DE1900093A1

DE1900093A1 - Elektromagnetisch gesteuerte Pumpe

Info

Publication number: DE1900093A1
Application number: DE19691900093
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Sev Marchal
Current assignee: Sev Marchal
Priority date: 1968-01-03
Filing date: 1969-01-02
Publication date: 1969-08-07
Also published as: ES362069A1; JPS4837281B1; DE1900093B2; US3556684A; FR1557857A; GB1233351A; DE1900093C3; SE348525B

Description

31. Dezember 1968 H S / J W
(59) P.V. 134.650

S.E.V.- Marchai, 92-Issy, Frankreich
ELEKTROMAGNETISCH GESTEUERTE PUMPE

Diese Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gesteuerte
Pumpe für Kraftfahrzeuge. Es ist bekannt, dass bei zahlreichen Kraftfahrzeugen für den Betrieb von Verbrennungsmotoren Pumpen verwendet werden, welche den Treibstoff unter einem bestimmten maximalen Druck an einen Vergaser liefern, der die Brennstoffzufuhr zu den Zylindern des Motors gewährleistet. Ferner ist
es bekannt, dass bei Verwendung mechanisch gesteuerter Pumpen, insbesondere Pumpen, welche von einem durch den Motor bewegten Mitnehmer gesteuert werden, die Zufuhr des von der Pumpe gelieferten Treibstoffs notwendigerweise eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ist, derart, dass beim Start die Brennstoffzufuhr zum Motor nur unzureichend gewährleistet ist. Ausserdem ist man bei derartigen Pumpen wegen der mechanischen Steuerung gezwungen, den Pumpenkörper unmittelbar neben dem
Motorblock anzuordnen, was im Hinblick auf die Möglichkeiten
der richtigen Kühlung der Pumpe von ziemlich grossem Nachteil
ist.

Es sind bereits elektromagnetisch gesteuerte Pumpen mit einem
Pumpenkörper bekannt, in dem ein Kolben aus magnetischem Material gleitet, wobei die Bewegung des Kolbens in einer Richtung

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über einen Elektromagneten und in der anderen Richtung mittels einer Rückholfeder gesteuert wird. Eine derartige elektrische Pumpe hat den Vorteil, dass sie eine Treibstofflieferung unabhängig vom Motorzustand bewirkt. Ausserdem kann sie verhältnismässig weit vom Motorblock entfernt angeordnet werden, wodurch dessen Kühlung ohne weiteres gewährleistet wird. Die Arbeitsweise dieser Pumpe, welche eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in einem Zylinder einleitet, bewirkt eine diskontinuierliche Treibstoffzufuhr mit sehr starken Pulsierungen in der Pumpendruckhöhe, was einen beträchtlichen Nachteil für die Treibstoffzufuhr zum stromabwärts zur Pumpe angeordneten Vergaser bedeutet.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den oben beschriebenen Nachteilen der bekannten elektrischen Pumpen abzuhelfen.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine neue Vorrichtung gerichtet, die aus einer elektrisch gesteuerten Pumpe, insbesondere für die Erregung von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen besteht, welche einerseits einen zylindrischen, von einer elektromagnetischen, koaxialen Spule umgebenen Pumpenkörper aufweist, wobei die Spule einer "pulsförmigen" Spannung ausgesetzt wird, der Pumpenkörper an zwei Ventile angeschlossen ist, von denen eines an der Zufuhrleitung der Pumpe und das andere an der Abflussleitung angeordnet ist, wobei sich ersteres schliesst, wenn ein Druck im Inneren der Pumpe entsteht, und

