JP6801092B2 - 流体圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体をタンクから圧送するための流体圧送装置であって、第１の流体圧送ポンプと、バッフルポットと、第２の流体圧送ポンプとを備えており、流体が、バッフルポットから第１の流体圧送ポンプによって圧送可能である、流体圧送装置に関する。

自動車には、種々異なる液体を蓄えるためにタンクシステムが使用される。とりわけタンクシステムは、燃料、潤滑材または例えば排ガス後処理のための還元剤を蓄えるために使用される。自動車に与えられているスペース状況に基づき、時折、極めて凹凸のあるタンクを設けるかまたは互いに接続された複数のタンクチャンバから成るタンクを設けることが必要となる。以下では、主として、燃料タンクにおける用途について説明する。ただし、同じことが、別種の液状の媒体、例えば潤滑剤または還元剤を蓄えるためのタンクにも当てはまる。

タンクを完全に空にすることを常に保証することができ、念のために、内燃機関に供給する目的で常に十分な燃料が圧送箇所に提供されるようにするためには、この圧送箇所から離れた領域から圧送箇所に向かって燃料を圧送することが行われなければならない。圧送箇所は、通常、燃料を内燃機関に向かって案内する燃料圧送ポンプによって形成されている。

公知の燃料圧送システムでは、通常、燃料圧送ポンプがバッフルポット（Schwalltopf）内に配置されている。このバッフルポットはサクションジェットポンプによって燃料で満たされ、これによって、バッフルポット内に常に十分な燃料体積が提供され、燃料圧送ポンプが燃料を圧送することができ、空運転されないようになっている。先行技術において公知の装置では、燃料タンクの前述した離れた領域または別のタンクチャンバからの燃料の圧送が、同じくサクションジェットポンプを介して行われる。このサクションジェットポンプならびにバッフルポットに燃料を供給するためのサクションジェットポンプには、燃料が燃料圧送ポンプによってバイパスを通して受動的に供給される。燃料圧送ポンプが燃料流を内燃機関の方向に圧送すると、燃料の一部体積が、通常不変の規定されたバイパスを介して分岐され、サクションジェットポンプによって圧送される。このサクションジェットポンプによる燃料の圧送によって、サクションジェットポンプ内に駆動噴流が発生する。この駆動噴流は部分的に負圧を発生させ、サクションジェットポンプの周辺から燃料を連れ出し、この燃料を圧送箇所に圧送する。

先行技術における装置には、特にサクションジェットポンプが燃料圧送ポンプの運転時に持続的に一緒に運転されるという欠点がある。これによって、燃料圧送ポンプの出力が持続的に分岐され、サクションジェットポンプへの燃料の供給のために消費される。サクションジェットポンプの運転は閉ループ制御されておらず、実際の走行状況または実際のその瞬間の燃料要求に適合されている。それにも拘わらず、サクションジェットポンプによる常に十分な燃料圧送を保証するためには、燃料圧送ポンプが、実際にその瞬間に必要となる燃料の圧送のために要求される出力に加えて、サクションジェットポンプを運転するための十分な出力も存在するように、相応に過大に寸法設定されなければならない。

より大きく寸法設定された燃料圧送ポンプ自体は、より高い電流消費を再び伴うことになる。したがって、燃料圧送システムを運転するために、全体的に多くのエネルギを消費しなければならない。これによって、特に自動車の総燃料消費率が上昇してしまう。

したがって、本発明の課題は、必要とされるサクションジェットポンプをよりエネルギ効率よく運転することを可能にする流体圧送装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、サクションジェットポンプの要求に即した運転を可能にすることである。また、本発明の課題は、本発明に係る流体圧送装置を備えた自動車を提供することである。

流体圧送装置に関する課題は、請求項１の特徴を有する流体圧送装置によって解決される。

本発明の実施例は、流体をタンクから圧送するための流体圧送装置であって、第１の流体圧送ポンプと、バッフルポットと、第２の流体圧送ポンプとを備えており、流体が、バッフルポットから第１の流体圧送ポンプによって圧送可能であり、第２の流体圧送ポンプが駆動領域と圧送領域とを有しており、この圧送領域が駆動領域に連結されていて、この駆動領域によって駆動可能である、流体圧送装置に関する。

