專利名稱：內(nèi)置式燃料泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及把燃料供給到內(nèi)燃機(jī)中的燃料泵，本發(fā)明尤其涉及適合設(shè)置在燃料箱內(nèi)的燃料泵。
有兩種主要的燃料系統(tǒng)通常用來把燃料供給到機(jī)動(dòng)車如汽車、摩托車、小型摩托車、船和飛行器中的內(nèi)燃機(jī)中。這些燃料系統(tǒng)是以化油器為基礎(chǔ)的燃料系統(tǒng)和以噴射器為基礎(chǔ)的燃料系統(tǒng)。以化油器為基礎(chǔ)的燃料系統(tǒng)可以把空氣/燃料混合物提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中，通過燃料導(dǎo)管化油器從燃料箱中抽吸燃料，而燃料導(dǎo)管延伸到油箱中。當(dāng)化油器在導(dǎo)管內(nèi)提供真空時(shí)并且當(dāng)導(dǎo)管設(shè)置成使它的端部鄰近油箱底部時(shí)，燃料箱借助化油器通常幾乎完全排空。
以噴射器為基礎(chǔ)的燃料系統(tǒng)、尤其是直噴燃料系統(tǒng)需要燃料泵，從而以增大的壓力把燃料供給到燃料噴射器中。燃料泵可以通過電馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，并且可以方便地設(shè)置在燃料箱內(nèi)。在許多這種所謂的內(nèi)置式燃料泵中，泵的電馬達(dá)、尤其是電馬達(dá)的整流器和電刷被布置成被燃料箱內(nèi)所容納的燃料所淹沒，在它運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這有助于防止在馬達(dá)的整流器和電刷之間產(chǎn)生火花。
本申請(qǐng)人已發(fā)明了用于小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的燃料噴射系統(tǒng)。小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的一個(gè)例子是踏板式小型摩托車，該摩托車具有這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)該發(fā)動(dòng)機(jī)的排量大約為50cc到100cc。在這些情況下，優(yōu)選的是具有相對(duì)便宜的燃料泵，該燃料泵具有較小的電流消耗，同時(shí)為燃料噴射系統(tǒng)、尤其是為直噴燃料系統(tǒng)提供了足夠的壓力，而這些直噴燃料系統(tǒng)需要燃料以比進(jìn)氣歧管(進(jìn)氣口)噴射系統(tǒng)更高的壓力進(jìn)行供給。但是，典型的內(nèi)置式燃料泵不能提供這些特征的結(jié)合，并且典型地消耗了太高的電流(大約1.5A或者更大)，因此采用燃料噴射系統(tǒng)的小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的附件損失比較大。另一方面，具有較小功率消耗的泵典型地以不夠大的壓力供給燃料，從而使燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行有效地工作。
提供了這些特征的一種泵安裝有細(xì)長(zhǎng)活塞，該細(xì)長(zhǎng)活塞通過凸輪和從動(dòng)件裝置或者通過線性滑動(dòng)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種泵描述在本申請(qǐng)人的國際申請(qǐng)No.PCT/AU99/00601中，這個(gè)申請(qǐng)的細(xì)節(jié)在這里引入以作參考。但是，所描述的泵特別適合于用作直列式泵，并且具有完全密封的電馬達(dá)殼體。這種泵在使用時(shí)不能設(shè)置在燃料箱中，因?yàn)殡婑R達(dá)不能被充分地收容，從而使它不能安全地被燃料所淹沒。
許多現(xiàn)有內(nèi)置式燃料泵的另一個(gè)問題是，它們的結(jié)構(gòu)是這樣的，以致它們不能完全地排空燃料箱，并且在燃料箱內(nèi)留下了殘余燃料。這就限制了機(jī)動(dòng)車的最大范圍，因?yàn)樗荒苁褂萌剂舷鋬?nèi)的所有燃料。對(duì)于小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用(它們具有較小容量的燃料箱)而言，這種殘余燃料可以占有相當(dāng)大的燃料箱容量百分比。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種燃料泵，該泵可以設(shè)置在燃料箱內(nèi)，該泵克服了至少一個(gè)與公知燃料泵有關(guān)的問題。
考慮到這個(gè)，提供了一種燃料泵，該燃料泵可以設(shè)置在燃料箱內(nèi)，它包括燃料泵殼體；泵送機(jī)構(gòu)，它設(shè)置在殼體內(nèi)從而泵送燃料；電馬達(dá)，它驅(qū)動(dòng)泵送機(jī)構(gòu)，馬達(dá)被安裝在殼體內(nèi)的馬達(dá)腔中；泵送裝置的燃料入口；其中，燃料泵殼體包括通風(fēng)器裝置，當(dāng)借助進(jìn)入馬達(dá)腔的燃料來排出時(shí)，該裝置允許腔內(nèi)的空氣和燃料蒸汽出來。
優(yōu)選地，通風(fēng)器作為過濾器進(jìn)行工作。優(yōu)選地，在泵起動(dòng)之后，通風(fēng)器阻止空氣流出和流入馬達(dá)腔。
當(dāng)燃料泵設(shè)置在燃料箱內(nèi)并且把燃料加入到油箱中從而使之到達(dá)浸沒馬達(dá)腔的高度時(shí)，通風(fēng)器裝置的提供可以使馬達(dá)腔被燃料淹沒。燃料可以通過泵的燃料入口進(jìn)入，并且通過或者滲過泵送機(jī)構(gòu)和電馬達(dá)，因此迫使收集在泵殼體/馬達(dá)腔內(nèi)的空氣通過通風(fēng)器。相應(yīng)地，優(yōu)選的是，當(dāng)泵設(shè)置成在燃料箱內(nèi)使用時(shí)，燃料入口被設(shè)置在通風(fēng)器的下方。這使得通風(fēng)器有助于起動(dòng)泵。
通風(fēng)器裝置可以是繞結(jié)通風(fēng)板或者盤的形狀。燒結(jié)通風(fēng)器可以設(shè)置在馬達(dá)上方的合適位置，以致與燃料泵殼體中的孔共同進(jìn)行延伸，或者鄰近該孔，或者可以設(shè)置在端蓋上，而當(dāng)燃料泵設(shè)置到它的使用方位時(shí)，該端蓋可以與殼體的其余部分分開。殼體的剩余部分最好被密封，因此通風(fēng)器形成了這樣的主要機(jī)構(gòu)通過該機(jī)構(gòu)把空氣加入到馬達(dá)腔中，及通過該機(jī)構(gòu)從該馬達(dá)腔中排出空氣。燒結(jié)通風(fēng)器也可以具有足夠的厚度，從而起著火焰抑制器的作用，從而防止電馬達(dá)的整流器和/或電刷的火化所產(chǎn)生的火焰在馬達(dá)腔或者燃料箱內(nèi)產(chǎn)生燃燒或者爆炸。即，優(yōu)選地，通風(fēng)器具有足夠的厚度，從而防止在馬達(dá)腔內(nèi)所產(chǎn)生的任何火焰或者熱氣體跑到燃料箱內(nèi)。因此，例如，燒結(jié)通風(fēng)器的厚度可以是2-2.5mm的范圍。優(yōu)選地，通風(fēng)器具有100微米(um)的網(wǎng)格，并且優(yōu)選地，燒結(jié)材料的牌號(hào)是為60，并且優(yōu)選地，通風(fēng)器的直徑大約為10.5mm，厚度大約為2.5mm?？梢韵胂?，通風(fēng)器可以由其它材料形成。例如，通風(fēng)器可以由合成反滲透材料形成，這些材料有助于優(yōu)選地沿著一個(gè)方向進(jìn)行流動(dòng)。
