一种用于汽车油箱的燃料抽取装置 【技术领域】
本发明涉及用于从汽车油箱中抽取燃料的系统的领域。背景技术
目前，已经提出了许多用于这一目的的系统。
通常，用于从汽车油箱中抽取燃料的系统包括一个电动泵，该电动泵从油箱中或者从位于油箱中的供应源抽取燃料。
这种供应源的目的是限制车辆加速、减速或在非直线的道路上行驶时产生的离心力所引起的油在泵的抽取入口附近的运动量。
另外，已知的燃料抽取系统通常包括一个置于所述泵入口处的粗过滤器或滤网，和一个确保向前进入引擎的油的质量的细滤器。
特别地，例如在文献WO A 99/01658中已经提出这种燃料抽取系统，其中细滤器位于电动泵的下游。
已知的燃料抽取系统可提供良好的服务。
然而，它们并不完全令人满意。
特别是，尽管进行了大量的研究，但依然没有找到满足汽车工业生产过程中各种需要地令人满意的答案。
首先，当细滤器位于泵的下游时，即，位于泵的出口管上时，该细滤器被置于压力之下，其壳体必须因此具有适于承受由所述压力引起的应力的机械强度。
这导致优先选择不将细滤器放置在泵的下游，而是放置在上游，即位于其入口处。这可以减小细滤器壳体上一定的应力，并且在适当情况下还可省略入口滤网。
然而，将细滤器放置在泵的上游增加了其它一些尚未以令人满意的方式解决的问题。
首先，如果细滤器被放置于泵的上游，则有时候，特别是在电动泵与一个本身由一个喷射泵供给，例如接收从电动泵的出口直接或间接过来的输入流的供应源相连时，会被严重地堵塞。
其次，在该系统首次启动时，或者实际上在该系统已经由于燃料的低水平而变成非起动注油状态(un-primed)之后，如果细滤器被置于该泵的上游，则电动泵必须吸进大致相应于细滤器壳体体积的大量空气。
第三，到目前为止应当看出，用在燃料抽取系统中的电动泵大多数是旋转齿轮泵。这种泵的操作原理如下，即，将液体抽入位于两个连续的齿之间的空间中，然后将其送到一个传送区。
然而，目前存在将旋转齿轮泵更换成表现出真正的优点的涡轮泵或离心泵的强烈需要。涡轮泵或离心泵是这样一种机器，其中，一个轮子或转子的旋转产生确定液体如何在一个回路中流动的压力和速度条件，流量是由泵输送的每单位质量有用能量与回路中每单位质量阻力能量之间平衡的结果。
另外，目前，由于涡轮泵或离心泵固有的起动注油问题，许多试图采用涡轮泵或离心泵抽取燃料的结构均不令人满意。因为由过滤器产生的压头损失，在细滤器位于泵的上游的系统中，这一问题特别突出。
第四，应当强调，涡轮泵或离心泵通常具有一个除气孔。当泵停止时，在泵壳体上的除气孔的存在不仅导致泵的内部被污染，而且连接到其上的细滤器壳体的至少一部分也被污染。
第五，应当强调，除非采取特殊的预防措施，否则，在泵壳体中的除气孔的存在可导致与泵相关的正保存量(positive reserve)通过所述除气孔排空的危险。发明内容
本发明的一个目的是改进已知的燃料抽取系统，以便消除上面详细说明的在现有技术中所固有的缺点。
在本发明的说明书中，这一目的是通过一种用于从汽车油箱中抽取燃料的装置实现的，该装置包括一个抽取泵和一个置于该泵上游的细滤器，该装置的特征在于抽取泵是一个伺服控制泵(pilot operatedpump)。
根据本发明一个有利的特征，对该抽取泵伺服控制以下述方式进行，使通过该泵的燃料流量接近用于正确操作该装置所需的最小流量。
根据本发明的另一个有利特征，所述抽取泵是一个无刷泵(brushless pump)。附图说明
本发明的其它特征、目的和优点将通过阅读下述以非限定性举例方式给出的详细说明和观察附图显露出来，其中：
图1是构成本发明第一个实施例的抽取装置的垂直剖视图；
图2是构成本发明第二个实施例的装置的类似的垂直剖视图；
图3是本发明第三个实施例的类似的垂直剖视图，表示图4中由III-III标出的非共面平面。