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andererseits einen aus magnetischem Material bestehenden Kolben aufweist, der im Inneren des Pumpenkörpers gleitet, wobei der Kolben mittels einer Feder in die der Anziehung der oben erwähnten Spule entgegengesetzten Richtung gedrückt wird und an der Zufuhrseite ein Ventil aufweist, welches sich schliesst, sobald der Kolben von der Spule angezogen wird, wobei die Pumpe im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass der verdrängte Treibstoff, welcher aus dem in der Abflusszone der Pumpe angeordneten Ventil austritt, in eine Kammer abgegeben wird, deren eine Wandung aus einer elastischen Membran besteht, während die Abflussleitung aussen in die Kammer einmündet und eine Rückführleitung in den mit einem tarierten Ventil versehenen Treibstoffbehälter gleichfalls dort einmündet.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die elastische Membran aus einem mit einem Elastomeren, z.B. mit Gummi überzogenen Gewebe und befindet sich zwischen der Treibstoff-Abflusskammer und einem Luftpolster. Das an der zum Treibstoffbehälter zurückführenden Leitung angeordnete tarierte Ventil ist einstellbar. Vorteilhafterweise wird die elektromagnetische Spule erregt, welche den Pumpenkörper mittels einer Transistorschaltung umgibt, deren Bestandteile in einem mit der Abflusskammer verbundenen Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist ausreichend belüftet und wird dadurch zufriedenstellend gekühlt.

Es sei bemerkt, dass in der erfindungsgemässen Vorrichtung durch die Anordnung einer Abflusskammer mit einer elastischen

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Membran die Schwingungen in der Pumpendruckhöhe aufgrund der Elastizität der Membran vermindert werden. Im übrigen erlaubt die Anordnung eines tarierten Ventils an der zum Behälter zurückführenden Leitung ebenfalls eine Beschränkung der erhaltenen Druckspitzen, wobei sich die beiden Effekte der Membran und des tarierten Ventils vereinen und damit den Druck der Pumpenleitung ausgleichen.

Im übrigen ermöglicht es die Einstellung des tarierten Ventils, den maximalen Druck des von der Pumpe gelieferten Abflusses auf den gewünschten Wert einzustellen. Daraus ergibt sich, dass man eine gleiche Standardpumpe für die Treibstoffzufuhr zu Vergasern verschiedener Typen verwenden kann, denen unterschiedliche Maximaldrücke entsprechen.

Die vorzugsweise für die Transistorschaltung gewählte Stellung, welche die Steuerung der Pumpe ermöglicht, ist im Hinblick auf die Kühlung dieser Schaltung besonders vorteilhaft, denn diese Schaltung befindet sich im Bereich des Pumpenabflusses, und die durch die Betriebsweise der Schaltung freigewordenen Kalorien können auf diese Weise vermittels des Gehäuses durch den verdrängten Treibstoff entfernt werden. Es sei jedoch bemerkt, dass die Kühlung der Schaltung von der effektiven, von der Pumpe abgegebenen Leistung unabhängig ist, da selbst bei einer Nullwert-Leistung die Treibstoffzirkulation im Inneren der Abflusskammer wegen einer Rückkehr zum Treibstoffbehälter voll wirksam ist. Es besteht daher ein Zusammenhang zwischen der Einstellung der

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Steuerschaltung der Spule und dem Vorhandensein einer zum tarierten Ventil zurückführenden Leitung in Richtung Treibstoffbehälter.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Figur 1: eine erfindungsgemässe elektrische Pumpe im Schnitt

Figur 2: die elektrische Steuerschaltung mittels welcher die Spüle der Pumpe nach Figur 1 erregt wird.

In der Zeichnung erhält das Bezugszeichen 1 der Pumpenkörper, welcher von einer koaxialen, elektromagnetischen Spule 2 umgeben ist.

I» Inneren des Pumpenkörpers 1 gleitet ein aus Stahl bestehender Kolben 3} dieser Kolben wird (unter Berücksichtigung der Anordnung nach Figur 1) vermittels einer Feder 4, welche sich auf ihrem unteren Fuss abstützt, aufwärts bewegt; die Krümmung desselben nach oben wird durch das Vorhandensein einer Feder 4a beschränkt. Eine Leitung 5 führt durch ihn hindurch, an deren oberen Teil ein konisches Ventil 6 angeordnet ist, welches sich durch Abstützen auf einem Sitz 7 schllessen kann und keine Feder aufweist.

