DE4336276A1 - Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführein­ richtung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine und ähn­ liche Einsatzzwecke.

Die US 4,878,518 offenbart eine Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Kanister aufweist, der innerhalb eines Kraftstofftanks eingesetzt werden kann. Der Kanister besitzt ein unteres Ende mit einer Kraftstoff­ öffnung sowie eine von diesem unteren Ende mit Abstand an­ geordnete Innenwand, die den Kanister in eine obere und eine untere Kraftstoffkammer unterteilt. Eine von einem elektri­ schen Motor betriebene Kraftstoffpumpe ist innerhalb der oberen Kammer angeordnet und besitzt einen Kraftstoffeinlaß, einen primären Kraftstoffauslaß zur Abgabe eines hochvolumi­ gen Stroms von unter Druck stehendem Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine, sowie einen sekundären Kraftstoffauslaß zur Abgabe eines kleinervolumigen Stroms von unter Druck stehendem Kraftstoff. Eine Strömungsleitung verläuft durch die Innenwand des Kanisters und besitzt ein Einlaßende in der unteren Kammer und ein Auslaßende in der oberen Kammer. Eine Düse verbindet den sekundären Pumpenauslaß mit der Leitung, um Kraftstoff von der unteren Kammer durch die Leitung hindurch zur oberen Kammer zu saugen. Somit wird in der unteren Kammer angesammelter Dampf von dem angesaugten Kraftstoff mitgerissen und der oberen Kammer zugeführt, wo er durch das obere Ende des Kanisters an den Kraftstofftank abgeführt werden kann.

Wenngleich Kraftstoffzuführeinrichtungen dieser Art sich als äußerst erfolgreich erwiesen haben, bleiben weitere Verbes­ serungen wünschenswert. Beispielsweise ist ein wichtiges Kriterium für die Akzeptanz von Kraftstoffzuführeinrichtun­ gen der sogenannte Ansaugtest, bei dem man den Kraftstoffka­ nister und -tank sich entleeren läßt und der Tank dann mit einer kleinen Menge von beispielsweise 4 l Kraftstoff ge­ füllt wird. Wenn man dann versucht, die Brennkraftmaschine anzulassen, muß die Pumpe in ihr angesammelte Luft und Kraftstoffdampf von selbst absaugen, Kraftstoff aus dem relativ niedrigen Flüssigkeitsstand in dem umgebenden Tank ansaugen und den Kraftstoff unter Druck abgeben, um die Brennkraftmaschine zu starten.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Kraftstoffzuführ­ einrichtung der eingangs angegebenen Gattung so weiterge­ bildet werden, daß sie selbstansaugende Eigenschaften be­ sitzt, wenn der Kraftstoffstand in dem umgebenden Tank nied­ rig ist.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung be­ sitzt das Kraftstoffpumpenmodul einen geschlossenen Kani­ ster und eine von einem elektrischen Motor angetriebene Kraftstoffpumpe, die innerhalb des Kanisters angeordnet ist. Das Luft-/Dampf-Spülventil mündet außerhalb des Kanisters in den umgebenden Kraftstofftank statt in den Kanister, um Luft und Kraftstoffdampf an den umgebenden Tank während des An­ saug-/Spülvorgangs abzugeben. Bei verschiedenen Ausführungs­ beispielen der Erfindung ist das Spülventil entweder außer­ halb des Kanisters, jedoch innerhalb des Tanks oder an der Kraftstoffpumpe selbst angebracht, wobei sie sich durch die Wand des Kanisters erstreckt, um in den umgebenden Tank zu münden. Das Spülventil selbst besitzt ein Ventilglied, das von einer Feder in Richtung auf den Pumpenauslaß gedrückt wird. Zwischen dem Ventilglied und dem umgebenden Kanal ist ein ausreichendes Spiel vorgesehen, um einen Leckpfad für den Durchtritt von Luft und Kraftstoffdampf zu bilden, der jedoch nicht groß genug ist, um den Durchtritt von unter Druck stehendem Kraftstoff entgegen der Kraft der Feder zuzulassen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische Schnittansicht einer Kraft­ stoffzuführeinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Spül­ ventils in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 und 4 fragmentarische Schnittansichten anderer Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffzuführeinrichtung 10 be­ sitzt ein Kraftstoffpumpenmodul 12, das innerhalb eines Kraftstofftankes 14 angeordnet ist, um Kraftstoff aus dem Tank 14 unter Druck einer Brennkraftmaschine 16 zuzuführen. Das Kraftstoffpumpenmodul 12 umfaßt einen geschlossenen zy­ lindrischen Kanister 18 mit einer oberen Wand 20 und einer unteren Wand 22 angrenzend am Boden des Kraftstofftanks 14. Eine einen elektrischen Motor umfassende Kraftstoffpumpe 24 besitzt einen Anker 26 und einen umgebenden Stator 28, der innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 30 angeordnet ist. Ein Einlaßmodul 32 erstreckt sich von der unteren Endkappe 34 der Kraftstoffpumpe 24 durch die Wand 22 des Kanisters, um Kraftstoff von dem umgebenden Tank 14 durch einen Filter­ beutel 36 aufzunehmen. Das Einlaßmodul 32 besitzt einen Ein­ laßkanal 38, der mit dem Filter 36 durch die untere Wand 22 verbunden ist, und einen seitlich verlaufenden Venturi-Kanal 40, der in das Innere des Kanisters 18 mündet. Der Anker 26 ist mit einem Zahnradpumpenmechanismus 42 verbunden, um Kraftstoff durch einen Einlaßkanal 44 aus dem Kanister 18 anzusaugen und den Kraftstoff unter Druck durch das Innere des Gehäuses 30 an einen Auslaßkanal 46 in der oberen End­ kappe 48 abzugeben. Ein sekundärer Pumpenauslaß 50 fördert eine kleinere Menge Kraftstoff unter Druck zu einer Düse 52, der zu dem Venturi-Kanal 40 über den Kanal 38 hinweg aus­ gerichtet ist, um Kraftstoff durch das Filter 36 und den Kanal 38 in das Innere des Kanisters 18 zu saugen.

