CN1327504A - 机动车油箱的燃料提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车油箱的燃料提取装置,包括一个提取泵(100)和一个位于泵(100)上游的细过滤器(210)。本发明的特征在于,过滤器外壳(200)的上部有一个排气嘴(222);提取泵(100)也有一个排气嘴(130);过滤外器壳(200)装有一个使外壳的排气嘴(222)延长的管子(224),该管子通到与泵(100)的排气嘴共同的槽穴(220)中,并且有一个开口(227),它所在的高度小于或等于泵(100)的排气嘴(130)的高度,所述管子(224)形成一个虹吸管,在提取泵(100)的停止时能够把开口(227)周围的燃料输向过滤器外壳(200)内。

Description

机动车油箱的燃料提取装置
本发明涉及一种提取机动车油箱中碳氢燃料的系统。
人们已经提出了一些这样的系统。
通常，机动车油箱中碳氢燃料的提取系统包括一个提取油箱或油箱储罐中的碳氢燃料的电泵。
这种储罐的目的是限制泵的吸入口处碳氢燃料的液面变化，这种变化可以是车子加速、减速或车的轨迹为非直线时的离心力造成的结果。
另外，已知的提取系统一般包括一个位于泵的入口处的粗过滤器或金属滤网和一个用于保证流向发动机的碳氢燃料质量的细过滤器。
正如在文献WO-A-99/01658中所描述的，人们已经特别提出了这类碳氢燃料的提取系统，在这些系统中，细过滤器位于电泵的下游。
已知的提取系统已经得到广泛的使用，但是不能完全令人满意。
特别是，尽管进行了许多研究，但到目前为止还不能正确地满足机动车领域发展的不同要求。
首先需要指出的是，当细过滤器位于泵的下游，即在泵的出口管线上时，细过滤器处于压力之下，因此它的外壳应有一定的机械强度，能够承受由于压力而产生的应力。
由此产生了把细过滤器放在泵的上游即而不是下游的想法，即放在泵的入口处。这样可以减少细过滤器外壳上的应力，必要时还可以取消入口的金属网。
但是，把细过滤器放在泵的上游产生了一个至今不能满意解决的问题：当系统第一次起动或停止后，或在低液面的情况下，如果细过滤器位于泵的上游，电泵会吸入相当于细过滤器外壳体积的大量空气。
其次需要指出的是，到目前为止，碳氢燃料提取系统中使用的大部分泵带齿轮的旋转泵。这些泵的工作原理是把液体吸入到两个相邻齿之间的空间中，然后使液体流向一个增压部分。
但是，现在存在一种用具有一些实际优点的涡轮泵或离心泵来取代带齿轮的旋转泵的强烈要求。涡轮泵或离心泵的一个轮或转子的旋转产生一个决定液体在线路中的流动的压力和速度状态，流动流量的大小在泵所输送的单位质量有用能量与线路的单位质量阻力能量之间产生平衡。
但是，现在在许多设计中，由于与这种泵有关的触发问题，用涡轮泵或离心泵提取碳氢燃料的想法不能实现。在细过滤器位于泵的上游的系统中，由于过滤器产生的负荷损失，这个问题特别严重。
第三个需要指出的是，涡轮泵或离心泵一般有一个排气嘴。而泵的外壳上有该排气嘴不仅会在泵的内部体积，而且还会在与泵连接的细过滤器外壳的至少一部分体积内产生污染，并导致停泵。
第四需要强调的是，如果不采取特别措施，泵的外壳上有排气嘴会导致与泵有关的有效储存量通过排气嘴排空。
现在，本发明的目的是改善已知的碳氢燃料提取系统，以克服现有技术所固有的上述缺点。
该目的在本发明的范围内通过一个机动车油箱的碳氢燃料提取装置达到，该装置包括一个一个提取泵和一个位于泵的上游的过滤器，其特征在于：
—过滤器外壳的上部有一个排气嘴；
—提取泵也有一个排气嘴；
—过滤器外壳装有一个使外壳的排气嘴延长的管子，该管子通向一个与泵的排气嘴共同的槽穴，并且有一个所在高度等于或小于泵排气嘴高度的开口，所述管子形成一个虹吸管，泵停止时能够使开口周围的碳氢燃料向过滤器外壳内流动。
根据本发明的另一个特征，过滤器外壳的入室由一个喷射泵提供燃料，它可以给过滤器的进入阶段加压，以在泵的吸入阶段帮助泵。
阅读下面的详细描述并参照作为非限定例子给出的附图可了解本发明的其它特征、目的和优点，附图如下：
—图1为本发明第一实施例的提取装置垂直剖视示意图；
—图2为本发明第二个实施变型的提取装置的类似垂直剖视图；
—图3为沿图4的非共面平面III-III的类似的垂直剖视图，示出本发明第三个实施变型的实施例；
