DE69100105T2

DE69100105T2 - Modulare kraftstoffoerdereinrichtung.

Info

Publication number: DE69100105T2
Application number: DE9191201141T
Authority: DE
Inventors: Timothy F Coha; Dennis P Mcgrath; Ulf Sawert
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2011-05-11
Also published as: EP0459556B1; AU628259B2; AU7719891A; US5080077A; EP0459556A1; DE69100105D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein kraftfahrzeugtechnisches modulares Kraftstoffördergerät, welches ein Reservoir in einem Tank, eine Hochdruckkraftstoffpumpe in dem Reservoir und eine Strahlpumpe zum Füllen des Reservoirs einschließt.
In einem kraftfahrzeugtechnischen modularen Kraftstoffördergerät, so wie in US- A-4945884 beschrieben, schließt ein kanisterartiges Reservoir in einem Kraftstofftank eine elektrische Hochdruckkraftstoffpumpe ein, die nur aus dem Inneren des Reservoirs gespeist wird. Vorteile eines solchen Gerätes schließen eine modulare Handhabung und Installation von Kraftstoff-Systemkomponenten und eine Minimierung der Wahrscheinlichkeit einer Kraftstoffverarmung bei dem Einlaß der Hochdruckkraftstoffpumpe ein, wenn das Fahrzeug eine Kurve beschreibt. Verschiedene Vorschläge sind gemacht worden, um das Reservoir gefüllt zu halten. In US-A-4 860 714 zum Beispiel pumpt eine Strahlpumpe bei dem Boden des Reservoirs Kraftstoff von dem Kraftstofftank in das Reservoir und wird durch einen Teil der Abgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben. Die Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors mit einer begrenzten Kraftstoffmenge, nachdem die Strahlpumpe den Kraftstofftank trocken pumpt und die Hochdruckkraftstoffpumpe das Reservoir trocken pumpt, wird unerwünschterweise maximiert, wenn wie in dem obenerwähnten US-A-4 860 714 die Strahlpumpe beim Beginn der Sequenz des Wiederanlassens trocken ist. Der Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht einem Gerät gemäß diesem Dokument. Eine andere Form eines Kraftstoffördergerätes, welches eine Strahlpumpe beinhaltet, ist in EP-A-0 314 068 dargelegt. In einer Vorrichtung gemäß diesem Dokument ist die Strahlpumpe auch bei dem Beginn der Sequenz des Wiederanlassens trocken.
Ein modulares Kraftstoffördergerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf ein Reservoir in einer Kraftstoffkammer eines Kraftstofftanks, benachbart einer Bodenwand des Kraftstofftanks; eine Hochdruckkraftstoffpumpe in dem Reservoir mit einem Einlaß, der nur aus dem Inneren des Reservoirs gespeist wird; eine Strahlpumpe in dem Reservoir mit einem Einlaßabschnitt, der nur aus der Kraftstoffkammer gespeist wird, und einem Auslaßabschnitt, der nur in das Reservoir leitet; ein Mittel, um die Strahlpumpe mit einem Bruchteil der Abgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe zu betreiben, so daß die Strahlpumpe mit Kraftstoff versorgt wird, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe entlüftet arbeitet, und mit Dampf versorgt wird, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht entlüftet arbeitet; ein Mittel, das ein Rückschlagklappenventil definiert zwischen dem Einlaßabschnitt der Strahlpumpe und der Kraftstoffkammer, um einen Rückfluß von der Strahlpumpe in die Kraftstoffkammer zu verhindern; und ein Mittel in dem Reservoir, das ein Standrohr definiert mit einer Trennwand auf einem Boden des Reservoirs, die eine obere Kante besitzt oberhalb des Auslaßabschnittes der Strahlpumpe, dadurch den Auslaßabschnitt der Strahlpumpe von dem Einlaß der Hochdruckkraftstoffpumpe trennend, so daß der Auslaßabschnitt der Strahlpumpe in Kraftstoff untergetaucht bleibt, wenn das Reservoir durch die Hochdruckkraftstoffpumpe an Kraftstoff geleert ist.
In einem modularen Kraftstoffördergerät gemäß dieser Erfindung wird die Strahlpumpe untergetaucht gehalten, um die Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors zu minimieren.