燃料泵可以包括燃料出口，通過該出口使泵送機(jī)構(gòu)所泵出的燃料從泵中出來從而進(jìn)入燃料噴射式內(nèi)燃機(jī)的燃料供給回路。從燃料出口出來的燃料可以通過燃料供給回路的旁通調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器典型地把很大部分的燃料返回到燃料泵中。典型地，在正常工作情況下，希望至少50％的燃料返回到燃料泵中。在發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速條件下，燃料返回最高可以到達(dá)大約98％。返回的燃料可以流向設(shè)置在燒結(jié)通風(fēng)器上方的間隙(或者空間)，從而允許返回的燃料弄濕通風(fēng)器。套管可以支撐燃料返回線路，該線路可以使燃料流向通風(fēng)器上方的空間。當(dāng)燃料箱內(nèi)的燃料高度降低到小于通風(fēng)器的高度時(shí)，來自燃料返回通道的一些或者所有的燃料可以通過通風(fēng)器并且進(jìn)入到馬達(dá)腔中，從而落到馬達(dá)或者裝有馬達(dá)的腔內(nèi)的燃料頂部上。這確保了即使在燃料泵中燃料箱內(nèi)的燃料高度降低到小于燃料泵中的通風(fēng)器的高度，但是馬達(dá)至少部分地保持被燃料淹沒。當(dāng)落到轉(zhuǎn)子中的燃料擴(kuò)散通過馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)零件時(shí)，它還有助于為馬達(dá)提供潤(rùn)滑。此外，在馬達(dá)腔中保持燃料有助于使馬達(dá)腔內(nèi)的空氣/燃料比保持在足夠濃的水平上，而這種足夠濃的水平在腔內(nèi)使火焰熄滅，這有助于抑制由于使用電馬達(dá)而可能產(chǎn)生的燃燒和/或爆炸。
相應(yīng)地，優(yōu)選的是，馬達(dá)位于通風(fēng)器和進(jìn)入口之間的中間位置上，因此也可以實(shí)現(xiàn)馬達(dá)具有流過它的燃料的輔助優(yōu)點(diǎn)。
上述的燃料返回布置使燒結(jié)通風(fēng)器保持在濕的情況。這產(chǎn)生了特殊的工作優(yōu)點(diǎn)燃料泵可以幾乎完全地排空燃料箱。這是因?yàn)?，?dāng)燃料箱內(nèi)的燃料高度降低到小于通風(fēng)器的高度并且通風(fēng)器是濕的時(shí)，典型地，在燃料返回線路的作用下，相信通風(fēng)器上的表面張力作用可以在馬達(dá)燃料泵殼體內(nèi)產(chǎn)生局部真空，從而導(dǎo)致燃料被抽吸通過設(shè)置在進(jìn)入閥的燃料進(jìn)入側(cè)上的通風(fēng)道或者通道，并且進(jìn)入到泵機(jī)構(gòu)和通到馬達(dá)腔中。
相應(yīng)地，當(dāng)它允許收集在馬達(dá)腔內(nèi)的空氣排出時(shí)，已觀察到通風(fēng)器有助于泵的起動(dòng)。并且當(dāng)油箱內(nèi)的燃料高度降低到小于通風(fēng)器的高度時(shí)，相信弄濕的通風(fēng)器在馬達(dá)腔內(nèi)產(chǎn)生了局部真空，該局部真空有助于燃料的泵送。在這種意義上，通風(fēng)器可以進(jìn)行工作從而可選擇地阻止空氣流過泵殼體。
當(dāng)本發(fā)明的燃料泵用于小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用如小型摩托車中時(shí)，優(yōu)選的是，燃料泵具有小電流消耗(draw)，例如在14V時(shí)電流為0.5安培，優(yōu)選地在14V時(shí)電流不大于0.8安培，同時(shí)為小型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口噴射燃料系統(tǒng)或者直接燃料噴射系統(tǒng)以足夠壓力提供燃料。相應(yīng)地，優(yōu)選的是，對(duì)于這種電流消耗大小而言，泵以超過400Kpa(Kilo pascal)的壓力供給燃料，更加優(yōu)選的是，以超過600Kpa的壓力供給燃料。典型的雙流體直噴燃料系統(tǒng)(也稱為低壓直噴燃料系統(tǒng))以750Kpa的壓力輸送燃料，并且已觀察到泵以這種壓力供給燃料，而電流消耗小于0.8安培，并且典型地大約為0.6安培。還觀察到該泵以大約20巴壓力供給燃料。
泵送機(jī)構(gòu)可以包括細(xì)長(zhǎng)活塞，該活塞的長(zhǎng)度基本上大于活塞的橫截面直徑。活塞可滑動(dòng)地安裝在細(xì)長(zhǎng)的活塞通道內(nèi)。當(dāng)活塞被安裝在活塞通道內(nèi)時(shí)，活塞限定出了變?nèi)菔奖檬?，該泵室與燃料泵的燃料入口和燃料出口處于流體連通中。借助曲柄銷和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)或者連桿機(jī)構(gòu)，活塞可以被致動(dòng)來進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)可以包括曲柄銷，該曲柄銷支撐在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸上并且從該驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行延伸。曲柄銷可以接合被連接到細(xì)長(zhǎng)活塞的一端上的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。還可以想象到，活塞可以通過連桿來驅(qū)動(dòng)，該連桿的一端支撐在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸上，而另一端支撐在活塞上。這種驅(qū)動(dòng)布置被描述在本申請(qǐng)人的上述國際申請(qǐng)中。
活塞機(jī)構(gòu)的上述驅(qū)動(dòng)布置可以設(shè)置在室內(nèi)，而該室設(shè)置在燃料泵內(nèi)并且與設(shè)置馬達(dá)的腔連通。通風(fēng)線路可以把這個(gè)室與燃料入口連接起來，從而便于流體流入到這個(gè)室中，因此而流入到馬達(dá)中。局部真空產(chǎn)生于馬達(dá)腔內(nèi)，這種通風(fēng)線路有助于使燃料從進(jìn)入閥區(qū)域連通到馬達(dá)腔中。在這種方法中，馬達(dá)腔內(nèi)的燃料高度可以大于燃料箱內(nèi)的燃料高度。相信馬達(dá)腔內(nèi)的燃料起著進(jìn)入閥的輔助燃料源的作用。
過濾器可以設(shè)置在燃料入口處，從而過濾從燃料箱中進(jìn)入到燃料泵的燃料。優(yōu)選地，過濾器具有小于100um的網(wǎng)格，優(yōu)選地，該過濾器的尺寸大小與泵所提供的燃料系統(tǒng)的燃料噴射器內(nèi)所采用的任何過濾器相類似。
因此，本發(fā)明的燃料泵特別適合用于燃料箱內(nèi)，而電馬達(dá)容易被燃料淹沒，從而防止在整流器和電刷之間產(chǎn)生火花。此外，如果產(chǎn)生了這種火花，那么通風(fēng)器裝置也起著火焰抑制器的作用。燃料泵也具有基本上完全排空燃料泵的能力，因此有助于使安裝有這種燃料泵的機(jī)動(dòng)車的潛在驅(qū)動(dòng)范圍最大化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的燃料回路的燃料泵；所述燃料泵適合設(shè)置在燃料箱內(nèi)，所述燃料回路具有輔助燃料通道，所述燃料泵還適合于安裝所述輔助通道，因此在使用時(shí)，所述燃料泵的馬達(dá)被設(shè)置在所述輔助通道內(nèi)。
另一方面，這方面提供了一種內(nèi)燃機(jī)的燃料回路，該燃料回路包括燃料泵和輔助燃料通道；所述燃料泵適合于安裝所述輔助燃料通道，而使用時(shí)，所述泵的馬達(dá)被設(shè)置在所述輔助通道內(nèi)。
優(yōu)選地，所述輔助燃料通道是燃料返回回路，在使用時(shí)，它使過量的燃料返回到所述燃料箱內(nèi)。
