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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe mit einem Laufrad,
das zwei Reihen von Schaufelnuten an radial zueinander unterschiedlichen
Positionen angeordnet aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft
außerdem
ein Kraftstoffzufuhrgerät,
das die Kraftstoffpumpe zum Zuführen
von Kraftstoff von einem Nebentank zu einer Maschine gleichzeitig
mit dem Zuführen
von Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank aufweist.
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Wie
allgemein bekannt ist, ist eine Kraftstoffpumpe in einem Nebentank
bereitgestellt, der in einem Kraftstofftank aufgenommen ist, um
Kraftstoff von dem Nebentank zu einer Brennkraftmaschine zu pumpen.
Z. B. offenbaren die Patentschrift
US
5 596 970 und die Patentschrift
US 6 179 579 (
JP-A-2002-500 718 ) solche
Kraftstoffpumpen, die jeweils eine Kraftstoffpumpe haben, die Kraftstoff
von einem Kraftstofftank zu einem Nebentank zuführen, ohne eine Jetpumpe zu
verwenden.
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Sowohl
in der
US 5 596 970 wie
auch in der
US 6 179 579 hat
eine Kraftstoffpumpe ein Laufrad, das zwei Reihen von Schaufelnuten
an radial zueinander unterschiedlichen Positionen angeordnet aufweist,
und ein Pumpengehäuse,
dass das Laufrad drehbar aufnimmt und Pumpendurchtritte entlang
der zwei Reihen von Schaufelnuten aufweist. Das Laufrad dreht und
saugt Kraftstoff aus dem Nebentank, um den Kraftstoff durch die
Pumpendurchtritte, die sich entlang der Schaufelnuten auf der radial äußeren Seite
erstrecken, zu der Maschine zuzuführen. Das Laufrad saugt ebenfalls
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank, um den Kraftstoff durch die Pumpendurchtritte,
die sich entlang der Schaufelnuten auf der radial inneren Seite
erstrecken, zu dem Nebentank zuzuführen.
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Die
Kraftstoffpumpe liefert eine Kraftstoffmenge Q1 zu der Maschine
und eine Kraftstoffmenge Q2 zu dem Nebentank. In einer derartigen
Kraftstoffpumpe müssen
die Werte Q1 und Q2 ein Verhältnis von
Q2 ≥ Q1 sogar
erfüllen,
wenn die Maschine eine maximale Menge in einem Zustand erfordert,
in dem die Maschine eine maximale Leistung produziert. Wenn die
Kraftstoffmenge Q2, die von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank
zugeführt
wird, geringer als die Kraftstoffmenge Q1 ist, die von dem Nebentank zu
der Maschine zugeführt
wird (Q2 ≤ Q1),
sinkt der Spiegel des Nebentanks, und folglich kann die Kraftstoffpumpe
Kraftstoff nicht aus dem Nebentank saugen. Deswegen muss die Kraftstoffpumpe
konstruiert sein, die zwei Reihen Schaufelnuten und die Pumpendurchtritte
aufzuweisen, die angepasst sind, das Verhältnis Q2 ≥ Q1 zu erfüllen, um zu verhindern, dass
der Spiegel des Nebentanks sinkt.
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Der
Druck des von dem Nebentank zu der Maschine gepumpten Kraftstoffs
ist bemerkenswert größer als
der Druck des von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank gepumpten
Kraftstoffs. Deswegen ist mit Bezug auf eine Drehrichtung des Laufrads
der Druckunterschied in dem Pumpendurchtritt zum Pumpen des Kraftstoffs
von dem Nebentank zu der Maschine größer als der Druckunterschied
in dem Pumpendurchtritt zum Pumpen des Kraftstoffs von dem Kraftstofftank
zu dem Nebentank. Wenn der Druckunterschied in dem Pumpendurchtritt
groß wird,
wird Kraftstoff mit Kraft in die zu der Drehrichtung gegenüberliegende
Richtung aufgebracht, und folglich sinkt ein Pumpenwirkungsgrad
der Kraftstoffpumpe. Wenn zusätzlich
der Kraftstoff mit Druck beaufschlagt wird, damit er sich in einem
Zustand hohen Drucks befindet, wird eine Menge des durch einen Zwischenraum
zwischen dem Pumpengehäuse und
dem Laufrad heraus ausfließenden
Kraftstoffs groß,
und folglich sinkt der Wirkungsgrad der Pumpe. Somit muss die Kraftstoffpumpe
unter Berücksichtigung
des durch die Pumpendurchtritte erhöhten Kraftstoffdrucks zusätzlich zu
der von der Kraftstoffpumpe gelieferten Kraftstoffmenge konstruiert
sein. Hier ist der Pumpenwirkungsgrad η durch: η = (P × Q)/(T × R). Hier ist T ein Moment,
das durch den Motorabschnitt Kraftstoffpumpe erzeugt wird, R ist
eine Drehzahl des Motorabschnitts, P ist ein Abgabedruck des Kraftstoffs,
nachdem er durch die Pumpendurchtritte getreten ist, und Q ist eine
Kraftstoffmenge, die nach dem Durchtreten durch die Pumpendurchtritte abgegeben
wurde.
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Weder
die Druckschrift
US 5 596 970 noch die
Druckschrift
US 6 179 579 beschreiben
eine Kraftstoffpumpe, die angepasst ist, den Kraftstoffspiegel des
Nebentanks daran zu hindern, unter Berücksichtigung des Drucks des
Kraftstoffs in den Pumpendurchtritten zu sinken.
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Unter
Betrachtung der vorangehend geschilderten und anderer Probleme ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffpumpe
zu erzeugen, die ein Laufrad hat, das zwei Reihen Schaufelnuten
aufweist und angepasst ist, eine von einem Kraftstofftank in den
Nebentank gelieferte Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung des Drucks des
Kraftstoffs in den Pumpendurchtritten zu steuern. Es ist eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffzufuhrgerät bereitzustellen,
das die Kraftstoffpumpe zum Zuführen
von Kraftstoff von dem Nebentank zu einer Maschine gleichzeitig
mit dem Zuführen
von Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kraftstoffpumpe nach Anspruch
1 bzw. durch ein Kraftstoffzufuhrgerät nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
werden gemäß der abhängigen Ansprüche ausgeführt.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe
zum Zuführen von
Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einem Nebentank und Zuführen von
Kraftstoff von dem Nebentank zu einer Maschine in dem Kraftstofftank
aufgenommen, und die Kraftstoffpumpe umfasst ein Laufrad, das eine
Vielzahl von ersten Schaufelnuten und eine Vielzahl von zweiten
Schaufelnuten aufweist, die jeweils entlang einer Drehrichtung des
Laufrads angeordnet sind. Die Vielzahl der zweiten Schaufelnuten
ist mit Bezug auf eine radiale Richtung des Laufrads an einer radial
inneren Seite der Vielzahl der ersten Schaufelnuten angeordnet.
Die Kraftstoffpumpe umfasst außerdem
ein Pumpengehäuse,
das das Laufrad drehbar aufnimmt und einen ersten Pumpendurchtritt
und einen zweiten Pumpendurchtritt aufweist, die jeweils entlang
der Drehrichtung definiert sind. Der erste Pumpendurchtritt ist
entlang der ersten Schaufelnuten definiert, um Kraftstoff von dem Nebentank
zu der Maschine zuzuführen.
Der zweite Pumpendurchtritt ist entlang der zweiten Schaufelnuten
definiert, um Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank
zuzuführen.
