DE4428632C2 - Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Fahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Peripheralpumpen werden häufig in Kraftfahrzeugmotoren zum Pumpen von Kraftstoff verwendet (regenerative turbine automo­ tive fuel pumps), da diese einen höheren und konstanteren Förderdruck als z. B. Verdrängerpumpen aufweisen. Ferner sind Peripheralpumpen preisgünstiger und während des Betriebs ge­ räuschärmer. Wenn die Kraftstofftemperatur ansteigt und sich im Kraftstoff Dampfblasen bilden, treten aber Probleme auf. Dampfblasen bilden sich häufig, da die Kraftstoffpumpen nor­ malerweise im Kraftstofftank eingebaut sind, wo hohe Tempera­ turen aus verschiedenen Gründen auftreten können, z. B. auf­ grund des von den Einspritzdüsen des Motors zurückfließenden Kraftstoffs, der rotierenden Bewegung des Pumpenrades oder aufgrund hoher Umgebungstemperaturen. Wenn die auf diese Weise gebildeten Dampfblasen nicht entfernt werden, sinkt der Pumpendruck oder die Durchflußrate der Pumpe, woraus sich ein geringerer Wirkungsgrad der Pumpe ergibt. Infolge der Rota­ tion des Pumpenrades führt der Kraftstoffdampf auch zu Pum­ pengeräuschen. Wenn derartiger Dampf nicht auf geeignete Weise entlüftet wird, treten störende Entlüftungsgeräusche auf.

Aus den vorstehend genannten Gründen soll der Kraftstoffdampf aus dem angesaugten Kraftstoff entfernt werden, um den Wir­ kungsgrad der Pumpe zu verbessern, die Geräusche der Pumpe zu reduzieren und den Dampf davon abzuhalten, in den Motor zu gelangen.

Daher ist, wie die Fig. 2 und 3 zeigen (Stand der Tech­ nik), normalerweise in dem Pumpendeckel eine Dampf­ ablaßöffnung 64 vorgesehen, um derartigen Dampf in einen Dampfablaßkanal 70 und in den nicht gezeigten Tank zu leiten. Die Ablaßöffnung 64 nach dem Stand der Technik weist Bereiche 68 und 66 auf, um die Strömungsenergie des Kraftstoffdampfes abzubauen. Der Bereich 68 hat einen Durchmesser von ungefähr 1 mm und der Bereich 66 hat einen Durchmesser von ungefähr 5 mm.

Diese relativ großen Unterschiede bezüglich des Durchmessers der Bereiche führen zu einem relativ großen Druckabfall zwi­ schen den Bereichen 66 und 68, woraus sich große Verwirbelun­ gen 69a des Dampfes ergeben. Diese großen Wirbel sind im we­ sentlichen Turbulenzen, die die Strömung des Kraftstoff­ dampfes durch die Öffnung 64 behindern und Geräusche verursa­ chen können. Ferner ändert sich die Strömungsrichtung des Kraftstoffdampfes zwischen dem Pumpenkanal 80 und der Ablaß­ öffnung 64 abrupt im Bereich 68, da keine abgeschrägten Be­ reiche vorhanden sind, die für einen gleichmäßigen Übergang sorgen.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei Konstruktionen mit ei­ ner einzigen Ablaßkanalöffnung. Wie Fig. 2 zeigt, weist der bekannte Ablaßkanal 70 Ablaßkanalseiten 72 und 74 und ein Ka­ nalende 76 auf, um den Kraftstoffdampf zu dem Kraftstoffdampfauslaß 78 zu leiten. Es sind aber keine Maß­ nahmen zur Dämpfung der Geräusche oder zur Verringerung der Strömungsenergie vorgesehen, wenn der Dampf durch den Ablaß­ kanal strömt. Ferner führt nur ein einziger Dampfauslaß 78 aus dem Ablaßkanal 70. Wenn der Kraftstoffdampf aus dem Ab­ laßöffnungsbereich 66 in den Ablaßkanal 70 strömt, muß dieser entsprechend der Darstellung in Fig. 3 nach links strömen. Das Kanalende 76 verhindert eine Strömung nach rechts, wo­ durch große Verwirbelungen entstehen, die unerwünschte Geräu­ sche verursachen.

