EP3516200B1 - Kraftstofffördereinheit - Google Patents

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EP3516200B1
EP3516200B1 EP17771444.1A EP17771444A EP3516200B1 EP 3516200 B1 EP3516200 B1 EP 3516200B1 EP 17771444 A EP17771444 A EP 17771444A EP 3516200 B1 EP3516200 B1 EP 3516200B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
valve
electric motor
rotation
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17771444.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3516200A1 (de
Inventor
Stefan Kleineberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of EP3516200A1 publication Critical patent/EP3516200A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3516200B1 publication Critical patent/EP3516200B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • F02M37/02—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
    • 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
    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery unit in a fuel tank with a fuel pump that can be driven by an electric motor and with at least one suction jet pump operated by a propulsion jet that can be pumped by the fuel pump for delivering fuel, the fuel pump being arranged in a surge pot which can be filled by the suction jet pump, and wherein the fuel pump has a first outlet through which fuel can be delivered to a consumer.
  • feed pumps are regularly used to convey the medium stored in the tank. This is used to promote the stored medium to a specific consumer.
  • a tank system for storing fuel to supply an internal combustion engine as is common, for example, in a large number of motor vehicles.
  • Different feed pumps can be used to convey the stored medium.
  • fuel pumps are used for this purpose.
  • suction jet pumps are known. Suction jet pumps are based on the principle that by conveying a propulsion jet through an intake pipe, a negative pressure is generated in the area of an intake point, which entrains fuel in the vicinity. The suction jet pump therefore requires a propulsion jet for its operation, which is generated by pumping fuel through another fuel pump. For example, combinations of an electrically operated fuel pump with one or more suction jet pumps are well known.
  • the suction jet pumps serve here, for example, for the pre-delivery of fuel into a surge pot, from which the electrically operated fuel pump, which is predominantly designed as submersible pumps, delivers the fuel.
  • the suction jet pumps are distributed in the tank in such a way that complete emptying is possible regardless of the respective driving situation and, in particular, the inclination of the vehicle. This is particularly advantageous in the case of a tank with a plurality of chambers, in which, from a certain level in the tank, a fluidic connection between the individual chambers is only ensured through the delivery line of the suction jet pumps.
  • suction jet pumps are operated continuously as soon as the electrically operated fuel pump is delivering fuel, that is, as soon as a propulsion jet is being delivered by the suction jet pump. Due to the permanent operation of the suction jet pumps, which is not always necessary, since the additional delivery rate of the suction jet pump is not required in every situation, an unnecessarily large amount of energy is consumed.
  • the pamphlet EP 2803848 A1 discloses a fuel delivery system for supplying an internal combustion engine with fuel, the fuel delivery system having a fuel tank, a surge pot and an electric fuel pump.
  • the fuel pump has a first outlet through which fuel is delivered from the surge pot to the internal combustion engine.
  • the fuel pump also has a second outlet which leads to a suction jet pump with which fuel can be conveyed from the fuel tank into the surge pot.
  • a valve is arranged between the suction jet pump and the second outlet, which valve is switched with the aid of a level sensor which measures the level of the fuel in the surge tank.
  • the pamphlet DE 10 2007 039 861 A1 discloses a fuel delivery system with a saddle tank which has a first and a second area, and a surge pot which is arranged in the first area and in which an electric fuel delivery pump is located.
  • the fuel feed pump uses a line to deliver fuel from the surge pot to an internal combustion engine to be supplied with fuel.
  • Two suction jet pumps are driven via a further line that can be closed with the aid of a valve.
  • the first suction jet pump delivers fuel from the second area of the saddle tank to the first area of the saddle tank, while the second suction jet pump delivers fuel from the first area of the saddle tank into the surge tank.
  • the valve is controlled electrically via a motor control unit.
  • the invention relates to a fuel delivery unit for a fuel tank with a fuel pump that can be driven by an electric motor and with at least one suction jet pump operated by a propellant jet that can be fed by the fuel pump, wherein the fuel pump can be arranged in a surge pot that can be filled by the suction jet pump, and wherein the fuel pump has a first outlet through which fuel can be delivered to a consumer, wherein the fuel pump has a second outlet, wherein the second outlet can be opened or closed by a valve and wherein the valve is mechanically coupled to the electric motor the electric motor is adjustable.
  • valve By actuating the valve via a mechanical coupling with the electric motor, a particularly simple adjustment of the valve can be achieved. In particular, no additional active components are required that would require a separate power supply or control. This minimizes the additional effort to be carried out.
  • the valve is preferably connected to the electric motor or the shaft driven by the electric motor via a coupling, so that the rotary movement of the electric motor can be transmitted to the valve or the coupling. It can also be advantageous if the rotary movement of the electric motor is translated via a gear-like component. This can, for example, the rotary movement of the electric motor can be translated into a translational movement. Depending on the design of the valve, this can be advantageous.
  • a fuel delivery unit is used here as an example.
  • the principle according to the invention can, however, also be easily applied to other delivery units for liquid media.
  • the fuel pump has a first outlet through which the fuel delivered from the surge tank by the fuel pump can be delivered from the tank to a consumer.