Am oberen Teil des Pumpenkörpers befindet sich eine Treibstoffzufuhr leitung 8, die mit dem Treibstoffbehälter verbunden ist.

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Diese Leitung mündet in einen Raum, dessen Ausgangsöffnung durch ein mittels einer Feder 11 gegen seinen Sitz 10 gedrücktes konisches Ventil 9 geschlossen wird. Am unteren Teil des Pumpenkörpers befindet sich ein mittels einer Feder 14 gegen seinen Sitz 13 gedrücktes Ventil 12. Das Ventil 9 schliesst sich im Falle eines Überdrucks im Inneren der Mittelzone des Pumpenkörpers, wie sich umgekehrt das Ventil 12 in diesem Augenblick öffnet. Das Ventil 12 bewirkt eine Zusammenarbeit zwischen der Mittelzone des Pumpenkörpers und der durch den Kolben 3 hindurchführenden Leitung 5 und der Abflusskammer 15. Diese Kammer weist an ihrem unteren Ende eine elastische Membran 16 auf, deren Kanten in zwei Bestandteile eines mit dem Pumpenkörper verbundenen Gehäuses eingeklemmt sind. An der Seite der Membran 16, an welcher sich die Abflusskammer 15 nicht befindet, ist ein zwischen der Membran 16 und dem Element 18 des Gehäuses angeordnetes Luftpolster 17 vorgesehen. In die Abflusskammer 15 mündet die mit dem Vergaser des zu versorgenden Motors verbundene Abflussleitung 19. Ausserdem mündet in diese Abflusskammer 15 eine Leitung 20, an der ein tariertes Ventil mit einer Kugel k 21, einer Feder 22 sowie einer Einstellschraube 23 angeordnet ist. Die Leitung 20 steht über dieses tarierte Ventil mit einer Leitung 24 in Verbindung, welche ihrerseits mit dem Treibstoffbehälter verbunden ist. Unterhalb des Bauteils 18 des Gehäuses befindet sich ein Abteil 25 aus gut wärmeleitendem Material, aus welchem auch das Element 18 besteht. Im Inneren dieses Abteils 25 sind die elektronischen Bestandteile, welche den in Figur 2 schematisch dargestellten Schaltkreis bilden, angeordnet;

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die Einheit dieser Bestandteile ist in der Figur 1 durch den Raum 26 schematisiert. Das Abteil 25 ist nach aussen durch ein Gehäuse 27 abgeschirmt, welches an seinem unteren Teil Belüftungsöffnungen 28 aufweist.

Die Erregerschaltung der Spule 2 der soeben beschriebenen Vorrichtung ist in der Figur 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass diese Schaltung an die Batterie 29 des Fahrzeugs angeschlossen ist. Ein Transistor 30 liegt zwischen dem positiven Pol der Batterie 29 und einem Ende einer Wicklung 31, deren anderes Ende mit dem negativen Pol der Batterie verbunden ist. Ein Umschalter 36 befindet sich zwischen der Batterie 29 und dem Transistor 30. Die Basis des Transistors 30 liegt an einem der Enden einer Wicklung 32, deren anderes Ende mit dem positiven Pol der Batterie 29 verbunden ist. Die Wicklungen 31 und 32 induzieren einander wechselseitig; sie bilden miteinander die elektromagnetische Spule 2 der in Figur 1 dargestellten Pumpe. Erklärend sei bemerkt, dass die Wicklung 31 650 Windungen und die Wicklung 32 180 Windungen aufweisen kann. Im übrigen liegt ein Widerstand 33 zwischen Eingang und Ausgang des Transistors 30, während sich ein Widerstand 35 zwischen der Basis des Transistors 30 und dem negativen Pol der Batterie 29 befindet; ein Kondensator 34 ist an die Klemmen des Widerstands 35 angeschlossen.

