JP2017515049A - Fuel pump and method for operating the fuel pump - Google Patents
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Abstract
本発明は、燃料ポンプであって、ピストン(2)と、該ピストン(2)を作動させるアクチュエータ(3)と、前記ピストン(2)を初期位置に戻す戻しエレメント(4)と、第1の流入弁(5)と、流出弁(6)と、圧送室(7)と、を有する燃料ポンプにおいて、前室(8)と、該前室(8)と前記圧送室(7)との間の接続部を開閉する第2の流入弁(9)とが設けられていることを特徴とする燃料ポンプに関する。更に本発明は、本発明による燃料ポンプ(1)を用いた、燃料の二段階圧送方法に関する。The present invention is a fuel pump comprising a piston (2), an actuator (3) for operating the piston (2), a return element (4) for returning the piston (2) to an initial position, a first In the fuel pump having the inflow valve (5), the outflow valve (6), and the pressure feeding chamber (7), the front chamber (8), between the front chamber (8) and the pressure feeding chamber (7). And a second inflow valve (9) for opening and closing the connecting portion of the fuel pump. Furthermore, the present invention relates to a fuel two-stage pumping method using the fuel pump (1) according to the present invention.
Description
背景技術
本発明は、例えばオートバイ等の自動車、モーターボート、又は別の、例えばチェーンソー等の小型モータの用途における燃料供給用の燃料ポンプ、及び該燃料ポンプを運転する方法に関する。更に本発明は、前記のような燃料ポンプを有する燃料タンクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel pump for supplying fuel in a motor vehicle such as a motorcycle, a motor boat, or another small motor such as a chain saw, and a method of operating the fuel pump. The present invention further relates to a fuel tank having the fuel pump as described above.
前記のような燃料ポンプは、例えば英国特許第2478876号明細書から公知である。この場合は、ピストンと、ピストンを作動させるアクチュエータと、ピストンを初期位置に戻す戻しエレメントと、流入弁と、圧送室と、流出弁とを有する燃料ポンプ、特にマグネットピストンポンプである。吸入段階でピストンが作動することにより、燃料は流入弁を介して圧送室に吸い込まれる。圧送段階において燃料は、圧送室から流出弁を介して圧送される。熱負荷に基づき、燃料は流入弁における吸入圧が低いとガスを放出することがあり、これにより、圧送室の大部分が燃料蒸気で満たされることになる。このことは、ポンプの体積効率及び機能を、完全な故障に到るまで、大きく損なう恐れがある。 Such a fuel pump is known, for example, from GB 2478766. In this case, it is a fuel pump, in particular a magnet piston pump, having a piston, an actuator for operating the piston, a return element for returning the piston to the initial position, an inflow valve, a pressure feeding chamber, and an outflow valve. By operating the piston in the suction stage, the fuel is sucked into the pumping chamber via the inflow valve. In the pumping stage, fuel is pumped from the pumping chamber through an outflow valve. Based on the thermal load, the fuel may release gas if the suction pressure at the inlet valve is low, which will fill most of the pumping chamber with fuel vapor. This can greatly impair the volumetric efficiency and function of the pump until a complete failure is reached.
発明の開示
これに対して請求項1記載の特徴を有する本発明による燃料ポンプは、吸入段階における最小負圧を減少させることができるようになっており、これにより燃料のガス放出を防ぐことができる、という利点を有している。このことは本発明により、燃料を前室にプレフィードし、このとき燃料を加圧してから、第2の流入弁を介して燃料を圧送室に流入させることによって達成される。この場合、燃料ポンプはピストンと、ピストンを作動させるアクチュエータと、ピストンを初期位置に戻す戻しエレメントと、第1の流入弁と、流出弁と、圧送室とを有している。本発明に基づき、前室と、この前室と圧送室との間の接続部を開閉する第2の流入弁とが設けられている。つまり本発明では、第1の流入弁の上流側に配置された第2の流入弁を使用することにより、改良された燃料圧送が達成され得る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION On the other hand, the fuel pump according to the present invention having the features described in claim 1 is capable of reducing the minimum negative pressure in the intake stage, thereby preventing the fuel from being released from the gas. It has the advantage that it can. This is achieved according to the invention by pre-feeding the fuel into the front chamber, pressurizing the fuel at this time and then flowing the fuel into the pressure-feed chamber via the second inlet valve. In this case, the fuel pump includes a piston, an actuator that operates the piston, a return element that returns the piston to the initial position, a first inflow valve, an outflow valve, and a pressure feeding chamber. Based on this invention, the front chamber and the 2nd inflow valve which opens and closes the connection part between this front chamber and a pumping chamber are provided. That is, in the present invention, improved fuel pumping can be achieved by using a second inflow valve located upstream of the first inflow valve.