  • the consumer is preferably formed by an internal combustion engine.
  • Fuel pumps of this type with an outlet are known in the prior art and are available in a variety of ways.
  • the fuel pump has a second outlet through which a partial volume of the fuel delivered by the fuel pump can be conveyed away. This partial volume conveyed away is preferably used to supply a suction jet pump in the tank with a propellant jet. Fuel can be conveyed by the suction jet pump through the propulsion jet, which fuel is conveyed, for example, from the tank into the surge pot in which the fuel pump is arranged.
  • the second outlet is specifically closed or released by a valve. This enables the ejector pump to be activated or deactivated by opening or closing the second outlet.
  • a propulsion jet can be conveyed through the second outlet, by means of which one or more suction jet pumps can be driven. This is advantageous, for example, to get fuel from remote areas of the tank to promote to the suction area of the fuel pump.
  • multi-chamber tanks or very jagged tanks often do not offer the possibility that the fuel can flow to the suction area of the fuel pump purely by gravity at every filling level.
  • a preferred exemplary embodiment is characterized in that the position of the valve can be changed by a rotational movement of the electric motor driving the fuel pump in the opposite direction to the regular rotational movement for the fuel delivery.
  • the regular rotational movement means the direction of rotation of the electric motor in which the electric motor is rotated in order to deliver fuel from the tank to a consumer.
  • Fuel pumps are preferably designed for a defined direction of rotation, so that fuel is only delivered to the consumer when the electric motor is rotated in this direction of rotation.
  • electrically commutated motors are used, which can be rotated in both directions of rotation by appropriately influencing the electrical excitation field. With a suitable mechanical design of the coupling between the electric motor and the valve, the valve can be controlled in a targeted manner as a function of the direction of rotation of the electric motor.
  • valve can be moved by the electric motor via a coupling. This is advantageous because the valve can be controlled in a targeted manner.
  • an electrically operated clutch could also be provided, which can be opened and closed via a switching command.
  • a mechanical coupling is preferably provided for connecting the valve to the electric motor.
  • the position of the valve can be changed by reversing the direction of rotation of the electric motor by less than 360 degrees, preferably by less than 180 degrees and particularly preferably by less than 90 degrees.
  • the position of the valve is preferably only influenced by a partial rotation of the electric motor in the opposite direction to the regular direction of rotation. This is intended to prevent a prolonged rotation opposite to the regular direction of rotation from not delivering any more fuel or even achieving a return of the fuel.
  • the valve should be actuated quickly, so that the shortest possible turning path is advantageous. Furthermore, the period of time that is required to allow the electric motor to rotate again in the regular direction after reversing the direction of rotation is shortened, since no high rotation angles are achieved in the opposite direction.
  • the position of the valve can be changed by at least 75 degrees by reversing the direction of rotation of the electric motor.
  • a sufficiently large rotary movement in the opposite direction is necessary in order to rule out unintentional actuation of the valve.
  • a minimum rotational travel is required in order to be able to transmit a sufficiently large movement to the valve in order to either open or close it.
  • the coupling is designed in two parts, whereby the two coupling parts can be rotated relative to each other about the axis of rotation of the coupling by reversing the direction of rotation, whereby a translational movement of at least one coupling part along the axis of rotation can be generated by the rotation of the two coupling parts relative to one another.
  • Such a design is advantageous in order to translate the rotary movement of the electric motor into a translational movement and thus a suitable actuation of the valve to make sure.
  • the two coupling parts can, for example, have two link-like contact surfaces with which they rest against one another. By moving the two coupling parts relative to one another, the rotary movement can be translated into a translational movement. This can be achieved, for example, by providing inclines and ascending or descending trajectories on which the coupling parts slide.
  • the coupling parts are particularly preferably designed in such a way that they hook into one another and experience no relative movement to one another when the electric motor is moved in the regular direction of rotation and fuel is thus conveyed.
  • the actuation of the valve is preferably avoided so that it remains in the respectively last set position.
  • An open valve can thus remain open in a targeted manner or, conversely, a closed valve can remain closed.
  • the translational movement of the at least one coupling part along the axis of rotation can be transmitted to a valve disk, the second outlet being able to be opened or closed by the valve disk.
  • a valve disk By moving a valve disk in translation, an opening can be specifically released or closed.
  • the second outlet can thus be opened or closed in a simple manner, as a result of which the delivery of fuel to the suction jet pump for generating a propulsion jet can be started or stopped.
  • valve disk has a latch, the valve disk being fixed by the latch in the respective position which was caused by the translational movement of the at least one coupling part.
  • the latching is advantageous in order to enable the valve disk to remain in one position so that the valve either remains open or closed.
  • a possible latching mechanism provides, for example, barbs which engage in recesses provided for this purpose when the valve disk is moved. By combining a translatory movement with a rotary movement, the latching can also be released again, for example by rotating the barbs relative to the depressions and then translating the valve disc on a smooth inner surface of the channel in which the valve disc is guided can be moved towards the coupling or away from the coupling.
  • the principle works in a similar way to latching, as is known from ballpoint pens, for example.
  • valve disk to be locked in an open position and in a closed position and allow the valve disk to be shifted between these two positions by rotating the electric motor counter to the normal direction of rotation.
