燃料泵及带有该燃料泵的燃料供给装置的制作方法

专利名称：燃料泵及带有该燃料泵的燃料供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有叶轮的燃料泵，其中的叶轮具有两行叶片槽， 在径向方向上，两行叶片槽处于互不相同的位置上。本发明还涉及一 种燃料供给装置，其具有燃料泵，用于将燃料从副燃料箱输送给发动 机，同时将燃料从燃料箱输送到副燃料箱中。
背景技术：
如公知的那样，为了将燃料从副燃料箱泵送给内燃机，在副燃料箱中设置了燃料泵，而副燃料箱被容纳在燃料箱中。例如，第5596970 和6179579号(JP-A-2002-500718)美国专利就公开了这样的燃料泵， 上述文献中的两种燃料泵都包括这样的燃料泵装置其将燃料从燃料 箱输送到副燃料箱中，且没有使用喷射泵。在两专利文献US 5596970和US 6179579中，燃料泵都包括叶轮， 该叶轮具有两行叶片槽，这两行叶片槽处于互不相同的径向位置上， 燃料泵还具有泵壳，其可转动地容纳着叶轮，并具有沿两行叶片槽所 形成的泵通道。叶轮转动而将燃料从副燃料箱中抽吸出来，并将燃料 经沿径向外侧的叶片槽延伸的泵通道输送给发动机。叶轮还将燃料从 燃料箱中抽吸出来，以便于将燃料经沿径向内侧的叶片槽延伸的泵通 道输送给副燃料箱。燃料泵向发动机输送的燃料量为Ql，向副燃料箱的输送量为Q2。 在这样的燃料泵中，即使在发动机为最大功率工况、从而需要最大量燃料的情况下，Ql值与Q2值也需要满足关系Ql。如果从燃料 箱输送给副燃料箱的燃料量Q2小于从副燃料箱输送给发动机的燃料量 Ql (Q2SQ1)，则副燃料箱的液面就会降低，结果就是，燃料泵将不能 从副燃料箱中抽吸出燃料。因而，燃料泵需要被设计成具有两行叶片 槽和两个泵通道，以满足关系式Q22Q1，并阻止副燃料箱液位的下降。 从副燃料箱泵送给发动机的燃料的压力显著地高于从燃料箱泵送 到副燃料箱的燃料压力。因而，在叶轮的转动方向上，用于将燃料从 副燃料箱泵送给发动机的泵通道中的压差要大于用于将燃料从燃料箱 泵送到副燃料箱中的泵通道中的压差。当两泵通道中的压差变大时， 就会在与转动方向相反的方向上向燃料施加作用力，因而，燃料泵的 泵送效率会下降。此外，当燃料被加压到高压状态时，经泵壳与叶轮 之间间隙泄漏出去的燃料量就会变大，因而，燃料泵的效率会下降。 因而，燃料泵的设计除了需要考虑燃料泵的燃料输送量之外，还要考 虑到由泵通道引起的燃料压力增加。此处，泵的效率被定义为ti二 (PxQ) / (TxR)。式中，T为燃料泵的马达部分所产生的扭矩，R为马 达部分的转速，P为燃料流经泵通道后的排出压力，Q为燃料流经泵通 道后的排出流量。不论是US 5596970、还是USP 6179579都没有基于对泵通道中燃料压力的考虑而提出适于阻止副燃料箱液位下降的燃料泵。 发明内容考虑到上述的问题以及其它的问题，本发明的一个目的是设计一 种燃料泵，其包括具有两行叶片槽的叶轮，且考虑到了泵通道中燃料 的压力，从而适于对从燃料箱输送到副燃料箱的燃料量进行控制。本 发明的另一目的是设计一种燃料供给装置，其具有用于将燃料从副燃料箱输送给发动机、同时将燃料从燃料箱输送到副燃料箱的燃料泵。根据本发明的一个方面，提供了一种用于将燃料从燃料箱输送给 容纳在其中的副燃料箱、并将燃料从副燃料箱输送给发动机的燃料泵， 该燃料泵包括叶轮，该叶轮具有多个第一叶片槽和多个第二叶片槽， 这些叶片槽都沿着叶轮的转动方向布置。相对于叶轮的径向方向，多 个第二叶片槽位于多个第一叶片槽的径向内侧。燃料泵还包括泵壳， 其可转动地容纳着叶轮，并具有沿转动方向形成的第一泵通道和第二 泵通道。第一泵通道是沿着第一叶片槽形成的，用于将燃料从副燃料 箱输送给发动机。第二泵通道是沿着第二叶片槽形成的，用于将燃料从燃料箱输送到副燃料箱。第一、第二泵通道的横截面积分别为si、 S2。相对于叶轮转动轴线的方向，第一、第二泵通道的直径分别为D1、 D2。横截面积S1、 S2与直径D1、 D2满足关系<formula>formula see original document page 8</formula>。根据本发明的另 一方面，提供了 一种用于将燃料从燃料箱输送到 发动机的燃料供给装置，该燃料供给装置包括容纳在燃料箱中的副燃 料箱。燃料供给装置还包括布置在副燃料箱中的燃料泵，其用于将燃 料从燃料箱输送到副燃料箱、同时将燃料从副燃料箱输送给发动机。 燃料泵包括包括叶轮，该叶轮具有多个第一叶片槽和多个第二叶片槽， 这些叶片槽都沿着叶轮的转动方向布置，多个第二叶片槽位于多个第 一叶片槽的径向内侧。燃料泵还包括泵壳，其可转动地容纳着叶轮， 并具有沿转动方向形成的第一泵通道和第二泵通道。第一泵通道沿着 第一叶片槽延伸。第一泵通道与位于副燃料箱内部的进口连通，以便 于抽吸燃料，并与出口连通，用于将燃料输送给发动机。第二泵通道 沿着第二叶片槽延伸。第二泵通道与位于副燃料箱外部、且开口在燃料箱中的进口连通，用于从燃料箱中抽吸燃料，且与开口在副燃料箱中的出口连通，用于将燃料输送给副燃料箱。第一、第二泵通道的横截面积分别为S1、 S2。相对于叶轮转动轴线的方向，第一、第二泵通 道的直径分别为Dl、 D2。横截面积Sl、 S2与直径Dl、 D2满足关系0. 6《 (S2xD2) / (SlxDl)幼.95。