本発明の好適な改良は、従属請求項に記載されている。 Preferred refinements of the invention are described in the dependent claims.
好適には、ピストンは圧送室を前室から隔離している。これにより、燃料の二段階圧送を、単一の燃料ポンプと単一のピストンだけによって保証することができる。これは省コスト及び省スペースにつながり、このことはオートバイ、又は供与可能な構成空間が少ない他の小型機器において、特に重要である。 Preferably, the piston isolates the pumping chamber from the front chamber. Thereby, two-stage pumping of fuel can be ensured by only a single fuel pump and a single piston. This leads to cost and space savings, which is particularly important in motorcycles or other small equipment that can be provided with less space.
好適には、圧送室と前室とは、1つの共通のシリンダ構成部材内に配置されていてもよい。これにより、更にコンパクトで省スペースの構成を可能にすることができる。 Preferably, the pumping chamber and the front chamber may be arranged in one common cylinder component. Thereby, a more compact and space-saving configuration can be realized.
本発明の更に別の択一的な構成では、ピストンは、好適には中空室を有していてもよく、中空室内へは前室が延びていてもよい。一方では、ピストン内に中空室が存在することは、材料削減につながり、このことは結果的に、ピストンの強度若しくは機能を損なうことなしに、コスト削減にもつながる。他方では、ピストンの中空室を前室として利用することにより、コンパクトな構成が可能になる。好適には、ピストンの中空室には、前室全体が含まれる。 In yet another alternative configuration of the invention, the piston may preferably have a hollow chamber, and the front chamber may extend into the hollow chamber. On the one hand, the presence of a hollow chamber in the piston leads to material reduction, which in turn leads to cost reductions without compromising piston strength or function. On the other hand, a compact configuration is possible by using the hollow chamber of the piston as the front chamber. Preferably, the hollow chamber of the piston includes the entire front chamber.
前室と圧送室との間を接続するために、好適にはピストンに貫通開口が形成されていてもよく、第2の流入弁が、該貫通開口を開閉してもよい。更に、ピストンに貫通開口を配置することにより、燃料ポンプユニットを、よりコンパクトに構成することが可能である。 In order to connect between the front chamber and the pressure feeding chamber, a through opening may be preferably formed in the piston, and a second inflow valve may open and close the through opening. Furthermore, the fuel pump unit can be configured more compactly by arranging the through opening in the piston.
更に好適には、ピストン内の貫通開口は、圧送室に開口していてもよい。これにより、燃料を前室から圧送室へ、短距離で直接に圧送することが可能である。これにより、例えば比較的長い流れ区間に基づく抵抗損失を回避することができる。 More preferably, the through-opening in the piston may open to the pressure feeding chamber. As a result, the fuel can be directly pumped from the front chamber to the pumping chamber at a short distance. Thereby, for example, resistance loss based on a relatively long flow section can be avoided.
更に好適には、第1の流入弁と、第2の流入弁と、流出弁とは、1列に配置されていてもよい。これは、第1の流入弁と、第2の流入弁と、流出弁とが、直列の構成部材として、共通の線上に配置されていることを意味する。これにより、燃料の圧送を可能な限り1つの流動線上で行うことができ、このことは、例えば変向箇所を有する流れ区間に基づく損失の削減をもたらすことができる。 More preferably, the first inflow valve, the second inflow valve, and the outflow valve may be arranged in a row. This means that the first inflow valve, the second inflow valve, and the outflow valve are arranged on a common line as a series component. This makes it possible to pump the fuel as much as possible on one flow line, which can lead to a reduction in losses, for example based on a flow section having a turning point.
択一的に、第2の流入弁と流出弁とは、共通の一平面内に配置されていてもよい。その結果、燃料ポンプの構成は、よりコンパクトになる。 Alternatively, the second inflow valve and the outflow valve may be arranged in a common plane. As a result, the configuration of the fuel pump becomes more compact.
好適には、第1の流入弁の最大開放横断面は、第2の流入弁の最大開放横断面よりも大きくてもよい。これにより、吸入損失延いては最小負圧を減少させることができる。 Preferably, the maximum open cross section of the first inflow valve may be larger than the maximum open cross section of the second inflow valve. As a result, the suction loss and the minimum negative pressure can be reduced.