  • the latching of the valve disk can be released by the translational movement of the at least one coupling part and / or by the rotary movement of the at least one coupling part.
  • valve plate is moved from one of the two positions by a first rotary movement of the electric motor against the regular direction of rotation into the second position and is securely locked there and into the same position by a second rotary movement of the electric motor Direction is released from the second position and pushed back to the first position.
  • the valve disc remains in its respective position when the electric motor rotates in the regular direction of rotation.
  • the Figure 1 shows a hydraulic circuit diagram of a fuel pump according to the invention.
  • the outlets of the fuel pump are denoted by the reference symbols A1 and A2.
  • the outlet A1 leads to the consumer, such as the internal combustion engine, which is connected downstream of the fuel pump.
  • the outlet A2 leads to one or more suction jet pumps that can be supplied with a propulsion jet through outlet A2.
  • the outlet A2 can be opened or completely closed by the valve V1.
  • the suction jet pump connected downstream of the outlet A2 can thus be activated or deactivated in that the fuel conveyed to generate a propulsion jet can or cannot flow through the valve V1.
  • the electric motor M1 drives the pump stage P1 of the fuel pump.
  • the valve V1 is also connected to the electric motor M1 via a clutch K1 and can be moved by the electric motor M1.
  • the clutch K1 is designed in such a way that the valve V1 is not moved along one direction of rotation of the electric motor M1, but can be moved from the open position to the closed position along the opposite direction of rotation of the electric motor M1 or, conversely, from the closed position to the open one can be.
  • the electric motor M1 is connected in an electrically conductive manner to the energy source E1. By changing the polarity of the excitation field, the direction of rotation of the electric motor M1 can be changed, so that it rotates either clockwise or counterclockwise.
  • the Figure 2 shows a schematic view of the clutch K1 of the fuel pump of FIG Figure 1 .
  • the clutch K1 is in the exemplary embodiment Figure 1 formed by two coupling parts 1 and 2.
  • the coupling part 1 is connected to the output shaft of the electric motor M1 and is thus rotated along with the rotary movement of the electric motor M1.
  • the coupling part 2 is connected to the valve disk 3 of the valve V1 and is still in contact with the coupling part 1. If the coupling part 1 is rotated by the electric motor M1 against the regular direction of rotation for operating the fuel pump, the coupling part 1 is rotated relative to the coupling part 2.
  • the design of the coupling parts 1 and 2 thus generates a translational movement along the axis of rotation towards the valve V1, whereby the valve disk 3 is displaced in translation.
  • the coupling parts 1 and 2 can be designed, for example, like a gate and have bevels.
  • the coupling part 2 is transmitted to at least part of the rotary movement of the coupling part 1 on the valve disk 3.
  • the valve disk 3 has a locking device 4 formed by barbs, by means of which the valve disk 3 can be fixed in the housing 5, which forms the outlet A2.
  • the housing 5 can have recesses into which the barbs can engage.
  • valve disk 3 is supported by the spring 6 with respect to the housing 5, whereby the return movement of the valve disk towards the clutch K1 is supported. Without a rotary movement of the electric motor M1 against the regular direction of rotation, the valve disk 3 remains in its last position either in the open or in the closed state. The position of the valve V1 is thus completely determined by the rotary movement of the electric motor M1.
  • the Figure 3 shows a section through a fuel pump 7 with the two outlets A1 and A2 at the upper end area. Of the Outlet A2 can be fed into the Figures 1 and 2 Valve V1 shown are released and closed.
  • the out Figure 2 known structure is integrated into the fuel pump 7 above the electric motor M1.
  • the reference symbols of Figure 3 agree with those of Figure 2 if identical items are shown.
  • FIG Figure 3 shows a possible exemplary embodiment for a fuel pump for a fuel delivery unit according to the invention.
  • the fuel pump 7 like an ordinary fuel pump, has a suction opening at the lower end region through which it can draw in the fuel from its surroundings.
  • the fuel is then conveyed upwards by the fuel pump and in the exemplary embodiment of FIG Figure 3 conveyed away through outlet A1 and, depending on the opening state of valve V1, through outlet A2.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit in einem Kraftstofftank mit einer durch einen Elektromotor antreibbaren Kraftstoffpumpe und mit zumindest einer durch einen von der Kraftstoffpumpe förderbaren Treibstrahl betriebenen Saugstrahlpumpe zur Förderung von Kraftstoff, wobei die Kraftstoffpumpe in einem Schwalltopf angeordnet ist, welcher durch die Saugstrahlpumpe befüllbar ist, und wobei die Kraftstoffpumpe einen ersten Auslass aufweist, durch welchen Kraftstoff hin zu einem Verbraucher förderbar ist.
