DE3785441T2

DE3785441T2 - Im tank angeordneter brennstoffpumpensatz für einspritzbrennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE3785441T2
Application number: DE87905393T
Authority: DE
Inventors: H Bucci
Original assignee: WHITEHEAD ENGINEERED PRODUCTS
Current assignee: WHITEHEAD ENGINEERED PRODUCTS
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2007-08-05
Also published as: EP0277988B2; JPH07101020B2; EP0277988B1; KR920004852B1; CA1298523C; BR8707430A; EP0277988A4; KR880701824A; WO1988001346A1; JPS63502446A; EP0277988A1; DE3785441T3; US4860714A; DE3785441D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Einspritz-Brennkraftmaschinen und insbesondere im Tank angeordnete Hochdruckbrennstoffpumpen- Anordnungen zur Verwendung mit solchen Maschinen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bei einer Einspritzbrennstoffmaschine wird Brennstoff mit relativ hohem Druck einem oder mehreren Injektoren geliefert, die direkt mit den Maschinenzylindern oder mit einem Einlaßverteiler verbunden sind, der zu den Zylindern führt. Im Stand der Technik wurden üblicherweise zwei elektrisch angetriebene Pumpen verwendet, um Brennstoff zu den Injektoren zu liefern: eine Niedrigdruckpumpe entweder in der Nähe oder innerhalb des Brennstofftanks des Fahrzeugs und eine mit den Injektoren verbundene Hochdruckpumpe. Für Fahrzeuge mit zwei Brennstofftanks, beispielsweise mittelschweren und großen Lastwagen, Geländefahrzeugen u. dgl., wurde eine zusätzliche Niedrigdruckpumpe für den zweiten Tank verwendet.
Um die Komplexität und die Kosten, darunter auch die Zusammenbaukosten, derartiger Systeme zu verringern, wurden Anstrengungen unternommen, die Niedrigdruckpumpe zu beseitigen, indem die Hochdruckpumpe direkt in den Kraftfahrzeugtank des Fahrzeugs eingesetzt wurde. Die bei dieser Vorgehensweise aufgetretenen wesentlichen Probleme lagen im Bereich der Gewährleistung, daß es eine konstante Versorgung mit Brennstoff am Einlaß zu der Hochdruckpumpe gibt. Insbesondere hat das Problem darin gelegen, die Hochdruckpumpe mit Brennstoff unter Bedingungen des niedrigen Stands des Brennstoffs und während Zeiten zu versorgen, wenn das Fahrzeug eine scharfe Kehre durchfährt, über eine starke Neigung fährt oder nachdem das Fahrzeug für eine längere Zeitperiode an einem Gefälle geparkt wurde.
Verschiedene Vorgehensweisen wurden versucht, die vorgehend genannten Probleme zu lösen. Beispielsweise wurde die Hochdruckpumpe in einem Reservoir innerhalb des Fahrzeugbrennstofftanks angebracht und der Brennstoff wurde in das Reservoir geleitet, um es gefüllt zu halten zu versuchen. Insbesondere wurde der von der Maschine zurückkehrende Brennstoff in das Reservoir geleitet, und in einigen Fällen wurde der zurückkehrende Brennstoff dazu verwendet, eine Strahlpumpe anzutreiben, um Brennstoff von dem Haupttank mit Hilfe von Bernoulli-Kräften in das Reservoir zu bringen.
Bis heute haben diese Vorgehensweisen das Problem nicht gelöst, sondern eigene Probleme entstehen lassen. Insbesondere wurde herausgefunden, daß das Füllen des Reservoirs mit dem von der Maschine zurückkehrenden Brennstoff und das Zurückführen dieses Brennstoffs zu der Maschine durch die Hochdruckpumpe zu einem Erwärmungsproblem des Brennstoffs führte, bei dem der Brennstoff von der heißen Maschine bei jedem Durchgang durch das System geheizt wird und schließlich eine Temperatur erreicht, bei der er nicht mehr ordentlich von dem Brennstoffeinspritzsystem in die Maschine eingespritzt werden kann.
Was die Verwendung des zurückkehrenden Brennstoffs zum Antrieb einer Strahlpumpe angeht, so hat man herausgefunden, daß diese Vorgehensweise unter der Bedingung eines hohen Brennstoffverbrauchs durch die Maschine erfolglos ist. Insbesondere wird, wenn die Maschine mehr Brennstoff verbraucht, weniger Brennstoff zu der Strahlpumpe zurückgeführt und daher weniger Brennstoff in das Reservoir durch die Strahlpumpe eingezogen. Dementsprechend nimmt mit der Zeit die Menge des Brennstoffs in dem Reservoir ab, steigt die Temperatur des der Maschine gelieferten Brennstoffs an und nimmt die Gesamtleistung der Maschine und des Brennstoffeinspritzsystems ab. Obwohl es theoretisch möglich wäre, dieses Problem durch Verwendung einer überdimensionierten Hochdruckpumpe zu lösen, die in der Lage wäre, ausreichend Brennstoff zum Umgehen mit Bedingungen eines hohen Brennstoffverbrauchs und dennoch eine ausreichenden Strömung durch die Strahlpumpe zu liefern, so widerspricht die Verwendung einer derartigen Pumpe dem Zweck des Verlassens der ursprünglichen Vorgehensweise mit zwei Pumpen, nämlich der Reduzierung der Gesamtkosten des Systems.
