DE19841085A1

DE19841085A1 - Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät

Info

Publication number: DE19841085A1
Application number: DE1998141085
Authority: DE
Inventors: Michael Kempter
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: DE19841085C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, insbesondere Zusatz- bzw. Standheizgerät, mit zumindest einem Kraftstoff-Vorratsbehälter (1), der über ein Rückschlagventil (10) an die Kraftstoffleitung (11) vom Tank zum Fahrzeugmotor und über ein Ventil (13) an das Fahrzeugheizgerät angeschlossen ist, wobei im Vorratsbehälter (1) ein Kolben (3) zum Ansaugen und Fördern des Kraftstoffs hin- und herlaufend angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zur Gewährleistung eines konstanten Förderdrucks ein Elektromotor (5) vorgesehen, der den Kolben (3) über ein Antriebsglied (7) in Kraftstoff-Förderrichtung antreibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, insbesondere für ein Zusatz- bzw. Standheizgerät, mit zumindest einem Kraftstoff-Vorratsbehälter, der über ein Rückschlagventil an die Kraftstoffleitung vom Tank zum Fahrzeugmotor und über ein Ventil an das Fahrzeugheizgerät angeschlossen ist, wobei im Vorratsbehälter ein Kolben zum Fördern des Kraftstoffs hin- und herlaufend angeordnet ist.

Dieser Kraftstoff-Vorratsbehälter hat die Aufgabe, ein Zusatz- bzw. Standheizgerät im Fahrbetrieb bzw. im Standheizbetrieb mit Brennstoff bzw. Kraftstoff zu versorgen. Moderne Fahrzeuge sind heutzutage mit einem Einstrang-Kraftstoffversorgungssystem ausgerüstet, was bedeutet, daß vom Kraftstofftank in den Fahrzeugmotor über eine im Kraftstofftank befindliche Pumpe der Kraftstoff zum Verbraucher gefördert wird und eine Rücklaufleitung entfällt.

Eine Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 44 15 513 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Versorgungsvorrichtung hat der Kolben die Form eines endseitig geschlossenen Balgs, in welchen zum Befüllen mit Kraftstoff, dieser unter dem Druck eingelassen wird, der in der Kraftstoffleitung herrscht, wodurch sich der Balg ausdehnt. Um Kraftstoff aus dem Balg zum Heizgerät zu fördern, wird der Kraftstoffzustrom versperrt und der Kraftstoff im Balg wird durch die im Federbalg gespeicherte Energie zum Heizgerät gefördert. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß aufgrund der Federcharakteristik des Faltenbalgs keine Kraftstoff-Förderung unter konstantem Druck stattfindet, sondern dieser vielmehr vom Förderbeginn zum Förderende abnimmt. Zur Überwindung dieses Nachteils wird zwar grundsätzlich eine mechanische Druckaufbringung durch Gewichte vorgeschlagen, was eine gewisse Druckkonstanz erbringt, jedoch aufgrund der Stoßbewegung zumindest beim Fahrzeugbetrieb unvorteilhaft ist.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Kraftstoff-Förderung zum Heizgerät unter konstantem Druck ermöglicht und gegebenenfalls problemlos derart modifizierbar ist, daß beim Fahrzeugbetrieb ein kontinuierliches Fördern und Ansaugen von Kraftstoff möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Kolben zumindest zum Fördern von Kraftstoff zu dem Heizgerät mittels eines Elektromotors anzutreiben, wodurch eine Förderung unter gleichmäßigem Druck vom Beginn bis zum Ende der Förderung gewährleistet ist, und zwar unabhängig davon, ob das Heizgerät als Stand- oder Zusatzheizgerät betrieben wird. Um auch im Fall eines Zusatzheizbetriebs bei laufendem Fahrzeugmotor eine kontinuierliche Förderung von Kraftstoff zum Standheizgerät zu ermöglichen, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Anordnung aus Kolben und Kolbenraum sowie Kraftstoffeinlaß und -auslaß tandemartig doppelt auszubilden und mittels ein und desselben Elektromotors anzutreiben. Auf diese Weise ist problemlos ein antizyklischer bzw. Gegentakt-Antrieb der beiden Kolben derart möglich, daß der eine Kolben einen Förderhub ausführt, während der andere einen Saughub ausführt.

Grundsätzlich kann der Saughub ohne Beteiligung des Elektromotors ausschließlich durch den Druck gewährleistet werden, unter welchem der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung vom Tank zum Motor strömt; d. h. ausschließlich der Förderhub des Kolbens zum Fördern von Kraftstoff zum Heizgerät erfolgt elektromotorisch. Alternativ können beide Hubzvklen, Förderhub ebenso wie Saughub mittels des Elektromotors bewerkstelligt werden.