Der Auslaßkanal 46 ist durch eine Auslaßleitung 54 mit einem Rückschlagventil 56 und dann mittels geeigneter Kraftstoff­ leitungen mit der Brennkraftmaschine 16 verbunden. Das Rück­ schlagventil 56 verhindert eine Rückströmung des Kraftstoffs von der Brennkraftmaschine 16 zu dem Modul 12, wenn die Kraftstoffpumpe 24 entregt ist. Ein Druckentlastungsventil 58 wird von der Auslaß-Endkappe 48 getragen, um überschüs­ sigen Kraftstoff an den umgebenden Kanister 18 abzugeben, falls innerhalb der Kraftstoffpumpe 24 ein Überdruck herrscht. Soweit wie bisher beschrieben, entsprechen die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 und das Modul 12 denen der oben beschriebenen US 4,878,518. Die Kraftstoffpumpe 24 selbst kann der in der US 4,596,519 beschriebenen entspre­ chen. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese Art von Kraftstoffmodulen und Kraftstoffpumpen beschränkt.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Luft-/Dampf-Spülventil 60 mit dem Auslaß der Kraftstoffpumpe 24 funktionsmäßig verbunden, und zwar durch Anschluß an die Auslaßleitung 54 zwischen der oberen Wand 20 des Kanisters 18 und der oberen Wand des Kraftstofftankes 14. Das Spül­ ventil 60 (Fig. 1 und 2) besitzt ein Ventilglied 62 und eine Schraubenfeder 64, die von einem Federfänger 66 innerhalb einer Anschlußhülse 68 gehalten wird. Die Feder 64 ist als Druckfeder ausgebildet, so daß sie das Ventilglied 62 in Richtung auf die Auslaßleitung 54 gegen den Federfänger 66 drückt. Der Federfänger 66, der ein Schnappring oder eine andere geeignete Einrichtung sein kann, erlaubt den Durch­ tritt von sowohl Flüssigkeit wie auch Dampf. Das gegenüber­ liegende Ende der Anschlußhülse 68 mündet bei 70 in den Kraftstofftank 14 außerhalb des Kanisters 12.