Die ersten bzw. zweiten Pumpendurchtritte weisen Querschnittsflächen S1, S2
auf. Die ersten bzw. zweiten Pumpendurchtritte weisen entsprechende
Durchmesser D1, D2 mit Bezug auf eine Richtung einer Drehachse des
Laufrads auf. Die Querschnittsflächen
S1, S2 und die Durchmesser D1, D2 erfüllen 0,6 ≤ (S2 × D2)/(S1 × D1) ≤ 0,95.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ist ein Kraftstoffzufuhrgerät zum Zuführen von
Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einer Maschine bereitgestellt,
und das Kraftstoffzufuhrgerät
umfasst einen im dem Kraftstofftank aufgenommenen Nebentank. Das
Kraftstoffzufuhrgerät umfasst
außerdem
eine Kraftstoffpumpe, die in dem Nebentank aufgenommen ist, um Kraftstoff
von dem Kraftstofftank zu dem Nebentank gleichzeitig mit der Zufuhr
von Kraftstoff von dem Nebentank zu einer Maschine zuzuführen. Die
Kraftstoffpumpe hat ein Laufrad, das eine Vielzahl von ersten Schaufelnuten und
eine Vielzahl von zweiten Schaufelnuten aufweist, die jeweils entlang
einer Drehrichtung des Laufrads angeordnet sind, wobei die Vielzahl
der zweiten Schaufelnuten an einer radial inneren Seite der Vielzahl
der ersten Schaufelnuten angeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe hat
außerdem
ein Pumpengehäuse,
das das Laufrad drehbar aufnimmt, und erste und zweite Pumpendurchtritte
aufweist, die jeweils entlang der Drehrichtung definiert sind. Der
erste Pumpendurchtritt erstreckt sich entlang den ersten Schaufelnuten.
Der erste Pumpendurchtritt ist mit einem Einlass in Verbindung,
der innerhalb des Nebentanks zum Ansaugen von Kraftstoff angeordnet
ist, und ist mit einem Auslass in Verbindung, um Kraftstoff zu der
Maschine zuzuführen.
Der zweite Pumpendurchtritt erstreckt sich entlang den zweiten Schaufelnuten.
Der zweite Pumpendurchtritt ist mit einem Einlass in Verbindung,
der außerhalb
des Nebentanks angeordnet ist, und sich zum Ansaugen von Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank in den Kraftstofftank öffnet, und ist mit einer Auslassöffnung in
dem Nebentank in Verbindung, um Kraftstoff zu dem Nebentank zuzuführen. Der
erste und der zweite Pumpendurchtritt weisen Querschnittsflächen S1
bzw. S2 auf. Der erste und der zweite Pumpendurchtritt weisen Durchmesser
D1 bzw. D2 mit Bezug auf eine Richtung einer Drehachse des Laufrads
auf. Die Querschnittsflächen
S1, S2 und die Durchmesser D1, D2 erfüllen: 0,6 ≤ (S2 × D2)/(S1 × D1) ≤ 0,95.
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Die
obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich werden,
die mit Bezug auf die anhängende
Zeichnung gemacht wurde. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Schnittansicht, die Pumpendurchtritte einer Kraftstoffpumpe gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigt;
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2 eine
Schnittansicht, die ein Kraftstoffzufuhrgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen einem Wert von Q2/Q1 und einem Wert von (S2 × D2)/(S1 × D1) zeigt;
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4 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen einem Wert von H/t und einem Pumpenwirkungsgrad η zeigt;
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5 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen einem Wert von W/H und einem Pumpenwirkungsgrad η zeigt;
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6 eine
Schnittansicht, die Pumpendurchtritte einer Kraftstoffpumpe gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zeigt;
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7 eine
Schnittansicht, die ein Kraftstoffzufuhrgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
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8 eine
Draufsicht, die ein Laufrad zeigt;
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9 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen einer Dichtungsbreite a1, einem Pumpenwirkungsgrad η und einem
Wert Q2/Q1 zeigt; und
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10 ein
Diagramm, das ein Verhältnis zwischen
einem Dickenverhältnis
B2/B1, einem Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1 und dem Wert Q2/Q1
zeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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Die
erste Ausführungsform
ist mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. 2 stellt
eine Kraftstoffpumpe gemäß der ersten
Ausführungsform
dar. In 2 bezeichnet ein fetter Pfeil
eine Strömungsrichtung
des Kraftstoffs. Ein Kraftstoffzufuhrgerät 10 ist in einem
Kraftstofftank 2 in einem Zustand aufgenommen, in dem ein
Nebentank 20 des Kraftstoffzufuhrgeräts 10 eine Kraftstoffpumpe 30 aufnimmt.
Die Kraftstoffpumpe 30 ist eine Pumpe der Art in einem Tank,
die in einem Inneren des Kraftstofftanks des Fahrzeugs wie z. B.
einem Zweiradfahrzeug oder einem Vierradfahrzeug bereitgestellt
ist.
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Der
Nebentank 20 ist aus einem Harz ausgebildet, um im Wesentlichen
in der Form eines zylindrischen Bodens oder eines rechteckigen Kastens
z. B. vorzuliegen. Der Nebentank 20 weist eine Bodenwand 22,
die mit Füßen 23 bereitgestellt
ist, die jeweils zu einer Bodenwand 3 des Kraftstofftanks 2 vor ragen.
Die Füße 23 sind
in Berührung
mit der Bodenwand 3 des Kraftstofftanks 2. Die
Bodenwand 22 des Nebentanks 20 und die Bodenwand 3 des
Kraftstofftanks 2 definieren durch das Bereitstellen der
Füße 23 zwischen
sich einen Raum 210.
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Die
Kraftstoffpumpe 30 hat einen Motorabschnitt 32 und
einen Pumpenabschnitt 34. Der Motorabschnitt 32 treibt
den Pumpenabschnitt 34 an. Ein Gehäuse 36 nimmt sowohl
den Motorabschnitt 32 wie auch den Pumpenabschnitt 34 auf.
Das Gehäuse 36 weist
beide axiale Enden verstemmt und an einer Endabdeckung 38 und
einem Pumpengehäuse 50 befestigt
auf. Die Endabdeckung 38 ist aus Harz ausgebildet. Die
Endabdeckung 38 weist eine Abgabeöffnung 39 auf, durch
die die Kraftstoffpumpe 30 Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine 500 pumpt.
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Der
Motorabschnitt 32 ist ein Gleichstrommotor, der Permanentmagnete,
einen Kommutator, Bürsten,
eine Drosselspule, einen Anker 40 und Ähnliches aufweist. Jeder der
Permanentmagneten liegt im Wesentlichen in einer Bogenform vor.
Die Permanentmagnete sind in Umfangsrichtung entlang des Inneren
Umfangs des Gehäuses 36 angeordnet.
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Der
Anker 40 ist auf der radial inneren Seite der Permanentmagnete
drehbar. Der Anker 40 weist eine Welle 42 auf,
die durch metallische Lager 44 an beiden axialen Enden
drehbar gelagert ist. 2 zeigt eines der metallischen
Lager 44 bei einem axialen Ende der Welle 42.
Das Lager 44 ist durch ein Pumpengehäuse 52 gestützt. Der
Anker 40 hat einen Rotorkern und Spulen. Der Rotorkern
weist eine Vielzahl von magnetischen Kernen entlang seiner Drehrichtung
angeordnet auf. Die Spulen sind entsprechend um den magnetischen
Kern gewickelt. Die Spulen des Ankers 40 werden über die
Bürsten
und den Kommutator mit einem Antriebsstrom versorgt.
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Der
Pumpenabschnitt 34 ist eine Turbinenpumpe, die Pumpengehäuse 50, 52 und
ein Laufrad 70 hat. Der Pumpenabschnitt 34 ist
an einem axialen Endes des Ankers 40 des Motorabschnitts 32 bereitgestellt.
Jedes der Pumpengehäuse 50, 52 ist
ein Gehäuseteil,
das aus einem metallischen Material wie z. B. Aluminium oder einem
Harz mit herausragenden Widerstandseigenschaften gegen Kraftstoff und
herausragenden Festigkeitseigenschaften ausgebildet ist. Die Pumpengehäuse 50, 52 nehmen
das Laufrad 70 drehbar auf. Das Pumpengehäuse 50 bedeckt
den Pumpenabschnitt 34 auf der Seite des Nebentanks 20.
