WO1998026184A1 - Strömungspumpe - Google Patents

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WO1998026184A1
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Dietmar Schmieder
Willi Strohl
Jochen Rose
Erich Eiler
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • 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
    • F02M37/048—Arrangements for driving regenerative pumps, i.e. side-channel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to a flow pump for conveying fluid from a reservoir to a fluid consumer, in particular for conveying fuel from a
  • a flow pump of this type is, for example, from the
  • DE 40 50 521 AI is known and is used in internal combustion engines with fuel injection systems to supply the fuel injection system with fuel from the fuel tank.
  • a fuel injection system with a fuel delivery pump integrated in the fuel tank is known, for example, from US Pat. No. 4,649,884.
  • the electrically driven flow pump always delivers so much fuel from the fuel tank, regardless of the actual fuel consumption of the internal combustion engine, that the maximum
  • the excess amount of fuel is released in a pressure regulator and returned to the fuel tank via a return line.
  • the pressure regulator thus represents a regulated throttle cross section, at which the hydraulic energy carried by the pressurized fuel is converted into flow turbulence, heat and sometimes also into heat of vaporization. On average, around 90% of the hydraulic power generated by the flow pump is destroyed again.
  • the flow pump according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that by introducing the returning excess flow into the side channel of the flow pump, the return flow in the pressure regulator is relaxed only to a pressure that is built up by the flow pump at the mouth of the return line , and is fed back into the flow pump with this residual pressure. This means that a large part of the hydraulic energy generated by the flow pump during delivery is fed back into the flow pump, so that the efficiency of the flow pump is considerably improved.
  • the degree of efficiency improvement depends on the return flow and thus on the actual fluid consumption. With internal combustion engines, the improvement in efficiency is maximum when idling, and minimal under full load. In all cases, however, there is a consumption-dependent reduced power consumption of the flow pump.
  • the efficiency improvement achieved also depends on the point in the side channel where the return flow is fed back in. According to a preferred embodiment of the invention, a location of the Side channel proven, in which approx. 60 - 70% of the final pressure of the flow pump is built up.
  • FIG. 1 shows a side view of a flow pump, partly in section, in a fuel delivery circuit with a fuel delivery line, fuel injection system and fuel return line of an internal combustion engine
  • Fig. 2 is a plan view of a housing cover
  • the flow pump shown in side view and partially in section in FIG. 1, also called a side channel pump, is used to deliver fuel from a fuel tank (not shown) to a fuel injection system 10, an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle, the flow pump being usually arranged in the fuel tank.
  • the fuel delivered by the flow pump into a delivery line 14 first passes through a fuel filter 11 and is then distributed in a fuel distributor to the individual fuel injection nozzles assigned to the combustion cylinders of the internal combustion engine. Not for Excess fuel that is injected is fed via a pressure regulator 12 into a fuel return line 13, which is led back to the flow pump.
  • the flow pump has a pump chamber 16 formed in a pump housing 15, which is delimited by two axially spaced side walls 17, 18 extending transversely to the pump axis and a peripheral wall 19 connecting the side walls along their periphery.
  • the side wall 17 and the peripheral wall 19 are formed on a pump housing 15 fixed in the pump housing 15, while the side wall 18 is formed on a suction or housing cover 21 which is firmly connected to the intermediate housing 20.
  • the pump housing 15 accommodating an electric motor 22 and a pump outlet valve 23 engages over the intermediate housing 20 and is flanged on the housing cover 21.
  • In the intermediate housing 20 there is also an output channel penetrating the side wall 17, which creates a connection between the pump chamber 16 and the interior of the pump housing 15, from which the fuel delivered reaches the delivery line 14 via the pump outlet valve 23.
  • a pump or impeller 24 is arranged coaxially to the pump axis, which is non-rotatably seated on an output shaft 25 of the electric motor 22, which in turn is mounted in the intermediate housing 20.
  • the impeller 24 has a plurality of impeller blades spaced apart from one another in the circumferential direction and not shown in detail here, which are connected to one another at their end remote from the pump axis by a circular outer ring 241.
  • the side channel 26 extends from a channel start 261 to a channel end 262, a web remaining between the channel start 261 and the channel end 262 (cf. FIG. 2).
  • a side channel 27 of the same type is introduced into the side wall 17 formed by the intermediate housing 20, the channel end of which lies at the opening of the connecting channel (not shown here) to the inside of the pump housing 15.
  • a pump inlet 28 opens, which is enclosed by an intake port 29 and via which the flow pump sucks fuel from the fuel tank.
  • a further pump inlet 30 which is enclosed by a connector 31.
  • Intake 29 and connecting piece 31 are integrally formed with the housing cover 21.
  • the mouth of the further pump inlet 30 (FIG. 2) in the side channel 26 is preferably at such a point on the side channel ⁇ 26, at which approximately 50-80%, in particular approximately 60-70%, of the final pump pressure is built up while the flow pump is running.
  • the return line 13 is connected to the connecting piece 31, so that the fuel returned by the injection system via the pressure regulator 12 is fed back into the flow pump. Since the feed point for the fuel in the flow pump has a pressure which is approximately 60-70% of the pump end pressure, the fuel in the pressure regulator 12 can also be expanded to this pressure level only, so that a part of the fuel from the flow pump is conveyed hydraulic energy is fed back into the flow pump, which improves its efficiency.

