DE10220169A1

DE10220169A1 - Im Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffzufuhreinheit

Info

Publication number: DE10220169A1
Application number: DE10220169A
Authority: DE
Inventors: Bill George Jones; Colin Edward Mack; Derek Hirst; John Clinton Hall; James Norton
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-05-05
Filing date: 2002-05-06
Publication date: 2002-11-14
Also published as: GB0111082D0; GB2375086A; US20030000502A1; GB2375086B; US6619272B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine in einem Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffzufuhreinheit mit einem Vorratsbehälter, der am Boden des Kraftstofftanks angebracht ist und mit einer Kraftstoffpumpe, die in dem Vorratsbehälter angebracht ist. Der Kraftstoffpegel in dem Vorratsbehälter wird durch eine Strahlpumpe aufrecht erhalten, die mit Kraftstoff durch einen Durchlass 28 versorgt wird. Die Strahlpumpe weist eine Düse 36 auf, die einen Kraftstoffstrom in Aufwärtsrichtung in einen Venturidurchlass 38 leitet, der einen konvergierenden Abschnitt 52, einen parallelen Abschnitt 54 und einen divergierenden Abschnitt 56 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine im Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffzufuhreinheit zum Zuführen von Kraftstoff von einem Kraftfahrzeug-Kraftstofftank zum Motor des Fahrzeugs.

Im Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffpumpen sind seit ei niger Zeit bekannt. Um sicherzustellen, dass stets ausrei chend Kraftstoff am Pumpeneinlass zur Verfügung steht, ist es bekannt, die Pumpe in einem Vorratsbehälter in dem Tank anzu ordnen und eine so genannte Strahlpumpe zu nutzen, um einen bestimmten Kraftstoffpegel in dem Vorratsbehälter ungeachtet des Kraftstoffpegels im Tank aufrecht zu erhalten.

Die Strahlpumpe nutzt den Venturieffekt durch Leiten eines Hochgeschwindigkeitsflüssigkeitsstrahls durch eine Öffnung derart, dass der Strahl Flüssigkeit vom Umfeld der Öffnung mitreißt und die Flüssigkeit durch die Öffnung pumpt.

Ein Beispiel einer Kraftstoffzufuhreinheit mit einer Strahl pumpe ist aus dem US-Patent 5341842 bekannt.

Es ist offensichtlich, dass die Strahlpumpe den Vorratsbehäl ter zumindest so schnell wie die schnellste Rate füllen muss, mit der Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter durch die Pumpe abgezogen wird. Es ist deshalb erforderlich, die Strahlpumpe so wirksam wie möglich auszulegen.

Ferner ist es erwünscht, derartige Kraftstoffzufuhreinheiten so kompakt wie möglich auszugestalten und sie wirtschaftlich in großen Mengen herzustellen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird demnach eine in ei nem Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffzufuhreinheit bereit gestellt zum Zuführen von Kraftstoff in einem Kraftstofftank zu einem Kraftfahrzeugmotor, wobei die Einheit einen Vorrats behälter aufweist, der in dem Kraftstofftank angebracht ist, eine Pumpe, die in dem Vorratsbehälter angebracht und dazu ausgelegt ist, Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter anzusaugen, wobei ein Kraftstoffauslass von der Pumpe und zwei Kraft stoffdurchlässe mit dem Auslass verbunden sind, wobei der ei ne der Durchlässe Kraftstoff zu dem Motor zuführt, während der andere Durchlass Kraftstoff zu einer Strahlpumpe zuführt, wobei die Strahlpumpe eine Düse aufweist, die dazu dient, Kraftstoff in eine Venturieinrichtung einzuspritzen, wobei die Düse und die Venturieinrichtung auf einer vertikalen Ach se angeordnet sind, und wobei die Düse Kraftstoff in Auf wärtsrichtung in die Venturieinrichtung einspritzt.

Das Richten der Venturianordnung in Aufwärtsrichtung spart Raum in dem Vorratsbehälter in einer horizontalen Ebene. We sentlicher bei dieser Anordnung ist jedoch die Tatsache, dass der Strom von der Düse in den Vorratsbehälter stets entlang einer geraden Linie erfolgt, um das Leistungsvermögen der Venturieinrichtung zu verbessern.

