EP2003322B1 - Kraftstoffpumpe mit elektrisch kommutiertem Motor - Google Patents

Kraftstoffpumpe mit elektrisch kommutiertem Motor Download PDF

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EP2003322B1
EP2003322B1 EP08156792A EP08156792A EP2003322B1 EP 2003322 B1 EP2003322 B1 EP 2003322B1 EP 08156792 A EP08156792 A EP 08156792A EP 08156792 A EP08156792 A EP 08156792A EP 2003322 B1 EP2003322 B1 EP 2003322B1
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fuel
pump
filter
fuel pump
head
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Matthias Boutros
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TI Automotive Neuss GmbH
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    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F02M37/14—Feeding by means of driven pumps the pumps being combined with other apparatus
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    • 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
    • F02M37/44—Filters structurally associated with pumps

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery device for conveying fuel in the direction of an internal combustion engine.
  • DE 100 06 622 describes a fuel supply device for an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein a delivery unit promotes fuel from a reservoir to the engine. Downstream of the delivery unit, a fuel filter is arranged and downstream of the fuel filter, a pressure sensor is arranged. The pressure sensor is connected to a control device, by means of which the operation of the delivery unit is controlled such that the fuel pressure is at least approximately equal to a desired pressure.
  • the control device is arranged outside of the delivery unit.
  • DE 199 17 349 describes a pump assembly having a pump head and a pump housing within which an electric pump is disposed. Furthermore, for remote control of the electric pump a provided electronic control device. The control device is located outside the electric pump.
  • control electronics By providing a control electronics outside of the pump housing, a high cost of materials is caused. Furthermore, electrical losses occur due to the long conduction paths from the pump to the control device. Furthermore, a relatively large volume of construction is required because the control electronics claimed a separate housing. Furthermore, contact difficulties can occur at the electrical contact with the fuel pump, which increases the probability of failure of the fuel pump. In particular, an interruption of the contact, caused for example by vibrations.
  • WO 2006/080272 A1 describes a fuel delivery device having a fuel pump, a fuel filter and a filter head connected to the filter housing.
  • the control electronics is arranged on the filter head.
  • the object of the invention is to provide a fuel delivery device that is constructed inexpensively and allows a more reliable operation.
  • a fuel delivery device for delivering fuel toward an internal combustion engine includes a pump housing and a pump head connected to the pump housing. Furthermore, a fuel pump is provided with an electronically commutated brushless motor. The fuel pump is preferably disposed within a fuel filter, which in turn may be housed in the filter housing can. The filter housing can be closed, for example, at its geodetically upper side by the filter head.
  • control electronics for the electronically commutated brushless motor of the fuel pump are arranged in and / or on the pump head.
  • the control electronics can be completely housed in the pump head. Also, the control electronics completely outside, but be mounted directly on the pump head. A combination of these two embodiments is also possible.
  • a pressure sensor for regulating the pressure of the fuel pump is arranged in or on the filter head.
  • the probability of failure of the fuel delivery device can also be reduced, as can be dispensed with an external contacting of the fuel pump to the control electronics.
  • the required construction volume for the fuel delivery device can be further reduced because the control electronics does not require a separate housing.
  • the use of a brushless motor allows for a more robust design that allows for reliable operation of the fuel delivery device. In particular, disturbances in the operation of the fuel pump can be reduced by a brushless motor.
  • the fuel filter is disposed within the pump housing, preferably around the pump, so that the pump housing is a filter housing.
  • the pump head is designed as a filter head.
  • an electronic control system in particular for speed control of the electronically commutated brushless motor of the fuel pump is arranged in and / or on the filter head.
  • All mentioned electronic components can be mounted on a circuit board in and / or on the filter head, for example.
  • the control electronics in the filter head may be, for example, an electronic circuit by which the stator of the electronically commutated motor is driven.
  • the control can take place in dependence on the rotor position, which can be measured with a suitable device, for example by Hall sensors.
  • the filter head comprises a material with high thermal conductivity, for example a metallic material.
  • the material of the filter head has a thermal conductivity of more than 100 W / mK and in particular a thermal conductivity of more than 200 W / mK.
  • Preferred materials are, for example, die-cast zinc with a thermal conductivity of about 115 W / mK or aluminum with a thermal conductivity of about 237 W / mK.
