DE4427540C2 - Kraftstoffversorgungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine mit einem aus einem Haupttank und einem Nebentank bestehenden Kraftstofftank, in dessen Haupttank eine als Strömungspumpe ausgebildete Hauptkraftstoffpumpe angeordnet ist, die einen ein Pumpenrad umgebenden Strömungskanal hat und mit einer Saugstrahlpumpe zur Leerung des Nebentanks in den Haupttank, und bei der die Hauptkraftstoff­ pumpe einen in den Strömungskanal führenden Ansaugkanal und einen Systemdruckauslaß für eine einer Einspritzanlage zuzuführenden Kraft­ stoffstrom hohen Druck und einen Zwischendruckauslaß für eine der Saug­ strahlpumpe als Treibmittel zuzuführenden Kraftstoffstroms geringeren Druck hat.

Es ist bekannt, daß Kraftstoffe zur Gasblasenbildung neigen. Infolge des Ansaugens des Kraftstoffs durch die Strömungspumpe gelangt Gas in die Pumpenstufe, was eine Verringerung der Pumpleistung mit sich bringt. Durch die Anordnung einer im Pumpenkanal radial innen liegenden Entga­ sungsbohrung lässt sich dieses Gas abführen (US 4,591,311).

Kraftstoffversorgungseinrichtungen der vorstehenden Art werden in heutigen Kraftfahrzeugen mit Kraftstoffeinspritzung eingesetzt und sind deshalb allgemein bekannt. Bei solchen Kraftstoffversorgungseinrichtungen benötigt die Saugstrahlpumpe einen relativ großen Volumenstrom als Treibmittel, der jedoch gegenüber dem zur Einspritzanlage geförderten Volumenstrom einen wesentlich geringeren Druck haben darf. Deshalb bildet man bei bekannten Kraftstoffversorgungseinrichtungen die Hauptkraftstoffpumpe zweistufig aus (DE 41 11 341 C2). Die Ansaugung des Kraftstoffes aus dem Haupttank erfolgt mittels einer nach dem Peripheralradprinzip arbeitenden Strömungs­ pumpe. Diese hat einen Strömungskanal, von dessen Ende ein Teilstrom über einen Zwischendruckauslaß zur Saugstrahlpumpe und der restliche Volumenstrom zu einer Zahnradpumpe gelangt, welche diesen Volumen­ strom auf den nötigen Druck für die Einspritzanlage bringt.

Zweistufige Hauptkraftstoffpumpen sind gegenüber einstufigen Hauptkraft­ stoffpumpen wesentlich teuerer in der Herstellung. Deshalb verwendet man in der Praxis häufig nur eine einstufige Hauptkraftstoffpumpe, mit der man Kraftstoff ausschließlich zur Einspritzanlage fördert, und benutzt die von der Einspritzanlage zurückfließende Kraftstoffmenge als Treibmittel für die Saugstrahlpumpe. Das hat jedoch den Nachteil, daß der Saugstrahlpumpe ein durch die Brennkraftmaschine erheblich angewärmter Volumenstrom als Treibmittel zugeführt wird, so daß die Gefahr einer Gasblasenbildung erheblich höher ist, als wenn man als Treibmittel Kraftstoff unmittelbar dem Kraftstofftank entnimmt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffversorgungsein­ richtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die möglichst einfach aufgebaut ist und daß das der Saugstrahlpumpe zugeführte Treib­ mittel eine möglichst niedrige Temperatur hat.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptkraft­ stoffpumpe ein einziges Pumpenrad hat und der Strömungskanal den Systemdruckauslaß an seinem dem Ansaugkanal gegenüberliegenden Ende und zwischen dem in ihn mündenden Ansaugkanal und dem Systemdruck­ auslaß den Zwischendruckauslaß aufweist.

Eine solche Hauptkraftstoffpumpe vermag mit nur einer einzigen Pumpenstufe, also mit nur einem Pumpenrad, einen Volumenstrom mit geringem Druck für die Saugstrahlpumpe und gleichzeitig einen Volumenstrom mit ausreichend hohem Druck für die Einspritzanlage der Brennkraftmaschine zu liefern. Aufgrund ihrer Bauart ist die Hauptkraftstoff­ pumpe wesentlich kostengünstiger herzustellen als eine zweistufige Pumpe, arbeitet jedoch mit einem höheren Wir­ kungsgrad und erzeugt weniger Geräusche.