US-A-4503885 beschreibt ein solches bekanntes System und enthält die in dem Vorspann des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale.
Die vorliegende Erfindung, wie sie im einzelnen weiter unten beschrieben wird, überwindet diese Probleme, indem sie eine Hochdruckbrennstoffpumpen-Anordnung innerhalb des Tanks schafft, die minimale Probleme mit heißem Kraftstoff aufweist und die im wesentlichen eine konstante Menge von Brennstoff in ihr Reservoir mitnimmt, unabhängig von der Menge des von der Fahrzeugmaschine verbrauchten Brennstoffs.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gegenüber dem vorgehend genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, verbesserte im Tank angeordnete Hochdruckbrennstoffpumpen-Anordnungen zur Verwendung mit Brennstoffeinspritzungs-Fahrzeugen zu schaffen. Insbesondere ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, derartige Anordnungen zu schaffen, bei denen Probleme mit heißem Brennstoff minimiert werden und bei denen die Leistung der Anordnung im wesentlichen unabhängig von der Menge des von der Fahrzeugmaschine verbrauchten Brennstoffs ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, im Tank angeordnete Hochdruckbrennstoffpumpen-Anordnungen zu schaffen, bei denen die die Anordnung mit der Fahrzeugmaschine verbindenden Zuführungs- und Rückführungsleitungen automatisch geschlossen werden, wenn die Brennstoffpumpe des Fahrzeugs nicht im Betrieb ist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, im Tank angeordnete Hochdruckbrennstoffpumpen-Anordnungen zur Verwendung mit Fahrzeugen zu schaffen, die mehrere Brennstofftanks haben, wobei der von der Fahrzeugmaschine zurückkehrende Brennstoff automatisch in den Brennstofftank geleitet wird, aus dem er stammt.
Dementsprechend schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Pumpen von Brennstoff aus einem Brennstofftank zu einer Maschine, enthaltend
a) eine von der Vorrichtung zu der Maschine führende Versorgungsöffnung;
b) ein Brennstoffreservoir, das eine Öffnung zur Verbindung des Inneren des Reservoirs mit dem Inneren des Brennstofftanks enthält;
c) Mittel zum Anbringen des Reservoirs in dem Brennstofftank;
d) eine Ejektorpumpe zum Pumpen von Brennstoff in das Reservoir, die in dem Reservoir in dem Bereich der Öffnung angeordnet ist und eine Düse und ein Venturi- Rohr in Ausrichtung mit der Düse enthält, wobei der Durchgang des Brennstoffs aus der Düse und durch das Venturi-Rohres veranlaßt, daß Brennstoff durch die Öffnung in das Innere des Reservoirs mitgezogen wird;
e) eine Hochdruckpumpe mit einem mit dem Inneren des Reservoirs verbundenen Einlaß und einem Ausgang für unter Druck stehenden Brennstoff;
f) einen ersten Durchgang zum Leiten eines Teils des Ausgangs von unter Druck stehendem Brennstoff zu der Versorgungsöffnung, wodurch Brennstoff aus dem Reservoir der Maschine zugeführt wird;
g) einen zweiten Durchgang zum Leiten eines Teils des Ausgangs des unter Druck stehenden Brennstoffs zu der Ejektorpumpe zum Betrieb der Ejektorpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß
h) der zweite Durchgang an dem ersten Durchgang und der Maschine vorbeiführt.
In Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung enthält die Vorrichtung weiter:
a) einen Rückkehr-Durchgang zum Zurückführen überzähligen Brennstoffs von der Maschine zu dem Reservoir;
b) ein dem Rückkehr-Durchgang zugeordnetes Ventil; und
c) dritte Mittel zum Leiten eines Teils des Ausgangs an unter Druck stehendem Brennstoff zu dem Ventil, wobei dieser Teil i) das Ventil zur Öffnung veranlaßt und ii) an dem Ventil ankommt, ohne zu der Maschine und von der Maschine gelangt zu sein.