Die Arbeitsweise einer derartigen Vorrichtung lässt sich einfach erklären: Schliesst man den Umschalter 36, d.h. praktisch, dreht man den Kontaktschlüssel des Fahrzeugs, lässt der Tran-

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sistor mit einer Basis positiver Spannung den Strom in das Innere der Wicklung 31 fliessen. Dies induziert einen Strom im Inneren der Wicklung 32, wodurch die Basis des Transistors 30 an eine Spannung gelegt wird, welche die Leitfähigkeit des Transistors unterbindet. Der Stromfluss durch die Wicklung 31 wird daher unterbrochen und die Vorrichtung verbleibt in Ruhelage, bis die Basis des Transistors 30 eine Spannung erreicht, welche dem Transistor seine Leitfähigkeit zurückgibt. Daraus ergibt sich eine diskontinuierliche Erregung der Wicklung 31, * so dass die Spule 2 pulsförmig erregt wird. Der Kondensator 34 soll daher die durch die Unterbrechung des Stromflusses in der Wicklung 31 verursachten Nachteile und der Widerstand 33 die Extra-Ströme an den Klemmen des Transistors 30 vermeiden,

Ist die Spule 2 erregt, wird der Kolben 3 mittels des von der Spule erzeugten magnetischen Feldes abwärts gezogen; die Feder 4 wird zusammengedrückt. Ist die Leitung 5 mit Treibstoff gefüllt und das Ventil 12 aufgrund der Wirkung der Feder 14 geschlossen, bewirkt die Abwärtsbewegung des Kolbens einen Überk druck im Inneren der Leitung 5, wodurch die Schließung des Ventils 6 und die öffnung des Ventils 12 veranlasst wird. Die Abwärtsbewegung des Kolbens bewirkt eine Ausdehnung des Raumes zwischen den Ventilen 6 und 9, was ein Herunterdrücken des Ventils nach rückwärts mit sich bringt und ein öffnen dieses Ventils bewirkt. Der der Pumpe über die Leitung 8 zugeführte Treibstoff gelangt folglich in das Ventil 9 und dringt in den Raum zwischen den Ventilen 9 und 6 ein.

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Wird die Erregung der Spule 2 unterbrochen, verschwindet die auf den Kolben wirkende Kraft, und der Kolben hebt sich wieder unter der Wirkung der Feder 4 in den Pumpenkörper 1. Im Verlauf dieser Bewegung schliesst sich das Ventil 12 wiederum unter der Wirkung seiner Feder 14, da der durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 3 verursachte Überdruck verschwindet. Ausserdem verringert sich der zwischen den Ventilen 9 und 6 bestehende Raum derart, dass das Ventil 9 sich unter der Wirkung seiner Feder schliesst und das Ventil 6 sich unter der Wirkung des durch die Verringerung des oben genannten Raumes verursachten Überdrucks öffnet: der in der vorhergehenden Phase in das Innere des Raumes eingetretene Treibstoff gelangt nunmehr in die Leitung 5, d.h. in den zwischen den Ventilen 6 und 12 befindlichen Raum. Die Pumpe ist in ihren Anfangszustand zurückgekehrt und zu einem neuen Arbeitszyklus bereit.

Der in der ersten Phase in die Abflusskammer 15 verdrängte Treibstoff tritt über die Leitungen 19 und 20 aus dieser Kammer aus. Die Leitung 19 ist an den Vergaser des mit Treibstoff zu versorgenden Motors angeschlossen, während die Leitung 20 über das Rohr 24 mit dem Treibstoffbehälter verbunden ist. Erreicht der Druck im Inneren der Kammer 15 seinen maximalen Wert, welcher der normalen Betriebsweise des stromabwärts angeordneten Vergasers entspricht, wird die Kugel 21 des Ventils, welche die Leitung 20 verschliesst, zurückgedrückt. Aufgrund der Einstellungsmöglichkeit durch die Spannung der Feder 22 mit Hilfe der Schraube 23 kann der Brennstoffverwerter der in der Abflusslei-

