(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を備える燃料ポンプであって、
前記ピストン（２）と前記第１の流入弁（５）との間に形成される前室（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）であって、前記流出弁（６）との間に前記圧送室（７）を形成する第２の流入弁（９）と、
をさらに備え、
前記第１の流入弁（５）の最大開放横断面（５０）は、前記第２の流入弁（９）の最大開放横断面（９０）よりも大きいことを特徴とする、燃料ポンプ。
【請求項２】
前記ピストン（２）は、前記圧送室（７）を前記前室（８）から隔離している、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
前記圧送室（７）と前記前室（８）とは、共通のシリンダ構成部材（１０）内に配置されている、請求項１又は２記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
前記ピストン（２）は、中空室（２０）を有し、該中空室（２０）内へ前記前室（８）が延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ピストン（２）には貫通開口（２１）が形成されており、該貫通開口（２１）を、前記第２の流入弁（９）が開閉する、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
前記貫通開口（２１）は、前記圧送室（７）に開口している、請求項５記載の燃料ポンプ。
【請求項７】
前記第１の流入弁（５）と、前記第２の流入弁（９）と、前記流出弁（６）とは、一線（Ｍ）上に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
【請求項８】
前記第２の流入弁（９）と前記流出弁（６）とは、共通の一平面（Ｅ）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。
【請求項９】
前記前室（８）は、第１の死容積を有し、前記圧送室（７）は、第２の死容積を有し、前記第１の死容積と前記第２の死容積とは、実質的に同じ大きさである、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料ポンプ。
【請求項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（１）を有することを特徴とする、自動車。
【請求項１１】
ピストン（２）と、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）とを有する燃料ポンプ（１）を用いた、燃料の二段階圧送方法において、
前記第１の流入弁（５）の最大開放横断面（５０）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１の流入弁（５）の最大開放横断面（５０）よりも小さい前記第２の流入弁（９）の最大開放横断面（９０）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。
【請求項１２】
前記前室（８）内への吸入は、前記圧送室（７）内の燃料の加圧と同時に行われる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
吸入過程は、前記ピストン（２）の後ろ側（２２）で行い、前記圧送室（７）内の燃料の圧送は、前記ピストン（２）の前側（２３）で行う、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
本発明の好適な改良は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
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。
【図１】本発明の第１の実施例による燃料ポンプの概略的な断面図である。
【図２】吸入段階及び圧送段階の原理を示す、第１の実施例による燃料ポンプの一部を大幅に簡略化した概略断面図である。
【図３】プレフィード段階の原理を示す、図２に示した燃料ポンプ部分を大幅に簡略化した概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例による燃料ポンプの一部を大幅に簡略化した概略断面図である。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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