CN107002604A - 具有改进的输送特性的燃料泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料泵，该燃料泵包括泵壳体(2)、用于输送燃料的输送元件(3)、用于操纵所述输送元件(3)并且产生热量的促动器(4)、第一燃料路径(5)和第二燃料路径(6)，该第一燃料路径从入口(20)引到输送室(7)，该第二燃料路径从入口(20)在所述产生热量的促动器(4)上经过引导到第一壳体开口(21)，其中，所述第一壳体开口(21)沿垂直方向(V)布置在所述入口(20)上方。本发明还涉及一种燃料泵组件，该燃料泵组件包括本发明的燃料泵(1)和燃料箱(10)，所述燃料泵(1)至少部分地、优选完全布置在该燃料箱中。此外，本发明涉及一种用于泵运行燃料泵(1)的方法。

Description

具有改进的输送特性的燃料泵
技术领域
本发明涉及一种用于在例如摩托车之类的机动车中输送燃料的燃料泵。本发明的另一方面涉及一种燃料泵组件，该燃料泵组件具有这种燃料泵和燃料箱，在该燃料箱中布置有所述燃料泵。本发明还涉及一种用于运行这种燃料泵的方法。
背景技术
这种燃料泵例如由GB 2478876 B已知。在此涉及一种燃料泵、尤其一种电磁活塞泵，该电磁活塞泵具有活塞、用于操纵活塞的促动器、用于使活塞复位到初始位置中的复位元件、入口阀、输送室和出口阀。通过操纵活塞，在抽吸阶段中将燃料通过入口阀抽吸到输送室中。在输送阶段中将燃料通过出口阀从输送室中输送出。由于热负荷，燃料在抽吸压力小的情况下可能在入口阀上气化，由此，输送室大部分以燃料蒸气充注。这可能显著地损害泵的输送率和功能直至完全失效。
发明内容
与此相对，具有权利要求1特征的本发明燃料泵具有这样的优点：燃料泵具有改进的输送特性，尤其在输送接近沸点的热燃料的情况下。这根据本发明通过结构上的措施来实现，使得产生热量的促动器的废热被使用，以便实现烟囱效应。因此，在燃料泵中产生改进的流动引导并且在燃料泵的抽吸区域中能够实现接下来的燃料冷却。此外阻止将产生的燃料蒸气抽吸到燃料泵的输送室中。在此，本发明的燃料泵包括泵壳体、用于输送燃料的输送元件、用于操纵输送元件并且产生热量的促动器、从入口引导到输送室的第一燃料路径和从入口在产生热量的促动器旁经过并且引导到第一壳体开口的第二燃料路径，其中，所述第一壳体开口沿垂直方向布置在所述入口上方。此外，使产生热量的促动器冷却，由此保证了燃料泵的放故障的功能。泵壳体优选具有基体和保持装置，该保持装置尤其呈板形地构造。
从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。
优选，在第二燃料路径中的流动方向基本上相应于燃料泵的纵轴线。由此使烟囱效应的使用和传播变容易。
进一步优选，在泵壳体上布置了转向元件，该转向元件使燃料在入口后面向第二燃料路径方向转向。因此支持了烟囱效应。此外能够减小在第二燃料路径中的压力损失。
此外优选，燃料泵具有前级室，该前级室布置在入口后面。优选，所述前级室构造成通过在燃料泵的泵壳体中去除材料而形成的凹槽。有利地，在前级室中燃料分成经过第一燃料路径的第一流动和经过第二燃料路径的第二流动。所述第一流动相应于通过输送元件的运动产生的输送体积，其中，所述第二流动相应于通过烟囱效应产生的对流。此外，泵壳体具有至少一个第一燃料路径开口和至少一个第二燃料路径开口，它们在流动方向上布置在入口或前级室后面。第一燃料路径穿过第一燃料路径开口延伸，第二燃料路径穿过第二燃料路径开口延伸。
特别优选，转向元件相对于燃料泵的纵轴线具有0至90度、优选30度至60度、尤其优选45度的倾斜角度。
