DE19930284A1

DE19930284A1 - Kraftstofförderaggregat für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE19930284A1
Application number: DE19930284A
Authority: DE
Inventors: Michael Kuehn; Dieter Schreckenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-18
Also published as: FR2795775B1; FR2795775A1; US6394774B1; BR0002273A; JP2001027160A; CN1292456A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstofförderaggregat (1) zur Zufuhr von Kraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine. Das Kraftstofförderaggregat (1) weist ein saugseitiges Ende (3) und ein druckseitiges Ende (4) mit integriertem Rückschlagventil (6) zur Kraftstoffzufuhr zu Einspritzventilen auf. Am saugseitigen Ende (3) ist in das Gehäuse (2) des Kraftstofförderaggregats (1) ein Rückschlagventil (12) integriert, welches den Systemdruck im Kraftstofförderaggregat (1) aufrechterhält.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstofförderaggregat für eine Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise eine Elektrokraftstoffpumpe, die in einem Kraftstoffversorgungssystem eingebunden ist.

Stand der Technik

Zum Antrieb von Kraftstofförderaggregaten für Brennkraftmaschinen kann beispielsweise ein Elektromotor vorgesehen sein, der mit einer Förderpumpe axial fluchtend verbunden und in ein gemeinsames Gehäuse eingesetzt ist (vergl. DE 43 31 801 A1). Der Elektromotor weist dabei einen im Gehäuse angeordneten Stator mit zwei wechselseitig bestromten Statorwicklungen auf, in dem ein drehfest auf einer gehäusegelagerten Rotorwelle angeordneter Rotor umläuft. Der Rotor wird dabei aus einem auf der Rotorwelle geführten Träger und auf dessen Umfangsfläche angeordneten Magnetsegmenten gebildet, die über ebenfalls auf der Rotorwelle geführte Halteklammern in Anlage am Träger gehalten werden. Diese Halteklammern sind dabei so ausgeführt, daß sie während der Montage der einzelnen Bauteile des Rotors die Zentrierung der Magnetsegmente übernehmen und erst nach der vollständigen Montage aller Rotorbauteile derart verspannt werden, daß sie die Magnetsegmente in Anlage an den Rotor halten. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration ist ein Rückschlagventil, in Kraftstofförderrichtung gesehen, hinter dem Kraftstofförderaggregat angeordnet.

Darstellung der Erfindung

Der wesentliche mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt darin, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung eines Rückschlagventils an einer Elektrokraftstoffpumpe die Förderkammer der Kraftstoffpumpe gegenüber dem Tank abgedichtet bleibt. Die Abdichtung des Förderaggregates gegenüber dem Kraftstofftank bewirkt, daß es auch bei längerer Stillstandszeit nicht zu einem allmählichen Leerlaufen des Kraftstoffversorgungssystems kommt und dieses von der Elektrokraftstoffpumpe bis zum Einspritzventil gefüllt bleibt. Durch das Aufrechterhalten des Druckes im Kraftstoffversorgungssystem wird beispielsweise die Gasblasenbildung bei heißem Kraftstoff, die zu Startschwierigkeiten führen kann, verhindert. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Rückschlagventils erreicht, daß die Druckaufbauzeit signifikant verkürzt wird und der Motor infolgedessen schneller startet. Dadurch wird die Abgasemission während der Startphase zudem drastisch reduziert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens ist das Rückschlagventil unmittelbar an einem rotierenden Förderelement, wie beispielsweise einem Förderrad, des Kraftstofförderaggregats aufgenommen. Dadurch ist gewährleistet, daß beispielsweise bei einer Ausführung des Kraftstofförderaggregats als Elektrokraftstoffpumpe dessen Motorraum im wesentlichen gegen Druckverluste abgesichert werden kann. In bevorzugter Ausgestaltung arbeitet das Schließelement des Rückschlagventils am saugseitigen Ende des Kraftstofförderaggregats mit einer Anschlagfläche zusammen, welche den Förderkanal für den Kraftstoff umschließt, wobei die Anschlagfläche an einem Gehäuseelement ausgebildet ist.