  • the filter head may have a heat sink, for example with cooling fins or an otherwise enlarged cooling surface. If a high thermal conductivity of the filter head is not needed, for example because the components to be cooled produce a low heat loss, a plastic material can also be used. This is preferably PA6.6 (melt), which has a thermal conductivity of about 0.28 W / mK.
  • control electronics with good thermal conductivity to the filter head.
  • the control electronics may be formed, for example, as a circuit board, which has a large contact area to the filter head.
  • a fuel delivery device 11 for conveying fuel in the direction of an internal combustion engine, not shown, has a filter housing 10, a Filter head 12, and a fuel filter 14.
  • a fuel pump 16 with an electronically commutated brushless motor, not shown, is disposed within the fuel filter 14.
  • the filter housing 10 has an inlet 30, is sucked through the fuel by the fuel pump 16. Furthermore, an outlet 32 is provided, is conveyed via the fuel by the fuel pump 16 in the direction of the internal combustion engine.
  • the filter head 12 may for example have a circuit board on which the control electronics 18 is arranged for the electronically commutated brushless motor of the fuel pump. On this board, an electronic pressure sensor 20 for pressure control of the fuel pump 16 is further provided. Alternatively, a mechanical pressure control by a mechanical pressure regulator can take place.
  • the fuel delivery device may have an electrical connection device 26.
  • the filter head 12 may comprise a metallic material.
  • a cooling body 22 may be provided. This may for example be attached to a cover 24 which is connected to the filter head 12.
  • seals for sealing purposes, for example, above and below the fuel pump, seals, in particular in the form of O-rings may be provided. These can be arranged, for example, between the fuel pump 16 and the filter housing 10 or between the fuel filter 14 and the filter housing 10 or the filter head 12.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördervorrichtung zum Fördern von Kraftstoff in Richtung einer Brennkraftmaschine.
  • Zum Fördern von Kraftstoff in Richtung einer Brennkraftmaschine sind viele Arten von Kraftstoffpumpen bekannt.
  • DE 100 06 622 beschreibt eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Förderaggregat Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Brennkraftmaschine fördert. Stromabwärts des Förderaggregats ist ein Kraftstofffilter angeordnet und stromabwärts des Kraftstofffilters ist ein Drucksensor angeordnet. Der Drucksensor ist mit einer Steuereinrichtung verbunden, durch die der Betrieb des Förderaggregats derart gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck zumindest annähernd gleich einem Solldruck ist. Die Steuereinrichtung ist außerhalb des Förderaggregats angeordnet.
  • DE 199 17 349 beschreibt eine Pumpenanordnung, die einen Pumpenkopf und ein Pumpengehäuse aufweist, innerhalb dessen eine elektrische Pumpe angeordnet ist. Weiterhin ist zur Fernsteuerung der elektrischen Pumpe eine elektronische Steuervorrichtung vorgesehen. Die Steuervorrichtung befindet sich außerhalb der elektrischen Pumpe.
  • Durch das Vorsehen einer Steuerelektronik außerhalb des Pumpengehäuses wird ein hoher Materialaufwand verursacht. Weiterhin entstehen durch die langen Leitungswege von der Pumpe zu der Steuervorrichtung elektrische Verluste. Ferner wird ein relativ großes Bauvolumen benötigt, da die Steuerelektronik ein separates Gehäuse beansprucht. Weiterhin können an der elektrischen Kontaktierung zur Kraftstoffpumpe Kontaktschwierigkeiten entstehen, was die Ausfallwahrscheinlichkeit der Kraftstoffpumpe erhöht. Insbesondere kann eine Unterbrechung der Kontaktierung, beispielsweise durch Schwingungen verursacht werden.
