DE102008054380A1

DE102008054380A1 - Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008054380A1
Application number: DE200810054380
Authority: DE
Inventors: Andreas Posselt; Marko Lorenz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, angegeben, die einen Vorratsbehälter (11) für Kraftstoff, einen darin angeordneten Staubehälter (17), eine Kraftstoff aus dem Staubehälter (17) zur Brennkraftmaschine fördernde Förderpumpe (19) und mindestens eine im Vorratsbehälter (11) angeordnete, Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter (11) in den Staubehälter (17) fördernde Saugstrahlpumpe (22, 23) aufweist. Zur Reduzierung der Antriebsleistung der Saugstrahlpumpe (22, 23) zwecks Senkung von Kraftstoffverbrauch und Kraftstoffausgasung im Vorratsbehälter (11) ist ein ein Füllstandsminimum im Vorratsbehälter (11) erfassender Sensor (29) und eine mit dem Sensorausgang verbundene Steuerelektronik (30) vorgesehen. Die Steuerelektroni die mindestens eine Saugstrahlpumpe (22, 23) in Tätigkeit setzendes Aktivierungssignal um (Fig. 1).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte Kraftstoffversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge ( DE 101 29 437 A1 ) weist einen Vorratsbehälter auf, der als Satteltank mit zwei durch einen Sattelhöcker voneinander getrennte Kammern ausgebildet ist, die oberhalb des Sattelhöckers miteinander in Kraftstoffaustauschverbindung stehen. In der einen Kammer ist auf dem Kammerboden ein Staubehälter angeordnet, in dem eine elektrisch angetriebene Förderpumpe aufgenommen ist, die Kraftstoff aus dem Staubehälter zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs fördert. In jeder Kammer ist eine Saugstrahlpumpe angeordnet, die Kraftstoff aus der jeweiligen Kammer in den Staubehälter fördert. Jede Saugstrahlpumpe weist eine Treibmittelleitung auf, die von einer von der Förderpumpe zur Brennkraftmaschine führenden Kraftstoffzuleitung abgezweigt ist. Im Betrieb der Förderpumpe wird ein Teil der geförderten Kraftstoffmenge als Treibmenge über die beiden Saugstrahlpumpen geführt. Die Saugstrahlpumpen saugen in der jeweiligen Kammer des Vorratsbehälters Kraftstoff an und fördern diesen zusammen mit der sie durchströmenden Treibmenge in den Staubehälter.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die mindestens eine Saugstrahlpumpe nur dann eingeschaltet wird, wenn dies aufgrund des Füllstands im Vorratsbehälter zum Befüllen des Staubehälters oder Schwalltopfs erforderlich ist. Im Gegensatz zu den dauerhaft betriebenen Saugstrahlpumpen in den bekannten Kraftstoffversorgungseinrichtungen reduziert sich die Antriebsleistung für die mindestens eine Saugstrahlpumpe, d. h. die von der Förderpumpe über die Saugstrahlpumpe gepumte Kraftstofftreibmenge, deutlich, was zu einer reduzierten Bauteilbelastung und geringerem Kraftstoffverbrauch beiträgt. Durch die wesentliche Reduzierung der Einschaltdauer der mindestens einen Saugstrahlpumpe wird auch die durch das Umpumpen entstehende Ausgasungsrate des Kraftstoffs gesenkt, was wiederum zu einer Verringerung der Umweltbelastung beiträgt. Die Punktinformation zur Einschaltung der mindestens einen Saugstrahlpumpe wird mittels des vom Sensor detektierten Minimums des Füllstands im Vorratsbehälter gewonnen, bei dem eine Befüllung des Staubehälters notwendig wird.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffversorgungsvorrichtung möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Vorratsbehälter mindestens zwei durch einen Steg voneinander getrennte Kammern die sog. Haupt- und Transferkammer, auf. Beide Kammern stehen oberhalb des Stegs miteinander in Verbindung, wobei in jeder Kammer eine Saugstrahlpumpe und in der Hauptkammer der Staubehälter angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung des Vorratsbehälters für den Kraftstoff kann ein einziger Sensor im Staubehälter oder alternativ in der Hauptkammer ein erster Sensor und in der Transferkammer ein zweiter Sensor angeordnet sein. Im ersten Fall setzt die Steuerelektronik auf das Ausgangssignal des einzigen Sensors hin alle Saugstrahlpumpen in Tätigkeit, während im zweiten Fall die Steuerelektronik mit dem Ausgangssignal des ersten Sensors beide Saugstrahlpumpen in Tätigkeit setzt und mit dem Ausgangssignal des zweiten Sensors die in der Transferkammer angeordnete Saugstrahlpumpe in ihren inaktiven Zustand zurücksetzt, so dass die Saugstrahlpumpe nach Leeren der Tankkammer bis zum Niveau des zweiten Sensors, der vorzugsweise am Boden der Transferkammer angeordnet ist, abgeschaltet ist.