更に好適には、前室は、第1の死容積を有していてもよく、圧送室は、第2の死容積を有していてもよい。この場合、第1の死容積と第2の死容積とは、実質的に同じ大きさである。圧送室と前室とに死容積が存在する場合、両死容積は、好適には同じ若しくはほぼ同じ大きさであることが望ましい。これにより、圧送室と前室との間で、より迅速な、改良された圧送を行うことができる。 More preferably, the anterior chamber may have a first dead volume and the pumping chamber may have a second dead volume. In this case, the first dead volume and the second dead volume are substantially the same size. When dead volumes exist in the pumping chamber and the anterior chamber, both dead volumes are preferably the same or approximately the same size. Thereby, a quicker and improved pumping can be performed between the pumping chamber and the front chamber.
更に本発明は、本発明による燃料ポンプを有する燃料タンクに関し、前記燃料ポンプは燃料タンク内に配置されている。更に本発明は、自動車、特にオートバイ、又は例えば本発明による燃料ポンプを有するガーデニング用若しくは家事用機器等の、ガソリンで動く別の機器に関する。 The invention further relates to a fuel tank comprising a fuel pump according to the invention, said fuel pump being arranged in the fuel tank. The invention further relates to other equipment powered by gasoline, such as motor vehicles, in particular motorcycles, or gardening or household equipment, for example with a fuel pump according to the invention.
更に本発明は、請求項12記載の特徴を有する、本発明による燃料ポンプを用いた燃料の二段階圧送方法に関する。この場合、本発明による方法には、第1の流入弁を介して燃料を前室に吸い込むステップと、前室内の燃料を加圧するステップと、加圧された燃料を前室から第2の流入弁を介して圧送室に圧送するステップと、圧送室内の燃料を加圧するステップと、加圧された燃料を、流出弁を介して圧送室から圧送するステップとが含まれる。これにより、当該方法においても、上述した燃料ポンプに基づき得られる利点が保証される。
Furthermore, the present invention relates to a fuel two-stage pumping method using the fuel pump according to the present invention having the features of
更に好適には、前室内への吸入は、圧送室内の燃料の加圧と同時に行われてもよい。これにより、時間的に有利な燃料二段階圧送が可能である。 More preferably, the suction into the front chamber may be performed simultaneously with the pressurization of the fuel in the pressure feeding chamber. As a result, time-advantageous fuel two-stage pumping is possible.
更に好適には、吸入過程は、ピストンの後ろ側で行うことができ、圧送室内の燃料の圧送は、ピストンの前側で行うことができる。これにより、燃料二段階圧送を、単一の燃料ポンプだけを用いて、コンパクトな構成形式で保証することができる。 More preferably, the suction process can be performed on the rear side of the piston, and the fuel in the pumping chamber can be pumped on the front side of the piston. Thereby, fuel two-stage pumping can be ensured in a compact configuration using only a single fuel pump.
以下に本発明の2つの実施例を添付の図面につき詳しく説明する。この場合、同一の若しくは機能的に同一の構成部材には、それぞれ同一の符号を付してある。
発明の実施形態
以下に、本発明の第1の好適な実施例による燃料ポンプ1を、図1につき詳しく説明する。
In the following, a fuel pump 1 according to a first preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to FIG.