Das Schließelement des am saugseitigen Ende des Kraftstofförderaggregats angeordneten Rückschlagventils kann in vorteilhafter Weise fertigungstechnisch günstig als Halbrundkopf ausgebildet sein, der an einem Schaft geführt werden kann. Neben der Ausbildung des Schließelements als Halbrundkopf ist es auch denkbar, das Schließelement als Kugelkörper auszubilden. Der Kugelkörper kann von einem Kugelkäfig umschlossen sein, der in einem Gehäuseeinsatzelement ausgebildet ist.

Sowohl das als Halbrundkopf mit Führungsschaft ausgebildete Schließelement als auch der kugelförmige Schließkörper können mit einer Rückstellkraft aufschlagbar gestaltet sein. So kann sich um den Schaft des Halbrundkopfs eine Rückstellfeder erstrecken, die den Halbrundkopf bei Stillstand des Kraftstofförderaggregats an die Anschlagflächen des Gehäuseelements andrückt und somit den Förderkanal verschließt. Ebenso kann ein kugelförmiges Schließelement im Kugelkäfig mit einer Federkraft beaufschlagt sein; die Rückstellfeder würde sich an einer Seite des Kugelkäfigs abstützen, am Ventilsitz der Anschlagfläche anliegen und somit den Förderkanal neben dem den Kraftstoff fördernden Förderelement zuverlässig verschließen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich dadurch verwirklichen, daß bei einem Kraftstofförderaggregat mit einem saugseitigen Ende und einem druckseitigen Ende samt integriertem Rückschlagventil am saugseitigen Ende des Kraftstofförderaggregats ein Rückschlagventil mit kugelförmigem Schließelement vorgesehen ist. Bei dieser sehr kostengünstigen Variante eines Kraftstofförderaggregats ist zudem gewährleistet, daß ein Druckabbau in der Druckleitung durch Leckagestellen in der Elektrokraftstoffpumpe, beispielsweise am Anschlußdeckel für die Leitung zu den Einspritzventilen, vermieden werden kann.

Das kugelförmige Element legt sich in seiner Schließstellung in vorteilhafter Weise an einen Ventilsitz an einer Seite des es umgebenden Kugelkäfigs an, wodurch der Kraftstofförderkanal verschlossen wird.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstofförderaggregat dargestellt. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Kraftstofförderaggregat mit am saugseitigen Ende aufgenommenem Rückschlagventil,

Fig. 2 das am saugseitigen Ende aufgenommene Rückschlagventil in Schließstellung,

Fig. 3 das am saugseitigen Ende aufgenommene Rückschlagventil in Förderstellung und

Fig. 4 ein Kraftstofförderaggregat mit einer Kombination aus Rückschlagventil im Anschlußdeckel und einem Rückschlagventil mit kugelförmigem Schließelement am saugseitigen Ende.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Kraftstofförderaggregat mit am saugseitigen Ende aufgenommenem Rückschlagventil dargestellt.

Ein Kraftstofförderaggregat 1 umfaßt ein Gehäuse 2, welches ein saugseitiges Ende 3 und ein druckseitiges Ende 4 aufweist. Zum saugseitigen Ende 3 des Kraftstofförderaggregats 1 erstreckt sich die Zuleitung vom Tank; vom druckseitigen Ende 4 des Kraftstofförderaggregats 1 erstreckt sich die Kraftstoffzuleitung des Kraftstoffversorgungssystems zu den Einspritzventilen am Motor, der hier nicht näher dargestellt ist.

