DE69600608T2

DE69600608T2 - Kraftstoffsieb

Info

Publication number: DE69600608T2
Application number: DE69600608T
Authority: DE
Inventors: Chris Clarence Grand Blanc Michigan 48439 Begley; Timothy Francis Burton Michigan 48509 Coha; Randall Lee Flushing Michigan 48433 Dockery
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2016-04-19
Also published as: DE69600608D1; EP0743445B1; AU675909B2; AU5081096A; EP0743445A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Siebe in Kraftfahrzeugkraftstoffsystemen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die US-Patentschrift 5 186 152, die am 16. Februar 1993 veröffentlicht wurde und dem Inhaber dieser Erfindung gehört und die als der nächste Stand der Technik zu betrachten ist, beschreibt ein Kraftfahrzeugkraftstoffsystem, das eine Kraftstoffpumpe in einem Kraftstofftank des Fahrzeuges, die Kraftstoff einem Motor des Fahrzeuges zuführt, eine Rückleitung, um überschüssigen Kraftstoff von dem Motor zurück zu dem Kraftstofftank zu leiten, und einen Behälter um die Kraftstoffpumpe herum umfaßt, in dem überschüssiger Kraftstoff eingeschlossen ist, um dessen Vermischen mit einer kälteren Kraftstoffmenge in dem Tank zu verhindern, so daß ein Erwärmen der Kraftstoffmenge und eine Dampferzeugung in dem Kraftstofftank minimiert ist. Ein Einlaß der Kraftstoffpumpe entzieht Kraftstoff aus dem Behälter durch ein erstes Sieb innerhalb des Behälters und aus dem Kraftstofftank durch ein zweites Sieb außerhalb des Behälters, das mit dem ersten Sieb zusammenarbeitet, um ein Rückführen des überschüssigen Kraftstoffes im Kreislauf vorzugsweise vor einer neuen Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank sicherzustellen, so daß der Behälter nicht überläuft.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung ist ein neues und verbessertes Sieb in einem Kraftfahrzeugkraftstoffsystem, das eine Kraftstoffpumpe aufweist, die in einem Kraftstofftank des Fahrzeuges angebracht ist, um einem Motor des Fahrzeuges Kraftstoff zuzuführen, und eine Rückleitung aufweist, um überschüssigen Kraftstoff von dem Motor zurück zu dem Kraftstofftank zu leiten. Das Sieb gemäß dieser Erfindung umfaßt eine verschlossene Tasche, die aus einer porösen äußeren Membran hergestellt ist, die eine bekannte oder vorbestimmte erste Strömungsbeschränkung zeigt, eine Trennwand innerhalb der verschlossenen Tasche, die aus einer porösen inneren Membran hergestellt ist, die eine bekannte oder vorbestimmte zweite Strömungsbeschränkung zeigt, die kleiner als die erste Strömungsbeschränkung ist, und welche die verschlossene Tasche in eine erste Kraftstoffkammer und eine zweite Kraftstoffkammer unterteilt, und eine Dampfentlüftungsöffnung durch die äußere Membran zwischen der ersten Kraftstoff kammer und dem Kraftstofftank. Die erste Kraftstoffkammer ist mit der Rückleitung verbunden und nimmt darin den gesamten überschüssigen Kraftstoff von dem Motor auf. Die zweite Kraftstoffkammer ist mit einem Einlaß der Kraftstoffpumpe verbunden, so daß, wenn die Kraftstoffpumpe eingeschaltet ist, ein Niederdruckbereich in der zweiten Kraftstoffkammer von der ersten Kraftstoffkammer durch die Trennwand und von dem Kraftstofftank durch die äußere poröse Membran getrennt ist. Die geringere Strömungsbeschränkung der Trennwand relativ zu der äußeren porösen Membran gestattet, daß überschüssiger Kraftstoff aus der ersten Kraftstoffkammer in die zweite Kraftstoffkammer vorzugsweise vor einer neuen Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank strömt. Dampf in der ersten Kraftstoffkammer wird durch Kapillardichtungen an der Trennwand und an der äußeren Membran gesperrt und aus der ersten Kraftstoffkammer durch die Dampföffnung gespült.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Kraftstoffsiebes gemäß dieser Erfindung,