—图4为图3装置的水平横剖视图；
—图5为一个现有技术的普通喷射泵的轴向纵剖示意图；
—图6为一个本发明喷射泵的轴向纵剖示意图；
—图7为一个本发明的优选实施变型的喷射泵的轴向纵剖示意图。
首先描述图1所示的实施例。
图1中看到一个有垂直轴的泵100。该泵最好为一个涡轮泵或离心泵。正如前面所指出的，这种涡轮泵或离心泵有一个轮或转子，用于产生决定碳氢燃料在一个回路中流动的压力和速度状态。
泵100的入口110位于泵的下端。出口120位于泵的上端。
泵100有一个通到泵的外壳以外的排气嘴130，喷嘴靠近泵100的下部，基本上在入口喷嘴110的上方。
从图1还看到一个过滤器外壳200，整体形状为以一个垂直轴为中心的环形。
过滤器外壳200主要由柱形径向外壁202、与上述壁202共轴的柱形径向内壁204和两个分别限定过滤外器壳200的下部和上部的环形水平隔板206、208构成。
环形208与两个柱形隔板202和204的上边缘密封连接。
环形206与柱形外隔板202的下边缘连接。相反，正如下面描述的，环形206与柱形径向内壁204的底部不连接。
一个环形过滤器210装在外壳200中。但是，从下面，特别是图3、4可看到，外壳200和过滤器210可以有不同的几何形状。
根据图1，泵100位于过滤器外壳200的中心槽穴220中，即径向内壁204内形成的槽穴中。
在外壳200的两个环形壁206、208之间形成了密封的联系，并且分别形成过滤器210的下部和上部。
因此，外壳200形成了两个室240和250，相对于过滤器210分别为径向内和径向外。径向外室240作为外壳200的入室。径向内室250作为出室。
为此，在外壳200的中心部分，环形下壁206被一个密封隔板207延长，而形成出室250的柱形径向内壁204被一个与上述隔板207平行的水平壁209延长，并隔板207处终止。
因此，两个隔板207、209形成一个与过滤器外壳的出室250连通的柱形室205。泵入口110通到室205中。另外，隔板209以密封的方式包围过滤器的入口110。
可以用适当的方法从油箱300充填过滤器外壳的入室240。
最好用一个某种已知一般结构的喷射泵260来充填入室240。
喷射泵260有一个收敛的喷嘴262，形成一个动力管，例如通过一个与泵100的出口连接的分支270提供碳氢燃料。喷射泵260还有一个吸入流量的入口264，它的下部被一个活门280、如伞形活门保护，伞形活门的方向可以使油箱300的碳氢燃料向喷射泵260的内室转移，然后转向入室240，但又避免碳氢燃料向相反方向流动，也就是从入室240和喷射泵260的内体积向油箱300方向流动。
最后，喷射泵260有一个通到过滤器外壳200的入室240中的增压出口266。
根据一个实施变型，喷射泵260的增压出口266可以被一个垂直管延长，垂直管的上端位于外壳200的顶部附近。在这种情况下，不需要在吸入流量入口264上设置止回阀280。但是这种阀门在形成入室240的外壳200的下壁的某个地方也是可以的，以便在油箱300的液面高于入室240的液面时能够把油箱的碳氢燃料向入室240转移。
还要指出的是，根据图1所示实施例，未被发动机消耗的碳氢燃料的流量Qr通过管道290返回到过滤器的入室240。
但是，作为变型，来自管道290的流量Qr可以用于供给喷射泵260，更确切地说是供给形成动力管的收敛喷嘴262。
根据另一个实施变型，可以考虑共同使用返回流量Qr和泵100出口的分支流量Qi来供给喷射泵260的动力喷管262，保证过滤器入室240的充填。
泵100的入口110吸入的碳氢燃料的流量Qp等于出口120输送的流量Qm＋Qr＋Qi的和。
来自喷射泵260的出口266的流量Qt等于来自分支270的流量Qi和来自入口264的流量Qa的和。
为了可以充填过滤器外壳200，返回流量Qr和来自喷射泵260的流量Qt的和应大于泵的入口110吸入的流量Qp和通过排气嘴222来自外壳200的流量Qf，喷嘴222位于200上部，一般在隔板208上。
正如图1所示的，泵100的排气嘴130通到过滤器外壳200的径向内壁形成的中心槽穴220中。
参看图1还可以发现，本发明的结构可以使泵100有等于外壳200的体积的很大有效储存体积。