In Übereinstimmung mit bestimmten weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung enthält das die Strömung durch den Rückkehr-Durchgang steuernde Ventil eine Membran und eine Feder, wobei die Membran eine erste Position, in der das Ventil geschlossen ist, und eine zweite Position, in der das Ventil offen ist, aufweist, und wobei die Feder die Membran in ihre erste Position beaufschlagt, und bewegt der Teil des Ausgangs von unter Druck stehendem Brennstoff die Membran in ihre zweite Position gegen die Kraft der Feder.
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung inkorporiert werden und einen Teil von ihr bilden, stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Brennstoffeinspritzmaschine illustriert, die mit Brennstoff aus zwei Brennstofftanks versorgt wird. Die unnumerierten Pfeile in dieser Figur und in den Fig. 2 bis 9 zeigen die Richtung der Brennstoffströmung durch die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung an.
Fig. 2 bis 9 illustrieren eine besonders bevorzugte Konstruktion für die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der:
Fig. 2 eine perspektivische, die in einem Brennstofftank montierte Vorrichtung zeigende Ansicht ist.
Fig. 3 ist eine Explosionsansicht der in dem Reservoirabschnitt der Vorrichtung untergebrachten Komponenten.
Fig. 4 ist eine Aufsicht auf den Reservoirabschnitt der Vorrichtung.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der in dem Reservoirabschnitt der Vorrichtung untergebrachten Komponenten.
Fig. 6 ist ein Querschnitt längs Linie 6-6 in Fig. 4 und zeigt die Strahlpumpe, das Rückschlagventil und die Wechselventilkomponenten der Vorrichtung.
Fig. 7 ist ein Querschnitt längs Linien 7-7 in Fig. 4 und zeigt den inneren Aufbau der Strahlpumpe.
Fig. 8 ist ein Querschnitt längs Linien 8-8 in Fig. 4 und zeigt das Durchleiten des Brennstoffs von dem Hochdruckauslaß der Hochdruckpumpe zu der Strahlpumpe, dem Rückschlagventil und dem Wechselventil.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht von unten und zeigt die Konstruktion des Bodenabschnitts der Strahlpumpe.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten hindurch zeichnen, ist in Fig. 1 ein schematisches Diagramm gezeigt, das die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Brennstoffeinspritzmaschine illustriert, die mit Brennstoff aus zwei Brennstofftanks versorgt wird. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer derartigen Ausführungsform mit zwei Brennstofftank beschrieben wird, ist zu verstehen, daß diese Beschreibung nur zu Zwecken der Darstellung ist und daß verschiedene Merkmale der Erfindung mit einem einzigen Brennstofftank verwirklicht werden können. In ähnlicher Weise kann die Erfindung auch mit Maschinen verwendet werden, die mit Brennstoff aus mehr als zwei Brennstofftanks versorgt werden.
Wie in Fig. 1 angezeigt, sind Reservoire 10 und 10' in Brennstofftanks 1 bzw. 2 angeordnet, wobei die Stelle des Reservoirs vorzugsweise am Boden oder im Bereich des Bodens des Brennstofftanks ist. Jedes Reservoir enthält eine obere Öffnung 12 und eine Bodenöffnung 14, von denen jede das Innere des Reservoirs mit dem Inneren seines jeweiligen Haupttanks verbindet. Unterhalb jeder Bodenöffnung ist ein Filter 18 montiert, das den in das Reservoir aus dem Haupttank durch die Bodenöffnung eintretenden Brennstoff filtert. Oberhalb jeder Bodenöffnung ist ein Einwegrückschlagventil 22, das Brennstoff daran hindert, aus dem Reservoir in den Haupttank durch die Bodenöffnung zu gelangen. Jedes Reservoir enthält weiterhin eine Versorgungsöffnung 32, durch die Brennstoff der Maschine geliefert wird, und eine Rückkehröffnung 36, durch die Brennstoff in das Reservoir von der Maschine zurückkehrt.
Innerhalb jedes Reservoirs ist eine Hochdruckpumpe 26, eine Strahlpumpe 30, ein Wechselventil 34 und ein Rückschlagventil 38. Die Hochdruckpumpe wird elektrisch betrieben und ist eine Standardpumpe zur Verwendung mit Brennstoffeinspritzmaschinen. Sie enthält einen Einlaß 42 und einen Hochdruckauslaß 46. Der Einlaß ist vorzugsweise von einem Filter 50 abgedeckt.
