DE4413846A1 - Stautopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stautopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer Stautopf ist bekannt geworden aus der EP-0340063-B1 (B60K15/03). In diesem nach oben offenen Stautopf schwappt Benzin bei Kurvenfahrten eines Kraftfahrzeuges entweder über den oberen Rand oder durch kleine Öffnungen in der Nähe des Topfbodens ein. Wesentliche Bestandteile dieses Stautopfes sind eine Ansaugkammer und eine Rücklaufkammer, die durch eine mit ei­ nem Gitternetz versehene Zwischenwand abgeteilt sind. Das diesem Stautopf zugrundeliegende Funktionsprinzip ist grundsätzlich bei­ spielsweise aus der DE-PS 10 66 442 und EP-0194909-B1 (B60K15/02) bekannt.

Bei den letztgenannten Einrichtungen besteht ein großes Problem in der unzureichenden Ausgasung des in dem Stautopf befindlichen Kraftstoffes. Das bereits eingangs erwähnte Gitternetz in dem gattungsgemäßen Stautopf hält eventuell im Kraftstoff vorhandene Blasen von der Kraftstoffvorlaufleitung fern, so daß ständig bla­ senfreier Kraftstoff einem Einspritzsystem oder einem Vergaser einer Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Im Vergleich zu den übrigen Bestandteilen des gattungsgemäßen Stautopfes ist die Fertigung eines feinmaschigen Gitternetzes sehr kompliziert. Da­ rüber hinaus erfordert der Einbau dieses Gitternetzes einen zu­ sätzlichen Montageaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Stautopf unter Vermeidung der oben genannten Nachteile weiterzu­ bilden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 6. Die darauf jeweils rückbezogenen Unter­ ansprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen dieser beiden Lösungsvarianten.

Gemäß Anspruch 1 wird also die Wanderung der Gasblasen von der Rücklaufkammer in die Ansaugkammer durch eine flüssigkeitsdichte Zwischenwand unterbunden. Diese weist an ihrem dem Stautopfboden abgewandten Ende einen zum Stautopfinneren hin offenen Überlauf auf und sorgt so für eine optimale Ausgasung, weil der in der Re­ gel warme Kraftstoff aus der Rücklaufleitung von oben her in die Ansaugkammer gelangt und aufgrund seines geringeren spezifischen Gewichtes auch an der Oberfläche verbleibt. Die Gasblasen haben somit einen besonders kurzen Weg, um aus dem Stautopf heraus ins Freie gelangen zu können. Insbesondere bei einer bodennahen An­ ordnung der Kraftstoffvorlaufleitung wird auf diese Weise auch eine größtmögliche Distanz zwischen ausgasungsgefährdetem Kraft­ stoff und Ansaugstelle hergestellt.

Die Kraftstoffeinleitung von oben ist grundsätzlich aus der DE-36 12 194-C1 bekannt. Dort erfolgt jedoch die Einleitung des durch eine Injektordüse in den Stautopf geförderten Kraftstoffes direkt in die Ansaugkammer, ohne daß zuvor eine Beruhigung des Kraftstoffes eingetreten ist. Beim Stautopf gemäß Patentanspruch 1 sammelt sich jedoch zunächst in der Rücklaufkammer der aus der Rücklaufleitung kommende Kraftstoff. Dabei tritt für die Dauer der Befüllung der Rücklaufkammer sowohl die gewünschte Ausgasung als auch eine Abkühlung des Kraftstoffes ein. Der schließlich über den Überlauf in die Ansaugkammer gelangende Kraftstoff ist somit schon weitgehend ausgegast und verliert innerhalb kürzester Zeit an der Oberfläche der Ansaugkammer seine restlichen Gasbe­ standteile. Vom Niveau her ist der Überlauf unterhalb eines Stau­ topfdeckels gehalten, so daß der in der Rücklaufkammer befindli­ che Kraftstoff in jedem Falle der Ansaugkammer zugeleitet wird und nicht in den Kraftstofftank zurückgelangen kann.