从下文参照附图所作的详细描述，可更为清楚地理解上述内容以及本发明的其它目的、特征、以及优点。在附图中图1中的剖视图表示了根据第一实施方式的燃料泵的泵通道；图2中的剖视图表示了根据第一实施方式的燃料供给装置；图3中的图线表示了数值Q2/Q1与数值(S2xD2) / (SlxDl)之间的关系；图4中的图线表示了数值H/t与泵效率ri之间的关系；图5中的图线表示了数值W/H与泵效率ri之间的关系；图6中的剖视图表示了根据第二实施方式的燃料泵的泵通道；图7中的剖视图表示了根据第二实施方式的燃料供给装置；图8是叶轮的俯视图；图9中的图线表示了密封宽度al、泵效率ri、以及数值Q2/Q1之 间的关系；以及图10中的图线表示了厚度比B2/B1、速度提高比V2/V1、以及数 值Q2/Q1之间的关系。
具体实施方式
(第一实施方式)下面将参照图1到图5对第一实施方式进行描述。图2表示了根据第一实施方式的燃料泵。在图2中，粗实线表示了燃料的流动方向。 在燃料供给装置10的副燃料箱20容纳着燃料泵30的情况下，将燃料 供给装置10设置在燃料箱2中。燃料泵30是箱内型泵，其被设置在 车辆燃料箱的内部，其中的车辆例如是两轮机动车或四轮机动车。副燃料箱20例如是由树脂制成的，且被制成基本上为带底的圆筒 形或方箱形。副燃料箱20具有底壁22,其上设置有支脚23，支脚23 突伸向燃料箱2的底壁3。支脚23与燃料箱2的底壁3相接触。通过 设置支脚23，在副燃料箱20的底壁22与燃料箱2的底壁3之间形成 了空间210。燃料泵30包括马达部分32和泵体部分34。马达部分32对泵体 部分34进行驱动。壳体36将马达部分32和泵体部分34容纳在其中。 壳体36的两轴向端分别巻边固定到端盖38和泵壳50上。端盖38是 由树脂制成的。端盖38具有排流口39，燃料泵30经该排流口将燃料 泵送给内燃机500。马达部分32是具有永磁体、换向器、电刷、扼流圈、电枢40等 部件的DC电机。每块永磁体基本上都为弧形。这些永磁体沿着壳体36 的内环周部周向地排列。电枢40可在永磁体的径向内侧转动。电枢40具有转轴42,其由 位于两轴向端的金属轴承44可转动地支撑着。图2表示出了位于转轴 42其中一轴向端的金属轴承。轴承44由泵壳52支撑着。电枢40包括 转子铁心和线圈。转子铁心具有多个沿转动方向布置的磁芯。线圈分 别被缠绕在磁芯上。利用电刷和换向器向电枢40的线圈输送驱动电流。泵体部分34是涡轮泵，其包括泵壳50和52、以及叶轮70。泵体 部分34被设置在马达部分32的电枢40的一个轴向端处。两泵壳50、 52都是由铝等金属材料或树脂材料制成的壳体构件，其中的树脂材料对于燃料具有良好的耐受性，并具有优异的机械强度。泵壳50、 52可 转动地容纳着叶轮70。泵壳50盖住了泵体部分34位于副燃料箱20 的一侧。泵壳52盖住了泵体部分34位于电枢40的一侧。叶轮70是由树脂制成的，其对于燃料具有优异的耐受性，且具有 优良的机械强度，其基本上为盘形。如图1所示，叶轮70具有环形部分72，该环形部分限定了叶轮 的外环周。叶轮70具有多个位于环形部分72径向内侧的叶片槽74， 叶片槽74是相对于转动方向布置的。叶片槽74作为第一叶片槽74。 叶轮70具有多个位于叶片槽74径向内侧的叶片槽76。叶片槽76是相 对于转动方向进行布置的。相对于叶轮70的径向方向，叶片槽76所 处的位置与叶片槽74的位置是不同的。叶片槽76作为第二叶片槽76。叶片槽74、 76被设置在叶轮70的两轴向侧上。设置在叶轮70两 轴向侧的叶片槽75、 76是相互连通的。燃料流入到叶片槽74、 76中， 且燃料在位于两轴向侧的叶片槽74、 76中形成涡流300。在转动方向 上相互靠近的叶片槽74、 76分别被隔壁75、 77分隔开。位于叶轮70两轴向侧的泵壳50、 52分别形成了第一泵通道202 和第二泵通道206，两泵通道是在叶轮70上转动方向上沿着叶片槽74、 76形成的，且基本上为C形。第一泵通道202作为与叶片槽74连通的 第一泵通道。第二泵通道206作为与叶片槽76连通的第二泵通道。参见图2，泵壳50具有为第一泵通道202设置的燃料进口 201。 泵壳52具有第一泵通道202的燃料出口 203。燃料进口 201开口向副 燃料箱20的内部。