Die Strahlpumpe 30 enthält eine Düse 54 und ein Venturi-Rohr 58. Die Strömung des Brennstoffs aus der Düse 54 heraus und durch das Venturi-Rohr 58 verursacht eine Druckverringerung im Bereich der Öffnung 14 gegenüber dem Druck in dem Hauptbrennstofftank, die ihrerseits verursacht, daß Brennstoff in das Reservoir aus dem Brennstofftank eingezogen wird.
Das Wechselventil 34, das die Strömung des von der Maschine durch die Rückkehröffnung 36 zurückkehrenden Brennstoffs steuert, weist eine offene Position, in der Brennstoff durch das Ventil hindurchgehen kann, und eine geschlossene Position auf, in der Brennstoff durch das Ventil nicht hindurchgehen kann. Das Ventil enthält eine Membran 62, einen Kolben 66, eine Feder 70 und einen O-Ring 74. Die Feder 70 beaufschlagt das Ventil in seine geschlossene Position, in der der O-Ring 74 in Kontakt mit einer in dem Ventilkörper gebildeten Oberfläche 78 steht. Wie unten diskutiert werden wird, bewegt Brennstoff aus dein Hochdruckauslaß 46 der Pumpe die Membran 62 gegen die Kraft der Feder 70, wenn die Hochdruckpumpe 26 arbeitet. Diese Bewegung der Membran öffnet das Ventil, indem sie den O-Ring 74 außer Eingriff mit der Oberfläche 78 bewegt.
Das Rückschlagventil 38 weist ebenfalls eine geöffnete Position, in der der Brennstoff durch das Ventil hindurchgehen kann, und eine geschlossene Position auf, in der der Brennstoff nicht durch das Ventil gehen kann. Dieses Ventil ermöglicht es dem Brennstoff, aus dem Reservoir durch die Versorgungsöffnung 32 auszuströmen. Das Ventil enthält einen Kolben 82, eine Feder 86 und einen O-Ring 90. Die Feder 86 beaufschlagt das Ventil in seine geschlossene Position, in der der O-Ring 90 in Kontakt mit einer in dem Ventilkörper gebildeten Oberfläche 94 steht. Wenn die Hochdruckpumpe 26 arbeitet, wird das Ventil durch Brennstoff aus dem Hochdruckauslaß 46 geöffnet, der den Kolben 82 bewegt, um den O-Ring 90 außer Eingriff mit der Oberfläche 94 zu bringen.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Auslaß aus der Hochdruckpumpe 26 jeweils zu der Strahlpumpe 30, dem Wechselventil 34 und dem Rückschlagventil 38 mit Hilfe von Leitungen 98, 102 bzw. 106 geleitet. Dementsprechend sind dann, wenn die Pumpe in Betrieb ist, beide Ventile offen, verläßt Brennstoff das Reservoir durch die Versorgungsöffnung 32 und kehrt durch die Rückkehröffnung 36 zurück, und saugt die Strahlpumpe Brennstoff in das Reservoir an. Andererseits sind dann, wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist, beide Ventile geschlossen, tritt Brennstoff weder aus dem Reservoir aus noch kehrt er in es zurück, und füllt die Strahlpumpe das Reservoir nicht mit Brennstoff. Brennstoff verläßt allerdings nicht das Reservoir wegen des Rückschlagventils 22.
Die Strahlpumpe 30 ist vorzugsweise derart dimensioniert, daß sie mehr Brennstoff in das Reservoir ansaugt als das Reservoir durch die Versorgungsöffnung 32 unter maximalem Brennstoffverbrauch verläßt. Beispielsweise wurde es als geeignet herausgefunden, eine Düse 54 auszuwählen, die unter den Betriebsparametern der Maschine es zuläßt, daß angenähert eine Einheit Brennstoff durch die Strahlpumpe hindurchgeht für alle vier Einheiten Brennstoff, die aus der Versorgungsöffnung 32 austreten, und das Venturi-Rohr 58 so zu dimensionieren, daß angenähert fünf Einheiten Brennstoff durch die Öffnung 14 angesaugt werden für jede Einheit Brennstoff, die durch die Düse 54 hindurchgeht. Bei dieser Kombination gelangen etwa sechs Einheiten Brennstoff in das Reservoir für jede vier das Reservoir durch die Versorgungsöffnung 32 verlassende Einheiten Brennstoff.
Dieses überschüssige Ansaugen liefert einen Sicherheitsbereich, um sicherzustellen, daß am Einlaß 42 der Hochdruckpumpe 26 immer Brennstoff zur Verfügung steht. Die Rückkehr des Brennstoffs in das Reservoir durch die Rückkehröffnung 36 und das Wechselventil 34 hilft ebenfalls mit zu gewährleisten, daß es immer an dem Einlaß zu der Pumpe Brennstoff gibt, insbesondere unter der Bedingung eines niedrigen Brennstoffstands, bei der es möglich ist, daß in dem Haupttank im Bereich der Öffnung 14 kein Brennstoff ist.
