DE3934331C2 - Kraftstoff-Fördervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Förder­ vorrichtung mit einem in einen Kraftstofftank einzubau­ enden Behälter, in welchem eine elektrische Kraftstoff­ pumpe angeordnet ist und in den eine Kraftstoffrückführ­ leitung mündet und welcher einen zum Kraftstofftank führenden Kraftstoffzulauf hat, der von einem Ventil bei im Bereich des Kraftstoffzulaufes nicht ausreichendem Kraftstoff-Füllstand verschließbar ist. Solche Kraft­ stoff-Fördervorrichtungen werden in Kraftstofftanks heu­ tiger Kraftfahrzeuge eingebaut und sind deshalb allge­ mein bekannt.

Die Kraftstofftanks moderner Personenkraftwagen sind meist sehr flach ausgebildet. Deshalb ist es oftmals unvermeidlich, daß beispielsweise bei Kurvenfahrt oder bei Schräglage des Fahrzeugs der Kraftstoffzulauf der Kraftstoff-Fördervorrichtung im Kraftstofftank vorüber­ gehend nicht vom Kraftstoff umgeben ist. Um in solchen Fällen ein Ansaugen von Luft zu vermeiden, verschließt das Ventil dann den Kraftstoffzulauf. Kraftstoff wird anschließend statt unmittelbar aus dem Kraftstofftank aus dem Behälter der Kraftstoff-Fördervorrichtung angesaugt.

Nachteilig bei der bekannten Kraftstoff-Fördervorrichtung ist es, dass das Ventil nach dem Schließen auch dann im geschlossenen Zustand verbleiben kann, wenn der Füllstand wieder ausreichend angestiegen ist, um ein Ansaugen aus dem Kraftstofftank zu ermöglichen. Ursache hierfür kann der Ansaugdruck im Behälter sein, durch den das Schließglied in Schließstellung gehalten wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Kraftstoff-Förder­ vorrichtung liegt darin, dass das Schließglied verhältnismäßig lagenempfind­ lich ist. Bei einer Schräglage des Fahrzeugs oder durch Erschütterungen kann es vorkommen, dass das Schließglied nicht exakt auf den Ventilsitz gelangt und das Ventil dadurch nicht zuverlässig dichtet. Es kommt dann zu einem Ansaugen von Luft.

Weiterhin ist eine Fördereinrichtung mit einer von außen in ein Reservoir einsteckbaren Pumpe bekannt (DE 37 30 930 A1). Die Pumpe saugt über eine Teilkammer des Reservoirs aus dem Tank und einer Hauptkammer des Reservoirs an. Die Öffnungen der Teilkammer zur Hauptkammer und zum Tank werden durch ein Ventil geöffnet, bzw. verschlossen. Auch dieses Ventil ist sehr lagenempfindlich und gewährleistet kein sicheres Verschließen der Öffnungen unter allen Betriebsbedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Fördereinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sein Ventil möglichst lagenunempfindlich zu arbeiten vermag und unter allen auftretenden Be­ triebsbedingungen zuverlässig öffnet und schließt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Ventil ein von einem Schwimmer betätigtes Schieberventil ist, dass einen in einem Zylinder axial verschieblich angeordneten, mit dem Schwimmer verbundenen Schieberkolben hat und dass der Zylinder mit einem oberen Bereich in den Behälter und mit einem unteren Bereich in einen Ansaugraum ragt und innerhalb des Behälters und des Ansaugraumes jeweils zumindest eine vom Schieberkolben gesteuerte Einlassöffnung aufweist.

Durch den erfindungsgemäßen Ersatz eines ein axial verschiebliches, gegen einen Ventilsitz bewegliches Schließglied aufweisenden Ventils durch ein Schieberventil lässt sich die Einlassöffnung des Behälters unter allen auftretenden Betriebsbedingungen zuverlässig und vollständig öffnen und schließen. Das Schieberventil kann eine große Führungslänge aufweisen, sodass ein Verkanten und damit Klemmen in seiner Führung ausgeschlos­ sen ist. Weiterhin kann es so ausgebildet sein, dass ein ausreichend großer Querschnitt freigegeben wird, sodass der Strömungsverlust des durch die Einlassöffnung geförderten Kraftstoffes gering ist, wodurch der Gefahr einer Blasenbildung entgegengewirkt wird.