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, genommen im allgemeinen entlang der durch die Linien 2-2 in Fig. 1 gezeigten Ebene,
Fig. 3 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht eines ersten Kraftfahrzeugkraftstoffsystems, bei dem ein Kraftstoffsieb gemäß dieser Erfindung vorgesehen ist, und
Fig. 4 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht eines zweiten Kraftfahrzeugkraftstoffsystems, bei dem ein Kraftstoffsieb gemäß dieser Erfindung vorgesehen ist.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie es in den Fig. 1-2 gezeigt ist, umfaßt ein Kraftstoffsieb 10 gemäß dieser Erfindung ein rechteckiges oberes Wandungselement 12 und ein rechteckiges unteres Wandungselement 14. Das obere und das untere Wandungselement sind aus einer ersten oder äußeren porösen Membran hergestellt, die aus kraftstoffbeständigen synthetischen Fasern besteht, die gewoben oder auf andere Weise zu einem Muster angeordnet sind, das ähnliche Zwischenräume mit Mikronabmessung, nicht gezeigt, zwischen den Fasern ergibt und eine vorbestimmte oder bekannte erste Beschränkung einer Fluidströmung darüber zeigt. Das obere und das untere Wandungselement sind miteinander um ihre jeweiligen Umfänge herum durch Warmverschmelzung, Haftmittel oder auf andere Weise verbunden, um eine verschlossene Tasche 16 zu bilden.
Das Kraftstoffsieb 10 umfaßt ferner eine rechteckige Trennwand 18, Fig. 2, innerhalb der verschlossenen Tasche. 16, die aus einer zweiten oder inneren porösen Membran hergestellt ist, die aus kraftstoffbeständigen synthetischen Fasern besteht, die gewoben oder auf andere Weise zu einem Muster angeordnet sind, das ähnliche Zwischenräume mit Mikronabmessung, nicht gezeigt, zwischen den Fasern ergibt und eine vorbestimmte oder bekannte zweite Beschränkung einer Fluidströmung darüber zeigt, die kleiner als die vorstehend erwähnte erste Beschränkung einer Fluidströmung durch die äußere poröse Membran ist. Eine geringere Fluidströmungsbeschränkung durch die Trennwand relativ zu der äußeren porösen Membran wird durch Polymerauswahl, durch Faserdurchmesserauswahl, durch Faserwebartauswahl oder durch Auswahl einer anderen Anordnung und/oder durch Faserverarbeitungsauswahl erlangt. Der Umfang der Trennwand 18 ist zwischen den Umfängen des oberen und des unteren Wandungselements 12, 14 angeordnet, so daß die Trennwand das Innere der verschlossenen Tasche 16 in eine erste Kraftstoffkammer 20 und eine zweite Kraftstoffkammer 22 unterteilt.
Ein erster Metallringbeschlag 24 ist auf das obere Wandungselement um ein Loch in diesem herum gecrimpt, wobei ein Kunststofftrennelement 26 zwischen dem Ringbeschlag und dem oberen Wandungselement 12 gefangen ist, und legt einen Eingang in die erste Fluidkammer 20 fest. Ein zweiter Metallringbeschlag 28 ist auf das obere Wandungselement 12 und auf die Trennwand 18 um ausgerichtete Löcher in dem oberen Wandungselement und der Trennwand herum gecrimpt, wobei ein Kunststofftrennelement 30 zwischen dem Ringbeschlag und der Trennwand gefangen ist. Der zweite Ringbeschlag legt einen Eingang in die zweite Fluidkammer 22 fest. Ein Metallhalteelement 32, an dem eine flache Drosselblende 34 vorgesehen ist, ist auf das obere Wandungselement 12 um ein Loch in diesem herum gecrimpt. Ein Kunststofftrennelement 35 ist zwischen dem Halteelement 32 und dem oberen Wandungselement 12 gefangen. In der Drosselblende 34 ist eine Dampföffnung 36 vorgesehen, die sich in die erste Fluidkammer 20 öffnet.
Zwei rohrförmige Maschenverstärkungen 38, 40 sind jeweils in der ersten bzw. der zweiten Fluidkammer 20, 22 angeordnet, um ein Zusammenfallen der Kammern unter Druckgradienten zwischen dem Inneren und dem Äußeren der verschlossenen Tasche und zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer zu unterbinden. Die Kunststofftrennelemente 26, 30, 35 verhindern, daß die Ringbeschläge 24, 28 und die Öffnung 36 in dem Fall versperrt werden, daß die Maschenverstärkungen überwunden werden und die verschlossene Tasche durch außergewöhnliche Druckgradienten flachgedrückt wird.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt ein erstes repräsentatives Kraftfahrzeugkraftstoffsystem 42 ein geformtes Kunststoffreservoir 44 in einem Kraftstofftank 46 des Fahrzeuges nahe bei einem Bodenwandungselement 48 des Tanks. Das Reservoir 44 weist eine Bodenwand 50 parallel zu und getrennt von dem Bodenwandungselement 48 des Kraftstofftanks und eine zylindrische Seitenwand 52 auf. Das Reservoir umfaßt ein inneres Stand rohr 54, welches das Bodenwandungselement 50 des Reservoirs durchquert und an einem ringförmigen Vorsprung 56 an der Bodenwand endet. Das Reservoir 44 umfaßt ferner einen rohrförmigen Einlaßdurchgang 58, der die Bodenwand des Reservoirs durchquert und an einem ringförmigen Vorsprung 60 an der Bodenwand endet. Ein Rückschlagventil vom Schirmtyp 62 ist in dem Vorsprung 60 angebracht und verhindert einen Rückfluß aus dem Reservoir in den Kraftstofftank:
Eine Kraftstoffpumpe 64 des Kraftstoffsystems 42 ist in dem Reservoir 44 an einem Kunststoffhalteelement 66 angebracht. Die Kraftstoffpumpe 64 weist einen rohrförmigen ersten Einlaß 68 auf, der mit einer Dichtung 70 dazwischen in den Einlaßdurchgang 58 gesteckt ist. Die Kraftstoffpumpe 64 weist einen rohrförmigen zweiten Einlaß 72 auf, der zum Reservoir durch ein inneres Sieb 74 offen ist, das an den rohrförmigen zweiten Einlaß geklemmt ist. Die Kraftstoffpumpe 64 weist auch einen Hochdruckauslaß, nicht gezeigt, auf, der mit einem Motor des Fahrzeuges verbunden ist, und einen Niederdruckauslaß, nicht gezeigt, der zum Reservoir offen ist. Eine Rückleitung, nicht gezeigt, leitet überschüssigen Kraftstoff bei niedrigem Druck von dem Motor zurück zum Reservoir. Der erste und der zweite Ringbeschlag 24, 28 sind jeweils auf die ringförmigen Vorsprünge 56, 60 an der Bodenwand des Reservoirs preßgepaßt, wodurch das Sieb 10 an dem Reservoir in den Kraftstofftank zwischen der Bodenwand 50 des Reservoirs und dem Bodenwandungselement 48 des Kraftstofftanks angebracht ist.
Wenn Kraftstoff in dem Kraftstofftank 46 und in dem Reservoir 44 vorhanden ist und die Kraftstoffpumpe eingeschaltet ist, tritt Kraftstoff durch das innere Sieb 74 und den rohrförmigen zweiten Einlaß 72 in die Kraftstoff pumpe 64 ein. Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe aus dem Reservoir zu dem Motor mit einer im allgemeinen konstanten Strömungsrate gepumpt, die den maximalen Motorbedarf überschreitet. Gleichzeitig verursacht eine Saugwirkung an dem rohrförmigen ersten Einlaß 68 der Kraftstoffpumpe einen niedrigen Druck in der zweiten Kraftstoffkammer 22 des Siebes 10, so daß eine neue Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank in die Strömung durch das untere Wandungselement 14 in die zweite Kraftstoffkammer eingeleitet wird. Aus der zweiten Kraftstoffkammer wird durch die Kraftstoffpumpe Kraftstoff bei relativ niedrigem Druck in das Reservoir mit einer Strömungsrate gepumpt, welche die Rate überschreitet, mit der Kraftstoff aus dem Reservoir durch den rohrförmigen zweiten Einlaß 72 abgezogen wird.
Das Sieb 10 verhindert, daß das Reservoir in den Kraftstofftank überläuft, so daß überschüssiger Kraftstoff, der Wärme von dem Motor absorbiert, bevor er zu dem Reservoir zurückgeführt wird, sich nicht mit der Kraftstoffmenge in den Kraftstofftank mischt und eine Dampfbildung darin fördert. Wenn beispielsweise der Motorbedarf niedrig ist, wird eine maximale Menge an überschüssigem Kraftstoff zum Reservoir zurückgeführt. Der überschüssige Kraftstoff, der mit einer neuen Kraftstoffmenge verbunden ist, die durch den vorstehend erwähnten Niederdruckauslaß der Kraftstoffpumpe in das Reservoir ausgetragen wird, fließt über das Oberteil des Standrohres 54 und wird durch das Standrohr zur ersten Kraftstoffkammer 20 geleitet. Jeglicher Dampf, der in die erste Kraftstoffkammer 20 gelangt, wird gleichzeitig durch eine Kapillardichtung an der Trennwand 18 gesperrt. Weil auch durch das obere Wandungselement 12 eine Kapillardichtung ausgebildet ist, wird Dampf, der sich in der ersten Kraftstoffkammer 20 sammelt, durch die Dampföffnung 36 in der Drosselblende 34 in den Kraftstofftank 46 ausgetragen, ohne daß er in dem Standrohr aufsteigt.
Der vorstehend erwähnte niedrige Druck in der zweiten Kraftstoffkammer 22 verursacht einen Druckgradienten über der Trennwand 18 und über dem unteren Wandungselement 14. Weil die zweite Beschränkung einer Fluidströmung, die von der Trennwand 18 gezeigt wird, kleiner als die erste Beschränkung einer Fluidströmung ist, die von dem unteren Wandungselement 14 gezeigt wird, fließt der Überlauf aus dem Standrohr in die zweite Kraftstoffkammer 22 vorzugsweise vor einer neuen Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank und wird zurück zu dem Reservoir im Kreislauf zurückgeführt. Eine derartige Rückführung im Kreislauf von überschüssigem Kraftstoff dehnt auch die Lebensdauer des Siebes 10 aus, weil die Kraftstoffmenge nur einmal durch das obere und das untere Wandungselement 12, 14 gefiltert wird, statt wiederholt, wie es auftreten würde, wenn sich überschüssiger Kraftstoff zurück in die Kraftstoffmenge ergießen würde.
Unter Bedingungen von wenig Kraftstoff in dem Kraftstofftank kann während einer Kurve eine Kraftstoffmenge in dem Tank zeitweilig oder momentan aus dem Sieb 10 wandern. In diesem Fall verhindern Kapillardichtungen an der Trennwand 18 und dem unteren Wandungselement 14 eine Dissipation des Niederdruckbereiches innerhalb der zweiten Kraftstoffkammer 22, so daß die Kraftstoffpumpe 64 sofort bewirkt, ein Wiederauffüllen des Reservoirs durch den rohrförmigen ersten Einlaß 68 zu beginnen, sobald wieder ein Kontakt zwischen der Kraftstoffmenge und dem unteren Wandungselement 14 hergestellt ist. Nach einem Ereignis eines ausgegangenen Kraftstoffes, bei dem der Kraftstofftank und das Reservoir vollständig entleert worden sind, wird die Kraftstoffpumpe 64 ähnlich bewirken, ein Füllen des Reservoirs zu beginnen, sobald die Trennwand 18 und das untere Wandungselement 14 nahe bei dem Bodenwandungselement 48 des Kraftstofftanks einen Kontakt mit neuem Kraftstoff herstellen, der in den Kraftstofftank hineingeschüttet wird, so daß die Menge an neuem Kraftstoff, die erforderlich ist, um den Motor des Fahrzeuges erneut zu starten, minimiert ist.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt ein zweites repräsentatives Kraftfahrzeugkraftstoffsystem 76 ein schematisch dargestelltes vertikales Rückführrohr 78 in einem Kraftstofftank 80, eine Kraftstoffpumpe 82 und einen Träger 84, durch den die Kraftstoffpumpe 82 an dem Rückführrohr 78 nahe bei einem unteren Ende 86 von diesem vertikal entfernt von einem Bodenwandungselement 88 des Kraftstofftanks angebracht ist. Die Kraftstoffpumpe 82 weist einen rohrförmigen Einlaß 90 auf, welcher dem Bodenwandungselement 88 des Kraftstofftanks zugewandt ist, und einen Auslaß, nicht gezeigt, der mit einem Motor des Fahrzeuges verbunden ist. Eine Rückleitung, nicht gezeigt, ist mit dem Rückführrohr 78 verbunden und leitet überschüssigen Kraftstoff von dem Motor zurück zum Kraftstofftank. Der erste Ringbeschlag 24 des Siebes 10 ist auf das untere Ende 86 des Rückführrohres 78 preßgepaßt. Der zweite Ringbeschlag 28 ist auf den rohrförmigen Einlaß 90 der Kraftstoffpumpe 82 preßgepaßt, wodurch das Sieb 10 in dem Kraftstofftank zwischen dem Bodenwandungselement 88 des Kraftstofftanks und der Kraftstoffpumpe angebracht ist.
Wenn Kraftstoff in dem Kraftstofftank vorhanden ist und die Kraftstoffpumpe eingeschaltet ist, verursacht eine Saugwirkung in dem rohrförmigen Einlaß 90 der Kraftstoffpumpe 82 einen niedrigen Druck in der zwei ten Kraftstoffkammer 22 des Siebes 10. Dadurch wird eine neue Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank in die Strömung durch das untere Wandungselement 14 in die zweite Kraftstoffkammer eingeleitet, aus der sie in den rohrförmigen Einlaß 90 der Kraftstoffpumpe strömt. Gleichzeitig wird überschüssiger Kraftstoff durch das Rückführrohr 78 zu der ersten Kraftstoffkammer 20 des Siebes geleitet. Dampf, der in der ersten Kraftstoffkammer 20 gehalten ist, wird gleichzeitig durch eine Kapillardichtung an der Trennwand 18 gesperrt. Weil auch an dem oberen Wandungselement 12 eine Kapillardichtung ausgebildet ist, wird Dampf, der sich in der ersten Kraftstoffkammer 20 sammelt, durch die Dampföffnung 36 in der Drosselblende 34 in den Kraftstofftank 80 ausgetragen, ohne daß er in dem Rückführrohr aufsteigt.
Der vorstehend erwähnte niedrige Druck in der zweiten Kraftstoffkammer 22 verursacht einen Druckgradienten über der Trennwand 18 und über dem unteren Wandungselement 14. Weil die zweite Beschränkung einer Fluidströmung, die von der Trennwand 18 gezeigt wird, kleiner als die erste Beschränkung einer Fluidströmung ist, die von dem unteren Wandungselement 14 gezeigt wird, strömt überschüssiger Kraftstoff aus dem Rückführrohr 78 in die zweite Kraftstoffkammer 22 vorzugsweise vor einer neuen Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank und wird zurück zu dem Motor im Kreislauf zurückgeführt. Aus dem oben beschriebenen Grund dehnt ein Rückführen im Kreislauf von überschüssigem Kraftstoff auch die Lebensdauer des Siebes 10 aus.

Claims

1. Kraftstoffsieb (10) in einem Kraftfahrzeugkraftstoffsystem (76), umfassend

einen Kraftstofftank (80),

eine Kraftstoffpumpe (82), die einen Auslaß, der mit einem Motor des Fahrzeuges verbunden ist, und einen Einlaß (90) aufweist,

ein Mittel (84), um die Kraftstoffpumpe in dem Kraftstofftank anzubringen, und

eine Rückleitung (78), die überschüssigen Kraftstoff von dem Motor zurück zu dem Kraftstofftank leitet,

wobei das Kraftstoffsieb (10) umfaßt:

eine erste poröse Membran (12, 14), die eine erste Beschränkung einer Fluidströmung hindurch aufweist und zu einer verschlossenen Tasche (16) ausgebildet ist,

eine zweite poröse Membran (18), die eine zweite Beschränkung einer Fluidströmung hindurch aufweist, die kleiner als die erste Be schränkung einer Fluidströmung durch die erste poröse Membran ist,

ein Mittel, um die zweite poröse Membran (18) in der verschlossenen Tasche (16) derart anzubringen, daß die innere poröse Membran eine Trennwand festlegt, welche die verschlossene Tasche in eine erste Kraftstoffkammer (20) auf der einen Seite der Trennwand und eine zweite Kraftstoffkammer (22) auf der anderen Seite der Trennwand teilt,

ein erstes Mittel (24), das die erste Kraftstoffkammer mit der Rückleitung (78) derart verbindet, daß der gesamte überschüssige Kraftstoff in die erste Kraftstoffkammer (20) strömt,

ein zweites Mittel (28), das die zweite Kraftstoffkammer (22) mit dem Einlaß (90) der Kraftstoffpumpe (82) derart verbindet, daß, wenn die Kraftstoffpumpe eingeschaltet ist, ein Niederdruckbereich in der zweiten Kraftstoffkammer einen Druckgradienten über der Trennwand und über der ersten porösen Membran verursacht,

wobei der überschüssige Kraftstoff in der ersten Kraftstoffkammer (20) durch die Trennwand in die zweite Kraftstoffkammer (22) vorzugsweise vor einer neuen Kraftstoffmenge aus dem Kraftstofftank durch die erste poröse Membran strömt, und

ein Dampföffnungsmittel (36) an der verschlossenen Tasche, das einen Dampfdurchgang aus der ersten Kraftstoffkammer (20) zu dem Kraftstofftank (80) festlegt.

2. Kraftstoffsieb (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Mittel (24), das die erste Kraftstoffkammer (20) mit der Rückleitung (78) verbindet,

einen ersten Metallringbeschlag (24) umfaßt, der auf die erste poröse Membran (12, 14) um ein Loch in der ersten porösen Membran herum gecrimpt ist, und

wobei das zweite Mittel (28), das die zweite Kraftstoffkammer (22) mit dem Einlaß (90) der Kraftstoffpumpe (82) verbindet,

einen zweiten Metallringbeschlag (28) umfaßt, der auf die erste poröse Membran und auf die Trennwand (18) um zwei ausgerichtete Löcher in der ersten porösen Membran und in der Trennwand herum gecrimpt ist.

3. Kraftstoffsieb (10) nach Anspruch 2, das ferner eine erste rohrförmige Maschenverstärkung (38) in der ersten Kraftstoffkammer (20) und eine zweite rohrförmige Maschenverstärkung (40) in der zweiten Kraftstoffkammer (22) umfaßt.