DE4406112A1

DE4406112A1 - Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4406112A1
Application number: DE4406112A
Authority: DE
Inventors: Michael Huebel; Willi Strohl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-08-31
Also published as: CN1112989A; JPH07269487A; FR2716699A1; KR950033106A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine nach der Gat tung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen aus der US-PS 4 403 910 bekannten Förderaggregat treibt ein elektrischer Antriebsmotor das Laufrad einer Förderpumpe rotierend an. Das in einer zylindrischen Pumpkammer umlaufende scheibenförmige Lauf rad weist dabei einen Kranz von an seinen beiden axial gerichte ten Stirnflächen endenden, in Umfangsrichtung des Laufrades mit Abstand voneinander angeordneten Schaufeln auf. In den die Pump kammer stirnseitig begrenzenden Kammerwänden sind in Höhe der axial weisenden Schaufelenden teilringförmig um die Drehachse des Laufrades verlaufende Förderkanäle angeordnet, die von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung der Pumpkammer führen, wo bei die Einlaßöffnung in einer durch einen die Pumpe verschlie ßenden Ansaugdeckel gebildeten ersten Kammerwand und die Aus laßöffnung in einer durch ein Zwischengehäuse zum elektrischen Antriebsmotor gebildeten zweiten Kammerwand angeordnet ist. Da bei wird während des Betriebs der bekannten Förderpumpe der Kraftstoff über die Einlaßöffnung in die Pumpkammer angesaugt und weiter über den Förderkanal unter einer Erhöhung des Kraft stoffdruckes infolge des Impulsaustausches zwischen dem im Lauf rad beschleunigten und dem im Förderkanal umlaufenden Kraftstoff zur Auslaßöffnung gefördert, von wo aus er zur zu versorgenden Brennkraftmaschine weitergeleitet wird. Um dabei auch bei einem hohen Gasblasenanteil im angesaugten Kraftstoff, insbesondere bei heißem Kraftstoff, ein ungedrosseltes Einströmen der benö tigten Kraftstoffmenge in den Förderkanal zu ermöglichen, weist der Förderkanal der bekannten Kraftstofförderpumpe an seinem die Einlaßöffnung überdeckenden Ende einen vergrößerten Querschnitt auf. Diese Querschnittsvergrößerung des Förderkanals ist dabei sowohl an dem die Einlaßöffnung in die Pumpkammer aufweisendem Förderkanal im Ansaugdeckel, als auch am gegenüberliegenden För derkanal im Zwischengehäuse vorgesehen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß insbesondere bei Förderpumpen mit einem geringen hydraulischen Durchtrittsquerschnitt zwischen den Förderkanälen im Bereich der Einlaßöffnung, der die Auslaßöffnung aufweisende Förderkanal im Bereich der Einlaßöffnung schlecht befüllt wird. Dabei treten dort infolge der schlechten Kanalbefüllung verlust behaftete Wirbelstrukturen und Rückströmungen des Kraftstoffes auf, die einem möglichst raschen Aufbau einer Zirkulationsströmung im Förderkanal entgegenwirken und so den Wirkungsgrad der Förderpumpe bzw. des gesamten Aggregates verringern. Dabei tritt diese Verschlechterung des Wirkungsgrades infolge der gedrossel ten Befüllung des zweiten Förderkanals neben dem oben beschrie benen Förderaggregat insbesondere bei als Seitenkanalpumpen ausgebildeten Förderpumpen auf, bei denen der Kraftstoffdurchtritt vom die Einlaßöffnung aufweisenden Förderkanal in den die Aus laßöffnung aufweisenden Förderkanal nur über die Schaufelanord nung am Laufrad erfolgen kann, so daß insbesondere diese bekann ten Seitenkanalpumpen hinsichtlich ihres Wirkungsgrades bei hei ßem Kraftstoff den Anforderungen nicht genügen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus ei nem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine hat demgegenüber den Vorteil, daß der der Einlaßöffnung gegenüberliegende Förderkanal im Bereich der Einlaßöffnung einen geringen Querschnitt auf weist, der sich im weiteren Verlauf seiner Erstreckung in Rich tung Auslaßöffnung zunächst kontinuierlich vergrößert und nach Erreichen eines bestimmten Kanalquerschnittswertes konstant bis an die Auslaßöffnung fortsetzt. Damit ist trotz eines am Laufrad gedrosselten