Der Venturidurchlass ist bevorzugt integral mit dem Vorrats behälter gebildet als Formteil bzw. Spritzteil bzw. Gussteil und er weist einen konvergierenden Abschnitt auf, gefolgt von einem Abschnitt mit parallelen Seiten, gefolgt von einem di vergierenden Abschnitt. Diese Form des Venturidurchlasses hat einen großen Einfluss auf das Leistungsvermögen der Venturi einrichtung.

Die Venturidüse wird bevorzugt getrennt von dem Vorratsbehäl ter hergestellt und aus einem anderen Kunststoffmaterial als der Vorratsbehälter und der Venturidurchlass geformt. Durch Formen (Spritzen, Gießen) der Düse getrennt von dem Durchlass und dem Vorratsbehälter ist es möglich, die Materialien für jedes Teil zu optimieren. Die Kombination eines vertikalen Venturipfads mit einer separat geformten Düse ermöglicht au ßerdem den Zugang zu beiden Enden des Venturidurchlasses wäh rend des Formvorgangs, so dass die konvergierenden und diver gierenden Querschnitte korrekt und exakt geformt (gegossen, gespritzt) werden können.

Der Düsendurchmesser liegt bevorzugt im Bereich von 0,35-0,5 mm und beträgt besonders bevorzugt 0,45 mm. Die Düsenlän ge beträgt bevorzugt zwischen 1 und 2 mm, besonders bevorzugt 1,5 mm.

Die Distanz von der Spitze der Düse zur Ausmündung des Ventu ridurchlasses kann zwischen 4 und 6 mm betragen.

Der vom konvergierenden Abschnitt eingeschlossene Winkel kann zwischen 50 und 70° betragen. Die Länge des parallel Ab schnitts des Venturidurchlasses kann zwischen 7 und 10 mm betragen und der Durchmesser desselben kann zwischen 4 und 6 mm betragen und der vom divergierenden Abschnitt eingeschlos sene Winkel kann zwischen 8 und 12° betragen.

Die vorgeschlagenen Abmessungsbereiche sind mit dem Ziel ge wählt worden, das Venturileistungsvermögen zu optimieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kraftstoffzufuhr einheit in Übereinstimmung mit der Erfindung, wobei eine ex terne Filterkomponente nicht montiert ist,

Fig. 2 die Einheit von Fig. 1 in Explosionsansicht,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, jedoch unter Dar stellung unterschiedlicher Komponenten der Einheit,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Einheit,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Einheit entlang der Linie B-B von Fig. 7,

Fig. 6 eine Ansicht der zusammengebauten Einheit von unten,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Einheit, wobei bestimmte Kom ponenten nicht montiert sind,

Fig. 8 und 9 zwei Querschnitte mit in Bezug aufeinander rech ten Winkeln durch die Strahlpumpe,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Kraftstoffzufuhr einheit zur Positionierung in einem entfernten Kraftstoff tankbereich,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Linie XI-XI durch einen Teil der Einheit von Fig. 10, und

Fig. 12 schematisch die Beziehung zwischen der Einheit gemäß den Fig. 10 und 11 und der Einheit gemäß den Fig. 1 bis 9.

Fig. 1 zeigt einen Teil der Kraftstoffzufuhreinheit zur An bringung in einem Kraftfahrzeug-Kraftstofftank. Die Einheit umfasst einen Vorratsbehälter 10 in Form eines im Wesentli chen geschlossenen Behälters mit einem Deckel 12. Eine Halte rungsstelle 14 für einen Kraftstoffpegelsensor ist auf einer Seite der Einheit vorgesehen. Innerhalb der Einheit befindet sich eine Kraftstoffpumpe 16. Ausschließlich die Oberseite dieser Pumpe geht aus Fig. 1 hervor; der Körper der Pumpe ist jedoch in dem Vorratsbehälter 10 angeordnet und die Pumpe dient dazu, Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter heraus durch einen Auslass 18 zu pumpen. Auf der Oberseite der Pumpe 16 befindet sich ein Sockel 20, über den elektrische Verbindun gen zu der Pumpe vorgenommen werden können.

In der Nähe seiner Bodenseite weist der Vorratsbehälter eine Aufnahme 22 auf, in der eine Strahlpumpe angebracht ist. Im Einsatz wird ein Filtersockel 24 in den Einsatz 22 durch ei nen Steckverbinder 26 gesteckt. Der Filtersockel 24 besteht in dieser Ausführungsform aus einer doppelseitigen rechtecki gen Netztasche, innerhalb derer ein "Doppel-H"-Kunststoff abstandhalter 28 eingesetzt ist.