流体圧送ポンプは、制御装置を介して要求に即して制御される、例えば電気的に運転されるポンプであってよい。このような流体圧送ポンプは、電動モータと、この電動モータに連結されていて、圧送すべき流体を圧送する１つのポンプ段とを有している。代替的には、流体圧送ポンプは、互いに機械的に連結された２つのポンプ段によって形成されていてもよい。例えば、両ポンプ段のうちの一方のポンプ段を流体流によって駆動することができ、第１のポンプ段に連結された第２のポンプ段によって流体を圧送することができる。したがって、このような流体圧送ポンプには、原動力として流体流が必要となる。

電動式の流体圧送ポンプと、例えば機械的に作業する流体圧送ポンプとの連結は、上述したように、有利には、例えば流体をタンクからリザーバまたはバッフルポットに向かって圧送し、このリザーバから流体を引き続き消費器に圧送するために使用することができる。第２の流体圧送ポンプが、第１の流体圧送ポンプにより圧送された流体流によって駆動されると、第２の流体圧送ポンプの、第１の流体圧送ポンプの制御に関連した運転が簡単に実現される。

好適には、上述した第２の流体圧送ポンプは、回転運動の伝達の目的で互いに連結された駆動領域と圧送領域とを有している。第２の流体圧送ポンプは、特に好適な実施例では、駆動のために流体流を使用するターボチャージャの原理によって機能することができる。

圧送領域と駆動領域とが、１つの共通の軸によって互いに機械的に連結されていると特に有利である。この機械的な連結は、特に単純、頑強、長寿命かつ廉価な流体圧送ポンプを形成することができるので、特に有利である。圧送領域への駆動領域の連結は、付加的な変速装置なしに単純な直結によって行うことができる。代替的な構成では、変速装置が設けられてもよい。別の有利な構成では、駆動領域から圧送領域への回転運動の伝達が切換可能であり、これによって、例えば、クラッチ、一例として摩擦クラッチの切断により、第２の流体圧送ポンプの圧送出力が、より低い値または完全にゼロに低下させられてもよい。

駆動領域が、第１の流体圧送ポンプにより圧送された体積流によって駆動可能であっても有利である。第１の流体圧送ポンプにより圧送された体積流または流体流による第２の流体圧送ポンプの駆動は、この第２の流体圧送ポンプの運転が、第１の流体圧送ポンプにより圧送された流体流に直接関連しているので、有利である。したがって、第２の流体圧送ポンプの圧送出力は、第１の流体圧送ポンプの圧送出力に対して常に規定可能な比率にある。

第２の流体圧送ポンプを駆動する流体流が、第１の流体圧送ポンプから消費器に圧送される流体流によって形成されていると、特に有利である。自動車における用途では、第２の流体圧送ポンプの駆動領域を、例えば有利には、流体を内燃機関に供給するための、いわゆる「送り路」に組み込むことができる。したがって、第２の流体圧送ポンプが内燃機関の実際の燃料要求に応じて要求に即して制御されることが確保されている。内燃機関を備えた自動車では、本発明による構成の第１の流体圧送ポンプに相当する主燃料圧送ポンプが制御装置によって制御されて、正確に必要となる燃料量が常に内燃機関に圧送されるようになっている。これによって、特に過度に多くの燃料体積を圧送するために、不必要に多くの電力が消費されないことが確保されている。第２の流体圧送ポンプの圧送出力を第１の流体圧送ポンプの圧送出力に結び付けることは有利である。なぜならば、タンクからバッフルポット内への燃料の適切な追加圧送が常に行われることが確保されるからである。バッフルポットから内燃機関に圧送される燃料に対応して、バッフルポットの補充を第２の流体圧送ポンプによって行うことができる。