Diese Erfindung ist ein neues und verbessertes modulares Kraftstoffördergerät, welches ein Reservoir in einem Kraftstofftank, eine Hochdruckkraftstoffpumpe in dem Reservoir, die nur aus dem Inneren des Reservoirs gespeist wird, und eine Strahlpumpe, um Kraftstoff von dem Kraftstofftank in das Reservoir zu pumpen, einschließt. In dem modularen Kraftstoffördergerät gemäß dieser Erfindung verhindert ein Rückschlagklappenventil einen Rückfluß von der Strahlpumpe in den Kraftstofftank und der Auslaß der Strahlpumpe ist in einem Standrohr angeordnet, dessen oberes Ende oberhalb des Auslaßes liegt, so daß die Strahlpumpe untergetaucht bleibt, wenn das Reservoir geleert ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Figur 1 eine partiell aufgebrochene Aufrißansicht eines Kraftfahrzeug-Kraftstofftanks mit einem darauf installierten modularen Kraftstoffördergerät gemäß dieser Erfindung ist;
Figur 2 eine partiell aufgebrochene perspektivische Ansicht des modularen Kraftstoffördergerätes gemäß dieser Erfindung ist;
Figur 3 eine Draufsicht ist, die allgemein entlang der in Figur 2 durch Linien 3-3 angezeigten Ebene gelegt ist;
Figur 4 eine Ansicht ist, die allgemein entlang der in Figur 3 durch Linien 4-4 angezeigten Ebene gelegt ist; und
Figur 5 eine Ansicht ist, die allgemein entlang der in Figur 3 durch Linien 5-5 angezeigten Ebene gelegt ist.
Nach den Figuren 1 und 2 besitzt ein Kraftstofftank 10 eines nicht dargestellten Automobils ein inneres Volumen oder eine Kraftstoffkammer 12, das oder die zwischen einer Deckenwand 14 und einer Bodenwand 16 des Tanks definiert wird. Die Deckenwand 14 besitzt ein Loch oder eine Zugangsöffnung darin für eine Installation eines modularen Kraftstoffördergerätes 18 gemäß dieser Erfindung.
Das modulare Kraftstoffördergerät 18 schließt ein (kanisterartiges Plastik-) Reservoir 20 und eine (Plastik-) Abdeckung 22 ein. Die Abdeckung 22 schließt die Zugangsöffnung in den Kraftstofftank 10 und besitzt eine Vielzahl von Fluidverbindungsmittel 24A-C darauf für eine jeweilige Anbringung an einen Hochdruckschlauch zu dem Motor, eine Dampfentleerung und einen Niederdruck-Rückführschlauch von dem Motor. Eine Vielzahl ringförmiger Streben 26; die an der Abdeckung 22 angebracht sind, werden teleskopartig in dem Reservoir 20 aufgenommen, so daß das Reservoir und die Abdeckung aufeinander zu und von einander weg beweglich sind. Eine der ringförmigen Streben 26 ist durch die Abdeckung 22 mit dem Fluidverbindungsmittel 24C verbunden und definiert eine Kraftstoff-Rückführrohrleitung zu dem Reservoir 20. Eine Vielzahl von Federn 28 um die Streben 26 erzwingt eine relative Trennung zwischen der Abdeckung 22 und dem Reservoir 20. Wenn die Abdeckung 22 an der Deckenwand 14 angebracht ist, halten die Federn 28 das Reservoir 20 gegen die Bodenwand 16. Ein auf den Boden bezogener Kraftstoffpegelsensor 30 ist auf einem Seitenstab 32 montiert, der an dem Reservoir 20 angebracht ist.