Wenn die Pumpe 16 läuft, wird der Strahlpumpe in der Aufnahme 22 konstant Kraftstoff zugeführt. Die Kraftstoffpumpe sorgt dafür, dass Kraftstoff aus dem Tank angesaugt wird, und zwar durch den Filtersockel 24 und den Steckverbinder 26 in den Vorratsbehälter 10, und dass der Kraftstoffpegel innerhalb des Vorratsbehälters sichergestellt wird, so dass für die Pumpe 16 stets Kraftstoff zum Pumpen vorliegt.

Die Konstruktion dieser Strahlpumpe wird nunmehr unter Bezug auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Insgesamt gibt es drei Bestandteile, nämlich einen Zufuhrdurchlass, eine Dü se und eine Venturieinrichtung.

Der Zufuhrdurchlass 28 ist mittels eines flexiblen Schlauchs (nicht gezeigt) mit dem Ausgang 18 der Pumpe 16 verbunden. Zwischen dem Auslass 18 und dem Zufuhrdurchlass 28 ist ein Strömungsaufteiler derart vorgesehen, dass der aus dem Pum penauslass 18 ausgetragene Strom direkt zum Kraftstoffmotor geführt wird, während ein Teil zur Versorgung des Strahlpumpenzufuhrdurchlasses 28 genutzt wird.

Ein Filter 30 (Fig. 2) ist in die Oberseite des Zufuhrdurch lasses 28 eingesetzt, um zu verhindern, dass Verunreinigungen in den Zufuhrdurchlass gelangen und möglicherweise zu einer Blockade der Strahlpumpendüse führen. Dieser Filter ist vom häufig als Bleistiftfilter bezeichneten Typ.

In Fig. 5 ist die Richtung der Kraftstoffströmung durch die Strahlpumpe mit Pfeilen 32 bezeichnet. Der Kraftstoff strömt den Zufuhrdurchlass 28 hinunter in eine Kammer 34. Der Kraft stoff aus der Kammer 34 durchsetzt eine Düse 36 in ein Ventu rirohr 38 hinein in Aufwärtsrichtung. Wenn der Kraftstoff sich in einem schmalen schnellen Strahl aufwärts ausgehend von der Düse 36 in die Venturieinrichtung 38 hinein ausbrei tet, reißt er Kraftstoff aus der Aufnahme 22 mit und trägt diesen, der daraufhin über die obere Kante des Rohrs 38 hin weg strömt, wie durch Pfeile 40 gezeigt, um den Vorratsbehäl ter 10 zu füllen.

Fig. 2 zeigt die Düse 36 und eine Verschlussplatte 42 ge trennt von dem Vorratsbehälter 10. Fig. 3 zeigt diese Kompo nenten an dem Vorratsbehälter angebaut, sie zeigt jedoch drei Gummiisolatorfüße 44 getrennt, die an der Basis des Vorrats behälters 10 angebracht werden. Die Höhe der Füße 44 ist der art, dass die Verschlussplatte 42 mit Abstand vom Boden des Kraftstofftanks getragen ist, in dem der Vorratsbehälter an gebracht ist.

Fig. 6 zeigt die Unterseite des Vorratsbehälters. Die drei Füße 44 (oder Sockel zur Aufnahme der Füße) sind deutlich ebenso zu erkennen wie die Verschlussplatte 42. Ein durch ein Netz 48 geschütztes Einwegventil 46 ist im Boden des Behäl ters angeordnet. Dieses Ventil, das vom "Schirm"-Typ sein kann, erlaubt es, dass Kraftstoff in den Tank gelangt, wenn der Kraftstoffpegel außerhalb des Tanks höher als innerhalb des Tanks (beispielsweise dann, wenn der Tank nachgefüllt wird, während der Motor ausgeschaltet ist und die Strahlpumpe nicht läuft); dieses Ventil schließt jedoch, um einen Kraft stoffrückfluss zu verhindern, wenn der Kraftstoffpegel in dem Vorratsbehälter 10 höher als derjenige im umgebenden Tank ist.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist eine kreisförmige Rippe 50 auf dem Boden des Vorratsbehälter 4 angeformt, um die Kraftstoff pumpe festzulegen. Die Strahlpumpenkomponenten 28, 36, 38 sind sämtliche in der Nähe einer Wand des Vorratsbehälters 10 derart angeordnet, dass sie innerhalb des Vorratsbehälters so wenig wie möglich Raum einnehmen; dessen ungeachtet sind sie jedoch innerhalb einer im Wesentlichen zylindrischen Form des Vorratsbehälters enthalten.