図1から判るように、本発明による燃料ポンプ1は、マグネットピストンポンプの形態で形成されており、これに相応してピストン2と、ピストン2を作動させるアクチュエータ3としての電磁コイルと、ピストン2を初期位置に戻す戻しエレメント4としてのばね部材とを有している。更に本発明による燃料ポンプ1は、第1の流入弁5と、流出弁6と、圧送室7と、前室8と、第2の流入弁9とを有している。
As can be seen from FIG. 1, the fuel pump 1 according to the present invention is formed in the form of a magnet piston pump, and accordingly, a piston 2, an electromagnetic coil as an actuator 3 for operating the piston 2, and a piston 2. And a spring member as a
内部に貫通開口21が形成された円筒状のピストン2は、圧送室7を前室8から隔離しており、この場合、圧送室7と前室8とは、1つの共通のシリンダ構成部材10内に配置されている。ピストン2も同様に、シリンダ構成部材10内に配置されている。ピストン2は更に、内部へ前室8が延びている円筒状の中空室20を有している。更に、前室8は貫通開口21に接続している。
The cylindrical piston 2 in which the through-opening 21 is formed isolates the
前室8は更に、第1の流入弁5を介して供給部11に接続されており、この場合、供給部11もやはり、例えば燃料タンク若しくは燃料管路(図示せず)に接続されている。ピストン2の後ろ側22に配置された第1の流入弁5は、プレート弁である。もちろん、例えばダイヤフラム弁、逆止弁等のような、別の形態の弁も考えられる。
The
第2の流入弁9もまた、例えばプレート弁であり、圧送室7と前室8との間の貫通開口21を開閉し、この場合、貫通開口21は、圧送室7に開口している。更に第2の流入弁9は、ピストン2の前側23に配置されている。図1に示すように、第1の流入弁5の最大開放横断面50は、第2の流入弁9の最大開放横断面90よりも大きい。
The
流出弁6は、圧送室7が流出弁6と第2の流入弁9との間に形成されているように配置されている。更に流出弁6は、プレート弁として形成されている。
The
更に第1の流入弁5と、第2の流入弁9と、流出弁6とは、共通の中心線M上に直列に配置されている。
Further, the
次に、燃料ポンプ1の運転方法を、図2及び図3につき詳しく説明する。 Next, the operation method of the fuel pump 1 will be described in detail with reference to FIGS.
本発明による方法を説明するために、まず燃料ポンプ1の一般的な機能を、アクチュエータ3とピストン2との協働に関連して説明する。 In order to explain the method according to the invention, first the general function of the fuel pump 1 will be explained in connection with the cooperation of the actuator 3 and the piston 2.
燃料ポンプ1のアクチュエータ3若しくは電磁コイルが給電されると、ピストン2は発生した磁界に基づき第1の方向(図3の太矢印R)に移動し、この場合、戻しエレメント4が圧縮される。今、アクチュエータ3の給電が遮断されると、ピストン2は戻しエレメント4の運動により、第1の方向とは逆の第2の方向に押しずらされることになる(図2の太矢印L)。
When the actuator 3 or the electromagnetic coil of the fuel pump 1 is supplied with power, the piston 2 moves in the first direction (thick arrow R in FIG. 3) based on the generated magnetic field, and in this case, the
図2には、本発明による方法の吸入段階及び圧送段階が具体的に示されており、この場合、ピストン2は戻しエレメント4により第2の方向に移動させられる(太矢印Lで図示)。これにより第1の流入弁5が開いて、燃料は、例えば燃料タンク(図示せず)から、第1の流入弁5を介して前室8に吸い込まれる(矢印A)。指摘しておくと、吸い込まれた燃料量の大部分は、ピストン2の中空室20に流入し(矢印B)、中空室20内へ前室8が延びている。第1の流入弁5を介して前室8内へ燃料を吸い込むのと同時に、既に圧送室7内に存在する燃料が、ピストン2の移動により第2の方向に加圧される。この場合、第2の流入弁9は閉じている。圧送室7内の所定の圧力レベルから流出弁6が開いて、加圧された燃料が圧送室7から流出弁6を介して内燃機関(図示せず)へ圧送される(図2の矢印C)。
FIG. 2 specifically shows the suction and pumping steps of the method according to the invention, in which case the piston 2 is moved in the second direction by the return element 4 (illustrated by a thick arrow L). As a result, the
図3には、本発明による方法のプレフィード段階が示されており、この場合、ピストン2はアクチュエータ3により第1の方向に移動させられる(太矢印Rで図示)。ピストン2のこの移動により第1の流入弁5は閉じ、前室8内の燃料が加圧される。前室8内の所定の圧力レベルから、第2の流入弁9が開く。これにより、前室8内で加圧された燃料は、前室8から第2の流入弁9を介して圧送室7内へプレフィードされることになる(矢印D)。
FIG. 3 shows the prefeed phase of the method according to the invention, in which the piston 2 is moved in the first direction by the actuator 3 (illustrated by a thick arrow R). By this movement of the piston 2, the
次いで、吸入段階及び圧送段階を繰り返して、燃料ポンプ1の新たな行程を行うことができる。 Then, a new stroke of the fuel pump 1 can be performed by repeating the suction stage and the pumping stage.