Die Strömungsverluste im Strömungskanal sind besonders gering, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Querschnitt des Strömungskanals zwischen dem Zwischendruckauslaß und dem Systemdruckauslaß um den Querschnitt des Zwischendruckauslasses geringer ist als vor dem Zwischendruckauslaß.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades der Hauptkraft­ stoffpumpe trägt es bei, wenn der Querschnitt des Strö­ mungskanals im Bereich des Ansaugkanals zunächst wesent­ lich größer ist als der Querschnitt des Ansaugkanals und dann in Richtung des Zwischendruckauslasses über einen Teilbereich des Weges bis zum Zwischendruckauslaß allmäh­ lich abnimmt. Durch diese allmähliche Abnahme des Quer­ schnittes kommt es im Einlaßbereich zu einer gleichmäßi­ gen Beschleunigung des angesaugten Kraftstoffes, was ge­ genüber bisherigen Pumpen besonders energiesparend ist.

Im angesaugten Kraftstoff vorhandenes Gas kann aufgrund der Zentrifugalwirkung schon weit vor dem Zwischendruck­ auslaß abgeführt werden, so daß ein erneutes Vermischen nicht mehr eintreten kann, wenn gemäß einer anderen Wei­ terbildung der Erfindung im Strömungskanal zwischen dem Ansaugkanal und dem Zwischendruckkanal an der radial in­ nenliegenden Seite zumindest eine Entgasungsbohrung vor­ gesehen ist. Bei den bisherigen, vergleichbaren Pumpen hat man Gase erst unmittelbar vor dem Auslaß abgeführt, was die Gefahr mit sich bringt, daß Gasblasen sich zuvor mit dem Kraftstoff vermischen und deshalb nicht mehr ab­ getrennt werden können.

Gasblasen im der Saugstrahlpumpe zugeführten Treibmittel können noch weitgehender vermieden werden, wenn der Zwi­ schendruckauslaß im Strömungskanal zur radial außenlie­ genden Seite hin versetzt ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Kraft­ stofftank mit der erfindungsgemäßen Kraft­ stoffversorgungseinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Strömungskanal einer Hauptkraftstoffpumpe,

Fig. 3 eine Abwicklung des Strömungskanals nach der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Kraftstofftank 1, welcher in einen Nebentank 2 und einen Haupttank 3 aufgeteilt ist und deshalb in einem Kraftfahrzeug so angeordnet werden kann, daß sich der Nebentank 2 auf einer Seite und der Haupttank 3 auf der anderen Seite eines nicht gezeigten Kardantunnels befindet.

Im Haupttank 3 ist eine Hauptkraftstoffpumpe 4 angeord­ net, welche nahe des Bodens des Haupttanks 3 mit einem Ansaugkanal 5 Kraftstoff ansaugt und einer Einspritzan­ lage 6 zuführt. Die nicht benötigte Kraftstoffmenge wird über eine Rücklaufleitung 7 zurück in den Haupttank 3 ge­ führt. Die Hauptkraftstoffpumpe 4 hat als Antrieb einen Elektromotor 8, welcher eine Welle 9 antreibt, auf der ein Pumpenrad 10 angeordnet ist. Dieses Pumpenrad 10 för­ dert Kraftstoff vom Ansaugkanal 5 in einen Strömungskanal 11, von dem Kraftstoff einerseits über einen Systemdruck­ auslaß 12 nach oben und von dort nach Passieren des Elek­ tromotors 8 und eines Auslaßstutzens 13 zur Einspritzan­ lage 6 gelangt. Zugleich fließt ein Teilstrom des geför­ derten Kraftstoffs über einen Zwischendruckauslaß 14 und eine Leitung 15 als Treibmittel zu einer Saugstrahlpumpe 16, welche am Boden des Nebentanks 2 angeordnet ist. Die­ ses Treibmittel strömt zusammen mit dem im Nebentank 2 angesaugten Kraftstoff über eine weitere Leitung 17 in den Haupttank 3.