優(yōu)選地，所述泵包括過濾器，該過濾器設(shè)置在所述輔助通道和所述馬達(dá)之間的中間位置上。優(yōu)選地，所述過濾器是通風(fēng)器，優(yōu)選地所述馬達(dá)設(shè)置在馬達(dá)腔內(nèi)，并且所述通風(fēng)器阻止空氣流入到所述馬達(dá)腔中，而在使用時(shí)，所述通風(fēng)器在所述馬達(dá)腔內(nèi)產(chǎn)生了局部真空。優(yōu)選地，當(dāng)被來自所述輔助通道的燃料弄濕時(shí)，所述通風(fēng)器在使用時(shí)提供了所述阻力，并且優(yōu)選地，當(dāng)是干燥時(shí)，所述通風(fēng)器提供了最小阻力。優(yōu)選地，所述阻力足以產(chǎn)生局部真空，該局部真空可以使燃料從進(jìn)入過濾器處至少升高到進(jìn)入閥中，更加優(yōu)選的是，它通過通風(fēng)線路而升高到馬達(dá)腔中，該通風(fēng)線路把鄰近進(jìn)入閥的區(qū)域與馬達(dá)腔連通起來。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通風(fēng)器是干燥的時(shí)，當(dāng)泵工作在8V到14V的終端電壓的范圍內(nèi)時(shí)，燃料可以提升20-25mm的高度，并且，當(dāng)通風(fēng)器是濕的時(shí)，而終端電壓為8V-14V的范圍時(shí)，燃料可以提升55-65mm的高度。因此，觀察到濕的通風(fēng)器提高了高度，當(dāng)使用網(wǎng)格尺寸大小為100um的通風(fēng)器時(shí)，通過該高度使燃料提升35-40mm。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的燃料泵，所述泵包括燃料入口，該燃料入口設(shè)置在小于所述泵的通風(fēng)器的高度上；所述通風(fēng)器提供空氣流過所述泵的阻力，因此在所述泵內(nèi)至少產(chǎn)生了局部真空；所述局部真空與所述入口相配合，從而有助于通過所述燃料入口抽吸燃料。
優(yōu)選地，所述通風(fēng)器可工作地設(shè)置成與第一腔相聯(lián)系，該第一腔與所述進(jìn)入閥的出口側(cè)分隔開；所述第一腔與鄰近所述進(jìn)入閥的進(jìn)入側(cè)的區(qū)域連通。優(yōu)選地，所述第一腔是所述泵的馬達(dá)的殼體，通風(fēng)線路在所述殼體和鄰近所述進(jìn)入閥的進(jìn)入側(cè)的所述區(qū)域之間提供流體連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種燃料回路，該燃料回路至少用于雙流體燃料噴射系統(tǒng)，其中所述燃料回路所提供的燃料包括第一所述流體，而推進(jìn)劑流體包括第二所述流體，所述燃料回路包括燃料泵，該燃料泵適合在壓力下、以間歇脈沖提供燃料；及壓力調(diào)節(jié)器，它把所述燃料供給到燃料測(cè)量裝置中；所述壓力調(diào)節(jié)器在壓差作用下進(jìn)行工作，該壓差是燃料壓力和所述第二流體壓力的差值；所述壓差小于所述壓力脈沖上，因此在預(yù)定誤差內(nèi)所述燃料測(cè)量裝置可以精確地測(cè)量所述燃料了。
優(yōu)選地，所述燃料泵是單室泵。優(yōu)選地，所述壓差小于所述壓力脈動(dòng)的1/4，更加優(yōu)選的是，它小于所述壓力脈動(dòng)的1/5。
優(yōu)選地，所述第二流體是空氣，該空氣以大約500Kpa進(jìn)行供給，所述燃料以大約750Kpa進(jìn)行供給，所述泵具有每沖程0.041cc(立方厘米)的排量，并且所述燃料回路把燃料供給到50cc發(fā)動(dòng)機(jī)中。優(yōu)選地，所述泵具有DC馬達(dá)，當(dāng)終端電壓在14V和17V之間進(jìn)行改變時(shí)，該馬達(dá)消耗600mA到200mA范圍內(nèi)的電流。但是在12V時(shí)，它也是優(yōu)選的，泵消耗大約450mA。在14V時(shí)，優(yōu)選地，DC馬達(dá)工作在大約3900RPM(每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù))，并且在12V時(shí)，接近3300-3400RPM。泵可以工作在這些規(guī)定范圍之外，但是，這些規(guī)定范圍是優(yōu)選的工作參數(shù)。尤其地，已觀察到，當(dāng)以750Kpa輸送燃料時(shí)，每沖程0.041cc的泵典型地消耗小于8.4瓦特的電功率，這可以轉(zhuǎn)換成16瓦到30瓦之間的機(jī)械功率。典型的50cc發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了大約3.75KW，因此這些泵具有小于1％的、發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械功率的附件損失。
參照附圖便于描述本發(fā)明，這些附圖示出了至少一個(gè)可能的實(shí)施例。本發(fā)明的其它實(shí)施例也是可以的，因此附圖和描述的特殊性不能被理解來代替本發(fā)明前面描述的普通性。
在附圖中；

圖1是典型的燃料噴射式小型發(fā)動(dòng)機(jī)摩托車。
圖2a和2b是適合用于圖1的小型摩托車和其它小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的燃料噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的燃料供給回路的示意圖。
圖3是圖2a和圖2b的燃料回路中所采用的燃料泵的透視圖。
圖4是圖3的燃料泵的橫剖視圖。
這些實(shí)施例特別適合用作小型內(nèi)燃機(jī)機(jī)動(dòng)車如踏板式小型摩托車的內(nèi)置式燃料泵，這些機(jī)動(dòng)車使用內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口噴射燃料系統(tǒng)、低壓直噴燃料系統(tǒng)和其它直噴燃料系統(tǒng)。在本申請(qǐng)人專利US4693224、US4934329中詳細(xì)描述了內(nèi)燃機(jī)的低壓雙流體直噴燃料系統(tǒng)的例子，這些專利在這里引入以作參考。小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)車和其它應(yīng)用典型地具有大約50cc到100cc的排量，并且它們典型地具有較小的蓄電池容量，因此，特別適合于大約0.5安培的小電流的泵馬達(dá)。
這些實(shí)施例也應(yīng)用于供油回路中，該供油回路把燃料從燃料源如燃料箱泵送到內(nèi)燃機(jī)中，然后把過量的燃料返回到燃料源中。
為了更好地理解這些實(shí)施例應(yīng)用于其中的環(huán)境，現(xiàn)在描述圖1，其中圖1是小型摩托車300的示意圖，該示意圖示出了內(nèi)置式泵的小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用。小型摩托車具有前輪305和后輪310，這些輪子支撐著車架和離開路面320的相關(guān)板結(jié)構(gòu)315。車架和板結(jié)構(gòu)315包括車手區(qū)域325，該區(qū)域典型地具有座，該座可以支撐兩個(gè)車手。車手區(qū)域325位于后輪310的上方。發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)330被安裝在車手區(qū)域325和后輪310之間的中間部分上。方向把335可旋轉(zhuǎn)地安裝到車架和板結(jié)構(gòu)315上，并且還支撐吸振器340，該吸振器340把前輪305設(shè)置到小型摩托車300上。
在工作中，車手把它們自己定位到車手區(qū)域并且把它們的腿放置在擱腳架345上，并且這些擱腳架345設(shè)置在車架和相關(guān)的板結(jié)構(gòu)315的淺盤形地板350上。這些擱腳架345設(shè)置在方向把335的底部和車手區(qū)域325之間的中間部分上。方向把335具有機(jī)械節(jié)流致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以通過車手旋轉(zhuǎn)它們的手來致動(dòng)。方向把335還具有點(diǎn)火開關(guān)，該開關(guān)驅(qū)動(dòng)鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)330的電池和電控制元件及其它電元件如燃料泵和前照燈355之間的電路。
