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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Fördereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
einem ersten Behälter
bzw. einem Kraftstofftank, dem ein zweiter Behälter zugeordnet ist, wobei
in dem zweiten Behälter
eine Kraftstoff-Förderpumpe vorgesehen
ist, die über
eine Versorgungsleitung mit einer in dem ersten Behälter vorgesehenen Saugstrahlpumpe
zur Befüllung
des zweiten Behälters
in Verbindung steht.
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Es
ist bspw. aus der
DE
41 11 341 C2 bereits eine Kraftstoff-Fördereinrichtung für Brennkraftmaschinen
bekannt, die zwei über
eine Leitung miteinander verbundene Behälter zur Aufnahme von Kraftstoff
aufweist, wobei in dem zweiten als Schwallbehälter ausgebildeten Behälter die
Kraftstoff-Förderpumpe
vorgesehen ist. Diese ist über
eine Verbindungsleitung mit dem ersten Behälter verbunden, in dem die
Saugstrahlpumpe im unteren Bereich des Bodens des ersten Behälters vorgesehen
ist. Wird beispielsweise die Pumpe oder auch die Saugstrahlpumpe
abgeschaltet, so kann über
die Verbindungsleitung zwischen den beiden Behältern der Schwallbehälter so
weit entleert werden, bis der Flüssigkeitsspiegel
in beiden Behältern
gleich groß ist.
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Die
japanische Offenlegungsschrift JP 63-131858 A zeigt eine Kraftstofffördereinrichtung mit
einer Saugstrahlpumpe, die im Bereich ihrer zur Treibdüse führenden
Förderleitung
eine Öffnung
aufweist. Diese Öffnung
wirkt als Belüftungseinrichtung für den Fall,
dass die Kraftstoffpumpe abgeschaltet wird. Dadurch wird eine Entleerung
entgegen der Förderrichtung
der Saugstrahlpumpe verhindert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlpumpe bzw. die Versorgungsleitungen
zwischen den beiden Behältern
des Kraftstofftanks derart auszubilden, daß bei Druckabfall keine Entleerung
des einen Behälters über die
Förder-
oder die Verbindungsleitung erfolgt.
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Gelöst wird
die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
daß die
Saugstrahlpumpe mit einer Belüftungseinrichtung
ausgestattet ist oder mit dieser in Wirkverbindung steht und daß die Belüftungseinrichtung
mit einer Verschlußeinrichtung
ausgestattet ist und daß die
Belüftungseinrichtung über eine
Verschlußeinrichtung
in Abhängigkeit
einer Druckveränderung
in der Verbindungs- bzw. Förderleitung
zwischen Kraftstoff-Förderpumpe
und Saugstrahlpumpe verschließbar
ist. Durch den vorteilhaften Einsatz einer Belüftungseinrichtung, die mit
der Förderleitung zur
Saugstrahlpumpe oder der Verbindungsleitung zwischen den beiden
Behältern
in Wirkverbindung stehen kann, wird sichergestellt, daß bei unterschiedlichem
Kraftstoffniveau in den beiden miteinander zusammenwirkenden Behältern keine
Entleerung zumindest des Schwallbehälters, in dem die Förderpumpe
angeordnet ist, auftritt, wenn ein Druckabfall im gesamten System
auftritt oder wenn beispielsweise die Förder- oder Saugstrahlpumpe
ausfällt.
Eine Belüftungseinrichtung
stellt sicher, daß zumindest
die mit der Saugstrahlpumpe verbundenen Leitungen sofort entlüftet werden,
so daß über diese
Leitungen kein Kraftstoff aus dem Schwallbehälter in den Gesamtkraftstoffbehälter abfließen kann.
Durch die Abhängigkeit
der Verschlußeinrichtung
vom Druck in der Kraftstoff-Förderpumpe
bzw. in der Saugstrahlpumpe wird sichergestellt, daß die Belüftungseinrichtung
nur dann eine Entlüftung
der Leitungen der Saugstrahlpumpe gestattet, wenn die Kraftstoff-Fördereinrichtung
abgeschaltet wird, so daß,
wie bereits erwähnt,
keine Entleerung des Schwallbehälters möglich ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, daß die
Belüftungseinrichtung
als Öffnung ausgebildet
und über
eine Verschlußeinrichtung
automatisch in Abhängigkeit
einer Druckveränderung
in der Förderleitung
zwischen der Kraftstoff-Förderpumpe
und dem Einlaßstutzen
der Saugstrahlpumpe verschließbar
ist und daß die
Belüftungseinrichtung aus
einem Ventilelement besteht, das zumindest in einer der Leitungen
der Saugstrahlpumpe vorgesehen ist und bei Druckanstieg in der Leitung
die Öffnung
automatisch so lange verschlossen hält, bis ein entsprechend großer Druckabfall
in einer der Leitungen bzw. in der Saugstrahlpumpe oder in der Förderpumpe
auftritt. Das als Belüftungseinrichtung
ausgebildete Ventilelement stellt eine einfache und kostengünstige sowie
zuverlässige
Einrichtung dar, die dafür
sorgt, daß eine
der Leitungen der Saugstrahlpumpe einwandfrei entlüftet wird,
wenn der erwähnte Druckabfall
im System auftritt.