第一泵通道202的燃料出口 203开口向马达部分32 中的燃料室208。燃料进口 201上设置有抽吸过滤器，用于去除从副燃 料箱20流来的燃料中所含的异物。泵壳50上带有第二泵通道206的燃料进口 205和燃料出口 207。燃料进口 205是延伸穿过副燃料箱20底壁22的通孔。燃料进口 205 开口到副燃料箱20的外部，也开口在燃料箱2的内部。燃料出口207 开口向副燃料箱20的内部。副燃料箱20底壁22的底部内侧环周部形 成了通孔，燃料进口 205延伸穿过该通孔。底壁22的底部内侧环周部 与燃料进口 205之间设置了用弹性材料制成的弹性构件64，该构件基 本上为圆筒形。弹性构件64起到了密封构件的作用。弹性构件64限 制了燃料从底壁22的通孔中泄漏出。燃料进口 205上设置有逆止阀66， 用于阻止燃料从副燃料箱20倒流到燃料箱2中。逆止阀66被设置在 燃料进口 205上，因而，阻止了燃料从燃料泵30倒流到燃料箱2中。 从而，在燃料泵30停止工作的情况下，其能蓄积住燃料。因而，在燃 料泵30开始工作时，其能快速地将燃料经燃料进口 205抽吸上来，并 将燃料从燃料箱2输送到副燃料箱20中。燃料进口 205上设置有抽吸 过滤器62，用于将来自于燃料箱2的燃料中所含的异物除去。抽吸过 滤器62设置在副燃料箱20底壁22与燃料箱2底壁3之间形成的空间 210中。参见图2，当电枢40工作时，叶轮70与转轴42—起转动，从而 将燃料经燃料进口201、 205抽吸到第一、第二泵通道202、 206中。 燃料在位于前向侧的叶片槽74、 76与位于后向侧的叶片槽74、 76之 间流入和流出，其中的前向侧和后向侧是相对于转动方向而言的。燃 料重复该出流、入流过程，从而形成涡流300,涡流受到挤压而从第一、 第二泵通道202、 206中流过。叶轮70的转动将燃料从副燃料箱20经燃料进口 201抽吸出来， 并加压使燃料流经位于两侧(相对于转动轴线而言)的第一泵通道202 。 燃料汇入到位于马达部分32 —侧的、泵壳52上的燃料出口 203中。 因而，燃料经燃料出口 203排出到马达部分32的燃料室208中。经燃料出口 203排出到燃料室208中的燃料流经电枢40外周部与永磁体内 周部之间的间隙。这样，燃料就通过端盖38上的排出口 39输送给了 发动机500。在此操作中，在泵体部分34中加压的燃料流经马达部分 32的内部，从而燃料可对马达部分32进行冷却，并对位于马达部分 32内部的滑动部分进行润滑。经排出口 39排送给发动机500的燃料量约为20L/h 300L/h。经 排出口 39输送的燃料量等于经第一泵通道202的燃料出口 203排出的 燃料量。叶轮70的转速约为4000到15000rpm。叶轮70转动而将燃料从燃料箱2经燃料进口 205抽吸上来，并对 燃料进行加压而使其流经位于两侧(相对于转动轴线而言)的第二泵 通道206。燃料汇入到泵壳50的燃料出口 207中，并经燃料出口 207 排出到副燃料箱20中。此条件下，从第一泵通道202输送来的燃料量为Q1。相对于叶轮 70的转动轴线，第一泵通道202的直径为Dl。第一泵通道202的橫截 面积为Sl。从位于第一泵通道202径向内侧的第二泵通道206输送来 的燃料量为Q2。相对于叶轮70的转动轴线，第二泵通道206的直径为 D2。第二泵通道206的横截面积为S2。叶轮每分钟的转速为R rpm。 数值Q1、 Q2是由如下的公式(1)、 (2)确定的。在这种结构中，相对 于转动轴线，第一、第二泵通道202、 206被设置在叶轮70的两侧， 且数值S1、 S2是第一、第二泵通道202、 206的位于叶轮70两侧的横截面积的总和。Ql=7ixSlxDlxR (1) Q2=tcxS2xD2xR (2)因而当从副燃料箱20向发动机500输送燃料时，无需考虑第一、 第二泵通道202、206中燃料的压力，仅考虑流经第一、第二泵通道202、206的燃料量，Q22Q1的条件足以保持副燃料箱20中的液位。也就是 说，如下的公式(3)足以保持副燃料箱20的液位。 Q2^Q1兀xS2xD2xR 2兀xSlxDlxR (S2xD2) /( SlxDl) 21 (3)但是，对从副燃料箱20输送到发动机500的燃料进行加压的第一 泵通道202中的压力高于对从燃料箱2输送到副燃料箱20的燃料进行 加压的第二泵通道206中的压力。因而，由公式(1)确定的、第一泵 通道202中排流量Q1的减小量大于由公式(2)确定的、第二泵通道 206中排流量Q2的减小量。因此，如果横截面积S1、 S2和直径D1、 D2被简单地确定为能满足公式(3)，则排流量Q2的实际数值将变得过 分地大于排流量Q1的实际值。结果就是，从燃料箱2输送到副燃料箱 20的燃料是过量的。下文将对叶轮70、以及第一泵通道202和第二泵通道206的设计 值进行介绍。