盡管也可以使用排量增大的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是小型摩托車具有單缸燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有大約50cc到100cc的較小排量。支撐內(nèi)置式泵的燃料箱可以設(shè)置在車手區(qū)域325的下方。內(nèi)置式泵把燃料供給到燃料供給回路中，該燃料供給回路與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器連通。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D2a和2b，每個(gè)附圖示意性地示出了發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的燃料供給回路，它們適合與圖1的小型摩托車和其它燃料噴射應(yīng)用一起使用，尤其適合與小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用一起使用。
圖2a的發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的燃料系統(tǒng)是直噴單缸兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)50，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有燃料箱1，該燃料箱1通過燃料泵3把燃料供給到燃料噴射器5中，而燃料泵3設(shè)置在燃料箱1內(nèi)，如本說明書中所描述的一樣。燃料供給回路還包括燃料壓力調(diào)節(jié)器4和燃料供給線52和燃料返回線53。根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制元件(ECU)11所接受到的測(cè)量信號(hào)，燃料噴射器6測(cè)量供給到燃料供給噴射器7中的燃料。燃料供給噴射器7通過空氣供給線70而與壓縮空氣處于流體連通中，而該空氣供給線70接受來自空氣壓縮機(jī)13的壓縮空氣。壓縮機(jī)13通過滾子從動(dòng)件來驅(qū)動(dòng)，而該滾子從動(dòng)件通過偏心凸輪68來驅(qū)動(dòng)，該凸輪68被飛輪67上或者形成飛輪67的一部分。燃料供給噴射器7使用壓縮空氣作為推進(jìn)劑，從而把燃料噴射器5所測(cè)量過的燃料輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)50的燃燒室61中。在本申請(qǐng)人的美國專利US4693224和US4934329(這些專利在前面已引用過)中可以發(fā)現(xiàn)這些燃料系統(tǒng)的其它例子。
燃料供給噴射器7以這樣的方式把燃油油束輸送到燃燒室61中，以致燃料通過火花塞8的火花間隙?；鸹ㄈㄟ^點(diǎn)火線圈10來控制，而點(diǎn)火線圈10本身通過ECU11來驅(qū)動(dòng)。在某些發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件(這些條件典型地低到中等負(fù)荷和低到中速條件)下，發(fā)動(dòng)機(jī)通過下面方法來進(jìn)行工作在燃燒室內(nèi)形成燃料的分層充量，而該分層充量通過火花塞8來點(diǎn)燃。優(yōu)選地，當(dāng)它從燃料輸送噴射器7中排出時(shí)，火花塞點(diǎn)燃燃油油束，從而形成了油束導(dǎo)向燃燒系統(tǒng)。
氣流通過空氣箱18和空氣過濾器19提供到燃燒室61中。空氣箱18與進(jìn)氣歧管65處于流體連通中，該進(jìn)氣歧管65位于節(jié)流閥16和進(jìn)氣簧片閥64之間。結(jié)合起來的歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器和濕度傳感器20常常被稱為TMAP傳感器，它被設(shè)置在進(jìn)氣歧管中。TMAP傳感器把MAP信號(hào)提供到ECU11中，而該ECU示出進(jìn)氣歧管65內(nèi)的壓力，并且同樣地把溫度信號(hào)提供到ECU11中，而ECU11示出了進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)50中的空氣溫度。TMAP傳感器20是模擬傳感器，通過使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)和數(shù)字脈沖調(diào)制過濾技術(shù)，該傳感器的信號(hào)可以通過ECU11來進(jìn)行脈沖調(diào)制。
進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流通過節(jié)流閥16的位置來進(jìn)行局部控制。這個(gè)位置通過節(jié)流閥位置傳感器15被指示到ECU11中。
借助油泵17把油供給到發(fā)動(dòng)機(jī)50中，該油泵17通過ECU11來控制，并且接受來自油箱12中的油。
至少在起動(dòng)時(shí)，借助電池22和點(diǎn)火開關(guān)21把電力供給到發(fā)動(dòng)機(jī)(包括燃料泵)中。
通過曲軸位置傳感器14和編碼輪66，ECU11接受活塞60在燃燒室61內(nèi)的位置的信息，而編碼輪66被安裝在飛輪67上。編碼輪66包括許多齒，典型地具有24個(gè)齒(其中一個(gè)齒可以被去掉，從而提供了標(biāo)準(zhǔn)齒)，這些齒通過位置傳感器14。這些齒與位置傳感器14相互作用，從而產(chǎn)生輸入到ECU11中的正方形波信號(hào)。正方形波通常是ECU11所探測(cè)到的脈沖前沿，ECU11在編碼輪通過位置傳感器16時(shí)探測(cè)到編碼輪66的每個(gè)前邊緣。
活塞60在燃燒室61內(nèi)的位置的信息通常稱為發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角。兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)被認(rèn)為具有360度的曲柄角，而四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)被認(rèn)為具有720度的曲柄角。因此，在工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角與發(fā)動(dòng)機(jī)在目前發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的瞬時(shí)位置相一致。相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的上死點(diǎn)(TDC)位置測(cè)量這個(gè)位置，該上死點(diǎn)位置對(duì)于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言是任何發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的最大壓縮點(diǎn)，而對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，它是進(jìn)氣沖程(即壓縮沖程)的最大壓縮點(diǎn)，它常常被稱為TDC點(diǎn)火。24齒的編碼器為兩沖程和四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)提供了15度的曲柄角分辨率。