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Abstract

Bei einer Strömungspumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, mit einem Pumpenraum (16), einen im Pumpenraum (16) umlaufenden Laufrad (24) und mit zwei dem Pumpenraum (16) begrenzenden, voneinander beabstandeten, parallelen Seitenwänden (17, 18), in deren einer ein zum Pumpenraum (16) offener, nutartiger Seitenkanal (26) angeordnet ist, der sich konzentrisch zur Pumpenachse von einem Kanalanfang (261) zu einem Kanalende (262) erstreckt, ist zwecks Verbesserung des Wirkungsgrads der Strömungspumpe ein weiterer Pumpeneingang (30) zum Anschließen einer Fluid-Rücklaufleitung (13) vorgesehen, der unmittelbar im Seitenkanal (26) im Abstand vor dem Kanalende (262) mündet.

Description

Ströπunσspumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Strömungspumpe zum Fördern von Fluid aus einem Vorratsbehälter zu einem Fluidverbraucher, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem
Kraftstofftank zu einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Eine Strömungspumpe dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 40 50 521 AI bekannt und wird bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzsystemen zur Versorgung des Kraftstoffeinspritzsystems mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank eingesetzt. Ein Kraftstoffeinspritzsystem mit im Kraftstofftank integrierter Kraftstofförderpumpe ist beispielsweise aus der US 4 649 884 bekannt. Bei solchen Kraftstoffeinspritzsystemen fördert die elektrisch angetriebene Strömungspumpe unabhängig von dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine immer soviel Kraftstoff aus dem Kraftstofftank, daß der maximale
Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und systembedingte Zusatzmengen voll abgedeckt sind. Die überschüssige Kraftstoffmenge wird in einem Druckregler entspannt und über eine Rücklaufleitung wieder in den Kraftstofftank zurückgeführt . Der Druckregler stellt damit einen geregelten Drosselquerschnitt dar, an dem die von dem unter Druck stehenden Kraftstoff mitgeführte hydraulische Energie in Strömungsturbulenzen, Wärme und teilweise auch in Verdampfungswärme überführt wird. Dabei werden im Mittel ca. 90% der von der Strömungspumpe erzeugten hydraulischen Leistung wieder vernichtet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Strömungspumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch Einleitung der rücklaufenden überschüssigen Fördermenge in den Seitenkanal der Strömungspumpe die rücklaufende Fördermenge im Druckregler nur auf einen Druck entspannt wird, der von der Strömungspumpe an der Mündungsstelle der Rücklaufleitung aufgebaut wird, und mit diesem Restdruck wieder in die Strömungspumpe eingeschleust wird. Damit wird ein Großteil der von der Strömungspumpe beim Fördern erzeugten hydraulischen Energie wieder in die Strömungspumpe zurückgespeist, so daß der Wirkungsgrad der Strömungspumpe erheblich verbessert wird. Selbstverständlich hängt das Maß der Wirkungsgradverbesserung von der Rücklaufmenge und somit von dem tatsächlichen Fluidverbrauch ab. Bei Brennkraftmaschinen ist im Leerlauf die Wirkungsgradverbesserung maximal, unter Vollast minimal. In allen Fällen ergibt sich aber eine verbrauchsabhängig reduzierte Leistungsaufnahme der Strömungspumpe.
Die erzielte Wirkungsgradverbesserung hängt auch davon ab, an welcher Stelle im Seitenkanal die rücklaufende Fördermenge wieder eingespeist wird. Als optimal hat sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Stelle des Seitenkanals erwiesen, in der ca. 60 - 70% des Enddrucks der Strömungspumpe aufgebaut ist.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Strömungspumpe möglich.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. l eine Seitenansicht einer Strömungspumpe, teilweise geschnitten, in einem Kraftstoff-Förderkreislauf mit Kraftstoff-Förderleitung, Kraftstoff- Einspritzsyεtem und Kraftstoff-Rücklaufleitung einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Gehäusedeckels der
