DE4127768A1 - Vorrichtung zum foerdern von kraftstoff aus einem vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Fördereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Fördervorrichtung im Handel, die im wesentlichen der aus der DE-OS 35 32 349 bekannten Vorrichtung entspricht und bei der die beiden zum Aggregat gehören­ den Pumpen als Strömungspumpen ausgebildet sind. Dort gibt es aber immer wieder Probleme mit dem ausgasenden Kraftstoff, die besonders gravierend sind, wenn, wie bei der bekannten Vorrichtung, in den Vorfördertopf eine von der Brennkraftmaschine kommende Rückführlei­ tung mündet, über die der von der Brennkraftmaschine nicht benötigte Überschuß an mittlerweise erhitztem Brennstoff in den Vorfördertopf eingeleitet wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die vor­ zugsweise in der Druck-Pumpstufe auftretende Entgasung des Kraft­ stoffs ohne die bekannten, unerwünschten Folgen bleibt, weil der Gas-Sammelkanal die Gasblasen zuverlässig aufnimmt und zur Gas-Abführleitung führt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fördervorrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine unmaßstäbliche Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff, mit einem Vorratstank und der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei in dem Vorratstank ein teilweise geschnitten gezeigtes Kraftstofförderaggregat angeordnet ist,

Fig. 2 eine gegenständlich vergrößert dargestellte, in Fig. 1 mit II bezeich­ nete Einzelheit des Kraftstofförderaggregats,

Fig. 3 eine erste Ausführung einer Pumpen-Kammerwand der Druck-Pumpstufe, in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2 des gesehen und verkleinert dargestellt,

Fig. 4 eine von der Fig. 3 abweichende Ausbildung der Kammerwand und

Fig. 5 eine Ansicht des zur Druck-Pumpstufe gemäß Fig. 2 gehörenden Pumpen-Laufrades, in verkleinerter Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Kraftstoff-Vorratstank 10, in dem ein sogenannter Vorfördertopf 12 mit einem Kraftstofförderaggregat 14 untergebracht ist, das eine im wesentlichen walzenförmige Gestalt hat. Dabei ist die Walzenachse stehend angeordnet. Das Kraftstofför­ deraggregat 14 hat einen den Boden des Vorfördertopfes 12 durchdrin­ genden Ansaugstutzen 15, über den es Kraftstoff aus dem Vorratstank 10 ansaugt. Weiter hat das Kraftstofförderaggregat 14 einen Druck­ stutzen 16, über den es den Kraftstoff über eine Förderleitung 18 zur Brennkraftmaschine 20 eines nicht näher dargestellten Kraftfahr­ zeuges fördert. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Dar­ stellung der Fördervorrichtung gemäß Fig. 1 nicht die Erfindung zeigt, sondern lediglich das bei dieser verwendete Förderprinzip vorstellt. Das Förderaggregat 14 weist zwei Pumpstufen auf, von denen eine erste, sogenannte Vorförder-Pumpstufe 22 Kraftstoff über den Stutzen 16 ansaugt und diesen Kraftstoff über einen Pumpenaus­ gang 24 in den Vorfördertopf 12 pumpt. Die zweite Pumpstufe 26 wird als Druck-Pumpstufe bezeichnet. Sie saugt über eine Einlaßöffnung 28 Kraftstoff aus dem Vorfördertopf 12 an und drückt diesen innerhalb eines Aggregatgehäuses 30 zum Druckstutzen 16 und von dort aus weiter zur Brennkraftmaschine 20. Beim Ausführungsbeispiel ist die Vorförder-Pumpstufe 22 in einem separaten Gehäuseteil 32 unterge­ bracht (Fig. 2). Dabei bildet das Gehäuseteil 32 ein erstes Gehäuse, das so ausgebildet ist, daß sich nach dem Anbau an das andere Gehäuse 30 ein Ansaugraum 34 ergibt, der über die Einlaßöff­ nung 28 zum Vorfördertopf 12 hin offen ist. Der Ansaugraum 34 ist durch eine Wand 36 verschlossen, welche die eine Begrenzung einer Pumpenkammer 38 bildet, die zu der Druck-Pumpstufe 26 gehört. Die Wand 36 bildet die untere Wand der Pumpenkammer 38, wenn man davon ausgeht, daß das Aggregat 14 aufrecht angeordnet ist. Die Pumpen­ kammer 38 wird an ihrer Oberseite durch eine zweite Wand 40 begrenzt. In der Pumpenkammer 38 ist ein Laufrad 42 angeordnet. Das Laufrad 42 sitzt drehfest auf einer Verlängerung 44 der Welle 46 eines nicht näher dargestellten elektrischen Antriebsmotors, der in dem Gehäuse 30 untergebracht ist und das neben dem elektrischen Antriebsmotor auch die Druckpumpstufe 26 umschließt. Die Verlän­ gerung 44 der Motorwelle selbst weist ein Endstück 48 auf, welches in einen Pumpenraum 50 ragt (Fig. 1), in dem die Vorförder-Pump­ stufe 22 untergebracht ist. Die erste Wand 36 hat eine Saugöffnung 52 die in den Ansaugraum 34 mündet. Die zweite Wand 40 dagegen ist mit einer Drucköffnung 54 versehen, welche in einen von dem Gehäuse 30 umschlossenen Motorraum 56 führt. Der Motorraum 56 bzw. der da untergebrachte Motor, der als Antriebsmotor für die beiden Pumpen­ stufen 22 und 26 dient, wird von dem zu fördernden Kraftstoff voll­ ständig durchströmt, bevor der Kraftstoff den Druckstutzen 16 erreicht und das Förderaggregat 14 verläßt. Der Lauf des Kraftstoffs vom Tank 10 der Brennkraftmaschine 20 ist in den Fig. 1 und 2 durch mehrere Pfeile 58 angedeutet. Ferner sei noch bemerkt, daß das Endstück 48 der Motorwelle 46 die Wand 36 in einer Bohrung 60 durch­ dringt.