Das Pumpengehäuse 52 bedeckt
den Pumpenabschnitt 34 an der Seite des Ankers 40.
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Das
Laufrad 70 ist aus Harz ausgebildet, das einen herausragenden
Widerstand gegen Kraftstoff und eine herausragende Festigkeit aufweist,
und ist im Wesentlichen scheibenförmig.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, weist das Laufrad 70 einen
ringförmigen
Abschnitt 72 auf, der seinen äußeren Umfang definiert. Das
Laufrad 70 hat eine Vielzahl von Schaufelnuten 74 auf
der radial inneren Seite des ringförmigen Abschnitts 72.
Die Schaufelnuten 74 sind mit Bezug auf die Drehrichtung
angeordnet. Die Schaufelnuten 74 dienen als erste Schaufelnuten 74.
Das Laufrad 70 weist eine Vielzahl von Schaufelnuten 76 auf
der radial inneren Seite der Schaufelnuten 74 auf. Die
Schaufelnuten 76 sind mit Bezug auf die Drehrichtung angeordnet. Die
Schaufelnuten 76 sind bei Positionen unterschiedlich von
Positionen der Schaufelnuten 74 mit Bezug auf die radiale
Richtung des Laufrads 70 angeordnet. Die Schaufelnuten 76 dienen
als zweite Schaufelnuten 76.
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Die
Schaufelnuten 74, 76 sind an beiden axialen Seiten
des Laufrads 70 bereitgestellt. Die Schaufelnuten 74, 76,
die an beiden axialen Seiten des Laufrads 70 bereitgestellt
sind, sind miteinander in Verbindung. Kraftstoff strömt in die
Schaufelnuten 74, 76 und der Kraftstoff bildet
einen Wirbelstrom 300 sowohl in den Schaufelnuten 74 als
auch 76 auf beiden axialen Seiten. Die Schaufelnuten 74, 76,
die mit Bezug auf die Drehrichtung aneinander angrenzen, sind entsprechend
mit Trennwänden 75, 77 unterteilt.
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Die
Pumpengehäuse 50, 52 auf
beiden axialen Seiten des Laufrads 70 definieren entsprechend entlang
den Schaufelnuten 74, 76 in der Drehrichtung des
Laufrads 70 erste und zweite Pumpendurchtritte 202, 206,
die im Wesentlichen C-förmig
sind. Der erste Pumpendurchtritt 202 dient als erster Pumpendurchtritt,
der mit den Schaufelnuten 74 in Verbindung ist. Der zweite
Pumpendurchtritt 206 dient als zweiter Pumpendurchtritt,
der mit den Schaufelnuten 76 in Verbindung ist.
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Mit
Bezug auf 2 weist das Pumpengehäuse 50 einen
Kraftstoffeinlass des ersten Pumpendurchtritts 202 auf.
Das Pumpengehäuse 52 weist
einen Kraftstoffauslass 203 des ersten Pumpendurchtritts 202 auf.
Der Kraftstoffeinlass 201 öffnet sich in das Innere des
Nebentanks 20. Der Kraftstoffauslass 203 des ersten
Pumpendurchtritts 202 öffnet
sich zu einer Kraftstoffkammer 208 in dem Motorabschnitt 32.
Der Kraftstoffeinlass 201 ist mit einem Ansaugfilter zum
Entfernen von Fremdstoffen versehen, die in dem von dem Nebentank 20 strömenden Kraftstoff enthalten
sind.
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Das
Pumpengehäuse 50 weist
einen Kraftstoffeinlass 205 und einen Kraftstoffauslass 207 des zweiten
Pumpendurchtritts 206 auf. Der Kraftstoff 205 ist
ein Durchgangsloch, das sich durch die Bodenwand 22 des
Nebentanks 20 erstreckt. Der Kraftstoffeinlass 205 öffnet sich
sowohl zum Äußeren des Nebentanks 20 wie
auch zum Inneren des Kraftstofftanks 2. Der Kraftstoffauslass 207 öffnet sich
zum Inneren des Nebentanks 20. Die Bodenwand 22 des Nebentanks 20 weist
einen inneren Bodenumfang auf, der ein Durchgangsloch definiert,
durch das der Kraftstoffeinlass 205 sich erstreckt. Dieser
innere Bodenumfang der Bodenwand 22 und der Kraftstoffeinlass 205 dazwischen
lagern zwischen sich ein elastisches Teil 64, das mit einem
elastischen Material ausgebildet ist, im Wesentlichen in einer zylindrischen
Form zu sein. Das elastische Teil 64 dient als Dichtteil.
Das elastische Teil 64 verhindert, dass Kraftstoff durch
das Durchgangsloch der Bodenwand 22 ausleckt. Der Kraftstoffeinlass 205 ist
mit einem Sperrventil 66 bereitgestellt, um zu verhindern,
dass der Kraftstoff von dem Nebentank 20 nach rückwärts in den
Kraftstofftank 2 strömt.
Das Sperrventil 66 ist an dem Kraftstoffeinlass 205 bereitgestellt,
und somit wird ein Rückströmen des
Kraftstoffs von der Kraftstoffpumpe 30 in den Kraftstofftank 2 verhindert.
Somit ist die Kraftstoffpumpe 30 in der Lage, einen Kraftstoff
in einem Zustand zu speichern, in dem die Kraftstoffpumpe 30 anhält. Folglich
ist die Kraftstoffpumpe 30 in der Lage, den Kraftstoff
schnell durch den Kraftstoffeinlass 205 zu saugen, um den
Kraftstoff von dem Kraftstofftank 2 in den Nebentank 20 in einem
Zustand zu liefern, in dem die Kraftstoffpumpe 30 ihren
Betrieb beginnt. Der Kraftstoff einlass 205 ist mit einem
Ansaugfilter 62 zum Entfernen von Fremdstoffen bereitgestellt,
die in dem von dem Kraftstofftank 2 strömenden Kraftstoff enthalten
sind. Der Ansaugfilter 62 ist in dem Raum 210 bereitgestellt,
der zwischen der Bodenwand 22 des Nebentanks 20 und der
Bodenwand 3 des Kraftstofftanks 2 definiert ist.
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Mit
Bezug auf 2 wird der Anker 40 betätigt, und
das Laufrad 70 dreht zusammen mit der Welle 42,
um Kraftstoff durch die Kraftstoffeinlässe 201, 205 in
die ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 zu
saugen. Der Kraftstoff strömt
zwischen den Schaufelnuten 74, 76 auf der vorderen
Seite und den Schaufelnuten 74, 76 auf der hinteren
Seite mit Bezug auf die Drehrichtung ein und aus. Der Kraftstoff wiederholt
das Einströmen
und Ausströmen,
um den Wirbelstrom 300 auszubilden, der durch die ersten und
zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 mit Druck beaufschlagt
wird.
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Das
Laufrad 70 dreht, um Kraftstoff von dem Nebentank 20 durch
den Kraftstoffeinlass 201 zu saugen, und der Kraftstoff
wird durch den ersten Pumpendurchtritt 202 auf beiden Seiten
mit Bezug auf die Drehachse mit Druck beaufschlagt. Der Kraftstoff
vereinigt sich in dem Kraftstoffauslass 203 des Pumpengehäuses 52 auf
der Seite des Motorabschnitts 32. Somit wird der Kraftstoff
in die Kraftstoffkammer 208 des Motorabschnitts 32 durch
den Kraftstoffauslass 203 abgegeben. Der durch den Kraftstoffauslass 203 in
die Kraftstoffkammer 208 abgegebene Kraftstoff tritt durch
einen Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang
des Ankers 40 und den inneren Umfängen der Permanentmagnete.
Somit wird der Kraftstoff durch die Abgabeöffnung 39 der Endabdeckung 38 zu
der Maschine 500 zugeführt.
