WO1996020844A1 - Fuel-metering pump for a vehicle heater or a particle filter regeneration burner - Google Patents

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Abstract

The invention concerns a fuel-metering pump for a vehicle heater (22) or a particle filter regeneration burner (22) for the exhaust system of a diesel engine. The invention is characterized in that the metering pump (2) takes the form of a gear pump (10, 12) integrated in a stepping motor (4, 6).

Description

BRENNSTOFF-DOSIERPUMPE EINES FAHRZEUGHEIZGERÄTS ODER EINES PARTECELFILTER-REGENERATIONSBRENNERS FUEL DOSING PUMP OF A VEHICLE HEATER OR PARTECEL FILTER REGENERATION BURNER
Gegenstand der Erfindung ist eine Brennstoff-Dosierpumpe eines Fahr- zeugheizgeräts oder eines Partikelfϊlter-Regenerationsbrenners für die Abgasanlage eines Dieselmotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosieφumpe als in einen Schrittmotor integrierte Zahnradpumpe ausgebildet ist.The invention relates to a fuel metering pump of a vehicle heater or a particle filter regeneration burner for the exhaust system of a diesel engine, characterized in that the metering pump is designed as a gear pump integrated in a stepper motor.
Bisher war es bei Fahrzeug heizgeräten und Partikelfilter-Regenerations- brennem üblich, den Brennstoff mit einer Dosierpumpe zuzufördern, die ein in Axialrichtung in einem Elektromagnetfeld bewegbarer Ver- dränkerkörper mit kolbenartiger Funktion aufweist. Die Fördermenge pro Zeiteinheit dieser Dosieφumpe läßt sich durch Verändern der An¬ steuerfrequenz der Elektromagnetspule variieren.Until now, it has been customary in vehicle heaters and particle filter regeneration burners to supply the fuel with a metering pump which has a displacer body with a piston-like function which can be moved in the axial direction in an electromagnetic field. The delivery rate per unit time of this dosing pump can be varied by changing the control frequency of the electromagnetic coil.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß eine in einen Schrittmotor integrierte Zahnradpumpe günstigere Eigenschaften für das spezielle Umfeld eines Fahrzeugheizgeräts oder eines Partikelfilter-Regenerations- brenners als die bekannte Dosieφumpe hat. Insbesondere ist eine sehr große Spreizung zwischen kleinster und größter Fördermenge ("Regelbereich") technisch bewältigbar. Auch bei sehr geringenIt has been found according to the invention that a gear pump integrated in a stepper motor has more favorable properties for the special environment of a vehicle heater or a particle filter regeneration burner than the known metering pump. In particular, a very large spread between the smallest and largest delivery volume ("control range") is technically manageable. Even with very small ones
Fördermengen, die man zuweilen benötigt, hat man noch eine praktisch kontinuierliche Förderung statt einer pulsierenden Förderung beim Stand der Technik. Auch große Fördermengen sind unproblematisch erreich¬ bar, wohingegen bei den bekannten Dosieφumpen die Arbeitsfrequenz nicht über gewisse Grenzen hinaus gesteigert werden konnte. Schließlich ist die in einen Schrittmotor ingegrierte Zahnradpumpe eher kostengün¬ stiger und unproblematischer als die beschriebene Dosieφumpe des Stands der Technik.Delivery quantities that are sometimes required have a practically continuous delivery instead of a pulsating delivery in the state of the art. Even large delivery rates can be achieved without problems, whereas in the known metering pumps the operating frequency could not be increased beyond certain limits. Finally, the gear pump integrated in a stepper motor is rather less expensive and less problematic than the described dosing pump of the prior art.
Eine besonders enge Integration und einen besonders kompakten Aufbau erreicht man, wenn der Schrittmotor einen hohl radartigen Rotor mit Innenverzahnung aufweist und diese Innenverzahnung mit einem Förderzahnrad kämmt, das innerhalb des Rotors angeordnet ist.A particularly tight integration and a particularly compact structure can be achieved if the stepper motor has a hollow wheel-like rotor Has internal toothing and this internal toothing meshes with a feed gear which is arranged within the rotor.
Vorzugsweise ist die Brennstoff-Dosieφumpe saugseitig an eine Brenn- Stoffrücklaufleitung angeschlossen, die von einem Antriebs-The fuel metering pump is preferably connected on the suction side to a fuel return line which is driven by a drive
Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zu dessen Tank zurückführt. Diese bei einem Großteil der Fahrzeuge sowieso vorhandene Brennstoff¬ rücklaufleitung ist von den Stellen aus, wo man normalerweise Fahr¬ zeugheizgeräte oder Partikelfilter-Regenerationsbrenner einbaut, bequem anzapfbar.Returning the internal combustion engine of a vehicle to its tank. This fuel return line, which is present in most of the vehicles anyway, can be conveniently tapped from the places where vehicle heaters or particle filter regeneration burners are normally installed.
Gerade bei Fahrzeugheizgeräten und Partikelfilter-Regenerationsbrennern ist das Vorhandensein von Dampfblasen auf der Saugseite der Brenn¬ stoff-Dosieφumpe - sei es in einer Saugleitung vor der Dosieφumpe, sei es unmittelbar an der Saugseite der Dosieφumpe - ein besonders unangenehmes Problem, weil die Verbrennungsflamme verlöschen kann und ein Neustart erforderlich ist oder weil das Fahrzeugheizgerät oder der Regenerationsbrenner nicht ordnungsgemäß auf Anhieb startet. In Weiterbildung der Erfindung ist ein Sensor vorgesehen, der feststellt, wenn saugseitig von der Dosieφumpe kein förderfähiger flüssigerEspecially in vehicle heaters and particle filter regeneration burners, the presence of steam bubbles on the suction side of the fuel metering pump - be it in a suction line upstream of the metering pump or directly on the suction side of the metering pump - is a particularly unpleasant problem because the combustion flame can be extinguished and a restart is required or because the vehicle heater or regeneration burner does not start properly right away. In a further development of the invention, a sensor is provided which detects when there is no liquid that can be conveyed on the suction side of the dosing pump