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Vorteilhaft
ist es ferner, daß das
Ventilelement auf der stromabwärts
gelegenen Seite des Ventilelements über Abstandshalter von der
Zulauföffnung
in der Förderleitung
entfernt gehalten wird und daß das
Ventilelement auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des Ventilelements gegen die Öffnung in der Leitung gedrückt wird
und diese so lange verschlossen hält, bis eine der Pumpen abgeschaltet wird.
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Außerdem ist
es vorteilhaft, daß die
Belüftungseinrichtung
eine erste und eine zweite Öffnung aufweist,
die hinter der Erweiterung des aus der Düse austretenden Flüssigkeitsstrahls
in der Verbindungsleitung vorgesehen ist, wobei sich die Saugstrahlpumpe
ebenfalls oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet,
und daß zwischen
den beiden Öffnungen das
Ventilelement verstellbar angeordnet ist, das bei Betrieb der Saugstrahlpumpe
die stromaufwärts
gelegene Öffnung
verschlossen hält
und bei Druckabfall diese automatisch freigibt. Durch die vorteilhafte Ausbildung
des Ventilelements und durch die günstige Plazierung zwischen
den beiden Öffnungen
im Ventilgehäuse
wird mittels dieser Einrichtung das Mischrohr nur dann entlüftet, wenn
die Saugstrahlpumpe abgeschaltet wird.
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Eine
zusätzliche
Möglichkeit
ist gemäß einer Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß die Saugstrahlpumpe
im oberen Bereich des zweiten Behälters bzw. oberhalb des Kraftstoffspiegels
im Behälter
angeordnet ist und im Bereich der Düse der Saugstrahlpumpe eine
Einrichtung aufweist, die bei Inbetriebnahme der Saugstrahlpumpe eine
Evakuierung der Ansaugeinrichtung sicherstellt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und
in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale
und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich
sind. Es zeigt:
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1 eine
Kraftstoff-Fördereinrichtung
für eine
Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftank, der aus einem ersten
und einem zweiten Behälter
besteht, wobei im ersten Behälter
die Kraftstoffpumpe und im zweiten eine Saugstrahlpumpe vorgesehen ist,
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2 eine
Ventilanordnung zur Entlüftung der
Versorgungsleitung der Saugstrahlpumpe.
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In
der Zeichnung ist mit 1 eine Kraftstoff-Fördereinrichtung
für eine
in der Zeichnung nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
bezeichnet, die in einem Kraftstofftank 20 untergebracht ist.
Der Kraftstofftank 20 ist in 1 veranschaulicht und
enthält
einen zweiten Behälter
bzw. Schwallbehälter 2,
in dem die Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 angeordnet
ist. Der zweite Behälter 2 wird über eine nachstehend
näher beschriebene
Saugstrahlpumpe 7 beim Einsatz der Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 ständig ausreichend
mit Kraftstoff befüllt.
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Wie
aus 1 hervorgeht, liegt ein Flüssigkeitsspiegel 21 im
zweiten Behälter 2 ständig über einem
Flüssigkeitsspiegel 22 des
Kraftstofftanks 20, wenn die Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 in
Betrieb ist. Der zweite Behälter 2,
ein Schwallbehälter,
wird über die
Saugstrahlpumpe 7, wie bereits erwähnt, ständig befüllt, damit der Flüssigkeitsspiegel 21 nicht
absinkt. Hierzu ist der erste Behälter 20 über die
Saugstrahlpumpe 7 und eine Leitung 4 mit dem zweiten
Behälter 2 verbunden.
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Die
in 1 dargestellte Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 weist
im Bereich des Bodens 23 des zweiten Behälters 2 einen
Ansaugstutzen 24 auf, über
den der angesaugte Kraftstoff über
eine Leitung 25 zu einer Einspritzanlage 26 einer
Brennkraftmaschine gelangt.