Der detaillierte Aufbau der Strahlpumpe ist zur Sicherstel lung eines zufrieden stellenden Leistungsvermögens kritisch.

Um zu vermeiden, dass der mitgerissene Kraftstoffstrom um Ecken geleitet werden muss, ist die Düse 36 so angeordnet, dass der die Düse durchsetzende Kraftstoff in einer vertika len aufwärts gerichteten Richtung sich ausbreitet. Bestimmte Parameter der Abmessungen der Düse (siehe Fig. 8 und 9) sind kritisch.

Als erstes umfasst der Venturidurchlass 38 einen ersten kon vergierenden Abschnitt 52, einen zweiten Abschnitt 54 mit pa rallelen Seiten und einen dritten divergierenden Abschnitt 56.

Die Düse 36 ist als getrennte Komponente hergestellt. Dies hat zwei Vorteile. Zunächst ermöglicht es dies dem Venturi durchlass 38, unter Verwendung von Formstiften spritzgeformt zu werden, welche Formstifte von der Oberseite des Venturi durchlasses 38 und durch den Sockel für die Düse 36 vorste hen, bevor die Düse auf ihrem Sitz angebracht wird.

Als zweites kann die Düse 46 vorteilhafterweise aus einem an deren Material als die verbleibende Struktur des Vorratsbe hälters hergestellt werden. Typischerweise wird der Vorrats behälter (einschließlich dem Venturidurchlass, der als Teil des Hauptvorratsbehälterformvorgangs geformt wird) aus Ace tylkunststoffmaterial geformt, während die Düse aus einem mit Glas gefüllten Polyphenylsulfidmaterial geformt werden kann, das erhöhte Verschleißbeständigkeit bereit stellt, insbeson dere in demjenigen Bereich des Düsendurchlasses, wo ein hoher Durchsatz durch eine schmale Düse zu unerwünschtem Verschleiß führen kann.

Bevorzugte Bereiche für die verschiedenen Abmessungen sind:
Düsendurchmesser: 0,35-0,5, bevorzugt 0,45 mm
Düsenlänge: 1-2, bevorzugt 1,5 mm
Abstand a von der Düsenspitze
zur Venturiausmündung: 4-6 mm
vom konvergierenden Abschnitt
52 eingeschlossener Winkel: 50-70°
Länge des parallelen Abschnitts 54: 7-10 mm
Durchmesser des parallelen Abschnitts 54: 4-6 mm
vom divergierenden Abschnitt 56 eingeschlossener Winkel: 8-12°.

Fig. 10 zeigt eine Venturieinheit 60 zur Anordnung in einem entfernten Tankbereich. Die Einheit weist ein Zufuhrrohr 62 und einen Venturidurchlass 64 auf. Außerdem weist die Einheit eine Halterungsplatte 66 auf, mittels derer die Einheit an einer Stelle auf dem Boden des entfernten Tankbereichs fest gelegt werden kann.

Die interne Form des Venturidurchlasses 64 ist im Wesentli chen dieselbe wie diejenige des Durchlasses 38, wie aus Fig. 11 hervorgeht. Fig. 11 zeigt jedoch den Formling ohne bestim mungsgemäß angeordnete Düse (die Verschlussplatte 42 ist ebenfalls weggelassen). Der Formling weist einen Sitz 68 zur Aufnahme der Düse auf. Dieser Sitz weist jedoch einen ausrei chend großen Durchbruch auf, um für Formstifte Zugang zu er möglichen, die erforderlich sind, den konvergierenden Ab schnitt des Venturidurchlasses 64 zu formen.

