JP2017515050A - 燃料ポンプユニット及び該燃料ポンプユニットを運転する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料ポンプユニット（１）であって、ポンプケーシング（２２）のケーシング領域（２１）に配置された発熱するアクチュエータ（２０）を有する燃料ポンプ（２）を有するものにおいて、第１のケーシング（３）が設けられており、該第１のケーシング（３）は、内部に前記ポンプケーシング（２２）の前記ケーシング領域（２１）が配置された第１の燃料収容室（３１）に通じる燃料入口（３０）と、第１の流出開口（３２）とを有し、前記アクチュエータ（２０）は、前記第１の燃料収容室内の燃料に熱を供給し、第２のケーシング（４）が設けられており、該第２のケーシング（４）は、前記第１のケーシング（３）を包囲していて、該第１のケーシング（３）と共に接続開口（４０）を画定しており、該接続開口（４０）は、前記第１の燃料収容室（３１）を、前記第２のケーシング（４）の第２の燃料収容室（４１）に接続しており、該第２の燃料収容室（４１）は更に、前記燃料ポンプ（２）の流入通路（２３）と流体接続していることを特徴とする、燃料ポンプユニット（１）に関する。本発明は更に、本発明による燃料ポンプユニット（１）を運転する方法に関する。

Description

背景技術
本発明は、自動車、特にオートバイ用の燃料ポンプユニット、及び該燃料ポンプユニット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ユニットを有する燃料タンク、及びこのような燃料タンクを有する自動車に関する。

前記のような燃料ポンプユニット及び前記のような方法は、例えば英国特許出願公開第２４７８８７６号明細書から公知である。この場合は、入口及び出口を備えた燃料ポンプ、特にマグネットピストンポンプであり、入口は燃料タンク内に配置されていて、出口は燃料タンク外に配置されている。燃料は、燃料タンクから入口を通って燃料ポンプに吸い込まれ、出口を通って内燃機関へ圧送される。このような燃料ポンプユニットを、高温の燃料で以て運転する場合には、圧送量が低下するか、又はそれどころか少なくとも部分的に、すっかり落ち込む恐れがある。その理由は、沸点付近の高温の燃料を吸い込む場合には、燃料ポンプの入口における圧力損失に基づき、吸い込まれる燃料の蒸気圧を下回る可能性がある、という点にある。これにより、燃料の一部が気化することがある、若しくは燃料中に溶解した空気の一部が解放されることがある。その結果、燃料ポンプには液状の燃料だけでなく、ガス状の燃料‐空気混合物も充填されることになる。このこともやはり、引き続く圧送段階において、ガス状の燃料‐空気混合物の圧縮性及び部分的な再凝縮に基づき、前記混合物の一部しか吐出され得ない、ということにつながる。

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ユニットは、沸点付近の高温の燃料で以て運転する場合の燃料ポンプの圧送特性を改良することができ、延いては従来技術の欠点を回避することができる、という利点を有している。このことは本発明に基づき、燃料が、互いに内外に配置された２つのケーシングを通って案内され、この場合、燃料は、該燃料が燃料ポンプに到達する前に加熱されるようになっていることにより、達成される。燃料の加熱により、燃料の易揮発性成分を気化させて分離除去することができる。今や燃料は別の組成を有していて、より高い沸点を有している。更に、加熱された燃料を再冷却することができるようになっており、冷却された燃料は、元の燃料よりも低い蒸気圧を有している。燃料の、より低い蒸気圧及びより高い沸点は、吸込み時に気化する燃料を減少させ、このこともやはり結果的に、より多くの圧送量を供与可能にする。この場合、燃料ポンプユニットには、ポンプケーシングのケーシング領域に配置された、発熱するアクチュエータを有する燃料ポンプと、第１のケーシングと、第２のケーシングとが含まれる。第１のケーシングは、内部にポンプケーシングのケーシング領域が配置された第１の燃料収容室に通じる燃料入口と、第１の流出開口とを有しており、この場合、アクチュエータは、第１の燃料収容室内の燃料に熱を供給する。第２のケーシングは第１のケーシングを包囲していて、第１のケーシングと共に接続開口を画定しており、該接続開口は、第１の燃料収容室を、第２のケーシングの第２の燃料収容室に接続しており、第２の燃料収容室は、燃料ポンプの流入通路と流体接続している。

本発明の好適な改良は、従属請求項に記載されている。

好適には、第１の流出開口と接続開口との間に、第２のケーシングの第３の燃料収容室が配置されていてもよい。これにより、より大量の燃料を収容若しくは加熱することができるようになっている。

