Модуль подачи топлива для транспортных средств
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет уменьшить монтажную высоту модуля, что допускает в результате его встраивание в плоский топливный бак. Модуль подачи топлива для транспортных средств имеет расположенный в топливном баке транспортного средства резервуар-накопитель, в котором размещен подающий агрегат, предназначенный для подачи топлива из этого резервуара-накопителя в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства. Указанный подающий агрегат имеет приводной узел и выполненный в виде лопастного насоса насосный узел с приводимой во вращение крыльчаткой, взаимодействующей по меньшей мере с одним проточным каналом для подачи топлива, а также имеет струйный насос, который сообщается с проточным каналом насосного узла подающего агрегата и служит для подачи топлива из топливного бака в резервуар-накопитель. Струйный насос расположен сбоку от подающего агрегата рядом с ним и соединен проходящим вдоль дна резервуара-накопителя каналом с проточным каналом насосного узла. 9 з.п. ф-лы. 6 ил.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к модулю подачи топлива для транспортных средств согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Модуль подачи топлива такого типа известен из патента US 5330475. Этот модуль имеет расположенный в топливном баке транспортного средства резервуар-накопитель, в котором размещен подающий агрегат, предназначенный для подачи топлива из этого резервуара-накопителя в двигатель внутреннего сгорания транспортного средства. Подающий агрегат имеет приводной узел и выполненный в виде лопастного насоса насосный узел. Насосный узел оснащен приводимой во вращение крыльчаткой, взаимодействующей по меньшей мере с одним проточным каналом для подачи топлива, при этом давление подаваемого топлива повышается в указанном проточном канале в направлении вращения крыльчатки. Кроме того, модуль подачи топлива имеет струйный насос, который сообщается с проточным каналом насосного узла, за счет чего часть подаваемого
этим насосным узлом топлива поступает в струйный насос в качестве рабочей среды. Струйный насос сообщается с проточным каналом через вентиляционное отверстие проточного канала, через которое из проточного канала могут выходить газовые пузырьки, которые образуются при работе насосного узла вследствие сильного нагрева топлива и которые могли бы препятствовать подаче топлива. Однако при поступлении в струйный насос газообразного топлива или смеси из газообразного и жидкого топлива его оптимальная работа невозможна. У известного модуля подачи топлива струйный насос расположен под подающим агрегатом между ним и дном резервуара-накопителя, в результате чего существенно увеличивается монтажная высота модуля подачи топлива, т.е. его габарит по высоте, что не позволяет устанавливать его в плоском топливном баке.
Преимущества изобретения
Преимущество предлагаемого согласно изобретению модуля подачи топлива с отличительными признаками п.1 формулы изобретения в сравнении с известным модулем заключается в его меньшей монтажной высоте, что допускает в результате его встраивание в плоский топливный бак.
Предпочтительные варианты выполнения предлагаемого согласно изобретению модуля подачи топлива представлены в зависимых пунктах формулы. Модуль подачи топлива, выполненный в соответствии с п.2 формулы изобретения, отличается наиболее малой монтажной высотой. В варианте выполнения согласно п.4 формулы обеспечивается простое изготовление канала, а также дна резервуара-накопителя и закрывающего элемента.
Чертежи
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере нескольких вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - первый вариант выполнения модуля подачи топлива в продольном разрезе,
на фиг.2 - подающий агрегат модуля подачи топлива в сечении плоскостью II-II по фиг.1,
на фиг.3 - фрагмент модуля подачи топлива в сечении плоскостью III-III по фиг.1,
на фиг.4 - фрагмент выполненного по второму варианту модуля подачи топлива в продольном разрезе,
на фиг.5 - фрагмент выполненного по третьему варианту модуля подачи топлива в продольном разрезе и
на фиг.6 - модуль подачи топлива в сечении плоскостью VI-VI по фиг.5.