叶轮70的外径在20mm—50mm之间的范围内。第一、第二泵通道 202、 206被确定为沿着叶片槽74、 76在相对于转动轴线的两侧位置 上。相对于转动轴线位于其中一侧的第一泵通道202的横截面积为Sl。 相对于转动轴线位于一侧的第二泵通道206的横截面积为S2。每个横 截面积S1、 S2被确定为处于2平方厘米到8平方厘米的范围内。流经 第一泵通道202的燃料排流量为Ql，第一泵通道202相对于叶轮70 转动轴线的直径为D1，流经第二泵通道206的燃料排流量为Q2，第二 泵通道206相对于叶轮70转动轴线的直径为D2,叶轮70的转速为R/ 分钟。排流量Q1、 Q2的数值是由上述的公式(1)、 (2)确定的。在公 式(1)、 (2)中，Sl被替代为2xSl，且S2被替代为2xS2。直径Dl为第一泵通道202的宽度Wl的中心100和相对于叶轮70径向方向上 的该宽度Wl的中心100之间的距离。直径D2是第二泵通道206的宽 度W2的中心102和相对于叶轮70径向方向上的宽度W2的中心102之 间的距离。此条件下，即使从副燃料箱20向位于燃料箱2外部的发动机500 输送燃料，Q22Q1的条件也足以保持副燃料箱20中的液位。也就是说， 公式(3)足以抑制副燃料箱20中液位的下降。燃料受压流经第一泵通道202的压力高于其受压流经第二泵通道 206的压力。燃料受压流经第一泵通道202的压力为P1，这些燃料被 从燃料泵30输送给发动机500。燃料还被以P2的压力经第二泵通道 206进行加压泵送，以便于从燃料泵30输送给副燃料箱20。例如，需 要燃料压力Pl在200kPa到800kPa的范围内，与此相对，所需的燃料 压力P2最大为50kPa。因此，在转动方向上，第一、第二泵通道202、 206中都产生了压差，进而造成向第一、第二泵通道202、 206中的燃 料施加了与转动方向相反的作用力。第一泵通道202中的反向作用力 大于第二泵通道206中的反向作用力。该压差还造成了燃料在第一、 第二泵通道202、 206中产生泄漏，该泄漏是经泵壳50、 52与叶轮70 之间的间隙发生的。燃料从第一泵通道202泄漏出去的泄漏量大于第 二泵通道206的泄漏量。因而，由公式(1)确定的第一泵通道202的 排流量Q1的减小量要大于由公式(2)确定的第二泵通道206的排流 量Q2的减小量。因此，如果横截面积S1、 S2和直径D1、 D2被简单地 确定为能满足公式(3)，则排流量Q2的实际数值将变得过分地大于排 流量Ql的实际值。结果就是，从燃料箱2输送到副燃料箱20的燃料 排流量Q2将变得过大。而向副燃料箱20输送的燃料能使得副燃料箱 20的液位得到保持就足够了。也就是说，不必从燃料箱2向副燃料箱20过量地输送燃料。因而，确定(S2xD2) /( SlxDl)的范围时需要考虑到燃料加压流 经第一泵通道202的压力P1的范围。被加压流经第一泵通道202、从 而从燃料泵30输送到发动机500的燃料的压力Pl例如在200kPa到800 kPa的范围内。因而，(S2xD2) /( SlxDl)的范围需要被确定为这样 使得燃料压力Pl例如变为处于200 kPa到800 kPa的范围内，且Q2/Q1 的实际值可能变为l。从图3得到了如下的公式(4)。 (S2xD2) / (SlxDl)幼.95 (4)可利用公式(4)来确定(S2xD2) / (SlxDl)的范围，以使得燃 料压力Pl处于200 kPa到800 kPa之间，且Q2/Q1的实际值可为1。此外，优选地是，沿着第一泵通道202和叶片槽74流动的涡流 300为圆形。此外，沿着第二泵通道206和叶片槽76流动的涡流300 也优选地为圆形。如果涡流300大体上为圆形，则可通过降低动能损 失而提高涡流300的泵送效率Ti，其中，涡流300流动方向的急剧变化会造成所述的动能损失。在叶轮70转动轴线的方向上，第一、第二泵通道202、 206的深 度分别为H1、 H2。使得第一、第二泵通道202、 206的深度H1、 H2基 本上分别等于叶片槽74、 76在叶轮70厚度方向上的深度就足以形成 大体上为圆形的涡流300。第一、第二泵通道202、 206的深度H1、 H2 基本上是叶轮70厚度t的1/2。因而，公式(5)、 (6)足以形成基本 为圆形的涡流300。Hl/t = 0.5 (5)H2/t=0.5 (6)实际上，如果Hl/t和H2/t的每个数值处于包含0. 5的预定范围 时，各个涡流300可能不会过于平坦。从图4可得到如下的公式(7)、(8)，以确定出分别满足条件Til^40^和ri22lOX的Hl/t和H2/t的范 围。由公式(7)、 (8)确定出的范围分别包括使第一、第二泵通道202 和206中泵送效率r(1、 Ti2为最大值的情况。