WO2003074863A1 - Kraftstoff-fördereinheit - Google Patents

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Wolfgang Sinz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir
    • F02M37/106—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir the pump being installed in a sub-tank

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery unit, which is provided for arrangement in a fuel tank of a motor vehicle, with a baffle for collecting fuel and with a feed pump for delivering fuel from the baffle to an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the surge pot is usually arranged at a point in the fuel tank where it is preferably filled when it is filled for the first time. This means that the surge pot is also filled when the fuel tank has been emptied and a small amount of, for example, 5 liters of reserve fuel is refilled.
  • a disadvantage of the known fuel delivery units is that when the swirl pot is almost empty, air is drawn in by the delivery pump and can accumulate in the lines leading to the internal combustion engine. When the reserve fuel is refilled, the air in the lines prevents fuel from being delivered to the internal combustion engine. Furthermore, running the feed pump dry can damage it.
  • the invention is based on the problem of designing a fuel delivery unit of the type mentioned at the outset in such a way that it reliably prevents air from penetrating into the lines leading to the internal combustion engine.
  • the swirl pot has a fill level sensor for detecting the therein Contained fuel level and that the level sensor is designed to control the feed pump.
  • the feed pump can be controlled depending on the filling of the swirl pot. This makes it possible to switch off the feed pump when the fuel level in the baffle drops below an intended limit. This ensures that the suction area of the feed pump is always below the fuel level. Therefore, even when the baffle is almost empty, air is reliably prevented from being sucked in by the feed pump and blocking the lines leading to the internal combustion engine. Damage to the feed pump from running dry is also reliably prevented.
  • the fill level sensor can be manufactured particularly inexpensively if it has a reed switch. Furthermore, such a reed switch delivers a clear switching signal, which can be reliably assigned to a certain level of fuel.
  • the fill level sensor has a particularly high stability if it has a tube which extends over a partial region of the height of the baffle.
  • the fuel delivery unit according to the invention can be installed particularly easily if the tube of the fill level sensor is fastened to a cover of the swirl pot and protrudes into the swirl pot.
  • jamming of the fill level sensor can be reliably prevented if a float of the fill level sensor is guided on the pipe. This also ensures that the reserve pump is refilled after the feed pump is switched off. fuel is detected and the feed pump can be started again.
  • the fill level sensor is particularly compact and has a particularly simple structure if a magnetic switch of the fill level sensor and the float are arranged in the tube.
  • Sloshing movements of the fuel can act briefly on the fill level sensor and signal incorrectly that the minimum amount of fuel in the surge pot has fallen below.
  • the influence of the sloshing movements of the fuel can be kept particularly low if the tube of the fill level sensor has a throttle opening.
  • the throttle opening throttles the flow of air or fuel and thereby dampens the movements of the fuel in the pipe.
  • Magnetic fields from an electric motor driving the feed pump can result in faulty signals from the level sensor.
  • the influence of the magnetic fields of the electric motor on the fill level sensor can be kept particularly low if the fill level sensor is spaced from the feed pump.
  • the pipe is preferably arranged spatially separated from the feed pump.
  • the control of the feed pump driven by the electric motor requires no additional components apart from the fill level sensor if the fill level sensor has a switch and is directly connected to the feed pump.
  • the fuel delivery unit can be equipped with control electronics for detecting signals from the fill level sensor and for Operate the feed pump at least with an emergency program. With such control electronics, fluctuations in the fuel level in the surge pot can also be detected.
  • the level sensor therefore does not require any mechanical damping elements or throttle openings.
  • FIG. 1 shows a partial section through a fuel delivery unit according to the invention, mounted in a fuel tank,
  • FIG. 2 shows a sectional view through the fuel delivery unit according to the invention from FIG. 1 along the line II-II.
  • FIG. 1 shows a fuel tank 1 of a motor vehicle with a fuel delivery unit 2 arranged therein for delivering fuel.
  • the fuel delivery unit 2 has an electromotive driven delivery pump 4 arranged in a swirl pot 3.
  • the delivery pump 4 delivers fuel via a filter 5 arranged in the swirl pot 3 to a connection stub 7 arranged on a mounting flange 6 of the fuel tank 1 a flow line (not shown) leading to an internal combustion engine of the motor vehicle is connected.
  • the pressure delivered by the feed pump 4 is limited by a pressure regulator 8.
  • the feed pump 4 is supplied with electrical current by control electronics 9 via electrical lines 10.
  • the surge pot 3 is locked with a cover 11.