Bei der Variante gemäß Anspruch 6 ist als flüssigkeitsdichte Zwischenwand in dem Stautopf ein zum Boden hin sich verjüngender trichterartiger Körper eingesetzt, dessen nach unten gerichtete Spitze in die Ansaugkammer mündet. Der Raum oberhalb des trich­ terförmigen Körpers dient als Beruhigungszone für den aus der Rücklaufleitung kommenden Kraftstoff. Auch hier findet also zu­ nächst in der Rücklaufkammer eine weitgehende Ausgasung des Kraftstoffes statt, bevor dieser der Ansaugkammer zugeführt wird. Die unterhalb des trichterförmigen Körpers angeordnete Einlauf­ spirale sorgt dafür, daß bei Kurvenfahrten des Fahrzeuges der Kraftstoff in möglichst großem Umfang in dem Stautopf verbleibt.

Um den Rückfluß des Kraftstoffes weitgehend zu minimieren, kann für beide Lösungsvarianten im Bereich einer Einlauföffnung ein Ventil vorgesehen werden, wie es beispielsweise aus der DE-37 27 086-C1 dem Grunde nach bekannt ist. Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieses Merkmals wird jedoch kein dichtschließendes Ventil, sondern ein Rückschlagventil vorgese­ hen, das in seiner Schließstellung eine vorgegebene Leckage zu­ läßt und damit weitestgehend klemmfrei ausgeführt ist.

Die Stautöpfe gemäß den Ansprüchen 1 und 6 können als Kunststoff- Spritzgußteile besonders kostengünstig und funktionsgerecht her­ gestellt werden. Einige Funktionselemente können dabei zu einem einzigen Bauteil zusammengefaßt werden. Für beide Varianten sind zu diesem Zweck besonders gut die Einlaufspirale und das Gehäuse des Stautopfes geeignet.

Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Varianten sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 für eine erste Variante in einem Schnitt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stautopf,

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß Schnitt II-II in Fig. 1,

Fig. 3 für die zweite Variante einen Längsschnitt,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Schnitt IV-IV in Fig. 3 und

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Schnitt V-V in Fig. 3.

In unterschiedlichen Figuren weisen gleiche Bauteile gleiche Be­ zifferungen auf.

Man erkennt in Fig. 1 für eine erste Variante einen erfindungs­ gemäßen Stautopf 100, dessen wesentliche Bestandteile eine An­ saugkammer 101, eine Rücklaufkammer 102 und ein Ringkanal 103 sind. Aus der Ansaugkammer 101 wird über einen Kraftstoffvorlauf 104 Kraftstoff zu einem Einspritzsystem oder einem Vergaser einer hier nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine gefördert. Überschüssig geförderter Kraftstoff gelangt über einen Kraft­ stoffrücklauf 105 in die Rücklaufkammer 102. Als flüssigkeits­ dichte Zwischenwand teilt hier der Ringkanal 103 die Ansaugkammer 101 von der Rücklaufkammer 102 ab (siehe hierzu auch Fig. 2). In einem Gehäuse 106 des Stautopfes 100 ist eine Befüllungsöffnung 107 vorgesehen, die hier durch ein einfaches Klappenventil 108 abgedrosselt werden kann, um beispielsweise in Kurvenfahrten des Fahrzeuges den in dem Stautopf 100 befindlichen Kraftstoff mög­ lichst effektiv am Rückfluß in den hier nur durch einen Boden ausschnittsweise angedeuteten Kraftstofftank 109 zu hindern. Vor­ stellbar wäre auch ein absolut dichtschließendes Ventil, aller­ dings könnten sich bei diesem Klemmprobleme ergeben, so daß die ständige Auffüllung des Stautopfes 100 gefährdet sein könnte.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird hier deshalb vorgeschlagen, als Klappenventil ein einfaches Federblatt 109 zu verwenden, das in einer in dem Gehäuse 106 ein­ geformten Nut 110 durch eine Klemm- oder Steckverbindung arre­ tiert ist. Das in die Ansaugkammer 101 hineinragende Ende des Ringkanals 103 überdeckt in radialer Richtung noch die Einlauf­ öffnung 107, 50 daß der gemäß Pfeil A durch Längsneigungen oder Kurvenfahrten in den Stautopf 100 eintretende Kraftstoff - bei­ spielsweise Benzin oder Diesel - hier eine Ringbahn von zumindest 360° durchläuft, bevor er in die Ansaugkammer 101 gemäß Pfeil B gelangt. Im Gegensatz zu den vielfach bekannten Injektorlösungen wird durch diese Art der Kraftstoffsammlung in den Stautopf 100 ein verhältnismäßig geringer Blasenanteil eingebracht, der darü­ ber hinaus auf dem Weg durch den Ringkanal 103 noch weiter ausga­ sen kann. Zur Entlüftung des Stautopfes 100 weist dieser in einem Deckel 111 Lüftungsöffnungen auf, von denen hier nur eine stell­ vertretend für alle mit 112 bezeichnet ist.

