DE4443621A1

DE4443621A1 - Kraftstoffmodul

Info

Publication number: DE4443621A1
Application number: DE19944443621
Authority: DE
Inventors: Charles H Tuckey
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1995-06-22
Also published as: FR2713715A1; US5415146A; JPH07189845A; JP2551400B2; FR2713715B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffmodul zum Einsatz in einen Fahrzeug-Kraftstofftank und insbesondere ein Kraftstoffmodul für eine Brennkraftmaschine, das eine elektrisch betriebene Pumpe enthält, das sich in einem Be hälter in dem Kraftstofftank des Fahrzeugs befindet.

In den vergangenen Jahren hat sich die Kraftstofförderung für Brennkraftmaschinen von der Schwerkraftförderung über die Verwendung von nockenbetätigten Kraftstoffpumpen in einem Motorraum bis zur Verwendung von elektrisch betriebe nen Kraftstoffpumpen, die in dem Haupt-Kraftstofftank eines Fahrzeugs angeordnet werden, weiterentwickelt. Eine weitere Entwicklung sieht die Verwendung eines aufrecht stehenden zylindrischen Behälters in dem Kraftstofftank vor, der die Kraftstoffpumpe in im wesentlichen senkrechter Lage beher bergt. Der als Speicher dienende Behälter hat ein Volumen, das wesentlich größer als das des Pumpengehäuses ist, und kann dazu dienen, einen Kraftstoffvorrat unabhängig von dem Kraftstoffniveau in dem Kraftstofftank zu halten. Bei eini gen Kraftstoffsystemen enthält der Kreis eine Kraftstofflei tung von der Pumpe zum Motor, und ein Druckregelventil spricht auf einen zu hohen Druck am Kraftstoffverteiler an, um Kraftstoff zu dem Behälter zurückzuführen. Bei anderen Kraftstoffsystemen empfängt der Behälter Kraftstoff von den Dampfauslässen der geraden Kreiselpumpen oder der zweistufi gen Pumpen und enthält somit Reservekraftstoff.

Wie in dem U.S. Patent Nr. 4,964,787 gezeigt ist, wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank üblicherweise durch ein Filter gefiltert, das mit dem Pumpeneinlaß am Boden des Be hälters verbunden ist. Ein Ventil ist mit dem Pumpeneinlaß verbunden.

Wie in dem U.S. Patent 4,747,388 dargestellt ist, spricht ein Ventil am Boden des Behälters auf eine Membran an, die durch einen niedrigen Kraftstoffstand in dem Kraftstofftank betätigt wird, damit die Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus dem Behälter selbst ansaugt. Die Membran ihrerseits ist ein Filter für den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank.

