EP1315899B1 - Filtermodul für eine kraftstofffördereinheit und kraftstofffördereinheit für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Filtermodul für eine kraftstofffördereinheit und kraftstofffördereinheit für ein kraftfahrzeug Download PDF

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EP1315899B1
EP1315899B1 EP01964909A EP01964909A EP1315899B1 EP 1315899 B1 EP1315899 B1 EP 1315899B1 EP 01964909 A EP01964909 A EP 01964909A EP 01964909 A EP01964909 A EP 01964909A EP 1315899 B1 EP1315899 B1 EP 1315899B1
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EP
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fuel
filter module
filter
inlet regions
conveying unit
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Peter Marx
Peter Schuchardt
Johannes Deichmann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir
    • F02M37/106—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir the pump being installed in a sub-tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/32—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements
    • F02M37/50—Filters arranged in or on fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/02—Feeding by means of suction apparatus, e.g. by air flow through carburettors
    • F02M37/025—Feeding by means of a liquid fuel-driven jet pump

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery unit of a motor vehicle with a fuel pump which has at least two inlet regions and two independent delivery chambers and with a filter module for filtering the fuel flowing into the inlet regions.
  • filter modules When used in today's motor vehicles fuel delivery units filter modules with one filter fabric for each of the inlet areas are used on the feed pump.
  • one of the delivery chamber serves to convey fuel from a surge pot to an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the second, separate from the first delivery chamber delivery chamber serves to promote fuel in the swirl pot.
  • the filter fabric may have a designated mesh size for the particular application.
  • the invention is based on the problem to design a filter module of the type mentioned so that it is particularly inexpensive to produce. Furthermore, a structurally particularly simple fuel delivery unit to be created.
  • the filter module has a common filter region directly connected to both inlet regions of the fuel pump.
  • the fuel delivery unit according to the invention requires a particularly low production cost for the filter area.
  • the filter region can be manufactured in one piece for both inlet regions and therefore particularly cost-effectively.
  • the two filter areas can be mounted very easily in one operation.
  • the fuel delivery unit is particularly compact and requires very few components to be mounted. A complex attachment of multiple filter areas on the feed pump is avoided thanks to the invention.
  • the fuel delivery unit is therefore structurally particularly simple.
  • Different filter levels of the fuel streams supplied to the delivery chambers can be easily generated according to another advantageous development of the invention if a filter region covers only one of the inlet regions of a plurality of filter regions with different pore widths arranged one above the other.
  • the filter region covering the one inlet region can be provided with a particularly small pore width.
  • the fuel supplied to this inlet area thus contains less dirt particles than the fuel which is supplied to the other inlet area.
  • the fuel delivery unit according to the invention could have a separate connection piece in the filter module for each of the inlet regions.
  • the filter module is structurally particularly simple if it has a single connection piece for both inlet areas.
  • a faulty assembly or a rotation of the filter module relative to the fuel pump can be according to a Another advantageous development of the invention simply avoid when a the inlet portions exhibiting housing part and a connecting piece of the filter module each have round cross-sections for the inlet areas and when the cross sections merge into one another.
  • a mutual influence of the currents in the inlet regions can be according to another advantageous embodiment of the invention easily avoided if the housing part has a guided up to the housing of the filter module partition.
  • Figure 1 shows schematically the the bottom of a fuel tank 1 facing region of a fuel delivery unit 2 in longitudinal section.
  • the fuel delivery unit 2 is mounted within a swirl pot 3 and has a fuel pump 5 driven by an electric motor 4.
  • the fuel pump 5 has a between two housing parts 6, 7 rotatably arranged impeller 8.
  • the housing parts 6, 7 are held by a spacer ring 9 at a distance.
  • the impeller 8 has in its end faces a plurality of rings 10 - 12 of vane chambers bounding vanes.
  • the wreaths 10 - 12 are arranged opposite each other partially annular channels 13 - 15.
  • the partially annular channels 13-15 and the blade chambers each form inlet chambers 16, 17 to outlet regions 18, 19 extending delivery chambers 20, 21.
  • the fuel pump 5 thus operates on the principle of the side channel pump.
  • the innermost of the delivery chambers 21 serves to supply an ejector 22 shown in Figure 3 with propellant.
  • the radially outer rings 10, 11 of the blade chambers are interconnected and form with the corresponding part-annular channels 13, 14 a single delivery chamber 20 for conveying fuel to an internal combustion engine, not shown, of the motor vehicle.