Die Befüllung der Ansaugkammer 103 ist auch über die Rücklaufkam­ mer 102 möglich. Diese wird über den Kraftstoffrücklauf 105 stän­ dig mit warmem Kraftstoff gefüllt, der zudem stark zur Blasenbil­ dung neigt. Durch allmähliches Auffüllen der Rücklaufkammer 102 wird zunächst der blasenhaltige Kraftstoff gesammelt und somit beruhigt. Aufgrund des geringeren spezifischen Gewichtes sammelt sich besonders blasenhaltiger Kraftstoff dicht unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche. Dort können auf kurzem Wege die Gasblasen durch die Lüftungsöffnungen 112 hindurch aus dem Stautopf 100 heraustreten.

Sobald der Flüssigkeitspegel das mit einer Strichlinie angedeute­ te Niveau erreicht hat, ist ein Überlauf gemäß Pfeil C in die Ansaugkammer 101 über den Ringkanal 103 hinweg möglich. Während dieses Überlaufs befindet sich auf dem Ringkanal 103 nur ein ge­ ringer Flüssigkeitsfilm, der seinerseits eine weitere Ausgasung der restlichen Gasblasen ermöglicht. Der über den Ringkanal 103 in die Ansaugkammer 101 einlaufende Kraftstoff ist in der Regel sehr viel kälter als der aus der Rücklaufkammer 102 kommende Kraftstoff. Letzterer sammelt sich somit wegen seines geringeren spezifischen Gewichtes im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche an und wird auf diese Weise von der bodennahen Einlauföffnung des Kraftstoffvorlaufs 104 so weit entfernt gehalten, daß die Ansau­ gung gegebenenfalls noch vorhandener Restbestandteile von Gas sicher ausgeschlossen werden kann.

Von besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang ist auch die Tat­ sache, daß der Kraftstoffrücklauf 105 und der Kraftstoffvorlauf 104 in Bodennähe in etwa das gleiche Niveau aufweisen, so daß auch bei Quer- oder Längsneigungen des Fahrzeugs ein permanentes Eintauchen der Leitungsenden in Flüssigkeit gewährleistet ist. Dadurch soll das Leerlaufen des gesamten Kraftstoffsystems ver­ mieden werden, also keine Luft angesaugt werden können. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse 106 des Stautopfes 100 zum weitaus größten Teil als Außenwand des Ring­ kanals 103 und zum geringeren Teil als Außenwand der Rücklaufkam­ mer 102 genutzt. Auf diese Weise erhält man einen dosenartigen Stautopf 100, der sich insbesondere durch Spritzgußfertigung mit wenigen Einzelteilen herstellen läßt.