正如前面所指出的，过滤器外壳200的排气嘴222位于上隔板208上，与入室240相对。
喷嘴222通到管道224中，管道224有一个沿上隔板208的水平段225，该段又被沿径向内壁204并下降到槽穴220底部的垂直段226延长。因此管道224的终段226有一个开口227，靠近泵100的排气嘴130附近的隔板209。
管道224的开口227的高度等于或小于泵100的排气嘴130的高度。
管道224的开口最好在泵100的排气嘴130以下。另外，管道124的直径最好至少稍微大于泵100的排气嘴130的直径。
由于这些特点，管道224成为一个虹吸管，能够在泵100停止时使泵外壳200形成的中心槽穴220中的碳氢燃料流向过滤器的入室240，因此避免碳氢燃料通过排气嘴130进入泵中，污染泵100。
系统第一次充填时，过滤器外壳通过喷嘴222和包括2段225、226的管道224排气。同样，泵100通过喷嘴130排气。
当泵100停止时，外壳200决定碳氢燃料的静态储存。
另外，正如前面所指出的，管道224形成一个虹吸管，能够把中心槽穴中的碳氢燃料吸入到入室240中，因此避免这些碳氢燃料通过排气嘴130吸入到泵100内。
需要指出的是，泵停止时，管道224形成的虹吸管在该功能方面得到泵100的内压的帮助。
图2示出一个本发明的实施变型，它与图1所示和前面描述的实施例的不同之处主要在于，返回管道290的过压，并且在泵的出口，更确切地说是在供应喷射泵260的动力管262的分支管道270上有一个压力调节器400。
压力调节器400用于在泵100的出口压力大于一个阈值时打开泵100的出口，并允许流量流向动力管，并且当泵100的出口压力低于所述阈值时关闭并禁止该流量。
调节器400可以是不同的已知变型，因此下面不作详细描述。
但是需要指出的是，调节器400最好包括一个装有一个软薄膜的外壳，软膜一方面在顶靠出口喷嘴的方向上受到一个标定弹性机构的作用力，另一方面在远离该出口喷嘴的方向上受到分支管道270中的碳氢燃料的压力的作用。
因此，当通过分支管道270中的碳氢燃料的压力在薄膜上产生的力大于弹性机构产生的力时，软薄膜脱离出口喷嘴，允许燃料向动力管262流动，因此给泵260提供燃料。
相反，当管道270中的压力在调节器400的软薄膜上产生的力小于弹性机构施加的力时，所述薄膜贴在出口嘴上，停止给喷射泵260提供燃料。
现在描述图3、4所示的实施变型。
首先，该变型与图1、2所示变型的不同之处在于包括一个带有合为一体的喷射泵260的泵100，通过泵100的一个压力阶段在喷射泵的动力管处给喷射泵提供燃料，正如前面参照图1、2所描述的，设置喷射泵260是为了给过滤器的入室240提供碳氢燃料。
其次，图3、4所示实施变型与图1、2所示变型的不同之处在于，它包括一个不是环形并且包围泵100的过滤器210，其形状为弯月形，侧向位于泵100的旁边。
图3、4所示的实施变型基本上具有前面参照图1、2所述的特点，特别是具有一个通过喷射泵260提供碳氢燃料的过滤器入室240，并且装有一个通向形成虹吸管的管道224的排气嘴222以及位于虹吸管224的开口227的环境中的泵100的排气嘴130。
现在描述本发明特别对喷射泵260的改进。
这些改进特别用于图3、4所示的实施变型。
图5示出一个喷射泵的传统结构。
这种传统的喷射泵，有时还称为液体喷射器，主要由下面一些同轴元件组成：
—一个第二收敛管267，称为加速管，包在第一个收敛管之外，并且与装置的吸入器264连接；
—一个称为混合器的柱形部分268；
——起扩散器作用的发散终端269。
动力管262的颈部一般稍微在加速管267的上游，或者在加速管267颈部处，甚至在加速管267颈部与混合器268之间。
供给动力管262的流量成为喷射器的动力流量。在管262中，压力能转换为动能。因此，动力流体在出口处表现为高速射流的形式。通过涡流运动量的交换，该射流带动一定量的液体穿过加速管267，这些液体量形成喷射器的吸入流量。在混合器268中，动力流体之间的运动量交换继续进行并且完成，两股射流的速度逐渐相等。不考虑损失的话，这种混合作业在恒定的压力下进行。在发散终端269中，混合物的部分动能重新通过扩散转化为压力能。
带有已知喷射泵的装置已经得到广泛的应用，但总是不能令人满意。