本発明の更に別の択一的な構成では、発熱するアクチュエータは、電磁コイルであってもよい。これにより、燃料ポンプの確実且つ正確な作動が保証され得る。好適には、燃料ポンプユニットは、マグネットピストンポンプである。これにより、能率的な燃料圧送を可能にすることができる。第１の燃料収容室内の燃料の加熱に電磁コイルを使用することにより、燃料ポンプの既存の熱源をガス放出用に利用し、延いては追加的な加熱装置を省くことができる。更に、燃料を、燃料ポンプ流入前に冷却することができ、このことは、燃料ポンプの機能が故障しないことにつながる。

更に好適には、第１及び第２のケーシング間の接続開口は、環状に周方向に延在する開口であってもよい。接続開口のこの形態に基づき、燃料を、第２の燃料収容室に均等に供給することができる。

好適には、第１のケーシングは完全に、第２のケーシング内に配置されていてもよい。これによりスペースを節約することができる、若しくはコンパクトな燃料ポンプユニットを提供することができる。これにより、本発明による燃料ポンプユニットが使用され得る自動車の大型化、又は運転者若しくは同乗者用に供与可能なフリースペースの縮小を回避することができる。このことは特に、オートバイの場合に重要である。

更に好適には、第１のケーシング及び／又は第２のケーシングは、鉢状に形成されていてもよい。これにより、一様な熱伝達を保証することができると共に、ガス放出された燃料成分が、タンクに簡単に供給され得る。

更に好適には、第２のケーシングには、燃料冷却用の熱交換器が備えられていてもよい。これにより、発熱するアクチュエータによって加熱された燃料を冷却することができるので、該燃料の蒸気圧をも低下させることができる。

好適には、熱交換器には、第２のケーシングの壁が含まれていてもよい。これにより、熱交換器用の追加的な構成部材を省くことができ、このことは、省コスト及び省スペースにつなげられる。

更に好適には、熱交換器は、燃料タンク内の燃料に熱を伝達することができ、燃料ポンプユニットは、燃料タンク内に配置されていてもよい。これにより熱を、燃料タンク内の燃料に伝達することができ、このことは、燃料ポンプユニット内の加熱された燃料が燃料ポンプに供給される前に冷却される、ということを保証することができる。他方では、燃料タンク内の燃料を、燃料ポンプユニットの燃料入口に供給する前に予熱することができ、このことは、燃料の易揮発性成分の気化を、後で容易にすることができる。更にこのような配置形式は、本発明による燃料ポンプユニットが、自動車内に追加的な構成空間を全く必要としない、という利点を提供する。これにより、本発明による燃料ポンプユニットは、多くの自動車において、そのデザイン及び供与可能な自由構成空間に関係無く使用可能である。

好適には、第２のケーシングは、空気若しくは蒸気エリアに接続している第２の流出開口を有している。これにより、燃料の易揮発性成分の気化により発生する気泡を導出することができるようになっている。

更に本発明は、本発明による燃料ポンプユニットを有する燃料タンクに関する。更に本発明は、本発明による燃料ポンプユニットを備えた燃料タンクを有する車両、特にオートバイに関する。

更に本発明は、請求項１２記載の特徴を有する、燃料ポンプを備えた燃料ポンプユニットを運転する方法に関する。この場合、この方法には、燃料を、燃料タンクから燃料入口を介して第１のケーシングの第１の燃料収容室に供給するステップと、燃料の易揮発性成分を分離除去するために燃料を加熱し、このとき燃料を、第１の燃料収容室内に配置された、燃料ポンプの発熱するアクチュエータの傍らを通るように案内するステップと、燃料を、第１の燃料収容室から、接続開口を介して第１の燃料収容室に接続された、第２のケーシングの第２の燃料収容室に供給するステップと、燃料を、第２のケーシングに設けられた熱交換器を介して冷却するステップと、冷却された燃料を、第２の燃料収容室から燃料ポンプの流入通路に供給するステップと、燃料ポンプにより燃料を圧送するステップとが含まれている。

以下に、本発明の１つの好適な実施例を添付の図面につき詳しく説明する。
本発明の１つの実施例による燃料ポンプユニットの概略的な断面図であって、この場合、燃料ポンプユニットの本発明による運転方法の各ステップも矢印で示されている。

発明の実施形態
以下に、本発明の１つの好適な実施例による燃料ポンプユニット１を、図１につき詳しく説明する。

唯一の図面から判るように、本発明による燃料ポンプユニット１は、燃料ポンプ２と、第１のケーシング３と、第２のケーシング４とを有している。更に、燃料ポンプユニット１は、車両（図示せず）の燃料タンク８内に配置されている。燃料タンク８は、燃料エリア８０（この場合、燃料レベルはライン８１で示されている）と、空気若しくは蒸気エリア８２とを有している。