圖2b是與圖4a的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)50相類似的、單缸四沖程進(jìn)氣口噴射發(fā)動(dòng)機(jī)150的示意圖。該四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)150具有燃料箱101，該燃料箱101在ECU116的控制下、通過燃料過濾器102、內(nèi)置式燃料泵103和燃料壓力調(diào)節(jié)器104而把燃料供給到燃料噴射器11中。燃料壓力調(diào)節(jié)器174與泵103形成一體，或者如果在下面這樣的位置上不與泵形成一個(gè)整體泵被安裝到燃料箱101中。相應(yīng)地，一個(gè)燃料供給線172從調(diào)節(jié)器174延伸到燃料噴射器172中。燃料返回通道173從調(diào)節(jié)器174延伸到泵103中。
空氣通過空氣箱105和進(jìn)氣歧管165而進(jìn)入到燃燒室161中，空氣箱105安裝有空氣過濾器106，而進(jìn)氣歧管165安裝著節(jié)流閥109、TMAP傳感器107、節(jié)流空氣旁通閥108和燃料噴射器111。
進(jìn)氣閥151在凸輪(未示出)工作的作用下被致動(dòng)，從而使進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣與燃燒室連通。燃料噴射器111把燃料噴射到進(jìn)氣歧管中，然后，該燃料借助進(jìn)氣而被輸送到燃燒室161中，因此在燃燒室161內(nèi)形成成均勻的燃料充量。火花塞112在點(diǎn)火線圈113的控制下進(jìn)行工作，而該點(diǎn)火線圈113本身通過ECU116來控制。在排氣沖程中，排氣閥152在凸輪工作的作用下被致動(dòng)從而允許燃燒氣體從燃燒室中流出。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器114把發(fā)動(dòng)機(jī)溫度表示到ECU116中。
發(fā)動(dòng)機(jī)150具有發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器115和相應(yīng)的編碼輪，從而在工作時(shí)示出發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)曲柄角。
至少在起動(dòng)時(shí)，通過電池118和點(diǎn)火開關(guān)117，給發(fā)動(dòng)機(jī)150(包括燃料泵103)供給電力。
參照?qǐng)D3和4，這些附圖示出了一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的燃料泵的細(xì)節(jié)，該燃料泵適合于設(shè)置在燃料箱內(nèi)如燃料箱101和上面詳細(xì)描述的燃料箱1。燃料泵包括燃料泵殼體1，在該殼體內(nèi)設(shè)置著電馬達(dá)3和泵裝置5。進(jìn)氣過濾器7被設(shè)置在燃料泵殼體1的一端上，該進(jìn)氣過濾器7用來過濾進(jìn)入到燃料泵的燃料入口9的燃料。當(dāng)燃料泵設(shè)置在燃料箱內(nèi)時(shí)，過濾器7設(shè)置在燃料箱的底部上或者設(shè)置在該底部的附近，并且可以設(shè)置在燃料箱底部的凹槽內(nèi)。通過過濾器7進(jìn)入到燃料入口9中的燃料通過進(jìn)氣閥組件11。該進(jìn)氣閥組件11詳細(xì)描述在本申請(qǐng)人的國際申請(qǐng)No.PCT/AU99/00601中，因此在這里不再描述任何細(xì)節(jié)了，但是，應(yīng)該注意的是，這種裝置確實(shí)提供了一種這樣的泵，該泵在高壓時(shí)效率高，與相同排量(該排量大約為每沖程0.04cc)的小效率泵相比，這種高壓便于泵馬達(dá)吸收較小的流量。泵的另一個(gè)特征在于，它可以被布置成設(shè)置在高壓的更小燃料量?jī)?nèi)，該高壓適合于小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射應(yīng)用。與典型的燃料泵相比(除了是相對(duì)效率之外)，借助排出較小量的燃料，泵具有較小的電流吸收，這是小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用(在這些應(yīng)用中，大電流燃料泵的發(fā)動(dòng)機(jī)功率的附件損失比較明顯)的優(yōu)點(diǎn)。泵布置5的結(jié)構(gòu)意味著，泵的輸出具有脈動(dòng)或者斷續(xù)的特性。這里，提供這種斷續(xù)特性作用的細(xì)節(jié)。
進(jìn)氣過濾器7可以是編織品如尼龍、聚酯或者其它合適的塑料和/或纖維，它們都是本領(lǐng)域中公知的，并且最好具有小于100um的粒度，盡管也可以使用更小的粒度，該更小的粒度與用作燃料噴射器的過濾器的任何網(wǎng)格相差不多，該燃料噴射器通過燃料泵來供給燃料。
優(yōu)選地，進(jìn)氣過濾器是具有進(jìn)入管的那種，該進(jìn)入管延伸到過濾器底部中。進(jìn)入管在鄰近過濾器底部處具有孔，因此通過進(jìn)入閥組件從過濾器底部的附近處抽吸燃料。
在工作時(shí)，燃料從進(jìn)入閥組件11到達(dá)泵送裝置5的泵室13中。泵送裝置5包括細(xì)長(zhǎng)的活塞15，該活塞15設(shè)置在活塞通道17內(nèi)，該通道17限定出變?nèi)菔奖檬?3。活塞15通過驅(qū)動(dòng)裝置19來驅(qū)動(dòng)從而進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置19包括曲柄銷21，該曲柄銷21支撐在電馬達(dá)3的驅(qū)動(dòng)軸6上并且從那里進(jìn)行延伸。曲柄銷21與連桿機(jī)構(gòu)23的一端相配合，而該連桿機(jī)構(gòu)23在另一端通過活塞15來支撐。優(yōu)選地，連桿、它的支撐結(jié)構(gòu)和具有曲柄銷21的接合機(jī)構(gòu)(如孔)由自潤(rùn)滑塑料構(gòu)成，該塑料適合高壓力速度應(yīng)用，例如聚醚醚酮(PEEK)，如在the Society ofAutomotive Engineers(SAE)paper 970244“LubriactedThermoplastic Composites for High P-V Application”WilliamsE.H中所描述的一樣。其它材料如PPS(OBG)和PPA(BQU)可以形成合適的替換物，它們也描述在SAE970244 Williams，E.H中。
驅(qū)動(dòng)裝置19支撐在室25內(nèi)，該室25設(shè)置在電馬達(dá)3的下部并且通到電馬達(dá)3中。內(nèi)部通風(fēng)線路27使這個(gè)室25在燃料進(jìn)入閥組件11的進(jìn)入側(cè)的一位置上與燃料入口9連通。優(yōu)選地，通風(fēng)線路27和燃料進(jìn)入閥組件11的進(jìn)入側(cè)鄰近，因此燃料進(jìn)入閥組件11可以通過通風(fēng)線路27從室25中抽吸燃料或者從室25中供給過量的燃料。
從泵送室13中所泵送出的燃料通過燃料出口閥29，并且通過燃料輸出通道31而到達(dá)燃料泵的燃料出口33。在這些實(shí)施例中，燃料入口的高度小于燃料出口的高度。這是某些內(nèi)置式應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)，盡管不能相信對(duì)于實(shí)施例的工作來說是必須的。當(dāng)出口通道31內(nèi)的壓力超過預(yù)定最小值時(shí)，減壓閥50把燃料從出口通道31連通到室25中。減壓閥50根據(jù)本領(lǐng)域公知的原理進(jìn)行工作，因此不進(jìn)一步進(jìn)行描述了。
電馬達(dá)3支撐在燃料泵殼體1的馬達(dá)腔10內(nèi)。腔10在頂部通過端蓋12來關(guān)閉。燒結(jié)通風(fēng)器2被支撐在端蓋12內(nèi)。燒結(jié)通風(fēng)器2被設(shè)置成鄰近孔8，該孔8通過端蓋12。通風(fēng)器允許空氣從馬達(dá)腔流到泵外部的位置中。