特别是，本申请人发现，当在扩散器269的出口上存在一个高的反压时，已知的喷射泵不能在满意的条件下工作。
现在本发明的补充目的是提出一个可以克服现有技术的缺点的新喷射泵。
此目的在本发明的范围内通过一个喷射泵达到，其中加速管267直接与扩散器连接，没有中间混合器。
根据本发明的另一个特征，喷射泵包括一个大的扩散器。
从图6上可看到，一个限定以轴O-O为中心的通道并包括一个形成供应带压流体的动力管的第一收敛管262的泵体，一个形成加速管的第二收敛管267，包围第一个收敛管并且与装置的一个吸入口264和一个起扩散器作用的发散终端269连接。
因此，正如前面所指出的，本发明喷射泵的特征在于，在形成加速管267的第二个收敛管267与成为扩散器的发散终端269之间没有混合器。
在本发明的范围内，动力管262的几何形状最好为锥形，长度在4-8毫米之间，最好大约为吸入口264的直径。
形成动力管262颈部出口嘴的端部距加速管的距离最好为1-3毫米。
动力管262的收敛角度B在0°-30°之间，最好为5°左右。
加速管267最好由一个环形帽形成。环形帽267的曲率半径R1为1-2毫米，最好约为1.6毫米。另外，该环形帽的曲率半径R1最好与扩散器269相切。
另外，加速管267最小截面处的内径为1.8-3.0毫米，最好为2.0-2.6毫米。
另外，加速管267的环形外套的覆盖角度A为30°-60°，最好约为45°。
成为扩散器269的发散终端最好由一个锥形套形成。
扩散器管269的长度为10-40毫米，最好约为18毫米。
另外，扩散管269的发散角C为2°-10°，最好约为4°。
图7示出一个实施变型，根据该变型，喷射泵的泵体装有一个阀门50，设计用来在动力管262过压的情况下打开。
阀门50在与轴O-O相比为径向的短管52中形成，并且在形成动力管的收敛管262的上游与喷射泵的泵体连接。
因此，短管52形成一个通到动力管262中的室。更确切地说，上述室形成一个径向向外的阀座54，一个气门或阀体56通过弹簧58顶靠在阀座上。
根据图7所示的变型，阀体56的整体形状像一个蘑菇，其头部在阀座54上，而截面更小的阀门的细长尾部用于将阀体56的滑动引导到相对O-O轴的径向方向，并用保持于弹簧58。
当然，阀门50可以有许多实施变型。
阀门50设计用来在动力管262内过压的情况下使阀门56脱离阀座54，相反，当动力管262中的压力降到确定的阈值以下时关闭。
当然，本发明不限于刚才描述的特殊实施例，而是可以扩展到符合其精神的所有变型。

Claims (31)

1.机动车油箱的燃料提取装置，它包括一个提取泵(100)和一个位于泵(100)上游的细过滤器(210)，其特征在于：
—过滤器外壳(200)的上部有一个排气嘴(222)；
—提取泵(100)也有一个排气嘴(130)；
—过滤外器壳(200)装有一个使外壳的排气嘴(222)延长的管子(224)，该管子通到与泵(100)的排气嘴共同的槽穴(220)中，并且有一个开口(227)，它所在的高度小于或等于泵(100)的排气嘴(130)的高度，所述管子(224)形成一个虹吸管，在提取泵(100)的停止阶段能够把开口(227)周围的碳氢燃料引向过滤器外壳(200)内。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，过滤器外壳(200)的入室(240)由一个喷射泵(260)加压并供给。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，提取泵(100)为涡轮泵或离心泵。
4.根据权利要求2的装置，其特征在于，喷射泵(260)由一个与提取泵(100)的出口(120)连接的分支(270)为供给。
5.根据权利要求2的装置，其特征在于，喷射泵(260)由一个接受未被发动机消耗的碳氢燃料的返回管(290)供给。
6.根据权利要求2、4和5之一的装置，其特征在于，喷射泵(260)由与提取泵(100)的出口(120)连接的分支(270)和接受未被发动机消耗的碳氢燃料的返回管(290)同时供给。
7.根据权利要求2至6之一的装置，其特征在于，喷射泵(260)有一个装有止回阀(280)的吸入流量入口(264)。