<formula>formula see original document page 17</formula> (7)<formula>formula see original document page 17</formula> (8)第二泵通道206中的泵送效率小于第一泵通道202中的泵送效率， 因而，优选地是，尤其是要满足公式(8)。如果使两泵通道深度数值H1、 H2的两倍分别基本上等于第一、第 二泵通道202、 206在叶轮70径向方向上的宽度W1、 W2就足以形成基 本为圆形的涡流300。也就是说，公式(9)、 (10)足以形成基本为圆 形的涡流300。2=W1/H1 (9)2=W2/H2 (10)实际上，如果W1/H1和W2/H2的数值处于包含2的预定范围时， 各个涡流300的流动方向可能不会过于平坦。从图5可得到如下的公 式(11)、 (12)，以确定出分别满足条件111^40%禾卩112210%的W1/H1 和W2/H2的范围。由公式(ll)、 (12)确定出的范围分别包括使第一、 第二泵通道202和206中泵送效率iil、 rj2为最大值的情况。 W1/H1S2. 1 (11)H W2/H2S2. 5 (12)第二泵通道206中的泵送效率ri2小于第一泵通道202中的泵送效 率Til，因而，优选地是，尤其是要满足公式(12)。在该实施方式中，燃料泵30的叶片槽74、 76相对于叶轮70的径 向方向处于不同的位置上。燃料泵30将燃料从副燃料箱20输送给发 动机500，并将燃料从燃料箱2输送给副燃料箱20。在燃料泵30中，第一、第二泵通道202、 206的横截面积分别为S1、 S2，且第一、第二 泵通道202、 206相对于叶轮70轴向方向的直径为D1、 D2。此外，特 别是，考虑到对输送给发动机500的燃料进行加压的第一泵通道202 中的压力，(S2xD2) /( SlxDl)的范围被确定为满足公式(3)。因而， 可防止副燃料箱20中的燃料液位下降，并能防止从燃料箱2输送到副 燃料箱20的燃料量过度增加。另外，第一、第二泵通道202、 206的 深度Hl、 H2与叶轮70的厚度t被适当地确定出，以使得Hl/t和H2/t 处于公式(7)、 (8)所限定的范围内。第一、第二泵通道202、 206的 深度H1、 H2与第一、第二泵通道202、 206相对于径向方向上的宽度 W1、W2被适当地确定出，以使得W1/H1和W2/H2处于公式(11)、 (12) 所限定的范围内。因此，可阻止第一泵通道202与叶片槽74之间所形 成涡流300的形状变得扁平。此外，也能防止第二泵通道206与叶片 槽76之间所形成涡流300的形状变得扁平。这样就提高了泵送效率。 在上述的实施方式中，考虑到第一、第二泵通道202、 206中的燃 料压力，第一、第二泵通道202、 206的橫截面积S1、 S2以及直径D1、 D2被确定为满足公式(4)。0. 6"S2xD2) / (SlxDl)幼.95 (4) 因而，通过满足关系(S2xD2) / (SlxDl),可防止从燃料 箱2向副燃料箱20输送的燃料量Q2变得过分小于从副燃料箱20输送 到发动机500的燃料量Q1。另外，通过满足关系(S2xD2) / (SlxDl) 95，可防止从燃料箱2向副燃料箱20输送的燃料量Q2变得过分大 于从副燃料箱20输送到发动机500的燃料量Q1。因而，通过将第一、 第二泵通道202、 206的横截面积S1、 S2以及直径D1、 D2确定为可满 足公式(4)，能防止从燃料箱2输送到副燃料箱20的燃料量变得过大， 并能防止副燃料箱20的液位下降。从第一泵通道输送的燃料压力为P (kPa)，其满足关系 200^^800。在燃料压力处于200^^800范围的情况下，通过将第一、 第二泵通道202、 206的横截面积S1、 S2以及直径D1、 D2确定为可满 足公式(4)，能防止从燃料箱2输送到副燃料箱20的燃料量变得过大， 并能防止副燃料箱20的液位下降。随着叶轮70的转动，第一、第二泵通道202、 206中的燃料重复 地从位于前向侧的叶片槽74、 76中流出，并流入到位于后向侧的叶片 槽74、 76中，因而，燃料在被受压时可形成涡流，其中的前向侧和后 向侧是相对于转动方向而言的。优选地是，在各个通道中，涡流300 的横截面为圆形，其中的通道包括第一、第二泵通道202、 206以及叶 片槽74、 76。涡流300的横截面基本上为圆形，从而可防止涡流300 的流动方向出现急剧变化，进而可保持涡流300的动能。因而，可提 高第一、第二泵通道202、 206中的泵送效率ril和"2。使得第一、第 二泵通道202、 206的深度Hl、 H2基本上等于各个叶片槽74、 76在叶 轮70厚度方向上的深度就足以形成基本为圆形的涡流300。如公式 (5)、 (6)的限定，第一、第二泵通道202、 206各自的深度Hl、 H2 分别基本上等于叶轮70厚度t的1/2。