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Die
von der Einspritzanlage 26 nicht benötigte Kraftstoffmenge gelangt über eine
Rücklaufleitung 27 wieder
in den zweiten Behälter 2.
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Am
unteren Ende der Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 befindet
sich auch eine Auslaßöffnung 28, durch
die ein Teil des Kraftstoffs über
die mit der Auslaßöffnung 28 verbundene
Förderleitung 29 zu
einem Einlaßstutzen 30 der
Saugstrahlpumpe 7 geleitet wird.
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Die
Saugstrahlpumpe 7 besteht aus einem in 1 dargestellten
Strahlapparat 31 mit einer Düse 8, die als Treibdüse ausgebildet
ist und die sich kontinuierlich nach vorne verjüngt. Die Düse 8 mündet in eine
Druckleitung bzw. ein Mischrohr 11, das einen zylinderförmigen Querschnitt
aufweist. An das Mischrohr 11 kann sich, wie aus 1 hervorgeht,
ein sich erweiternder Diffusor 32 anschließen. Der
Diffusor 32 ist wiederum über die Verbindungsleitung 4 mit
dem zweiten Behälter 2,
dem Schwallbehälter,
verbunden, so daß der
Kraftstoff ständig über die
Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 und
die Saugstrahlpumpe 7 in den Schwallbehälter bzw. zweiten Behälter 2 befördert wird.
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Der
Strahlapparat 31 ist ferner mit einem Saugstutzen 33 versehen.
Wie aus 1 hervorgeht, kann die Düse 8 ein
wenig in die Mischdüsenausrundung
des Mischrohrs 11 hineinragen, jedoch so, daß zwischen
Treibdüsenmündung und
Beginn des zylindrischen Teils des Mischrohrs 11 ein Zwischenraum
verbleibt, an den der Saugstutzen 33 angeschlossen ist.
Der Saugstutzen 33 steht mit einem zur Ansaugeinrichtung 9 gehörenden Saugdom 10 in Verbindung,
dessen unteres Ende bis an den Boden 34 des Kraftstofftanks 20 herangeführt ist. Über den Saugdom 10 gelangt
der Kraftstoff in die Druckleitung 11, die der Mischdüse entspricht
und dann über
die Verbindungsleitung 4 in den zweiten Behälter 2 des Kraftstofftanks 20.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
in der Förderleitung 29 eine
Belüftungseinrichtung 15 vorgesehen, über die
die Saugstrahlpumpe 7 belüftet werden kann, wenn die
Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 abgeschaltet
wird, so daß kein
Kraftstoff mehr vom zweiten Behälter 2 zum
Kraftstofftank 20 zurückfließt. Beim
Betrieb des Strahlapparats 31 kann es vorkommen, daß Kavitation
auftritt. Für
den Eintritt der Kavitation ist normalerweise die Stelle des niedrigsten Drucks
bzw. der höchsten
Geschwindigkeit maßgebend.
Jene tritt in dem Treibstrahl auf, und zwar unmittelbar nach dessen
Austritt aus der Düse 8.
Während
die Geschwindigkeit von hier aus weiter absinkt, zeigt der Druck
nicht den gewünschten
Verlauf. Sein Minimum liegt nämlich
nicht am Ort der höchsten
Geschwindigkeit, sondern ist nach stromabwärts verschoben. Durch die Energieabgabe
des Treibstrahls an den Saugstrahl sinkt der Druck zum Treibstrahl gegenüber seiner
Umgebung vorerst weiter ab und steigt erst im Verlauf des Mischvorgangs
wieder an. Erreicht dieses Druckminimum, das sich kurz nach der
Treibdüse
etwa im Eintrittsquerschnitt der Mischkammer befindet, den Dampfdruck,
so beginnt die Flüssigkeit
zu verdampfen. Es entstehen Dampfblasen, die zusammenstürzen, sobald
sie in ein Gebiet höherer
Drücke
kommen. Wird die Kavitationsgrenze erreicht, so bricht die Förderung
der Strahlpumpe zusammen.
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Ein
weiteres Problem der Strahlpumpe 7 besteht darin, daß diese
bei vollständiger
Entleerung im Saugdom 10 nicht den notwendigen Unterdruck
aufbauen kann, da sich im Mischrohr 11 nicht der gewünschte Förderdruck
aufbaut. Um also eine Kavitation entweder im Mischrohr 11 oder
im Saugdom 10 zu verhindern, ist die Düse 8 so ausgebildet,
daß der austretende
Treibstrahl stark aufgespreizt bzw. verwirbelt wird und sich dadurch
im Mischrohr 11 ein Flüssigkeitspfropfen
bildet, was gewährleistet,
daß sich
im Saugdom 10 der gewünschte
Unterdruck relativ schnell aufbauen kann und somit über den Saugdom 10 Flüssigkeit
aus dem Kraftstofftank 20 angesaugt und zum zweiten Behälter 2 befördert werden
kann.