Bei einer solchen Kraftstoff-Fördervorrichtung kann die Einlassöffnung, über die aus dem Kraftstofftank Kraftstoff eingesaugt wird, an die tiefste Stelle des Kraftstofftanks angeordnet werden, sodass das gesamte Tankvolumen anzusaugen ist. Hierdurch gestaltet sich die Kraftstoff-Fördervorrichtung konstruktiv besonders einfach.

Die Verbindung des Schieberkolbens mit dem Schwimmer kann sehr einfach dadurch erfolgen, dass der Zylinder einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz hat, durch den eine Befestigungsschraube vom Schwimmer in den Schieberkolben geführt ist.

Die Ansaugquerschnitte sind in jeder Stellung des Schieberventils stets gleich groß, wenn der Steuerschieber so ausgebildet ist, dass die Einlassöff­ nung im Behälter in dem Maße vom Schieberkolben absperrbar ist, wie die Einlassöffnung im Ansaugraum vom Schieberkolben freigegeben wird. Durch diese Ausbildung wird eine vorübergehende Verengung des Ansaugquer­ schnittes beim Umsteuern des Schieberkolbens und dadurch eine das Entstehen von Dampfblasen fördernde Unterdruckbildung durch erhöhten Strömungswiderstand vermieden.

Besonders zuverlässig ist der Schieberkolben im Zylinder geführt, wenn sein Durchmesser geringer als seine Länge ist.

Kraftstoff kann auch dann nicht aus dem Behälter nach unten hin auslaufen, wenn der Schieberkolben mit be­ trächtlichem Spiel im Zylinder geführt ist, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Behälter einen in den Kraftstofftank führenden Auslaß mit einem zum Kraftstofftank hin öffnenden Rückschlagventil auf­ weist. Dieses Rückschlagventil verhindert, daß aus dem Kraftstofftank Luft in den Behälter strömen kann. Des­ halb müßte in ihm Unterdruck entstehen, wenn aus ihm Kraftstoff ausfließen würde, was deshalb unter üblichen Bedingungen nicht möglich ist.

Der Schwimmer kann auch bei einem infolge einer Schräg­ lage des Fahrzeugs oder des Wirkens von Fliehkräften schräg verlaufenden Kraftstoffspiegel keine Kräfte auf den Schieberkolben ausüben, durch die dieser im Sinne eines Verkantens beansprucht wird, wenn der Schwimmer an der unteren Stirnseite des Schieberkolbens mit diesem allseitig verschwenkbar verbunden ist.

Wenn als Filtermedium für den Ansaugraum ein hochfeines Filtergewebe verwendet wird, dann können sich im Ansaug­ raum bildende Gasblasen nicht durch das Filtermedium nach außen gelangen. Eine Entlüftung des Ansaugraumes ist dann jedoch auf einfache Weise möglich, wenn vom An­ saugraum durch den Behälter eine nach oben in den Kraft­ stofftank führende Entlüftungsleitung führt.

In der untersten Stellung des Schieberkolbens ist der Behälter völlig dicht zum Ansaugraum hin verschlossen, wenn der Zylinder eine Abstufung aufweist und der Schie­ berkolben eine entsprechende Abstufung mit einer umlau­ fenden Dichtung hat, mit der er in seiner untersten Stellung auf der Abstufung des Zylinders dichtend auf­ sitzt.

Statt das Schieberventil als axial verschieblichen Schie­ berkolben auszubilden, ist es gemäß einer anderen Ausfüh­ rungsform auch möglich, daß das Schieberventil ein Dreh­ schieber ist und der Schwimmer am freien Ende eines radial am Drehkörper befestigten Hebelarmes angebracht ist.

Ein Ansaugen von Luft im Ansaugraum bei zu geringem Füll­ stand kann auf einfache Weise dadurch verhindert werden, daß die Einlaßöffnung im Ansaugraum nur vom Schieberkol­ ben freigegeben ist, wenn der Füllstand im Kraftstoff­ tank die Oberkante der Einlaßöffnung zuverlässig über­ steigt.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfol­ gend beschrieben. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kraftstoff- Fördervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kraftstoff-Fördervor­ richtung,

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 im Maßstab vergrö­ ßerten unteren Bereich der Vorrichtung,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 geänderte Ausführungs­ form eines Schieberkolbens mit Schwimmer,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Schieber­ kolbens mit angrenzenden Bauteilen,

Fig. 6 ein als Drehschieber ausgebildetes Schieber­ ventil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 als Ganzes gezeigte Kraftstoff-Fördervor­ richtung hat einen Behälter 1, in welchem eine elektri­ sche Kraftstoffpumpe 2 angeordnet ist. Diese Kraftstoff­ pumpe 2 vermag Kraftstoff durch einen Auslaß 3 zu för­ dern. Dieser Kraftstoff gelangt auf nicht gezeigte, je­ doch übliche Weise zu einem Einspritzsystem eines Kraft­ fahrzeugmotors. Die geförderte, nicht eingespritzte Kraftstoffmenge gelangt über eine Kraftstoffrückführ­ leitung 4 zurück in den Behälter 1.