Überströmens von Kraftstoff in den die Auslaßöff nung aufweisenden Förderkanal ein vollständiges Befüllen dieses Kanals gewährleistet, wobei durch das Vermeiden von Hohl- bzw. Tot räumen der Aufbau einer verlustbehafteten Wirbelstruktur so wie ein Rückströmen von Kraftstoff sicher vermieden werden kann. Dies hat weiter zur Folge, daß durch ein sicheres und vollstän diges Befüllen dieses Förderkanals ein früher Aufbau der Zirku lationsströmung erreicht werden kann, was sich insbesondere beim Fördern von Kraftstoff mit hohen Temperaturen hinsichtlich des Wirkungsgrades der Förderpumpe positiv auswirkt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Querschnittsvergrößerung des die Aus laßöffnung aufweisenden Förderkanals über eine stetige Zunahme der Kanalbreite und Kanaltiefe vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil wird durch die Erstreckung dieser Querschnittserweiterung über einen Winkelbereich von etwa 20 bis 60 Grad in Richtung des För derkanalverlaufs erreicht, in dem eine sichere und vollständige Befüllung des Förderkanals gewährleistet ist, wobei das genaue Maß der Querschnittsvergrößerung innerhalb dieses Bereiches da bei an die jeweiligen Erfordernisse der Förderpumpe insbesondere in Abhängigkeit vom Durchtrittsquerschnitt am Laufrad optimal angepaßt werden kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstan des der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aggregats zum För dern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftma schine ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfol genden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein Kraftstofförderaggregat mit einer im Längsschnitt dargestellten, als Seitenkanalpumpe ausgeführten Förderpumpe, die Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Fig. 1 dargestellte Förderpumpe, in dem die Lage und der Verlauf des im Zwischengehäuse vorgesehenen Förderkanals dargestellt ist, die Fig. 3 eine vergrößerte An sicht des in der Fig. 2 dargestellten Förderkanals im Bereich der Einlaßöffnung in die Pumpkammer und die Fig. 4 einen Schnitt durch den in der Fig. 3 dargestellten Förderkanalbe reich, der den Verlauf der Zunahme der Kanaltiefe im Zwischenge häuse darstellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in der Fig. 1 dargestelltes Aggregat 1 dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratstank zu ei ner ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraft fahrzeuges. Dazu weist das Förderaggregat 1 eine als Seitenka nalpumpe ausgebildete Förderpumpe 3 auf, deren mit einer Viel zahl von sich radial nach außen erstreckenden Schaufeln 5 verse henes Laufrad 7 von einem nicht näher dargestellten, mit der Förderpumpe 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 8 angeordneten elek trischen Antriebsmotor mittels einer Welle 9 rotierend angetrie ben wird. Das umlaufende, vorzugsweise kreiszylindrische Laufrad 7 ist in einer Pumpenkammer 11 angeordnet, die in Achsrichtung des Laufrades 7 beidseitig durch stirnseitige Pumpkammerwände begrenzt ist, von denen eine erste Pumpkammerwand 13 an einem die Förderpumpe 3 nach außen verschließenden Ansaugdeckel 12 und eine zweite Pumpkammerwand 16 an einem die Förderpumpe 3 zum An triebsmotor abgrenzenden Zwischengehäuse 14 angeordnet ist, wo bei in den Pumpkammerwänden 13, 16 jeweils eine einen Teilring von etwa 300 Grad um die Drehachse des Laufrades 7 bildende Aus nehmung vorgesehen ist, die zusammen mit dem Laufrad 7 jeweils einen ersten Förderkanal 18 in der ersten Pumpkammerwand 13 und einen zweiten Förderkanal 20 in der zweiten Pumpkammerwand 16 bilden. Die einander gegenüberliegend angeordneten Förderkanäle 18, 20 führen von einer mit einem Ansaugstutzen 21 am Ansaug deckel 12 verbundenen Einlaßöffnung 23 an ihrem einen Ende zu einer Auslaßöffnung 25 im Zwischengehäuse 14 an ihrem anderen Ende, wobei der aus dem Förderkanal 18, 20 austretende Kraft stoff im weiteren Verlauf das Gehäuse 8 des Förderaggregats 1 durchströmt und an einem Druckstutzen 27 aus diesem austritt.