Описание примеров выполнения
Показанный на фиг.1-6 модуль подачи топлива для транспортных средств имеет стаканообразный резервуар-накопитель 12, расположенный в топливном баке 10 транспортного средства. Этот резервуар-накопитель 12, объем которого существенно меньше объема топливного бака 10, установлен на его дне. Сам резервуар-накопитель 12 также имеет дно 14 и, например, практически цилиндрическую боковую стенку 16, при этом указанные дно 14 и боковая стенка 16 могут быть выполнены за одно целое или же в виде отдельных деталей, герметично соединенных друг с другом. Резервуар-накопитель 12 предпочтительно выполнять из стойкой к действию топлива пластмассы и изготавливать по соответствующей технологии, например литьем под давлением. В резервуаре-накопителе 12 расположен подающий агрегат 18, служащий для подачи топлива из резервуара-накопителя 12 в систему впрыскивания топлива ДВС транспортного средства. Этот подающий агрегат 18 не показанным на чертеже подробно образом крепится в резервуаре-накопителе 12.
Подающий агрегат 18 имеет приводной узел 20, предпочтительно электродвигатель, и насосный узел 22, которые размещены в одном общем корпусе. Подающий агрегат 18 располагается в резервуаре-накопителе 12 таким образом, что его продольная ось 19 проходит по меньшей мере приблизительно вертикально, а насосный узел 22 расположен на небольшом расстоянии от дна 14 резервуара-накопителя 12. Насосный узел 22 выполнен в виде лопастного насоса, в частности в виде лопастного насоса с боковым каналом. Насосный узел 22 имеет приводимую во вращение приводным узлом 20 крыльчатку 24, по периметру которой выполнено определенное количество лопастей. Крыльчатка 24 расположена в рабочей камере насоса, которая с одной стороны ограничена крышкой 26, расположенной на стороне всасывания подающего агрегата 18, а с другой стороны, обращенной к приводному узлу 20, ограничена промежуточным корпусом 28. Крышка 26 и промежуточный корпус 28 могут быть выполнены, например, из пластмассы, металла или керамики. Крышка 26 и промежуточный корпус 28 имеют с их обращенной к крыльчатке 24 торцовой стороны по одному выполненному в виде канавки кольцевому проточному каналу 30, соответственно 32. Эти проточные каналы 30, 32 прерываются в окружном направлении на определенном участке, отделяя за счет этого сторону всасывания насосного узла 22 от стороны нагнетания. В выполненном в крышке 26 проточном канале 30 на его начальном, если смотреть в направлении вращения крыльчатки 24, участке оканчивается впускное отверстие 34, проходящее во впускном патрубке к наружной стороне подающего агрегата 18. От выполненного в промежуточном корпусе 28 проточного канала 32 на его концевом, если смотреть в направлении вращения крыльчатки 24, участке отходит выпускное отверстие 36. При работе подающего агрегата 18 топливо всасывается его насосным узлом 22 через впускное отверстие 34 из резервуара-накопителя 12 и подается с повышением давления в проточных каналах 30, 32 во впускное отверстие 36, через которое оно выходит из насосного узла 22 и протекает по приводному узлу 20, попадая отсюда в систему впрыскивания топлива ДВС.
Помимо впускного отверстия 34 в крышке 26 имеется еще одно отверстие 38, оканчивающееся в проточном канале 30. Это отверстие 38 оканчивается в проточном канале 30 на некотором окружном участке между началом проточного канала 30, где оканчивается впускное отверстие 34, и концом, если смотреть в направлении вращения крыльчатки 24, этого канала 30. Такой окружной участок, на котором отверстие 38 переходит в проточный канал 30, выбран прежде всего с таким расчетом, чтобы на нем происходило достаточное повышение давления подаваемого топлива, которое за счет этого присутствует на указанном участке только в жидком виде без включений газовых пузырьков.