  • the cover 11 enables an air exchange of the swirl pot 3 with the other areas of the fuel tank 1 and fuel penetration into the swirl pot 3 from above.
  • the swirl pot 3 also has a bottom valve 12, via which fuel can penetrate into the baffle 3, but cannot escape.
  • the surge pot 3 can of course also be filled with fuel via a suction jet pump, not shown
  • a fill level sensor 13 is arranged in the surge pot 3 at a distance from the feed pump 4.
  • the fill level sensor 13 is also connected to the control electronics 9 via electrical lines 14 and has a tube 15 fastened to the cover 11 of the swirl pot 3.
  • a reed switch 16, which faces a float 17, is arranged within the tube 15.
  • the float 17 carries a magnet 18 and moves slightly with the fuel level in the swirl pot 3.
  • the pipe 15 has openings 19, 20. These openings 19, 20 can be designed as throttle openings in order to dampen sloshing movements of the fuel onto the float 17. If the fuel level in the swirl pot 3 is sufficient, the float 17 is pressed upwards with the magnet 18 against the reed switch 16.
  • the fill level sensor 13 then delivers a signal to the control electronics 9, which enables the feed pump 4 to be energized. If the level of fuel in the surge pot 3 falls below the minimum value, the magnet 18 moves away from the reed switch 16, whereupon the latter supplies a signal to the control electronics 9. The control electronics 9 then prevent the feed pump 4 from being energized.
  • FIG. 2 shows in a sectional view through the surge pot 3 with the fuel delivery unit 2 from FIG. 1 along the line II-II that the pipe 15 of the fill level sensor 13 is at a distance from the delivery pump 4. This prevents the reed switch 16 from being influenced by electromagnetic fields of the electric drive of the feed pump 4.
  • FIG. 2 further shows that the surge pot 3 has connection elements 21 for a holder (not shown). has. Such holders are fastened to the mounting flange 6 shown in FIG. 1 and pretension the swirl pot 3 against the bottom of the fuel tank 1.

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Abstract

Bei einer in einem Kraftstoffbehälter (1) eines Kraftfahrzeuges angeordneten Kraftstoff-Fördereinheit (2) erfasst ein Füllstandssensor (13) ein Unterschreiten einer Mindestmenge an Kraftstoff in einem Schwalltopf (3). Bei Unterschreitung der vorgesehenen Mindestmenge an Kraftstoff in dem Schwalltopf (3) wird eine Bestromung einer elektromotorisch angetriebenen Förderpumpe (4) verhindert. Hierdurch wird vermieden, dass die Förderpumpe (4) bei leerem Schwalltopf (3) Luft fördert.

Description

Beschreibung
KRAFTSTOFF- FÖRDEREINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Fördereinheit , welche zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, mit einem Schwalltopf zum Sammeln von Kraftstoff und mit einer Förderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus dem Schwalltopf zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges .
Solche Kraftstoffpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Meist ist der Schwalltopf an einer Stelle im Kraftstoffbehälter angeordnet, in der er bei einer Erstbefüllung bevorzugt befüllt wird. Damit wird der Schwalltopf auch dann befüllt, wenn der Kraftstoffbehälter leergefahren wurde und eine geringe Menge von beispielsweise 5 Litern Reservekraftstoff nachgefüllt wird.
Nachteilig bei den bekannten Kraftstoff-Fördereinheiten ist jedoch, dass bei nahezu leerem Schwalltopf von der Förderpumpe Luft angesaugt werden und sich in den zu der Brennkraftmaschine führenden Leitungen ansammeln kann. Bei einer Nachfüllung von Reservekraftstoff verhindert die in den Leitungen befindliche Luft, dass Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine gefördert werden kann. Weiterhin kann ein Trockenlaufen der Förderpumpe zu deren Beschädigung führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoff- Fördereinheit der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie ein Eindringen von Luft in den zu der Brennkraftmaschine führenden Leitungen zuverlässig verhindert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schwalltopf einen Füllstandssensor zur Erfassung des darin enthaltenen Füllstands an Kraftstoff hat und dass der Füllstandssensor zur Ansteuerung der Förderpumpe ausgebildet ist.
Durch diese Gestaltung lässt sich die Förderpumpe in Abhängigkeit von der Befüllung des Schwalltopfes ansteuern. Hierdurch ist es möglich, die Förderpumpe abzuschalten, wenn der Kraftstoffspiegel in dem Schwalltopf unter eine vorgesehene Grenze sinkt. Damit lässt sich sicherstellen, dass sich der Ansaugbereich der Förderpumpe jederzeit unterhalb des Kraftstoffspiegeis befindet. Deshalb wird auch bei nahezu leerem Schwalltopf zuverlässig verhindert, dass Luft von der Förderpumpe angesaugt wird und die zu der Brennkraftmaschine führenden Leitungen blockiert . Zudem wird eine Beschädigung der Förderpumpe durch ein Trockenlaufen zuverlässig verhindert.