Das Reservoir 20 besitzt eine zylindrische Seitenwand 34 und einen allgemein flachen Boden 36. Eine (Plastik-) Haltevorrichtung 38, Figur 2, schließt das Reservoir 20 ab. Eine schematisch dargestellte elektrische Hochdruckkraftstoffpumpe 40, Figur 3, ist im Inneren des Reservoirs 20 aufgehängt an einem Hochdruckverbindungsmittel 42, Figur 2, auf der Haltevorrichtung 38. Nahe dem Boden des Reservoirs 20 besitzt die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 einen nicht dargestellten Einlaß, der durch eine sekundäre Abschirmung 44, Figur 3, bedeckt ist. Der Einlaß der Hochdruckkraftstoffpumpe 40 wird durch die sekundäre Abschirmung 44 nur aus dem Inneren des Reservoirs 20 gespeist. Ein dazwischenliegender Kabelbaum 46 verbindet die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 und den Kraftstoffpegelsensor 30 mit dem nicht dargestellten Hauptkabelbaum des Fahrzeugs durch ein elektrisches Verbindungsmittel 48 auf der Abdeckung 22. Ein Hochdruckschlauch 50 erstreckt sich zwischen dem Hochdruckverbindungsmittel 42 und dem Fluidverbindungsmittel 24A auf der Abdeckung 22.
Das modulare Kraftstoffördergerät 18 schließt weiter eine Strahlpumpe 52 in dem Reservoir 20 ein. Ein (Plastik-) Gehäuse 54 der Strahlpumpe 52 besitzt einen zylindrischen Befestigungsflansch 56, Figur 4, einen Einlaßabschnitt 58, im wesentlichen senkrecht zu dem flachen Boden 36 des Reservoirs 20, und einen Auslaßabschnitt 60, im wesentlichen parallel zu dem flachen Boden 36. Der zylindrische Befestigungsflansch 56 paßt in eine Öffnung 62 in einem erhöhten Teil des flachen Bodens 36 des Reservoirs 20 und ist geschweißt oder auf eine andere Weise abdichtend an dem Reservoir angebracht. Eine primäre Abschirmung 64 ist an dem zylindrischen Befestigungsflansch 56 angebracht und ruht auf der Bodenwand 16 des Kraftstofftanks 10. Der Einlaßabschnitt 58 besitzt einen inneren Durchgang 66, welcher sich in eine Ventilkammer 68 in dem Gehäuse 54 öffnet. Der Auslaßabschnitt 60 besitzt einen inneren Venturi-Durchgang 70 mit expandierendem Durchmesser darin, der sich von der Ventilkammer 68 zu einem Auslaßende 72 bei dem Ende des Auslaßabschnitts 60 erstreckt.
Ein perforierter Plastik-Rückschlagklappen-Ventilsitz 74 ist unbeweglich mit dem zylindrischen Befestigungsflansch 56 des Strahlpumpengehäuses verbunden und trägt ein sich hin und her bewegendes oder äquivalentes Rückschlagklappenventilelement 76. Das Ventilelement 76 besitzt eine geschlossene Position, Figur 4, wobei es die Perforationen in dem Ventilsitz 74 bedeckt, und eine nicht dargestellte offene Position, welche die Perforationen freigibt. In der offenen Position des Ventilelements 76 strömt Kraftstoff von der Kraftstoffkammer 12 in die Ventilkammer 68 durch die primäre Abschirmung 64 und durch die Perforationen in dem Ventilsitz 74. In der geschlossenen Position des Ventilelements 76 wird ein Rückfluß von der Ventilkammer 68 in die Kraftstoffkammer 12 ausgeschlossen.
Ein Fluidverbindungsmittel 78 ist druckgepaßt auf das obere Ende des Einlaßabschnittes 58 des Gehäuses 54 und trägt einen Filter 80 in dem inneren Durchgang 66. Eine Strahlpumpenröhre 82 erstreckt sich zwischen dem Fluidverbindungsmittel 78 und dem Hochdruckverbindungsmittel 42 auf der Haltevorrichtung 38 und leitet einen Teil dar Abgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe 40 zu dem inneren Durchgang 66 der Strahlpumpe 52. Eine Messingdüse 84 mit einer Öffnung 86 darin ist in das Gehäuse 54 druckgepaßt bei dem unteren Ende des inneren Durchgangs 66, wobei die Öffnung 86 dem Venturi-Durchgang 70 gegenüberliegt. Der Bruchteil der Abgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe 40, der zu dem inneren Durchgang 66 durch die Strahlpumpenröhre 82 geleitet wird, verläßt die Öffnung 86 in den Venturi-Durchgang 70 als ein Hochgeschwindigkeitsstrahl, der im wesentlichen parallel zu dem flachen Boden 36 des Reservoirs 20 verläuft. In herkömmlicher Strahlpumpenart reißt der Hochgeschwindigkeitsstrahl Kraftstoff mit und leitet ihn von der Ventilkammer 68 in das Reservoir 20 durch den Venturi-Durchgang 70. In geeigneten Anwendungen könnte die Strahlpumpe durch einen Rückfluß von dem Motor betrieben werden, wie in GB-Patent No. 1 591 978 beschrieben.