    • Stand der Technik
  • In Tanksystemen werden regelmäßig Förderpumpen zur Förderung des in dem Tank gelagerten Mediums eingesetzt. Dies dient dazu, das gespeicherte Medium zu einem bestimmten Verbraucher zu fördern. In einem speziellen Fall handelt es sich beispielsweise um ein Tanksystem zur Bevorratung von Kraftstoff zur Versorgung eines Verbrennungsmotors, wie es beispielsweise in einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen üblich ist. Zur Förderung des gespeicherten Mediums können unterschiedliche Förderpumpen eingesetzt werden. Im speziellen Fall von Kraftstoff, welcher exemplarisch im Nachfolgenden beschrieben wird, ohne dabei jedoch Anwendungen außerhalb des Kraftstoffs auszuschließen, werden hierzu sogenannte Kraftstoffpumpen eingesetzt.
  • Im Stand der Technik sind vielfältige Ausführungen von elektrisch betriebenen Kraftstoffpumpen bekannt. Durch das Anlegen einer Spannung an den mit einer Pumpstufe verbundenen Elektromotor kann ein Kraftstoffvolumen gefördert werden.
  • Darüber hinaus sind Saugstrahlpumpen bekannt. Saugstrahlpumpen basieren auf dem Prinzip, dass durch die Förderung eines Treibstrahls durch ein Saugrohr im Bereich einer Ansaugstelle ein Unterdruck erzeugt wird, wodurch in der Umgebung befindlicher Kraftstoff mitgerissen wird. Die Saugstrahlpumpe benötigt daher für Ihren Betrieb jeweils einen Treibstrahl der durch die Förderung von Kraftstoff durch eine weitere Kraftstoffpumpe erzeugt wird. Weithin bekannt sind beispielsweise Kombinationen einer elektrisch betriebenen Kraftstoffpumpe mit einer oder mehreren Saugstrahlpumpen.
  • Die Saugstrahlpumpen dienen hierbei beispielsweise dem Vorfördern von Kraftstoff in einen Schwalltopf, aus welchem die elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe, die überwiegend als Tauchpumpen ausgeführt sind, den Kraftstoff abfördert. Die Saugstrahlpumpen werden derart im Tank verteilt, dass eine vollständige Entleerung unabhängig von der jeweiligen Fahrsituation und insbesondere der Neigung des Fahrzeugs möglich ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einem Tank mit mehreren Kammern, bei welchen ab einem bestimmten Füllstand im Tank eine fluidische Verbindung zwischen den einzelnen Kammern nur noch durch die Förderleitung der Saugstrahlpumpen gewährleistet ist.
  • Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die Saugstrahlpumpen dauerhaft betrieben werden, sobald die elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe Kraftstoff fördert, also sobald ein Treibstrahl durch die Saugstrahlpumpe gefördert wird. Durch den permanenten Betrieb der Saugstrahlpumpen, der grundsätzlich nicht immer nötig ist, da nicht in jeder Situation die zusätzliche Förderleisung der Saugstrahlpumpe benötigt wird, wird unnötig viel Energie verbraucht.
  • Es sind Lösungen bekannt, die das Zu- und Abschalten einzelner Saugstrahlpumpen durch schaltbare Ventile vorsehen. Dies ist jedoch insbesondere nachteilig, da zusätzliche aktive Komponenten, die schaltbaren Ventile, vorgesehen werden müssen, ein zusätzlicher Treiber im Steuergerät für die Kraftstoffförderung vorgesehen werden muss und auch eine zusätzliche Verkabelung zur Ansteuerung der Ventile vorgesehen werden muss.
  • Die Druckschrift EP 2803848 A1 offenbart ein Kraftstofffördersystem zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei das Kraftstofffördersystem einen Kraftstofftank, einen Schwalltopf und eine elektrische Kraftstoffpumpe aufweist. Die Kraftstoffpumpe weist einen ersten Ausgang auf, durch den Kraftstoff aus dem Schwalltopf zum Verbrennungsmotor gefördert wird. Ferner weist die Kraftstoffpumpe einen zweiten Ausgang auf, der zu einer Saugstrahlpumpe führt, mit der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in den Schwalltopf gefördert werden kann. Zwischen der Saugstrahlpumpe und dem zweiten Ausgang ist ein Ventil angeordnet, welches mithilfe eines Füllstandsensors, welches den Füllstand des Kraftstoffs im Schwalltopf misst, geschaltet wird.
  • Die Druckschrift DE 10 2007 039 861 A1 offenbart ein Kraftstofffördersystem mit einem Satteltank, der einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, und einem Schwalltopf, der in dem ersten Bereich angeordnet ist und in dem sich eine elektrische Kraftstoffförderpumpe befindet. Die Kraftstoffförderpumpe fördert mittels einer Leitung Kraftstoff aus dem Schwalltopf zu einem mit Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungsmotor. Über eine weitere Leitung, die mithilfe eines Ventils verschließbar ist, werden zwei Saugstrahlpumpen angetrieben. Die erste Saugstrahlpumpe fördert Kraftstoff vom zweiten Bereich des Satteltanks in den ersten Bereich des Satteltanks, während die zweite Saugstrahlpumpe Kraftstoff vom ersten Bereich des Satteltank in den Schwalltopf fördert. Das Ventil wird elektrisch über ein Motorsteuergerät angesteuert.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftstofffördereinheit zu schaffen, welche eine einfache und bedarfsgerechte Aktivierung und Deaktivierung einer Saugstrahlpumpe ermöglicht.