Der Füllstandssensor lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fertigen, wenn er einen Reedschalter aufweist. Weiterhin liefert ein solcher Reedschalter ein eindeutiges Schaltsignal, welches sich einer bestimmten Füllhöhe an Kraftstoff zuverlässig zuordnen lässt.
Der Füllstandssensor weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Stabilität auf, wenn er ein sich über einen Teilbereich der Höhe des Schwalltopfes erstreckendes Rohr hat.
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Fördereinheit lässt sich besonders einfach montieren, wenn das Rohr des Füllstandssensors an einem Deckel des Schwalltopfes befestigt ist und in den Schwalltopf hineinragt.
Ein Verklemmen des Füllstandssensors lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig verhindern, wenn ein Schwimmer des Füllstandssensors an dem Rohr geführt ist. Hierdurch wird zudem sichergestellt, dass nach Abschalten der Förderpumpe eine Nachfüllung von Reserve- kraftstoff erfasst und die Förderpumpe erneut gestartet werden kann .
Der Füllstandssensor gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt und ist besonders einfach aufgebaut, wenn ein Magnetschalter des Füllstandssensors und der Schwimmer in dem Rohr angeordnet sind.
Schwappbewegungen des Kraftstoffs können auf den Füllstandssensor kurzzeitig wirken und fehlerhaft signalisieren, dass die Mindestmenge an Kraftstoff in dem Schwalltopf unterschritten ist. Der Einfluss der Schwappbewegungen des Kraftstoffs lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn das Rohr des Füllstandssensors eine Drosselöffnung aufweist. Die Drosselöffnung drosselt die Strömung der Luft oder des Kraftstoffs und dämpft damit die Bewegungen des Kraftstoffs in dem Rohr.
Magnetische Felder eines die Förderpumpe antreibenden Elektromotors können fehlerhafte Signale des Füllstandssensors zur Folge haben. Der Einfluss der magnetischen Felder des Elektromotors auf den Füllstandssensor lässt sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn der Füllstandssensor von der Förderpumpe beabstandet ist. Vorzugsweise ist das Rohr von der Förderpumpe räumlich getrennt angeordnet.
Die Ansteuerung der von dem Elektromotor angetriebenen Förderpumpe erfordert außer dem Füllstandssensor keine zusätzlichen Bauteile, wenn der Füllstandssensor einen Schalter aufweist und unmittelbar mit der Förderpumpe verbunden ist.
Bei einem Ausfall des Füllstandssensors lässt sich die erfindungsgemäße Kraftstoff-Fördereinheit mit einer Steuerelektronik zur Erfassung von Signalen des Füllstandssensors und zur Ansteuerung der Förderpumpe zumindest mit einem Notprogramm betreiben. Mit einer solchen Steuerelektronik lassen sich zudem Schwankungen des Kraftstoffspiegeis in dem Schwalltopf erfassen. Damit benötigt der Füllstandssensor keine mechanischen Dämpfungselemente oder Drosselöffnungen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.l einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße, in einem Kraftstoffbehälter montierte Kraftstoff- Fördereinheit,
Fig.2 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Kraftstoff-Fördereinheit aus Figur 1 entlang der Linie II - II .
Figur 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines Kraftfahrzeuges mit einer darin angeordneten Kraftstoff-Fördereinheit 2 zur Förderung von Kraftstoff. Die Kraftstoff-Fördereinheit 2 hat eine in einem Schwalltopf 3 angeordnete, elektromotorisch angetriebene Förderpumpe 4. Die Förderpumpe 4 fördert Kraftstoff über 'einen im Schwalltopf 3 angeordneten Filter 5 zu einem auf einem Montageflansch 6 des Kraftstoffbehälters 1 angeordneten Anschlussstutzen 7. An dem Anschlussstutzen 7 lässt sich eine nicht dargestellte, zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges führende Vorlaufleitung anschließen. Der von der Förderpumpe 4 geförderte Druck wird von einem Druckregler 8 begrenzt . Die Förderpumpe 4 wird von einer Steuerelektronik 9 über elektrische Leitungen 10 mit elektrischem Strom versorgt. Der Schwalltopf 3 ist mit einem Deckel 11 verrastet. Der Deckel 11 ermöglicht einen Luftaustausch des Schwalltopfes 3 mit den übrigen Bereichen des Kraftstoffbehälters 1 und ein Eindringen von Kraftstoff von oben in den Schwalltopf 3. Der Schwalltopf 3 weist zudem ein Bodenventil 12 auf, über welches Kraftstoff in den Schwalltopf 3 eindringen, aber nicht entweichen kann. Der Schwalltopf 3 kann selbstverständlich zusätzlich über eine nicht dargestellte Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff befüllt werden.