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Die
Düse 8 ist
hierzu gemäß 1 mit
einer entsprechenden Einrichtung versehen; beispielsweise weist
die Treibdüse
einen Zerstäuber
auf, der dazu beiträgt,
daß der
austretende Treibstrahl ganz kurz hinter der Auslaßöffnung der
Düse 8 sehr
stark aufgespreizt bzw. so verwirbelt wird, daß in dem Mischrohr 11 eine
Art Dichtung gebildet wird, die nunmehr sicherstellt, daß sich der
beschriebene Unterdruck im Saugdom 10 einstellen kann.
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Wie
aus 1 ferner hervorgeht, ist die Saugstrahlpumpe 7 im
Bereich des Bodens 34 des ersten Behälters 20 zur Aufnahme
des Kraftstoffs aufgenommen, wobei die zugehörige Verbindungsleitung 4 bzw.
das Mischrohr 11 der Saugstrahlpumpe 7 schräg nach oben
geführt
ist und mit einem oberen Ende 42 in den zweiten Behälter 2 hineinragt.
Auf diese Weise kann über
die eingeschaltete Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 und
die Saugstrahlpumpe 7 der zweite Behälter 2, der Schwallbehälter, ständig ausreichend
mit Kraftstoff versorgt werden, so daß einer Kraftstoff-Förderpumpe 5 stets
eine ausreichende Fördermenge
zur Verfügung
steht.
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Wie
aus 1 und insbesondere aus 2 hervorgeht,
ist in der Förderleitung 29,
die mit dem einen Ende an den Einlaßstutzen 30 und mit
dem anderen Ende an der Kraftstoff-Fördereinrichtung 1 angeschlossen
ist, die Belüftungseinrichtung 15 vorgesehen.
Die Belüftungseinrichtung 15 sorgt
dafür,
daß bei
abgeschalteter Kraftstoffpumpe 5 oder bei Ausfall der Saugstrahlpumpe 7 eine
sofortige Entlüftung
der Förderleitung 29 erfolgt,
um zu verhindern, daß sich der
befüllte
Schwallbehälter 2 über die
Verbindungsleitung 4 allmählich entleert.
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Die
Belüftungseinrichtung 15 ist
gemäß 1 in
der Förderleitung 29 zur
Saugstrahlpumpe 7 angeordnet. Die Belüftungseinrichtung 15 kann
lediglich als kleine Öffnung 15' ausgebildet
sein, so daß beim
Einsatz der Saugstrahlpumpe 7 nur eine geringe Menge Kraftstoff über die Öffnung 15' abfließt.
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Gemäß 2 ist
es auch möglich,
daß die Belüftungseinrichtung 15 anstelle
der einfachen Öffnung 15' eine Verschlußeinrichtung 35 aufweist.
Die Verschlußeinrichtung 35 kann
aus einem in der Zeichnung dargestellten Rückschlagventil bestehen, das
durch den Druck in der Förderleitung 29 die
Verschlußeinrichtung 35 in
eine Schließstellung
bringt, so daß kein
Kraftstoff über
die Förderleitung 29 in den
ersten Behälter 20 gelangen
kann.
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Gemäß 2 besteht
die Verschlußeinrichtung 35 aus
einem Ventilgehäuse 39,
in dem die erste Öffnung 15' und als eine
zweite Öffnung
eine Zulaufbohrung 37 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Öffnungen 15' und 37 ist
das Ventilgehäuse
zur Aufnahme eines Ventilelements 36 erweitert, das an
seinen beiden gegenüberliegenden
Seiten über
Führungselemente 43 höhenbeweglich
geführt
ist. Arbeitet die Kraftstoffpumpe 5 und somit auch die Saugstrahlpumpe 7,
so wird über
den in der Förderleitung 29 sich
aufbauenden Druck das Ventilelement 36 nach oben bzw. stromabwärts verstellt
und gegen eine obere Wand 40 des Ventilgehäuses 39 gedrückt und
verschließt
dadurch die Öffnung 15', die normalerweise
eine Verbindung zwischen dem Kraftstofftank 20 und der
Förderleitung 29 herstellt.