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leitung 19 erhaltenen maximalen Druck regulieren, indem er auf die Schraube 23 einwirkt. Im übrigen krümmt sich im Augenblick des Abflusses die elastische Membran 16 unter der Wirkung des Verdrängungsdrucks derart, dass eine Abschwächung des Spitzendrucks, welcher im Augenblick der Verdrängung erhalten wird, stattfindet; diese Flexibilität wird durch die Anordnung des im Raum 17 befindlichen Luftkissens begünstigt. Durch die kombinierte Wirkung des Rückflusses zum Behälter und der Elastizität der Membran 16 lässt sich eine Herabsetzung der Fluktuation des Verdrängungsdruckes erreichen. Im übrigen sei bemerkt, dass die Anordnung der elektrischen Schaltung 26 in ihrem gut wärmeleitenden ausreichend belüfteten Abteil 25 es ohne weiteres ermöglicht, die freigewordenen Kalorien durch den Joule-Effekt in die Schaltung zu entlassen; dieser Pumpenbereich ist durch die Zufuhr des verdrängten Treibstoffs besonders gut gekühlt. Diese Zufuhr ist stets konstant, unabhängig von der in der Abflussleitung 19 gelangenden Menge, da die überschüssige Treibstoffmenge, welche nicht an die Leitung 19 abgegeben wird, durch die Leitungen 20 und 24 in den Behälter abfliesst. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist folglich eine Kombination, welche eine gute Kühlung der elektrischen Schaltung ermöglicht. Um schliesslich die Kühlung des Abteils 25 zu fördern, ist das Gehäuse 27 mit Belüftungsöffnungen 28 versehen.

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemässen Pumpe besteht darin, dass, da eine Rückflussleitung zum Behälter vorgesehen

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ist, die durch Treibstoffdampf verursachten Verstopfungen, die sich während des Stillstandes des Fahrzeugs in den Zufuhrleitungen zum Vergaser bilden können, entfernt werden können. Dieser Dampf kehrt dann in dem Maße über die Leitungen 20 und 24 zurück, wie sein Druck höher als der Tarierdruck des durch die Kugel 21 und ihre Feder 22 gebildeten Ventils ist.

Es versteht sich, dass die oben beschriebene Ausführungsform keinesfalls eine Beschränkung darstellt. Es lassen sich vielmehr beliebige Änderungen vornehmen, ohne vom Sinn und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch gesteuerte Pumpe in Kraftfahrzeugen mit einem zylindrischen, durch einen Elektromagnet gegen die Kraft einer Rückholfeder bewegbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) als hohler, eine Leitung (5) bildender Körper ausgebildet ist, an seinem der Zufuhrleitung (8) benachbarten Ende ein erstes Ventil (6, 7), an seinem anderen Ende die Rückhohlfeder (4) und daran angrenzend ein zweites Ventil (12-14) angeordnet ist, welches über eine Abflusskammer (15) an der einen Seite mit einer Abflussleitung (19) und an der anderen Seite mit einer Leitung (20) in Verbindung steht, wobei die Steuerschaltung (26) im Bereich des Pumpenabflusses angeordnet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitung (20) ein tariertes Ventil (21-24) mit einer Kugel (21), einer Feder (22) sowie einer Einstellschraube (23) angeordnet ist, welches über eine Leitung (24) in Verbindung, mit einem Strömungsmittelbehälter steht.

3. Pumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wandung der Abflusskammer (15) aus einer elastischen Membran (16) besteht.

4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (16) aus einem mit einem Elastomeren überzogenen Gewebe besteht und sich zwischen der Abflusskammer (15) und einem Luftpolster (17) befindet.

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5. Pumpe nach Anspruch I₁ 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (26) in wärmeleitendem Kontakt mit den Abflussleitungen (19, 20) steht und in einem kühlbaren Gehäuse (27) benachbart dem Luftpolster (17) angeordnet ist.

6. Pumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) aus magnetischemMaterial besteht und von einer koaxialen elektromagnetischen Spule (2) umgeben ist.

7. Pumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrische Steuerschaltung (26) aus zwei Spulen (31, 32), zwei Widerständen (33, 35), einem Transistor (30), einem Kondensator (34), einem Schalter (36) und einer Energiequelle (29) besteht, derart, dass bei Einschalten die Spule (2) von einer Folge von Spannungsimpulsen beaufschlagt wird.

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