Strömungspumpe in Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise geschnitten dargestellte Strömungspumpe, auch Seitenkanalpumpe genannt, dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank zu einem Kraftstoff-Einspritzsystem 10, einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Strömungspumpe üblicherweise im Kraftstofftank angeordnet ist. Der von der Strömungspumpe in eine Förderleitung 14 geförderte Kraftstoff durchläuft dabei zunächst einen Kraftstoffilter 11 und wird dann in einem Kraftεtoffverteiler auf die einzelnen, den VerbrennungsZylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoffeinspritzdüsen aufgeteilt . Der nicht zur Einspritzung gelangende überschüssige Kraftstoff wird über einen Druckregler 12 in eine Kraftstoff-Rücklaufleitung 13 eingespeist, die wieder zurück zur Strömungspumpe geführt ist.
Die Strömungspumpe weist einen in einem Pumpengehäuse 15 ausgebildeten Pumpenraum 16 auf, der von zwei quer zur Pumpenachse sich erstreckenden, axial voneinander beabstandeten Seitenwänden 17,18 und einer die Seitenwände längs deren Peripherie miteinander verbindenden Peripherwand 19 begrenzt ist. Die Seitenwand 17 und die Peripherwand 19 sind an einem im Pumpengehäuse 15 festgelegten Pumpengehäuse 15 ausgebildet, während die Seitenwand 18 an einem Ansaugoder Gehäusedeckel 21 ausgebildet ist, der mit dem Zwischengehäuse 20 fest verbunden ist. Das einen Elektromotor 22 und ein Pumpenauslaßventil 23 aufnehmende Pumpengehäuse 15 übergreift das Zwischengehäuse 20 und ist am Gehäusedeckel 21 umbördelt. Im Zwischengehäuse 20 ist noch ein die Seitenwand 17 durchdringender Ausgangskanal vorgesehen, der eine Verbindung zwischen dem Pumpenraum 16 und dem Innern des Pumpengehäuεes 15 herstellt, aus dem der geförderte Kraftstoff über das Pumpenauslaßventil 23 in die Förderleitung 14 gelangt .
Im Pumpenraum 16 ist koaxial zur Pumpenachse ein Pumpen- oder Laufrad 24 angeordnet, das drehfest auf einer Abtriebswelle 25 des Elektromotors 22 sitzt, die ihrerseits im Zwischengehäuse 20 gelagert ist. Das Laufrad 24 besitzt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, hier im einzelnen nicht dargestellten Laufradschaufeln, die an ihrem von der Pumpenachse abgekehrten Ende durch einen kreisförmigen Außenring 241 miteinander verbunden sind.
Bei einer einflutigen Strömungspumpe ist in der vom Gehäusedeckel 21 gebildeten Seitenwand 18 ein konzentrisch zur Pumpenachse verlaufender Seitenkanal 26 als eine im
Querschnitt etwa halbkreisförmige, zum Pumpenraum 16 hin offene Nut ausgebildet. Der Seitenkanal 26 erstreckt sich von einem Kanalanfang 261 bis zu einem Kanalende 262, wobei zwischen dem Kanalanfang 261 und dem Kanalende 262 ein Steg verbleibt (vgl. Fig. 2). Bei einer zweiflutig ausgebildeten Strömungspumpe ist - wie in Fig. 1 dargestellt ist - in der von dem Zwischengehäuse 20 gebildeten Seitenwand 17 ein gleichartiger Seitenkanal 27 eingebracht, dessen Kanalende an der Mündungsöffnung des hier nicht dargestellten Verbindungskanals zum Innern des Pumpengehäuses 15 liegt .
Im Kanalanfang 261 des Seitenkanals 27 mündet ein Pumpeneingang 28, der von einem Ansaugstutzen 29 umschlossen ist und über den die Strömungspumpe Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter ansaugt. Im Seitenkanal 26 mündet zudem im Abstand vor dem Kanalende 262 ein weiterer Pumpeneingang 30, der von einem Anschlu stutzen 31 umschlossen ist. Ansaugstutzen 29 und Anschlußstutzen 31 sind einstückig mit dem Gehäusedeckel 21 ausgebildet. Die Mündungsstelle des weiteren Pumpeneingangs 30 (Fig. 2) in dem Seitenkanal 26 liegt bevorzugt an einer solchen Stelle des Seitenkanal≤ 26,an der bei laufender Strömungspumpe etwa 50 - 80% insbesondere etwa 60-70%,des Pumpenenddrucks aufgebaut ist. An den Anschlußstutzen 31 ist die Rücklaufleitung 13 angeschlossen, so daß der vom Einspritzsystem über den Druckregler 12 zurückgeführte Kraftstoff wieder in die Ströraungspumpe zurückgespeist wird. Da die Einspeisestelle für den Kraftstoff in der Strömungspumpe einen Druck aufweist, der ca. 60 - 70% des Pumpenenddrucks beträgt, kann der Kraftstoff im Druckregler 12 auch nur auf dieses Druckniveau entspannt werden, so daß ein Teil der von der Strömungspumpe dem Kraftstoff beim Fördern aufgedrückten hydraulischen Energie wieder in die Strömungspumpe zurückgeführt wird, wodurch sich deren Wirkungsgrad verbessert.

