JP4235665B2 - 燃料ポンプおよび該燃料ポンプを備えた、自動車の内燃機関に用いられる燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ポンプであって、ハウジング部分に向かい合った駆動される羽根車と、該羽根車に配置された、互いに同心的に取り囲む、羽根チャンバを仕切る案内羽根の環列と、該案内羽根の環列にハウジング部分で向かい合った、燃料を圧送するための部分環状の通路と、該部分環状の通路に接続された出口通路とが設けられており、羽根チャンバの環列と部分環状の通路とが、半径方向内側の圧送チャンバと半径方向外側の圧送チャンバとを形成している形式のものに関する。さらに、本発明は、燃料を燃料容器から吸い込みかつ燃料を内燃機関に圧送するための、前述したような燃料ポンプを備えた、自動車の内燃機関に用いられる燃料供給装置に関する。

このような燃料ポンプは、今日の自動車の燃料供給装置に頻繁に使用され、実際に知られている。この場合、燃料ポンプの圧送チャンバは、バッフルポットを充填しかつ自動車の内燃機関に燃料を供給するために働く。羽根車は一般的に電動モータの軸に固定されていて、通常運転中に定格回転数で駆動される。しかし、この定格回転数は、特に温度が低い場合の内燃機関の始動時にしばしば確実に達成されない。なぜならば、電動モータが低い電圧で運転され、したがって、僅かな出力放出しか有していないからである。これによって、特に半径方向内側の圧送チャンバ内に燃料ポンプの圧送出力の著しい減少が生ぜしめられる。不利な事例では、これによって、バッフルポットがもはや充填されず、内燃機関への燃料の圧送が遮断される。

既知の燃料供給装置のさらなる欠点は、半径方向内側の圧送チャンバの圧送出力が低下しないように、羽根車が通常運転中に内燃機関の燃料要求と無関係に常に定格回転数で駆動されなければならないということにある。これによって、燃料ポンプが、羽根車を駆動するための不要に高いエネルギ要求を有している。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料ポンプを改良して、定格回転数未満の羽根車の僅かな回転数の場合でも、内側の圧送チャンバの十分に高い圧送出力が確保されるようにすることである。さらに、羽根車のその都度異なる回転数で燃料の確実な圧送を確保するような燃料ポンプを備えた燃料供給装置を提供することが望ましい。

一番目に記載した課題は、本発明によれば、半径方向外側の圧送チャンバが、半径方向内側の圧送チャンバに接続通路を介して接続されていることによって解決される。

この構成によって、半径方向内側の圧送チャンバの内部の圧力が低下した場合に、燃料を半径方向外側の圧送チャンバから半径方向内側の圧送チャンバにオーバフローさせることが可能となる。羽根車の回転数が僅かな場合には、半径方向外側の圧送チャンバ内の圧送出力が半径方向内側の圧送チャンバ内の圧送出力よりも著しく少なく低下するので、これによって、両圧送チャンバ内での燃料の確実な圧送が確保される。したがって、本発明による燃料ポンプは、内燃機関の燃料要求が相応に僅かな場合に燃料の圧送の遮断の危険なしに定格回転数未満の回転数でも運転することができる。

本発明による燃料ポンプは、接続通路が、ハウジング部分に配置されていて、部分環状の通路を接続していると、構造上特に簡単に形成される。

本発明による燃料ポンプの製造は、接続通路が、ハウジング部分に配置された溝として形成されていると、特に僅かな手間を必要とする。いずれにせよ、燃料ポンプのハウジング部分はたいてい焼結法でまたは射出成形法で製造されるので、接続通路はハウジング部分の金型形状の構造的に極めて簡単な変更によって形成することができる。

半径方向外側の圧送チャンバと半径方向内側の圧送チャンバとの間の圧力差において、接続通路が、半径方向外側の圧送チャンバから、羽根車の回転方向で見て、半径方向内側の圧送チャンバに向けられていると、半径方向内側の圧送チャンバへの燃料の供給を確実に確保することができる。圧力は一般的に半径方向外側の圧送チャンバ内で半径方向内側の圧送チャンバ内よりも大きく、さらに、その長さにわたって上昇するので、半径方向外側の圧送チャンバへの接続通路の接続部の適切な選択によって、どの程度の最小圧が半径方向内側の圧送チャンバ内に生ぜしめられるのかを簡単に確保することができる。