Fig. 12 zeigt einen so genannten Satteltank 72, der im rech ten Teil 78 eine Kraftstoffzufuhreinheit 10 aufweist, wobei der Kraftstoffpumpenauslass 70 zum Fahrzeugmotor führt. Die Figur zeigt schematisch einen Schwimmarm 74 und eine Strahl pumpe 76. Im linken Teil 80 des Tanks ist die Einheit 60 an geordnet. Das Zufuhrrohr 62 ist durch einen flexiblen Schlauch 82 mit einem Auslass der Pumpe in der Einheit 10 verbunden. Durch diesen Schlauch gepumpter Kraftstoff gelangt in die Venturieinrichtung 64, reißt Kraftstoff vom linken Tankteil 80 mit und pumpt diesen Kraftstoff durch einen Schlauch 84 zurück in den Vorratsbehälter 10, so dass Kraft stoff durch die Pumpe in den Vorratsbehälter 10 gepumpt wer den kann. Die Einheit 60 ist in dem Tankteil 80 durch einen Halterungsarm 86 getragen, der sich von der Oberseite des Tanks herunter erstreckt. Ein Schwimmarm 88 ist auf einer Sensoreinheit 90 auf diesem Arm 86 angebracht. Eine geeignete Elektronik erzeugt ein Signal von den Sensoren in beiden Tankteilen, um die gesamte in dem Tank verfügbare Kraftstoff menge anzuzeigen. Die Einheit 60 pumpt Kraftstoff vom linken Teil des Tanks zum Vorratsbehälter im rechten Teil, wo die Hauptpumpe in dem Vorratsbehälter arbeitet.

Ein Filter 24, 26 ist der Einheit 60 zugeordnet und an den Rändern einer Eintiefung 92 angebracht.

Claims

1. In einem Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffzufuhrein heit zum Zuführen von Kraftstoff von einem Kraftstoff tank zu einem Kraftfahrzeugmotor, wobei die Einheit ei nen in einen Kraftstofftank anzubringenden Vorratsbehäl ter aufweist, eine Kraftstoffpumpe, die in dem Vorrats behälter angebracht und dazu ausgelegt ist, Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter zu saugen, einen Kraftstoffaus lass von der Pumpe und zwei Kraftstoffdurchlässe, die mit dem Auslass verbunden sind, wobei der eine der Durchlässe Kraftstoff dem Motor zuführt, während der an dere Durchlass Kraftstoff einer Strahlpumpe zuführt, wo bei die Strahlpumpe eine Düse aufweist, die dazu dient, Kraftstoff in einen Venturidurchlass zu spritzen, wobei die Düse und der Venturidurchlass auf einer vertikalen Achse angeordnet sind, wobei die Düse Kraftstoff in Auf wärtsrichtung in den Venturidurchlass einspritzt.

2. Kraftstoffzufuhreinheit nach Anspruch 1, wobei der Ven turidurchlass integral mit dem Vorratsbehälter als Form teil gebildet ist.

3. Kraftstoffzufuhreinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Venturidurchlass einen konvergierenden Abschnitt, gefolgt von einem Abschnitt mit parallelen Seiten, ge folgt von einem divergierenden Abschnitt aufweist.

4. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei die Venturidüse getrennt von dem Vorratsbehälter hergestellt ist.

5. Kraftstoffzufuhreinheit nach Anspruch 4, wobei die Ven turidüse aus einem anderen Kunststoffmaterial als der Vorratsbehälter und der Venturidurchlass geformt ist.

6. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei der Düsendurchmesser im Bereich von 0,35-0,5 mm liegt.

7. Kraftstoffzufuhreinheit nach Anspruch 6, wobei der Dü sendurchmesser im Wesentlichen 0,45 mm beträgt.

8. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei die Düsenlänge zwischen 1 und 2 mm liegt.

9. Kraftstoffzufuhreinheit nach Anspruch 8, wobei die Dü senlänge im Wesentlichen 1,5 mm beträgt.

10. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei die Distanz von der Spitze bzw. Vorder seite der Düse zur Ausmündung des Venturidurchlasses zwischen 4 und 6 mm beträgt.

11. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der vom konvergierenden Abschnitt eingeschlos sene Winkel zwischen 50 und 70° beträgt.

12. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die Länge des parallelen Abschnitts des Ventu ridurchlasses zwischen 7 und 10 mm beträgt.

13. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei der Durchmesser des parallelen Abschnitts zwi schen 4 und 6 mm beträgt.

14. Kraftstoffzufuhreinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei der vom divergierenden Abschnitt eingeschlos sene Winkel zwischen 8 und 12° beträgt.

15. In einem Kraftstofftank angeordnete Zufuhreinheit zum Zuführen von Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu einem Kraftfahrzeugmotor, wie vorstehend unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.