  • WO 2006/080272 A1 beschreibt eine Kraftstofffördervorrichtung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Kraftstofffilter und einem mit dem Filtergehäuse verbundenen Filterkopf. Die Steuerelektronik ist am Filterkopf angeordnet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstofffördervorrichtung zu schaffen, die kostengünstig aufgebaut ist und einen zuverlässigeren Betrieb ermöglicht.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Eine Kraftstofffördervorrichtung zum Fördern von Kraftstoff in Richtung einer Brennkraftmaschine weist ein Pumpengehäuse sowie einen Pumenkopf auf, der mit dem Pumpengehäuse verbunden ist. Weiterhin ist eine Kraftstoffpumpe mit einem elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor vorgesehen. Die Kraftstoffpumpe ist vorzugsweise innerhalb eines Kraftstofffilters angeordnet, der wiederum im Filtergehäuse untergebracht sein kann. Das Filtergehäuse kann beispielsweise an seiner geodätisch oberen Seite durch den Filterkopf verschlossen sein.
  • Erfindungsgemäß ist die Steuerelektronik für den elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor der Kraftstoffpumpe im und/ oder am Pumpenkopf angeordnet. Die Steuerelektronik kann dabei vollständig im Pumpenkopf untergebracht sein. Auch kann die Steuerelektronik vollständig außerhalb, jedoch unmittelbar am Pumpenkopf angebracht sein. Eine Kombination dieser beiden Ausführungsformen ist ebenfalls möglich.
  • Erfindungsgemäß ist im oder am Filterkopf ein Drucksensor zur Druckregelung der Kraftstoffpumpe angeordnet. Durch die Unterbringung der Steuerelektronik für den elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor im Pumpenkopf wird der Materialaufwand für die Kraftstofffördervorrichtung verringert. Insbesondere kann daher die Konstruktion der Kraftstofffördervorrichtung einfacher und kostengünstiger erfolgen. Ferner werden elektrische Verluste, die durch lange Leitungswege von der Kraftstoffpumpe zu der Steuerelektronik verursacht werden, verringert und vorzugsweise vermieden. Dafür ist es bevorzugt, dass die Leitungswege von der Steuerelektronik zu dem elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor kurz ausgebildet sind.
  • Die Ausfallwahrscheinlichkeit der Kraftstofffördervorrichtung kann ferner reduziert werden, da auf eine externe Kontaktierung der Kraftstoffpumpe zu der Steuerelektronik verzichtet werden kann. Das erforderliche Bauvolumen für die Kraftstofffördervorrichtung kann weiterhin reduziert werden, da die Steuerelektronik kein separates Gehäuse benötigt. Die Verwendung eines bürstenlosen Motors erlaubt einen robusteren Aufbau, der einen zuverlässigen Betrieb der Kraftstofffördervorrichtung ermöglicht. Insbesondere können durch einen bürstenlosen Motor Störungen im Betrieb der Kraftstoffpumpe verringert werden.
  • Der Kraftstofffilter ist innerhalb des Pumpengehäuses, vorzugsweise um die Pumpe herum, angeordnet, so dass es sich bei dem Pumpengehäuse um ein Filtergehäuse handelt. In diesem Fall ist der Pumpenkopf als Filterkopf ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist im und/ oder am Filterkopf eine Regelelektronik, insbesondere zur Drehzahlregelung des elektronisch kommutierten bürstenlosen Motors der Kraftstoffpumpe angeordnet.
  • Sämtliche erwähnten elektronischen Komponenten können beispielsweise auf einer Platine im und/ oder am Filterkopf angebracht sein. Bei der Steuerelektronik im Filterkopf kann es sich beispielsweise um eine elektronische Schaltung handeln, durch die der Stator des elektronisch kommutierten Motors angesteuert wird. Die Ansteuerung kann dabei in Abhängigkeit der Rotorposition erfolgen, die mit einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise durch Hallsensoren gemessen werden kann.
  • Zur Verbesserung des thermischen Verhaltens ist es bevorzugt, dass der Filterkopf ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise ein metallisches Material aufweist. Besonders bevorzugt weist das Material des Filterkopfs eine Wärmeleitfähigkeit von über 100W/mK und insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von über 200 W/mK auf. Bevorzugte Materialien sind beispielsweise Zinkdruckguss mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 115 W/mK oder Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 237 W/mK. Zusätzlich bzw. alternativ kann der Filterkopf einen Kühlkörper, beispielsweise mit Kühlrippen oder einer anderweitig vergrößerten Kühloberfläche aufweisen. Sofern eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Filterkopfs nicht benötigt wird, beispielsweise weil die zu kühlenden Komponenten eine geringe Abwärme erzeugen, kann auch ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich hierbei um PA6.6 (melt), das eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,28 W/mK aufweist.