Bei der aus der US-PS 48 44 621 bekannten Kraftstoffpumpe werden Kraftstoffdämpfe von der Pumpenkammer durch eine Ab­ laßöffnung im Pumpendeckel und einen Ablaßkanal mit zwei Aus­ lässen auf der der Pumpenkammer abgewandten Seite des Pumpen­ deckels in den Kraftstofftank geleitet. Zur Verringerung der von der Kraftstoffpumpe entwickelten Geräusche wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, die Länge des aus Ablaßöffnung und Ablaßkanal bestehenden Ablaßweges für den Kraftstoffdampf möglichst lang, mindestens jedoch 15 mm lang, auszubilden. Abgesehen davon, daß es aus konstruktiven Gründen nicht immer möglich sein kann, einen ausreichend langen Ablaßweg für den Kraftstoffdampf vorzusehen, ist der erzielte Grad an Ge­ räuschminderung noch nicht zufriedenstellend.

Gemäß der US-PS 50 24 578 wird eine Peripheralkraftstoffpumpe durch einen V-förmigen Durchlaß und einen kreisbogenförmigen ringförmigen Kanal entlüftet, der in einer Drosselstelle en­ det. Diesem Dokument sind jedoch keine Maßnahmen zur Dämpfung der Geräusche oder zur Verringerung der Strömungsenergie zu entnehmen, wenn der Dampf durch den Kanal strömt.

Bei den bekannten Vorrichtungen wird der Gestaltung der Ab­ laßöffnung, durch die der Kraftstoff fließen muß, wenn dieser vollständig abgelassen wird, keine ausreichende Beachtung ge­ schenkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff­ pumpe zu schaffen, deren Dampfablaßfähigkeiten verbessert sind und die während ihres Betriebs eine geringe Geräuschent­ wicklung aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Kombination der in Patentanspruch 1 genannten Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist ein Deckelstück für das Kraftstoffpumpenrad mit einer Dampfablaßöffnung vorgesehen, die einen gleichmäßigen Übergang zwischen der Pumpenkammer und dem zu dem Kraftstofftank führenden Kraftstoffablaßkanal schafft, so daß sich weniger Verwirbelungen bilden und der Strömungswiderstand verringert wird.

Die erfindungsgemäße Peripheralkraftstoffpumpe weist einen doppelten Ablaßkanal auf, der mit Staukörpern versehen ist, um die Dampfablaßfähigkeiten der Pumpe zu verbessern und um die Geräusche während des Betriebs der Pumpe zu verringern.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Partialquerschnittsansicht einer Pumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Außenseite eines Kraftstoffpumpendeckels in der Draufsicht mit einem Dampfablaßkanal nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 2, mit einer Darstellung des Profils einer Dampf­ ablaßöffnung nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 die Außenseite eines Kraftstoffpumpendeckels in der Draufsicht mit einer Darstellung des Dampfablaßkanals gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 4, die das Profil der erfindungsgemäßen Dampf­ ablaßöffnung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffpumpe 10 mit einem Pumpengehäuse 12, das die internen Komponenten der Pumpe aufnimmt. Ein nicht gezeigter Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, ist in­ nerhalb des Pumpengehäuses 12 befestigt, um die Welle 16 zu drehen. Ein Flügelrad 18 ist fest mit der Welle 16 verbunden und zwischen einem Pumpenunterteil 20 und einem Pumpendeckel 30 gekapselt. Ein abgeschrägter Absatz 50 nimmt einen O-Ring 28 auf, so daß der Pumpendeckel 30 eng in das Pumpengehäuse 30 eingepaßt ist. Die Welle 16 erstreckt sich durch eine Wel­ lenöffnung 24 und durch eine Flügelradbohrung 19 in eine Aus­ nehmung 31 in dem Pumpendeckel 30. Die Welle 16 ist in einem Lager 25 gelagert. Das Pumpenunterteil 20 weist einen Kraft­ stoffauslaß 22 auf, der sich von der entlang des Umfanges des Flügelrades 18 ausgebildeten Pumpenkammer 26 bis zu dem Mo­ torraum 15 erstreckt, der den nicht gezeigten Motor umgibt. Unter Druck stehender Kraftstoff strömt aus dem Kraftstoff­ auslaß 22 in den Motorraum 15, wo dieser zu einer nicht ge­ zeigten Kraftstoffpumpenauslaßöffnung geleitet wird.

