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1. Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstofffördervorrichtung zum Fördern von
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs zu einem Verbrennungsmotor.
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2. Stand der Technik
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Ein
Beispiel für
eine Kraftstofffördervorrichtung,
bei der ein durch eine Pumpensteuerschaltung erzeugtes elektromagnetisches
Rauschen unterdrückt
wird, ist in der
JP 2005-155602
A offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist die Pumpensteuerschaltung
auf einer eine obere Öffnung
eines Kraftstoffbehälters
verschließenden
Pumpenmodulabdeckung angebracht, um die das Funkrauschen erzeugende Pumpensteuerschaltung
außerhalb
eines Fahrzeuginsassenraums anzuordnen und eine die Pumpensteuerschaltung
mit einer In-Tank-Kraftstoffpumpe verbindenden Lastleitung zu verkürzen. Auf
diese Weise wird ein Funkrauschen unterdrückt, ohne ein (aus einer Spule
und einem Kondensator gebildetes) in der Lastleitung eingesetztes
Rauschfilter zu verwenden. Ein von der In-Tank-Kraftstoffpumpe ausgehendes Schaltrauschen
wird durch einen aus einem metallischen Material hergestellten Kraftstoffbehälter abgeschirmt.
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Jedoch
geht der neue Trend dahin, als Material für den Kraftstoffbehälter statt
Metall Kunstharz zu verwenden. In diesem Fall geht ein von der In-Tank-Kraftstoffpumpe ausgestrahltes
Schaltrauschen durch den Kraftstoffbehälter hindurch, ohne von diesem
abgeschirmt zu werden. Das von der Kraftstoffpumpe ausgehende Schaltrauschen
trifft auf den Erdboden, wird von diesem reflektiert und von einer
Funkantenne aufgenommen. Um dieses Problem zu meistern, kann in
die die Kraftstoffpumpe anschließende Lastleitung ein Rauschfilter
eingesetzt werden. Jedoch verursacht der Einsatz eines Rauschfilters
das Problem, dass die Steuerschaltung unhandlich oder sperrig wird
und die darin erzeugte Hitze bei zunehmendem Stromverbrauch steigt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Dem
oben dargestellten Problem Rechnung tragend hat die Erfindung die
Aufgabe, eine verbesserte Kraftstofffördervorrichtung bereitzustellen,
bei der ein von einer in einem Tank eingebauten Kraftstoffpumpe
ausgestrahltes elektromagnetisches Rauschen selbst dann abgeschirmt
wird, wenn der Kraftstofftank aus Kunstharzmaterial hergestellt
ist.
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Die
Kraftstofffördervorrichtung
umfasst eine Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem
Kraftstofftank zu einem Verbrennungsmotor und einen im Kraftstoff
eingetauchten Auffangbehälter. Die
Kraftstoffpumpe ist in einem Auffangbehälter angeordnet. Der Auffangbehälter ist
aus einem metallischen Material, z. B. Edelstahl, der Kraftstoffbehälter aus
einem Kunstharzmaterial gefertigt. Die Kraftstoffpumpe wird durch
eine auf einer Abdeckung, die eine obere Öffnung des Kraftstoffbehälters verschließt, angeordnete
Steuerschaltung angesteuert. Der metallische Auffangbehälter, der
die Kraftstoffpumpe enthält,
ist an die Karosserie eines Kraftfahrzeugs als Masse angelegt, um
ein beim Schalten der Kraftstoffpumpe erzeugtes elektromagnetisches
Rauschen abzufangen.
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Da
die Kraftstoffpumpe durch den Masseanschluss des die Kraftstoffpumpe
enthaltenden, metallischen Auffangbehälters abgeschirmt ist, wird
ein von der Kraftstoffpumpe erzeugtes elektromagnetisches Rauschen
abgefangen, wodurch ein Funkrauschen zu einem in dem Fahrzeug vorgesehenen Funkempfänger eliminiert
wird. Statt einer Abschirmung eines Rauschens in allen Richtungen
kann lediglich das von der Kraftstoffpumpe in Abwärtsrichtung
ausgestrahlte elektromagnetische Rauschen abgeschirmt werden. Denn
ein in Aufwärtsrichtung gerichtetes
elektromagnetisches Rauschen wird durch ein oberhalb des Kraftstoffbehälters aus
Kunstharz vorgesehenes metallisches Bodenblech abgeschirmt. Jedoch
muss das in Abwärtsrichtung
ausgestrahlte Rauschen mittels einer Abschirmung, z. B. dem an Masse
gelegten metallischen Auffangbehälter,
absorbiert werden.