Claims

Ansprüche
1. Strömungspumpe zum Fördern von Fluid aus einem
Vorratsbehälter zu einem Fluidverbraucher, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Pumpengehäuse (15) ausgebildeten, von zwei voneinander beabstandeten, parallelen Seitenwänden (17,18) begrenzten Pumpenraum (16), mit mindestens einem in einer der Seitenwände (18) angeordneten, zum
Pumpenraum (16) hin offenen, nutartigen Seitenkanal (26) , der sich konzentrisch zur Pumpenachse von einem Kanalanfang (261) zu einem davon getrennten Kanalende (262) erstreckt, mit einem im Kanalanfang (261) mündenden Pumpeneingang (28) und mit einem im Pumpenraum (16) koaxial zur Pumpenachse angeordneten, rotierenden Pumpenoder Laufrad (24) , dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Pumpeneingang (30) zum Anschließen einer überschüssige Fördermenge rückführenden Rücklaufleitung (13) vorgesehen ist und daß der weitere Pumpeneingang (30) im Seitenkanal (26) im Abstand vor dem Kanalende (262) mündet.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Pumpeneingang (30) an einer Stelle des
Seitenkanals (26) einmündet, an der etwa 50 - 80% , insbesondere etwa 60 - 70%, des Pumpenenddrucks aufgebaut ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Pumpeneingang (30) mit einem Anεchlußstutzen
(31) für die Rücklaufleitung (13) versehen ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (31) und ein den Pumpeneingang (28) umschließende Ansaugstutzen (29) in einem das Pumpengehäuse (15) stirnseitig abschließenden Gehäuεedeckel (21) auεgebildet εind, der die den Pumpenraum (16) begrenzende Seitenwand (18) mit Seitenkanal (26) enthält.
Pumpe nach Anεpruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anεaugstutzen (29) , Anschlußstutzen (31) und Seitenwand (26) einstückig mit dem Gehäuεedeckel (21) ausgebildet sind.
6. Pumpe nach einem der Anεprüche 1 - 5 , gekennzeichnet durch ihre Anordnung in einer Kraftεtoffversorgungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, die eine an einem Pumpenausgang (Pumpenauslaßventil 23) angeschlosεene Förderleitung (14) und eine von einem dem Kraftstoffeinspritzεyεtem (10) nachgeschalteten Druckregler (12) wegführende Kraftstoff-Rücklaufleitung (13) aufweist, und dadurch, daß die Rücklaufleitung (13) an dem den weiteren Pumpeneingang (30) umschließenden
Anschlußstutzen (31) angeschlossen ist. -.-.-.-.-.-.-.-
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