Es wurde festgestellt, daß Schmutzpartikel beim Zusammenbau in den Behälter gelangen können. Auch ist die Oberseite des Behälters nicht immer vollständig verschlossen und Fremdkör per können aus der umgebenden Atmosphäre oder dem umgebenden Kraftstoff in den Behälter gelangen. Auch kann aus dem Sy stem zurückgeführte Kraftstoff, der in den Behälter ein tritt, Verschmutzungen aus den Leitungen mitnehmen, die sich dann in dem Behälter sammeln.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung sind in den Ansprüchen definiert.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffmodul ist ein als Speicher dienender Behälter, der eine elektrische Kraftstoffpumpe trägt, in dem Kraftstofftank eines Fahrzeugs angeordnet. An dem Boden des Behälters befindet sich ein Filter, der auf dem Boden des Kraftstofftankes ruht und einen Filterauslaß besitzt, der zu einem Pumpeneinlaß in dem Behälter führt. Eine aufrechtstehende Filterpatrone ist über einem Hilfs-Kraftstoffeinlaß am Boden des Behälters ange bracht und ein Steuerventil steuert diesen Hilfs-Kraftstoff einlaß. Kanäle in dem Behälter verbinden den Hilfs-Kraft stoffeinlaß mit dem Pumpeneinlaß. Das Steuerventil wird durch eine Membran betätigt, die unterhalb des Pumpenein lasses und des Hilfs-Kraftstoffeinlasses liegt. Diese dem Steuerventil zugeordnete Membran spricht auf einen Unter druck in dem Pumpeneinlaß an (wenn das Kraftstoffniveau in dem Kraftstofftank niedrig ist), um das Steuerventil zu öffnen, worauf die Kraftstoffpumpe gefilterten Kraftstoff aus dem Behälter durch die Filterpatrone zu dem Pumpeneinlaß zieht. Der Pumpeneinlaß steht mit dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank in offener Verbindung und kann daher augen blicklich wirksam werden, wenn die Kraftstoffpumpe ange lassen wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird somit ein Kraftstoff modul geschaffen, bei dem die Kraftstoffpumpe beim Start Kraftstoff direkt aus dem Kraftstofftank ansaugen kann. Es braucht kein Kraftstoff in dem Behälter vorhanden zu sein, um die Kraftstoffpumpe anlaufen zu lassen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Kraftstoff modul mit einem zusätzlichen Filter einfacher Bauweise ge schaffen, das bei einem niedrigen Kraftstoffniveau in dem Kraftstofftank Kraftstoffiltern kann, der von dem Behälter zu dem Pumpeneinlaß strömt. Ferner wird durch die Erfindung ein Ventil vorgesehen, das in der geöffneten Stellung Kraft stoff aus dem Behälter zu dem Pumpeneinlaß strömen läßt.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Kraftstoffmoduls, das in einem Kraftstofftank angeordnet ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Kraftstoffmoduls in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Trägers für eine Filterpatrone in dem Kraftstoffmodul der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffmodul 10, das in einem Kraft stofftank 12 eines Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt) ange bracht ist. Das Kraftstoffmodul 10 besitzt einen als Spei cher dienenden Behälter 14, in dem eine elektrische Kraft stoffpumpe 16 angebracht ist. Bei normalem Betrieb wird Kraftstoff der Kraftstoffpumpe 16 direkt aus dem Tank 12 durch ein Bodenfilter 18 zugeführt, das von einem Gehäuse 20 getragen wird, welches am Boden des Behälters 14 angebracht ist. Bei Betrieb mit niedrigem Kraftstoffniveau in dem Tank 12 wird der Kraftstoffpumpe 16 Kraftstoff aus dem Behälter 14 durch eine zusätzliche Filtereinrichtung 22 und eine Mem bran-Ventileinrichtung 24 zugeführt.

Das Gehäuse 20 besitzt einen nach unten ragenden hohlen An satz 26, der den Hals 28 des Filters 18 aufnimmt, das auf dem Boden des Kraftstofftanks 12 ruht. Der Ansatz 26 besitzt an seiner Innenseite einen Ventilsitz 32, der eine Ventil scheibe 34 abstützt. Ein Kanal 36 oberhalb der Ventilscheibe 34 mündet in einer seitlich verlaufenden Kammer 40, die sich von der äußeren Wand des Gehäuses 20 bei 42 zu der anderen Seite 44 erstreckt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Oberseite 50 des Gehäuses 20 besitzt einen zentral an geordneten hohlen, aufrechtstehenden Ansatz 52, der einen Pumpeneinlaß bildet. Auf der linken Seite des Gehäuses 20 (bei Betrachtung der Fig. 1) befindet sich ein zweiter hoh ler Ansatz 54. Zwischen dem Ansatz 52 und dem Ansatz 54 befindet sich eine erhabene Tasche 56, die einen Federfänger bildet, wie noch beschrieben wird.

Das Gehäuse 24 ist mit der Bodenwand 60 des aufrechtstehen den Behälters 14 verbunden. Die Bodenwand 60 besitzt einen nach unten ragenden Ansatz 64, der auf den Ansatz 52 des Gehäuses 20 paßt. An der Bodenwand 60 des Behälters 14 be findet sich ein aufrechtstehender Nippel 66 oberhalb des Kanals, der von den ineinandersitzenden Ansätzen 52 und 64 gebildet wird. Der Nippel 66 nimmt ein Einlaß-Fitting 68 der Kraftstoffpumpe 16 auf, die von dem Behälter 14 abgestützt wird. Die Kraftstoffpumpe 16 kann eine elektrisch betriebene Einheit sein, wie sie in dem U.S. Patent Nr. 4,820,139 be schrieben ist, und sie besitzt ein Auslaß-Fitting 72, das mit einer Kraftstoffleitung der Fahrzeug-Brennkraftmaschine verbunden ist.