此外有利地是：转向元件构造成锥形过滤装置，其中，所述第一燃料路径穿过所述锥形过滤装置延伸。除了使燃料转向以外，通过锥形过滤装置还保证了，产生的蒸气气泡保持远离第一燃料路径。因此阻止了，蒸气气泡进入输送室中并且可能大程度地限制燃料泵的功能。通过锥形过滤装置的形状能够实现蒸气气泡沿第二燃料路径方向运动并且被在第二燃料路径中的第二流动带走。特别有利地，能够将尤其通过第一壳体开口产生的蒸气气泡从燃料泵去除。此外，使用锥形过滤装置是有利的，因为与不使用过滤装置或使用圆柱形过滤装置相比消除了在压力和体积流中的中断。如果不设置过滤装置，那么蒸气气泡可能进入输送室中，由此影响燃料输送量，从而也影响压力。
此外优选，泵壳体能够具有第二燃料路径开口，第二燃料路径穿过该第二燃料路径开口延伸，其中，所述锥形过滤装置直接衔接在第二燃料路径开口上。因此能够实现第二燃料路径的有利于流动的构型。尤其，所述锥形过滤装置这样倾斜，使得锥形过滤装置的倾斜部分直接在第二燃料路径开口上终止。
根据本发明的一个优选实施方式，所述第二燃料路径从产生热量的促动器的内侧和外侧旁引导经过。通过产生热量的促动器被燃料环绕流动，能够向燃料放出产生的大部分热量。这导致环绕流动的燃料被较多地加热，由此保持并且加强了所述烟囱效应。
此外优选，产生热量的促动器是电磁线圈。一方面，通过使用电磁线圈能够以简单和精确的方式操纵输送元件。另一方面，电磁线圈具有快速和大的热量放出，由此，在燃料泵中能够快速引起烟囱效应并且以此能够产生对流。
进一步优选，燃料泵具有壳体构件，该壳体构件设立成用于关闭燃料箱的开口，在该燃料箱中能够布置有燃料泵。泵壳体和壳体构件一起构成整个壳体。此外，所述壳体构件至少部分地包围所述泵壳体。由此，燃料泵能够标准化地构造，其中，能够专门针对客户地制造所述壳体构件。替代地，所述泵壳体和所述壳体构件能够构造成一体。此外，所述壳体构件优选具有第二壳体开口和第三壳体开口。来自燃料箱的燃料能够经过第二壳体开口通过壳体构件输送到燃料泵的入口，其中，通过燃料泵输送的燃料能够经过第三壳体开口被继续输送。
此外优选，所述壳体构件具有回引通道，该回引通道在所述回引通道的第一端部上通过第二壳体开口与第一壳体开口处于通流连接中并且在所述回引通道的第二端部上与燃料泵的入口处于通流连接中。由此，由于产生热量的促动器的废热而被加热的燃料能够被位于燃料箱中的燃料冷却并且输送到燃料泵的入口。因此进行了燃料泵抽吸区域的冷却，这导致改进的输送特性。此外，通过将冷却的燃料引回到燃料泵的入口形成一个回路，燃料通过该回路在燃料泵的抽吸区域中被预加速。这导致抽吸损失减小。
优选，燃料泵还包括再循环管路，该再循环管路使泵壳体的第一壳体开口与壳体构件的第二壳体开口连接，其中，所述第二壳体开口与燃料泵的入口处于通流连接中。由此，将由于产生热量的促动器的废热而被加热的燃料有目的地输送到燃料泵的入口。因此，通过将燃料引回到燃料泵的入口，形成一个回路，燃料通过该回路在燃料泵的抽吸区域中被预加速。这导致抽吸损失减小。除了能够实现具有本发明再循环管路的燃料泵的新型制造外，也能够实现用本发明的再循环管路来简单地加装已经存在的燃料泵。
以有利的方式，所述再循环管路能够在第一壳体开口的下游具有分支管路。通过所述分支管路能够从燃料泵去除产生的蒸气气泡。这导致由于在燃料泵的输送室中形成气体而引起输送量中断的危险的减小。因此能够尺寸较小地设计输送室或燃料泵。尤其能够最多以因数4来减小输送室体积。由此，进行较快的动态过程和低能量消耗用于燃料输送。替代地或附加地能够减小用于促动器或电磁回路的安装花费。