マグネットピストンポンプである燃料ポンプ２は、流入通路２３及び流出通路２４を備えたポンプケーシング２２と、圧送室２５と、シリンダ室２７内で可動のピストン２６と、発熱するアクチュエータ２０と、ばね部材２８とを有している。燃料ポンプ２は、該燃料ポンプ２が部分的には第１のケーシング３内に配置されていると共に、部分的には第２のケーシング４内に配置されているように、配置されている。特に、電磁コイルである発熱するアクチュエータ２０は、ポンプケーシング２２のケーシング領域２１に位置している。

第１のケーシング３は、燃料入口３０と、第１の燃料収容室３１と、第１の流出開口３２とを有している。特に、第１のケーシング３は鉢状に形成されており、この場合、第１の流出開口３２は、蓋等は有していない。円筒状の開口の形態で形成された燃料入口３０は、燃料タンク８の燃料エリア８０に接続されており、且つ第１のケーシング３の第１の燃料収容室３１に通じている。

第２のケーシング４は第１のケーシング３を包囲しており、この場合、第１のケーシング３は完全に第２のケーシング４内の中心に配置されている。この配置形式に基づいて、環状に周方向に延在する接続開口４０が形成されており、この接続開口４０は、第１のケーシング３の第１の燃料収容室３１を、第２のケーシング４の第２の燃料収容室４１に接続している。第２の燃料収容室４１は更に、燃料ポンプ２の流入通路２３に接続している。

更に、第１のケーシング３の第１の流出開口３２と、接続開口４０との間には、第２のケーシング４の第３の燃料収容室４２が配置されており、第３の燃料収容室４２は、第２のケーシング４の第２の流出開口４３を介して、燃料タンク８の空気若しくは蒸気エリア８２に連通している。第２の流出開口４３は、第２のケーシング４も壁４４を有する開いた鉢の形態で形成されているように、形成されている。

この実施例では２つの部分から形成されている壁４４は、上側の壁領域４４ａと、下側の壁領域４４ｂとを有している。上側の壁領域４４ａは、燃料タンク８の空気若しくは蒸気エリア８２内へ延びている。

燃料ポンプユニット１は、タンク８と共に一種の連通管を形成しており、このことは共通の燃料レベルによっても示唆されている（図１のライン８１）。

次に、上述した構成を有する燃料ポンプユニット１の本発明による運転方法を、図１につき説明する。

燃料タンク８の燃料エリア８０内に存在する、第１の温度Ｔ１を有する燃料は、燃料入口３０を介して第１の燃料収容室３１に導入される（矢印Ａ）。このとき燃料は、ポンプケーシング２２のケーシング領域２１を介して燃料に熱を供給する（太矢印Ｑ１で図示）、発熱するアクチュエータ２０の傍らを通って案内される（矢印Ｂ）。発熱するアクチュエータ２０の放熱により燃料が加熱され、これにより、燃料の少なくとも一部の易揮発性成分が気化する。発生した気泡５０は分離除去され、最初に第３の燃料収容室４２を経由してから、第２の流出開口４３を経由して燃料タンク８の空気若しくは蒸気エリア８２に到達する（矢印Ｃ）。加熱された燃料は、第３の燃料収容領域４２に流入する（矢印Ｄ）。

そこから加熱された燃料の一部は、その易揮発性成分が気化するまで、第３の燃料収容室４２と第１の燃料収容室３１との間を再循環する（矢印Ｅ）。この段階中に、第３の燃料収容室４２内の燃料から、壁４４の上側の壁領域４４ａを介して、燃料タンク８の燃料エリア８０内の燃料に、熱が伝達される（太矢印Ｑ２）。

燃料が第３の燃料収容室４２から流出すると、この燃料は、Ｔ１よりも高い温度Ｔ２を有することになり、且つ燃料タンク８内の元の燃料よりも高い沸点を有することになる。この燃料を今、接続開口４０を介して第２の燃料収容室４１に供給する（矢印Ｆ）。

第２の燃料収容室４１に向かう途中で、熱は、壁４４の下側の壁領域４４ｂを介して、燃料タンク８の燃料エリア８０内の燃料に伝達される（太矢印Ｑ３で図示）。これにより燃料は冷却され、Ｔ１とＴ２との間に位置する第３の温度Ｔ３を有することになる。また、この冷却された燃料は、燃料タンク８内の元の燃料より低い蒸気圧をも有することになる。次いで冷却された燃料は、燃料ポンプ２の流入通路２３に吸い込まれ（矢印Ｇ）、流出部を通って引き続き圧送される（矢印Ｈ）。

燃料ポンプ２を用いた燃料の圧送は、シリンダ室２７内のピストン２６の運動によって行われる。この場合、発熱するアクチュエータ２０（電磁コイル）は、ケーシング領域２１を介して、熱を、第１の燃料収容室３１内の燃料に供給する。この場合、この熱はガス放出過程に用いられる。