當(dāng)燃料泵設(shè)置在燃料箱內(nèi)時(shí)，燃料泵總體上浸入到燃料中。在這些情況下，燃料可以通過燃料入口9、通過內(nèi)部通風(fēng)線路27從而到達(dá)腔25，因此而通過馬達(dá)腔10。燃料通過或者滲過電馬達(dá)3，并且在該馬達(dá)腔10內(nèi)的任何空氣或者燃料蒸汽通過燒結(jié)通風(fēng)器2和孔8而從燃料泵中出來。這就允許燃料在馬達(dá)腔10內(nèi)升高到箱內(nèi)的燃料高度上，當(dāng)泵被燃料箱內(nèi)的燃料浸沒或者至少部分被浸沒時(shí)，這本身允許馬達(dá)3被淹沒。燃料淹沒馬達(dá)有利于防止在電馬達(dá)整流器和電刷(未示出)之間產(chǎn)生火花。
淹沒馬達(dá)和馬達(dá)腔意味著，在工作中，經(jīng)過通風(fēng)線路27、通過入口9和變?nèi)菔?3從過濾器7和馬達(dá)腔10中抽吸燃料。但是，相信主要的抽吸工作是通過入口過濾器7。
在某些燃料回路的工作期間，通過燃料泵所泵出的燃料的主要部分被返回到燃料源如燃料箱中。典型地，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，至少50％的燃料被返回了，而在怠速時(shí)，高達(dá)98％的燃料被返回了。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，從燃料泵輸送到燃料回路中的燃料通過旁通的調(diào)節(jié)器(未示出)，該調(diào)節(jié)器確保燃料(燃料回路沒有把該燃料輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)中)通過返回線路返回到燃料源中。
在優(yōu)選實(shí)施例中，返回線路被連接到燃料泵的燃料返回套管上。這就允許返回燃料進(jìn)入燒結(jié)通風(fēng)器2上方的空間37內(nèi)。這確保了，當(dāng)安裝泵的燃料箱內(nèi)的燃料量降低到小于燒結(jié)通風(fēng)器2的高度時(shí)，通過燃料使通風(fēng)器2保持濕的。
已發(fā)現(xiàn)，如果燒結(jié)通風(fēng)器2是濕的，并且燃料箱內(nèi)的燃料高度降低到小于燒結(jié)通風(fēng)器的高度，那么通風(fēng)器內(nèi)的最后表面張力作用在燃料泵殼體1內(nèi)產(chǎn)生了局部真空。這導(dǎo)致燃料經(jīng)過通風(fēng)線路27、通過燃料入口9而被抽吸到腔25中，已觀察到該通風(fēng)線路27把馬達(dá)腔25內(nèi)的燃料保持在高于燃料箱內(nèi)的燃料高度的高度上。相信，即使在燃料高度降低到小于進(jìn)入閥11的高度時(shí)，這種負(fù)排出壓力的增大有助于燃料泵連續(xù)泵出燃料。實(shí)際上，已發(fā)現(xiàn)，燃料泵將連續(xù)泵送，直到燃料高度降低到接近過濾器7的敏感元件41的底部為止。因此，本發(fā)明的燃料泵可以幾乎全部地排空燃料箱。另一方面，相信對(duì)空氣流動(dòng)提供阻力的通風(fēng)器也提供了這種局部真空。這種局部真空由于提供了泵殼體而可以實(shí)現(xiàn)，該泵殼體與通風(fēng)器和入口9被密封隔開。
也應(yīng)相信，沿著燃料返回通道返回的一些燃料(如果不是所有燃料)可以通過通風(fēng)器并且進(jìn)入到馬達(dá)腔中的馬達(dá)中。這有助于通過燃料使馬達(dá)保持濕的。相信燃料起著馬達(dá)潤(rùn)滑劑的作用，因此相信，通過馬達(dá)的燃料返回通道是特別有利的，在這里，燃料箱內(nèi)的燃料高度是這樣的，以致馬達(dá)不再被淹沒。
通過馬達(dá)腔的返回通道的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，馬達(dá)腔內(nèi)的額外燃料有助于使腔10內(nèi)的空氣/燃料比降低到小于理論配比，該理論配比有助于抑制腔內(nèi)可以產(chǎn)生的任何火焰。
在這方面，相信通過使用足夠厚的通風(fēng)器可以抑制在馬達(dá)室內(nèi)可以產(chǎn)生的任何火焰，從而防止火焰通常進(jìn)入燃料箱中，并且防止產(chǎn)生爆炸，并從而防止熱氣體一旦通過通風(fēng)器而重新點(diǎn)燃。通風(fēng)器可以由燒結(jié)金屬形成。相信2mm-2.5mm之間的厚度是有效的，但是已發(fā)現(xiàn)2.3mm對(duì)于小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的燃料泵而言已足夠了。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的通風(fēng)器特別有效它的直徑接近10.5mm、厚度接近2.5mm，并且該通風(fēng)器由等級(jí)為60的燒結(jié)材料形成，從而具有大約100um的網(wǎng)格，但是相信具有在80um到120um范圍內(nèi)的網(wǎng)格的通風(fēng)器也是有效的。還相信，對(duì)空氣流動(dòng)提供阻力的其它材料也提供了詳細(xì)描述過的燒結(jié)通風(fēng)器材料的有效替換物。例如，火焰抑制器的金屬編織網(wǎng)或者替換形式也是合適的。
替換實(shí)施例可以不具有燃料返回回路，或者可以不把鄰近孔的燃料返回通道設(shè)置到安裝馬達(dá)的腔中。在這些實(shí)施例中，可以設(shè)計(jì)額外燃料通道如主供給線路或者返回線路的分支線路，該額外燃料通道把燃料供給到通風(fēng)器中，從而使通風(fēng)器保持濕態(tài)，或者使燃料在馬達(dá)上方保持流動(dòng)。
常常不需要在燃料回路中提供通風(fēng)器，該燃料回路使燃料返回通過內(nèi)置式馬達(dá)，但是在一些應(yīng)用中，優(yōu)選的是，這種回路具有這種通風(fēng)器或者過濾器。另一方面，相信從具有通風(fēng)器和燃料返回線路(該線路旁通通風(fēng)器)的泵中獲得滿意的工作。
如上面詳細(xì)描述一樣，圖4a和4b的內(nèi)置式燃料泵機(jī)構(gòu)是單室布置，與標(biāo)準(zhǔn)燃料泵(它們的效率大約為15％)相比，這種布置在高壓和較小流動(dòng)速率下提供了較高的效率(大約30％)。在用于小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中如小型摩托車時(shí)，這使得泵吸收小于800mA、典型地為500mA。
在實(shí)現(xiàn)這種小電流吸收時(shí)，泵具有間歇輸出，這可以被看作燃料供給回路中的燃料壓力脈沖。在上述的雙流體燃料噴射系統(tǒng)中，燃料典型地通過燃料噴射器而被測(cè)量到氣動(dòng)輸送噴射器，而該燃料噴射器通常用于進(jìn)氣口噴射系統(tǒng)中。為了精確地測(cè)量燃料，燃料噴射器需要在它的燃料入口處承受相對(duì)穩(wěn)定的燃料壓力。
在雙流體系統(tǒng)中，通常相對(duì)于第二流體的壓力、典型地壓縮空氣的壓力來設(shè)置燃料噴射器入口處所承受的燃料壓力。典型地，輸送噴射器與第二流體的增壓源處于連續(xù)連通中。相應(yīng)地，燃料供給回路典型地具有高于第二流體的壓力，因此它可以克服第二流體的壓力而被測(cè)量到輸送噴射器中。不同壓力的控制調(diào)節(jié)器典型地被用來得到燃料供給壓力和第二流體壓力之間的這種不同壓力。
燃料供給回路承受由于使用例如一個(gè)室而產(chǎn)生的壓力脈沖，從而使燃料泵機(jī)構(gòu)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選的是，燃料供給壓力和第二流體的壓力之間的壓差超過壓力脈沖大小一個(gè)這樣的量，以致在通到燃料噴射器的入口處承受通常不變的壓力，該燃料噴射器測(cè)量進(jìn)入燃料輸送噴射器的燃料。這種通常不變的壓力應(yīng)該足以在預(yù)定測(cè)量誤差內(nèi)測(cè)量進(jìn)入到燃料輸送噴射器中的燃料。