定格回転数の場合の接続通路による圧送チャンバ内の流れへの影響は、本発明の別の有利な構成によれば、半径方向内側のかつ半径方向外側の圧送チャンバへの接続通路の接続部が、羽根車の定格回転数で両接続部に同一の圧力が形成されるように設けられていると、簡単に回避することができる。羽根車の回転数が僅かな場合には、半径方向内側の圧送チャンバ内の圧力が特に著しく低下するので、この構成によって、専ら定格回転数未満の半径方向内側の圧送チャンバ内の圧力が接続通路によって高められる。

外側の圧送チャンバへの接続通路の接続は、本発明の別の有利な構成によれば、接続通路の、半径方向外側の部分環状の通路に接続された始端区分が、設定された角度αだけ、羽根車の回転軸線を通して案内された直線に対して傾けられていると、特に僅かな手間を要求する。

内側の圧送チャンバへの接続通路の接続は、本発明の別の有利な構成によれば、接続通路の、半径方向内側の部分環状の通路に開口した終端区分が、設定された角度βだけ、羽根車の回転軸線を通して案内された直線に対して傾けられていると、特に僅かな手間を要求する。

燃料のオーバフロー時の圧送チャンバ内の渦流発生は、本発明の別の有利な構成によれば、角度αおよび／または角度βが約４５゜であると、特に僅かに保つことができる。

接続通路の長さは、本発明の別の有利な構成によれば、自由に選択することができ、これによって、接続通路が、部分環状の通路の間に同心的に配置された中間の区分を有していると、内側の圧送チャンバ内の最小圧を簡単に調整することができる。

羽根車における摩擦による接続通路内の流れへの影響は、本発明の別の有利な構成によれば、羽根車が、接続通路に向かい合った領域に平滑な表面を有していると、特に僅かに保つことができる。

羽根車における摩擦による流れへの影響のさらなる減少には、本発明の別の有利な構成によれば、溝として形成された接続通路が、幅方向よりも深さ方向に大きな寸法を有していることが寄与する。この構成によって、接続通路内に位置する媒体との羽根車の接触面が特に僅かに保たれる。

二番目に記載した課題、つまり、燃料の確実な圧送が羽根車のその都度異なる回転数で確保されているような燃料ポンプを備えた燃料供給装置を提供することは、本発明によれば、半径方向外側の圧送チャンバが、内燃機関に接続されており、半径方向内側の圧送チャンバが、燃料容器の内部に配置されたサクションジェットポンプに接続されていることによって解決される。

この構成によって、燃料ポンプを専ら内燃機関の燃料要求に対して設計することができる。この場合、燃料ポンプの接続通路によって、半径方向内側の圧送チャンバが十分に燃料を獲得することが確保されている。サクションジェットポンプに、内燃機関に案内された管路からの分岐部を介して燃料が供給される燃料供給装置に比べて、燃料ポンプの圧送チャンバが接続通路を介して接続されている本発明による燃料供給装置は特に廉価に形成される。本発明のおかげで、本発明による燃料供給装置は、接続通路を介して接続された２つの段を有している。両段のうち、一方の段は専ら燃料を内燃機関に圧送し、他方の段は専ら燃料を燃料容器の内部に圧送する。

本発明による燃料供給装置は、内燃機関の燃料要求に関連して、羽根車を駆動する電動モータの出力を調整するための制御装置によって、特に僅かなエネルギ要求を有している。

本発明は数多くの構成を許容する。これらの構成の基本原理をさらに明確にするために、そのうちの１つを図面に示し、以下に説明する。

図１には、燃料容器３内に配置された圧送ユニット４を備えた、自動車の内燃機関２に用いられる燃料供給装置１が概略的に示してある。圧送ユニット４は、バッフルポット（一般的にコレクタタンクと呼ばれる）５内に配置された、電動モータ７によって駆動されるポンプ段８を備えた燃料ポンプ６を有している。電動モータ７には、制御装置９を介して電流が供給される。燃料ポンプ６によって圧送された燃料は、送り管路１０を介して内燃機関２に到達する。送り管路１０と電動モータ７の電気的な線路１１とは、燃料容器３に挿入されたフランジ１２を通して案内されている。