  • the fuel delivery unit 2 has a filter module 23 for both inlet regions 16, 17 with a common filter region 24 arranged in the surge pot 3.
  • the filter region 24 may be, for example, a filter fabric with a designated mesh size.
  • the filter region 24 can have a plurality of filter fabrics arranged one above the other with different mesh sizes, so that the fuel is first coarse and then finely filtered.
  • the filter region 24 is arranged on a connecting piece 25.
  • the connection piece 25 is inserted into the housing part 7 having the inlet regions 16, 17 and sealed by means of a sealing ring 26.
  • FIG. 2 shows the connection of the Connecting piece 25 with the housing part 7 in the region of the sealing ring 26 in a sectional view along the line II - II of Figure 1. It can be seen that the housing part 7 at the inlet portions 16, 17 each recesses 27 having a radius r and r Radii r merge into each other.
  • the connecting piece 25 is shaped accordingly and inserted into the recess 27.
  • FIG. 3 shows a sectional view through the fuel delivery unit 2 from FIG. 1 in the region of the suction jet pump 22.
  • the housing part 7 having the inlet regions 16, 17 has a receptacle 28 for the suction jet pump 22.
  • the suction jet pump 22 is manufactured in one piece with a nozzle 29 and a mixing tube 30 and plugged into the receptacle 28.
  • the mixing tube 30 and the nozzle 29 are connected to each other via webs 31.
  • the mixing tube 30 is guided into the swirl pot 3.
  • fuel is sucked from the swirl pot 3 via the filter module 23 shown in FIG. 1 and conveyed via the radially inner delivery chamber 21 to the nozzle 29 of the suction jet pump 22.
  • the ejector 22 sucks fuel from the fuel tank 1 and promotes this in the swirl pot 3.
  • the flows of the fuel are marked with arrows in the drawing.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the fuel delivery unit 32 according to the invention in longitudinal section. This differs from that of FIG. 1 primarily in that inlet regions 33, 34 are separated from one another by a partition wall 36 arranged in a housing part 35.
  • a filter module 37 with a common filter region 38 also has a dividing wall 40 in a connecting piece 39. This dividing wall 40 is guided from the housing part 35 as far as a second filter region 41. As seen in the flow direction, this second filter region 41 is arranged behind the common filter region 38 and has a particularly small pore width.
  • the common filter region 38 therefore serves for coarse filtering, while the second filter region 41 is provided for the fine filtering of the fuel supplied to the internal combustion engine.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit eines Kraftfahrzeuges mit einer Kraftstoffpumpe, die zumindest zwei Einlassbereiche und zwei voneinander unabhängige Förderkammern aufweist und mit einem Filtermodul zur Filterung des in die Einlassbereiche einströmenden Kraftstoffs.
  • Bei in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzten Kraftstofffördereinheiten werden an der Förderpumpe Filtermodule mit jeweils einem Filtergewebe für jeden der Einlassbereiche eingesetzt. In der Regel dient eine der Förderkammer zur Förderung von Kraftstoff aus einem Schwalltopf zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges. Die zweite, von der ersten Förderkammer getrennte Förderkammer dient zur Förderung von Kraftstoff in den Schwalltopf. Mittels der Saugstrahlpumpe wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter in den Schwalltopf gefördert. Das Filtergewebe kann für den jeweiligen Anwendungsfall eine vorgesehene Maschenweite aufweisen.
  • Nachteilig bei dem bekannten Filtermodul ist, dass es kostenintensiv herzustellen ist und eine aufwendige Montage erfordert. Die Kraftstofffördereinheit mit dem Filtermodul ist hierdurch ebenfalls sehr aufwendig aufgebaut.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Filtermodul der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass es besonders kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin soll eine konstruktiv besonders einfach aufgebaute Kraftstofffördereinheit geschaffen werden.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Filtermodul einen gemeinsamen direkt mit beiden Einlassbereichen der Kraftstoffpumpe verbundenen Filterbereich hat.
  • Durch diese Gestaltung erfordert die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit einen besonders geringen Fertigungsaufwand für den Filterbereich. Der Filterbereich lässt sich dank der Erfindung für beide Einlassbereiche einstückig und damit besonders kostengünstig fertigen. Weiterhin lassen sich die beiden Filterbereiche besonders einfach in einem Arbeitsgang montieren.
  • Weiterhin gestaltet sich die Kraftstofffördereinheit besonders kompakt und erfordert besonders wenige zu montierende Bauteile. Eine aufwändige Befestigung mehrerer Filterbereiche an der Förderpumpe wird dank der Erfindung vermieden. Die Kraftstofffördereinheit ist daher konstruktiv besonders einfach aufgebaut.