例如，在圖2a的50cc的小型摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)現(xiàn)這樣的上述實(shí)施例的泵就足夠了該泵具有4mm直徑的柱塞，在燃料壓力和壓縮空氣之間的壓差為250Kpa時(shí)，該柱塞每個(gè)沖程輸送0.041cc。為此，燃料壓力接近750Kpa并且壓縮空氣的壓力接近500Kpa。泵以DC馬達(dá)為動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在終端的兩端電壓為14V時(shí)，該泵具有每分鐘3900沖程的頻率，而在12V時(shí)，泵典型地工作在每分鐘3300和3400沖程之間。相應(yīng)地，希望生產(chǎn)中的典型泵吸收小于大約11.2瓦特的電能(即在14V時(shí)小于0.8A)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)泵的電馬達(dá)的交流發(fā)電機(jī)或者磁電機(jī)的效率，該電能典型地具有20到30瓦特之間的機(jī)械功。典型的50cc發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了大約3.75KW的功率，相應(yīng)地，典型生產(chǎn)泵可能具有小于1％的發(fā)動(dòng)機(jī)寄生機(jī)械功率。
柱塞的直徑可能大于4mm。對(duì)于各種各樣的泵(這些泵在750Kpa下在馬達(dá)終端的兩端電壓為14V時(shí)輸送燃料)而言，已觀察到下面細(xì)節(jié)
還發(fā)現(xiàn)，具有4mm柱塞的典型泵在燃料線路中可以產(chǎn)生高達(dá)20Bar壓力。
還觀察到，泵(該泵具有4mm柱塞和通風(fēng)器，該通風(fēng)器的直徑大約為10.5mm、厚度大約為2.5mm并且具有大約100um的網(wǎng)格)通過干燥的通風(fēng)器、20到25mm的負(fù)吸程、終端電壓處于8-14V的范圍內(nèi)來提升燃料。還觀察到，通過濕式通風(fēng)器，如把通風(fēng)器設(shè)置在燃料返回通道中所提供的一樣，對(duì)于相同的終端電壓而言，負(fù)吸程范圍增大到55-65mm。當(dāng)通風(fēng)器是濕的并且當(dāng)燃料箱內(nèi)的燃料高度小于通風(fēng)器高度時(shí)，相信這種增大的負(fù)吸程可以產(chǎn)生，其結(jié)果是，通過表面張力作用在馬達(dá)腔內(nèi)產(chǎn)生了局部真空。還相信這種增大的負(fù)吸程沿著通風(fēng)線路27抽吸燃料，并且把燃料輸送到馬達(dá)腔中，從而導(dǎo)致馬達(dá)腔內(nèi)的燃料高度常常超過燃料箱內(nèi)的燃料高度。相信，這種負(fù)吸程使泵幾乎完全排空燃料箱(即允許泵從進(jìn)入閥組件11的高度下方抽吸燃料)。
這些實(shí)施例提供了一種燃料泵，該燃料泵可以設(shè)置在燃料箱內(nèi)，并且浸入在燃料中。對(duì)于直噴燃料系統(tǒng)而言，燃料泵以足夠大的壓力和以足夠小的功率消耗提供燃料，以致它可以用在小型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中。
如這里所描述的、本發(fā)明和實(shí)施例的變化和改進(jìn)包括在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料泵，該燃料泵可以設(shè)置在燃料箱內(nèi)，它包括燃料泵殼體；泵送機(jī)構(gòu)，它設(shè)置在殼體內(nèi)從而泵送燃料；電馬達(dá)，它驅(qū)動(dòng)泵送機(jī)構(gòu)，通過殼體使馬達(dá)安裝在馬達(dá)腔中；泵送裝置的燃料入口；其中，燃料泵殼體包括通風(fēng)器裝置，當(dāng)借助進(jìn)入馬達(dá)腔的燃料來排出時(shí)，該裝置允許腔內(nèi)的空氣和燃料蒸汽出來。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料泵，其特征在于，通風(fēng)器還適合作為過濾器進(jìn)行工作。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的燃料泵，其特征在于，在泵起動(dòng)之后，通風(fēng)器阻止空氣流出和流入馬達(dá)腔。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的燃料泵，其特征在于，當(dāng)泵設(shè)置成在燃料箱內(nèi)使用時(shí)，燃料入口被設(shè)置在通風(fēng)器的下方，因此通風(fēng)器有助于起動(dòng)泵。
5.如前述權(quán)利要求任一所述的燃料泵，其特征在于，通風(fēng)器裝置是繞結(jié)通風(fēng)板或者盤的形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料泵，其特征在于，燒結(jié)通風(fēng)器設(shè)置在馬達(dá)上方，該馬達(dá)鄰近燃料泵殼體內(nèi)的孔，或者設(shè)置在端蓋上，而當(dāng)燃料泵處于它使用時(shí)的位置上，該端蓋與殼體的其余部分分開。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的燃料泵，其特征在于，燒結(jié)通風(fēng)器具有足夠的厚度，從而起著電馬達(dá)的火焰抑制器的作用。
8.如權(quán)利要求5-7任一所述的燃料泵，其特征在于，在泵起動(dòng)期間，燒結(jié)通風(fēng)器是干燥的，因此收集起來的空氣可以從泵中出來，并且在泵工作期間保持濕的狀態(tài)，從而有助于提供局部真空。
9.如權(quán)利要求1-4任一所述的燃料泵，其特征在于，通風(fēng)器裝置呈板形或者盤形，它由合成反滲透材料形成，該材料有助于優(yōu)選地沿著一個(gè)方向進(jìn)行流動(dòng)。
10.如前述權(quán)利要求任一所述的燃料泵，其特征在于，泵包括燃料出口，通過該出口使泵送機(jī)構(gòu)所泵出的燃料出來，其中從燃料出口出來的燃料通過旁通調(diào)節(jié)器，從而把很大部分的燃料返回到燃料泵中。
11.如權(quán)利要求10所述的燃料泵，其特征在于，在正常工作條件下，至少50％的燃料返回到燃料泵中，而在發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速條件下，高達(dá)大約98％燃料被返回。
12.如權(quán)利要求10或者11所述的燃料泵，其特征在于，返回的燃料流向設(shè)置在通風(fēng)器裝置上方的空間，因此當(dāng)燃料高度降低到小于通風(fēng)器裝置的高度時(shí)，馬達(dá)至少部分地保持被燃料淹沒。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料泵，其特征在于，馬達(dá)設(shè)置在通風(fēng)器裝置和進(jìn)入口之間的中間位置上，從而在泵工作期間有利于燃料流過馬達(dá)。
14.如前述權(quán)利要求任一所述的燃料泵，其特征在于，泵送機(jī)構(gòu)包括細(xì)長(zhǎng)活塞，該活塞的長(zhǎng)度基本上大于活塞的橫截面直徑，活塞可滑動(dòng)地安裝在細(xì)長(zhǎng)的活塞通道內(nèi)，從而限定出了變?nèi)菔奖檬?，該泵室與燃料泵的燃料入口和燃料出口處于流體連通中。
15.如權(quán)利要求14所述的燃料泵，其特征在于，借助驅(qū)動(dòng)裝置，使活塞被致動(dòng)來進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置包括曲柄銷和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄銷，該曲柄銷支撐在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸上并且從該驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行延伸，曲柄銷接合被連接到細(xì)長(zhǎng)活塞的一端上的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求14所述的燃料泵，其特征在于，活塞可以通過驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)從而進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置包括凸輪，該凸輪支撐在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸上，并且鄰接凸輪從動(dòng)件，而該從動(dòng)件設(shè)置在活塞的所述端部上。