图4是穿过图3所示装置的水平剖视图。
图5是穿过现有技术的传统喷射泵的轴向纵剖视图。
图6是根据本发明的喷射泵的轴向纵剖视图。
图7是表示构成本发明的一个优选变型的喷射泵的轴向纵剖视图。具体实施方式
如上所述，本发明的装置包括：一个电动抽取泵100和一个置于该泵上游、即在其入口处的细滤器210。
下面将更为详细地说明细滤器210的各种结构。
另外，在本发明的说明书中，抽取泵100是一个伺服控制泵。更具体地，对该抽取泵100的伺服控制按下述方式进行，使通过该泵因此也通过置于其上游的细滤器210的燃料流量大体上等于正常运行所需的作为引擎瞬时消耗量的函数的流量。
因此，当抽取泵100从一个由接受从抽取泵出口直接或间接而来的输入流的喷射泵供给的供应源进行抽取时，对该抽取泵进行伺服控制，使之输送一个按下述方式变化的燃料流量，即，通过该抽取泵从而通过细滤器的流量大体上等于引擎瞬时消耗量加上能够使喷射泵运行所需的辅助流量的和。(引擎的“瞬时消耗量”一词，在此是指引擎的实际瞬时消耗量，适当地加上需要送往引擎以便确保其喷油器正确操作的任何附加流量Qr，但该附加流量未实际消耗，返回了抽取点(参见图1))
相反，当抽取泵100直接从油箱取出燃料时，对该抽取泵进行伺服控制，使之输送一个以下述方式变化的流量，即，通过该泵从而通过细滤器的流量大体上等于引擎的瞬时消耗量。(在这种情况下，引擎的“瞬时消耗量”一词，是指引擎的有效瞬时消耗量，酌情加上送往引擎以便确保其喷油器正确操作的任何附加流量Qr，但该附加流量未实际消耗，返回了抽取点(参见图1))。
因此，本发明用于限制通过细滤器210的流速，并且因而用于限制通过细滤器210的压头损失、在细滤器入口处的压力、泵100的入口压力和细滤器210的阻塞。
可以以各种不同的方式对该抽取泵100进行伺服控制。
可以利用置于泵的出口处的压力或流速传感器对该抽取泵100进行伺服控制。原则上，这种用于调节泵的技术对于本领域技术人员是已知的。因此，下面不再进行详细说明。这里仅提醒一点，即，这种调节通常需要该泵连续地输送最小流量，以便确保其正确操作。
在另一个变型中，可以通过一个从引擎控制模块而来的参数对抽取泵100进行伺服控制，该参数代表引擎所需的瞬时消耗量。在这种条件下，可以根据基于压力/流速或电流/速度曲线的控制信号对泵100进行伺服控制。
另外，如本发明上文所述，抽取泵100最好是无刷电动泵。这种泵本身是本领域技术人员公知的。它主要包括一个有线圈的定子和一个有磁铁的转子。
使用无刷泵100可以限制外来物体，尤其是当电刷在普通的有刷泵的有关集电器上运动时可能掉下来的金属或塑料碎屑，进入化油器或喷油器的危险性。
由于细滤器设置在抽取泵100上游而非下游，这种优点显然是最重要的。
下面说明并在附图中示出本发明的抽取装置的各种实施例。
说明从附图1中所示的实施例开始。
在图1中，可以看到一个轴线垂直的泵100。更优选地，其构成一个涡轮式泵或离心式泵。如上所述，这种涡轮式泵或离心式泵拥有一个适于产生确定燃料在一个回路中的流量的压力和速度条件的轮子或转子。
泵100的入口110置于泵的底端。出口120位于泵的顶端。
泵100具有一个除气孔130，该除气孔130向着泵壳体的外侧开口并且位于泵100的底部附近，紧挨在入口孔110的上面。
附图1还示出了一个以垂直轴线为中心的大体呈环形的过滤器壳体200。
该壳体200大体由一个径向外侧的圆柱形壁202、一个与上述壁202同轴的径向内侧的圆柱形壁204、和两个分别确定壳体200的底部和顶部的大体上水平的环形隔板206和208确定。
环208以密封的方式连接到两个圆柱形隔壁202和204的顶部边缘上。