Während der Elektromotor den Kolben grundsätzlich mit einem beliebigen geeigneten Antriebsorgan antreiben kann, hat dieses vorteilhafterweise die Form einer Gewindestange, die mit der Abtriebswelle des Elektromotors verbunden ist und im Kämmeingriff mit einem den Kolben zentral durchsetzenden Innengewinde steht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Versorgungsvorrichtung, und

Fig. 2 eine Tandem-Anordnung von zwei in Fig. 1 gezeigten Kraftstoff- Versorgungsvorrichtungseinheiten unter Verwendung eines einzigen Elektromotors.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für ein (nicht gezeigtes) motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät einen Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 mit einem zylindrischen Kolbenraum 2, in welchem ein Kolben 3 entlang der Längsmittenlinie des Kolbenraums 2 hin und her beweglich angeordnet ist, wie durch den Doppelpfeil 4 schematisch dargestellt. Zum Antrieb des Kolbens 3 ist ein Elektromotor 5 vorgesehen, der im Vorratsbehälter 1 angeordnet ist, und dessen Abtriebswelle 6 mit einer Gewindestange 7 verbunden ist, die sich entlang der Längsmittenlinie des Kolbenraums 2 erstreckt und deren elektromotorfernes Ende in einem Drehlager 8 gelagert ist, das zentral in der kreisförmigen Stirnwand 9 des Kolbenraums 2 getragen ist. Die Gewindestange 7 durchsetzt den Kolben 3 zentral und steht im Kämmeingriff mit einem im Zentrum des Kolbens 3 ausgebildeten Innengewinde. Durch Erregung des Elektromotors 5 ist damit der Kolben 3 über das Antriebsglied in Gestalt einer Gewindestange 7 im Kolbenraum 2 hin und her beweglich, wie nachfolgend näher erläutert.

Der Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 ist über ein Rückschlagventil 10 mit einer Kraftstoffleitung 11 verbunden, die einen nicht gezeigten Kraftstoff-Tank eines Fahrzeugs mit einem ebenfalls nicht gezeigten Fahrzeugmotor verbindet. Die Strömungsrichtung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 11 ist durch Pfeile angezeigt.

Ferner steht der Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 über eine Versorgungsleitung 12, die ebenfalls ein Rückschlagventil 13 enthält, in Verbindung mit einem nicht gezeigten motorunabhängigen Fahrzeugheizgerät, wie etwa einem Zusatz- bzw. Standheizgerät.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung ist wie folgt.

Um Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 11 über das Rückschlagventil 10 anzusaugen, bewegt sich der sich in seiner in Fig. 1 rechten Position im Bereich der Stirnwand 9 befindliche Kolben 3 unter Druckbeaufschlagung durch den über das Rückschlagventil 10 zuströmenden Kraftstoff zur Befüllung des Kolbenraums 2 mit Kraftstoff in Fig. 1 nach links auf den Elektromotor 5 zu, wobei der Kolben 3 durch die Gewindestange 7 nach links bewegt wird. Zur Erstbefüllung des Kolbenraums 2 ist der genannte Vorgang mehrmals zu wiederholen, um die hinter dem Kolben 2 befindliche Luft über das Rückschlagventil 13 in der Versorgungsleitung 12 in das Heizgerät abzudrücken.

In dem Fall, daß es sich bei dem Heizgerät um ein Standheizgerät handelt, das ausschließlich bei stehendem Fahrzeug vor Anlassen des Fahrzeugmotors verwendet wird, wird nach Befüllen des Kolbenraums 2 zum gewünschten Heizzeitpunkt der Elektromotor 5 erregt, der den Kolben 3 über die Gewindestange 7 in Richtung auf die elektromotorferne Stirnwand 9 bewegt, um dadurch einen Förderhub zu erzeugen, durch welchen Kraftstoff ggfs. taktweise aszillierend über das Rückschlagventil 13 in die Versorgungsleitung 12 zum Standheizgerät gefördert wird. Bevorzugt ist das Volumen des Kolbenraums 2 so bemessen, daß dieses Volumen für eine maximale Heizdauer des Standheizgeräts, wie etwa einer halben Stunde oder einer Stunde, ausreicht.

Die Betätigung des Kolbens 3 erfolgt sowohl zur Erzeugung des Förderhubs wie zur Erzeugung des Saughubs mit Hilfe des Elektromotors 5. Diese Betriebsvariante ist von besonderem Vorteil für ein Zusatzheizgerät, das bei laufendem Fahrzeugmotor zum Einsatz gelangt, wobei der Kolben 3 so betätigt wird, daß er während des Fahrzeugmotorbetriebs oszillierend die notwendige Kraftstoffmenge über das Rückschlagventil 13 und die Versoruungsleitung 12 zu dem Zusatzheizgerät fördert bzw. aus der Kraftstoffleitung 11 ansaugt.