特别优选，所述分支管路能够沿垂直方向直线地构造。进一步有利地能够是：所述分支管路相对于燃料泵的纵轴线居中地布置。因此，能够以快速和可靠的方式将产生的蒸气气泡从燃料泵移除，以此确保了燃料泵的改进的输送特性。
有利地，所述再循环管路具有钟形区域，该钟形区域尤其相对于燃料泵的纵轴线居中地布置在第一壳体开口上，所述再循环管路还包括横截面扩大的子区域和棍形的隆起子区域。所述棍形的隆起子区域能够用作所述分支管路。替代地，所述分支管路能够安装在所述棍形的隆起子区域上。因此存在足够空闲的横截面用于导走气体。
根据另一替代实施方式，能够通过在钟形区域中的孔将产生的蒸气气泡从燃料泵去除。
进一步优选，在所述再循环管路和所述第二壳体开口之间能够设置有过滤元件，该过滤元件布置在所述壳体构件上。因此，在燃料输送到燃料泵的输送室中以前，再循环的燃料能够被过滤。由此保证了燃料泵的故障可靠的功能。
此外有利的是：所述再循环管路具有遮盖区域，借助该遮盖区域，再循环管路布置在壳体构件的第二壳体开口上，并且该遮盖区域具有至少一个第一遮盖开口和至少一个第二遮盖开口，其中，所述至少一个第二遮盖开口沿垂直方向布置在所述至少一个第一遮盖开口的上方。优选，通过所述遮盖区域限定了混合区。通过所述第一遮盖开口，冷燃料能够从燃料箱中进入所述混合区，在该混合区中所述冷燃料与由于促动器的废热而被加热的燃料混合。如果从燃料箱中抽出的燃料由于高的环境温度或太阳照射已经接近其蒸发状态，那么与再循环的较热燃料的完全混合负责：使从燃料箱中抽出的燃料在混合区中发生蒸发并且变得较难挥发。通过第二遮盖开口将形成的气体导走到燃料箱中。再循环的燃料将它的一部分热量向与其完全混合的来自燃料箱的燃料放出，由此，所述再循环的燃料被冷却。由两种燃料成分组成的混合物的温度处于其蒸发温度以下。在燃料泵的输送室中取决于抽吸的负压因此不会导致在输送室中形成气体，因此输送量不可能中断。
根据本发明的一个优选构型，设置有多个第一遮盖开口和多个第二遮盖开口，其中，所述第一遮盖开口和/或所述第二遮盖开口构造成通孔并且布置在所述再循环管路的所述遮盖区域的外周边上。
进一步优选，所述再循环管路能够通过至少一个卡夹连接布置在泵壳体上和/或过滤元件上和/或壳体构件上。因此能够以简单和低成本的方式能松开地固定所述再循环管路。
本发明的另一方面涉及一种燃料泵组件，该燃料泵组件包括本发明的燃料泵和燃料箱，所述燃料泵至少部分地、优选完全布置在该燃料箱中。因此能够实现燃料泵组件的紧凑结构，这在摩托车的情况下尤其重要。
优选，所述第二燃料路径通入燃料箱中。因此，第二燃料路径的燃料被引回。此外，产生的蒸气气泡优选能够通过第一壳体开口进入燃料箱中，其中，所述蒸气气泡或者被位于在燃料箱中的燃料液化，以便不损失燃料量，或者必要时从燃料箱中被去除。
此外，本发明涉及一种用于运行燃料泵的方法，该方法包括以下步骤：将燃料从燃料箱中经过第一燃料路径输送到输送室中，其中，所述第一燃料路径从燃料泵的入口引到输送室；燃料从燃料箱中经过第二燃料路径从产生热量的促动器旁引导经过，其中，所述第二燃料路径从所述入口引到第一壳体开口，其中，所述燃料通过产生热量的促动器为了气化出燃料的易挥发成分而被加热，其中，所述第一壳体开口沿垂直方向布置在所述入口的上方。上面关于燃料泵以及燃料泵组件所描述的优点与此关联。
有利地，燃料在第二入口后向第二燃料路径方向转向。
此外有利的是：加热的燃料经过第一壳体开口进入燃料箱中并且在燃料箱中被冷却，并且冷却的燃料被引回到燃料泵的入口。由此，在燃料泵的抽吸区域中进行冷却。因此能够减少燃料在燃料泵的抽吸区域中的气化并且保证燃料泵的防故障的功能。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的实施例，其中，相同或功能相同的部件分别用相同的附图标记表示。在附图中：