Am druckseitigen Ende 4 des Kraftstofförderaggregats 1 ist ein Anschlußdeckel 5 vorgesehen, der ein druckseitiges Rückschlagventil 6 enthält. Dieses umfaßt ein Schließelement 7, welches zum Verschluß des druckseitigen Endes 4 des Kraftstofförderaggregats 1 mit einem Ventilsitz 8 zusammenarbeitet. Das Schließelement 7 kann mittels eines Federelements 10 federbelastet werden und gibt den Kraftstoffzufluß in eine Kraftstoffzuleitung frei, mit der Kraftstoff an einzelne Einspritzventile geleitet wird, die hier nicht näher dargestellt sind.

Am saugseitigen Ende 3 des Gehäuses 2 ist ein Rückschlagventil 12 aufgenommen. Ebenfalls am saugseitigen Ende 3 des Gehäuses 2 des Kraftstofförderaggregats 1 befindet sich ein Förderelement 11, welches bei der dargestellten Elektrokraftstoffpumpe 1 als Förderrad ausgebildet ist. Das Förderrad 11 fördert den am saugseitigen Ausgang des Kraftstofförderaggregats 1 anstehenden Kraftstoff in einen Förderkanal 14, der mittels eines Schließelements 15 des Rückschlagventils 12 verschließbar und wieder freigebbar ist. Das Schließelement 15 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 als Halbrundkopf ausgebildet und an einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schaft 19 aufgenommen. Um den Schaft 19 kann sich ein Sicherungselement 17, beispielsweise eine Schraubenfeder erstrecken, wodurch das Schließelement 15 mit einer Rückstellkraft beaufschlagbar ist. Die Schraubenfeder 19 stützt sich mit einem Ende am rückwärtigen Teil des als Halbrundkopf ausgebildeten Schließelements 15 ab, mit dem anderen Ende stützt sie sich an ein in das Gehäuse 2 eingelassenes Einsatzstück 26 ab.

Im gezeigten Aufbruch gemäß Fig. 1 liegt der Halbrundkopf des Schließelements 15 am Ventilsitz 16 eines Gehäuseelements 27 an und verschließt den Förderkanal 14 des Kraftstofförderaggregats 1 am saugseitigen Ende 3 gegen ein unerwünschtes Leerlaufen. Die Fläche des Ventilsitz 16 ist an die Rundung des hier als Halbrundkopf ausgebildeten Schließelements 15 angepaßt, so daß ein schleichender Druckverlust durch Leckage am saugseitigen Ende 3 des Kraftstofförderaggregats 1 verhindert wird.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung das erfindungsgemäße Rückschlagventil 12 am saugseitigen Ende 3 in Schließstellung.

Im in Fig. 2 gezeigten Zustand befindet sich das Kraftstofförderaggregat 1 im Stillstand; der Halbrundkopf des Schließelements 15 ist in den Ventilsitz 16 gedrückt und verhindert ein unerwünschtes Abströmen des Kraftstoffs aus der Förderkammer 20 - bei einer Elektrokraftstoffpumpe der Motorraum - über den Förderkanal 14 am saugseitigen Ende 3. Der zum Abschaltzeitpunkt des Kraftstofförderaggregats 1 im Kraftstoffversorgungssystem vorherrschende Systemdruck bewirkt eine Aktivierung des Schließelements 15, da der Druck auf die Querschnittsfläche des Schafts 19 und die ringförmige Fläche an der Hinterseite des Schließelements wirkt. Unterstützt durch ein optional vorsehbares Federelement 17 wird das Schließelement 15 in den Ventilsitz 16 gedrückt, wodurch das Kraftstoffversorgungssystem einschließlich der Förderkammer 20 gegen Leerlaufen und Druckverlust am saugseitigen Ende 3 des Kraftstofförderaggregats 1 abgedichtet wird. Das Sicherungselement 17, beispielsweise ausgebildet als Schraubenfeder, kann im Falle eines Unfalls als mechanisches Sicherungselement dienen, um in dieser Situation ein Austreten von Kraftstoff aus der Förderkammer 20 zu verhindern.