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Erfindungsgemäß wird ein
von der In-Tank-Kraftstoffpumpe ausgestrahltes elektromagnetisches
Rauschen selbst dann sicher abgeschirmt, wenn der Kraftstoffbehälter aus
Kunstharz hergestellt ist. Weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnungen verständlicher.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine (teilweise geschnittene) Seitenansicht, die eine erfindungsgemäße Kraftstofffördervorrichtung
zeigt;
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2 ist
eine Draufsicht, die die Kraftstofffördervorrichtung von oben zeigt;
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3 ist
ein Schaltbild, das die elektrischen Anschlüsse/Verbindungen der Kraftstofffördervorrichtung
zeigt;
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4 ist
eine Schnittdarstellung, die einen Kraftstoffbehälter, in dem ein Auffangbehälter mit
einer Abschirmschicht angeordnet ist, als ein Testbeispiel zeigt;
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5 ist
eine Draufsicht, die die Außenoberfläche einer
Bodenwand des Kraftstoffbehälters,
auf der eine Abschirmschicht ausgebildet ist, als ein weiteres Testbeispiel
zeigt; und
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6 ist
ein Diagramm, das die Resultate der Rauschpegeltests für die Testbeispiele
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 und 2 wird der
gesamte Aufbau der Kraftstofffördervorrichtung 1 der
Erfindung beschrieben. Die Kraftstofffördervorrichtung 1 weist
eine Abdeckung 3, einen in dem in einem Kraftstoffbehälter enthaltenen Kraftstoff 2 eingetauchten
Auffangbehälter 5 und
eine im Auffangbehälter 5 angeordnete
Pumpeneinheit 4 auf. In 1 ist lediglich
die Oberfläche
des Kraftstoffbehälters 2 durch
eine punktierte Linie gezeigt. Die Abdeckung 3 umfasst
einen Flansch 6 aus einem Kunstharzmaterial, z. B. POM
(Polyazetal), der eine obere Öffnung
des Kraftstoffbehälters 2 verschließt.
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Der
Auffangbehälter 5 ist
mit dem Flansch 6 durch ein Achsenpaar 7 verbunden
und wird über nicht
dargestellte Druckfedern gegen eine Bodenwand des Kraftstoffbehälters gedrückt. Auf
diese Weise berührt
der Auffangbehälter 5 immer
die Bodenwand des Kraftstoffbehälters 2,
und zwar selbst dann, wenn sich der Kraftstoffbehälter 2 aufgrund von
Temperaturänderungen
ausdehnt oder zusammenzieht. Das Pumpenmodul 4 ist im Auffangbehälter 5 untergebracht.
Das Pumpenmodul 4 weist eine Kraftstoffpumpe 8,
einen Saugfilter 9, einen Kraftstofffilter 10 und
einen Druckregler 11 auf. Der Saugfilter 9 entfernt
Verunreinigungen aus dem Kraftstoff im Auffangbehälter, der
von der Kraftstoffpumpe 8 angesaugt wird. Der Kraftstofffilter 10 weist
ein zylinderförmiges
Filtergehäuse 12 und
ein im Filtergehäuse 12 um
den äußeren Umfang
der Kraftstoffpumpe 8 herum angeordnetes Filterelement 13 auf.
Der Kraftstofffilter 10 entfernt Verunreinigungen aus dem durch
die Kraftstoffpumpe 8 geförderten Kraftstoff.
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Ein
Auslassanschluss 14 zum Ausgeben des durch das Filterelement 13 gefilterten
Kraftstoffs ist am Bodenabschnitt des Filtergehäuses 12 vorgesehen.
Der Auslassanschluss 14 ist mit einem an der Unterseite
der Abdeckung 3 ausgebildeten Einlassanschluss 15 über eine
Leitung mit (nicht dargestellten) flexiblem Balg verbunden. Ein
am Bodenabschnitt des Filtergehäuses 12 angeordneter
Druckregler 11 regelt den Druck des aus dem Auslassanschluss 14 geförderten
Kraftstoffs. Der Kraftstoffdruck wird geregelt, indem überschüssiger Kraftstoff in
den Auffangbehälter 5 zurückgeleitet
wird.