In Fig. 3 ist als zweite Lösungsvariante ein Stautopf 200 darge­ stellt, der als wesentliche Bestandteile eine Ansaugkammer 201, eine Rücklaufkammer 202 und eine Einlaufspirale 203 aufweist. In die Ansaugkammer 201 taucht ein Kraftstoffvorlauf 204 ein. Ein Kraftstoffrücklauf 205 mündet in eine Rücklauftasche 202a ein. Die Trennung von Rücklaufkammer 202 und Ansaugkammer 201 erfolgt hier über einen Trichter 206, dessen offene Spitze in Richtung eines Stautopfbodens 207 weist und an dem die Rücklauftasche 202a angeformt ist. Letztere bildet eine Öffnung 208, die von dem Kraftstoffvorlauf 204 durchdrungen wird. Wie auch bei der ersten Lösungsvariante ist hier der Stautopf 200 auf dem nur aus­ schnittsweise dargestellten Boden eines Kraftstofftanks 209 be­ festigt. Der Trichter 206 liegt auf hier nicht näher bezeichneten Spiralwandungen der Einlaufspirale 203 auf und wird in dem Stau­ topf 200 über einen Gehäusedeckel 211 fixiert. In diesem sind mehrere Lüftungsöffnungen 212 angeordnet, von denen hier nur eine stellvertretend für alle bezeichnet ist.

Auch bei dieser Variante kann Kraftstoff auf zwei unterschiedli­ chen Wegen in die Ansaugkammer 201 gelangen. So wird beispiels­ weise über eine Einlauföffnung 213 Kraftstoff aus dem Tank gesam­ melt, der gemäß Pfeil D (siehe Fig. 4) in die Einlaufspirale 203 einläuft und schließlich in die Ansaugkammer 201 gelangt. Über den Kraftstoffrücklauf 205 in die Rücklauftasche 202a gelangender erwärmter Kraftstoff steigt aufgrund des Rücklaufdruckes an der Außenwand des Kraftstoffrücklaufes 205 auf, durchströmt eine von dem Kraftstoffrücklauf 205 durchdrungene Zulauföffnung 214 im Trichter 206 und fließt schließlich entlang einer Beruhigungsspi­ rale 215 durch die Öffnung 208 hindurch in die Ansaugkammer 201 (siehe Pfeile E und F). Stellvertretend für viele andere Lüf­ tungsöffnungen in den Spiralwänden der Einlaufspirale 203 ist hier eine dieser Lüftungsöffnungen mit 216 bezeichnet.

In der Ansaugkammer 201 erfolgt also ebenso eine Zumischung des warmen Kraftstoffes von oben, so daß zunächst der kühlere Kraft­ stoff aus der Einlaufspirale 203 wegen seines höheren spezifi­ schen Gewichts sich in Bodennähe sammelt und somit bevorzugt vom Kraftstoffvorlauf 204 abgesaugt wird. Durch die lange Verweilzeit des in der Rücklaufspirale 215 hinabfließenden Kraftstoffes in der Rücklaufkammer 202 ist genügend Zeit zur Ausgasung, so daß auch bei dieser Variante eine blasenfreie Kraftstoffansaugung sichergestellt werden kann.

Zur Verdeutlichung ist in Fig. 5 durch den Pfeil G die Einströ­ mung des warmen Kraftstoffes in die Rücklaufspirale 215 darge­ stellt. Auch bei dieser zweiten Lösungsvariante sind die Enden von Kraftstoffvorlauf 204 und Kraftstoffrücklauf 205 in etwa mit dem gleichen Abstand in Bodennähe angeordnet, so daß bei Schief­ lagen oder Kurvenfahrten des Fahrzeugs keine Luft angesaugt wer­ den kann. Durch den auf den Spiralwandungen aufliegenden Trichter wird insgesamt ein sehr robuster Stautopf 200 realisiert, dessen einzelne Elemente ebenfalls kostengünstig durch Kunststoff- Spritzguß hergestellt werden können. Darüber hinaus sind diese Einzelteile sehr leicht montierbar.

Bei den hier vorgeschlagenen Ausführungsbeispielen befindet sich eine den Kraftstoff durch den Kraftstoffvorlauf 105/205 saugende Pumpe außerhalb des Stautopfs 100/200 entweder noch innerhalb oder aber sogar außerhalb des Kraftstofftanks 109 bzw. 209. Denk­ bar ist aber auch der Einbau einer Förderpumpe innerhalb des Stautopfes 100/200. Die die Pumpe aufnehmenden Gehäuseteile des Stautopfes 100 bzw. 200 müßten dann entsprechend in ihrer Kon­ struktion zur Aufnahme der Pumpe angepaßt werden.