Wie am besten in den Figuren 3 - 5 ersichtlich, werden die primäre Abschirmung 64 und der Einlaß zu der Hochdruckkraftstoffpumpe 40 getrennt von dem Auslaßende 72 des Auslaßabschnitts der Strahlpumpe 52 durch eine Trennwand 88, die aus einem Stück mit dem flachen Boden 36 und der Seitenwand 34 des Reservoirs 20 besteht. Die Trennwand 88 besitzt eine obere Kante 90 oberhalb des Auslaßendes 72 und wirkt mit der Seitenwand 34 des Reservoirs 20 zusammen beim Definieren eines Fluidstandrohres um den Auslaßabschnitt 60 der Strahlpumpe 52, das höher als das Auslaßende 72 ist.
Normalerweise pumpt die Strahlpumpe 52 genug Kraftstoff, um das Reservoir 20 gefüllt zu halten, ungeachtet der Flußrate aus dem Reservoir 20 von der Hochdruckkraftstoffpumpe 20. Ohne Nachfüllen jedoch leert die Strahlpumpe 52 die Kraftstoffkammer 12 bis unterhalb der unteren Kante des zylindrischen Befestigungsflansches 56. Danach leert die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 das Reservoir 20 bis unterhalb des Einlaßes zu der Hochdruckkraftstoffpumpe, eines Pegels unterhalb der oberen Kante 90 der Trennwand 88. Das durch die Trennwand 88 und die Seitenwand 34 des Reservoirs 20 definierte Standrohr schließt ein oder fängt eine Kraftstoffpfütze um den Auslaßabschnitt 60 der Strahlpumpe 52 ein bis zu einem Pegel oberhalb des Auslaßendes 72. Das Rückschlagklappenventilelement 76 verhindert, daß der in dem Standrohr eingefangene Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 12 zurückfließt.
Wenn der Motor stoppt, nachdem das Reservoir 20 und der Kraftstofftank 10 geleert sind, wie oben beschrieben, sind nur 3,75 Liter oder weniger an Kraftstoff gewöhnlich verfügbar, um den Motor wiederanzulassen. Diese kleine Menge an Kraftstoff genügt gewöhnlich nicht für eine selbständige Wanderung an dem Rückschlagklappenventilelement 76 vorbei in das Reservoir 20 auf einen Pegel oberhalb des Einlaßes zu der Hochdruckkraftstoffpumpe 40. Demzufolge wird eine Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors erwartet, bis genug Kraftstoff durch die Strahlpumpe 52 in das Reservoir 20 gepumpt ist, um die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 entlüften.
Die Trennwand 88 minimiert die Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors. Insbesondere gibt die nicht entlüftete Hochdruckkraftstoffpumpe 40 Dampf in das Hochdruckverbindungsmittel 42 und durch die Strahlpumpenröhre 82 in den inneren Durchgang 66 in dem Einlaßabschnitt 58 der Strahlpumpe 52 ab. Der Dampf tritt aus der Öffnung 86 in den Venturi-Durchgang 70 als ein Dampfstrahl aus. Der Dampfstrahl ist in dem Kraftstoff untergetaucht, der in dem durch die Trennwand 88 definierten Standrohr eingefangen ist, und beginnt daher praktisch sofort, Kraftstoff in das Reservoir 20 mitzureißen oder zu pumpen, wenn auch bei einer reduzierten Effizienz. Der Kraftstoff strömt über die obere Kante 90 der Trennwand 98 und nimmt zu in dem Rest des Reservoirs 20, bis die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 vorgepumpt wird. Dann beginnt die Hochdruckkraftstoffpumpe 40, Kraftstoff zu dem Motor zum Wiederanlassen und zu der Strahlpumpe 52 zu pumpen, welche daraufhin ein volle Pumpeffizienz für ein schnelles Füllen des Reservoirs 20 erreicht, um den Motor in Gang zu halten.