Wie oben erwähnt ist das Umlaufenlassen des zurückkehrenden Brennstoffs im allgemeinen nicht wünschenswert, da es zu Problemen mit heißem Brennstoff führt. Um diese Probleme zu vermeiden, ist der Auslaß 110 des Wechselventils 34 horizontal orientiert und ist in einer Höhe oberhalb der Höhe des Einlasses 42 in die Hochdruckpumpe 26 eingestellt. Da der zurückkehrende Brennstoff wärmer als der in den Boden des Reservoirs durch die Strahlpumpe 30 angesaugte Brennstoff ist, gibt es im allgemeinen keinen thermischen Gradienten, der dazu tendiert, den zurückkehrenden Brennstoff unter die Höhe des Auslasses 110 zu bewegen. Darüber hinaus gibt es bei einer Strahlpumpe, die derart dimensioniert ist, daß mehr Brennstoff in das Reservoir durch die Strahlpumpe gepumpt wird, als von der Hochdruckpumpe aus dem Reservoir herausgepumpt wird, eine Nettoströmung von Brennstoff von dem Boden zu der Oberseite des Reservoirs und aus der oberen Öffnung 12 hinaus. Eine derartige Strömung trägt den warmen zurückkehrenden Brennstoff aus dem Behälter in den Haupttank hinaus und von dem Einlaß zu der Hochdruckpumpe weg. Daher erreicht in Übereinstimmung mit der Erfindung warmer Brennstoff nur dann den Einlaß in die Hochdruckpumpe, wenn Brennstoff am Einlaß 14 in das Reservoir 10 nicht vorhanden ist, so daß der einzige für das Pumpen zu der Maschine zur Verfügung stehende Brennstoff der unbenutzte von der Maschine zurückkehrende Brennstoff ist, wie es beispielsweise unter Bedingungen des Schaltens des Brennstoffs oder bei niedrigem Brennstoffstand auftreten kann.
Wie oben erwähnt kann die vorliegende Erfindung für Maschinen mit nur einem einzigen Brennstofftank verwendet werden. In solch einem Fall ist eines der in Fig. 1 gezeigten Reservoirs in dem Brennstofftank angeordnet, ist die Versorgungsöffnung 32 direkt mit dem Einlaß 114 zu den Düsen 116 verbunden und die Rückkehröffnung 36 direkt mit dem Ausgang 118 aus dem Regulator 120 verbunden. Wie es Standard im Stand der Technik ist, sieht der Regulator 120 einen konstanten Staudruck bei den Injektoren 116 vor. Eine typische Einstellung für den Regulator 120 ist in der Größenordnung von 39 Pfund/Quadratzoll im Leerlauf und 30 Pfund/Quadratzoll bei geöffneter Drossel.
Bei Anwendung bei Maschinen mit einem einzigen Brennstofftank sieht die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Vorteilen und Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik vor, darunter: 1) es wird nur eine Hochdruckpumpe verwendet im Gegensatz zu einer Hochdruckpumpe und einer Niedrigpumpe; 2) an den Einlaß der Hochdruckpumpe wird selbst bei hohem Brennstoffverbrauch durch die Maschine kühler Brennstoff geliefert; 3) zurückkehrender warmer Brennstoff steht der Pumpe bei niedrigem Brennstoffstand oder beim Brennstoffumschalten zur Verfügung, ist jedoch von dem Einlaß in die Pumpe unter normalen Bedingungen isoliert; 4) sowohl die Versorgungsöffnung als auch die Rückkehröffnung öffnen sich automatisch, wenn die Hochdruckpumpe eingeschaltet ist, und schließen sich automatisch, wenn sie ausgeschaltet ist; und 5) die Hochdruckpumpe, die Strahlpumpe und die die Strömung zu und von der Maschine steuernden Ventile können leicht in dem Reservoir angeordnet werden, was eine einzelne Einheit vorsieht, die die Kosten für das Zusammensetzen, das Austauschen und die Reparatur verringert.
Bei der Anwendung bei Maschinen mit mehreren Brennstofftanks wird die Versorgungsöffnung 32 jedes Reservoirs mit einem gemeinsamen Versorgungsverteiler 122 verbunden, der seinerseits mit dem Einlaß 114 zu den Injektoren 116 verbunden ist. In ähnlicher Weise werden die Rückkehröffnungen 36 mit einem gemeinsamen Rückkehrverteiler 124 verbunden, der mit dem Ausgang 118 aus dem Regulator 120 verbunden ist. Aufgrund des automatischen Öffnens und Schließens der Rückschlagventile 38 und der Wechselventile 34 beinhaltet das Schalten zwischen den Tanks in Übereinstimmung mit der Erfindung nur das Ausschalten der Hochdruckpumpe in dem Tank, der nicht länger verwendet werden soll, und das Einschalten der Hochdruckpumpe in dem Tank, der verwendet werden soll, wobei das Schalten des Leitens des Brennstoffs in den aktiven Tank und aus diesem heraus automatisch von den gemeinsamen Versorgungs- und Rückkehrverteilern übernommen wird und durch das automatische Öffnen und Schließen der verschiedenen Rückschlag- und Versorgungsventile.