Im folgenden soll die Druck-Pumpstufe 26 gemäß Fig. 2 betrachtet werden. Dabei ist erkennbar, daß die Druck-Pumpstufe 26 als Strö­ mungspumpe ausgebildet ist, deren Laufrad 42 einen scheibenförmigen Grundaufbau hat, an dessen Randbereich zwei Kränze 62 und 64 von Flügel 66 (Fig. 5) angeordnet sind. Jedem Kranz 62 bzw. 64 von Flügeln 66 ist in der ihm benachbarten zur Umlaufebene des Laufrades 42 parallelen Kammerwand 36 bzw. 40 ein nahezu ringförmiger Förder­ kanal 68 bzw. 70 zugeordnet. Die ringförmige Gestaltung des Förder­ kanals 70 ist aus Fig. 3 entnehmbar. Fig. 2 zeigt, daß der Förder­ kanal 68 über die Saugöffnung 52, die Einlaßöffnung 28, den Pumpen­ ausgang 24 und den Ansaugstutzen 15 mit dem Inneren des Tanks 10 verbunden ist. Weiter ist aus Fig. 2 entnehmbar, daß der Förder­ kanal 70 über die Drucköffnung 54, den Motorraum 56, den Druck­ stutzen 16 und die Förderleitung 18 mit der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist. In Fig. 3 ist die Drucköffnung 54 in Draufsicht erkennbar. Wie schon erwähnt, ist der Förderkanal 70 nahezu ringför­ mig. Er hat einen saugseitigen Endbereich 72, in welchen die Saug­ öffnung 52 mündet. Weiter hat er einen druckseitigen Endbereich 74, in welchem sich die Drucköffnung 54 befindet. Dazwischen befindet sich ein sogenannter Dichtsteg 76, welcher dafür sorgt, daß im Förderkanal 70 überhaupt ein Druckaufbau stattfindet.