Die Fig. 2 zeigt den Verlauf des zweiten Förderkanals 20 im Zwischengehäuse 14. Dabei erstreckt sich dieser vom Bereich der im gegenüberliegenden ersten Förderkanal 18 angeordneten, in der Fig. 1 dargestellten Einlaßöffnung 23 bis zu der Auslaßöffnung 25, die die Pumpkammer 11 mit dem den elektrischen Antriebsmotor umgebenden Gehäuseteil des Förderaggregates 1 verbindet. Dabei weist der zweite Förderkanal 20, wie in den Fig. 3 und 4 ver größert dargestellt, im Bereich der im ersten Förderkanal 18 an geordneten Einlaßöffnung 23, das heißt an seinem der Auslaßöff nung 25 abgewandten Ende einen im Bereich des äußeren Schaufel umfanges beginnenden kleinen Querschnitt auf, der sich in Längs richtung des Förderkanals 20 zur Auslaßöffnung 25 hin fort schreitend kontinuierlich vergrößert. Das Laufrad 7 ist dabei im beschriebenen Ausführungsbeispiel als geschlossenes Laufrad aus geführt, bei dem ein das Laufrad umfangsseitig umschließender Ring 29 die radial auswärts weisenden Enden der Schaufeln 5 mit einander verbindet. Es ist jedoch alternativ dazu auch möglich, das Laufrad 7 als offenes Laufrad ohne einen Ring 29 auszufüh ren.

Der Verlauf der kontinuierlichen Querschnittsvergrößerung des zweiten Förderkanals 20 an seinem der Auslaßöffnung 25 abge wandten Ende ist in den Fig. 3 und 4 vergrößert dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 3 den Verlauf einer stetigen Zunahme der Kanalbreite des Förderkanals 20, wobei sich die damit verbundene Querschnittsvergrößerung über einen Winkelbereich (beta) von et wa 20 bis 60 Grad des gesamten zweiten Förderkanals 20 er strecken soll, und in der Drehrichtung des Laufrades 7 erfolgt. Danach bleibt der Förderkanalquerschnitt konstant, bis zum aus laßöffnungsseitigen Ende des zweiten Förderkanals 20.

In der Fig. 4 ist eine stetige Zunahme der Kanaltiefe des zwei ten Förderkanals 20 senkrecht zur zweiten Pumpkammerwand 16 im Zwischengehäuse 14 dargestellt, was zusätzlich oder an Stelle der Maßnahme nach Fig. 3 erfolgen kann. Dabei erstreckt sich der Bereich dieser Zunahme der Kanaltiefe des Förderkanals 20 dort ebenfalls vorzugsweise über einen Winkelbereich (beta) von 20 bis 60 Grad des zweiten Förderkanals, beginnend an seinem der Auslaßöffnung 25 abgewandten Ende in Richtung auslaßseitiges En de. Dabei erfolgt diese Zunahme der Kanaltiefe durch eine unter einem Winkel alpha verlaufende Einlaufschräge zur vollen Kanal tiefe, wobei sich der Winkel alpha aus der Länge des Quer schnittsübergangsbereiches und der Differenz von End- und An fangskanaltiefe ergibt. Diese Einlaufschräge ermöglicht dabei ein möglichst laminares Einströmen des Kraftstoffes in den zwei ten Förderkanal 20 unter Vermeidung von Wirbelbildungen sowie ein sicheres und vollständiges Befüllen des zweiten Förderkanals 20, wobei das vollständige Befüllen dabei ein Absinken des Kraftstoffdruckes unter den Dampfdruck und somit das Bilden von Toträumen bzw. Gasblasen vermeidet, so daß ein rascher Aufbau der Zirkulationsströmung im Förderkanal 20 ermöglicht wird.