  • Die Aufgabe hinsichtlich der Kraftstofffördereinheit wird durch eine Kraftstofffördereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit für einen Kraftstofftank mit einer durch einen Elektromotor antreibbaren Kraftstoffpumpe und mit zumindest einer durch einen von der Kraftstoffpumpe förderbaren Treibstrahl betriebenen Saugstrahlpumpe zur Förderung von Kraftstoff, wobei die Kraftstoffpumpe in einem Schwalltopf angeordnet werden kann, welcher durch die Saugstrahlpumpe befüllbar ist, und wobei die Kraftstoffpumpe einen ersten Auslass aufweist, durch welchen Kraftstoff hin zu einem Verbraucher förderbar ist, wobei die Kraftstoffpumpe einen zweiten Auslass aufweist, wobei der zweite Auslass durch ein Ventil freigebbar oder verschließbar ist und wobei das Ventil über eine mechanische Kopplung mit dem Elektromotor durch den Elektromotor verstellbar ist.
  • Durch die Betätigung des Ventils über eine mechanische Kopplung mit dem Elektromotor kann eine besonders einfache Verstellung des Ventils erreicht werden. Insbesondere sind keine zusätzlichen aktiven Komponenten notwendig, die eine gesonderte Stromversorgung oder Ansteuerung benötigen würden. Dies minimiert den zu betreibenden Mehraufwand. Vorzugsweise ist das Ventil über eine Kupplung an den Elektromotor oder die vom Elektromotor angetriebene Welle angebunden, so dass die Drehbewegung des Elektromotors auf das Ventil oder die Kupplung übertragen werden kann. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Drehbewegung des Elektromotors über eine getriebeähnliche Komponente übersetzt wird. Dadurch kann beispielsweise die Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung übersetzt werden. Je nach Ausgestaltung des Ventils kann dies vorteilhaft sein.
  • Es wird an dieser Stelle beispielhaft von einer Kraftstofffördereinheit gesprochen. Das erfindungsgemäße Prinzip ist jedoch auch ohne Weiteres auf andere Fördereinheiten für flüssige Medien anwendbar.
  • Die Kraftstoffpumpe weist einen ersten Auslass auf, durch welchen der aus dem Schwalltopf durch die Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoff aus dem Tank hinaus hin zu einem Verbraucher gefördert werden kann. Im Falle einer Kraftstofffördereinheit ist der Verbraucher vorzugsweise durch einen Verbrennungsmotor gebildet. Kraftstoffpumpen dieser Art mit einem Auslass sind im Stand der Technik bekannt und in vielfältiger Weise verfügbar. Erfindungsgemäß weist die Kraftstoffpumpe einen zweiten Auslass auf, durch den ein Teilvolumen des durch die Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs abgefördert werden kann. Dieses abgeförderte Teilvolumen dient bevorzugt der Versorgung einer Saugstrahlpumpe im Tank mit einem Treibstrahl. Durch den Treibstrahl kann von der Saugstrahlpumpe Kraftstoff gefördert werden, welcher beispielsweise aus dem Tank in den Schwalltopf, in welchem die Kraftstoffpumpe angeordnet ist, gefördert wird.
  • Da der Treibstrahl nicht permanent zur Saugstrahlpumpe gefördert werden muss, da es in manchen Fahrsituationen schlicht nicht notwendig ist, wird der zweite Auslass von einem Ventil gezielt verschlossen oder freigeben. Dadurch lässt sich die Saugstrahlpumpe aktivieren oder deaktivieren, indem der zweite Auslass freigegeben wird oder verschlossen wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch den zweiten Auslass ein Treibstrahl förderbar ist, durch welchen eine oder mehrere Saugstrahlpumpen antreibbar sind. Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise Kraftstoff aus entlegenen Bereichen des Tanks hin zum Ansaugbereich der Kraftstoffpumpe zu fördern. Insbesondere Mehrkammertanks oder sehr zerklüftete Tanks bieten oftmals nicht die Möglichkeit, dass der Kraftstoff bei jedem Füllstand rein durch die Schwerkraft hin zum Ansaugbereich der Kraftstoffpumpe strömen kann.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Ventils durch eine zur regulären Drehbewegung für die Kraftstoffförderung gegensinnige Drehbewegung des die Kraftstoffpumpe antreibenden Elektromotors veränderbar ist.
  • Mit der regulären Drehbewegung ist die Drehrichtung des Elektromotors gemeint, in welche der Elektromotor gedreht wird, um Kraftstoff aus dem Tank hin zu einem Verbraucher zu fördern. Bevorzugt werden Kraftstoffpumpen für eine definierte Drehrichtung ausgelegt, so dass nur dann Kraftstoff hin zum Verbraucher gefördert wird, wenn der Elektromotor in diese Drehrichtung gedreht wird. In modernen Kraftstoffpumpen werden unter anderem elektrisch kommutierte Motoren eingesetzt, die durch eine entsprechende Beeinflussung des elektrischen Erregerfeldes in beide Drehrichtungen verdreht werden können. Durch eine geeignete mechanische Gestaltung der Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Ventil kann das Ventil abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors gezielt angesteuert werden.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Ventil über eine Kupplung durch den Elektromotor bewegbar ist. Dies ist vorteilhaft, da somit das Ventil gezielt angesteuert werden kann. Prinzipiell wäre auch eine elektrisch betätige Kupplung vorsehbar, die über einen Schaltbefehl geöffnet und geschlossen werden kann. Dies würde aber dem eigentlichen Erfindungsgedanken entgegenstehen, da gerade eine möglichst einfache Betätigungsmöglichkeit für das Ventil erwünscht ist, so dass vorzugsweise eine mechanische Kupplung zur Anbindung des Ventils an den Elektromotor vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Stellung des Ventils durch eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors von weniger als 360 Grad, vorzugsweise von weniger als 180 Grad und besonders bevorzugt von weniger als 90 Grad veränderbar ist.