好適な実施例は、第２の流体圧送ポンプが、流体が供給される消費器に向かう流れ方向で見て、第１の流体圧送ポンプに後置されていることを特徴としている。第１の流体圧送ポンプの下流側への第２の流体圧送ポンプの駆動領域の配置は、第１の流体圧送ポンプの圧送出力との第２の流体圧送ポンプの圧送出力の直接的な関係を作るために有利である。第２の流体圧送ポンプは、第１の流体圧送ポンプにより圧送された全ての流体流によって駆動されてもよいし、流体流の一部体積によってのみ駆動されてもよい。さらに、第２の流体圧送ポンプを駆動するために、例えば、切換可能なバイパス通路を設けることができる。これによって、例えば、このバイパス通路が通流に対して開放されないことにより、第２の流体圧送ポンプを第１の流体圧送ポンプに関係なく停止させることもできる。

また、駆動領域および／または圧送領域がポンプ段を有していても好適である。ポンプ段、例えばタービンホイールまたは羽根車は、第１の流体圧送ポンプにより圧送された体積流のエネルギを軸を介して、駆動装置として使用される羽根車に伝達し、ひいては、第２の流体圧送ポンプにポンプ出力を発生させるために有利である。

慣用のタービンホイールおよび羽根車のほかに、流体を圧送するために使用可能な別のポンプ段が設けられてもよい。第２の流体圧送ポンプは、例えば容積形原理を利用して流体圧送を行うこともできる。ポンプ原理の選択は、第２の流体圧送ポンプの駆動領域と圧送領域との連結が達成され、第２の流体圧送ポンプを駆動する流体流と、第２の流体圧送ポンプにより圧送される流体流との間に関係が作られる限り、実際には制限されていない。

さらに、第２の流体圧送ポンプの圧送領域がサクションジェットポンプに流体接続されており、このサクションジェットポンプが、第２の流体圧送ポンプにより圧送された体積流によって運転可能であると有利である。例えば別のユニットに流体流を供給するために、第２の流体圧送ポンプによって、有利には、さらに付加的なサクションジェットポンプを運転することができる。このことは、タンク内の互いに間隔を置いて配置された複数の領域から流体を圧送したい場合に特に有利である。

さらに、流体が、第２の流体圧送ポンプによってタンクからバッフルポット内に圧送可能であると有利である。このことは、バッフルポットの継続的な補充が達成されるので特に有利である。第１の流体圧送ポンプは、通常、バッフルポットから流体を圧送するので、新たな流体の供給管路がないと、バッフルポットが空になってしまう恐れがある。第２の流体圧送ポンプの運転は第１の流体圧送ポンプの運転に直接関係しているので、バッフルポットが完全に空になってしまうことを回避することができる。

また、第１の流体圧送ポンプがバッフルポット内に配置されていても有利である。このことは、第１の流体圧送ポンプへのコンスタントな流体供給を常に確保して、第１の流体圧送ポンプの空運転を回避するために有利である。バッフルポットは、特に第１の流体圧送ポンプが圧送する流体を蓄えるリザーバを成している。したがって、生じる可能性があるタンクの傾斜姿勢でも、第１の流体圧送ポンプの吸込み領域が、バッフルポット内にある流体に常に漬っていることが確保されている。

本発明に係る流体圧送装置を備えた自動車に関する課題は、請求項９の特徴を有する自動車によって解決される。

本発明の実施例は、請求項１から８までのいずれか１項記載の流体圧送装置を備える自動車であって、バッフルポット内にある流体が、第１の流体圧送ポンプによって内燃機関に向かって圧送可能であり、内燃機関に向かう圧送方向で見て、第１の流体圧送ポンプに第２の流体圧送ポンプが後置されて配置されており、この第２の流体圧送ポンプの運転によって、バッフルポットが充填可能である、自動車に関する。特に自動車の燃料供給システムへの使用が有利である。第２の流体圧送ポンプを第１の流体圧送ポンプに接続することによって、内燃機関の燃料要求に対応して、タンクまたは個々のタンクチャンバからバッフルポット内への燃料のコンスタントな追加圧送が行われることが確保される。第２の流体圧送ポンプの圧送出力が、第１の流体圧送ポンプの圧送出力の変化によって自動的に変化させられると、特に有利である。内燃機関が、例えば少ない燃料を消費する場合には、第１の流体圧送ポンプの圧送出力は低下する。したがって、より少ない流体流が第１の流体圧送ポンプによって圧送される。これによって、第２の流体圧送ポンプの圧送出力も低下する。