环206同样连接到外圆柱形隔壁202的底部边缘上。然而，如下面将要更详细地说明的那样，其不连接到径向内侧的圆柱形壁204的底部上。
壳体200罩住一个环形过滤器210。然而，如下面参照附图3和4说明的那样，壳体200和过滤器210也可以是其它的形状。
在图1中，泵100置于过滤器壳体200的中心腔220中，即，在径向内壁204的内侧确定的腔中。
在壳体200的两个环形壁206、208的每一个分别与过滤器210的顶部和底部之间设有密封连接。
因此，壳体200确定了两个腔室240、250，分别包括相对于过滤器210的一个径向内侧腔室和一个径向外侧腔室。
径向外侧腔室240作为壳体200的入口腔室。
径向内侧腔室250作为出口腔室。
为了这一目的，在壳体200的中心部分，底部环形壁206由一个密封隔板延伸，而确定出口腔室250且在隔板207外中断的径向内侧的圆柱形壁204由一个水平壁209平行于上述隔板207延伸。
因此，两个隔板207、209限定了一个与过滤器壳体的出口腔室250连通的圆柱形腔室205。泵的入口110向外开口、进入所述腔室205。另外，隔板209以密封的方式围绕过滤器的入口110。
过滤器壳体的入口腔室240可以利用任何适当的装置从油箱300充满。
入口腔室240优选地采用一个传统的通常结构的喷射泵充满。
喷射泵260具有一个收缩喷嘴262，该收缩喷嘴262形成一个例如从一个连接到泵100的出口上的分支连接件270供给燃料的主动文氏管(driving Venturi)。喷射泵260在其底部还具有一个抽吸流入口264，其由一个单向阀280所保护，所述单向阀280例如为一个伞形阀，其定向允许燃料从油箱300向喷射泵260的内部腔室移动且随后向着内部腔室240移动，同时防止燃料向着相反方向流动，即，从入口阶段240和喷射泵260的内部向油箱300回流。
最后，喷射泵260具有一个输出口266，其通向过滤器壳体200的入口腔室240。
在一个变型实施例中，喷射泵260的输出口266可以由一个垂直管延伸，该垂直管的顶端位于壳体200的顶部附近。在这种条件下，不需要在吸入流264的入口处放置单向阀280。然而，这种单向阀可以设置在确定入口腔室240的壳体200内壁上的任意点上，以便当油箱300内的高度大于入口腔室240内的高度时，使燃料可以从油箱向入口腔室240移动。
还应当看出，在图1所示的实施例中，未被引擎消耗的燃料的流量Qr经过一个管道290返回到过滤器的入口腔室240。
然而，在一个变型中，从管道290而来的流量Qr可以被用于供给喷射泵260，并且特别是用于供给形成主动文氏管的收缩喷嘴262。
在另一个变型实施例中，可以设想采用返回的流量Qr与从泵100的出口获取的分支流量Qi一起供给喷射泵260的主动文氏管262，用以充满过滤器的入口腔室240。
通过泵100的入口110抽入的燃料流量Qp等于通过出口220输送的流量和Qm+Qr+Qi。
从喷射泵260的出口266而来的流量Qt等于从分支连接件270而来的流量Qi加上从入口264而来的流量Qa的和。
为了能够充满过滤器壳体200，输送流速Qr加上从喷射泵260而来的流速Qt的和必须大于通过泵的入口110吸入的流速Qp加上从壳体200经过位于壳体200顶部、通常在隔板208上的除气孔222而来的流速Qf的和。
如可从图1中可以看出的那样，泵100的除气孔130向外打开进入由过滤器壳体200的径向内侧表面204确定的中心腔220。
从图1上还可以看出，本发明的结构为泵100提供了一个大的正保存容积(positive reserve volume)，其等于壳体200的容积。
如上所述，过滤器壳体200的除气孔222被置于顶部隔板208上，可看到入口腔室240内部。