In diesem Betrieb strömt
in dem Pumpenabschnitt 34 mit Druck beaufschlagter Kraftstoff durch
das Innere des Motorabschnitts 32, und somit kühlt der
Kraftstoff den Motorabschnitt 32 und schmiert Gleitabschnitte innerhalb
des Motorabschnitts 32.
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Die
Menge des durch die Abgabeöffnung 39 zu
der Maschine 500 abgegebenen Kraftstoffs beträgt 20 Liter
pro Stunde bis 300 Liter pro Stunde. Diese durch die Abgabeöffnung 39 abgegebene Kraftstoffmenge
ist äquivalent
zu einer durch den Kraftstoffauslass 203 des ersten Pumpendurchtritts 202 abgegebenen
Kraftstoffmenge. Die Drehzahl des Laufrads 70 liegt bei
4.000 bis 15.000 Umdrehungen pro Minute.
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Das
Laufrad 70 dreht, um den Kraftstoff von dem Kraftstofftank 2 durch
den Kraftstoffeinlass 205 zu saugen, und der Kraftstoff
wird durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 auf beiden
Seiten mit Bezug auf die Drehachse mit Druck beaufschlagt. Der Kraftstoff
vereinigt sich in dem Kraftstoffauslass 207 des Pumpengehäuses 50 und
wird durch den Kraftstoffauslass 207 in den Nebentank 20 abgegeben.
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Hier
beträgt
die von dem ersten Pumpendurchtritt 202 gelieferte Kraftstoffmenge
Q1. Der Durchmesser des ersten Pumpendurchtritts 202 mit Bezug
auf die Drehachse des Laufrads 70 beträgt D1. Die Querschnittsfläche des
ersten Pumpendurchtritts 202 ist S1. Die Menge des von
dem zweiten Pumpendurchtritt 206 gelieferten Kraftstoffs,
der auf der radial inneren Seite des ersten Pumpendurchtritts 202 liegt,
beträgt
Q2. Der Durchmesser des zweiten Pumpendurchtritts 206 mit
Bezug auf die Drehachse des Laufrads 70 beträgt D2. Die
Querschnittsfläche
des zweiten Pumpendurchtritts 206 ist S2. Die Drehzahl
des Laufrads pro Minute beträgt
R Umdrehungen pro Minute. Die Werte Q1, Q2 sind durch die folgenden
Formeln (1), (2) definiert. In der vorliegenden Konstruktion sind
die ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 auf
beiden Seiten des Laufrads 70 mit Bezug auf die Drehachse
bereitgestellt, und die Werte S1, S2 sind die Summe der Querschnittsflächen der
ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 auf
beiden Seiten des Laufrads 70. Q1
= π × S1 × D1 × R (1) Q2 = π × S2 × D2 × R (2)
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Wenn
Kraftstoff von dem Nebentank 20 zu der Maschine 500 geliefert
wird, reicht deswegen Q2 ≥ Q1
aus, um den Spiegel des Nebentanks 20 unter Berücksichtigung
der durch die ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 tretenden
Kraftstoffmenge beizubehalten, und ohne den Druck des Kraftstoffs
in den ersten und zweiten Pumpendurchtritten 202, 206 zu
berücksichtigen.
Die folgende Formel (3) genügt,
um den Spiegel des Nebentanks 20 beizubehalten. Q2 ≥ Q1
π × S2 × D2 × R ≥ π × S1 × D1 × R
(S2 × D2)/(Si × D1) ≥ 1 (3)
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Jedoch
ist der Druck in dem ersten Pumpendurchtritt 202, in dem
der von dem Nebentank 20 zu der Maschine 500 zugeführte Kraftstoff
mit Druck beaufschlagt wird, höher
als der Druck in dem zweiten Pumpendurchtritt 206, in dem
der von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführte Kraftstoff
mit Druck beaufschlagt wird. Deswegen ist das Absinken der Abgabemenge
Q1 in dem ersten Pumpendurchtritt 202, die durch die Gleichung
(1) definiert ist, größer als
das Absinken der Abgabemenge Q2 in dem zweiten Pumpendurchtritt 206,
die durch die Gleichung (2) definiert ist. Entsprechend wird ein
tatsächlicher
Wert der Abgabemenge Q2 übermäßig größer als
ein tatsächlicher
Wert der Abgabemenge Q1, wenn die Querschnittsflächen S1, S2 und die Durchmesser
D1, D2 einfach bestimmt werden, um die Gleichung (3) zu erfüllen. Als
Ergebnis wird übermäßiger Kraftstoff
von dem Kraftstofftank 2 in den Nebentank 20 zugeführt.
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Im
Folgenden werden Konstruktionswerte des Laufrads 70 und
der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 beschrieben.
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Das
Laufrad 70 weist den Außendurchmesser in einem Bereich
zwischen 20 mm und 50 mm auf. Die ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 sind
entlang der Schaufelnuten 74, 76 auf beiden Seiten
mit Bezug auf die Drehachse definiert. Der erste Pumpendurchtritt 202 auf
einer Seite mit Bezug auf die Drehachse weist eine Querschnittsfläche S1 auf.
Der zweiten Pumpendurchtritt 206 auf einer Seite mit Bezug
auf die Drehachse weist eine Querschnittsfläche S2 auf. Jede Querschnittsfläche S1, S2
ist in einem Bereich zwischen 2 mm2 und
8 mm2 definiert.
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Die
Abgabemenge des Kraftstoffs durch den ersten Pumpendurchtritt 202 beträgt Q1, der
Durchmesser des ersten Pumpendurchtritts 202 mit Bezug auf
die Drehachse des Laufrads 70 beträgt D1, die Abgabemenge des
Kraftstoffs durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 beträgt Q2, der
Durchmesser des zweiten Pumpendurchtritts 206 mit Bezug
auf die Drehachse des Laufrads 70 beträgt D2 und die Drehzahl des
Laufrads 70 beträgt
R Umdrehungen pro Minute. Die Werte der Abgabemenge Q1, Q2 sind durch
die obigen Gleichungen (1), (2) definiert. In den Gleichungen (1),
(2) ist S1 auf 2 × S1
substituiert und S2 auf 2 × S2
substituiert. Der Durchmesser D1 ist der Abstand zwischen einer
Mitte 100 einer Breite W1 des ersten Pumpendurchtritts 202 und
der Mitte 100 der Breite W1 mit Bezug auf die radiale Richtung des
Laufrads 70. Der Durchmesser D2 ist der Abstand zwischen
einer Mitte 102 der Breite W2 des zweiten Pumpendurchtritts 206 und
der Mitte 102 der Breite W2 mit Bezug auf die radiale Richtung
des Laufrads 70.
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Hier
reicht Q2 ≥ Q1
aus, um den Spiegel des Nebentanks 20 sogar beizubehalten,
wenn Kraftstoff von dem Nebentank 20 zu der Maschine 500 außerhalb
von dem Kraftstofftank 2 geliefert wird. Somit reicht die
Formel (3) aus, um ein Absinken des Spiegels des Nebentanks 20 zu
verhindern.
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Der
Druck des durch den ersten Pumpendurchtritt 202 mit Druck
beaufschlagten Kraftstoffs ist höher
als der Druck des durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 mit
Druck beaufschlagten Kraftstoffs. Kraftstoff wird durch den ersten
Pumpendurchtritt 202 mit Druck beaufschlagt, um in einem
Kraftstoffdruck P1 vorzuliegen, und von der Kraftstoffpumpe 30 zu
der Maschine 500 geliefert zu werden. Kraftstoff wird ebenfalls
durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 mit Druck beaufschlagt,
um mit einem Kraftstoffdruck P2 vorliegen, und von der Kraftstoffpumpe 30 in
den Nebentank 20 geliefert zu werden. Z. B. soll der Kraftstoffdruck
P1 in dem Bereich zwischen 200 kPa und 800 kPa liegen. Im Gegensatz
soll der Kraftstoffdruck P2 maximal bei 50 kPa liegen. Folglich
entsteht ein Druckunterschied sowohl in dem ersten wie auch in dem
zweiten Pumpendurchtritt 202, 206 relativ zu der
Drehrichtung, und bewirkt, dass eine Kraft auf den Kraftstoff sowohl
in dem ersten wie auch in dem zweiten Pumpendurchtritt 202, 206 entgegengesetzt
zur Drehrichtung aufgebracht wird. Die auf den Kraftstoff in dem
ersten Pumpendurchtritt 202 entgegengesetzt aufgebrachte
Kraft ist größer als
die auf den Kraftstoff in dem zweiten Pumpendurchtritt 206 entgegengesetzt
aufgebrachte Kraft.