Ohne die Trennwand 88 ist die Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors länger. Das heißt, ohne die Trennwand 88 leert die Hochdruckkraftstoffpumpe 40 das Reservoir 20 bis unterhalb des Auslaßendes 72 des Auslaßabschnitts 60 der Strahlpumpe 52, nachdem die Strahlpumpe 52 die Kraftstoffkammer 12 leert. Daher ist die Strahlpumpe 52 im wesentlichen trocken beim Beginn der oben beschriebenen Sequenz des Wiederanlassens und arbeitet bei einer minimalen Effizienz, weil der Dampfstrahl, der aus der Öffnung 86 ausströmt, einen Hochgeschwindigkeitsdampfstrahl in im wesentlichen nur Dampf statt in flüssigem Kraftstoff definiert, wie im Fall mit der Trennwand 88 an Ort und Stelle. Tests, welche ein modulares Kraftstoffördergerät ohne eine ein Standrohr definierende Trennwand an Ort und Stelle mit einem identischen modularen Kraftstoffördergerät gemäß dieser Erfindung mit einer Trennwand 88 an Ort und Stelle vergleichen, demonstrierten etwa eine zehnfache Verbesserung. Nach einem Hinzufügen von 450 ml an Kraftstoff zu einem leer gepumpten Kraftstofltank betrug die Verzögerung beim Wiederanlassen des Motors etwa 47 Sekunden für das modulare Kraftstoffödergerät mit einem Reservoir ohne eine Trennwand, verglichen mit 4,7 - 6,0 Sekunden für ein im übrigen identisches modulares Kraftstoffördergerät, worin das Reservoir 20 die Trennwand einschloß.

Claims

1. Ein modulares Kraftstoffördergerät mit einem Reservoir (20) in einer Kraftstoffkammer (12) eines Kraftstofftanks (10), benachbart einer Bodenwand (16) des Kraftstofftanks; einer Hochdruckkraftstoffpumpe (40) in dem Reservoir mit einem Einlaß, der nur aus dem Inneren des Reservoirs gespeist wird; einer Strahlpumpe (52) in dem Reservoir mit einem Einlaßabschnitt (58), der nur aus der Kraftstoffkammer gespeist wird, und einem Auslaßabschnitt (60), der nur in das Reservoir leitet; einem Mittel (82), um die Strahlpumpe mit einem Bruchteil der Abgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe zu betreiben, so daß die Strahlpumpe mit Kraftstoff versorgt wird, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe entlüftet betrieben wird, und mit Dampf versorgt wird, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht entlüftet betrieben wird; und einem Mittel, welches ein Rückschlagklappenventil (76) definiert zwischen dem Einlaßabschnitt der Strahlpumpe und der Kraftstoffkammer, um einen Rückfluß von der Strahlpumpe in die Kraftstoffkammer zu verhindern; gekennzeichnet durch ein Mittel (88) in dem Reservoir, welches ein Standrohr definiert mit einer Trennwand (88) auf einem Boden (36) des Reservoirs, die eine obere Kante (90) oberhalb des Auslaßabschnitts der Strahlpumpe besitzt, dadurch den Auslaßabschnitt der Strahlpumpe von dem Einlaß der Hochdruckkraftstoffpumpe trennend, so daß der Auslaßabschnitt der Strahlpumpe in Kraftstoff untergetaucht bleibt, wenn das Reservoir an Kraftstoff geleert ist durch die Hochdruckkraftstoffpumpe.

2. Ein modulares Kraftstoffördergerät nach Anspruch 1, worin die Trennwand (88) auf dem Boden (36) des Reservoirs gegenüberliegende Enden besitzt, die abdichtend mit einer Seitenwand (34) des Reservoirs verbunden sind.

3. Ein modulares Kraftstoffördergerät nach Anspruch 2, worin das Reservoir (20) und die Trennwand (88) aus Plastik bestehen und aus einem Stück geformt sind.