Dies ist an sich bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Wie Fig. 3 weiter zeigt, ist in der Wand 40 radial innerhalb des ring­ förmigen Förderkanals 70 ein nahezu ringnutartiger Gas-Sammelkanal 78 angeordnet. Der Gas-Sammelkanal ist auch in Fig. 2 im Schnitt sichtbar. Bei bestimmten Ausführungsformen kann es genügen, daß in der oberen Wand 40 der Pumpenkammer 38 ein Gas-Sammelkanal ausge­ bildet ist. In anderen Fällen wird es sich aber als zweckmäßig erweisen, in beiden Wänden 36 und 40 Gas-Sammelkanäle 78 bzw. 80 vorzusehen. Weiter zeigt die Fig. 3, daß im hochdruckseitigen End­ bereich des Gas-Sammelkanals 78 zwei Gas-Abführleitungen 82 und 84 angeordnet sind, welche in den Gas-Sammelkanal 78 und an der Mantel­ fläche 86 des im wesentlichen walzenförmigen Förderaggregats 14 münden. Es ist klar, daß es bei der stehenden Anordnung des Förder­ aggregats 14 zweckmäßig ist, zumindest einen Gas-Sammelkanal 78 in der oberhalb des Laufrades 42 befindlichen Kammerwand 40 auszubilden und diesen Sammelkanal 78 über wenigstens eine Gas-Abführleitung 82, 84 mit dem Inneren des Vorfördertopfes 12 zu verbinden. Wie schon oben beschrieben, ist das Laufrad 42 scheibenförmig ausgebildet. Daraus ergibt sich, daß die Pumpenkammer 38, in welcher das Laufrad 42 umläuft, im wesentlichen zylinderförmig ist. Somit sind die Gas- Sammelkanäle 78 bzw. 80 in den aneinander gegenüber liegenden Stirn­ wänden der Pumpenkammer 38 angeordnet.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Gas-Sammelkanal auch als geschlossener Ring ausgeführt werden kann. Dieser Gas-Sammelkanal ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 178 versehen worden. Da dies eine der wenigen Abweichungen gegenüber der Ausbildung gemäß Fig. 3 ist, sind die anderen Bezugszeichen aus Fig. 3 übernommen worden. Die Wand 40 aus Fig. 3 ist deshalb in Fig. 4, als Wand 140 bezeichnet. Die Anordnung der Gas-Abführleitungen 82 und 84 weicht in ihrer Lageanordnung von deren Anordnung gemäß Fig. 3 geringfügig ab. Zweckmäßig ist es aber stets, die Gas-Abführleitungen 82 und 84 in der Nähe des druckseitigen Endbereiches 74 des Förderkanals 70 bzw. 80 anzuordnen. Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Laufrad 42 (Fig. 5) eine Vielzahl von an den Laufradstirn­ flächen mündenden Durchbrechungen 88 aufweist, wobei zwischen den aneinander benachbarten Durchbrechungen 88 stegartige Wände 90 ver­ bleiben. Dabei liegen diese Wandstege 90 auf einem Flugkreis, der zumindest annähernd dem mittleren Durchmesser der Gas-Sammelkanäle 78 bzw. 80 entspricht, wobei die beiden Gas-Sammelkanäle 78 und 80 einander spiegelbildlich gegenüberliegen.

Zunächst sei die Arbeitsweise der Druck-Pumpenstufe 26 unter Ver­ nachlässigung der Gas-Sammelkanäle 78 bzw. 80 und der Gas-Abführ­ leitungen 82 und 84 beschrieben. Wenn also die Druck-Pumpenstufe 26 Kraftstoff aus dem Ansaugraum 34 ansaugt und der Kraftstoff in Richtung des Pfeiles 92 in Fig. 3 gefördert wird, erhöht sich der Druck in der Pumpe, je weiter sich der Kraftstoff vom saugseitigen Endbereich 72 des Förderkanals 70 entfernt und sich dem drucksei­ tigen Endbereich 74 des Förderkanals 70 nähert. Durch das Druckge­ fälle in der Pumpe gast der Kraftstoff aus, wobei sich die Gasblasen infolge ihres geringeren Gewichtes, mit steigender Anzahl der Blasen zur Bohrung 60 bewegen, durch welche sie entlang der Verlängerung 44 der Motorwelle 46 hindurchtreten und den Ansaugraum 34 mehr und mehr füllen. Zwangslaufig wird dann der Punkt erreicht, an dem über die Saugöffnung 52 Gasblasen in die Druck-Pumpstufe 26 gelangen, so daß diese ausfällt. Durch die Anordnung wenigstens eines Gas-Sammelkanals 78 in der oberen Wand 40 und der Anordnung wenigstens einer Gas- Abführleitung 82, 84 werden die Gasblasen auf ihrem Weg zur Bohrung 60 von dem Gas-Sammelkanal 78 aufgefangen und dort im Gas-Sammel­ kanal in Richtung des Pfeiles 92 bewegt, bis sie über die Gas- Abführleitungen 82, 84 aus der Pumpe entweichen können. Dies ist in Fig. 2 durch Gasblasen 92 angedeutet. Die Abführung der Gasblasen 93 kann dabei durch die wandartigen Stege 90 verbessert werden, weil die für deren Transport in Richtung des Pfeils 92 sorgen. Weiter gestatten die Durchbrüche 88 ein Durchtreten der Gasblasen nach oben zur Kammerwand 40, so daß ggf. auf dem Gas-Sammelkanal 80 und die dazugehörige Gas-Abführleitung verzichtet werden kann. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die Gasblasen in den Ansaugraum 34 austreten und über die Saugöffnung 52 wieder in die Pumpe gelangen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einen Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem im Vorratstank angeordneten Vorfördertopf, in dem ein Kraftstofförderaggregat angeordnet ist, einer aus dem Vorratstank gespeisten, in den Vorför­ dertopf fördernden, als Strömungspumpe ausgebildeten Vorförder-Pumpstufe des Aggregats und einer aus dem Vorfördertopf gespeisten, als Strömungspumpe ausgebildeten, zum Aggregat gehören­ den Druck-Pumpstufe, die ein in einer im wesentlichen zylinderfor­ migen Pumpenkammer umlaufendes, scheibenförmiges Laufrad hat, an dessen Randbereich wenigstens ein Kranz von Flügeln angeordnet ist, dem ein in wenigstens einer zur Umlaufebene parallelen Kammerwand angeordneter, nahezu ringförmiger Förderkanal zugeordnet ist, welcher über eine Saugöffnung mit dem Vorfördertopf und über eine Drucköffnung einer zur Brennkraftmaschine führenden Förderleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß radial innerhalb des ringförmigen Förderkanals (68, 70) in der Kammerwand (36 bzw. 40) ein zumindest nahezu ringnutartiger Gas-Sammelkanal (78 bzw. 80) angeordnet ist, der wenigstens eine Gas-Abführleitung (82, 84) auf­ weist, die von dem Gas-Sammelkanal (78, 80) ausgehend an der Mantel­ fläche (86) des im wesentlichen walzenformigen Förderaggregats (14) in den Vorfördertopf (12) mündet.

2. Fördervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Laufräder der beiden Strömungspumpen eine gemeinsame Drehachse haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse aufrecht angeordnet ist und der Gas-Sammelkanal (78) in der oberhalb des Laufrades (42) der Druck- Pumpstufe (26) befindlichen Kammerwand (40) ausgebildet ist.

3. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die Druckpumpstufe zwischen dem saugseitigen Endbereich und dem druck­ seitigen Endbereich des Förderkanals einen ebenen Dichtsteg auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Abführleitung (82, 84) im Bereich des Dichtsteges (76) zur Mantelfläche (86) des Förderaggre­ gats (14) geführt ist.

4. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Sammelkanal (78) in der oberhalb des Laufrades (42) befindlichen Kammerwand (40) ausgebildet ist.

5. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gas-Abführleitungen (82, 84) angeordnet sind.

6. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Sammelkanal als geschlossener Ring (178) ausgebildet ist.

7. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Laufrad (42) eine Vielzahl von an den Laufradstirnflächen mündenden Durchbrechungen (88) mit zwischen einander benachbarten Durchbrechungen (88) verbleibenden Wänden (90) aufweist und daß die stegartigen Wände (90) auf einem Flugkreis liegen, der zumindest annähernd dem mittleren Durchmesser des Gas-Sammelkanals (78 bzw. 80) entspricht.

8. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden ein hinsichtlich des Laufrades (42) einander gegenüberliegenden Wänden (36, 40) der Pumpenkammer (38) je ein Förderkanal (70) bzw. (68) und je ein Gas-Sammelkanal (78 bzw. 80) angeordnet ist.

9. Fördervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß von jedem Gas-Sammelkanal (78 bzw. 80) zumindest eine Gas-Abführ­ leitung (82, 84) zur Mantelfläche (86) des Förderaggregats (14) führt.

10. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorförder-Pumpstufe (22) in einem ersten Gehäuseteil (32) angeordnet ist, das sowohl einen Pumpenausgang (24) in den Vorfördertopf (12) als auch eine in einen Ansaugraum (34) mündende Einlaßöffnung für die Druck-Pumpstufe (26) aufweist, daß der Ansaugraum (34) durch den Anbau des ersten Gehäuseteils (32) an ein zweites Gehäuseteil (30) gebildet ist, welches einen elektri­ schen Antriebsmotor und die Druck-Pumpstufe (26) umschließt, daß eine das Laufrad (42) der Druck-Pumpstufe (26) tragende Verlängerung (44) der Motorwelle (46) mit einem das Laufrad der Vorförder-Pump­ stufe (22) tragenden Endstück (48) versehen ist, welches die eine Saugöffnung (52) der Druck-Pumpstufe (26) aufweisende Wand (36) der Pumpkammer (38) von der Druck-Pumpenstufe (26) in einer Bohrung (60) durchdringt.