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Der
Druckunterschied verursacht außerdem ein
Ausfließen
von Kraftstoff in den ersten und zweiten Pumpendurchtritten 202, 206 durch
jeden der Zwischenräume
zwischen den Pumpengehäusen 50, 52 und
dem Laufrad 70. Das Ausfließen von Kraftstoff aus dem
ersten Pumpendurchtritt 202 ist stärker als das Ausfließen von
Kraftstoff aus dem zweiten Pumpendurchtritt 206. Deswegen
ist das Absinken der Abgabemenge Q1 in dem ersten Pumpendurchtritt 202,
die durch die Gleichung (1) definiert ist, größer als das Absinken der Abgabemenge
Q2 in dem zweiten Pumpendurchtritt 206, die durch die Gleichung
(2) definiert ist. Wenn die Querschnittsflächen S1, S2 und die Durchmesser
D1, D2 einfach bestimmt werden, die Gleichung (3) zu erfüllen, wird
ein tatsächlicher
Wert der Abgabemenge Q2 übermäßig größer als
ein tatsächlicher
Wert der Abgabemenge Q1. Folglich wird die Abgabemenge Q2, in der
Kraftstoff von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführt wird, übermäßig groß. Es reicht
aus, dass der Nebentank 20 mit Kraftstoff derart versorgt
wird, dass der Spiegel des Nebentanks 20 beibehalten wird.
Es ist nämlich
nicht erforderlich, dass Kraftstoff übermäßig von dem Kraftstofftank 2 zu
dem Nebentank 20 zugeführt
wird.
-
Entsprechend
muss der Bereich (S2 × D2)/(S1 × D1) unter
Berücksichtigung
eines Bereichs des Kraftstoffdrucks P1 bestimmt werden, in den der Kraftstoff
durch den ersten Pumpendurchtritt 202 mit Druck beaufschlagt
wird. Kraftstoff, der durch den ersten Pumpendurchtritt 202 mit
Druck beaufschlagt wird und von der Kraftstoffpumpe 30 zu
der Maschine 500 zugeführt
wird, liegt hat einen Kraftstoffdruck P1 z. B. zwischen 200 kPa
und 800 kPa. Deswegen muss der Bereich (S2 × D2)/(S1 × D1) derart bestimmt werden,
dass der Kraftstoffdruck P1 im Bereich z. B. zwischen 200 kPa und
800 kPa liegt und der tatsächliche
Wert Q2/Q1 möglichst
1 wird. Die folgende Gleichung (4) wird aus 3 erhalten. 0,6 ≤ (S2 × D2)/(S1 × D1) ≤ 0,95 (4)
-
Der
Bereich (S2 × D2)/(S1 × D1) kann
im dem Bereich, der durch die Gleichung (4) definiert ist, derart
bestimmt werden, dass der Kraftstoffdruck P2 zwischen 200 kPa und
800 kPa liegt und der tatsächliche
Wert von Q2/Q1 möglichst
1 beträgt.
-
Außerdem liegt
der Wirbelstrom 300, der entlang dem ersten Pumpendurchtritt 202 und
den Schaufelnuten 74 durchtritt, bevorzugt in einer Kreisform
vor. Zusätzlich
liegt der Wirbelstrom 300, der entlang der zweiten Pumpendurchtritte 206 und
der Schaufelnuten 76 durchtritt, ebenfalls in einer Kreisform
vor. Wenn der Wirbelstrom 300 im Wesentlichen in einer
Kreisform vorliegt, kann ein Pumpenwirkungsgrad η des Wirbelstroms 300 verbessert
werden, indem es möglich
ist, einen Verlust der kinetischen Energie zu reduzieren, der durch
ein plötzliches Ändern der
Strömungsrichtung
des Wirbelstroms 300 entsteht.
-
Der
erste bzw. zweite Pumpendurchtritt 202, 206 weist
die Tiefen H1, H2 entlang der Drehachse des Laufrads 70 auf.
Es reicht aus, dass die Tiefen H1, H2 des ersten und zweiten Pumpendurchtritts 202, 206 im
Wesentlichen gleich mit Bezug auf die Tiefen der Schaufelnuten 74, 76 mit
Bezug auf die Dickenrichtung des Laufrads 70 sind, um die
Wirbelströme 300 auszubilden,
die jeweils im Wesentlichen in einer Kreisform vorliegen. Jeder
der Tiefen H1, H2 der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 beträgt im Wesentlichen
1/2 der Dicke t des Laufrads 70. Entsprechend reichen die
Gleichungen (5), (6) aus, um die Wirbelströme 300 auszubilden,
die jeweils in einer Kreisform vorliegen. H1/t = 0,5 (5) H2/t = 0,5 (6)
-
Wenn
tatsächlich
jeder Wert H1/t und H2/t in einem vorbestimmten Reich mit 0,5 liegt,
darf der Wirbelstrom 300 nicht übermäßig flach sein. Die folgenden
Gleichungen (7), (8) können
aus 4 erhalten werden, um die Bereiche H1/t bzw. H2/t
zu definieren, die η1 ≥ 40% und η2 ≥ 10% erfüllen. Wie durch
die Gleichungen (7) bzw. (8) definierten Bereiche inkludieren maximale
Pumpenwirkungsgrade η1, η2 in den
ersten und zweiten Pumpendurchtritten 202, 206. 0,3 ≤ H1/t ≤ 0,6 (7) 0,2 ≤ H2/t ≤ 0,6 (8)
-
Der
Pumpenwirkungsgrad in dem zweiten Pumpendurchtritt 206 ist
kleiner als der in dem ersten Pumpendurchtritt 202, und
somit ist es bevorzugt, die Gleichung (8) insbesondere zu erfüllen.
-
Es
reicht aus, die Wirbelströme 300 im
Wesentlichen in Kreisform auszubilden, dass das Doppelte der Werte
der Tiefen H1, H2 der Pumpendurchtritte im Wesentlichen gleich den
Breiten W1, W2 der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 mit Bezug
auf die radiale Richtung des Laufrads 70 ist. Die Gleichungen
(9), (10) reichen aus, um die Wirbelströme 300 im Wesentlichen
in Kreisform auszubilden. 2 = W1/H1 (9) 2 = W2/H2 (10)
-
Wenn
tatsächlich
jeder Wert W1/H1 und W2/H2 in einem vorbestimmten Bereich inklusive
2 liegt, ist die Strömungsrichtung
von jedem Wirbelstrom 300 nicht übermäßig flach. Die folgenden Gleichungen
(11), (12) können
aus 5 erhalten werden, um die Bereiche W1/H1 und W2/H2
zu definieren, die entsprechend η1 ≥ 40% und η2 ≥ 10% erfüllen. Die
durch die Gleichungen (11) bzw. (12) definierten Bereiche inkludieren
die Maximalwerte der Pumpenwirkungsgrade η1, η2 in dem ersten und zweiten
Pumpendurchtritt 202, 206. 1,5 ≤ W1/H1 ≤ 2,1 (11) 1,9 ≤ W2/H2 ≤ 2,5 (12)
-
Der
Pumpenwirkungsgrad η2
in dem zweiten Pumpendurchtritt 206 ist kleiner als der
Pumpenwirkungsgrad η1
in dem ersten Pumpendurchtritt 202, und somit ist es bevorzugt,
insbesondere die Gleichung (12) zu erfüllen.