  • Bevorzugt wird die Stellung des Ventils nur durch eine partielle Drehung des Elektromotors in Gegenrichtung zur regulären Drehrichtung beeinflusst. Dies soll verhindern, dass durch eine länger andauernde Drehung entgegen der regulären Drehrichtung kein Kraftstoff mehr gefördert wird oder gar eine Rückförderung des Kraftstoffs erreicht wird. Außerdem soll die Betätigung des Ventils schnell erfolgen, so dass ein möglichst kurzer Verdrehweg vorteilhaft ist. Des Weiteren wird die Zeitspanne, die benötigt wird, um den Elektromotor nach einer Drehrichtungsumkehr wieder in die reguläre Richtung drehen zu lassen, verkürzt, da keine hohen Drehwinkel in die Gegenrichtung erreicht werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Stellung des Ventils durch eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors von mindestens 75 Grad veränderbar ist. Eine genügend große Drehbewegung in die Gegenrichtung ist notwendig, um unbeabsichtigte Betätigungen des Ventils auszuschließen. Weiterhin wird bei einer mechanischen Kupplung ein Mindestdrehweg benötigt, um eine ausreichend große Bewegung auf das Ventil übertragen zu können, um es entweder zu öffnen oder zu schließen.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die Kupplung zweiteilig ausgebildet ist, wobei durch eine Drehrichtungsumkehr die beiden Kupplungsteile gegeneinander um die Drehachse der Kupplung verdrehbar sind, wobei durch die Verdrehung der beiden Kupplungsteile relativ zueinander eine translatorische Bewegung zumindest eines Kupplungsteils entlang der Drehachse erzeugbar ist. Eine solche Gestaltung ist vorteilhaft, um die Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung zu übersetzen und so eine geeignete Betätigung des Ventils sicher zu stellen. Die beiden Kupplungsteile können beispielsweise zwei kulissenartige Kontaktflächen aufweisen, mit denen sie aneinander anliegen. Durch eine Relativbewegung der beiden Kupplungsteile zueinander kann die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung übersetzt werden. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen von Schrägen und auf- beziehungsweise absteigenden Bahnkurven, auf denen die Kupplungsteile gleiten, erreicht werden.
  • Besonders bevorzugt sind die Kupplungsteile derart gestaltet, dass sie sich ineinander verhaken und keine Relativbewegung zueinander erfahren, wenn der Elektromotor in der regulären Drehrichtung bewegt wird und somit Kraftstoff gefördert wird. Bevorzugt wird bei einer Drehbewegung entlang der regulären Drehrichtung die Betätigung des Ventils vermieden, so dass es in der jeweils letzten eingestellten Position verbleibt. Somit kann gezielt ein geöffnetes Ventil weiter geöffnet bleiben oder umgekehrt ein geschlossenes Ventil geschlossen bleiben.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils entlang der Drehachse auf einen Ventilteller übertragbar ist, wobei durch den Ventilteller der zweite Auslass freigebbar oder verschließbar ist. Durch das translatorische Verschieben eines Ventiltellers kann gezielt eine Öffnung freigegeben werden oder diese verschlossen werden. Der zweite Auslass kann somit auf einfache Weise freigegeben oder verschlossen werden, wodurch die Förderung von Kraftstoff zur Saugstrahlpumpe zur Erzeugung eines Treibstrahl gestartet oder beendet werden kann.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Ventilteller eine Verrastung aufweist, wobei der Ventilteller durch die Verrastung in der jeweiligen Stellung fixiert wird, welche durch die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils verursacht wurde.
  • Die Verrastung ist vorteilhaft, um das Verharren des Ventiltellers in einer Stellung zu ermöglichen, damit das Ventil entweder geöffnet oder geschlossen bleibt. Ein möglicher Verrastmechanismus sieht beispielsweise Widerhaken vor, die in dafür vorgesehene Vertiefungen eingreifen, wenn der Ventilteller bewegt wird. Durch eine Kombination einer translatorischen Bewegung mit einer Drehbewegung kann erreicht werden, dass die Verrastung auch wieder gelöst wird, indem beispielsweise die Widerhaken gegenüber den Vertiefungen verdreht werden und der Ventilteller dann an einer glatten Innenfläche des Kanals, in welchem der Ventilteller geführt ist, translatorisch hin zur Kupplung oder weg von der Kupplung verschoben werden kann. Das Prinzip funktioniert dabei ähnlich einer Verrastung, wie sie beispielsweise aus Kugelschreibern bekannt ist.