  • Eine gegenseitige Beeinflussung der Strömungen zu den Einlassbereichen lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn in Strömungsrichtung gesehen hinter dem gemeinsamen Filterbereich die Einlassbereiche voneinander getrennt sind.
  • Unterschiedliche Filtergrade der den Förderkammern zugeführten Kraftstoffströmen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erzeugen, wenn von mehreren übereinanderliegend angeordneten Filterbereichen mit unterschiedlichen Porenweiten ein Filterbereich nur einen der Einlassbereiche abdeckt. Durch diese Gestaltung lässt sich der den einen Einlassbereich abdeckende Filterbereich mit einer besonders kleinen Porenweite versehen. Der diesen Einlassbereich zugeführte Kraftstoff enthält damit weniger Schmutzpartikel als der Kraftstoff, der dem anderen Einlassbereich zugeführt wird.
  • Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit könnte für jeden der Einlassbereiche einen separaten Anschlussstutzen im Filtermodul aufweisen. Das Filtermodul gestaltet sich jedoch konstruktiv besonders einfach, wenn es einen einzigen Anschlussstutzen für beide Einlassbereiche hat.
  • Eine fehlerhafte Montage oder ein Verdrehen des Filtermoduls gegenüber der Kraftstoffpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn ein die Einlassbereiche aufweisendes Gehäuseteil und ein Anschlussstutzen des Filtermoduls jeweils runde Querschnitte für die Einlassbereiche aufweisen und wenn die Querschnitte ineinander übergehen.
  • Eine gegenseitige Beeinflussung der Strömungen in den Einlassbereichen lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Gehäuseteil eine bis zu dem Gehäuse des Filtermoduls geführte Trennwand hat.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung einer in einem Schwalltopf eingesetzten Kraftstofffördereinheit im Längsschnitt,
    Fig.2
    eine Schnittdarstellung durch einen Anschluss eines Filtermoduls der Kraftstofffördereinheit aus Figur 1 entlang der Linie II - II,
    Fig.3
    eine Schnittdarstellung durch die Kraftstofffördereinheit aus Figur 1 im Bereich einer Saugstrahlpumpe,
    Fig.4
    eine weitere Ausführungsform der Kraftstofffördereinheit im Längsschnitt.
  • Figur 1 zeigt schematisch den dem Boden eines Kraftstoffbehälters 1 zugewandten Bereich einer Kraftstofffördereinheit 2 im Längsschnitt. Die Kraftstofffördereinheit 2 ist innerhalb eines Schwalltopfes 3 montiert und weist eine von einem Elektromotor 4 angetriebenen Kraftstoffpumpe 5 auf. Die Kraftstoffpumpe 5 hat ein sich zwischen zwei Gehäuseteilen 6, 7 drehbar angeordnetes Laufrad 8. Die Gehäuseteile 6, 7 werden mittels eines Distanzringes 9 auf Abstand gehalten. Das Laufrad 8 weist in seinen Stirnseiten mehrere Kränze 10 - 12 von Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln auf. In den Gehäuseteilen 6, 7 sind den Kränzen 10 - 12 jeweils gegenüberstehend teilringförmige Kanäle 13 - 15 angeordnet. Die teilringförmigen Kanäle 13 - 15 und die Schaufelkammern bilden jeweils sich von Einlassbereichen 16, 17 zu Auslassbereichen 18, 19 erstreckende Förderkammern 20, 21. Die Kraftstoffpumpe 5 arbeitet damit nach dem Prinzip der Seitenkanalpumpe. Die innerste der Förderkammern 21 dient zur Versorgung einer in Figur 3 dargestellten Saugstrahlpumpe 22 mit Treibmittel. Die radial äußeren Kränze 10, 11 der Schaufelkammern sind untereinander verbunden und bilden mit den entsprechenden teilringförmigen Kanälen 13, 14 eine einzige Förderkammer 20 zur Förderung von Kraftstoff zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges.