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In
dieser Ausführungsform
weist die Kraftstoffpumpe 30 die Schaufelnuten 74, 76 auf,
die in ihrer Position mit Bezug auf die radiale Richtung des Laufrads 70 unterschiedlich
sind. Die Kraftstoffpumpe 30 liefert Kraftstoff von dem
Nebentank 20 zu der Maschine 500 und liefert Kraftstoff
von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20.
In der Kraftstoffpumpe 30 weisen die ersten und zweiten
Pumpendurchtritte 202 bzw. 206 die Querschnittsflächen S1, S2
auf, und die ersten bzw. zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 weisen
die Durchmesser D1, D2 mit Bezug auf die axiale Richtung des Laufrads 70 auf.
Außerdem
ist insbesondere der Bereich (S2 × D2)/(S1 × D1) bestimmt, um die Gleichung
(3) unter Berücksichtigung
des Drucks in dem ersten Pumpendurchtritt 202 zu erfüllen, indem
der zu der Maschine 500 zugeführte Kraftstoff mit Druck beaufschlagt
wird. Somit kann der Kraftstoffspiegel des Nebentanks 20 gehindert
werden, abzusinken, und die Menge des von dem Kraftstofftank 2 zu
dem Nebentank 20 zugeführten
Kraftstoffs kann beschränkt
werden, übermäßig anzusteigen.
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Darüber hinaus
sind die Tiefen H1, H2 der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 und die
Dicke t des Laufrads 70 geeignet derart definiert, dass
H1/t und H2/t in dem durch die Gleichungen (7), (8) definierten
Bereich liegen. Die Tiefen H1, H2 der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 und die
Breiten W1, W2 der ersten und zweiten Pumpendurchtritte 202, 206 mit
Bezug auf die radiale Richtung sind geeignet derart definiert, dass
W1/H1 und W2/H2 in dem durch die Gleichungen (11), (12) definierten
Bereich liegen. Folglich ist der Wirbelstrom 300 zwischen
dem ersten Pumpendurchtritt 202 ausgebildet und die Schaufelnuten 74 können gehindert werden,
in flacher Form vorzuliegen. Zusätzlich
kann der zwischen dem zweiten Pumpendurchtritt 206 und den
Schaufelnuten 76 ausgebildete Wirbelstrom 300 ebenfalls
gehindert werden, in der flachen Form vorzuliegen. Somit wird der
Wirkungsgrad der Pumpe verbessert.
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In
der obigen Ausführungsform
sind die Querschnittsflächen
S1, S2 und die Durchmesser D1, D2 des ersten und zweiten Pumpendurchtritts 202, 206 definiert,
die Gleichung (4) in Berücksichtigung
des Kraftstoffdrucks in dem ersten und zweiten Pumpendurchtritt 202, 206 die
Gleichung (4) zu erfüllen. 0,6 ≤ (S2 × D2)/(S1 × D1) ≤ 0,95 (4)
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Somit
kann die Menge Q2 des von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführten Kraftstoffs
gehindert werden, übermäßig weniger
zu werden als die Menge Q1 des von dem Nebentank 20 zu
der Maschine 500 zugeführten
Kraftstoffs, indem die Gleichung 0,6 ≤ (S2 × D2)/(S1 × D1) erfüllt wird. Außerdem kann
die Menge Q2 des von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführten Kraftstoffs
gehindert werden, übermäßig größer als die
Menge Q1 des von dem Nebentank 20 zu der Maschine 500 zugeführten Kraftstoffs,
indem die Gleichung (S2 × D2)/(S1 × D1) ≤ 0,95 erfüllt wird.
Somit wird die Menge des von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführten Kraftstoffs
gehindert, übermäßig groß zu werden,
und der Spiegel des Nebentanks 20 gehindert, abzusinken,
indem die Querschnittsflächen
S1, S2 und die Durchmesser D1, D2 des ersten und zweiten Pumpendurchtritts 202, 206 die
Gleichung (4) erfüllen.
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Der
Druck des von dem ersten Pumpendurchtritt zugeführten Kraftstoffs beträgt P (kPa),
und erfüllt:
200 ≤ P ≤ 800. Die
Menge des von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführten Kraftstoffs
ist gehindert, übermäßig groß zu werden,
und der Spiegel des Nebentanks 20 ist gehindert, abzusinken,
indem die Querschnittsflächen
S1, S2 und die Durchmesser D1, D2 des ersten und zweiten Pumpendurchtritts 202, 206 bestimmt
sind, die Gleichung (4) mit dem Kraftstoffdruck in dem Bereich von
200 ≤ P ≤ 800 zu erfüllen.
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Der
Kraftstoff in dem ersten und zweiten Pumpendurchtritt 202, 206 wiederholt
das Ausströmen
aus einer der Schaufelnuten 74, 76 auf der vorderen
Seite und Einströmen
in die anderen der Schaufelnuten 74, 76 auf der
hinteren Seite mit Bezug auf die Drehrichtung mit der Drehung des
Laufrads 70 und somit bildet der Kraftstoff den Wirbelstrom 300,
wenn er mit Druck beaufschlagt wird. Der Wirbelstrom 300 liegt
bevorzugt in Kreisform im Querschnitt in jedem Durchtritt inklusive
dem ersten und zweiten Pumpendurchtritt 202, 206 und
den Schaufelnuten 74, 76 vor. Der Wirbelstrom 300 weist im
Querschnitt im Wesentlichen eine Kreisform auf, so dass der Wirbelstrom 300 gehindert
werden kann, die Strömungsrichtung
plötzlich
zu ändern,
und der Wirbelstrom 300 seine kinetische Energie beibehalten
kann. Somit kann der Pumpenwirkungsgrad η1, η2 in dem ersten und zweiten
Pumpendurchtritt 202, 206 verbessert werden. Es
reicht aus, dass jede der Tiefen H1, H2 des ersten und zweiten Pumpendurchtritts 202, 206 im
Wesentlichen gleich der Tiefe von jeder Schaufelnut 74, 76 mit
Bezug auf die Dickenrichtung des Laufrads ist, um den Wirbelstrom 300 im Wesentlichen
in einer Kreisform auszubilden. Wie durch die Gleichungen (5), (6)
definiert ist, beträgt jede
Tiefe H1, H2 von jedem aus erstem und zweitem Pumpendurchtritt 202, 206 im
Wesentlichen 1/2 der Dicke t des Laufrads 70. Wenn H/t
tatsächlich
in einem vorbestimmten Bereich mit 0,5 liegt, ist der Wirbelstrom 300 nicht übermäßig flach. H1 = t/2 H2 = t/2 H1/t = 0,5 (5) H2/t = 0,5 (6)
-
Der
zweite Pumpendurchtritt 206 weist die Tiefe H2 mit Bezug
auf die Drehachse auf, das Laufrad 70 weist die Dicke t
auf, und H2 und t erfüllen
0,2 ≤ H2t ≤ 0,6. Somit
ist der Wirbelstrom 300 gehindert, in dem zweiten Pumpendurchtritt 206 übermäßig flach
zu werden. In dieser Konstruktion kann die Energie des Wirbelstroms 300 in
dem zweiten Pumpendurchtritt 206 beibehalten werden, und
der Pumpenwirkungsgrad η,
in dem zweiten Pumpendurchtritt 206 kann verbessert werden.
Der Druck des Kraftstoffs, nachdem dieser durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 getreten
ist, ist kleiner als der Druck des Kraftstoffs, nachdem dieser durch
den ersten Pumpendurchtritt 202 getreten ist. Deswegen
ist es bevorzugt, den Pumpenwirkungsgrad η durch das Erfüllen von
0,2 ≤ H2t ≤ 0,6 zu verbessern.