17.如權(quán)利要求15或者16所述的燃料泵，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在室內(nèi)，而該室設(shè)置在馬達(dá)下方的泵內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的燃料泵，其特征在于，通風(fēng)線路把這個(gè)室與燃料入口連接起來，從而便于流體流入到這個(gè)室中，因此而流入到馬達(dá)中。
19.一種內(nèi)燃機(jī)的燃料回路的燃料泵，所述燃料泵適合設(shè)置在燃料箱內(nèi)，所述燃料回路具有輔助燃料通道，所述燃料泵還適合于安裝所述輔助通道，因此在使用時(shí)，所述燃料泵的馬達(dá)被設(shè)置在所述輔助通道內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的燃料泵，其特征在于，所述輔助燃料通道是燃料返回回路，在使用時(shí)，它使過量的燃料返回到所述燃料箱內(nèi)。
21.如權(quán)利要求19或者20所述的燃料泵，其特征在于，所述泵包括過濾器，該過濾器設(shè)置在所述輔助通道和所述馬達(dá)之間的中間位置上。
22.如權(quán)利要求21所述的燃料泵，其特征在于，所述過濾器是通風(fēng)器，所述馬達(dá)設(shè)置在馬達(dá)腔內(nèi)，所述通風(fēng)器阻止空氣流入到所述馬達(dá)腔中，而在使用時(shí)，所述通風(fēng)器在所述馬達(dá)腔內(nèi)產(chǎn)生了局部真空。
23.如權(quán)利要求22所述的燃料泵，其特征在于，當(dāng)被來自所述輔助通道的燃料弄濕時(shí)，所述通風(fēng)器在使用時(shí)提供了所述阻力，并且當(dāng)是干燥時(shí)，所述通風(fēng)器提供了最小阻力。
24.如權(quán)利要求23所述的燃料泵，其特征在于，所述阻力足以產(chǎn)生局部真空，該局部真空可以使燃料從進(jìn)入過濾器處升高到進(jìn)入閥中。
25.如權(quán)利要求24所述的燃料泵，其特征在于，局部真空可以把燃料升高到大約30mm的高度。
26.一種內(nèi)燃機(jī)的燃料回路，該燃料回路包括燃料泵和輔助燃料通道；所述燃料泵適合于安裝所述輔助燃料通道，而使用時(shí)，所述泵的馬達(dá)被設(shè)置在所述輔助通道內(nèi)。
27.一種內(nèi)燃機(jī)的燃料泵，所述泵包括燃料入口，該燃料入口設(shè)置在小于所述泵的通風(fēng)器的高度上；所述通風(fēng)器提供空氣流過所述泵的阻力，因此在所述泵內(nèi)至少產(chǎn)生了局部真空；所述局部真空與所述入口相配合，從而有助于通過所述燃料入口抽吸燃料。
28.一種燃料回路，該燃料回路至少用于雙流體燃料噴射系統(tǒng)，其中所述燃料回路所提供的燃料包括第一所述流體，而推進(jìn)劑流體包括第二所述流體，所述燃料回路包括燃料泵，該燃料泵適合在壓力下、以間歇脈沖提供燃料；及壓力調(diào)節(jié)器，它把所述燃料供給到燃料測(cè)量裝置中；所述壓力調(diào)節(jié)器在壓差作用下進(jìn)行工作，該壓差是燃料壓力和所述第二流體壓力的差值；所述壓差大于所述壓力脈沖上，因此在預(yù)定誤差內(nèi)所述燃料測(cè)量裝置可以精確地測(cè)量所述燃料了。
29.如權(quán)利要求28所述的燃料回路，其特征在于，燃料泵是單室泵。
30.如權(quán)利要求28或者29所述的燃料回路，其特征在于，所述壓力脈沖小于所述壓差的1/4，優(yōu)選的是，它小于所述壓差的1/5。
31.如權(quán)利要求28-30任一所述的燃料回路，其特征在于，所述第二流體是空氣，該空氣以大約500Kpa進(jìn)行供給，所述燃料以750Kpa進(jìn)行供給，所述泵具有每沖程0.041cc的排量，并且所述燃料回路把燃料供給到50cc發(fā)動(dòng)機(jī)中。
32.如權(quán)利要求31所述的燃料回路，其特征在于，所述泵具有DC馬達(dá)，當(dāng)終端電壓在14V和17V之間進(jìn)行改變時(shí)，該馬達(dá)消耗600mA到200mA范圍內(nèi)的電流。
33.如權(quán)利要求32所述的燃料回路，其特征在于，在12V時(shí)，泵消耗大約450mA。
34.如權(quán)利要求32或者33所述的燃料回路，其特征在于，在14V時(shí)，DC馬達(dá)工作在大約3900RPM，并且在12V時(shí)，接近3300-3400RPM。
35.一種具有內(nèi)燃機(jī)的小型摩托車，該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)燃料噴射器，該噴射器從燃料供給回路中接受燃料，該燃料供給回路包括燃料泵，該泵設(shè)置在燃料箱內(nèi)，燃料泵產(chǎn)生了小于1％的、所述發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械功率的附件損失。
36.如權(quán)利要求35所述的小型摩托車，其特征在于，所述燃料噴射器是直噴燃料噴射器，該噴射器接受壓力超過600Kpa的燃料。
37.如權(quán)利要求35或者36任一所述的小型摩托車，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有大約100cc或者更小的排量。
38.如權(quán)利要求35-37任一所述的、具有燃料泵的小型摩托車，其特征在于，所述泵具有泵送機(jī)構(gòu)，其中所述泵被布置來在燃料輸送壓力大約為750Kpa時(shí)產(chǎn)生至少55mm的負(fù)吸程，而泵送裝置具有直徑大約為4mm的活塞。
39.如權(quán)利要求38所述的小型摩托車，其特征在于，至少在燃料箱內(nèi)的燃料降低到小于通風(fēng)器的高度時(shí)，產(chǎn)生了所述負(fù)吸程，其中通過燃料返回通道使所述通風(fēng)器保持濕的狀態(tài)。
40.如權(quán)利要求35-39任一所述的小型摩托車，其特征在于，燃料泵還包括泵送機(jī)構(gòu)，該泵送機(jī)構(gòu)通過燃料進(jìn)入閥吸入燃料并且通過燃料出口閥排出燃料，燃料泵送機(jī)構(gòu)通過電馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，而電馬達(dá)設(shè)置在馬達(dá)腔內(nèi)，馬達(dá)腔具有通風(fēng)器裝置，從而從燃料箱或者燃料返回線路把燃料抽吸到馬達(dá)腔中。
41.如權(quán)利要求40所述的小型摩托車，其特征在于，所述馬達(dá)腔與緊緊靠著所述進(jìn)入閥的進(jìn)入側(cè)的位置處于流體連通中。
全文摘要
一種燃料泵，該燃料泵可以設(shè)置在燃料箱內(nèi)，它包括燃料泵殼體(1)；泵送機(jī)構(gòu)(5)，它設(shè)置在殼體(1)內(nèi)從而泵送燃料；電馬達(dá)(3)，它驅(qū)動(dòng)泵送機(jī)構(gòu)(5)，通過殼體(1)使馬達(dá)(3)安裝在馬達(dá)腔(10)中；泵送裝置的燃料入口；其中，燃料泵殼體(1)包括通風(fēng)器裝置(2)，當(dāng)借助進(jìn)入馬達(dá)腔(10)的燃料來排出時(shí)，該裝置允許腔(10)內(nèi)的空氣和燃料蒸汽出來。
文檔編號(hào)F02M67/00GK1439076SQ01811783
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2001年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月3日
發(fā)明者安東尼·D·基林, 安德魯·M·沙姆斯, 理查德·J·奧布賴恩, 沃爾特·J·奧基夫 申請(qǐng)人:軌道工程有限公司