图1具有根据本发明第一实施例的燃料泵的燃料泵组件的简化的示意截面图，
图2在图1中示出的燃料泵组件的放大区域，和
图3具有根据本发明第二实施例的燃料泵的燃料泵组件的简化的示意截面图。
具体实施方式
下面参照图1和2详细描述根据本发明第一实施例的燃料泵1以及燃料泵组件9。
如由图1和图2可见，本发明的燃料泵1部分地布置在燃料泵组件9的燃料箱10中。
此外，燃料泵1包括泵壳体2、用于输送燃料的输送元件3和构造成电磁线圈并且用于操纵输送元件3并产生热量的促动器4。输送元件3构造成活塞。此外，燃料泵1具有从入口20引到输送室7的第一燃料路径5和从入口20在产生热量的促动器4旁经过并且引到第一壳体开口21的第二燃料路径6。
根据本发明，第一壳体开口21沿垂直方向V布置在入口20上方。通过该组件，在燃料泵1运行中引起烟囱效应，后面在描述燃料泵1的功能方式时详细阐述该烟囱效应。在第二燃料路径6中，燃料的流动方向基本相应于燃料泵1的纵轴线L。
此外，燃料泵具有前级室22，该前级室布置在入口20后面。前级室构造成通过在燃料泵1的泵壳体2中去除材料而形成的凹槽。在泵壳体2中还设置有第一燃料路径开口23和第二燃料路径开口24。第一燃料路径5穿过第一燃料路径开口23延伸，第二燃料路径6穿过第二燃料路径开口24延伸。第二燃料路径6在产生热量的促动器4的内侧40和外侧41引导经过并且接着通入燃料箱10中。
为了改进燃料泵1的输送特性，在泵壳体2上布置有转向元件8，该转向元件将燃料在入口20后面向第二燃料路径6或第二燃料路径开口24的方向转向。为此，转向元件8相对于燃料泵1的纵轴线L具有60度的倾斜角度a。因此能够在入口20和第二燃料路径开口24之间实现低损失的过渡。
尤其，转向元件8具有锥形过滤装置，其中，第一燃料路径5通过锥形过滤装置经过第一燃料路径开口23延伸。锥形过滤装置直接衔接在第二燃料路径开口24上。因此能够实现第二燃料路径的有利于流动的构型。
除了燃料在入口20后面向第二燃料路径6的方向转向以外，通过锥形过滤装置还保证了，产生的蒸气气泡11保持远离第一燃料路径5。锥形过滤装置用于将蒸气气泡11向第二燃料路径6的方向引导到第二燃料路径开口24。
泵壳体2具有基体200和板形保持装置201。此外，燃料泵1优选具有壳体构件12，该壳体构件在该实施例中构造成单独构件。替代地，壳体构件12与燃料泵1的泵壳体2集成地构造。壳体构件12包括回引通道13，该回引通道在第一端部14上通过第二壳体开口18与第一壳体开口21处于通流连接中并且在第二端部15上与燃料泵1的入口20处于通流连接中。通过回引通道13能够将燃料引回到入口20。
下面参照图2详细描述用于运行根据本发明的燃料泵1的方法。
在燃料泵1的运行中，将燃料从燃料箱10中输送到燃料泵1的入口20。在前级室22中，燃料流分成经过第一燃料路径5的第一流动和经过第二燃料路径6的第二流动。第一流动相应于燃料泵1的实际输送体积，该输送体积通过借助产生热量的促动器4来操纵输送元件3而产生并且进入输送室7中。在此，产生热量的促动器4的废热被产生，由此，经过第二燃料路径6的第二流动通过对流产生。促动器4的废热也导致燃料的易挥发成分气化。
在第二燃料路径6中的加热的燃料沿垂直方向V上升并且进入燃料箱10中。除了加热的燃料以外，产生的蒸气气泡11也进入燃料箱10中，这些蒸气气泡从该燃料箱中最后以未示出的方式被去除或被液化。