实际上，当H/t处于包含0.5 的预定范围时，涡流300不会过分扁平。Hl=t/2H2二t/2Hl/t = 0.5 (5) H2/t=0.5 (6)第二泵通道206相对于转动轴线的深度为H2,叶轮70的厚度为t， 且H2与t满足关系H2/t《0.6。因而，阻止第二泵通道206中 的涡流300过于扁平。在这种结构中，第二泵通道206中涡流300的能量得以保持，并能提高第二泵通道206中的泵送效率ri2。燃料在流 经第二泵通道206后的压力小于燃料流经第一泵通道202后的压力。 因而，优选地是，通过满足关系0.2S H2/t幼.6来提高泵送效率。第一泵通道202相对于叶轮70转动轴线方向的深度为Hl。叶轮 70的厚度为t。 Hl与t满足关系Hl/t^).6，因而，阻止第一 泵通道202中的涡流300过于扁平。在这种结构中，第一泵通道202 中涡流300的能量得以保持，并能提高第一泵通道202中的泵送效率 巾。使每个泵通道202、 206的每个深度数值H1、 H2的两倍分别基本 上等于第一、第二泵通道202、 206在叶轮70径向方向上的宽度W1、 W2就足以形成基本为圆形的涡流300。也就是说，公式(9)、 (IO)足 以形成基本为圆形的涡流300。实际上，当W/H处于包含2的预定范围 内时，涡流300不会过于扁平。2XH1=W12XH2=W22=W1/H1 (9) 2=W2/H2 (10)第二泵通道206相对于叶轮70径向方向的宽度为W2，且第二泵 通道206相对于转动轴线的深度为H2， W2和H2满足关系 5。因而，防止涡流300过于扁平。在这种结构中，第二 泵通道中涡流300的能量得以保持，并能提高第二泵通道中的泵送效 率T1。燃料在流经第二泵通道206后的压力小于燃料流经第一泵通道 202后的压力。因而，优选地是，通过满足关系1. 9《W2/H2《2. 5来提 高泵送效率ri。第一泵通道202相对于叶轮70径向方向的宽度为Wl，且第一泵通道202相对于转动轴线的深度为Hl， Wl和HI满足关系 1。因而，防止涡流300过于扁平。在这种结构中，第一 泵通道202中涡流300的能量得以保持，并能提高第一泵通道中的泵 送效率ti。(第二实施方式)图6到图8显示了具有本发明第二实施方式的燃料泵的燃料供给 装置。参见图6，在该实施方式中，第一泵通道302的第一横截面积为 Sl，其是图中用点划线表示的阴影部分，第二泵通道306的第二横截 面积为S2，其是图中用双点划线表示的阴影部分。第一横截面积Sl 与第二横截面积S2之间形成了密封宽度为al的密封部分。叶轮51具 有转动轴线0。泵送效率ri被定义为n= (PxQ) / (TxR)。式中，T为燃料泵的 马达部分所产生的扭矩，R为马达部分的转速，P为燃料流经泵通道后 的排出压力，Q为燃料流经泵通道后的排流量。参见图9，粗实线表示 了泵送效率Ti与密封宽度al之间的关系。燃料流经第一泵通道302后 的排流量为Ql，流经第二泵通道306后的排流量为Q2。在图9中，各 条虚线表示了数值Q2/Q1与密封宽度al之间的关系。虚线所表示的、 数值Q2/Q1与密封宽度al之间的关系是针对于直径为cp20、 cp30、 q>40、 (p50的叶轮51。在该实施方式中，燃料流经第一泵通道302后的压力Pl也在 200kPa与800kPa之间。燃料流经第二泵通道306之后的压力P2等于 或小于50kPa。也就是说，燃料压力Pl大于燃料压力P2。在该结构中， 燃料会从第一泵通道302泄漏到第二泵通道306中，因而，泵送效率Ti 会降低。通过增大密封宽度al可减小燃料的泄漏。如果密封宽度al 等于或大于lmm，泵送效率ril将变为等于或大于40X，这样就能达到足够的泵送效率nl。作为备选方案，如果密封宽度al小于lmm，燃料 就可从第一泵通道302泄漏到第二泵通道306中，因而，泵送效率ril 急剧下降。作为备选方案，当密封宽度al等于或大于2.5mm时，泵送 效率ril基本上变为恒定状况，不再增加。此外，如果密封宽度al过大，就无法保证第二泵通道306具有足 够的第二横截面积S2，且无法满足关系Q22Q1。如果Q2/Q1的数值大 于或等于1，就能满足关系Q22Q1。为了满足关系Q22Q1，在叶轮51 的直径为cp50的情况下，密封宽度al被设定为等于或小于8. 5mm，当 叶轮51的直径为cp30的情况下，密封宽度al被设定为等于或小于 2. 5mm。直径为cp30是常规数值。考虑到这些前提条件，密封宽度al 的最佳范围由如下的公式(13)确定。lSal^2.5 (13)从图7、 8可见，在该实施方式中，形成径向外侧叶片槽52a的各 个叶片板的厚度为B1，径向内侧叶片板的厚度为B2。厚度B1、 B2满 足关系B22B1。