ポンプ段８はサイドチャンネルポンプとして形成されていて、２つのハウジング部分１３，１４の間に回転可能に配置された羽根車１５と、２つの圧送チャンバ１６，１７とを有している。羽根車１５は電動モータ７の軸１８に相対回動不能に固定されていて、互いに同心的に取り囲む、羽根チャンバを仕切る案内羽根１９，２０の２つの環列を有している。羽根チャンバは、向かい合ってハウジング部分１３，１４に配置された部分環状の通路２１，２２と共に圧送チャンバ１６，１７を形成している。半径方向内側の圧送チャンバ１６は燃料をバッフルポット５からサクションジェットポンプ２３に圧送するのに対して、半径方向外側の圧送チャンバ１７は燃料をバッフルポット５から電動モータ７を通して送り管路１０内に圧送する。サクションジェットポンプ２３は燃料をプリフィルタ２４を介して燃料容器３から吸い込み、燃料をバッフルポット５内に圧送する。圧送チャンバ１６，１７はそれぞれ羽根車１５を貫通していて、したがって、各ハウジング部分１３，１４に配置された部分環状の通路２１，２２を有している。図１には、明瞭に示すために、圧送チャンバ１６，１７の、ハウジング部分１３，１４に設けられた入口２５，２６および出口２７，２８が、図平面に回動させられて示してある。実際には、部分環状の通路２１，２２は最大３４０゜の角度範囲にわたって延びている。

図２には、図１に示した燃料ポンプ６のポンプ段８の一方のハウジング部分１４が示してある。この場合、互いに同心的に取り囲む部分環状の通路２１，２２を明確に認めることができる。この通路２１，２２は、図１に示した羽根車１５の案内羽根１９，２０の環列に向かい合っている。羽根車１５の回転方向は矢印によって特徴付けてある。さらに、図２に示したように、部分環状の通路２１，２２は接続通路２９を介して互いに接続されている。この接続通路２９は、ハウジング部分１４に配置された溝として形成されている。この溝は幅方向よりも深さ方向に大きな寸法を有している。接続通路２９は、外側の部分環状の通路２２に接続された始端区分３０と、内側の部分環状の通路２１に開口した終端区分３１とを有している。始端区分３０と終端区分３１とは、部分環状の通路２１，２２に対して平行に配置された中間の区分３２を介して互いに接続されている。始端区分３０は、羽根車１５の回転軸線を通して案内された直線に対して角度αだけ傾けられており、終端区分３１は角度βだけ傾けられている。角度α，βは、たとえばそれぞれ４５゜である。

接続通路２９は、部分環状の通路２１，２２への接続通路２９の接続部３３，３４に羽根車１５の定格回転数で同一の圧力が形成されるように部分環状の通路２１，２２に接続されている。これによって、接続通路２９内に、燃料の流れを阻止する圧力バランスが生ぜしめられる。しかし、羽根車１５の回転数が定格回転数未満に低下すると、圧送チャンバ１６，１７内の圧送圧ひいては部分環状の通路２１，２２内の圧送圧も低下する。しかし、半径方向内側の部分環状の通路２１内では、圧力低下が、半径方向外側の部分環状の通路２２よりも著しく強く際立っている。しかし、このような圧力低下の結果、サクションジェットポンプ２３にもはや確実に駆動媒体としての燃料が供給されない恐れがある。この場合、接続通路２９は、半径方向内側の圧送チャンバ１６内の圧力の低下時に燃料が半径方向外側の圧送チャンバ１７から分岐され、設定された圧力を半径方向内側の圧送チャンバ１６内に維持するように対策を講じている。これによって、燃料供給装置１が、電動モータ７の出力放出の制御を制御装置９によって内燃機関２での燃料の消費後に可能にする。