在燃料箱10中，加热的燃料通过位于燃料箱10中的、通常具有较低温度的燃料来冷却。因为加热的燃料从第二燃料路径6沿垂直方向V向上升高，所以在前级室22中形成负压，由此，燃料从燃料箱10中被抽出(箭头B)。通过称为烟囱效应的该现象也能使冷却的燃料经过回引通道13引回到燃料泵1的入口20，在该回引通道的第一端部14上布置了过滤元件16。因此得到一个回路(在图2中的箭头K)，该回路是自保持的并且是自增强的。
本发明的燃料泵1具有改进的输送特性，尤其在输送热燃料的情况下，其中，也实现了较好的冷却和抽吸损失的减小。此外，通过本发明总体能够实现用于热汽油运行的活塞泵原理。
下面参照图3详细描述根据本发明第二实施例的燃料泵1和燃料泵组件9。
第二实施例与第一实施例在原理上区别在于设置了再循环管路17。优选，再循环管路17由塑料构造。此外，再循环管路17使泵壳体2的第一壳体开口21与壳体构件12的第二壳体开口18连接，其中，第二壳体开口18与燃料泵1的入口20处于通流连接。此外，第二壳体开口18布置在回引通道13的第一端部14上。
此外，回引管路17在第一壳体开口21的下游具有分支管路19。通过分支管路19能够将产生的蒸气气泡从燃料泵1去除(箭头G)。尤其，分支管路19沿垂直方向V直线地构造。附加地，分支管路19相对于燃料泵1的纵轴线L居中地布置。
回引管路17还具有钟形区域49，该钟形区域相对于燃料泵的纵轴线L尤其居中地布置在第一壳体开口21上。钟形区域49又划分成横截面扩大的子区域49a和棍形的隆起子区域49b。在此，棍形的隆起子区域49b用作分支管路19。替代地，能够将单独的管路安装在棍形的隆起子区域49b上。
此外，回引管路17具有遮盖区域50，借助该遮盖区域，再循环管路17布置在壳体构件12的第二壳体开口18上。遮盖区域50具有第一遮盖开口51和第二遮盖开口52，该第二遮盖开口沿垂直方向V布置在第一遮盖开口51的上方。遮盖区域50限定了混合区53，下面详细阐述其功能。通过第一遮盖开口51，冷燃料从燃料箱10进入混合区53中(箭头M)，在该混合区中冷燃料与由于促动器4的废热而被加热的燃料混合。总还存在于再循环的燃料中的蒸气气泡或者通过从燃料箱抽吸出的燃料由于高环境温度或太阳照射而引起的气化、结合具有再循环的较热燃料的完全混合而产生的蒸气气泡通过第二遮盖开口52被导走到燃料箱10中(箭头N)。由此进行了再循环燃料的冷却，以此也进行了燃料泵1的抽吸区域的冷却。因此能够明显改进燃料泵1的输送特性。
为了能够简单和可靠地固定再循环管路，再循环管路17通过第一卡夹连接54布置在泵壳体2上并且通过第二卡夹连接55布置在过滤元件16上。第一卡夹连接54和第二卡夹连接55分别具有多个布置在再循环管路17的两个端部上的卡夹接片，并且具有多个卡夹鼻，卡夹接片卡入这些卡夹鼻中。卡夹鼻尤其构造成圆形环绕的隆起部。

Claims (18)

1.燃料泵，包括：
-泵壳体(2)，
-用于输送燃料的输送元件(3)，
-用于操纵所述输送元件(3)并且产生热量的促动器(4)，
-第一燃料路径(5)，该第一燃料路径从入口(20)引导到输送室(7)，和
-第二燃料路径(6)，该第二燃料路径从入口(20)在所述产生热量的促动器(4)上经过引导到第一壳体开口(21)，
-其中，所述第一壳体开口(21)沿垂直方向(V)布置在所述入口(20)上方。
2.根据权利要求1所述的燃料泵，其中，在所述第二燃料路径(6)中的流动方向基本上相应于所述燃料泵(1)的纵轴线(L)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的燃料泵，其中，在所述泵壳体(2)上布置了转向元件(8)，该转向元件使燃料在所述入口(20)后面向所述第二燃料路径(6)方向转向。