8.根据权利要求2至6之一的装置，其特征在于，喷射泵(260)有一个被一个垂直管延长的出口，垂直管的端部位于过滤器外壳(200)的顶部附近。
9.根据权利要求1至4、7和8之一的装置，其特征在于，接受未被发动机消耗的碳氢燃料的返回管(290)通到过滤器外壳(200)的入室(240)中。
10.根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于，形成虹吸管的管子(224)有一个与过滤器外壳的排气嘴(222)连通的水平段(225)和一个整体垂直的段，垂直段的下开口(227)位于过滤外壳形成的槽穴(220)的底部附近，并且提取泵(100)位于该槽穴中。
11.根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于，成为虹吸管的管子(224)的开口(227)位于提取泵(100)的排气嘴(130)以下。
12.根据权利要求1至11之一的装置，其特征在于，成为虹吸管的管子(224)的直径大于提取泵(100)的排气嘴(130)的直径。
13.根据权利要求1至12之一的装置，其特征在于，一个压力调节器(400)位于与提取泵(100)的出口连接的管子(270)上，并且与保证为过滤器外壳的入室(240)提供碳氢燃料的喷射泵(260)的动力管(262)连接。
14.根据权利要求1至13之一的装置，其特征在于，保证供应过滤器外壳的入室(240)的喷射泵(260)与提取泵(100)的外壳合为一体。
15.根据权利要求1至14之一的装置，其特征在于，过滤器(210)的形状为环形，包围在提取泵(100)的周围。
16.根据权利要求1至14之一的装置，其特征在于，过滤器(210)侧向位于提取泵(100)的旁边。
17.根据权利要求1至16之一的装置，其特征在于，过滤器外壳的排气嘴(222)通到过滤器外壳的入室(240)中。
18.根据权利要求1至17之一的装置，其特征在于，提取泵(100)的排气嘴(130)位于提取泵(100)外壳的下部，提取泵在过滤器外壳(200)形成的槽穴(220)中。
19.根据权利要求1至18之一与权利要求2相结合的装置，它包括：一个带有第一收敛管的喷射泵，收敛管形成供给高压流体的动力管(262)；一个形成加速管(267)的第二收敛管，包围第一收敛管，并与一个吸入管和一个起扩散器作用的发散终端(269)连接；其特征在于，形成加速管的第二收敛管(267)直接与起扩散器作用的收敛终端(269)连接，没有中间混合器。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于，成为动力管(262)颈部出口嘴的端部位于距加速管(267)1至3毫米处。
21.根据权利要求19或20的装置，其特征在于，加速管(267)由一个环形帽形成。
22.根据权利要求19至21之一的装置，其特征在于，环形帽(267)的曲率半径(R1)为1-2毫米，最好约为1.6毫米。
23.根据权利要求19至22之一的装置，其特征在于，环形帽(267)的曲率半径(R1)与扩散管(269)相切。
24.根据权利要求19至23之一的装置，其特征在于，成为扩散器(269)的发散终端由一个锥形套形成。
25.根据权利要求19至24之一的装置，其特征在于，扩散管(269)的发散角度(C)为2°-10°，最好约为4°。
26.根据权利要求19至25之一的装置，其特征在于，加速管(267)截面最小处的内径(R2)为1.8-3.0毫米，最好为2-2.6毫米。
27.根据权利要求19至26之一的装置，其特征在于，扩散管(269)的长度为10-40毫米，最好约为18毫米。
28.根据权利要求19至27之一的装置，其特征在于，动力管的几何形状为锥形，并且长度为4-8毫米，最好大约为吸入口(264)的直径。
29.根据权利要求19至28之一的装置，其特征在于，动力管(262)的收敛角(B)为0°-30°，最好约为5°。
30.根据权利要求19至29之一的装置，其特征在于，加速管(267)的锥形套的覆盖角度(A)为30°-60°，最好约为45°。
31.根据权利要求19至30之一的装置，其特征在于，喷射泵装有一个过压阀(50)。
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