Zur Aktivierung der mindestens einen Saugstrahlpumpe wird vorzugsweise ein elektromagnetisches Schaltventil herangezogen, das eine Treibmengenleitung der mindestens einen Saugstrahlpumpe an den Pumpenausgang der Förder pumpe anschließt. Das z. B. als 2/2-Magnetventil ausgebildete Schaltventil trennt die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang der Förderpumpe und der Treibmengenleitung der Saugstrahlpumpe und stellt diese durch ein Steuersignal der Steuerelektronik her.
Alternativ kann anstelle eines Schaltventils auch eine leistungskleine Elektrokraftstoffpumpe eingesetzt werden, die im Vorratsbehälter angeordnet ist und deren Pumpenausgang an die Treibmengenleitung der mindestens einen Saugstrahlpumpe angeschlossen ist. Bei Vorhandensein mehrerer Saugstrahlpumpen in mehreren Kammern des Vorratsbehälters ist jeder Saugstrahlpumpe eine eigene kleine Elektrokraftstoffpumpe zugeordnet die von der Steuerelektronik auf ein Ausgangssignal des mindestens einen Sensors hin gemeinsam eingeschaltet werden und ggf. auf ein Ausgangssignal eines weiteren Sensors hin getrennt wieder abgeschaltet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 bis 4 eine schematisierte Darstellung von vier Ausführungsbeispielen einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug.
Die in 1 schematisiert skizzierte Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs weist einen Vorratsbehälter 11 für Kraftstoff, auch Kraftstofftank genannt, auf, der über einen Kraftstoffeinfüllstutzen 12 mit Kraftstoff befüllbar ist. Der Kraftstoffeinfüllstutzen 12 ist von einem Tankdeckel 13 verschlossen. Der Vorratsbehälter 11 ist durch einen Steg 14 in zwei Kammern 15, 16 unterteilt, die oberhalb des Stegs 14 in Kraftstoffaustauschverbindung stehen. In der ersten Kammer, im folgenden Hauptkammer 15 genannt, ist ein Staubehälter 17 angeordnet, der auf den Boden der ersten Kammer 15 aufgesetzt ist. Der Staubehälter 17, auch Schwalltopf genannt, hat einen Kraftstoffzulauf 18, über den Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 11 einfließen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellt die Öffnung des oben offenen Staubbehälters 17 den Kraftstoffzulauf 18 dar. Im Staubehälter 17 ist eine elektrisch angetriebene Förderpumpe 19 angeordnet, die Kraftstoff aus dem Staubehälter 17 ansaugt und über ihren Pumpenausgang 191 in eine zur Brennkraftmaschine führende Kraftstoffleitung 20 fördert, in der noch ein Kraftstofffilter 21 angeordnet sein kann. In der Hauptkammer 15 und in der zweiten Kammer, im folgenden Transferkammer 16 genannt, ist jeweils eine Saugstrahlpumpe 22 bzw. 23 angeordnet. Solche Saugstrahlpumpen sind bekannt und beispielsweise in der DE 101 29 437 A1 beschrieben. Jede Saugstrahlpumpe 15, 16 besitzt eine Treibmengenleitung, die an einer Kraftstoffzuführleitung 24 bzw. 25 angeschlossen ist. Beim Durchpumpen einer Kraftstoffmenge durch die Treibmengenleitung saugt die Saugstrahlpumpe 22, 23 Kraftstoff aus der Umgebung, im vorliegenden Fall aus der Hauptkammer 15 bzw. Transferkammer 16, an und fördert die angesaugte Kraftstoffmenge zusammen mit der Kraftstofftreibmenge in eine Rückführleitung 26, 27. Die beiden Rückführleitungen 