Auf der linken Seite in Fig. 1 befindet sich ein zweiter nach unten ragender Ansatz 80, der auf den Ansatz 54 des Gehäuses 20 paßt. Oberhalb des Ansatzes 80 befindet sich eine ringförmige Ausnehmung 82, die auf der Außenseite von einer ringförmigen Lippe 84 und auf der Innenseite von einem aufrechtstehenden Einlaßnippel 86 gebildet wird. Die Filter einrichtung 22 besitzt ein ringförmiges Filterelement 90 mit einer verschlossenen Oberseite 92 und einem ringförmigen Flansch 94 am Boden, der in die Ausnehmung 82 paßt. Das Fil terelement 90 besteht vorzugsweise aus einem Rechtecksieb- Filtermaterial mit Poren in der Größenordnung von 40 bis 70 µ. Andere entsprechende Materialien können ebenfalls ver wendet werden. Das Filterelement 90 ist durch einen Träger 100 in Form eines Formhalters versteift, der als Zylinder mit offenen Enden und offenen Seiten ausgebildet ist, wel cher aus Metall oder Kunststoff ausreichender Steifigkeit besteht, um ein Kollabieren des Filterelementes 90 zu ver hindern.

Die Membran-Ventileinrichtung 24 besitzt eine flexible Mem bran 102, die an ihrem Umfang in eine ringförmige Ausnehmung 103 des Gehäuses 20 eingepaßt ist. Ein Haltering 104 ist zur Sicherung der Membran 102 auf den Membranumfang gesetzt und durch Ultraschall damit verschweißt. Eine zentrale Verstei fungsplatte 106 liegt über der Membran 102. Wie ersichtlich, ist die Membran 102 dem Druck in der Kammer 40 ausgesetzt. Unterhalb des Ansatzes 54 befindet sich ein Ventilsitz, und ein Ventilglied 108 mit einem Anlageflansch 109 wird ober halb der Membran 102 von einem Ende 110 eines Hebels 111 abgestützt, der bei 112 angrenzend an der erhabenen Tasche 56 schwenkbar gelagert ist. Das andere Ende 114 des Hebels 111 erstreckt sich über die Membran 102 und besitzt eine Eindrückung 116, die auf dem zentralen Abschnitt 106 der Membran 102 aufliegt. Eine Schraubenfeder 120 sitzt mit ihrem einen Ende in der Tasche 56 des Gehäuses 20, und das andere Ende greift an dem Hebelarm 114 an.

Bei einer Aufwärtsbewegung der Membran 102 wird somit das Ventilglied 108 entgegen der Wirkung der Feder 120 in die Öffnungsstellung bewegt, während die Feder 120 das Ventil bei normalen Betriebsbedingungen in die Schließstellung drückt. Die als Rückschlagventil dienende Ventilscheibe 34 hält den Kraftstoff in dem Behälter 14, wenn die Kraft stoffpumpe nicht arbeitet. Der Behälter 14 empfängt Kraft stoff von einer Rückführleitung des Systems, einem Bypass an dem Pumpenauslaß 72 oder von einer Strahlpumpe, die einen Teil der Kraftstoffpumpe 16 ist, so daß er mit Kraftstoff gefüllt bleibt, wenn nicht der Kraftstofftank leer ist.

Wenn der Kraftstofftank 12 ausreichend Kraftstoff enthält, erzeugt die Kraftstoffpumpe 16 einen Druck in der Kammer 40, und Kraftstoff strömt durch den Ventilsitz 32 in die Kammer 40 und zu dem Pumpeneinlaß 68. Unter diesen Bedingungen hält die Feder 120 das Ventilglied 108 in seiner Schließstellung. Wenn jedoch das Kraftstoffniveau in dem Kraftstofftank einen unteren Wert erreicht, entsteht in der Kammer 40 ein verrin gerter Druck, wenn der Pumpeneinlaß "leerläuft", d. h. keinen Kraftstoff mehr enthält. Dieser verringerte Druck wirkt auf die Membran 102, was zur Folge hat, daß der Hebelarm 114 entgegen der Feder 120 angehoben wird. Dies wiederum senkt den Hebelarm 110 und bewegt das Ventilglied 108 und die Öff nungsstellung, so daß Kraftstoff aus dem Behälter 14 durch das Filterelement 90 und durch den Einlaßnippel 86 zu dem Pumpeneinlaß 68 strömen kann. Kraftstoff aus dem Behälter 14 wird somit gefiltert, ehe er die Kraftstoffpumpe erreicht und in die zu der Brennkraftmaschine führenden Kraftstoff leitungen gelangt.