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Der
ersten Pumpendurchtritt 202 weist die Tiefe H1 mit Bezug
auf die Richtung der Drehachse des Laufrads 70 auf. Das
Laufrad 70 weist die Dicke t auf. H1 und t erfüllen: 0,3 ≤ H1/t ≤ 0,6 und somit
ist der Wirbelstrom 300 in dem ersten Pumpendurchtritt 202 daran
gehindert, übermäßig flach
zu werden. In dieser Konstruktion kann die Energie des Wirbelstroms 300 in
dem ersten Pumpendurchtritt 202 beibehalten werden, und
der Pumpenwirkungsgrad η in dem
ersten Pumpendurchtritt 202 kann beibehalten werden.
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Es
reicht aus, den Wirbelstrom 300 im Wesentlichen in einer
Kreisform auszubilden, das der doppelte Wert jeder Tiefe H1, H2
jedes Pumpendurchtritts 202, 206 im Wesentlichen
gleich jeder Breite W1, W2 von jedem Pumpendurchtritt 202, 206 mit
Bezug auf die radiale Richtung des Laufrads 70 ist. Es
reichen nämlich
die Gleichungen (9), (10) aus, um den Wirbelstrom 300 im
Wesentlichen in einer Kreisform auszubilden. Tatsächlich ist
der Wirbelstrom 300 nicht übermäßig flach, wenn W/H in einem vorbestimmten
Bereich mit 2 liegt. 2 × H1 = W1 2 × H2 = W2 2 = W1/H1 (9) 2 = W2/H2 (10)
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Der
zweite Pumpendurchtritt 206 weist die Breite W2 mit Bezug
auf die radiale Richtung des Laufrads 70 auf, der zweite
Pumpendurchtritt 206 weist die Tiefe H2 mit Bezug auf die
Drehachse auf, und W2 und H2 erfüllen
1,9 ≤ W2/H2 ≤ 2,5. Somit
ist der Wirbelstrom 300 daran gehindert, übermäßig flach
zu werden. In dieser Konstruktion kann die Energie des Wirbelstroms 300 in
dem zweiten Pumpendurchtritt 206 beibehalten werden, und
der Pumpenwirkungsgrad η in
dem zweiten Pumpendurchtritt 206 kann verbessert werden.
Der Druck des durch den zweiten Pumpendurchtritt 206 mit
Druck beaufschlagten Kraftstoffs ist kleiner als der Druck des durch
den ersten Pumpendurchtritt 202 mit Druck beaufschlagten
Kraftstoffs. Daher ist es bevorzugt, den Pumpenwirkungsgrad η durch das
Erfüllen
des Verhältnisses
1,9 ≤ W2/H2 ≤ 2,5 zu erfüllen.
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Der
erste Pumpendurchtritt 202 weist die Breite W1 mit Bezug
auf die radiale Richtung des Laufrads 70 auf, der erste
Pumpendurchtritt 202 weist die Tiefe H1 mit Bezug auf die
Drehachse auf, und W1 und H1 erfüllen
1,5 ≤ W1/H1 ≤ 2,1. Somit
ist der Wirbelstrom 300 daran gehindert, übermäßig flach
zu werden. In dieser Konstruktion kann die Energie des Wirbelstroms 300 in
dem ersten Pumpendurchtritt 202 beibehalten werden, und
der Pumpenwirkungsgrad η in
dem ersten Pumpendurchtritt 202 kann verbessert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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6 bis 8 zeigen
ein Kraftstoffzufuhrgerät,
das eine Kraftstoffpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform
aufweist. Mit Bezug auf 6 weist in dieser Ausführungsform
ein erster Pumpendurchtritt 302 die erste Querschnittsfläche S1 auf,
die als schattierter Abschnitt mit Strich-Punkt-Linien dargestellt
ist, und ein zweiter Pumpendurchtritt 306 weist die zweite
Querschnittsfläche
S2 auf, die als schattierter Abschnitt mit Strich-Zweipunkt-Linien dargestellt
ist. Die erste Querschnittsfläche
S1 und die zweite Querschnittsfläche
S2 definieren zwischen sich einen Dichtabschnitt, der eine Dichtbreite
a1 aufweist. Das Laufrad 51 weist die Drehachse O auf.
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Der
Pumpenwirkungsgrad η ist
durch η =
(P × Q)/T × R) definiert.
Hier ist T ein Moment, das durch den Motorabschnitt der Kraftstoffpumpe
erzeugt wird, R ist die Drehzahl des Motorabschnitts, P ist der
Abgabedruck des Kraftstoffs, nachdem dieser durch die Pumpendurchtritte
getreten ist, und Q ist eine Kraftstoffmenge, die nach dem Durchtreten
durch die Pumpendurchtritte abgegeben wird. Mit Bezug auf 9 bezeichnet
die durchgehende Reihe ein Verhältnis
zwischen dem Pumpenwirkungsgrad η und der
Dichtbreite a1. Kraftstoff wird in der Abgabemenge Q1 abgegeben,
nachdem er durch den ersten Pumpendurchtritt 302 getreten
ist, und Kraftstoff wird in der Abgabemenge Q2 abgegeben, nachdem
er durch den zweiten Pumpendurchtritt 306 getreten ist. In 9 bezeichnet
jede der punktierten Reihen ein Verhältnis zwischen einem Wert Q2/Q1
und der Dichtbreite a1. Die punktierte Reihe bezeichnet die Verhältnisse
zwischen den Werten Q2/Q1 und den Dichtbreiten a1 für Laufrad 51,
die die Durchmesser ø 20, ø 30, ø 40 und ø 50 aufweisen.
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In
dieser Ausführungsform
liegt der Kraftstoffdruck P1 des Kraftstoffs, nachdem er durch den ersten
Pumpendurchtritt 302 getreten ist, ebenfalls zwischen 200
kPa und 800 kPa. Der Kraftstoffdruck P2 des Kraftstoffs, nachdem
dieser durch den zweiten Pumpendurchtritt 306 getreten
ist, ist gleich oder weniger als 50 kPa. Der Kraftstoffdruck P1
ist nämlich
größer als
der Kraftstoffdruck P2. In dieser Konstruktion leckt Kraftstoff
aus dem ersten Pumpendurchtritt 302 in den zweiten Pumpendurchtritt 306 aus,
und somit sinkt der Pumpenwirkungsgrad η. Das Ausfließen des
Kraftstoffs kann durch das Erhöhen der
Dichtbreite a1 reduziert werden. Wenn die Dichtbreite a1 gleich
oder größer als
1mm ist, wird der Pumpenwirkungsgrad η1 gleich wie oder größer als 40%,
und ein ausreichender Pumpenwirkungsgrad η1 kann erhalten werden. Wenn
die Dichtbreite a1 weniger als 1mm beträgt, kann alternativ der Kraftstoff
aus dem ersten Pumpendurchtritt 302 in dem zweiten Pumpendurchtritt 306 Ausfließen, und
somit sinkt der Pumpenwirkungsgrad η1 drastisch. Wenn alternativ
die Dichtbreite kleiner 1 gleich wie oder größer als 2,5mm ist, wird der
Pumpenwirkungsgrad η1 im
Wesentlichen konstant und steigt nicht weiter an.
-
Wenn
zusätzlich
die Dichtbreite a1 übermäßig groß ist, können die
zweiten Querschnittsflächen S2
des zweiten Pumpendurchtritts 306 nicht ausreichend gesichert
werden, und das Verhältnis
Q2 ≥ Q1 kann
nicht erfüllt
werden. Wenn ein Wert Q2/Q1 gleich wie oder größer als 1 ist, ist das Verhältnis Q2 ≥ Q1 erfüllt. Um
das Verhältnis
Q2 ≥ Q1 zu
erfüllen, ist
die Dichtbreite a1 eingestellt, gleich wie oder weniger als 8,5
mm zu sein, wenn das Laufrad 51 den Durchmesser ø 50 aufweist,
und die Dichtbreite a1 ist eingestellt, gleich wie oder weniger
als 2,5 mm zu sein, wenn das Laufrad 51 den Durchmesser
von ø 30
aufweist. Der Durchmesser ø 30
ist ein allgemeiner Wert. Unter Betrachtung dieser Voraussetzungen kann
ein optimaler Bereich der Dichtbreite a1 durch die folgende Gleichung
(13) definiert werden. 1 ≤ a1 ≤ 2,5 (13)
-
Wie
aus 7 und 8 ersichtlich ist, weist in
dieser Ausführungsform
jede Schaufelplatte, die auf der radial äußeren Seite Schaufelnuten 52a definiert,
eine Dicke B1 auf, und jede Schaufelplatte auf der radial inneren
Seite weist eine Dicke B2 auf. Die Dicke B1 und die Dicke B2 erfüllen das
Verhältnis B2 ≥ B1.