当处于燃料中时，叶轮51上位于径向内侧的叶片板以V2的扩张 速度扩张，而叶轮51上位于径向外侧的叶片板以VI的扩张速度扩张。 扩张速度V2与扩张速度VI的比值为V2/V1。随着叶轮51表面积的增 大，叶轮51叶片板的扩张速度也增大，且叶片板的厚度将变小。位于 径向外侧的叶片槽52a的厚度为Bl，位于径向内侧的叶片槽52a的厚 度为B2，两厚度之间的比值为B2/B1。在图10中，粗实线表示了扩张 速度比V2/V1与厚度比B2/B1之间的关系。如果扩张速度比V2/V1等 于或大于l，也就是说，如果扩张速度V2等于或大于扩张速度V1，位 于径向内侧的叶轮51所需的间隙就大于基于径向外侧的叶轮51所确 定的间隙。因而，优选地是，扩张速度比V2/V1等于或小于1。如果扩张速度比V2/V1等于1，厚度比B2/B1就为1.5。在图10中，虚线表示了数值Q2/Q1与厚度比B2/B1之间的关系。 如果叶片板的厚度B1、 B2增大，扩张速度就变低，然而，图6所示第 二泵通道306的第二横截面积S2就得不到充分的保证了，从而无法满 足关系Q22Q1。厚度比B2/B1等于或小于3，以便于满足关系Q2^Q1。 因而，符合扩张速度以及泵室中燃料量的厚度比B2/B1是由如下的公 式(14)确定的。1.5S(B2/B1)S3 (14) 在该实施方式中，第一泵通道与第二泵通道之间所形成的密封部 分的密封宽度为Wl,其满足条件lSal2.5。密封宽度al被确定为等 于或大于lmm，因而可阻止燃料从第一泵通道302泄漏到第二泵通道 306。此外，通过将密封宽度al确定为等于或小于2. 5匿，从燃料箱2 输送到副燃料箱20的燃料量Q2受到限制而不会过分地大于从副燃料 箱20输送给发动机500的燃料量Ql。这样，可提高泵通道的泵送效率 ri。叶轮51具有形成第一叶片槽的第一叶片板并且每一个的厚度为 Bl。叶轮51具有形成第二叶片槽的第二叶片板并且每一个的厚度为 B2。 B1和B2满足1.5幼2/B1S3。随着各个叶片板的厚度变小，扩张速 度增加。但是，随着各个叶片板厚度的增大，泵通道的横截面积将相 应地变小，因而，从燃料泵排出的燃料量将下降。因而，数值B2/B1 被设定为等于或大于1. 5，且各个第二叶片板的扩张速度被设定为等于 或小于各个第一叶片板的扩张速度。这样就可以保持叶轮51与泵壳之 间的间隙，从而可防止叶轮51与泵壳相互接触。此外，可通过将数值 B2/B1确定为等于或小于3，以便于满足关系Q22Q1。因而，可提高泵 送效率T1，并保持副燃料箱20的液位。相对于叶轮的转动轴线，在叶轮的一侧形成了一条泵通道。 在第一实施方式中，马达部分包括无刷电机。作为可选方案，马 达部分可包括带有电刷的马达。可适当地组合上述各实施方式的结构。在不背离本发明核心思想的前体下，可对上述实施方式作出各种 形式的改动和替换。
权利要求
1、一种用于将燃料从燃料箱(2)输送给容纳在其中的副燃料箱(20)、并将燃料从副燃料箱(20)输送给发动机(500)的燃料泵(30)，该燃料泵(30)包括叶轮(70、51)，具有多个第一叶片槽(74)和多个第二叶片槽(76)，每个叶片槽都沿着叶轮(70、51)的转动方向布置，相对于叶轮(70、51)的径向方向，多个第二叶片槽(76)位于多个第一叶片槽(74)的径向内侧；以及泵壳(50、52)，可转动地容纳着叶轮(70、51)，并具有各自沿转动方向形成的第一泵通道(202、302)和第二泵通道(206、306)，第一泵通道(202、302)是沿着第一叶片槽(74)形成的，用于将燃料从副燃料箱(20)输送给发动机(500)，第二泵通道(206、306)是沿着第二叶片槽(76)形成的，用于将燃料从燃料箱(2)输送到副燃料箱(20)，其中，第一和第二泵通道(202、206、302、306)的横截面积分别为S1、S2；相对于叶轮(70、51)转动轴线的方向，第一和第二泵通道(202、206、302、306)的直径分别为D1、D2；以及横截面积S1、S2与直径D1、D2满足关系0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95。
2、 根据权利要求1所述的燃料泵(30)，其特征在于第一泵通 道(202、 302)适于以压力P输送燃料；以及压力P满足关系200kPa^P幼00kPa。
3、 根据权利要求1所述的燃料泵(30)，其特征在于相对于转动轴线的方向，第二泵通道(206、 306)的深度为H2; 叶轮(70、 51)的厚度为t;以及 深度H2和厚度t满足关系0.2幼2/t幼.6。
4、 根据权利要求3所述的燃料泵(30)，其特征在于 相对于转动轴线，第一泵通道(202、 302)的深度为H1; 深度Hl和厚度t满足关系0mi/t幼.6。