26, 27 sind in den Staubehälter 17 zurückgeführt und münden dort vorzugsweise nahe des Bodens des Staubehälters 17. Die beiden Kraftstoffzuführleitungen 24, 25 zu den beiden Saugstrahlpumpen 22, 23 sind gemeinsam über ein elektromagnetisches Schaltventil 28 an dem mit der Kraftstoffförderleitung 20 verbundenen Pumpenausgang 191 der Förderpumpe 19 angeschlossen. Das Schaltventil 28 ist z. B. als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet. Es sperrt in seiner unerregten Grundstellung die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang 191 und den beiden Kraftstoffzuführleitungen 24, 25 und schaltet auf ein Steuersignal einer Steuerelektronik 30 hin um und verbindet die beiden Kraftstoffzuführleitungen 24, 25 mit dem Pumpenausgang 191. Die Förderpumpe 19 wird mit dem Start der Brennkraftmaschine ebenfalls von der Steuerelektronik 30 eingeschaltet.
Im Vorratsbehälter 11, im Ausführungsbeispiel der 1 im Staubehälter 17, ist ein Sensor 29 angeordnet, der ein Füllstandsminimum im Vorratsbehälter 11 erfasst und an seinem mit dem Steuergerät 30 verbundenen Ausgang ein Ausgangssignal erzeugt. In 1 ist das Füllstandsminimum durch den Pegel 31 angedeutet. Sobald der Kraftstoffpegel 31 unter den Sensor 29 absinkt, der Sensor 29 also aus dem Kraftstoffvolumen austaucht, generiert der Sensor 29 das Ausgangssignal, das an die Steuerelektronik 30 gelangt und dort in ein die beiden Saugstrahlpumpen 22, 23 in Tätigkeit setzendes Steuersignal umgesetzt wird. Dabei wird von der Steuerelektronik 30 ein Steuersignal an das Schaltventil 28 gelegt, wodurch das Schaltventil 28 schließt. Von dem Pumpenausgang 191 der Förderpumpe 19 fließt eine Teilmenge des von der Förderpumpe 19 geför derten Kraftstoffs über die Kraftstoffzuleitungen 24, 25 in die Treibmengenleitungen der beiden Saugstrahlpumpen 22, 23, sodass nunmehr von den Saugstrahlpumpen 22, 23 Kraftstoff fortlaufend aus den beiden Kammern 16, 17 in den Staubehälter 17 gefördert wird. Die beiden Saugstrahlpumpen 22, 23 bleiben bis zur nächsten Betankung des Vorratsbehälters 11 in Betrieb. Das Betanken kann dadurch erkannt werden, dass nach Abnahme bzw. Wiederschließen des Tankdeckels 13 ein Erkennungssignal an die Steuerelektronik 30 gelangt, die das Schaltventil 28 durch Wegfall der Magneterregung wieder in seinen Sperrzustand zurücksetzt. Alternativ können die Ausgangssignale des Sensors 29 in der Steuerelektronik 30 auch so umgesetzt werden, dass bei Wiedereintauchen des Sensors 29 in das Kraftstoffvolumen im Staubehälter 17 dadurch, dass durch die Befüllung des Saugbehälters 17 durch die Saugstrahlpumpen 22, 23 der Kraftstoffspiegel wieder über den Pegel 31 ansteigt, das Ansteuersignal für das Schaltventil 28 wegfällt. Damit geht das Schaltventil 28 in seinen Sperrzustand über, bis der Pegel 31 im Staubehälter 17 wieder unter den Sensor 29 absinkt.
Alternativ kann das Ausgangssignal des Sensors 29 in der Steuerelektronik 30 auch so umgesetzt werden, dass das Schaltventil 28 für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet gehalten wird. Die Zeitdauer ist beispielsweise durch die Zeit festgelegt, die die Saugstrahlpumpe 23 benötigt, um die Transferkammer 16 leerzupumpen.