  • Zur weiteren Verbesserung des thermischen Verhaltens ist es bevorzugt, die Steuerelektronik gut wärmeleitend mit dem Filterkopf zu verbinden. Hierzu kann die Steuerelektronik beispielsweise als eine Platine ausgebildet sein, die eine große Kontaktfläche zu dem Filterkopf aufweist.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur erläutert.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Kraftstofffördervorrichtung.
  • Eine Kraftstofffördervorrichtung 11 zum Fördern von Kraftstoff in Richtung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine weist ein Filtergehäuse 10, einen
    Filterkopf 12, sowie einen Kraftstofffilter 14 auf. Eine Kraftstoffpumpe 16 mit einem nicht dargestellten elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor ist innerhalb des Kraftstofffilters 14 angeordnet. Das Filtergehäuse 10 weist einen Einlass 30 auf, über den Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe 16 angesaugt wird. Weiterhin ist ein Auslass 32 vorgesehen, über den Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe 16 in Richtung der Brennkraftmaschine gefördert wird. Der Filterkopf 12 kann beispielsweise eine Platine aufweisen, auf der die Steuerelektronik 18 für den elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Auf dieser Platine ist weiterhin ein elektronischer Drucksensor 20 zur Druckregelung der Kraftstoffpumpe 16 vorgesehen. Alternativ kann auch eine mechanische Druckregelung durch einen mechanischen Druckregler stattfinden.
  • Zur elektrischen Kontaktierung kann die Kraftstofffördervorrichtung eine elektrische Anschlussvorrichtung 26 aufweisen.
  • Um die thermischen Eigenschaften der Kraftstofffördervorrichtung zu verbessern, kann der Filterkopf 12 ein metallisches Material aufweisen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein Kühlkörper 22 vorgesehen sein. Dieser kann beispielsweise an einem Deckel 24 angebracht sein, der mit dem Filterkopf 12 verbunden ist.
  • Zu Dichtungszwecken können beispielsweise oberhalb und unterhalb der Kraftstoffpumpe Dichtungen, insbesondere in Form von O-Ringen vorgesehen sein. Diese können beispielsweise zwischen der Kraftstoffpumpe 16 und dem Filtergehäuse 10 oder zwischen dem Kraftstofffilter 14 und dem Filtergehäuse 10 bzw. dem Filterkopf 12 angeordnet sein.
  • Insbesondere sind für den Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstofffördervorrichtung keine weiteren elektronischen Komponenten in Form einer Steuervorrichtung notwendig.
  • Weiterhin sind für den Betrieb des Drucksensors 20 keine separaten elektrischen Stecker bzw. Gehäuse notwendig.

Claims (6)

  1. Kraftstofffördervorrichtung zum Fördern von Kraftstoff in Richtung einer Brennkraftmaschine, mit
    einer Kraftstoffpumpe (16),
    wobei die Kraftstoffpumpe (16) einen elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor aufweist,
    einem Filtergehäuse (10),
    einem mit diesem verbundenen Filterkopf (12),
    wobei die Kraftstoffpumpe (16) im Filtergehäuse (10) angeordnet ist und ferner ein Kraftstofffilter (14) im Filtergehäuse (10) angeordnet ist und
    eine Steuerelektronik (18) für den elektronisch kommutierten bürstenlosen Motor der Kraftstoffpumpe (16) im und/ oder am Filterkopf (12) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Filterkopf (12) ein Drucksensor (20) zur Druckregelung der Kraftstoffpumpe (16) angeordnet ist.
  2. Kraftstofffördervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kraftstofffilter (14), der im Filtergehäuse (10) um die Kraftstoffpumpe (16) herum angeordnet ist.
  3. Kraftstofffördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im und/ oder am Filterkopf (12) eine Regelelektronik, insbesondere zur Drehzahlregelung des elektronisch kommutierten bürstenlosen Motors der Kraftstoffpumpe (16) angeordnet ist.
  4. Kraftstofffördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkopf (12) ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  5. Kraftstofffördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkopf (12) ein metallisches Material aufweist.
  6. Kraftstofffördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkopf (12) einen Kühlkörper (22) aufweist.
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