In Fig. 2 ist weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Versorgungsvorrichtung gezeigt. Mit der Versorgungsvorrichtung von Fig. 1 übereinstimmende Bauteile sind in Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Die Ausführungsform der Versorgungsvorrichtung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch, daß die Versorgungsvorrichtung gemäß Fig. 1 gespiegelt an einen den Elektromotor 5 durchsetzenden senkrecht auf der Längsmittenachse des Kolbenraums 2 stehenden Spiegelebene zugunsten einer Tandem-Anordnung verdoppelt ist. Mit anderen Worten sind sämtliche Bauteile, die in Fig. 1 rechts vom Elektromotor 5 liegen, links vom Elektromotor 5 spiegelbildlich wiederholt vorgesehen, wobei die Bauteile links vom Elektromotor 5 dieselben Bezugsziffern wie die Bauteile rechts vom Elektromotor 5 aufweisen, jedoch zusätzlich mit einem Hochkomma versehen. Eine detaillierte Erläuterung der links vom Elektromotor 5 vorgesehenen Bauteile und deren Funktion erübrigt sich damit, da diese anhand von Fig. 1 bereits erläutert wurden. Der Spiegelung der Bauteile entzieht sich lediglich der Kolben 3', der antizyklisch bzw. im Gegentakt zu dem Kolben 3 so gesteuert ist, daß der Kolben 3' nahe zu dem Elektromotor 5 zu liegen kommt, wenn sich der Kolben 3 in seiner elektromotorfernen Stellung befindet und umgekehrt. Eine Folge dieser Kolbenanordnung ist, daß dann, wenn der Kolben 3 einen Saughub durchführt, um den Kolbenraum 2 mit Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung zu füllen, der Kolben 3' einen Förderhub ausführt, um Kraftstoff aus dem Kolbenraum 2' über die Versorgungsleitung 12' zum Fahrzeugheizgerät zu fördern. Die Kolben 3, 3' sind zusätzlich gegenüber der Wand des Kolbenraums in nicht dargestellter Weise (z. B. durch eine Zapfen-/Längsnut-Verbindung) drehfest geführt.

Die Tandem-Anordnung gemäß Fig. 2 eignet sich damit besonders zum Betreiben eines Zusatzheizgeräts bei laufendem Fahrzeugmotor, wobei sichergestellt ist, daß durch die hin- und herlaufenden Kolben 3 und 3' das Zusatzheizgerät kontinuierlich mit Kraftstoff versorgt wird.

Bezugszeichenliste

1

Kraftstoff-Vorratsbehälter

2

Kolbenraum

3

Kolben

4

Doppelpfeil

5

Elektromotor

6

Abtriebswelle

7

Gewindestange

8

Drehlager

9

Stirnwand

10

Rückschlagventil

11

Kraftstoffleitung

12

Versorgungsleitung

13

Rückschlagventil

Claims

1. Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, insbesondere Zusatz- bzw. Standheizgerät, mit zumindest einem Kraftstoff- Vorratsbehälter (1), der über ein Rückschlagventil (10) an die Kraftstoffleitung (11) vom Tank zum Fahrzeugmotor und über ein Ventil (13) an das Fahrzeugheizgerät angeschlossen ist, wobei im Vorratsbehälter (1) ein Kolben (3) zum Ansaugen und Fördern des Kraftstoffs hin- und herlaufend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor (5) vorgesehen ist, der den Kolben (3) über ein Antriebsglied (7) in Kraftstoff-Förderrichtung antreibt.

2. Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weiterer an die Kraftstoffleitung (11) und das Fahrzeugheizgerät angeschlossener Kraftstoff-Vorratsbehälter (1') mit einem Kolben (3') vorgesehen ist, der durch denselben Elektromotor (5) im Gegentakt zum Kolben (3) des erstgenannten Vorratsbehälters (1) über ein Antriebsglied (7') angetrieben ist.

3. Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kraftstoff-Vorratsbehälter (1, 1') mit den Kolbenmittenachsen fluchtend und zwischen ihnen angeordnetem Elektromotor (3) in Reihe liegen.

4. Kraftstoff-Versoruungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (5) den (jeweiligen) Kolben (3, 3') über das (jeweilige) Antriebsglied (7, 7') auch zur Ausführung seines Saughubes antreibt.

5. Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (7, 7') eine Gewindestange ist, die mit der Abtriebswelle (6, 6') des Elektromotors (5) verbunden ist und im Kämmeingriff mit einem den Kolben (3, 3') zentral durchsetzenden Innengewinde steht.

6. Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der (jeweilige) Vorratsbehälter (1, 1') über ein Rückschlagventil (13, 13') an das Fahrzeugheizgerät angeschlossen ist.