Die in 2 dargestellte Kraftstoffversorgungsvorrichtung ist gegenüber der zuvor beschriebenen insofern modifiziert, als in jeder Kraftstoffzuführleitung 24 bzw. 25 zu der Saugstrahlpumpe 22 bzw. 23 ein elektromagnetisches Schaltventil 32, 33 angeordnet ist, das wie das zuvor beschriebene Schaltventil 28 ausgebildet ist. Außerdem ist der Sensor 29 im Staubehälter 17 durch einen Sensor 34 ersetzt, der in der Hauptkammer 15 des Vorratsbehälters 11 angeordnet ist und als Füllstandsminimum den Kraftstoffpegel 36 in der Hauptkammer 15 sensiert und ein Ausgangssignal ausgibt, sobald der Kraftstoffpegel 36 unter den Sensor 34 absinkt, der Sensor 34 also aus dem Fluidvolumen in der Hauptkammer 15 austaucht. Ein zweiter Sensor 35 ist am Boden der Transferkammer 16 des Vorratsbehälters 11 angeordnet. Im übrigen stimmt der Aufbau der Kraftstoffversorgungsvorrichtung gemäß 2 mit dem in 1 überein, sodass gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das Ausgangssignal des ersten Sensors 34 wird in der Steuerelektronik 30 wiederum in ein Aktivierungssignal umgesetzt, das beide Saugstrahlpumpen 22, 23 in den beiden Kammern 15, 16 in Tätigkeit setzt. Hierzu gelangt ein Steuersignal an jedes der beiden Schaltventile 32, 33, die daraufhin die Kraftstoffzuführleitungen 24 und 25 zu den Treibmengenleitungen der Saugstrahlpumpen 22, 23 mit dem Pumpenausgang 191 der Förderpumpe 19 verbinden. Sobald die Transferkammer 16 leergepumpt ist, tritt der zweite Sensor 35 aus dem Kraftstoffvolumen aus und generiert ein Ausgangssignal, das in der Steuerelektronik 30 in ein Abschaltsignal für das in der Kraftstoffzuführleitung 25 zur Saugstrahlpumpe 23 in der Transferkammer 16 liegende Schaltventil 33 umgesetzt wird. Das Schaltventil 33 öffnet und schaltet die Saugstrahlpumpe 23 ab.
Die in 3 und 4 dargestellten, modifizierten Kraftstoffversorgungsvorrichtungen unterscheiden sich von den in 1 und 2 dargestellten, dadurch, dass die Kraftstofftreibmengen in den Treibmengenleitungen der beiden Saugstrahlpumpen 22, 23 nicht von dem Kraftstofffördervolumen der Förderpumpe 19 abgeleitet sind, sondern von kleinen Elektrokraftstoffpumpen 37 bzw. 38 erzeugt werden, die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 11 ansaugen und in die Treibmengenleitungen der zugeordneten Saugstrahlpumpen 22 bzw. 23 fördern. Eine erste Elektrokraftstoffpumpe 37 ist in der Hauptkammer 15 angeordnet und mit ihrem Pumpenausgang an die Treibmengenleitung der in der Hauptkammer 15 angeordneten Saugstrahlpumpe 22 angeschlossen. Eine zweite Elektrokraftstoffpumpe 37 ist in der Transferkammer 16 angeordnet und mit ihrem Pumpenausgang an die Treibmengenleitung der in der Transferkammer 16 angeordneten Saugstrahlpumpe 23 angeschlossen. Die Sensoranordnung in der Kraftstoffversorgungsvorrichtung gemäß 3 und die Funktionsweise dieser Kraftstoffversorgungsvorrichtung stimmt mit der zu 1 beschriebenen Kraftstoffversorgungsvorrichtung überein, während die Kraftstoffversorgungsvorrichtung gemäß 4 in Sensoranordnung und Wirkungsweise mit der Kraftstoffversorgungsvorrichtung gemäß 2 übereinstimmt, sodass insoweit auf die vorstehenden Beschreibungen der 1 und 2 verwiesen wird.
Als Sensoren 29, 34, 35 werden beispielsweise temperaturabhängige, beheizte Widerstände, sog. Thermistoren oder Reed-Schalter, eingesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10129437 A1 [0002, 0010]

Claims

Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Vorratsbehälter (11) für Kraftstoff, mit einem am Boden des Vorratsbehälters (11) angeordneten Staubehälter (17) der einen Kraftstoffzulauf (18) aufweist, mit einer über einen Pumpenausgang (191) Kraftstoff aus dem Staubehälter zur Brennkraftmaschine fördernden Förderpumpe (19) und mit mindestens einer im Vorratsbehälter (11) angeordneten Saugstrahlpumpe (22, 23), die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter (11) in den Staubehälter (15) pumpt, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein Füllstandsminimum im Vorratsbehälter (11) erfassender Sensor (29; 34) und eine mit dem Sensorausgang verbundene Steuerelektronik (30) vorgesehen sind, die ein Ausgangssignal des Sensors (29; 34) in ein die mindestens eine Saugstrahlpumpe (22, 23) in Tätigkeit setzendes Aktivierungssignal umsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (11) eine den Staubehälter (17) enthaltende Hauptkammer (15) und mindestens eine durch einen Steg (14) von der Hauptkammer (15) getrennte Transferkammer (16) aufweist, die oberhalb des Stegs (14) miteinander in Kraftstoffaustauschverbindung stehen, und dass in jede Kammer (15, 16) eine Saugstrahlpumpe (22, 23) angeordnet ist und die Steuerelektronik (30) das Aktivierungssignal zeitgleich an die Saugstrahlpumpen (22, 23) legt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (29) im Staubehälter (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (30) so ausgebildet ist, dass sie nach einer Zeitspanne nach dem Generieren des Aktivierungssignals die Saugstrahlpumpen (22, 23) in ihren inaktiven Zustand zurücksetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne so bemessen ist, dass sie der Pumpzeit entspricht, die die in der Transferkammer (16) angeordnete Saugstrahlpumpe (23) zum Leerpumpen der Transferkammer (16) benötigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (30) so ausgebildet ist, dass sie bei Wegfall des Sensorausgangssignals infolge Ansteigen des Füllstands im Staubehälter (17) die Saugstrahlpumpen (22, 23) zeitverzögert in ihren inaktiven Zustand zurücksetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (34) in der Hauptkammer (15) mit Abstand vom oberen Ende des Stegs (14) angeordnet ist und dass ein ein Füllstandsminimum in der Transferkammer (16) erfassender zweiter Sensor (35) in der Transferkammer (16) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal an die Steuerelektronik (30) geführt ist, und dass die Steuerelektronik (30) so ausgebildet ist, dass sie bei Auftreten des Ausgangssignals des zweiten Sensors (23) die in der Transferkammer (16) angeordnete Saugstrahlpumpe (23) in ihren inaktiven Zustand zurücksetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (35) am Boden der Transferkammer (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Saugstrahlpumpe (22, 23) eine Treibmengenleitung aufweist und dass die Treibmengenleitungen der Saugstrahlpumpen (22, 23) über ein gemeinsames, als Schließer ausgebildetes Schaltventil (28) mit dem Pumpenausgang (191) der Förderpumpe (19) verbindbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Saugstrahlpumpe (22, 23) eine Treibmengenleitung aufweist und dass jede Treibmengenleitung über ein als Schließer ausgebildetes Schaltventil (32, 33) mit dem Pumpenausgang (191) der Förderpumpe (19) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (28; 32, 33) als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, das in seiner unerregten Grundstellung die Verbindung zwischen Pumpenausgang (191) der Förderpumpe (19) und Treibmengenleitung sperrt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Saugstrahlpumpe (22, 23) eine Treibmengenleitung aufweist, die an dem Pumpenausgang einer Elektrokraftstoffpumpe (36, 37) angeschlossen ist und dass die Elektrokraftstoffpumpe (36, 37) in der gleichen Kammer (15, 16) des Vorratsbehälters (11) wie die mit ihr verbundene Saugstrahlpumpe (22, 23) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Füllstandsminimum erfassender Sensor (29; 34, 35) ein Thermistor oder ein Reed-Schalter eingesetzt ist.