodass die Pumpe 9 über die Leitung 13 das Betriebsmedium aus dem Außenbereich ansaugen kann.
Darüber hinaus ist vorliegend auch an der ersten Ansaugstelle 10 ein Ansaugsieb 19 angeordnet, über welches die Pumpe 9 das Betriebsmedium aus dem inneren Bereich 8 ansaugen kann. Dabei weist vorzugsweise auch das Ansaugsieb 19 eine Kapillarwirkung auf, mittels welcher das im inneren Bereich 8 aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist. Dadurch kann auch dann eine hinreichende Versorgung der Pumpe 9 und somit des Brennraums mit dem Betriebsmedium sichergestellt werden, wenn in den Bereichen 6 und 8 nur geringe Mengen des Betriebsmediums aufgenommen sind.
Die Pumpe 9 ist über die Ansaugstelle 12 mit dem Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich 6 unter Umgehung der Ansaugstelle 10, insbesondere des Ansaugsiebs 19, versorgbar. Dies bedeutet, dass das Betriebsmedium, welches an der Ansaugstelle 12 und somit aus beziehungsweise in dem äußeren Bereich 6 von der Pumpe 9 angesaugt wird, die Ansaugstelle 10, insbesondere das Ansaugsieb 19, umgeht und somit unter Umgehung der Ansaugstelle 10 zu der und insbesondere in die Pumpe 9 strömt, sodass die Pumpe 9 das an der Ansaugstelle 12 angesaugte Betriebsmedium nicht über die Ansaugstelle 10, sondern unter Umgehung der Ansaugstelle 10 ansaugt.
Die Versorgungseinrichtung 1 umfasst darüber hinaus eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Heizung 20, mittels welcher das in dem Tank 2 aufgenommene Betriebsmedium erwärmt werden kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt strömt das an der Ansaugstelle 12 von der Pumpe 9 angesaugte Betriebsmedium von der Ansaugstelle 12 direkt zu der und insbesondere in die Pumpe 9 und umgeht dabei die Ansaugstelle 10 und somit insbesondere das Ansaugsieb 19.
Bezugszeichenliste

1: Versorgungseinrichtung
2: Tank
3: Aufnahmebereich
4: Wandung
5: Schwalltopf
6: äußerer Bereich
7: Inneres
8: innerer Bereich
9: Pumpe
10: Ansaugstelle
11: Leitung
12: Ansaugstelle
13: Leitung
14: Ansaugsieb
15: Rückschlagventil
16: Rücklauf
17: Wand
18: Boden
19: Ansaugsieb
20: Heizung

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

DE 102010041577 A1 [0002]
DE 19532333 A1 [0003]
DE 4438094 C2 [0004]

Claims

Versorgungseinrichtung (1) zum Versorgen wenigstens eines Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine mit einem flüssigen Betriebsmedium, mit einem Tank (2), welcher einen Aufnahmebereich (3) aufweist, mit einem in dem Aufnahmebereich (3) angeordneten Schwalltopf (5), durch welchen der Aufnahmebereich (3) in einen außerhalb des Schwalltopfes (5) angeordneten äußeren Bereich (6) und einen in dem Schwalltopf (5) angeordneten inneren Bereich (8) unterteilt ist, und mit einer zumindest teilweise in dem Schwalltopf (5) angeordneten Pumpe (9), wobei das Betriebsmedium in den Bereichen (6, 8) aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - wenigstens eine in dem inneren Bereich (8) angeordnete erste Ansaugstelle (10) vorgesehen ist, an welcher das Betriebsmedium aus dem inneren Bereich (8) mittels der Pumpe (9) ansaugbar ist; - wenigstens eine in dem äußeren Bereich (6) angeordnete zweite Ansaugstelle (12) vorgesehen ist, an welcher das Betriebsmedium aus dem äußeren Bereich (6) mittels der Pumpe (9) ansaugbar ist; und - an der zweiten Ansaugstelle (12) ein Ansaugsieb (14) vorgesehen ist, mittels dessen Kapillarwirkung das im äußeren Bereich (6) aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist, mit welchem die Pumpe (9) über das Ansaugsieb (14) versorgbar ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des von dem Ansaugsieb (14) zu der Pumpe (9) strömenden Betriebsmediums zwischen der Pumpe (9) und zumindest einem Teilbereich des Ansaugsiebs (14) ein Rückschlagventil (15) angeordnet ist, welches in Richtung der Pumpe (9) öffnet und in Richtung des Teilbereiches sperrt.
Versorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen Rücklauf (16), über welchen überschüssiges Betriebsmedium von der Pumpe (9) bezogen auf die Bereiche (6, 8) ausschließlich in den inneren Bereich (8) zurückleitbar ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Heizung (20), mittels welcher das in dem Tank (2) aufgenommene Betriebsmedium erwärmbar ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (20) als elektrisch betreibbare Heizung ausgebildet ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Ansaugstelle (10) ein weiteres Ansaugsieb (19) vorgesehen ist, mittels dessen Kapillarwirkung das im inneren Bereich (8) aufgenommene Betriebsmedium ansaugbar ist, mit welchem die Pumpe (9) über das weitere Ansaugsieb (19) versorgbar ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) eine elektrisch und/oder mechanisch betreibbare Pumpe ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (2) als Kraftstofftank ausgebildet ist, mittels welchem das als flüssiger Kraftstoff ausgebildete Betriebsmedium aufnehmbar ist.
Versorgungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (2) als Wassertank ausgebildet ist, mittels welchem das als Wasser ausgebildete Betriebsmedium aufnehmbar ist.
Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit wenigstens einer Versorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche