DE4123384C2 - Kraftstofförderaggregat - Google Patents
KraftstofförderaggregatInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
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- 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
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C11/008—Enclosed motor pump units
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vor
ratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Derartige Fördereinrich
tungen sind aus der Patentliteratur hinreichend bekannt (z. B. DE 33 03 570 A1, DE
39 20 901 A1). Da bei der Förderung von leichtflüchtigen Kraftstoffen der Ansaug
höhe durch den Dampfdruck des Kraftstoffes Grenzen gesetzt sind, wird die
Kraftstoffördereinrichtung häufig im Tank angeordnet (EP 0 222 034 A1, DE
37 35 848 A1). Bei der Anordnung im Tank von Kraftfahrzeugen, insbesondere von
Personenkraftfahrzeugen wird die Übertragung des Laufgeräusches der Pumpe
auf die Tankwand und andere Fahrzeugteile oft von den Passagieren als lästig
empfunden. Es gibt technische Lösungen, die Übertragung der Pumpengeräu
sche auf die Tankwand durch eine schwingungsdämpfende Aufhängung der
Pumpe zu verringern.
Besonders in neuerer Zeit wird an Kraftstofförderpumpen die Forderung nach ei
nem konstanten, nicht pulsierendem Förderstrom gestellt, da beispielsweise die
Funktion der Kraftstoffeinspritzung durch computergesteuerte Taktventile, die der
Einspritzpumpe nachgeschaltet sind, bei pulsierendem Förderstrom oder bei
Druckschwankungen am Eingang der Einspritzpumpe nicht mehr gewährleistet ist.
Um das Problem der Pulsation des Förderstromes bei den herkömmlichen För
derpumpen zu beheben, werden Vorrichtungen zur Dämpfung der Druckspitzen
(z. B. Endkessel) in die Förderleitung zwischen Förderpumpe und Einspritzpumpe
eingebaut. Besonders bei leichtverdampfenden Kraftstoffen und höheren Umge
bungstemperaturen ist die Konstanz des Förderstromes durch sich bildende Gas
blasen in der Ansaugleitung der Pumpe nicht gewährleistet. Hier wurden in neue
rer Zeit technische Lösungen zum Entgasen des Kraftstoffes vorgeschlagen, die
auch für außerhalb des Tanks befindliche Förderpumpen geeignet sind (z. B. DE
37 25 772 A1). Eine andere Lösung der Probleme der Pulsation und des Heißför
derabfalls bei leicht verdampfenden Kraftstoffen wird durch die Verwendung
mehrstufiger Pumpen oder durch Hintereinanderschaltung von unterschiedlichen
Pumpaggregaten versucht, wobei die vorgeschlagenen Pumpentypen folgende
sind: Seitenkanalpumpe, Peripheralpumpe, Innenzahnradpumpe und Rollenzel
lenpumpe. Ungünstig ist bei Verwendung von zwei hintereinandergeschalteten
Aggregaten der niedrige Wirkungsgrad. Die Probleme bei der Förderung von ex
trem leicht verdampfenden Kraftstoffen, wie z. B. Methanol oder Äthanol ist bei
höheren Kraftstofftemperaturen, wie sie im Sommer und insbesondere in südli
chen Ländern auftreten, werden jedoch durch die vorgeschlagenen Lösungen nur
unbefriedigend beseitigt, insbesondere dann, wenn sich die Pumpenaggregate
außerhalb des Kraftstofftanks befinden.
Den oben erwähnten Pumpentypen ist gemeinsam, daß durch den Wechsel von
Verdichtung und Entspannung des Kraftstoffes Druckspitzen auftreten, die einmal
zur Geräuschentwicklung, zum anderen aber auch zur Kavitation und zum Ver
dampfen des Kraftstoffes im Pumpenkörper führen. Durch die teilweise Füllung
der Förderkammern mit Kraftstoffdampf wird die Funktion der Flüssigkeitsabdich
tung der Kammern verschlechtert, was zu einem Abfall der Fördermenge führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstofförderpumpe zu entwickeln, die die
oben genannten Nachteile der bekannten technischen Lösungen, wie Pulsation
des Förderstromes, hohe Geräuschentwicklung und Probleme der Heißförderung
nicht besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Schraubenpumpe, die als Pumpaggregat für unterschiedlichste Anwendungen
in den Bereichen der Chemie und des Anlagenbaus seit Jahren bekannt ist (z. B.
DE 38 07 462 A1 und DE 37 18 863 A1), hat die prinzipielle Eigenschaft, daß im
Pumpenkörper durch das konstante Förderkammervolumen keine Verdrängung
von Gas und Medium stattfindet und daher eine nahezu stationäre Druckvertei
lung in der Pumpe herrscht, die zu einer geringen Pulsation des Fördermediums
auf der Pumpenausgangsseite führt. In der Praxis beträgt die Pulsation etwa 1%
des Enddruckes. Das Problem des Enddruckes bei der Förderung von Flüssigkei
ten mit einer Viskosität unter 3 mm2/sec. und Schraubenspindeldurchmessern
von kleiner als 15 mm ist durch den gegen Null gehenden Wirkungsgrad der
Schraubenpumpe bei kleiner werdenden Spindeldurchmessern gekennzeichnet.
Durch eine geeignete Materialauswahl und eine auf die Flüssigkeitseigenschaften
abgestimmte Konstruktion kann jedoch ein in der Praxis erforderlicher Enddruck
problemlos erreicht werden.
Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert: Der Rotor (16) des
antreibenden Elektromotors ist mit der Antriebsspindel (1) der Schraubenpumpe
starr verbunden und wird über die radiale Lagerung der Antriebsspindel in der
Bohrung (22) im Pumpengehäuse (3) radial gelagert. Der Kraftstoff wird durch den
Ansaugstutzen (11) durch die Öffnungen der Lagerstirn (20) durch die zwischen
Antriebsspindel und Laufspindel (2) gebildeten Kanäle zur Anströmscheibe (8)
gefördert und durch die Kanäle (7) in den Magnethaltern (6), die die Lage der
Permanentmagnete (5) des Elektromotors fixieren, zum Druckstutzen (10) geför
dert. Das den Eisenrückschluß (4) des Elektromotors bildende Gehäuse und das
Pumpengehäuse können wahlweise aus einem Stück gefertigt sein; in der Praxis
wird man jedoch die beiden Gehäuse durch entsprechende konstruktive Maß
nahmen so mit einer Ummantelung (9) zusammenfügen, daß Motor- und Lauf
spindelachse miteinander fluchten und kein Kraftstoff aus dem Pumpen- oder
Motorraum nach außen austreten kann.
Fig. 1: Schnitt durch das Kraftstofförderaggregat
Fig. 2: Schnitt durch den Elektromotor
1
Antriebsspindel
2
Laufspindel
3
Pumpengehäuse
4
Eisenrückschluß des Elektromotors
5
Permanentmagnete
6
Magnethalter
7
Strömungskanäle
8
Anströmscheibe
9
Motor-Pumpen-Ummantelung
10
Druckstutzen
11
Saugstutzen
12
gefederte Stromzuführungsbürsten
13
Kollektor
14
Ankerwicklung
15
Zylinderfläche des Rotors
16
Rotor des Elektromotors
20
Anlaufkuppe
21
Lagerstirn
22
Bohrung für die Antriebsspindel
Claims (6)
1. Kraftstofförderaggregat für die Förderung von leichtverdampfenden Kraft
stoffen aus einem Vorratstank eines Kraftfahrzeuges zu einer Brennkraft
maschine mit einem vom Kraftstoff durchströmten elektrischen Antriebsmo
tor und einem Pumpensystem, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe eine wenigstens 2-spindelige Schraubenpumpe ist, deren
wenigstens zweigängige Antriebsspindel (1) starr mit dem Rotor (16) des
antreibenden Elektromotors verbunden ist und daß der Eisenrückschluß (4)
in das Gehäuse des antreibenden Elektromotors integriert ist und mit dem
Pumpengehäuse (3) starr verbunden ist und daß weiter die Antriebsspin
del-Rotor-Einheit ausschließlich über die Antriebsspindel (1) und diese mit
dem Außendurchmesser in der Bohrung (22) des umschließenden Pum
pengehäuses (3) und durch die Laufspindel (2) radial gelagert ist, die durch
die Antriebsspindel (1) angetrieben ist.
2. Kraftstofförderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Antriebsspindel-Rotor-Einheit während des Anlaufens der Pumpe
und während des Aufbaus einer statischen Druckverteilung im Pumpenge
häuse (3) über eine an der Antriebsspindel (1) angeformten Anlaufkuppe
(20) auf einer Lagerstirn (21) abstützt und druckseitig über die Magnetkräfte
der Permanentmagneten (5) des Stators axial gelagert ist.
3. Kraftstofförderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor auf der der Antriebsspindel zugewandten Seite eine An
strömscheibe (8) enthält, die den Ringspalt zwischen Rotoraußendurch
messer und den Statormagneten überdeckt und gleichzeitig als Axiallager
für die Laufspindel dient.
4. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Nuten des Rotors (16), die die Ankerwicklung auf
nehmen, zur Verringerung des Strömungswiderstandes des Rotors (16) bis
zur Zylindermantelfläche (15) des Rotors (16) mit Wicklungsmaterial aufge
füllt sind.
5. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ankerwicklung innerhalb und außerhalb der Nuten
des Rotors (16) in der Weise mit einem vorzugsweise elektrisch leitfähigen
Material überzogen ist, daß die Nuten des Rotors bis zur Zylindermantelflä
che (15) des Rotors (16) gefüllt sind.
6. Kraftstofförderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zu fördernde Kraftstoff von der Pumpe durch die
Kanäle (7) in den Magnethaltern (6) zwischen den Permanentmagneten (5)
zur Druckseite der Pumpe transportiert wird.
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