Die Verteiler 122 und 124 brauchen keine spezielle Konfiguration aufzuweisen und können einfach darin bestehen, daß alle Versorgungsöffnungen mit dem Einlaß 114 und alle Rückkehröffnungen mit dem Auslaß 118 verbunden werden. Das Schalten zwischen Hochdruckpumpen kann durch herkömmliche bekannte Mittel erfolgen, beispielsweise durch die Verwendung eines einpoligen Doppelschalters, der an einer geeigneten Stelle angeordnet ist.
Die Fig. 2 bis 9 zeigen eine besonders bevorzugte Konstruktion für die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Reservoir 10 in dem Brennstofftank 126 mit Hilfe einer Befestigungsplatte 129 angeordnet, die die Versorgungsöffnung 32 und die Rückkehröffnung 36 trägt. Die Befestigungsplatte 129 ist mit dem Reservoir 10 durch eine Versteifungsstange 128 verbunden. Die Versorgungsleitung 32 und die Rückkehrleitung 36 sind mit dem Reservoir mit Hilfe flexibler Schläuche 130 bzw. 132 verbunden, die zu der Versorgungsdüse 134 bzw. der Rückkehrdüse 136 (s. Fig. 3) führen. Die Längen der Versteifungsstange 128 und der flexiblen Schläuche 130 und 132 sind derart ausgewählt, daß dann, wenn die Befestigungsplatte 129 mit dem Brennstofftank 126 verbunden ist, das Filter 18, das an dem Boden des Reservoirs angebracht ist, auf oder gerade oberhalb des Bodens des Tanks angeordnet ist. Anstelle der Verwendung der Düsen 134 und 136 und der Schläuche 130 und 132 können die Leitungen 32 und 36 direkt mit dem Reservoir 10 verbunden werden, indem beispielsweise Gummitüllen an der Verbindung dieser Leitungen mit dem Reservoir verwendet werden. Das Reservoir enthält eine Öffnung 131 an seiner Oberseite, um es überschüssigem Brennstoff, der von der Strahlpumpe in das Reservoir gepumpt wird, zu erlauben, zu entweichen (siehe Fig. 3 und 4).
Wie in den Fig. 3 und 5 am deutlichsten dargestellt ist, ist das Reservoir 10 aus dem Reservoirbehälter 138, dem Hauptgehäuse 140 und dem Wechselventilgehäuse 142 zusammengesetzt. In dem Reservoir sind die Hochdruckpumpe 26, das Wechselventil 34, das Rückschlagventil 38 und die in dem Strahlblock 144 gebildete Strahlpumpe 30 angeordnet. Die Versteifungsstange 128 geht durch das Reservoir hindurch und ist mit dem Hauptgehäuse 140 und dem Strahlblock 144 mit Hilfe von Gummitüllen 146 bzw. 148 verbunden.
Die Hochdruckpumpe 26 ist zwischen dem Hauptgehäuse 140 und der Öffnung 154 in dem Strahlblock 144 angebracht. Der Einlaß 42 in die Hochdruckpumpe ist von einem Filter 50 abgedeckt. Der Hochdruckauslaß 46 der Pumpe führt in das Hauptgehäuse 140, wobei das Gehäuse und die Pumpe mit Hilfe eines O-Rings 150 abgedichtet sind. Die Hochdruckpumpe enthält Kabelschuhansätze 152, die mit einer geeigneten nicht dargestellten Verdrahtungsausrüstung verbunden sind, durch die die Pumpe mit Strom versorgt wird.
Wie man am besten in Fig. 8 sehen kann, enthält das Hauptgehäuse 140 eine Kammer 156, die den Auslaß aus dem Hochdruckauslaß 46 der Hochdruckpumpe 26 aufnimmt. Die Kammer 156 ist wiederum mit einem Durchgang 158 und mit Kammern 160 und 162 verbunden. Die Kammer 162 nimmt das Rückschlagventil 38 auf, die Öffnung 158 ist mit dem Wechselventil 34 verbunden und die Kammer 160 ist mit dem Strahlblock 144 durch ein Verbindungsrohr 164 verbunden, wobei ein O-Ring 166 zur Bildung einer Dichtung zwischen der Kammer 160 und dem Verbindungsrohr 164 verwendet wird (siehe Fig. 7). Mit Hilfe dieser miteinander verbundenen Durchgänge in dem Hauptgehäuse 140 wird der Auslaß aus der Hochdruckpumpe zu dem Rückschlagventil, dem Wechselventil und der Strahlpumpe geleitet.
Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 diskutiert, enthält das Rückschlagventil 38 einen Kolben 82, eine Feder 86 und einen O-Ring 90, der mit der Oberfläche 94 übereinstimmt; das Wechselventil 34 enthält eine bewegbare Membran 62, den Kolben 66, die Feder 70 und den O-Ring 74, der mit der Oberfläche 78 übereinstimmt; und die Strahlpumpe 30 enthält eine Düse 54 und ein Venturi-Rohr 58. Das Rückschlagventil 38 kann in geeigneter Weise so eingestellt werden, daß es bei einem Druck von etwa 28 kPa (4 Pfund/Quadratzoll) öffnet, während das Wechselventil 34 so eingestellt werden kann, daß es bei etwa 103 kPa öffnet (15 Pfund/Quadratzoll). Der 103 kPa (15 Pfund/Quadratzoll) - Wert für das Öffnen des Wechselventils erlaubt es diesem Ventil, als ein Mittel zur Freigabe des Drucks innerhalb des Brennstoffeinspritzsystems zu wirken, der sich aufbauen kann, wenn die Maschine nicht im Betrieb ist, z. B. durch das Heizen des Einspritzverteilers durch Maschinenrestwärme.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, enthält die Strahlpumpe 30 vorzugsweise ein Filter 168 zum Filtern des in die Düse 54 eintretenden Brennstoffs, wobei das Filter und die Düse innerhalb des Strahlblocks 144 durch einen Träger 170 befestigt sind. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, enthält der Block 144 Prallbleche 172, wodurch der die Strahlpumpe verlassende Brennstoff von dem Bereich der Öffnung 154 isoliert wird, die den Einlaß 42 zu der Hochdruckpumpe 26 aufnimmt. Wie ebenfalls in dieser Figur dargestellt ist, ist der Ausgang aus der Strahlpumpe dem Einlaß in die Hochdruckpumpe diametral gegenüberliegend angeordnet, und der Auslaß ist von dem Einlaß weg gerichtet. Auf diese Weise sitzt der Einlaß in die Hochdruckpumpe in einem relativ ruhigen Brennstoffteich und ist unbeeinflußt von der Turbulenz und in manchen Fällen dem Schäumen, das sich aus dem Betrieb der Strahlpumpe beim Ansaugen von Luft ergibt.
Wie ebenfalls in Fig. 9 gezeigt, enthält der Strahlblock 144 Vorsprünge 176 zum Halten des Rückschlagventils 22 über der Öffnung 14 (siehe ebenfalls Fig. 7). Die inneren Oberflächen 174 dieser Vorsprünge verlaufen schräg, so daß das Rückschlagventil während des Gebrauchs nicht an den Vorsprüngen hängen bleibt.
Die folgenden Dimensionen für die Düse 54 und das Venturirohr 58 wurden als geeignet für die Verwendung mit Kraftfahrzeug-Einspritzmotoren herausgefunden, in denen der Betriebsdruck der Maschine, wie von dem Regulator 120 eingestellt, in der Größenordnung von 275 kPa (40 Pfund/Quadratzoll) ist und bei denen die Hochdruckpumpe 26 eine Gesamtströmung von etwa 2,8·10&supmin;&sup5;m³/s (100 1/Stunde) erzeugt, wenn sie durch den folgenden Regulator arbeitet: Durchmesser der Düsenöffnung - etwa 0,584 mm (0,023''); Durchmesser des Venturi-Rohrs - etwa 5 mm (0,2''); Länge des Venturi-Rohrs - etwa 25,4 mm (1,0''); Verjüngungswinkel des Glockenmundeinlasses 178 in das Venturi-Rohr - etwa 50; Konuswinkel des sich erweiternden Auslasses 180 aus dem Venturi-Rohr - etwa 130. Das Venturi- Rohr 58, der Einlaß 178 und der Auslaß 180 sind vorzugsweise mit glatten Oberflächen gebildet, zur Vermeidung des Erzeugens überschüssiger Turbulenz in dem von der Strahlpumpe angesaugten Brennstoff.
Von Strahlpumpen, die mit glatten Oberflächen gebildet sind und die o. g. Dimensionen aufweisen, wurde herausgefunden, daß sie, wenn sie mit einer 2,8·10&supmin;&sup5;m³/s (100 1/Std.) Hochdruckpumpe und mit einem Einspritzmotor eines Kraftfahrzeugs verbunden sind, der bei etwa 275 kPa (40 Pfund/Quadratzoll) arbeitet, eine Strömungsrate durch die Strahlpumpe von etwa 5,6·10&supmin;&sup6;m³/s (20 1/Std.) haben und daß sie etwa 5 l Kraftstoff für jeden Liter durch die Strahlpumpe hindurchgehenden Kraftstoffs ansaugen.
Die die Brennstoffpumpenanordnung nach der vorliegenden Erfindung bildenden Komponenten können aus Standardmaterialien hergestellt werden, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Beispielsweise kann die Düse 54 aus nicht rostendem Stahl hergestellt werden, die Membran 62 aus Fluor- Silikon, und der Reservoirbehälter 138, das Hauptgehäuse 140, das Wechselventilgehäuse 142 und der Strahlblock 144 können aus Nylon oder Polyester hergestellt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Pumpen von Brennstoff aus einem Brennstofftank zu einer Maschine, enthaltend