Brennstoff vorhanden ist, und es ist die Steuerung des Schrittmotors, an die der Sensor angeschlossen ist, derart ausgebildet, daß sie bei dieser Situation die Drehzahl des Schrittmotors erhöht, vorzugsweise sehr erheblich erhöht. Fuel is present, and the control of the stepper motor, to which the sensor is connected, is designed in such a way that, in this situation, it increases, preferably very considerably increases, the speed of the stepper motor.
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:The invention and embodiments of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows:
Fig. 1 eine Dosieφumpe im Schnitt durch ihre Rotationsachse;Figure 1 shows a Dosieφumpe in section through its axis of rotation.
Fig. 2 die Dosieφumpe von Fig. 1 im Querschnitt längs II-II in Fig. l;Fig. 2 shows the Dosieφumpe of Figure 1 in cross section along II-II in Fig. 1.
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Einbausituation der Dosier- pumpe.3 shows a schematic illustration of the installation situation of the metering pump.
Erster Hauptbestandteil der Dosieφumpe 2 ist ein elektronisch gesteuerter, rotatorischer Schrittmotor, der einen ringförmigen, mit nicht eingezeichneten Wicklungen versehenen, äußeren Stator 4 und einen hohlradartigen, am Außenumfang mit Dauermagneten besetzten Rotor 6 aufweist. Der Rotor 6 ist in einem axial geteilten Basisköφer 8 der Dosieφumpe 2 gelagert und besitzt eine Innenverzahnung 10.The first main component of the Dosieφumpe 2 is an electronically controlled, rotary stepper motor, which has an annular, provided with not shown windings, outer stator 4 and a ring gear-like rotor 6 on the outer circumference with permanent magnets. The rotor 6 is mounted in an axially divided base body 8 of the dosing pump 2 and has an internal toothing 10.
Elektronisch gesteuerte Schrittmotoren dieses grundsätzlichen Aufbaus sind bekannt, so daß auf weitere Konstruktionsdetails nicht eingegangen werden muß.Electronically controlled stepper motors of this basic construction are known, so that further construction details need not be discussed.
Innerhalb des Rotors 6 ist in dem Basisköφer 8 ein Förderzahnrad 12 gelagert, das einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Rotor 6 hat und mit der Innenverzahnung 10 des Rotors 6 kämmt. Auf diese Weise ist eine Zahnradpumpe gebildet, die dort, wo die Innenverzahnung 10 des Rotors 6 und die Außenverzahnung des Zahnrads 12 zum Kämmen zusammenlaufen, ihren Druckbereich 14 hat und dort, wo die Innenver¬ zahnung 10 und die Außenverzahnung aus dem Kämmen auseinander- laufen, ihren Saugbereich 16 hat. Es versteht sich, daß im Basisköφer 8Within the rotor 6, a feed gear 12 is mounted in the base body 8, which has a much smaller diameter than the rotor 6 and meshes with the internal teeth 10 of the rotor 6. In this way, a gear pump is formed which has its pressure region 14 where the internal teeth 10 of the rotor 6 and the external teeth of the gear 12 come together for meshing and where the internal teeth 10 and the external teeth diverge from the meshing , has its suction area 16. It is understood that in the base body 8
Kanäle vorhanden sein müssen, die man in den Fig. 1 und 2 nicht sehen kann, die aber einerseits eine Verbindung zwischen dem Saugbereich 16 und einer Stirnseite des Basisköφers 8 und andererseits zwischen dem Druckbereich 14 und einer Stirnseite des Basisköφers 8 herstellen. In Fig. 3 ist veranschaulicht, wie die Dosieφumpe 2 von Fig. 1 und 2 in eine Brennstoffleitung 18 eingebaut ist. Die Brennstoffleitung 18 führt von einer Brennstoffrücklaufleitung, die ihrerseits von einem Antriebs- Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zu dessen Tank zurückfuhrt, zu einem Fahrzeugheizgerät 22 oder einem Partikelfilter-Regenerations¬ brenner 22. Eine Steuerung 24 der Dosieφumpe 2 ist ebenfalls einge¬ zeichnet. An die Steuerung 24 ist ein Sensor 26 angeschlossen, der in der Brennstoffleitung 18 saugseitig von der Dosieφumpe 2 sitzt. Wenn die Brennstoffleitung 18 saugseitig von der Dosieφumpe 2 mit Brenn- stoffdampf statt mit flüssigem Brennstoff gefüllt ist, erhöht die SteuerungChannels must be present, which can not be seen in FIGS. 1 and 2, but which on the one hand establish a connection between the suction area 16 and an end face of the base body 8 and on the other hand between the pressure area 14 and an end face of the base body 8. In Fig. 3 it is illustrated how the Dosieφumpe 2 of Fig. 1 and 2 is installed in a fuel line 18. The fuel line 18 leads from a fuel return line, which in turn leads back from a drive internal combustion engine of a vehicle to its tank, to a vehicle heater 22 or a particle filter regeneration burner 22. A controller 24 of the metering pump 2 is also shown. A sensor 26 is connected to the controller 24 and sits in the fuel line 18 on the suction side of the metering pump 2. If the fuel line 18 on the suction side of the dosing pump 2 is filled with fuel vapor instead of liquid fuel, the control increases
24 die Drehzahl der Dosieφumpe 2 sehr erheblich, z.B. um den Faktor 2. Infolgedessen wird der Dampf rasch weggefördert, und es strömt bald wieder flüssiger, förderbarer Brennstoff nach. Zu einem Leerdampfen der Rücklaufleitung 20 kann es insbesondere im Motorraum eines Kraft- fahrzeugs kommen, wenn der warme Verbrennungsmotor abgestellt wird und weiter Hitze abstrahlt.24 the speed of the dosing pump 2 is very considerable, e.g. by a factor of two. As a result, the steam is quickly removed and soon liquid, recoverable fuel flows in again. The return line 20 can be steamed empty, particularly in the engine compartment of a motor vehicle, when the warm internal combustion engine is switched off and continues to radiate heat.
Die erfindungsgemäße Dosieφumpe kann mit großem Regelbereich von mehr als 10: 1, ohne weiteres auch mehr als 20: 1 gebaut werden. Die erfindungsgemäße Dosieφumpe kann mit großer maximaler Förder¬ menge von z.B. bis zu 20 1/h, gebaut werden. Selbst bei sehr kleinen Fördermengen hat man noch einen praktisch kontinuierlichen Brennstoff¬ fluß. The Dosieφumpe invention can be built with a large control range of more than 10: 1, easily more than 20: 1. The dosing pump according to the invention can be used with a large maximum delivery rate of e.g. up to 20 1 / h. Even with very small delivery rates, there is still a practically continuous fuel flow.