Claims (16)

1. Stautopf (100) für einen Kraftstofftank (109) mit

• - einer Ansaugkammer (101), die über wenigstens eine Einlauf­ öffnung (107) mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (109) befüllbar ist, und in die ein Kraftstoffvorlauf (104) hineinragt,
• - einer Rücklaufkammer (102, 202), in die ein Kraftstoff­ rücklauf (105) mündet,
• - einer die Ansaugkammer (191, 201) von der Rücklaufkammer (102) abteilenden Zwischenwand,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenwand flüssigkeitsdicht ist und an ihrem dem Stau­ topfboden abgewandten Ende einen zum Stautopfinneren hin of­ fenen Überlauf aufweist.

2. Stautopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi­ schenwand von Wandungen eines Ringkanals (103) gebildet wird, der in die Ansaugkammer (101) mündet und über die Einlauföff­ nung (107) aus dem Kraftstofftank (109) mit Kraftstoff befüll­ bar ist.

3. Stautopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (103) sich über einen Krümmungswinkel von mindestens 360° erstreckt und einen in die Ansaugkammer (101) hineinra­ genden Endabschnitt aufweist, der zum Kraftvorlauf (104) hin geneigt ist.

4. Stautopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufkammer (102) durch eine Gehäusewand des Stautopfes (100) und durch eine Außenwand des Ringkanals (103) gebildet ist.

5. Stautopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Au­ ßenwand des Ringkanals (103) von der Einlauföffnung (107) bis zur Rücklaufkammer durch eine Gehäusewand (106) des Stautopfes (100) gebildet ist.

6. Stautopf (200) für einen Kraftstofftank (209) mit

• - einer Ansaugkammer (201), die über wenigstens eine Einlauf­ öffnung (213) mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (209) befüllbar ist, und in die ein Kraftstoffvorlauf (204) hi­ neinragt,
• - einer Rücklaufkammer (202), in die ein Kraftstoffrücklauf (205) mündet,
• - einer die Ansaugkammer (201) von der Rücklaufkammer (202) abteilenden Zwischenwand,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Zwischenwand durch einen zum Stautopfboden hin sich ver­ jüngenden trichterartigen Körper (Trichter 206) gebildet ist, dessen offene Trichterspitze in die Ansaugkammer (201) hineinragt,
• - unterhalb des trichterförmigen Körpers (Trichter 206) eine Kraftstoff-Einlaufspirale (203) und
• - oberhalb des trichterartigen Körpers (Trichter 206) die Rücklaufkammer (202) angeordnet ist.

7. Stautopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Kraftstoffrücklaufs (205) an dem trichterförmigen Körper (Trichter 206) eine Rücklauftasche (202a) angeformt ist, die in die Einlaufspirale (203) hineinragt.

8. Stautopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dicht unterhalb des trichterförmigen Körpers (Trichter 206) die Wan­ dungen der Einlaufspirale (203) Lüftungsöffnungen (216) auf­ weisen.

9. Stautopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein Gehäuse aufweist, das zusammen mit der Einlaufspirale (203) einstückig ausgebildet ist.

10. Stautopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des trichterförmigen Körpers (Trichter 206) eine in die Ansaugkammer (201) führende Rücklaufspirale (215) angeord­ net ist.

11. Stautopf nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauföffnung (107, 213) ein den Rückfluß von Kraftstoff aus dem Stautopf (100, 200) erschwerendes Drosselmittel zuge­ ordnet ist.

12. Stautopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselmittel ein Rückschlagventil (108) ist, das in seiner Schließstellung eine vorgegebene Leckage zuläßt.

13. Stautopf nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkammer (101, 201) und die Rücklaufkammer (102, 202) in einem weitgehend zylindrisch gehaltenen Dosengehäuse un­ tergebracht sind, das einen Deckel mit Durchgangsöffnungen für den Kraftstoffvorlauf (104, 204) und den Kraftstoffrücklauf (105, 205) sowie Lüftungsöffnungen (112, 212) aufweist.

14. Stautopf nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffvorlauf (104, 204) und der Kraftstoffrücklauf (105, 205) zum Stautopfboden in etwa den gleichen Abstand aufweisen.