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An
der Unterseite der Abdeckung 3 ist ein Direktanschluss 16 ausgebildet,
mit dem die Kraftstoffpumpe 8 über Leitungen verbunden ist.
An der Oberseite der Abdeckung 3 sind ein Auslassrohr 18,
ein Kraftstoffanzeigeranschluss 19 (siehe 2)
und ein Anschluss 20 ausgebildet. Am Auslassrohr 18 ist
ein Kraftstoffrohr angeschlossen; eine Kraftstoffanzeige ist über eine
Leitung mit dem Kraftstoffanzeigeanschluss 19 verbunden.
Am Anschluss 20 sind ein Kabel von einer Motor-ECU (Electronic
Control Unit) 25, ein Stromversorgungskabel und ein Massekabel (nicht
abgebildet) angeschlossen. An der Oberseite der Abdeckung 3 ist ein
Gehäuse 21 ausgebildet,
das eine (in 3 gezeigte) Steuerschaltung 22 enthält. Die
Steuerschaltung 22 weist ein Steuer-IC (Integrated Circuit) 23 zur
Steuerung/Regelung der Stromversorgung auf.
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Der
Auffangbehälter 5 ist
aus einem metallischen Material, z. B. Edelstahl oder Stahl, hergestellt. Eine
Abschirmmasseleitung 24 ist durch Löten, Schweißen oder Nieten mit dem oberen
Ende des Auffangbehälters 5 verbunden.
Die Abschirmmasseleitung 24 ist mit über den Direktanschluss 16 mit
einer Masseleitung der Steuerschaltung verbunden.
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Bezugnehmend
auf 3 werden die elektrischen Anschlüsse/Verbindungen
in der Kraftstofffördervorrichtung 1 beschrieben.
Eingangsanschlüsse
des Steuer-IC 23 sind mit einem Steueranschluß FPC und
einem Diagnoseanschluß DI
der Steuerschaltung 22 verbunden. Steuersignale werden
von der Motor-ECU 25 über
den Steueranschluß FPC zum
Steuer-IC 23 eingegeben. Das Steuer-IC 23 wird über den
Diagnoseanschluß DI
durch die Motor-ECU 25 überprüft.
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Eine
Stromanschlussklemme des Steuer-IC 23 ist mit einer Stromanschlussklemme
B+ der Steuerschaltung 22 verbunden; die Stromanschlussklemme
B+ ist mit dem Plus-Pol einer Bordbatterie 26 verbunden.
Eine Masseanschlussklemme des Steuer-IC 23 ist mit einem
Masseanschluss E der Steuerschaltung 22 verbunden; der
Masseanschluss E ist mit der Fahrzeugkarosserie als Masse verbunden.
Ein Ausgangsanschluss des Steuer-IC 23 ist mit einem Gate eines
P-Kanal-Leistungs-MOSFET 27 bzw. -Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors
verbunden. Eine Source des Leistungs-MOSFET 27 ist mit
der Stromanschlussklemme B+ der Steuerschaltung 22 verbunden;
ein Drain des Leistungs-MOSFET 27 ist mit einem Plus-Anschluss
FP+ der Steuerschaltung 22 verbunden. Der FP+-Anschluss
ist mit einem Plus-Anschlussklemme der Kraftstoffpumpe 8 verbunden.
Eine Minus-Anschlussklemme der Kraftstoffpumpe 8 ist mit
einer Minus-Anschlussklemme FP- der Steuerschaltung 22 verbunden;
die Minus-Anschlussklemme FP- ist mit dem Masseanschluss E verbunden.
Eine Diode 28 ist zwischen der Plus-Anschlussklemme FP+
der Steuerschaltung 22 und dem Masseanschluss E angeschlossen,
wie es in 3 gezeigt ist. Das Steuer-IC 23 schaltet
den Leistungs-MOSFET 27 und regelt dadurch die Stromversorgung
der Kraftstoffpumpe 8 und deren Drehzahl.