Mittels des in seine Längsrichtung verfahrbaren Halbrundkopfs 15 ist der Förderkanal 14 von der Förderkammer 20, die sich teilweise in den Hohlraum des Einsatzstücks 26 erstreckt, mechanisch getrennt, so daß ein Leerlaufen der Förderkammer 20 unterbleibt.

Fig. 3 zeigt ein Kraftstofförderaggregat 1 mit am saugseitigen Ende 3 aufgenommenem Rückschlagventil 12, welches sich in Förderstellung befindet.

Nach dem Einschalten des Kraftstofförderaggregats 1 fördert das Förderrad 11 Kraftstoff in den Förderkanal 14 am saugseitigen Ende 3 des Gehäuses 2. Der sich aufbauende hydrostatische Druck bewegt das Schließelement 15, sei es der bereits beschriebene Halbrundkopf oder ein Kugelelement 23 entgegen der gegebenenfalls vorgesehenen Federkraft, so daß sich in der Förderkammer 20 des Kraftstofförderaggregats 1 der Systemdruck aufbaut. Die Kraftstofförderung erfolgt, wobei der Kraftstoff über den Kanal 14 zunächst den den Schaft 19 umgebenden, im Einsatzstück 26 ausgebildeten Hohlraum beaufschlagt, bevor er in die Förderkammer 20 eintritt. Da als Halbrundkopf ausgebildete Schließelement 15 ist von seinem Ventilsitz 16 zurückgefahren, der Kraftstoff gelangt in Förderrichtung 22 gesehen in den Hohlraum des Einsatzstücks 26 der nachgeschalteten Förderkammer 20, d. h. den Motorraum der Elektrokraftstoffpumpe. Ein Gehäuseelement 27 im Gehäuse 2 ist an die Kontur des Förderrads 11 angepaßt, enthält den Förderkanal 14 und fungiert als Anschlagfläche, an der der Ventilsitz 16 vorgesehen ist, dessen Kontur der Kontur des Schließelements 15 entspricht.

In der Förderstellung 21, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wird kontinuierlich Kraftstoff in die Förderkammer 20 eingespeist, wobei das Rückschlagventil 12 am saugseitigen Ende 3 und das am druckseitigen Ende 4 im Anschlußdeckel 5 vorgesehene Rückschlagventil 6 inaktiv sind. Die Rückschlagventile treten erst beim Abschalten der Elektrokraftstoffpumpe in Aktion, um den Systemdruck im Kraftstoffversorgungssystem aufrechtzuerhalten und insbesondere ein Leerlaufen der Förderkammer 20 des Kraftstofförderaggregats 1 zu verhindern.

Fig. 4 zeigt ein Kraftstofförderaggregat mit einer Kombination aus Rückschlagventil im Anschlußdeckel und ein Rückschlagventil mit kugelförmigem Schließelement.

Bei dieser kostengünstigen Ausführungsvariante ist am saugseitigen Ende 3 des Gehäuses 2 das Schließelement 15 des Rückschlagventils 12 durch einen Kugelkörper gebildet. Der Kugelkörper 23 wird von einem Kugelkäfig 24 umgeben, der im unterhalb der Gehäusewand 13 aufgenommenen Einsatzstück 26 ausgebildet ist. In der hier gezeigten Schließstellung 18 liegt der Kugelkörper 23 an einer Anschlagfläche 16 des Einsatzstücks 26 an und umschließt somit den Förderkanal 14. Der Systemdruck in der Förderkammer 20 des Kraftstofförderaggregats 1 reicht aus, um die Kugel 23 gegen den Ventilsitz 16 anzudrücken. Die Kugel 23 könnte auch mittels einer eine Rückstellkraft erzeugenden Feder an den Ventilsitz 16 angedrückt werden. Die Feder ihrerseits kann sich an einer der Flächen, vorzugsweise an der eine Öffnung 25 umgebenden Fläche des Kugelkäfigs 24 abstützen.