  • Darüber hinaus sind auch vielfältige andere Ausführungsformen vorsehbar, die eine Verrastung des Ventiltellers in einer offenen Position und in einer geschlossenen Position erlauben und jeweils durch eine Drehbewegung des Elektromotors entgegen der regulären Drehrichtung eine Verschiebung des Ventiltellers zwischen diesen beiden Positionen erlauben.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die Verrastung des Ventiltellers durch die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils und/oder durch die Drehbewegung des zumindest einen Kupplungsteils lösbar ist.
  • Dies ist besonders vorteilhaft, um sicherzustellen, dass der Ventilteller durch die gleiche Drehbewegung des Elektromotors sowohl in die geschlossene Position als auch in die geöffnete Position verschoben werden kann. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ventilteller beispielsweise aus einer der beiden Positionen durch eine erste Drehbewegung des Elektromotors entgegen der regulären Drehrichtung in die zweite Position verschoben wird und dort sicher verrastet wird und durch eine zweite Drehbewegung des Elektromotors in die gleiche Richtung aus der zweiten Position gelöst wird und zurück zur ersten Position geschoben wird. Wobei der Ventilteller bei einer Drehbewegung des Elektromotors in die reguläre Drehrichtung in seiner jeweiligen Position verbleibt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor, zwei Auslässen, einem Ventil und einer Kupplung,
    Fig. 2
    eine Prinzipskizze des Ventils und der Kupplung mit welcher das Ventil an den Elektromotor angebunden ist, und
    Fig. 3
    eine Schnittansicht durch eine Kraftstoffpumpe mit zwei Auslässen, wobei einer der Auslässe durch ein mittels einer Kupplung an den Elektromotor angebundenes Ventil verschließbar ist.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe. Mit den Bezugszeichen A1 und A2 sind die Auslässe der Kraftstoffpumpe bezeichnet. Der Auslass A1 führt zu dem Verbraucher, wie beispielsweise dem Verbrennungsmotor, der der Kraftstoffpumpe nachgeschaltet ist. Der Auslass A2 führt zu einer oder mehreren Saugstrahlpumpen, die durch den Auslass A2 mit einem Treibstrahl versorgt werden können.
  • Der Auslass A2 kann durch das Ventil V1 freigeben werden oder vollständig verschlossen werden. Die dem Auslass A2 nachgeschaltete Saugstrahlpumpe kann somit aktiviert werden oder deaktiviert werden, indem der zur Erzeugung eines Treibstrahls geförderte Kraftstoff durch das Ventil V1 strömen kann oder nicht.
  • Der Elektromotor M1 treibt die Pumpstufe P1 der Kraftstoffpumpe an. Über eine Kupplung K1 ist das Ventil V1 ebenfalls an den Elektromotor M1 angebunden und kann durch den Elektromotor M1 bewegt werden. Die Kupplung K1 ist derart ausgelegt, dass das Ventil V1 entlang einer Drehrichtung des Elektromotors M1 nicht bewegt wird, hingegen aber entlang der gegensinnigen Drehrichtung des Elektromotors M1 von der geöffneten Position in die geschlossene verschoben werden kann oder umgekehrt von der geschlossenen Position in die geöffnete verschoben werden kann.
  • Der Elektromotor M1 ist elektrisch leitend mit der Energiequelle E1 verbunden. Durch eine Veränderung der Polarität des Erregerfeldes kann der Drehsinn des Elektromotors M1 verändert werden, wodurch dieser entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns dreht.
  • Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Kupplung K1 der Kraftstoffpumpe der Figur 1.
  • Die Kupplung K1 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 durch zwei Kupplungsteile 1 und 2 gebildet. Das Kupplungsteil 1 ist mit der Abtriebswelle des Elektromotors M1 verbunden und wird somit entsprechend der Drehbewegung des Elektromotors M1 mitgedreht.
  • Das Kupplungsteil 2 ist mit dem Ventilteller 3 des Ventils V1 verbunden und liegt weiterhin an dem Kupplungsteil 1 an. Wird das Kupplungsteil 1 von dem Elektromotor M1 entgegen der regulären Drehrichtung zum Betrieb der Kraftstoffpumpe verdreht, wird das Kupplungsteil 1 relativ zum Kupplungsteil 2 verdreht. Durch die Gestaltung der Kupplungsteile 1 und 2 wird damit eine translatorische Bewegung entlang der Drehachse hin zum Ventil V1 erzeugt wodurch der Ventilteller 3 translatorisch verschoben wird.
  • Die Kupplungsteile 1 und 2 können zu diesem Zweck beispielsweise kulissenartig ausgestaltet sein und Schrägen aufweisen. Neben der translatorischen Bewegung des Kupplungsteils 2 wird das Kupplungsteil 2 auf zumindest einen Teil der Drehbewegung des Kupplungsteils 1 auf den Ventilteller 3 übertragen.