所述孔222通向一个管道224，该管道224具有一个大体水平跨越顶部隔板208的管段225并且由一个大体垂直的管段226延伸，所述大体垂直的管段226跨越径向内侧壁204下降到腔220的底部。因此，管道224的端部管段226在泵100的除气孔130附近具有一个靠近隔板208的开口227。
管道224的开口227的高度等于或小于泵100的除气孔130的高度。
管道224的开口227优选地位于泵100的除气孔130的高度以下。同样优选地，管道124的直径至少略大于泵100的除气孔130的直径。
借助这些特征，管道224构成一个适于在泵100停止时向过滤器的入口腔室240输送存在于由泵壳体200确定的中心腔220中的燃料的虹吸管，从而防止燃料经除气孔130进入泵中，因为燃料可能会使泵100受到污染。
当该系统第一次被充满时，通过孔222和具有两个管段225、226的管道224对过滤器壳体200进行除气。类似地，通过孔130对泵100进行除气。
当泵100停止时，壳体200确定出一个静态燃料保存量。
另外，如上所述，管道224形成一个适于向入口腔室240吸走存在于中心腔220中的燃料的虹吸管，从而防止所述燃料经除气孔130被吸入泵100内。
应当看到，由管道224形成的虹吸管的所述功能受到泵100停止时存在于泵100内的内部压力的协助。
图2表示本发明的一个变型实施例，其与图1中所示的上述实施例的不同之处主要在于，省略了返回管道290，并且在泵的出口上、更确切地说是在用于供给喷射泵260的主动文氏管262的分支连接管道270上设有一个压力调节器400。
压力调节器400被设计成，当泵100出口处的压力大于一个阈值时被打开并允许从泵100的出口向主动文氏管262流动，反之则关闭，以便当泵100的出口压力低于上述阈值时防止所述流动。
调节器400可以以各种传统的方式实现。因此下面不再详细描述。
然而，应当看到，调节器400优选地包括一个壳体，该壳体罩住一个柔软膜片，所述柔软膜片由一个额定弹性件(rated resilientmember)促动，以便抵住出口喷嘴，并且同时由分支连接管道270中的燃料压力促动，以便从所述出口喷嘴上移开。
因此，当由分支连接管道270中的压力在膜片上产生的力大于由额定弹性件产生的力时，柔性膜片离开出口喷嘴，以便允许向主动文氏管262流动，从而对泵260进给。
相反，当由管道270中的压力使压力调节器40的柔软膜片所产生的力小于由额定弹性件施加的力时，膜片被压靠在出口喷嘴上，以便防止对喷射泵260进给。
下面说明图3和图4所示的实施例。
首先，该实施例与参考图1和图2描述的上述实施例的不同之处在于其包括一个泵100，该泵100具有一个与其成一体形成的喷射泵260，该喷射泵260的主动文氏管经泵100的一个压力级供给，并如此定位，以便如参考图1和图2所述的那样对过滤器的入口腔室240进行供给。
其次，图3和图4所示的实施例与参考图1和图2的上述实施例的不同之处在于其具有一个过滤器210，该过滤器210不是绕泵100的环形，而是位于泵100一侧的新月形。
图3至图4中所示的实施例与上述参考图1和图2所述的实施例具有大体相同的特征，特别是具有一个由喷射泵260供给且设有一个除气孔222的过滤器入口腔室240，除气孔222通向一个形成虹吸管的管道224，泵100的除气孔130设在虹吸管224的开口227的周围。
下面的说明涉及本发明中专门对喷射泵260所作的改进。
这些改进特别适用于图3和图4所示的实施例。
附图5表示一种喷射泵的传统结构。
这种传统的喷射泵有时也被称作液体喷油器，主要由下述同轴元件构成：
一个被称为主动文氏管且在压力下被供给流体的第一收缩文氏管262；
一个围绕第一文氏管并连接到该装置的一个吸入口264上的被称为导出文氏管(take-up Venturi)的第二收缩文氏管267；