Claims

ANSPRUCHE EXPECTATIONS
1. Brennstoff-Dosieφumpe eines Fahrzeugheizgeräts (22) oder eines Partikelfilter-Regenerationsbrenners (22) für die Abgasanlage eines Dieselmotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosieφumpe (2) als in einen Schrittmotor (4,6) integrierte1. Fuel Dosieφumpe a vehicle heater (22) or a particle filter regeneration burner (22) for the exhaust system of a diesel engine, characterized in that the Dosieφumpe (2) as in a stepper motor (4,6) integrated
Zahnradpumpe (10J2) ausgebildet ist.Gear pump (10J2) is formed.
2. Brennstoff-Dosieφumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor einen hohlradartigen Rotor (6) mit Innenver¬ zahnung (10) aufweist und daß die Innenverzahnung (10) mit einem Förderzahnrad (12) kämmt, das innerhalb des Rotors (6) angeordnet ist.2. Fuel Dosieφumpe according to claim 1, characterized in that the stepper motor has a ring gear-like rotor (6) with internal teeth (10) and that the internal teeth (10) meshes with a feed gear (12) which within the rotor (6 ) is arranged.
3. Brennstoff-Dosieφumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie saugseitig an eine Brennstoffrücklaufleitung (20) ange¬ schlossen ist, die von einem Antriebs-Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zu dessen Tank zurückfuhrt.3. Fuel Dosieφumpe according to claim 1 or 2, characterized in that it is connected on the suction side to a fuel return line (20) which leads back from a drive internal combustion engine of a vehicle to its tank.
4. Brennstoff-Dosieφumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (26) vorgesehen ist, der feststellt, wenn saugseitig von der Dosieφumpe (2) kein förderfähiger flüssiger Brennstoff vorhanden ist; und daß die Steuerung (24) des Schrittmotors (4.6), an die der Sensor (26) angeschlossen ist, bei dieser Situation die Drehzahl des Schrittmotors (4,6) erhöht. 4. Fuel Dosieφumpe according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that a sensor (26) is provided which detects when there is no eligible liquid fuel on the suction side of the Dosieφumpe (2); and that the controller (24) of the stepper motor (4.6) to which the sensor (26) is connected increases the speed of the stepper motor (4,6) in this situation.
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