次に、本発明の第2の好適な実施例による燃料ポンプ1を、図4につき説明する。この場合、吸入段階の燃料ポンプ1が示されている。吸入段階では、第1の流入弁5と流出弁6とが開いており、第2の流入弁9は閉じている。
Next, a fuel pump 1 according to a second preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this case, the fuel pump 1 in the suction stage is shown. In the suction stage, the
この第2の実施例は基本的に第1の実施例と、第2の流入弁9と流出弁6とが1つの共通の平面E内に配置されている、という点において相違している。この場合、ピストン2は第1の実施例とは異なり、貫通開口を有しておらず、前室8と圧送室7とは、導管12を介して接続されている。導管12を介した接続部は、第2の流入弁9により開閉される。更にピストン2は、燃料ポンプ1が上述した方法で機能するように形成されている。更に、この実施例の各弁は、それぞれボール式逆止弁として形成されている。
This second embodiment basically differs from the first embodiment in that the
指摘しておくと、上述した各実施例は、本発明を理解するために役立つものであり、この点において限定的なものとは見なされない。つまり例えば、ピストンの代わりのディスクも同様に考えられる。 It should be pointed out that each of the above-described embodiments is useful for understanding the present invention and is not considered to be limiting in this respect. That is, for example, a disk instead of a piston can be considered similarly.
即ち、本発明による燃料ポンプ1及びこのような燃料ポンプ1の本発明による運転方法は、吸入時の燃料のガス放出問題を解決するコンパクトな構成をもたらし、この場合、燃料の二段階圧送が行われるが、第2の燃料ポンプの必要性はない。これにより、スペース及びコストを節約することができる。更に、ピストン2の後ろ側で吸い込むことにより、結果的に最小負圧が減少されることになる。それというのも、吸入がより低速で行われると共に、燃料ポンプの更にコンパクトな構成がもたらされるからである。 That is, the fuel pump 1 according to the present invention and the operation method of the fuel pump 1 according to the present invention provide a compact configuration that solves the problem of fuel gas release during suction. In this case, two-stage pumping of fuel is performed. However, there is no need for a second fuel pump. This saves space and cost. Furthermore, suctioning behind the piston 2 results in a decrease in the minimum negative pressure. This is because inhalation takes place at a lower speed and results in a more compact construction of the fuel pump.
更に、本発明による燃料ポンプ1及び本発明による方法によって、車両の内燃機関の改良された機能を保証することができる。 Furthermore, the improved function of the internal combustion engine of the vehicle can be ensured by means of the fuel pump 1 according to the invention and the method according to the invention.
Claims (14)
該ピストン(2)を作動させるアクチュエータ(3)と、
前記ピストン(2)を初期位置に戻す戻しエレメント(4)と、
第1の流入弁(5)と、
流出弁(6)と、
圧送室(7)と、を備える燃料ポンプであって、
前室(8)と、
前記前室(8)と前記圧送室(7)との間の接続部を開閉する第2の流入弁(9)と、
をさらに備えることを特徴とする、燃料ポンプ。 The piston (2),
An actuator (3) for actuating the piston (2);
A return element (4) for returning said piston (2) to its initial position;
A first inlet valve (5);
An outflow valve (6);
A fuel pump comprising a pressure feeding chamber (7),
Anterior room (8),
A second inflow valve (9) for opening and closing a connection between the front chamber (8) and the pressure feeding chamber (7);
A fuel pump, further comprising:
前記第1の流入弁(5)を介して燃料を前記前室(8)に吸い込むステップと、
前記前室(8)内の燃料を加圧するステップと、
加圧された該燃料を前記前室(8)から前記第2の流入弁(9)を介して前記圧送室(7)に圧送するステップと、
前記圧送室(7)内の燃料を加圧するステップと、
加圧された該燃料を、前記流出弁(6)を介して前記圧送室(7)から圧送するステップと、
を含むことを特徴とする、燃料の二段階圧送方法。 A fuel pump having a piston (2), a first inflow valve (5), an outflow valve (6), a pressure feeding chamber (7), a front chamber (8), and a second inflow valve (9) In the fuel two-stage pumping method using (1),
Sucking fuel into the front chamber (8) via the first inlet valve (5);
Pressurizing the fuel in the front chamber (8);
Pumping the pressurized fuel from the front chamber (8) to the pumping chamber (7) via the second inlet valve (9);
Pressurizing the fuel in the pressure feeding chamber (7);
Pumping the pressurized fuel from the pumping chamber (7) through the outflow valve (6);
A two-stage pumping method of fuel, characterized by comprising:
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