DE102018217175A1 - Fluid pump, water delivery unit, water injection system, internal combustion engine and vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Fluidpumpe 2 zur Förderung eines flüssigen Fluids vorgeschlagen, umfassend:- einen Elektromotor 4 und- eine durch den Elektromotor 4 angetriebene, ein Pumpenlaufrad 12 aufweisende Pumpenstufe 6.Dabei ist an der Pumpenstufe 6 mindestens ein als Ausgleichselement fungierendes, elastisches Verbindungselement 14 zur Aufnahme einer sich zumindest in der Pumpenstufe 6 einstellenden, vereisungsbedingten Bewegung der Pumpenstufenteile vorgesehen.Des Weiteren werden eine Wasserfördereinheit mit einer solchen Fluidpumpe, ein Wassereinspritzsystem mit einer solchen Wasserfördereinheit, ein Verbrennungsmotor mit einem solchen Wassereinspritzsystem sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Verbrennungsmotor vorgeschlagen.A fluid pump 2 for conveying a liquid fluid is proposed, comprising: - an electric motor 4 and - a pump stage 6 driven by the electric motor 4 and having a pump impeller 12 Recording of a movement of the pump stage parts caused by icing, which occurs at least in pump stage 6. Furthermore, a water delivery unit with such a fluid pump, a water injection system with such a water delivery unit, an internal combustion engine with such a water injection system and a vehicle with such an internal combustion engine are proposed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fluidpumpe zur Förderung eines flüssigen Fluids. Die Erfindung betrifft ferner eine Wasserfördereinheit mit einer solchen Fluidpumpe und ein Wassereinspritzsystem mit einer solchen Wasserfördereinheit. Die Erfindung betrifft ferner einen Verbrennungsmotor, der mit einem solchen Wassereinspritzsystem betrieben wird, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Verbrennungsmotor.The invention relates to a fluid pump for conveying a liquid fluid. The invention further relates to a water delivery unit with such a fluid pump and a water injection system with such a water delivery unit. The invention further relates to an internal combustion engine that is operated with such a water injection system, and a vehicle with such an internal combustion engine.
Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches zum Betrieb mit einem flüssigen Kraftstoff versorgt werden muss, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge. Ferner kann es sich beim Fahrzeug auch um ein teilelektrisches Fahrzeug handeln, insbesondere aber um Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.A vehicle is to be understood here to mean any type of vehicle which must be supplied with a liquid fuel for operation, but in particular passenger cars and / or commercial vehicles. Furthermore, the vehicle can also be a partially electric vehicle, but in particular a passenger car and / or commercial vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist die Verwendung von Wasser im Sinne eines Additivs zur Einspritzung in einen Verbrennungsmotor bekannt. Die Wassereinspritzung dient dabei der Verbrauchsreduktion sowie der Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors.The use of water in the sense of an additive for injection into an internal combustion engine is known from the prior art. The water injection serves to reduce consumption and to increase the performance of the internal combustion engine.
Bei der Wassereinspritzung geht es darum, die Verbrennungsluft weiter herunter zu kühlen, als das mit einem Ladeluftkühler eines aufgeladenen Verbrennungsmotors gelingt. Dabei wird vor allem bei hohen Drehzahlen ein Wassersprühnebel - z.B. in den Sammler eines Saugmoduls - eingespritzt, welcher infolge seiner Verdunstung die Verbrennungsluft herunterkühlt, bevor sie in einen Zylinder strömt. Insbesondere in den heutigen Zeiten des „Downsizings“ ist das sinnvoller denn je.Water injection is about cooling the combustion air further than a charge air cooler in a supercharged internal combustion engine. A water spray is used especially at high speeds - e.g. into the collector of a suction module - which, due to its evaporation, cools down the combustion air before it flows into a cylinder. This is more sensible than ever, especially in today's times of downsizing.
Aus den beiden Druckschriften
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, der Problematik einer Wasservereisung in einer zu diesem Zweck verwendeten Wasserpumpe zu begegnen.One object of the invention is to address the problem of water icing in a water pump used for this purpose.
Diese Aufgabe wird durch eine gemäß Anspruch 1 unter Schutz gestellte Fluidpumpe gelöst. Es wird ferner eine Verwendung einer solchen Fluidpumpe als Wasserpumpe einer Wasserfördereinheit vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 9). Des Weiteren werden eine Wasserfördereinheit, ein Wassereinspritzsystem, ein Verbrennungsmotor sowie ein Fahrzeug vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Ansprüche 10 bis 13) . Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a fluid pump placed under protection according to claim 1. The use of such a fluid pump as a water pump of a water delivery unit is also proposed and placed under protection (cf. claim 9). Furthermore, a water delivery unit, a water injection system, an internal combustion engine and a vehicle are proposed and placed under protection (cf.
Unter einer vereisungsbedingten Ausdehnung des Fluids ist der Eisgang des Fluids zu verstehen, der sich außerhalb eines Betriebs der Fluidpumpe bei entsprechend tiefen Temperaturen bildet.An icing-related expansion of the fluid is to be understood as the icing of the fluid, which forms outside of an operation of the fluid pump at correspondingly low temperatures.