Mit Abstand zu der Förderpumpe 4 ist in dem Schwalltopf 3 ein Füllstandssensor 13 angeordnet. Der Füllstandssensor 13 ist ebenfalls über elektrische Leitungen 14 mit der Steuerelektronik 9 verbunden und weist ein an dem Deckel 11 des Schwalltopfes 3 befestigtes Rohr 15 auf. Innerhalb des Rohres 15 ist ein Reedschalter 16 angeordnet, welcher einem Schwimmer 17 gegenübersteht. Der Schwimmer 17 trägt einen Magneten 18 und bewegt sich geringfügig mit dem KraftstoffSpiegel im Schwalltopf 3. Um einen Strömungsaustausch des Rohres 15 mit dem Schwalltopf 3 zu gewährleisten, weist das Rohr 15 Öffnungen 19, 20 auf. Diese Öffnungen 19, 20 können als Drosselöffnungen ausgebildet sein um Schwappbewegungen des Kraftstoffs auf den Schwimmer 17 zu dämpfen. Bei einem ausreichenden Füllstand an Kraftstoff im Schwalltopf 3 wird der Schwimmer 17 nach oben mit dem Magneten 18 gegen den Reedschalter 16 gedrückt. Der Füllstandssensor 13 liefert anschließend ein Signal an die Steuerelektronik 9, welche eine Bestromung der Förderpumpe 4 ermöglicht. Sinkt der Füllstand an Kraftstoff in dem Schwalltopf 3 unterhalb des Mindestwertes, entfernt sich der Magnet 18 von dem Reedschalter 16, worauf dieser ein Signal an die Steuerelektronik 9 liefert. Die Steuerelektronik 9 unterbindet anschließend die Bestromung der Förderpumpe 4.
Figur 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch den Schwall - topf 3 mit der Kraftstoff-Fördereinheit 2 aus Figur 1 entlang der Linie II - II, dass das Rohr 15 des Füllstandssensors 13 einen Abstand zu der Förderpumpe 4 aufweist . Hierdurch wird eine Beeinflussung des Reedschalters 16 durch elektromagnetische Felder des elektrischen Antriebs der Förderpumpe 4 verhindert. Weiterhin zeigt Figur 2, dass der Schwalltopf 3 Anschlusselemente 21 für einen nicht dargestellten Halter auf- weist. Solche Halter werden an dem in Figur 1 dargestellten Montageflansch 6 befestigt und spannen den Schwalltopf 3 gegen den Boden des Kraftstoffbehälters 1 vor.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff-Fördereinheit , welche zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, mit einem Schwalltopf zum Sammeln von Kraftstoff und mit einer Förderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus dem Schwalltopf zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwalltopf (3) einen Füllstandssensor (13) zur Erfassung des darin enthaltenen Füllstandes an Kraftstoff hat und dass der Füllstandssensor (13) zur Ansteuerung der Förderpumpe (4) ausgebildet ist.
2. Kraftstoff-Fördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor (13) einen Reedschalter (16) aufweist.
3. Kraftstoff-Fördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor (13) ein sich über einen Teilbereich der Höhe des Schwall - topfes (3) erstreckendes Rohr (15) hat.
4. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) des Füllstandssensors (13) an einem Deckel
(11) des Schwalltopfes (3) befestigt ist und in den Schwalltopf (3) hineinragt.
5. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwimmer (17) des Füllstandssensors (13) an dem Rohr (15) geführt ist.
6. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reedschalter (16) des Füllstandssensors (13) und der Schwimmer (17) in dem Rohr (15) angeordnet sind.
7. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) des Füllstandssensors (13) eine Drosselöffnung (Öffnungen 19, 20) aufweist.
8. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor (13) von der Förderpumpe (4) beabstandet ist.
9. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor (13) einen Schalter (Reedschalter 16) aufweist und unmittelbar mit der Förderpumpe (4) verbunden ist.
10. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerelektronik (9) zur Erfassung von Signalen des Füllstandssensors (13) und zur Ansteuerung der Förderpumpe (4) .
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