Infolge der Saugkraft des sich drehenden Flügelrades wird der Kraftstoff von einem nicht gezeigten Kraftstofftank, in dem die Pumpe 10 befestigt ist, durch einen in dem Pumpendeckel 30 vorgesehenen Kraftstoffeinlaß 32 in die Pumpenkammer 26 angesaugt.

Der erfindungsgemäße Pumpendeckel 30 weist eine Ablaßöff­ nung 34 und einen Ablaßkanal 40 auf (Fig. 4 und 5), die derart ausgebildet sind, daß die vorstehend ausgeführten Nachteile der Kraftstoffpumpen nach dem Stand der Technik nicht auftreten. Da ein gleichmäßiger Strömungsweg geschaffen wird, treten die Kraftstoffdampfblasen leichter durch die Ab­ laßöffnung 34 in den Ablaßkanal 40 ein. Die Ablaßöffnung, de­ ren Profil Fig. 5 zeigt, weist mehrfache kleinere Veränderun­ gen des Durchmessers auf, so daß sich beim Durchströmen des Kraftstoffdampfes kleinere Wirbel 39a bilden, wodurch die Strömungsenergie des Dampfes, verglichen mit den Konstruktio­ nen nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 und 3, bei denen größere Wirbel 69a entstehen, stärker reduziert wird. Ein abgeschrägter oder sich verjüngender Einlaß 35, der vor­ zugsweise einen mittleren Durchmesser hat, welcher 0,5 mm größer als der Bereich 36 ist, sorgt für einen gleichmäßigen Übergang des Kraftstoffdampfes von dem Pumpenkanal 26 zu der Ablaßöffnung 34, wie Fig. 5 zeigt. Der Bereich 36, der vor­ zugsweise einen Durchmesser von ca. 1 mm hat, geht in den Be­ reich 38 über, der vorzugsweise einen Durchmesser von unge­ fähr 2 bis 3 mm hat. Der abgeschrägte oder sich verbreiternde Auslaß 37, dessen mittlerer Durchmesser vorzugsweise 1,0 mm größer als der Bereich 38 ist (Durchmesser z. B. zwischen 3,0 bis 4,0 mm), verbindet den Bereich 38 mit dem Ablaßkanal 40. Die Komponenten des Ablaßkanals 34, d. h. der abgeschrägte Einlaß 35, die Bereiche 36 und 38 sowie der abgeschrägte Aus­ laß 37, können nach dem Formen maschinell in dem Pumpenge­ häuse 30 hergestellt oder vorzugsweise zusammen mit dem Ab­ laßkanal 40, den Staukörpern 46, den Dampf Auslaßöffnungen 48 und dem Kraftstoffeinlaß 32 aus einem Stück geformt werden. Der Pumpendeckel 30 wird vorzugsweise aus einem festem Kunst­ stoff, z. B. Azetyl, hergestellt, oder kann auch aus Aluminium gefertigt werden.

Der Ablaßkanal 40 sieht Staukörper 46 und eine doppelte Dampfablaßöffnung 48 vor, um die Kraftstoffdampfgeschwindig­ keit durch den Ablaßkanal um einen größeren Betrag als bei den bekannten Konstruktionen mit einem Ablaßkanal zu reduzie­ ren. Wie Fig. 4 zeigt, weist der Ablaßkanal 40 eine Abzwei­ gung 40a unterhalb der Ablaßöffnung 34 und eine Abzweigung 40b oberhalb der Ablaßöffnung 34 auf. Jede Abzweigung weist sich einander gegenüberliegende Staukörper 46 auf, von denen der eine Staukörper auf der einen Kanalseite 42 und der an­ dere Staukörper auf der anderen Kanalseite 44 angeordnet ist. Wenn daher Kraftstoffdampf aus der Ablaßöffnung 34 strömt, strömt dieser entweder in die Abzweigung 40a oder in die Ab­ zweigung 40b, wodurch die sich beispielsweise bei Anordnungen gemäß Fig. 3 bildenden Wirbel 69a und die sich daraus erge­ benden Geräusche vermieden werden. Der Kraftstoffdampf trifft unabhängig davon, durch welche Abzweigung er strömt, zwangs­ weise auf die Staukörper 46, bevor er durch den Dampfauslaß 48a oder den Dampfauslaß 48b austritt. Da eine größere Ener­ giemenge in dem Ablaßkanal verbraucht wird, werden die Geräu­ sche verringert, zumal die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffdampfes und der Druckabfall an dem zweifachen Dampfauslaß 48a und 48b geringer als bei den bekannten Kon­ struktionen ist.