-
Die
Schaufelplatte des Laufrads 51 auf der radial inneren Seite
schwillt bei einer Schwellgeschwindigkeit V2, und die Schaufelplatte
des Laufrads 51 auf der radial äußeren Seite schwillt bei einer Schwellgeschwindigkeit
V1 an, wenn sie sich in dem Kraftstoff befinden. Die Schwellgeschwindigkeit
V2 und die Schwellgeschwindigkeit V1 weisen ein Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1
auf. Da die Oberfläche
des Laufrads 51 groß wird,
wird die Schwellgeschwindigkeit der Schaufelplatte des Laufrads 51 groß, und die
Dicke der Schaufelplatte wird klein. Die Dicke B1 der Schaufelnuten 52a auf
der radial äußeren Seite
und die Dicke B2 der Schaufelnute 52a auf der radial inneren
Seite weisen ein Dickenverhältnis
B2/B1 auf. In 10 bezeichnet die durchgehende
Linie ein Verhältnis
zwischen dem Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1 und dem Dickenverhältnis B2/B1.
Wenn das Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1 gleich wie oder
größer als
1 ist, nämlich,
wenn die Schwellgeschwindigkeit V2 gleich wie oder größer als
die Schwellgeschwindigkeit V1 ist, benötigt das Laufrad 51 auf
der radial inneren Seite einen Freiraum, der größer ist, als ein Freiraum, der
ausgehend von dem Laufrad 51 auf der radial äußeren Seite
definiert ist. Deswegen ist das Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1
bevorzugt gleich wie oder weniger als 1. Wenn das Schwellgeschwindigkeitsverhältnis V2/V1
gleich 1 ist, beträgt
das Dickenverhältnis
B2/B1 1,5.
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In 10 bezeichnet
die punktierte Line ein Verhältnis
zwischen dem Wert Q2/Q1 und dem Dickenverhältnis B2/B1. Wenn der Wert
der Dicke B1, B2 der Schaufelplatten erhöht wird, wird die Schwellgeschwindigkeit
niedrig, aber nichtsdestotrotz kann die zweite Querschnittsfläche S2 des
zweiten Pumpendurchtritts 306 in 6 nicht
ausreichend sichergestellt werden, und das Verhältnis Q2 ≥ Q1 kann nicht erfüllt werden.
Das Dickenverhältnis
B2/B1 ist gleich wie oder weniger als 3, um das Verhältnis Q2 ≥ Q1 zu erfüllen. Somit
ist der Bereich des Dickenverhältnisses
B2/B1, der die Schwellgeschwindigkeit und eine Kraftstoffmenge in
der Pumpenkammer erfüllt,
durch die folgende Gleichung (14) erfüllt. 1,5 ≤ (B2/B1) ≤ 3 (14)
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In
dieser Ausführungsform
definieren der ersten Pumpendurchtritt und der zweite Pumpendurchtritt
zwischen sich einen Dichtabschnitt, der eine Dichtbreite a1 aufweist,
die 1 ≤ a1 ≤ 2,5 erfüllt. Die
Dichtbreite a1 ist definiert, gleich wie oder größer als 1 mm zu sein, und somit
kann der Kraftstoff gehindert werden, aus dem ersten Pumpendurchtritt 302 in den
zweiten Pumpendurchtritt 306 auszufließen. Außerdem kann die Menge Q2 des
von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zugeführten Kraftstoffs gehindert
werden, übermäßig größer als
die Menge Q1 des von dem Nebentank 20 zu der Maschine 500 zugeführten Kraftstoffs
zu werden, indem die Dichtbreite a1 auf 2,5 mm oder weniger definiert
wird. Somit kann der Pumpenwirkungsgrad η in dem Pumpendurchtritt verbessert
werden.
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Das
Laufrad 51 weist die ersten Schaufelplatten auf, die die
ersten Schaufelnuten definieren, und jeweils die Breite B1 aufweisen.
Das Laufrad 51 weist die zweiten Schaufelplatten auf, die
die zweiten Schaufelnuten definieren, und jeweils die Dicke B2 aufweisen.
B1 und B2 erfüllen
1,5 ≤ B2/B1 ≤ 3. Wenn die
Dicke jeder Schaufelplatte klein wird, erhöht sich die Schwellgeschwindigkeit.
Wenn jedoch die Dicke von jeder Schaufelplatte groß wird,
wird die Querschnittsfläche
des Pumpendurchtritts entsprechend klein, und folglich sinkt die
Menge des von der Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs. Deswegen
ist der Wert B2/B1 eingestellt gleich wie oder größer als 1,5
zu sein, und die Schwellgeschwindigkeit von jeder zweiten Schaufelplatte
ist eingestellt, gleich wie oder weniger als die Schwellgeschwindigkeit
jeder ersten Schaufelplatte zu sein. Somit kann der Zwischenraum
zwischen dem Laufrad 51 und dem Pumpengehäuse beibehalten
werden, so dass das Laufrad 51 und das Pumpengehäuse gehindert
werden können,
miteinander in Berührung
zu geraten. Zusätzlich
kann das Verhältnis
Q2 ≥ Q1 erfüllt werden, indem
der Wert B2/B1 gleich wie oder geringer als 3 definiert wird. Somit
kann der Pumpenwirkungsgrad η verbessert
werden, und der Spiegel des Nebentanks 20 kann beibehalten
werden.
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Ein
Pumpendurchtritt kann auf einer Seite des Laufrads mit Bezug auf
die Drehachse des Laufrads definiert werden.
-
In
der ersten Ausführungsform
hat der Motorabschnitt den bürstenlosen
Motor. Alternativ kann der Motorabschnitt einen Motor mit einer
Bürste
haben.
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Die
oben erwähnten
Konstruktionen der Ausführungsformen
können
kombiniert werden, wie es geeignet ist.
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Verschiedene
Modifikationen und Abänderungen
können
verschiedentlich bei den obigen Ausführungsformen gemacht werden,
ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der lediglich
durch die anhängenden
Ansprüche
definiert ist.
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Eine
Kraftstoffpumpe 30 hat ein Laufrad 70, das erste
und zweite Schaufelnuten 74, 76 jeweils entlang
einer Drehrichtung angeordnet aufweist. Die zweiten Schaufelnuten 76 sind
an einer radial inneren Seite der ersten Schaufelnuten 74 angeordnet. Die
Kraftstoffpumpe 30 hat ein Pumpengehäuse 50, 52,
das das Laufrad 70 drehbar aufnimmt und erste und zweite
Pumpendurchtritte 202, 206 aufweist. Der erste
Pumpendurchtritt 202 ist entlang den ersten Schaufelnuten 74 definiert,
um Kraftstoff von einem Nebentank 20 zu einer Maschine 500 zuzuführen. Der
zweite Pumpendurchtritt 206 ist entlang den zweiten Schaufelnuten 76 definiert,
um Kraftstoff von dem Kraftstofftank 2 zu dem Nebentank 20 zuzuführen. Der
erste bzw. zweite Pumpendurchtritt 202, 206 weist
Querschnittsflächen
S1, S2 und Durchmesser D1, D2 mit Bezug auf eine Richtung einer
Drehachse des Laufrads 70 auf. S1, D1, S2 und D2 erfüllen 0,6 ≤ S2 × D2/S1 × D1 ≤ 0,95.