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Der
metallische Auffangbehälter 5 ist
mit der Fahrzeugkarosserie als Masse verbunden, indem er über die
Abschirmmasseleitung 24 mit dem Minus-Anschluss FP- der
Steuerschaltung 22 verbunden ist. Das heißt, die
Abschirmmasseleitung 24 kann unter Verwendung einer Schaltansteuerstruktur auf
einer Seite eines hohen Potentials in der Steuerschaltung 22 gemeinsam
mit dem Minusanschluss FP- verwendet
werden. Es ist nicht notwendig einen zusätzlichen Anschluss zum Anschließen der
Abschirmmasseleitung 24 zur Verfügung zu stellen.
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Da
der Leistungs-MOSFET 27 durch das Steuer-IC 23 (z.B.
mit einer PWM-Steuerung)
geschaltet wird, wird von der Kraftstoffpumpe 8 ein hochfrequentes
elektromagnetisches Rauschen abgestrahlt. Wenn der Kraftstoffbehälter 2 aus
einem metallischen Material hergestellt ist, wird das elektromagnetische
Rauschen durch den Kraftstoffbehälter 2 absorbiert.
Wenn der Kraftstoffbehälter 2 aus Kunstharz
hergestellt ist, wird das elektromagnetische Rauschen durch den
Kraftstoffbehälter 2 hindurch
abgestrahlt. Das von der Kraftstoffpumpe 8 aufwärts abgestrahlte
Rauschen wird, da der Kraftstoffbehälter 2 üblicherweise
unter dem Bodenblech positioniert ist, durch das Bodenblech des
Fahrzeugs absorbiert. Jedoch erreicht das von der Kraftstoffpumpe 8 abwärts abgestrahlte
Rauschen den Erdboden, wenn es nicht durch ein Abschirmmittel abgefangen
wird. In der Ausführungsform
der Erfindung wird das in allen Richtungen ausgestrahlte Rauschen durch
den an Masse gelegten metallischen Auffangbehälter 5 abgefangen.
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Die
Abschirmeffekte werden auch dann erzielt, wenn auf der Bodenwand
des aus Kunstharz hergestellten Kraftstoffbehälter 2 oder am Außenumfang
des aus Kunstharz hergestellten Auffangbehälters 5 eine Abschirmschicht
ausgebildet ist. Um die auf unterschiedlichen Wegen erreichten Abschirmungseffekte
auszuwerten, werden Bewertungstests durchgeführt. Ein Testbeispiel wurde
in der in 4 gezeigten Weise hergestellt,
während
ein anderes Testbeispiel in der in 5 gezeigten
Weise hergestellt wurde.
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In 4 ist
die Kraftstofffördervorrichtung 1, die
einen Auffangbehälter 5 aus
Kunstharz aufweist, in einem Kraftstoffbehälter 2 aus Kunstharz
angeordnet ist. Der Außenumfang
des Auffangbehälters
ist mit einem eine Abschirmschicht 29 bildenden Aluminiumstreifen
mit einer Höhe "h" abgedeckt. Ein Beispiel mit einer Abschirmschicht
der Höhe "h/2" wurde ebenfalls
hergestellt. 5 zeigt eine Außenoberfläche einer
Bodenwand eines Kraftstoffbehälters 2 aus Kunstharz,
auf der eine Abschirmschicht 30 ausgebildet ist. Die Größe der Abschirmschicht
a × b
wird variiert. Zusätzlich
wird ein Beispiel ohne eine Abschirmschicht hergestellt. Diese Beispiele
werden getestet, und deren Abschirmverhalten wird untersucht.