さらに、第２の流体圧送ポンプが、第１の流体管路を介してタンクの１つまたはそれ以上の領域に流体接触していて、第２の流体管路を介してバッフルポットの内容積に流体接触しており、第２の流体圧送ポンプの運転によって、燃料がタンクからバッフルポット内に圧送可能であると、有利である。

第２の流体圧送ポンプの吸込み領域からタンク内に突出した１つまたはそれ以上の流体管路を設けることによって、タンクの全ての領域を第２の流体圧送ポンプによって空にすることができることを確保することができる。有利な構成では、例えば、第２の流体圧送ポンプが供給することができる流体の種々異なる流体管路が、例えば空気の吸込みを阻止するために開閉されることが規定されてよい。また、燃料を種々異なる領域から圧送するために、複数の第２の流体圧送ポンプが設けられてもよい。

本発明の有利な改良形態は、従属請求項および以下の図面の説明に記載してある。

以下に、本発明を複数の実施例に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。

バッフルポットと、第１の流体圧送ポンプと、第２の流体圧送ポンプとが内部に位置するタンクの概略的な断面図である。 駆動領域の運動を圧送領域に伝達するために互いに機械的に連結された駆動領域と圧送領域とが設けられた一例としての第２の流体圧送ポンプの断面図である。

図１には、タンク１の概略的な断面図が示してある。このタンク１の内部には、バッフルポット２が配置されている。このバッフルポット２は、その内部に配置された第１の流体圧送ポンプ３が吸い込む燃料体積を蓄えるために用いられる。これは、従来の燃料供給システム同様、第１の流体圧送ポンプ３の吸込み開口が空気を吸い込むことを阻止している。通常、この空気の吸込みは、山道走行または加速した状態でのカーブ走行にあたり、燃料が第１の流体圧送ポンプ３の吸込み開口から遠ざけられる際に生じてしまう。

第１の流体圧送ポンプ３は、燃料をバッフルポット２から内燃機関（図示せず）に向かって圧送する。第１の流体圧送ポンプ３は制御装置（同じく図示せず）によって制御され、実際の燃料要求に対応して、燃料が内燃機関に供給されるようになっている。

第１の流体圧送ポンプ３から内燃機関に向かって延在する送り管路には、燃料をタンク１からバッフルポット２内に圧送するために用いられる第２の流体圧送ポンプ４が配置されている。この第２の流体圧送ポンプ４は、第１の流体圧送ポンプ３が内燃機関に圧送する流体流によって駆動される。このために、第２の流体圧送ポンプ４によって全ての流体流が案内されるかまたは第１の流体圧送ポンプ３により圧送された燃料の一部体積だけが案内される。

図１に示した配置によって、タンク１が燃料で満たされている限り、第２の流体圧送ポンプ４によってバッフルポット２が常に満たされることが達成される。さらに、第１の流体圧送ポンプ３への第２の流体圧送ポンプ４の接続によって、その都度要求に即した燃料の追加圧送が行われることが達成される。

図２には、第２の流体圧送ポンプ４の断面図が示してある。この第２の流体圧送ポンプ４は、主として、駆動領域５と圧送領域６とを有している。両領域５，６は軸７を介して互いに機械的に連結されている。駆動領域５は、主として、ポンプホイールから成っている。このポンプホイールはポンプ段として機能し、第１の流体圧送ポンプにより圧送された体積流によって駆動することができる。圧送領域６も同じくポンプホイールを有している。このポンプホイールはポンプ段として機能し、軸７を介して駆動される。これによって、圧送領域６で流体の圧送を行うことができる。

第１の流体圧送ポンプ３により圧送された体積流は、矢印８に沿って第２の流体圧送ポンプ４内に流入し、駆動領域５のポンプ段を駆動する。この体積流は最終的に矢印９に沿って駆動領域５から流出し、内燃機関に向かって流れる。