一个被称为混合器的圆柱形部分268；和
一个作为扩散器的发散端部269。
主动文氏管262的喉部大体位于略靠导出文氏管267喉部上游的位置上，或者在导出文氏管267的喉部位置，或者实际上在导出文氏管的喉部与混合器268相连的位置处。
主动文氏管262的供给流构成喷射器的主动流。在该文氏管中，压能被转换成动能。因此，出口处的主动流体形成高速的射流。通过动量的紊流交换，该射流通过导出文氏管267带走一些液体，所述液体的量确定由喷射器吸入的流速。在混合器268中，主动流和吸入流体之间的动量转换是连续的，并且到两个射流的速度逐渐相等时结束。若忽略能量损失，则这一混合操作是在恒压下进行的。在端部发散部分269中，混合物动能的一部分由于扩散而被转变成压能。
已知的喷射泵装置工作良好。然而，它们并不总是完全令人满意。
特别是，本申请人发现，当在扩散器269出口处具有一个很高的回压时，已知的喷射泵不能在令人满意的条件下工作。
本发明的一个附加的目的是，提出一种新的喷射泵，是其可以排除现有技术中的缺点。
这一目的在本发明中是通过一种喷射泵实现的，在这种喷射泵中，导出喷嘴267被直接连接到扩散器上，而不采用任何中间混合器。
根据本发明另一个有利的特征，该喷射泵具有一个大的扩散器。
附图6示出了一个主体，该主体确定了一个以轴线0-0为中心的通道，并且包括：一个形成在压力下被供给流体的主动文氏管的第一收缩文氏管262，一个形成围绕第一文氏管且连接到该装置一个吸入口264上的导出文氏管的第二收缩文氏管267，以及一个构成一个扩散器的端部发散部分269。
如上所述，本发明的喷射泵因此具有在形成导出文氏管267的第二收缩文氏管和形成扩散器的端部发散部分268之间没有任何混合器的特征。
在本发明中，主动文氏管262优选为圆锥形，长度在4毫米(mm)至8mm的范围内，并且长度最好与吸入口264的直径大体相同。
形成喉部出口喷嘴的主动文氏管262的端部优选位于距导出文氏管1mm至3mm的范围内。
主动文氏管262的会聚角B优选在0°至30°，并且最好大约为5°。
导出文氏管267优选地由一个环形盖确定。该环形盖267的曲率半径R1优选为1mm至2mm，并且最好为大约1.6mm。该所述环形盖的曲率R1优选与扩散器269相切。
另外，导出文氏管267的内径R2在其最小的部分处优选为1.8mm至3.0mm，最好为大约2.0mm至2.6mm。
另外，导出文氏管267的环形封套优选具有一个在30°至60°范围内、最好大约为45°的角度A。
形成扩散器269的端部发散部分优选地由一个圆锥形封套确定。
扩散管269的长度优选在10mm至40mm之间，并且最好在大约18mm。
另外，扩散管269的会聚角度C优选在2°至10°的范围内，最好在大约4°。
图7表示一个变型实施例，其中，喷射泵的主体安装有一个阀50，后者设计为在主动文氏管262中的压力太高时打开。
阀50形成于一段相对于轴线0-0径向延伸且连接到形成主动文氏管的收缩文氏管262上游的喷射泵主体上的管52中。
因此，管52确定了一个通向主动文氏管262的腔室。更精确地说，上述腔室确定了一个带有一个由弹簧58压在它上面的阀部件56的、径向朝外的阀座54。
在图7所示的变型中，阀件56大体呈蘑菇形，具有一个坐于阀座54上的喇叭形头部和一个截面较小的阀杆，所述阀杆用于引导阀件在一个相对于轴线0-0的径向方向上滑动，同时还用于支撑弹簧58。
当然，阀50可以以多种不同的方式实现。
所述阀被设计成在主动文氏管262内的压力过大时将阀件56抬离阀座54而被打开，在主动文氏管262内的压力降到一个确定的阈值之下即关闭。
当然，本发明不限于上述特定的实施例，而是可以扩展为任何符合本发明主旨的变型。