4.根据权利要求3所述的燃料泵，其中，所述转向元件(8)相对于所述燃料泵(1)的所述纵轴线(L)具有0至90度、优选30度至60度、尤其45度的倾斜角度(a)。
5.根据权利要求3或4所述的燃料泵，其中，所述转向元件(8)具有锥形过滤装置，其中，所述第一燃料路径(5)穿过所述锥形过滤装置经过第一燃料路径开口(23)延伸。
6.根据权利要求3所述的燃料泵，其中，所述泵壳体(2)具有第二燃料路径开口(24)，所述第二燃料路径(6)穿过该第二燃料路径开口延伸，其中，所述锥形过滤装置直接在所述第二燃料路径开口(24)上终止。
7.根据上述权利要求中任一项所述的燃料泵，其中，所述第二燃料路径(6)从所述产生热量的促动器(4)的内侧(40)和外侧(41)上引导经过。
8.根据上述权利要求中任一项所述的燃料泵，其中，所述产生热量的促动器(4)是电磁线圈。
9.根据上述权利要求中任一项所述的燃料泵，还包括再循环管路(17)，该再循环管路使所述泵壳体(2)的所述第一壳体开口(21)与壳体构件(12)的第二壳体开口(18)连接，其中，所述第二壳体开口(18)与所述燃料泵(1)的所述入口(20)处于通流连接中。
10.根据权利要求9所述的燃料泵，其中，所述再循环管路(17)在所述第一壳体开口(21)的下游具有分支管路(19)。
11.根据权利要求10所述的燃料泵，其中，所述分支管路(19)沿所述垂直方向(V)直线地构造。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的燃料泵，其中，在所述再循环管路(17)和所述第二壳体开口(18)之间设置有过滤元件(16)，该过滤元件布置在所述壳体构件(12)上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的燃料泵，其中，所述再循环管路(17)具有遮盖区域(50)，通过该遮盖区域，所述再循环管路(17)布置在所述壳体构件(12)的所述第二壳体开口(18)上，该遮盖区域具有至少一个第一遮盖开口(51)和至少一个第二遮盖开口(52)，其中，所述至少一个第二遮盖开口(52)沿所述垂直方向(V)布置在所述至少一个第一遮盖开口(51)的上方。
14.燃料泵组件，包括根据上述权利要求中任一项所述的燃料泵(1),和燃料箱(10)，所述燃料泵(1)至少部分地、优选完全布置在该燃料箱中。
15.根据权利要求14所述的燃料泵组件，其中，所述第二燃料路径(6)通入所述燃料箱(10)中。
16.用于运行燃料泵的方法，包括以下步骤：
-将燃料从燃料箱(10)中经过第一燃料路径(5)输送到输送室(7)中，其中，所述第一燃料路径(5)从所述燃料泵(1)的入口(20)引导到所述输送室(7)，和
-燃料从所述燃料箱(10)中经过第二燃料路径(6)从产生热量的促动器(4)旁引导经过，其中，所述第二燃料路径(5)从所述入口(20)引到第一壳体开口(21)，其中，所述燃料通过所述产生热量的促动器(4)为了气化出所述燃料的易挥发成分而被加热，
-其中，所述第一壳体开口(21)沿垂直方向布置在所述入口(20)的上方。
17.根据权利要求16所述的用于运行燃料泵的方法，其中，使燃料在所述入口(20)后面向所述第二燃料路径(6)方向转向。
18.根据权利要求16或17所述的用于运行燃料泵的方法，
-其中，加热的燃料经过所述第一壳体开口(21)进入所述燃料箱(10)中并且在所述燃料箱(10)中被冷却，
-其中，冷却的燃料被引回到所述燃料泵(1)的所述入口(20)。
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