(a) eine von der Vorrichtung zu der Maschine führende Versorgungsöffnung (32);

(b) ein Brennstoffreservoir (10), das eine Öffnung (14) zur Verbindung des Inneren des Reservoirs (10) mit dem Inneren des Brennstofftanks (126) enthält;

(c) Mittel zum Anbringen des Reservoirs (10) in dem Brennstofftank (126);

(d) eine Ejektorpumpe (30) zum Pumpen von Brennstoffin das Reservoir (10), die in dem Reservoir (10) in dem Bereich der Öffnung (14) angeordnet ist und eine Düse (54) und ein Venturi-Rohr (58) in Ausrichtung mit der Düse enthält, wobei der Durchgang des Brennstoffs aus der Düse (54) und durch das Venturi-Rohr (58) veranlaßt, daß Brennstoff durch die Öffnung (14) in das Innere des Reservoirs (10) mitgezogen wird;

(e) eine Hochdruckpumpe (26) mit einem mit dem Inneren des Reservoirs (10) verbundenen Einlaß (42) und einem Ausgang von unter Druck stehendem Brennstoff;

(f) einen ersten Durchgang (106) zum Leiten eines Teils des Ausgangs von unter Druck stehendem Brennstoff zu der Versorgungsöffnung (32), wodurch Brennstoff aus dem Reservoir (10) der Maschine zugeführt wird;

(g) einen zweiten Durchgang (98) zum Leiten eines Teils des Ausgangs des unter Druck stehenden Brennstoffs zu der Ejektorpumpe (30) zum Betrieb der Ejektorpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß

(h) der zweite Durchgang (98) an dem ersten Durchgang (106) und der Maschine vorbeiführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter enthaltend:

(a) einen Rückkehr-Durchgang (36) zum zurückführen überzähligen Brennstoffs von der Maschine zu dem Reservoir (10);

(b) ein dem Rückkehr-Durchgang (36) zugeordnetes Ventil (34); und

(c) dritte Mittel (102) zum Leiten eines Teils des Ausgangs an unter Druck stehendem Brennstoff zu dem Ventil (34), wobei dieser Teil (i) das Ventil (34) zur Öffnung veranlaßt und (ii) an dem Ventil (34) ankommt, ohne zu der Maschine und von der Maschine gelangt zu sein.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der:

(a) das Ventil (34) eine Membran (62) und eine Feder (70) aufweist, wobei die Membran (62) eine erste Position, in der das Ventil (34) geschlossen ist, und eine zweite Position aufweist, in der das Ventil (34) offen ist, und wobei die Feder (70) die Membran in ihre erste Position beaufschlagt; und

(b) der Teil des Ausgangs von unter Druck stehendem Brennstoff die Membran (62) in ihre zweite Position gegen die Kraft der Feder (70) bewegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der der Einlaß (42) in die Hochdruckpumpe (26) mit dem Reservoir (10) in einer Höhe verbunden ist, die tiefer als die Höhe liegt, bei der Brennstoff von der Maschine in das Reservoir (10) zurückgeführt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, bei der der in das Reservoir (10) von der Maschine zurückgeführte Brennstoff in das Reservoir (10) horizontal eintritt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, bei der der Ausgang der Ejektorpumpe (30) von dem Einlaß (42) in die Hochdruckpumpe (26) durch ein Prallblech (172) getrennt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, bei der:

(a) die Ejektorpumpe (30) Brennstoff in den Boden des Reservoirs (10) pumpt; und

(b) die Ejektorpumpe (30) in der Lage ist, mehr Brennstoff in das Reservoir (10) zu pumpen als die Hochdruckpumpe (26) zu der Maschine pumpt, wodurch eine Nettoströmung von Brennstoff von dem Boden zu der Oberseite des Reservoirs (10) geschaffen werden kann.