Die Kombination gemäß Fig. 4 kann in vorteilhafter Weise dazu benutzt werden, in der Druckleitung einem Druckabbau durch Leckstellen am Druckbegrenzungsventil der Elektrokraftstoffpumpe vorzubeugen. Dazu kann ein Rückschlagventil 6 am Anschlußdeckel 5 in Kombination mit einem eine Kugel 23 als Schließelement enthaltenden Rückschlagventil 12 eingesetzt werden. Nach Abschalten der Elektrokraftstoffpumpe kann durch den den Förderkanal 14 verschließenden Kugelkörper 23 ein Leerlaufen des Kraftstofförderaggregats 1 verhindert werden. Neben den eingangs bereits erwähnten Vorteilen, wie der Verkürzung der Druckaufbauzeiten im Kraftstoffversorgungssystem und den reduzierten Emissionen, kann durch Aufrechterhaltung des Systemdrucks im Kraftstoffversorgungssystem ein schneller mögliches Starten des Motors auch mit verminderter Batterieleistung erfolgen, da die Vorlaufzeit für den Aufbau des Systemdrucks wesentlich kürzer bemessen ist.

Teileliste

1

Kraftstofförderaggregat

2

Gehäuse

3

saugseitiges Ende

4

druckseitiges Ende

5

druckseitiger Anschlußdeckel

6

druckseitiges Rückschlagventil

7

Schließelement

8

Ventilsitz

9

Leitungsstutzen

10

Federelement

11

Förderrad

12

Rückschlagventil

13

Gehäusewand

14

Förderkanal

15

Schließelement

16

Ventilsitz

17

Sicherungselement

18

Schließstellung

19

Schaft

20

Förderkammer

21

Förderstellung

22

Kraftstoffluß

23

kugelförmiges Schließelement

24

Kugelkäfig

25

Öffnung

26

Einsatzstück

27

Gehäuseelement

Claims

1. Kraftstofförderaggregat (1) zur Zufuhr von Kraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Kraftstofförderaggregat (1) ein saugseitiges Ende (3) und ein druckseitiges Ende (4) mit integriertem Rückschlagventil (6) zur Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzventilen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am saugseitigen Ende (3) in das Gehäuse (2) des Kraftstofförderaggregats (1) ein Rückschlagventil (12) integriert ist, welches den Systemdruck im Kraftstofförderaggregat (1) aufrechterhält.

2. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12) unmittelbar an einem Förderelement (11) des Kraftstofförderaggregats (1) angeordnet ist.

3. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12) ein Schließelement (15, 23) umfaßt, das mit einer Anschlagfläche (16) zusammenarbeitet.

4. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement als Halbrundkopf (15) ausgeführt ist.

5. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement als Kugel (23) ausgebildet ist.

6. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement kegelförmig ausgebildet ist.

7. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement zylindrisch ausgeführt ist.

8. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbrundkopf (15) mit einem ein Einsatzstück (26) durchsetzenden Schaft (19) versehen ist.

9. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (15, 23) mit einer Rückstellkraft beaufschlagbar ist.

10. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schließelement (15, 23) eine Rückstellfeder (17) zugeordnet ist.

11. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Schließelement (23) von einem in ein Gehäuseelement (27) ausgebildeten Kugelkäfig (24) umgeben ist.

12. Kraftstofförderaggregat (1) für die Zufuhr von Kraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Kraftstofförderaggregat (1) ein saugseitiges Ende (3) und ein druckseitiges Ende (4) mit integriertem Rückschlagventil (6) zur Kraftstoffzufuhr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am saugseitigen Ende (3) des Kraftstofförderaggregats (1) ein Rückschlagventil (12) mit einem kugelförmigen Schließelement (23) vorgesehen ist.

13. Kraftstofförderaggregat gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (16) für das kugelförmige Schließelement (23) von einer einen Förderkanal (14) umschließenden Fläche eines Gehäuseelements (27) gebildet ist.