Der Pumpeneinlaß 68 steht normalerweise in direkter Ver bindung mit dem Filtereinlaß bei 26 und somit mit dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank. Die Kraftstoffpumpe kann daher beim Start sofort und unmittelbar Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ansaugen. Dies ist ein Unterschied gegenüber anderen Systemen, bei denen die Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus dem Behälter ansaugt und es erforderlich ist, Kraftstoff an den Behälter abzugeben, ehe die Pumpe wirksam wird.

Claims

1. Kraftstoffmodul zum Einbau in einen Fahrzeug- Kraftstofftank, mit:

(a) einem kraftstoffenthaltenden aufrechtstehen den Behälter (14), der ein Gehäuse (20) mit einem Haupt- Kraftstoffeinlaß (26, 28) aufweist,
(b) einer in dem Behälter (14) angeordneten Kraft stoffpumpe (16) mit einem Einlaßkanal (66, 68), der mit dem Haupt-Kraftstoffeinlaß (26, 28) verbunden ist,
(c) einem Hilfs-Kraftstoffeinlaß (54, 86) in dem Gehäuse (20) des Behälters (14), der mit dem Behälter (14) und dem Einlaßkanal (66, 68) der Kraftstoffpumpe (16) in Ver bindung steht,
(d) einem normalerweise geschlossenen Ventil (108, 109), das zwischen den Hilfs-Kraftstoffeinlaß (54, 86) öff nenden und schließenden Stellungen bewegbar ist,
(e) einer dem Ventil (108, 109) zugeordneten druck empfindlichen Einrichtung (102, 110), die bei einer Druckver ringerung in dem Einlaßkanal (66, 68) der Kraftstoffpumpe das Ventil (108, 109) öffnet, und
(f) einem Filterelement (90), das in dem Behälter (14) oberhalb des Hilfs-Kraftstoffeinlasses (54, 86) ange ordnet ist, um Kraftstoff zu filtern, der aus dem Behälter (14) durch den Hilfs-Kraftstoffeinlaß zu dem Einlaßkanal (66, 68) der Kraftstoffpumpe (16) strömt.

2. Kraftstoffmodul nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung (102, 110) eine Membran und einen elastisch vorgespannten Hebel (110) aufweist, von denen die Membran (102) sich über eine Kammer (40) erstreckt, die den Einlaßkanal (66, 68) der Kraftstoff pumpe und den Hilfs-Kraftstoffeinlaß (54, 86) verbindet, und der Hebel (110) auf eine Bewegung der Membran (102) an spricht und dem Ventil (108, 109) zugeordnet ist, um das Ventil in die Schließstellung vorzuspannen und das Ventil in Abhängigkeit von einer Bewegung der Membran (102) zu öffnen.

3. Kraftstoffmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) eine Ausnehmung (103) oberhalb des Hilfs-Kraftstoffeinlasses (54, 86) aufweist und daß das Filterelement (90) eine ringförmige Basis besitzt, die in der Ausnehmung (103) oberhalb des Hilfs-Kraftstoff einlasses (54, 86) sitzt.

4. Kraftstoffmodul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (90) aus einem hohlen Zylinder aus porösem Material besteht, der an der Oberseite verschlossen und am Boden zu dem Hilfs- Kraftstoffeinlaß (54, 86) hin offen ist, und daß dem Filter element (90) ein Träger (100) zugeordnet ist, der für eine starre Abstützung des Filterelementes (90) sorgt.

5. Kraftstoffmodul nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Träger (100) aus einem an seinen Enden offenen Zylinder mit Wandöffnungen besteht, der das Fil termaterial oberhalb des Hilfs-Kraftstoffeinlasses (54, 86) abstützt, während Kraftstoff zu dem Filtermaterial und durch das Filtermaterial hindurchströmen kann.