Die Kraftstoffpumpe 2 hat an ihrer unteren Stirnseite einen Ansaugstutzen S. der in einen Zylinder 6 ragt, welcher mit seinem oberen Ende dichtend mit der Kraft­ stoffpumpe 2 verbunden ist und in einen Ansaugraum 7 führt, der sich unterhalb des Behälters 1 befindet. Im Ansaugraum 7 ist das untere Ende des Zylinders 6 dich­ tend mit einer Bodenfläche 8 des Ansaugraumes 7 verbun­ den. Kraftstoff aus dem Behälter 1 kann ausschließlich durch eine Einlaßöffnung 9 im Zylinder 6 und Kraftstoff aus dem Ansaugraum 7 ausschließlich durch eine Einlaß­ öffnung 10 im Bereich des Ansaugraumes 7 in den Zylinder 6 gelangen. Im Inneren des Zylinders 6 ist axial ver­ schieblich ein Schieberkolben 11 angeordnet, welcher je nach Stellung eines Schwimmers 12 die Einlaßöffnung 9 im Behälter 1 oder die Einlaßöffnung 10 im Ansaugraum 7 freigibt, so daß die Kraftstoffpumpe 2 entweder aus dem Behälter 1 oder dem Ansaugraum 7 Kraftstoff ansaugt. Der Zylinder 6 und der Schieberkolben 11 bilden somit zusam­ men ein Schieberventil 15.

Der Ansaugraum 7 hat als Mantelfläche ein Filtermedium 13 aus einem hochfeinen Filtergewebe, welches keine Luft aus dem Ansaugraum 7 nach außen abzuführen vermag. Des­ halb ist im Behälter 1 eine Entlüftungsleitung 14 vor­ gesehen, die von der Oberseite des Ansaugraumes 7 durch den Behälter 1 führt und nahe seines oberen Bereiches in seine Mantelfläche mündet, so daß dort die Luft aus dem Ansaugraum 7 abgeführt werden kann.

Im oberen Bereich seiner Mantelfläche hat der Behälter 1 einen Auslaß 21, in welchem ein nach außen öffnendes Rückschlagventil 22 angeordnet ist. Deshalb kann bei vollem Behälter 1 aus ihm Kraftstoff nach außen in den nicht gezeigten Kraftstofftank abströmen, wenn über die Kraftstoffrückführleitung 4 Kraftstoff in den Behälter 1 gefördert wird.

Die Draufsicht gemäß Fig. 2 läßt erkennen, daß der Be­ hälter 1 im Querschnitt zylindrisch ist. Die Fig. 2 zeigt weiterhin den Auslaß 3 und die Kraftstoffrückführ­ leitung 4. Weiterhin sind die elektrischen Anschlüsse 16, 17 für die Kraftstoffpumpe 2 gezeigt.

Die Fig. 3 verdeutlicht die Gestaltung des Schieber­ ventils 15. Zu erkennen ist, daß der Zylinder 6 einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 18 hat, durch den vom Schwimmer 12 her eine Befestigungsschraube 19 in den Schieberkolben 11 führt. Dadurch ist der Schieberkolben 11 fest mit dem Schwimmer 12 verbunden und die Höhenver­ schiebbarkeit des Schwimmers 12 um die Länge des Schlit­ zes 18 möglich. In der dargestellten Stellung des Schie­ berkolbens 11 vermag Kraftstoff aus dem Behälter 1 durch die radiale Einlaßöffnung 9 des Zylinders 6 und durch einen entsprechenden Durchlaß 20 im Schieberkolben 11 in das Innere des Zylinders 6 und damit zur in Fig. 1 ge­ zeigten Kraftstoffpumpe 2 zu gelangen. Steigt im Ansaug­ raum 7 der Füllstand an, so wird der Schwimmer 12 an­ gehoben. Entsprechend steigt der Schieberkolben 11 im Zylinder 6 und verschließt allmählich in dem Maße die Einlaßöffnung 9, wie er mit seiner Unterkante die Ein­ laßöffnung 10 im Ansaugraum 7 freigibt. Bei angehobenem Schieberkolben 11 wird deshalb ausschließlich aus dem Ansaugraum 7 gefördert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist am unteren Ende des Schieberkolbens 11 ein Kugelkopf 23 angeformt, über den der Schwimmer 12 mit einer Kugelpfanne 24 greift. Der Schwimmer 12 ist deshalb kardanisch mit dem Schieber­ kolben 11 verbunden. Er kann bei einem sich bewegenden Flüssigkeitsspiegel Schwenkbewegungen ausführen, ohne den Schieberkolben 11 dabei zu verkanten.