引き続いて燃料ポンプの次の行程を行って、燃料ポンプユニットの前記運転方法を繰り返してもよい。

指摘しておくと、例えば燃料の流速、第１のケーシング３及び第２のケーシング４の大きさ等のようなパラメータは、発熱するアクチュエータ２０からの、第１の燃料収容室３１内の燃料に対する適当な熱伝達率、若しくは第２の燃料収容室４１内の加熱された燃料からの、燃料タンク８内の燃料に対する適当な熱伝達率が達成され得るように選択される。

更に指摘しておくと、上述した実施例は本発明を理解するために役立つものであり、限定的なものとは見なされない。つまり例えば、第１のケーシング及び第２のケーシングに関しては、別の形態及び配置形式も可能である。

よって、燃料タンクから燃料ポンプユニット１へ燃料を案内するための本発明による方法に関連した、本発明による燃料ポンプユニットは、燃料タンク８から燃料ポンプ２に到る途中で燃料の沸点が変化させられることにより、結果として改良された圧送特性を有している。これにより、吸込み時の燃料圧送量は、圧力損失若しくはガス放出に基づきあまり減少しないので、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ようになっている。

Claims (13)

1. ポンプケーシング（２２）のケーシング領域（２１）に配置された、発熱するアクチュエータ（２０）を有する燃料ポンプ（２）を有する燃料ポンプユニットであって、
   第１の燃料収容室（３１）に通じる燃料入口（３０）と、第１の流出開口（３２）と、を有し、前記第１の燃料収容室（３１）内に前記ポンプケーシング（２２）の前記ケーシング領域（２１）が配置されている、第１のケーシング（３）であって、前記アクチュエータ（２０）は、前記第１の燃料収容室内の燃料に熱を供給する、第１のケーシング（３）と、
   前記第１のケーシング（３）を包囲し、該第１のケーシング（３）と共に接続開口（４０）を画定している、第２のケーシング（４）であって、該接続開口（４０）は、前記第１の燃料収容室（３１）を、前記第２のケーシング（４）の第２の燃料収容室（４１）に接続しており、該第２の燃料収容室（４１）は更に、前記燃料ポンプ（２）の流入通路（２３）と流体接続している、第２のケーシング（４）と、
   を備えることを特徴とする、燃料ポンプユニット。
2. 前記第１の流出開口（３２）と前記接続開口（４０）との間に、前記第２のケーシング（４）の第３の燃料収容室（４２）が配置されている、請求項１記載の燃料ポンプユニット。
3. 前記発熱するアクチュエータ（２０）は、電磁コイルである、請求項１又は２記載の燃料ポンプユニット。
4. 前記接続開口（４０）は、環状に周方向に延在する開口である、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット。
5. 前記第１のケーシング（３）は完全に、前記第２のケーシング（４）内に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット。
6. 前記第１のケーシング（３）及び／又は前記第２のケーシング（４）は、鉢状に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット。
7. 前記第２のケーシング（４）には、燃料冷却用の熱交換器が備えられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット。
8. 前記熱交換器には、前記第２のケーシング（４）の壁（４４）が含まれている、請求項７記載の燃料ポンプユニット。
9. 当該燃料ポンプユニット（１）は、燃料タンク（８）内に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料ポンプユニット（１）を有することを特徴とする、燃料タンク。
11. 請求項１０記載の燃料タンク(８)を有することを特徴とする、自動車、特にオートバイ。
12. 燃料ポンプ（２）を備えた燃料ポンプユニット（１）を運転する方法であって、
    燃料を、燃料タンク（８）から燃料入口（３０）を介して第１のケーシング（３）の第１の燃料収容室（３１）に供給するステップと、
    燃料の易揮発性成分を分離除去するために燃料を加熱し、このとき燃料を、前記第１の燃料収容室（３１）内に配置された、前記燃料ポンプ（２）の発熱するアクチュエータ（２０）の傍らを通るように案内するステップと、
    燃料を、前記第１の燃料収容室（３１）から、接続開口（４０）を介して前記第１の燃料収容室（３１）に接続された、第２のケーシング（４）の第２の燃料収容室（４１）に供給するステップと、
    燃料を、前記第２のケーシング（４）に設けられた熱交換器を介して冷却するステップと、
    冷却された燃料を、前記第２の燃料収容室（４１）から前記燃料ポンプ（２）の流入通路（２３）に供給するステップと、
    前記燃料ポンプ（２）により燃料を圧送するステップと、
    を有することを特徴とする、燃料ポンプ（２）を備えた燃料ポンプユニット（１）を運転する方法。
13. 前記熱交換器は、熱を、前記燃料タンク（８）内の燃料に伝達する、請求項１２記載の方法。

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