Unter einem flüssigen Fluid ist dabei in erster Linie Wasser zu verstehen. Grundsätzlich aber eignet sich die vorgeschlagene Fluidpumpe auch zur Förderung einer Harnstoff-Wasser-Lösung zur Verwendung in einem Abgasreinigungssystem (Abgasreinigungsverfahren → SCR-Verfahren; SCR = Selective Catalytic Reduction). Eine solche Harnstoff-Wasser-Lösung ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich. Dabei kann es sich z.B. um eine 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung handeln, die als solche bei ca. -11°C einfriert.A liquid fluid is to be understood primarily as water. In principle, however, the proposed fluid pump is also suitable for conveying a urea-water solution for use in an exhaust gas cleaning system (exhaust gas cleaning method → SCR method; SCR = Selective Catalytic Reduction). Such a urea-water solution is available under the trade name AdBlue®. It can e.g. a 32.5% urea-water solution that freezes as such at approx. -11 ° C.
Das vorgeschlagene Ausgleichselement wirkt im Sinne eines Einfrierschutzelements, welches zur Sicherung eines Betriebs der Fluidpumpe beiträgt.The proposed compensating element acts in the sense of a freeze protection element, which contributes to ensuring the operation of the fluid pump.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Pumpenstufe ein Pumpenstufengehäuse mit einem Deckel auf, wobei ein Pumpenstufengehäuseteil und der Deckel eine Aufnahme des Pumpenlaufrades bilden. Dabei ist das mindestens eine Verbindungselement zwischen dem Pumpenstufengehäuseteil und dem Deckel angeordnet, um einerseits das Pumpenstufengehäuseteil mit dem Deckel und dem Elektromotor zu verbinden und andererseits die vereisungsbedingte Ausdehnung des Fluids bzw. den Eisgang des Fluids elastisch aufzunehmen.In one embodiment of the invention, the pump stage has a pump stage housing with a cover, a pump stage housing part and the cover forming a receptacle for the pump impeller. The at least one connecting element is arranged between the pump stage housing part and the cover, on the one hand to connect the pump stage housing part to the cover and the electric motor and on the other hand to elastically absorb the expansion of the fluid caused by icing or the ice flow of the fluid.
Die Pumpenstufe kann aber auch nur ein einteiliges Pumpenstufengehäuse aufweisen, das als solches mit dem Elektromotor verbunden ist. In einem solchen Fall ist das mindestens eine Verbindungselement zwischen dem Pumpenstufengehäuse und dem Elektromotor angeordnet, um einerseits das Pumpenstufengehäuse mit dem Elektromotor zu verbinden und andererseits die vereisungsbedingte Ausdehnung des Fluids bzw. den Eisgang des Fluids elastisch aufzunehmen.However, the pump stage can also have only a one-piece pump stage housing, which as such is connected to the electric motor. In such a case, the at least one connecting element is arranged between the pump stage housing and the electric motor, on the one hand to connect the pump stage housing to the electric motor and on the other hand to elastically absorb the expansion of the fluid or the ice flow of the fluid due to icing.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Verbindungselement dabei derart ausgebildet und angeordnet sein, dass es zumindest eine vereisungsbedingte Ausdehnung des Fluids bzw. den Eisgang des Fluids in einer Längsrichtung der Fluidpumpe aufnimmt.In a further embodiment of the invention, the connecting element can be designed and arranged in such a way that it absorbs at least one expansion of the fluid due to icing or the ice flow of the fluid in a longitudinal direction of the fluid pump.
Das Verbindungselement kann dabei in Gestalt einer Federkopfschraube ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verbindungselement in Gestalt einer Schraube in Kombination mit einer federnden Unterlegscheibe ausgebildet sein.The connecting element can be designed in the form of a spring-head screw. Additionally or alternatively, the connecting element can be designed in the form of a screw in combination with a resilient washer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können an der Pumpenstufe zur umfangsseitigen Verschraubung insgesamt mindestens drei solche Verbindungselemente vorgesehen sein, so z.B. in einer zumindest im Wesentlichen gleichmäßigen oder auch ungleichmäßigen Beabstandung zueinander. In a further embodiment of the invention, a total of at least three such connecting elements can be provided on the pump stage for the circumferential screw connection, for example in an at least substantially uniform or also non-uniform spacing from one another.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Pumpenlaufrad in Gestalt eines Seitenkanalpumpenlaufrades und/oder eines Peripheralkanalpumpenlaufrades ausgebildet sein.In a further embodiment, the pump impeller can be designed in the form of a side channel pump impeller and / or a peripheral channel pump impeller.
Zur Kosten und Gewichtseinsparung kann die Pumpenstufe vorteilhafterweise zumindest ein aus einem Kunststoff gespritztes Element aufweisen.To save costs and weight, the pump stage can advantageously have at least one element molded from plastic.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:
-
1 eine vorgeschlagene Wasserpumpe in einer ersten und zweiten perspektivischen Darstellung und -
2 die in1 gezeigte Wasserpumpe in einer Schnittdarstellung.
-
1 a proposed water pump in a first and second perspective view and -
2nd in the1 shown water pump in a sectional view.
Die Wasserpumpe
Die Wasserpumpe
Die Pumpenstufe
Alternativ zu einer solch vorgeschlagenen, mehrteiligen Dichtung
Die Strömungspumpenstufe
Dabei sind zwischen dem Pumpenstufengehäuseteil
Anstelle der Federkopfschrauben
Die einzelnen Federkopfschrauben
Aus Fertigungsgründen wird ferner vorgeschlagen, das Pumpenstufengehäuseteil
Die vorgeschlagenen Ausgleichselemente
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.Although exemplary embodiments are explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible. In addition, it should be pointed out that the exemplary embodiments are only examples which are not intended to restrict the scope of protection, the applications and the structure in any way. Rather, the person skilled in the art is given a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment by the preceding description, it being possible for various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, to be carried out without leaving the scope of protection as it is the claims and these equivalent combinations of features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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