Dadurch wird sichergestellt, daß bei
arbei tender Saugstrahlpumpe 7 kein Kraftstoff in den Kraftstofftank 20 abfließen kann.
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Fällt beispielsweise
der Druck der Kraftstoffpumpe 5 ab oder wird diese ganz
abgeschaltet, so bewegt sich das Ventilelement 36 mit Bezug
auf 2 sofort nach unten gegen die Zulaufbohrung 37 und
gibt dadurch die Öffnung 15' vollständig für einen nachströmenden Luftstrom 44 frei.
Damit jedoch die Zulaufbohrung 37 nicht verschlossen wird,
befinden sich im Bereich der Zulaufbohrung 37 ein Abstandshalter 38,
der einen ausreichenden Durchflußspalt zwischen der Unterseite
des Ventilelements 36 und einer unteren Wand 41 des
Ventilgehäuses 39 bildet. Dieser
Ringspalt reicht aus, daß die
Förderleitung 29 über die Öffnungen 15' und 37 vollständig entlüftet werden
kann, und kein Kraftstoff aus dem zweiten Behälter 2 über die
Verbindungsleitung 4 in den ersten Behälter bzw. Kraftstofftank 20 abfließen kann.
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Eine
derartige Entlüftungseinrichtung
kann auch in der Förderleitung 29 vorgesehen
werden, wenn die Saugstrahlpumpe 7 abweichend von 1 im
oberen Bereich des zweiten Behälters 2,
und zwar oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 22,
angeordnet ist.
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Damit
eine einwandfreie Funktion der Saugstrahlpumpe 7 gewährleistet
ist, wenn diese im oberen Bereich des zweiten Behälters 2 angeordnet ist,
kann die Saugstrahlpumpe 7, wie bereits erläutert, im
Bereich der Düse 8 eine
von der beschriebenen Vorrichtung abweichende Einrichtung aufweisen, die
bei Inbetriebnahme der Saugstrahlpumpe 7 eine Evakuierung
des Saugdoms 10 sicherstellt. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung
der Saugstrahlpumpe 7 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung
wird sicher gestellt, daß diese
auch dann arbeitet, wenn die Saugstrahlpumpe 7 mit einem
relativ langen Saugdom 10 ausgestattet ist, insbesondere,
wenn aus Platzgründen
die Saugstrahlpumpe 7 von der Ansaugstelle der Flüssigkeit
entfernt angeordnet sein muß.
Ferner besteht die Möglichkeit,
daß diese
Einrichtung als Druckerhöhungseinrichtung
bzw., wie bereits erwähnt,
als Zerstäuber
ausgebildet ist, der im Bereich einer Düsenaustrittsbohrung 13 vorgesehen
ist. Hierdurch wird der aus der Düse austretende Flüssigkeitsstrahl
derart stark aufgeweitet bzw. verwirbelt und dadurch eine Art Flüssigkeitspfropfen
im Bereich des Mischrohrs 11 gebildet, daß in kürzester Zeit
im Saugdom 10 der gewünschte
Unterdruck erzielt werden kann.
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- 1
- Kraftstoff-Fördereinrichtung
- 2
- zweiter
Behälter
= Schwallbehälter
- 4
- Verbindungsleitung,
die sich an das Mischrohr 11 anschließt
- 5
- Kraftstoff-Förderpumpe
- 7
- Saugstrahlpumpe
- 8
- Düse
- 9
- Ansaugeinrichtung
- 10
- Saugdom
- 11
- Druckleitung
bzw. Mischrohr der Saugstrahlpumpe 7
- 13
- Düsenaustrittsbohrung
- 15
- Belüftungseinrichtung
- 15'
- Öffnung
- 20
- erster
Behälter
= Kraftstofftank
- 21
- Flüssigkeitsspiegel
im zweiten Behälter
- 22
- Flüssigkeitsspiegel
im ersten Behälter
- 23
- Boden
- 24
- Ausgangsstutzen
- 25
- Leitung
- 26
- Einspritzanlage
- 27
- Rücklaufleitung
- 28
- Auslaßöffnung
- 29
- Förderleitung
= Versorgungsleitung
- 30
- Einlaßstutzen
- 31
- Strahlapparat
- 32
- Diffusor
- 33
- Saugstutzen
- 34
- Boden
- 35
- Verschlußeinrichtung
- 36
- Ventilelement
- 37
- Zulaufbohrung
- 38
- Abstandshalter
- 39
- Ventilgehäuse
- 40
- Wand
- 41
- Wand
- 42
- oberes
Ende der Verbindungsleitung 4
- 43
- Führungselement
- 44
- Luftstrom