Zwischen dem radialen Umfang des Ventilgliedes 62 und dem umgebenden Abschnitt des Kanals 74 durch die Anschlußhülse 68 hindurch ist ein kleiner Leckspalt bzw. Leckpfad 72 vor­ gesehen. Der Leckpfad 72 ist groß genug, um einen freien Durchtritt von Luft und/oder Kraftstoffdampf an dem Ven­ tilglied 68 vorbei zu ermöglichen. Die Größe des Leckpfades 72 reicht jedoch nicht aus, um nennenswerte Mengen von Kraftstoff hindurchzulassen, wenn die Kraftstoffpumpe 24 flüssigen Kraftstoff zu der Auslaßleitung 54 und dem Spül­ ventil 60 fördert, so daß unter Druck stehender Kraftstoff das gegenüberliegende Ende des Ventilgliedes 62 entgegen der Feder 64 in Anlage mit der Öffnung 70 drückt, wodurch der Strom von flüssigem Kraftstoff durch das Spülventil 60 hin­ durchgespült wird. Ein Klappenventil oder anderes Einwegven­ til 76 wird von der oberen Wand 20 des Kanisters getragen. Das Einwegventil 76 wird durch Schwerkraft geschlossen, um den Eintritt von Kraftstoff, Dampf oder Luft aus dem umge­ benden Tank zu verhindern, wird jedoch bei einem relativ niedrigen Druck in der Größenordnung von 0,34 bar (5 psig) oder weniger geöffnet, um Luft und/oder Kraftstoffdampf aus dem Kanister 12 an den umgebenden Tank 14 abzulassen.

Im Betrieb wird somit, wenn die Pumpe 24 anfangs erregt wird, Luft oder Kraftstoffdampf innerhalb des Gehäuses 30 von dem Pumpenmechanismus 42 durch das Spülventil 60 in den um­ gebenden Kraftstofftank 12 gefördert. Die Kraftstoffpumpe 24 saugt ferner Luft oder Kraftstoffdampf aus dem Kanister 18 an und erzeugt hierbei einen negativen Druck bzw. Unterdruck bezüglich des umgebenden Kraftstofftanks, um Kraftstoff aus dem umgebenden Tank in den Kraftstoffkanister zu saugen. Wenn flüssiger Kraftstoff den Pumpeneinlaß 44 erreicht, wird dieser flüssige Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 24 abge­ fördert, um das Spülventil 60 zu schließen und außerdem mit der Düse 52 sowie dem Venturi-Kanal 40 zusammenzuwirken, um zusätzlichen Kraftstoff in den Kraftstoffkanister 18 zu sau­ gen. Auf diese Weise wird Luft und/oder Kraftstoffdampf aus der Kraftstoffpumpe 24 entfernt, so daß die Kraftstoffpumpe 24 selbstansaugend ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 für entsprechende Bauteile verwendet wurden. Bei dem Kraftstoffpumpenmodul 80 der Fig. 3 wird das Spül­ ventil 82 von der Auslaß-Endkappe 48 anstelle des Ventils 58 (Fig. 1) getragen, und es ist mit dem Pumpenauslaß 46 durch das Innere des Pumpengehäuses 30 funktionsmäßig verbunden, das Kraftstoff und/oder Dampf unter Auslaßdruck enthält. Die Anschlußhülse 68a des Spülventils 82 verläuft durch die obere Wand 20 des Kanisters, um Luft und/oder Dampf an den Kraftstofftank 14 außerhalb des Kanisters 18 abzuführen. Im übrigen entspricht das Spülventil 82 dem oben beschriebenen Spülventil 60 und arbeitet in der gleichen Weise.

Fig. 4 zeigt eine Kraftstoffzuführeinrichtung, bei der das federbelastete Spülventil 82 der Fig. 3 durch ein Spülventil 84 in Form eines schwerkraftbetätigten Kugelventils ersetzt ist. Eine Kugel 86 wird durch Schwerkraft gegen einen Halter 88 innerhalb der Auslaß-Endkappe 48 gehalten. Ein Anschluß­ rohr 90 verläuft von der Endkappe 48 durch die obere Wand 20 des Kanisters 18. Um die Kugel 86 herum ist ein ausreichen­ des Spiel vorgesehen, um den freien Durchtritt von Luft und Kraftstoffdampf zu ermöglichen. Unter Druck stehender Kraft ist jedoch in der Lage, die auf die Kugel 86 wirkende Schwerkraft zu überwinden, um die Kugel 86 gegen das untere Ende des Anschlußrohres 90 zu drücken und den Durchtritt von Flüssigkeit zu sperren. Das Einwegventil 76 (Fig. 1 bis 3) ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 durch einen im übrigen herkömmlichen Druckregler 92 ersetzt. Die Verwendung eines Druckreglers 92 (mit einer inneren Federvorspannung oder dergleichen) anstelle des Einwegventils 76 hat den wichtigen Vorteil, daß es eine gesteuerte Druckbeaufschla­ gung des gesamten Kanisters 12 ermöglicht. Wenn beispiels­ weise der Druckregler 92 so eingestellt ist, daß er bei einem Druck von 0,034 bar (0,5 psig) öffnet, hätte der Kanister 12 normalerweise einen Innendruck von ungefähr die­ sem Wert. Dies würde einen Kraftstoffstrom zu der zweiten Pumpenstufe unterstützen, was die Kraftstoffverdampfung bei höheren Temperaturen verringern und die Fähigkeit der zwei­ ten Pumpenstufe, heißen Kraftstoff zu verarbeiten, verbes­ sern würde.