5、 根据权利要求1到4之一所述的燃料泵(30)，其特征在于 相对于叶轮(70、 51)的径向方向，第二泵通道(206、 306)的宽度为W2;相对于转动轴线方向，第二泵通道(206、 306)的深度为H2;以及宽度W2与深度H2满足关系1.9SW2/H2《2. 5。
6、 根据权利要求5所述的燃料泵(30)，其特征在于 相对于径向方向，第一泵通道(202、 302)的宽度为W1; 相对于转动轴线，第一泵通道(202、 302)的深度为H1;以及 宽度W1与深度H1满足关系1。
7、 根据权利要求1到4之一所述的燃料泵(30)，其特征在于 第一泵通道(202、 302)与第二泵通道(206、 306)之间形成了密封部分，其密封宽度为al;以及 密封宽度al满足KalS2.5。
8、 根据权利要求1到4之一所述的燃料泵(30)，其特征在于 叶轮(70、 51)具有多个第一叶片板，它们形成了多个第一叶片槽(74)，且每个第一叶片板的厚度为B1;叶轮(70、 51)具有多个第二叶片板，它们形成了多个第二叶片 槽(76)，且每个第二叶片板的厚度为B2;以及厚度B1与厚度B2满足关系1.5《B2/B1S3。
9、 根据权利要求1到4之一所述的燃料泵(30)，其特征在于 还包括马达部分(32)，用于驱动叶轮(70、 51)而使其转动。
10、 一种燃料供给装置，包括根据权利要求1到4之一所述的燃料泵(30);以及 容纳着燃料泵(30)的副燃料箱(20)，其被接纳在燃料箱(2)中；其中，第一泵通道(202、 302)具有位于副燃料箱(20)内部的 进口 (201);第一泵通道(202、 302)具有用于向发动机(500)输送燃料的出 口 (203);第二泵通道(206、 306)具有位于副燃料箱(20)外部且开口在 燃料箱(2)中的进口 (205);以及第二泵通道(206、306)具有开口在副燃料箱(20)中的出口(207)。
11、 一种燃料供给装置，用于将燃料从燃料箱(2)供给给发动机 (500)，该燃料供给装置包括容纳在燃料箱(2)中的副燃料箱(20);以及 容纳在副燃料箱(20)中的燃料泵(30)，用于将燃料从燃料箱(2 ) 输送到副燃料箱(20)，同时将燃料从副燃料箱(20)输送给发动机 (500);其中的燃料泵(30)包括叶轮(70、51)，具有多个第一叶片槽(74)和多个第二叶片槽(76)， 每个叶片槽都沿着叶轮(70、 51)的转动方向布置，相对于叶轮(70、 51)的径向方向，多个第二叶片槽(76)位于多个第一叶片槽(74)的径向内侧；以及泵壳(50、 52)，可转动地容纳着叶轮(70、 51)，并具有各自沿转动方向形成的第一和第二泵通道(202、 206、 302、 306);其中，第一泵通道(202、 302)沿着第一叶片槽(74)延伸； 第一泵通道(202、 302)与位于副燃料箱(20)中的用于抽吸燃料的进口 (201)连通，并与用于向发动机(500)输送燃料的出口 (203)连通；第二泵通道(206、 306)沿着第二叶片槽(76)延伸； 第二泵通道(206、 306)与位于副燃料箱(20)外部且开口在燃 料箱(2)中的进口 (205)连通，用于从燃料箱(2)中抽吸燃料，且 与开口在副燃料箱(20)中的出口 (207)连通，用于将燃料输送给副 燃料箱(20)，其中，第一和第二泵通道(202、 206、 302、 306)的横截面积分 别为S1、 S2;相对于叶轮(70、 51)转动轴线的方向，第一和第二泵通道(202、 206、 302、 306)的直径分别为Dl、 D2;以及 横截面积S1、 S2与直径D1、 D2满足关系 0小于等于(S2xD2) / (SlxDl)小于等于95。
全文摘要
一种燃料泵及带有该燃料泵的燃料供给装置，该燃料泵包括叶轮(70)，叶轮具有沿转动方向布置的第一叶片槽(74)和第二叶片槽(76)。第二叶片槽(76)位于第一叶片槽(74)的径向内侧。燃料泵(30)具有泵壳(50、52)，其可转动地容纳着叶轮(70)，并具有第一、第二泵通道(202、206)。第一泵通道(202)是沿着第一叶片槽(74)形成的，用于将燃料从副燃料箱(20)输送给发动机(500)。第二泵通道(206)是沿着第二叶片槽(76)形成的，用于将燃料从燃料箱(2)输送到副燃料箱(20)。第一、第二泵通道(202、206)的横截面积分别为S1、S2，且相对于叶轮(70)转动轴线的方向，第一、第二泵通道的直径分别为D1、D2。数值S1、S2、D1、D2满足关系0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95。
文档编号F02M37/00GK101225785SQ20071019679
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者友松健一, 岩成荣二, 间真司 申请人:株式会社电装