駆動領域５のポンプ段の、軸７を介して伝達された回転運動によって、圧送領域６のポンプ段が駆動される。これによって、燃料が矢印１０に沿って第２の流体圧送ポンプ４の圧送領域６内に吸い込まれ、矢印１１に沿ってバッフルポットに向かってポンプ圧送される。

図２の実施例には、本発明による第２の流体圧送ポンプ４に対して考えられる１つの構成が例示してある。図示の例では、連結が軸７を介して機械的に行われている。代替的な構成では、異なるポンプコンセプトが想定されてもよい。例えば歯車モータポンプまたはタービンが想定されてよい。

図１および図２の実施例は、特に限定的な特徴を有するものではなく、本発明の思想を明示するために用いられている。両実施例と異なるコンセプトも、規定された保護範囲内にあってよく、本発明の思想を利用することができる。

Claims (10)

1. 流体をタンクから圧送するための流体圧送装置であって、第１の流体圧送ポンプ（３）と、バッフルポット（２）と、第２の流体圧送ポンプ（４）とを備えており、前記流体は、前記バッフルポット（２）から前記第１の流体圧送ポンプ（３）によって圧送可能である、流体圧送装置において、
   前記第２の流体圧送ポンプ（４）は駆動領域（５）と圧送領域（６）とを有しており、該圧送領域（６）は前記駆動領域（５）に連結されていて、該駆動領域（５）によって駆動可能であり、
   前記駆動領域（５）は、前記第１の流体圧送ポンプ（３）により圧送された体積流によって駆動可能であり、
   前記第２の流体圧送ポンプ（４）は、前記流体が供給される消費器に向かう流れ方向で見て、前記第１の流体圧送ポンプ（３）に後置されていることを特徴とする、流体圧送装置。
2. 前記圧送領域（６）と前記駆動領域（５）とは、１つの共通の軸（７）によって互いに機械的に連結されていることを特徴とする、請求項１記載の流体圧送装置。
3. 前記駆動領域（５）および／または前記圧送領域（６）はポンプ段を有していることを特徴とする、請求項１または２記載の流体圧送装置。
4. 前記第２の流体圧送ポンプ（４）の前記圧送領域（６）はサクションジェットポンプに流体接続されており、該サクションジェットポンプは、前記第２の流体圧送ポンプ（４）により圧送された体積流によって運転可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の流体圧送装置。
5. 前記流体は、前記第２の流体圧送ポンプ（４）によって前記タンク（１）から前記バッフルポット（２）内に圧送可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の流体圧送装置。
6. 前記第１の流体圧送ポンプ（３）は前記バッフルポット（２）内に配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の流体圧送装置。
7. 前記第２の流体圧送ポンプ（４）は、前記タンクから車両の内燃機関に燃料を案内するために、前記車両の内燃機関に向けられた送り路に配置されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の流体圧送装置。
8. 前記第１の流体圧送ポンプ（３）によって圧送された全ての流体流が、前記第２の流体圧送ポンプ（４）を駆動するために使用されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の流体圧送装置。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の流体圧送装置を備えており、バッフルポット（２）内にある流体が、第１の流体圧送ポンプ（３）によって内燃機関に向かって圧送可能である、自動車であって、
   前記内燃機関に向かう圧送方向で見て、前記第１の流体圧送ポンプ（３）に第２の流体圧送ポンプ（４）が後置されて配置されており、該第２の流体圧送ポンプ（４）の運転によって、前記バッフルポット（２）は充填可能であることを特徴とする、自動車。
10. 前記第２の流体圧送ポンプ（４）は、第１の流体管路を介してタンク（１）の１つまたはそれ以上の領域に流体接触していて、第２の流体管路を介して前記バッフルポット（２）の内容積に流体接触しており、前記第２の流体圧送ポンプ（４）の運転によって、燃料が前記タンクから前記バッフルポット（２）内に圧送可能であることを特徴とする、請求項９記載の自動車。

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