本発明による燃料ポンプを備えた燃料供給装置の概略図である。 図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った燃料ポンプの断面図である。

符号の説明

１ 燃料供給装置、 ２ 内燃機関、 ３ 燃料容器、 ４ 圧送ユニット、 ５ バッフルポット、 ６ 燃料ポンプ、 ７ 電動モータ、 ８ ポンプ段、 ９ 制御装置、 １０ 送り管路、 １１ 線路、 １２ フランジ、 １３ ハウジング部分、 １４ ハウジング部分、 １５ 羽根車、 １６ 圧送チャンバ、 １７ 圧送チャンバ、 １８ 軸、 １９ 案内羽根、 ２０ 案内羽根、 ２１ 通路、 ２２ 通路、 ２３ サクションジェットポンプ、 ２４ プリフィルタ、 ２５ 入口、 ２６ 入口、 ２７ 出口、 ２８ 出口、 ２９ 接続通路、 ３０ 始端区分、 ３１ 終端区分、 ３２ 区分、 ３３ 接続部、 ３４ 接続部、 α 角度、 β 角度

Claims (12)

1. 燃料ポンプであって、ハウジング部分に向かい合った駆動される羽根車と、該羽根車に配置された、互いに同心的に取り囲む、羽根チャンバを仕切る案内羽根の環列と、該案内羽根の環列にハウジング部分で向かい合った、燃料を圧送するための部分環状の通路と、該部分環状の通路に接続された出口通路とが設けられており、羽根チャンバの環列と部分環状の通路とが、半径方向内側の圧送チャンバと半径方向外側の圧送チャンバとを形成している形式のものにおいて、半径方向外側の圧送チャンバ（１７）が、半径方向内側の圧送チャンバ（１６）に接続通路（２９）を介して接続されており、接続通路（２９）が、半径方向外側の圧送チャンバ（１７）から、羽根車（１５）の回転方向で見て、半径方向内側の圧送チャンバ（１６）に向けられていることを特徴とする、燃料ポンプ。
2. 接続通路（２９）が、ハウジング部分（１４）に配置されていて、部分環状の通路（２１，２２）を接続している、請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 接続通路（２９）が、ハウジング部分（１４）に配置された溝として形成されている、請求項１または２記載の燃料ポンプ。
4. 半径方向内側の圧送チャンバ（１６）への接続通路（２９）の接続部（３３）と、半径方向外側の圧送チャンバ（１７）への接続通路（２９）の接続部（３４）とが、羽根車（１５）の定格回転数で両接続部（３３，３４）に同一の圧力が形成されるように設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
5. 接続通路（２９）の、半径方向外側の部分環状の通路（２２）に接続された始端区分（３０）が、設定された角度αだけ、羽根車（１５）の回転軸線を通して案内された直線に対して傾けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
6. 接続通路（２９）の、半径方向内側の部分環状の通路（２１）に開口した終端区分（３１）が、設定された角度βだけ、羽根車（１５）の回転軸線を通して案内された直線に対して傾けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
7. 角度αおよび／または角度βが約４５゜である、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
8. 接続通路（２９）が、部分環状の通路（２１，２２）の間に同心的に配置された中間の区分（３２）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
9. 羽根車（１５）が、接続通路（２９）に向かい合った領域に平滑な表面を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
10. 溝として形成された接続通路（２９）が、幅方向よりも深さ方向に大きな寸法を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
11. 燃料を燃料容器から吸い込みかつ燃料を内燃機関に圧送するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料ポンプを備えた、自動車の内燃機関に用いられる燃料供給装置において、半径方向外側の圧送チャンバ（１７）が、内燃機関（２）に接続されており、半径方向内側の圧送チャンバ（１６）が、燃料容器（３）の内部に配置されたサクションジェットポンプ（２３）に接続されていることを特徴とする、燃料ポンプを備えた、自動車の内燃機関に用いられる燃料供給装置。
12. 内燃機関（２）の燃料要求に関連して、羽根車（１５）を駆動する電動モータ（７）の出力を調整するための制御装置が設けられている、請求項１１記載の燃料供給装置。

Images