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Bezugnehmend
auf 6 werden die Ergebnisse des Tests erklärt. Auf
der Abszisse sind die Beispiele [A] bis [G] gezeigt, auf der Ordinate
sind die für
jedes Beispiel gemessenen Rauschpegel gezeigt. Das Beispiel [A]
ist ein Beispiel ohne irgendeine Abschirmschicht; das Beispiel [B]
ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 29 der Höhe h/2 am
Außenumfang
des Auffangbehälters 5;
das Beispiel [C] ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 29 der
Höhe h
am Außenumfang
des Auffangbehälters 5;
das Beispiel [D] ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 30 der Größe 170 × 170 mm
an der Bodenwand des Kraftstoffbehälters 2; das Beispiel
[E] ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 30 der Größe 300 × 300 mm an
der Bodenwand des Kraftstoffbehälters 2;
das Beispiel [F] ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 30 der
Größe 500 × 500 mm
an der Bodenwand des Kraftstoffbehälters 2; und das Beispiel
[G] ist ein Beispiel mit einer Abschirmschicht 29 oder 30,
die jedoch nicht an Masse gelegt ist. Die Abschirmschichten der
Beispiele [B] bis [F] sind mit der Fahrzeugkarosserie als Masse
verbunden. Ein auf der Ordinate gezeigter Vergleichsrauschpegel
ist kein absoluter Wert, sonder ein Vergleichspegel, der sich auf
die Beispiele [B] und [E] bezieht.
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Wie
in 6 gesehen, werden Abschirmeffekte (die Rauschpegel
werden geringer) durch Vorsehung der Abschirmschicht 29 oder 30 entweder
am Auffangbehälter 5 oder
am Kraftstoffbehälter 2 und durch
Anlegen der Abschirmschicht an Masse erhalten. Jedoch werden keine
Abschirmeffekte erzielt, wenn die Abschirmschicht wie im Beispiel
[G] nicht an Masse liegt. Die Abschirmeffekte werden stärker, wenn
die Höhe
h der Abschirmschicht 29 oder die Größe der Abschirmschicht 30 größer wird.
Den Testergebnissen nach ist es klar, dass die Rauschpegel durch
eine Abschirmschicht und das an Masse legen dieser Schicht reduziert
werden können.
Jedoch erfordert das Aufbringen der Abschirmschicht auf dem Auffangbehälter aus
Kunstharz oder auf dem Kraftstoffbehälter aus Kunstharz und das
an Masse legen derselben zusätzliche Herstellungskosten.
Kosteneffektiver ist es, das Abschirmmittel erfindungsgemäß vorzusehen,
als die Abschirmschicht vorzusehen, wie es in den oben erläuterten
Testbeispielen erfolgt ist.
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Die
mit der Erfindung enthaltenen Vorteile werden nachfolgend zusammengefasst:
Da der Auffangbehälter 5 aus
einem metallischen Material hergestellt und mit der Fahrzeugkarosserie
als Masse verbunden ist, wird ein durch das Schalten der Kraftstoffpumpe 8 erzeugtes
Funkrauschen (elektromagnetisches Rauschen) selbst dann effizient
absorbiert, wenn der Kraftstoffbehälter 2 aus einem Kunstharzmaterial
hergestellt ist. Das Abfangen des Funkrauschens kann ohne Verwendung
eines Rauschfilters erreicht werden. Da der Auffangbehälter 5 durch
das gemeinsame Verwenden des Direktanschlusses 16, über den
die Kraftstoffpumpe 8 angeschlossen ist, mit der Fahrzeugkarosserie
als Masse verbunden ist, wird kein weiterer Anschluss für den Masseanschluss
benötigt.
Des Weiteren können
die Rauschabfangeffekte in einer kosteneffektiven Art und Weise
realisiert werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann verschiedenartig abgewandelt werden. Z. B. ist es möglich, die
Abschirmeffekte durch ein Beschichten oder ein Ummanteln des Auffangbehälters aus Kunstharz
oder des Kraftstoffbehälters
aus Kunstharz mit einer leitenden Lackierung oder einem metallischen
Netz zu erzielen. Ferner können
der Auffangbehälter
oder der Kraftstoffbehälter
aus einem Spritzgussmaterial, das einen metallischen Füllstoff enthält, oder
durch das Einsetzen eines metallischen Bauteils hergestellt werden.
Abschirmungen sowohl Auffangbehälter
wie auch am Kraftstoffbehälter
können
in Kombination verwendet werden. Der Auffangbehälter 5 kann mit der
Fahrzeugkarosserie über
die metallische Achse 7 als Masse verbunden werden.
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Obwohl
die Erfindung an einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden
ist, ist es für den
Fachmann klar, dass Abwandlungen bezüglich Form und Details möglich sind,
ohne den Grundgedanken dieser Erfindung zu verlassen, wie er in
den beigefügten
Ansprüchen
definiert Ist.