  • Die Kraftstofffördereinheit 2 hat ein Filtermodul 23 für beide Einlassbereiche 16, 17 mit einem gemeinsamen im Schwalltopf 3 angeordneten Filterbereich 24. Bei dem Filterbereich 24 kann es sich beispielsweise um ein Filtergewebe mit einer vorgesehenen Maschenweite handeln. Ebenso kann der Filterbereich 24 mehrere übereinander angeordnete Filtergewebe mit unterschiedlichen Maschenweiten aufweisen, so dass der Kraftstoff zuerst grob und anschließend fein gefiltert wird. Der Filterbereich 24 ist auf einem Anschlussstutzen 25 angeordnet. Der Anschlussstutzen 25 ist in dem die Einlassbereiche 16, 17 aufweisenden Gehäuseteil 7 eingesteckt und mittels eines Dichtrings 26 abgedichtet. Figur 2 zeigt die Verbindung des Anschlussstutzens 25 mit dem Gehäuseteil 7 im Bereich des Dichtrings 26 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie II - II aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass das Gehäuseteil 7 an den Einlassbereichen 16, 17 jeweils Ausnehmungen 27 mit einem Radius r hat und dass die Radien r ineinander übergehen. Der Anschlussstutzen 25 ist entsprechend geformt und in die Ausnehmung 27 eingesteckt.
  • Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Kraftstofffördereinheit 2 aus Figur 1 im Bereich der Saugstrahlpumpe 22. Das die Einlassbereiche 16, 17 aufweisende Gehäuseteil 7 hat eine Aufnahme 28 für die Saugstrahlpumpe 22. Die Saugstrahlpumpe 22 ist einstückig mit einer Düse 29 und einem Mischrohr 30 gefertigt und in die Aufnahme 28 eingesteckt. Das Mischrohr 30 und die Düse 29 sind über Stege 31 miteinander verbunden. Das Mischrohr 30 ist bis in den Schwalltopf 3 geführt. Bei einem Antrieb der Kraftstoffpumpe 5 wird aus dem Schwalltopf 3 über das in Figur 1 dargestellte Filtermodul 23 Kraftstoff angesaugt und über die radial innere Förderkammer 21 zu der Düse 29 der Saugstrahlpumpe 22 gefördert. Die Saugstrahlpumpe 22 saugt Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 an und fördert diesen in den Schwalltopf 3. Zur Verdeutlichung sind in der Zeichnung die Strömungen des Kraftstoffs mit Pfeilen gekennzeichnet.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinheit 32 im Längsschnitt. Diese unterscheidet sich von der aus Figur 1 vor allem dadurch, dass Einlassbereiche 33, 34 durch eine in einem Gehäuseteil 35 angeordnete Trennwand 36 voneinander getrennt sind. Ein Filtermodul 37 mit einem gemeinsamen Filterbereich 38 hat in einem Anschlussstutzen 39 ebenfalls eine Trennwand 40. Diese Trennwand 40 ist von dem Gehäuseteil 35 bis zu einem zweiten Filterbereich 41 geführt. Dieser zweite Filterbereich 41 ist in Strömungsrichtung gesehen hinter dem gemeinsamen Filterbereich 38 angeordnet und hat eine besonders kleine Porenweite. Der gemeinsame Filterbereich 38 dient daher für die Grobfilterung, während der zweite Filterbereich 41 für die Feinfilterung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs vorgesehen ist.

Claims (6)

  1. Kraftstofffördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftstoffpumpe (5), die zumindest zwei Einlassbereiche (16, 17, 33, 34) und zwei voneinander unabhängige Förderkammern (20, 21) aufweist und mit einem Filtermodul (23, 37) zur Filterung des in die Einlassbereiche (16, 17, 33, 34) einströmenden Kraftstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul (23, 37) einen gemeinsamen, direkt mit beiden Einlassbereichen (16, 17, 33, 34) der Kraftstoffpumpe (5) verbundenen Filterbereich (24, 38) hat.
  2. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass in Strömungsrichtung gesehen hinter dem gemeinsamen Filterbereich (38) des Filtermoduls (23, 37) die Einlassbereiche (33, 34) voneinander getrennt sind.
  3. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren übereinanderliegend angeordneten Filterbereichen (38, 41) mit unterschiedlichen Porenweiten des Filtermoduls (23, 37) ein Filterbereich (41) nur einen der Einlassbereiche (33) abdeckt.
  4. Kraftstofffördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul (23, 37) einen einzigen Anschlussstutzen (25, 39) für beide Einlassbereiche (16, 17, 33, 34) hat.
  5. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Einlassbereiche (16, 17, 33, 34) aufweisendes Gehäuseteil (7, 35) und ein Anschlussstutzen (25, 39) des Filtermoduls (23, 37) jeweils runde Querschnitte für die Einlassbereiche (16, 17, 33, 34) aufweisen und dass die Querschnitte ineinander übergehen.
  6. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuseteil (35) eine bis zu dem Anschlussstutzen (39) des Filtermoduls (37) geführte Trennwand (40) hat.
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