Claims (8)

1. Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftma­ schine mit einer Kraftstoffpumpeinrichtung (12), die einen geschlossenen Kanister (18) und eine innerhalb des Kanisters (18) angeordnete Kraftstoffpumpe (42) aufweist und innerhalb eines Kraftstofftanks (14) angeordnet werden kann, und zwar mit einem in einem unteren Abschnitt des Tanks (14) angeord­ neten Einlaß (32) zum Ansaugen von Kraftstoff und einem Pum­ penauslaß (46, 54) zur Abgabe von unter Druck stehendem Kraftstoff an die Brennkraftmaschine (16), gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Kraftstoffpumpeneinrichtung (12) im Falle eines niedrigen Kraftstoffstandes im Tank (14) zum Ansaugen bringt und die ein Luft-/Dampf-Spülventil (60; 82; 84) aufweist, das außerhalb des Kanisters (18) in den umge­ benden Tank (14) mündet und mit dem Pumpenauslaß (46, 54, 56) funktionsmäßig verbunden ist, wobei das Spülventil (60; 82; 84) geöffnet ist, wenn Luft oder Dampf von der Kraftstoff­ pumpe (12) gefördert wird, um diese Luft bzw. diesen Dampf an den umgebenden Tank (14) abzugeben, und das bei Vorhan­ densein von unter Druck stehendem flüssigem Kraftstoff am Auslaß (46, 54, 56) schließt und eine Abgabe dieses flüssigen Kraftstoffs an den umgebenden Tank (14) verhindert.

2. Kraftstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpeinrichtung als Modul (12) ausgebildet ist, das einen geschlossenen Kanister (18) und eine im Kanister (18) angeordnete Kraft­ stoffpumpe (42) umfaßt, wobei das Luft-/Dampf-Spülventil (60) außerhalb des Kanisters (18) in den umgebenden Tank (14) mündet.

3. Kraftstoffzuführeinrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülventil (60) mit dem Auslaß (46, 54, 56) außerhalb des Kanisters, jedoch innerhalb des Tanks (14) verbunden ist.

4. Kraftstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (42) ein Ge­ häuse (30) aufweist und daß das Spülventil (84) an dem Ge­ häuse (30) innerhalb des Kanisters (18) angebracht ist und durch den Kanister (18) hindurch verläuft, um in den umge­ benden Tank (14) zu münden.

5. Kraftstoffzuführeinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülven­ til (60; 82; 84) ein Ventilglied (62) und eine Federeinrich­ tung (64) aufweist, die das Ventilglied (62) in Richtung auf den Pumpenauslaß (46, 54, 56) drückt, wobei um das Ventilglied (62) herum ein Leckpfad (72) vorgesehen ist, der groß genug ist, um Luft und Kraftstoffdampf hindurchzulassen, jedoch zu klein ist, um den Durchtritt von unter Druck stehendem flüs­ sigem Kraftstoff entgegen der Kraft der Federeinrichtung (64) zuzulassen.

6. Kraftstoffzuführeinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein am Kanister (18) vorgesehenes Einwegventil (76; 92), das Luft und Dampf auf dem Kanister (18) an den umgebenden Kraftstofftank (14) abführt.

7. Kraftstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil als Druckregler (92) ausgebildet ist, das den Kanister (18) unter Druck setzt, ehe Luft und Dampf an den umgebenden Tank (14) abge­ führt wird.

8. Kraftstoffzuführeinrichtung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pum­ penauslaß (46, 54, 56) ein Rückschlagventil (56) umfaßt, das eine Rückströmung des Kraftstoffs von der Brennkraftmaschine (16) zur Kraftstoffpumpeneinrichtung (12) verhindert, wobei das Spülventil (60) mit dem Auslaß zwischen der Kraftstoff­ pumpeneinrichtung (12) und dem Rückschlagventil (56) funk­ tionsmäßig verbunden ist.