Während des Betriebs des Förderaggregates 1 strömt nun der Kraftstoff über den Ansaugstutzen 21 und die Einlaßöffnung 23 in die Pumpkammer 11 der Förderpumpe 3 und befüllt dabei zunächst ungedrosselt den ersten Förderkanal 18. Ein Teil des in den er sten Förderkanal 18 einströmenden Kraftstoffes fließt dabei über die Schaufelzwischenräume des Laufrades 7 gedrosselt in den zweiten Förderkanal 20 und befüllt dabei zunächst den zweiten Förderkanal 20 im Bereich seines kleinen Kanalquerschnitts an seinem der Auslaßöffnung 25 abgewandten Ende. Im weiteren Ver lauf des Durchströmens des ersten und zweiten Förderkanals 18, 20 strömt zunehmend Kraftstoff aus dem ersten Förderkanal 18 in den zweiten Förderkanal 20, bis beide Förderkanäle 18, 20 über die hydraulische Verbindung am Laufrad 7 gleich befüllt sind und den gleichen Kraftstoffdruck aufweisen, wobei ab diesem Zeit punkt beide Förderkanäle den gleichen Kanalquerschnitt aufwei sen.

Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Förderaggregat möglich, die Kanalgeometrie des der Einlaßöffnung 23 gegenüberliegenden zweiten Förderkanals 20 derart zu verbessern, daß Strömungsver luste infolge einer ungenügenden Befüllung des zweiten Förderka nals 20 und die durch den Druckabfall unter den Dampfdruck dabei entstehenden Gasblasen insbesondere bei hohen Kraftstofftempera turen sicher vermieden werden können und ein sicheres und voll ständiges Befüllen des die Auslaßöffnung 25 aufweisenden Förderkanals 20 und somit eine rasche Ausbildung der für den Druckauf bau verantwortlichen Zirkulationsströmung innerhalb der Förder kanäle gewährleistet ist.

Claims

1. Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Pumpkammer (11) um laufenden scheibenförmigen Laufrad (7), an dessen Umfang eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Schaufeln (5) angeordnet sind, wobei die Pumpkammer (11) stirnseitig von je einer axial an das Laufrad (7) angrenzenden Pumpkammerwand be grenzt ist, in denen einander gegenüberliegend jeweils im Be reich der Schaufeln (5) des Laufrades ein zum Laufrad (7) hin offener Förderkanal angeordnet ist, der sich über einen Teilring um die Achse des Laufrades von einer in einer ersten Pumpkammer wand (13) angeordneten Einlaßöffnung (23) in die Pumpkammer (11) zu einer in einer zweiten Pumpkammerwand (16) angeordneten Aus laßöffnung (25) aus der Pumpkammer (11) erstreckt, dadurch ge kennzeichnet, daß der die Auslaßöffnung (25) aufweisende Förder kanal (20) an seinem der Auslaßöffnung (25) abgewandten Ende ei nen gegenüber seinem Querschnitt am auslaßseitigen Ende kleinen, im Bereich des radial außen liegenden Endes der Schaufeln (5) angeordneten Querschnitt aufweist, der sich in Richtung Aus laßöffnung (25) des Förderkanalverlaufes kontinuierlich vergrö ßert und sich nach Erreichen eines bestimmten Wertes konstant bis an das die Auslaßöffnung (25) aufweisende Ende des Förderka nals (20) fortsetzt.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Querschnittsvergrößerung des Förderkanals (20) über eine stetige Zunahme der Kanalbreite und/oder Kanaltiefe erfolgt.

3. Aggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnittsübergangsbereich zwischen dem kleinsten Ka nalquerschnitt am auslaßabgewandten Ende des zweiten Förderka nals (20) und einem im Querschnitt konstanten Förderkanalbereich über einen Winkelbereich (beta) von etwa 20 bis 60 Grad des ei nen Teilring bildenden Förderkanals (20) erstreckt.

4. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsvergrößerung durch eine stetige Zunahme der Kanal tiefe senkrecht zur zweiten Pumpkammerwand (16) unter Bildung einer Einlaufschräge mit einem Winkel (alpha) erfolgt, der sich aus der Länge des Querschnittsübergangsbereiches und der Diffe renz von größtem und kleinstem Förderkanalquerschnitt ergibt.

5. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (7) von einem innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (8) angeordneten elektrischen Antriebsmotor rotierend angetrieben wird, der mittels eines, die zweite Pumpkammerwand (16) aufneh menden Zwischengehäuses (14) von der Förderpumpe (3) abgegrenzt ist, wobei die zweite Pumpkammerwand (16) über die das Zwischen gehäuse (14) durchdringende Auslaßöffnung (25) ständig mit einem den elektrischen Antriebsmotor innerhalb des Gehäuses (8) umge benden Raum verbunden ist.