Gemäß Fig. 5 weist der Zylinder 6 eine Abstufung 25 auf, auf der der Schieberkolben 11 mit einer umlaufenden Dichtung 26 einer entsprechenden Abstufung 27 aufsitzt, wenn er sich in seiner untersten Stellung befindet. Hier­ durch wird vermieden, daß Kraftstoff aus dem Behälter 1 auslaufen kann.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Schieberventil 15 als Drehschieber ausgebildet ist. Dieses hat einen hohlzylindrischen Drehkörper 28, an welchem ein radialer Hebelarm 29 befestigt ist, der an seinem freien Ende den Schwimmer 12 trägt. In der gezeig­ ten Stellung verbindet der Drehkörper 28 einen unteren Einlaß 30 mit einem zur Kraftstoffpumpe führenden Auslaß 31. Steigt der Kraftstoffstand an, dann verdreht der Hebelarm 29 den Drehkörper 28 entgegen dem Uhrzeiger­ sinn, wodurch der Einlaß 30 versperrt wird und ein höher gelegener, zweiter Einlaß 32 Verbindung mit dem Auslaß 31 bekommt.

Claims (10)

1. Kraftstoff-Fördervorrichtung mit einem in einem Kraftstofftank einzubau­ enden Behälter, in welchem eine elektrische Kraftstoffpumpe angeordnet ist und in den eine Kraftstoffrückführleitung mündet und welcher einen zum Kraftstofftank führenden Kraftstoffzulauf hat, der von einem Ventil bei im Bereich des Kraftstoffzulaufes nicht ausreichendem Kraftstoff- Füllstand verschließbar ist und ein von einem Schwimmer betätigtes Schieberventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen in einem Zylinder (6) axial verschieblich angeordneten, mit dem Schwimmer (12) verbundenen Schieberkolben (11) hat und daß der Zy­ linder (6) mit einem oberen Bereich in den Behälter (1) und mit einem unteren Bereich in einen Ansaugraum (7) ragt und innerhalb des Behäl­ ters (1) und des Ansaugraumes (7) jeweils zumindest eine vom Schie­ berkolben (11) gesteuerte Einlaßöffnung (9, 19) hat.

2. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6) einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz (18) hat, durch den eine Befestigungsschraube (19) vom Schwimmer (12) in den Schieberkolben (11) geführt ist.

3. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (11) so ausgebildet ist, daß die Einlaßöffnung (9) im Behälter (1) in dem Maße vom Schieberkolben (11) absperrbar ist, wie die Einlaßöffnung (10) im Ansaugraum (7) vom Schieberkolben (11) freigegeben wird.

4. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schie­ berkolbens (11) geringer als seine Länge ist.

5. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen in den Kraftstofftank führenden Auslaß (21) mit einem zum Kraftstofftank hin öffnenden Rückschlagventil (22) aufweist.

6. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (12) an der unteren Stirnseite des Schieberkolbens (11) mit diesem allseitig ver­ schwenkbar verbunden ist.

7. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ansaugraum (7) durch den Behälter (1) eine nach oben in den Kraftstofftank führende Entlüf­ tungsleitung (14) führt.

8. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6) eine Abstu­ fung (25) aufweist und der Schieberkolben (11) eine entsprechende Ab­ stufung (27) mit einer umlaufenden Dichtung (26) hat, mit der er in seiner untersten Stellung auf der Abstufung (25) des Zylinders (6) dichtend auf­ sitzt.

9. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil ein Dreh­ schieber ist und der Schwimmer (12) am freien Ende eines radial am Drehkörper (28) befestigten Hebelarm (29) angebracht ist.

10. Kraftstoff-Fördervorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (10) im Ansaugraum (7) nur vom Schieberkolben (11) freigegeben ist, wenn der Füllstand im Kraftstofftank die Oberkante der Einlaßöffnung (10) zuver­ lässig übersteigt.