Das Neue an der Hauptkraftstoffpumpe 5 ist am deutlich­ sten den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Die Fig. 2 zeigt den ringförmigen Strömungskanal 11, welcher vom Ansaugka­ nal 5 bis zum Systemdruckauslaß 12 führt. Dieser System­ druckauslaß 12 mündet von oben her in den Strömungskanal 11 und dürfte deshalb eigentlich in Fig. 2 nicht zu se­ hen sein. Wichtig für die Erfindung ist, daß bei diesem Ausführungsbeispiel in etwa auf halbem Wege zwischen dem Ansaugkanal 5 und dem Systemdruckauslaß 12 der Zwischen­ druckauslaß 14 angeordnet ist. Zu erkennen ist, daß sich der Querschnitt des Strömungskanals 11 im Bereich des Zwischendruckauslasses 14 durch eine Einschnürung 19 ver­ ringert. Diese Querschnittsverringerung entspricht dem Querschnitt des Zwischendruckauslasses. Weiterhin ist zu sehen, daß der Zwischendruckauslaß 14 im Strömungskanal 11 zur radial außenliegenden Seite hin versetzt ist. Da­ durch wird vermieden, daß möglicherweise im Kraftstoff vorhandene Ausgasungen in den Systemdruckauslaß 14 gelan­ gen.

Durch die im Strömungskanal 11 wirkenden Zentrifugal­ kräfte wirken auf den Kraftstoff stärker radial nach au­ ßen gerichtete Kräfte als auf im Kraftstoff möglicher­ weise vorhandene, leichtere Gasblasen. Deshalb bewegen sich Gasblasen vorzugsweise an der radial inneren Seite des Strömungskanals 11. Diese können durch eine dort vor­ gesehene Entgasungsbohrung 18 schon lange vor Erreichen des Zwischendruckauslasses 14 abgeführt werden.

Wie im oberen Teil der Fig. 2 zu sehen ist, hat der Strömungskanal 11 im Bereich des Ansaugkanals 5 einen we­ sentlich größeren Querschnitt als der Ansaugkanal 5. Die­ ser Querschnitt verringert sich gleichmäßig bis zu einer Linie 20, die in etwa auf halbem Wege vom Ansaugkanal 5 bis zur Entgasungsbohrung 18 verläuft.

Die Abwicklung gemäß Fig. 3 dient der zusätzlichen Ver­ deutlichung der Erfindung. Zu sehen sind der in den Strö­ mungskanal 11 mündende Ansaugkanal 5, die Entgasungsboh­ rung 18, der Zwischendruckauslaß 14 und der Systemdruck­ auslaß 12.

Claims (5)

1. Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraft­ maschine, mit einem aus einem Haupttank und einem Neben­ tank bestehenden Kraftstofftank, in dessen Haupttank eine als Strömungspumpe ausgebildete Hauptkraftstoffpumpe angeordnet ist, die einen ein Pumpenrad umgebenden Strö­ mungskanal hat und mit einer Saugstrahlpumpe zur Leerung des Nebentanks in den Haupttank, und bei der die Hauptkraftstoffpumpe einen in den Strömungskanal führen­ den Ansaugkanal und einen Systemdruckauslaß für eine einer Einspritzanlage zuzuführenden Kraftstoffstrom hohen Drucks und einen Zwischendruckauslaß für eine der Saugstrahlpumpe als Treibmittel zuzuführenden Kraftstoff­ stroms geringeren Drucks hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkraftstoffpumpe (4) ein einziges Pumpenrad (10) hat und der Strömungskanal (11) den Systemdruckauslaß (12) an seinem dem Ansaugkanal (5) gegenüberliegenden Ende und zwischen dem in ihn mündenden Ansaugkanal (5) und dem Systemdruckauslaß (12) den Zwischendruckauslaß (14) aufweist.

2. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungs­ kanals (11) zwischen dem Zwischendruckauslaß (14) und dem Systemdruckauslaß (12) um den Querschnitt des Zwischen­ druckauslasses (14) geringer ist als vor dem Zwischen­ druckauslaß (14).

3. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungskanals (11) im Bereich des Ansaugkanals (5) zunächst wesentlich größer ist als der Querschnitt des Ansaugkanals (5) und dann in Richtung des Zwischendruck­ auslasses (14) über einen Teilbereich des Weges bis zum Zwischendruckauslaß (14) allmählich abnimmt.

4. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungskanal (11) zwischen dem Ansaugkanal (5) und dem Zwischendruckauslaß (14) an der radial innenliegenden Seite zumindest eine Entgasungsbohrung (18) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffversorgungseinrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruckauslaß (14) im Strömungskanal (11) zur radial außenliegenden Seite hin versetzt ist.