  • Der Ventilteller 3 weist eine durch Widerhaken gebildete Rastvorrichtung 4 auf, durch welche der Ventilteller 3 in dem Gehäuse 5, welches den Auslass A2 ausbildet, fixiert werden kann. Das Gehäuse 5 kann hierzu Aussparungen aufweisen, in welche die Widerhaken eingreifen können. Durch ein Verdrehen des Ventiltellers 3 aus der verrasteten Position heraus, können die Widerhaken aus den Aussparungen gelöst werden und der Ventilteller 3 gegenüber dem Gehäuse 5 translatorisch und rotatorisch bewegt werden.
  • Der Ventilteller 3 ist über die Feder 6 gegenüber dem Gehäuse 5 abgestützt, wodurch die Rückbewegung des Ventiltellers hin zur Kupplung K1 unterstützt wird. Ohne eine Drehbewegung des Elektromotors M1 entgegen der regulären Drehrichtung verbleibt der Ventilteller 3 in seiner jeweils letzten Position entweder im geöffneten oder im geschlossenen Zustand. Die Position des Ventils V1 wird somit vollständig durch die Drehbewegung des Elektromotors M1 bestimmt.
  • Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Kraftstoffpumpe 7 mit den beiden Auslässen A1 und A2 am oberen Endbereich. Der Auslass A2 kann über das bereits in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ventil V1 freigegeben und verschlossen werden. Der aus Figur 2 bekannte Aufbau ist in die Kraftstoffpumpe 7 oberhalb des Elektromotors M1 integriert. Die Bezugszeichen der Figur 3 stimmen mit denen der Figur 2 überein, sofern identische Elemente gezeigt sind.
  • Figur 3 zeigt eine mögliche beispielhafte Ausführung für eine Kraftstoffpumpe für eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit. Die Kraftstoffpumpe 7 hat, wie eine gewöhnliche Kraftstoffpumpe, am unteren Endbereich eine Ansaugöffnung, durch welche sie den Kraftstoff aus ihrer Umgebung ansaugen kann. Der Kraftstoff wird dann durch die Kraftstoffpumpe nach oben gefördert und im Ausführungsbeispiel der Figur 3 durch den Auslass A1 und je nach Öffnungszustand des Ventils V1 durch den Auslass A2 abgefördert.
  • Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen lediglich der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims (10)

  1. Kraftstofffördereinheit für einen Kraftstofftank, mit einer durch einen Elektromotor (M1) antreibbaren Kraftstoffpumpe (P1, 7) und mit zumindest einer durch einen von der Kraftstoffpumpe (P1, 7) förderbaren Treibstrahl betriebenen Saugstrahlpumpe zur Förderung von Kraftstoff, wobei die Kraftstoffpumpe (P1, 7) in einem Schwalltopf angeordnet werden kann, welcher durch die Saugstrahlpumpe befüllbar ist, und wobei die Kraftstoffpumpe (P1, 7) einen ersten Auslass (A1) aufweist, durch welchen Kraftstoff hin zu einem Verbraucher förderbar ist, wobei die Kraftstoffpumpe (P1, 7) einen zweiten Auslass (A2) aufweist, wobei der zweite Auslass (A2) durch ein Ventil (V1) freigebbar oder verschließbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (V1) über eine mechanische Kopplung (K1) mit dem Elektromotor (M1) durch den Elektromotor (M1) verstellbar ist.
  2. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den zweiten Auslass (A2) ein Treibstrahl förderbar ist, durch welchen eine oder mehrere Saugstrahlpumpen antreibbar sind.
  3. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Ventils (V1) durch eine zur regulären Drehbewegung für die Kraftstoffförderung gegensinnige Drehbewegung des die Kraftstoffpumpe (P1, 7) antreibenden Elektromotors (M1) veränderbar ist.
  4. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (V1) über eine Kupplung (K1) durch den Elektromotor (M1) bewegbar ist.
  5. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Ventils (V1) durch eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors (M1) von weniger als 360 Grad, vorzugsweise von weniger als 180 Grad und besonders bevorzugt von weniger als 90 Grad veränderbar ist.
  6. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Ventils (V1) durch eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors (M1) von mindestens 75 Grad veränderbar ist.
  7. Kraftstofffördereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (K1) zweiteilig (1, 2) ausgebildet ist, wobei durch eine Drehrichtungsumkehr die beiden Kupplungsteile (1, 2) gegeneinander um die Drehachse der Kupplung (K1) verdrehbar sind, wobei durch die Verdrehung der beiden Kupplungsteile (1, 2) relativ zueinander eine translatorische Bewegung zumindest eines Kupplungsteils (2) entlang der Drehachse erzeugbar ist.
  8. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils (2) entlang der Drehachse auf einen Ventilteller (3) übertragbar ist, wobei durch den Ventilteller (3) der zweite Auslass (A2) freigebbar oder verschließbar ist.
  9. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (3) eine Verrastung aufweist, wobei der Ventilteller (3) durch die Verrastung in der jeweiligen Stellung fixiert wird, welche durch die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils (2) verursacht wurde.
  10. Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrastung des Ventiltellers (3) durch die translatorische Bewegung des zumindest einen Kupplungsteils (2) und/oder durch die Drehbewegung des zumindest einen Kupplungsteils (2) lösbar ist.
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