Claims (5)

1. Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Fahrzeugmotor, mit
einem Pumpengehäuse (12),
einem in dem Gehäuse (12) angeordneten Motor zum elektri­ schen Drehantrieb einer aus dem Gehäuse vorstehenden Welle (16),
einem an der Welle befestigten Flügelrad (18) der als Pe­ ripheralpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe,
einem an dem Gehäuse (12) befestigten Pumpenunterteil (20), das einen sich durch dieses erstreckenden Auslaß (22) aufweist, welcher mit der den Motor umgebenden Motor­ kammer (15) in Fluidverbindung steht, wobei das Pumpenun­ terteil (20) eine Öffnung (24) für die Durchführung der an das Flügelrad (18) gekoppelten Welle (16) aufweist,
einem Pumpendeckel (30), der an einer Seite des Gehäuses (12) angeordnet ist und das Flügelrad (18) einschließend an dem Pumpenunterteil (20) derart befestigt ist, daß eine Pumpenkammer (26) in dem Gehäuse (12) entlang des Umfangs des Flügelrades (18) gebildet wird, wobei der Pumpendeckel (30) einen sich dadurch erstreckenden Kraftstoffeinlaß (32) aufweist, der in Fluidverbindung mit dem Kraft­ stofftank und der Pumpenkammer (26) steht, und
mit einer Ablaßöffnung (34) zum Ablassen von Kraftstoff­ dampf aus der Pumpenkammer (26), die sich durch den Pum­ pendeckel (30) erstreckt und die in Fluidverbindung mit der Pumpenkammer (26) und mit einem Ablaßkanal (40) steht, der entlang des äußeren Umfangs des Pumpendeckels (30) verläuft und der wenigstens einen zu dem Kraftstofftank führenden Dampfauslaß (48a, 48b) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablaßkanal (40) eine Vielzahl von Staukörpern (46) aufweist, die die Strömung des Kraftstoffdampfes behin­ dern, und daß die Ablaßöffnung (34) mehrere miteinander verbundene Bereiche (36, 38) unterschiedlichen Durchmes­ sers zum allmählichen Entspannen des Kraftstoffdampfes durch die Ablaßöffnung (34) mit einem sich zur Pumpenkam­ mer (26) hin verbreiternden Einlaßabschnitt (35) sowie ei­ nem sich zum Ablaßkanal (40) hin verbreiternden Auslaßab­ schnitt (37) aufweist.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaßöffnung (34) einen ersten mit dem Einlaßab­ schnitt (35) in Verbindung stehenden Bereich (36) mit ei­ nem Durchmesser von etwa 1 mm und einen mit dem Auslaßab­ schnitt (37) in Verbindung stehenden zweiten Bereich (38) aufweist, der einen Durchmesser von ungefähr 2 bis 3 mm hat.

3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßabschnitt (35) einen mittleren Durchmesser aufweist, der etwa 0,5 mm größer als der Durchmesser des ersten Bereichs (36) ist, und daß der Auslaßabschnitt (37) einen mittleren Durchmesser aufweist, der etwa 1,0 mm größer als der Durchmesser des zweiten Bereichs (38) ist.

4. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal (40) eine erste und eine zweite Abzweigung (40a, 40b) aufweist, die von der Ablaßöffnung in Umfangsrichtung in jeweils entgegenge­ setzte Richtungen verlaufen, wobei die erste und die zweite Abzweigung (40a, 40b) jeweils erste bzw. zweite in den Kraftstofftank führende Dampfauslässe (48a, 48b) auf­ weist, und wobei wenigstens ein Staukörper (46) in der er­ sten Abzweigung (40a) und ein Staukörper (46) in der zwei­ ten Abzweigung (40b) vorgesehen sind.

5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abzweigung (40a) zwei auf entgegengesetzten Seiten der ersten Abzweigung angeordnete Staukörper (46) aufweist, und daß die zweite Abzweigung (40b) zwei Staukörper (46) aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Abzweigung (40b) angeordnet sind.