На фиг.1-3 показан первый вариант выполнения модуля подачи топлива. В резервуаре-накопителе 12 сбоку от подающего агрегата 18 и рядом с ним расположен струйный насос 40, предназначенный для подачи топлива из топливного бака 10 в резервуар-накопитель 12 для создания в нем достаточного запаса топлива, которое может всасываться подающим агрегатом 18. Струйный насос 40 через выполненный в дне 14 резервуара-накопителя 12 канал 42 сообщается с отверстием 38 в крышке 26 подающего агрегата 18. Дно 14 предпочтительно выполнять из пластмассы по соответствующей технологии, например литьем под давлением. Дно 14 выполняют по меньшей мере приблизительно ровным и располагают по меньшей мере приблизительно горизонтально. Канал 42 может быть образован полым выпуклым участком в дне 14, толщина которого в результате на этом участке расположения канала 42 будет больше его толщины на остальных участках. Дно 14 может быть выполнено за одно целое с цилиндрической боковой стенкой 16 резервуара-накопителя 12 или же в виде отдельной детали, герметично соединяемой затем с этой боковой стенкой 16, например, запрессовыванием, стопорным соединением (на защелках) либо приклеиванием или сваркой.
На участке расположения отверстия 38 дно 14 может иметь оканчивающееся в канале 42 отверстие 44, при этом в указанное отверстие 44 и в отверстие 38 крышки 26 вставлен патрубок 46, соединяющий канал 42 с отверстием 38, а следовательно, и с проточным каналом 30. В другом варианте подобный патрубок может быть также сформован на дне 14 или на крышке 26 и вставляться соответственно в отверстие 38 или в отверстие 44. В дне 14 для струйного насоса 40 предусмотрено, в частности сформовано за одно целое с ним, сопло 48, в котором оканчивается канал 42 и которое обращено, например, вверх, при этом продольная ось этого сопла 48 проходит практически вертикально. Сопло 48 может быть также ориентировано и в любом другом направлении, например горизонтально или с любым углом наклона между горизонтальным и вертикальным положениями. Кроме того, дно 14 может иметь выступающий над ним вверх патрубок 49, который расположен примерно соосно с соплом 48 и окружает последнее и который выполняется, в частности, за одно целое с этим дном 14. Патрубок 49 образует гнездо, в которое вставлена подъемная или приемная трубка 50, которая ориентирована в соответствии с ориентацией сопла 48 струйного насоса 40, в рассматриваемом примере практически вертикально и входное отверстие которой расположено вблизи от верхнего края резервуара-накопителя 12. Эта подъемная трубка 50 может
крепиться в патрубке 49 запрессовыванием, стопорным соединением (на защелках) либо приклеиванием или сваркой. Между соплом 48 и подъемной трубкой 50 образуется зона смешения струйного насоса 40, сообщающаяся через отверстие 51 в патрубке 49 и подъемной трубке 50 с топливным баком 10.
Между струйным насосом 40 и подающим агрегатом 18 расположен обратный клапан 52, который в открытом состоянии пропускает поток в направлении струйного насоса 40. На дне 14 расположено гнездо 53 под обратный клапан 52, которое выполнено, в частности, за одно целое с этим дном в виде выступающего вверх патрубка. Внутри этого гнезда 53 выполнено в виде патрубка 54 меньшего поперечного сечения обращенное вверх седло клапана, обеспечивающее соединение того участка канала 42, который проходит от подающего агрегата 18 к обратному клапану 52, с тем участком канала 42, который проходит от этого обратного клапана 52 к струйному насосу 40. Обратный клапан 52 имеет запорный элемент 56, который взаимодействует с седлом 54 и поджимается к нему предварительно сжатой запорной пружиной 57. Запорная пружина 57 зажата между запорным элементом 56 и вставленным в гнездо 53 колпачком 58. Колпачок 58 может крепиться в гнезде 53 запрессовыванием, стопорным соединением (на защелках) либо приклеиванием или сваркой. На фиг.3 дно 14 показано в продольном сечении, на котором можно видеть форму канала 42. Как показано на фиг.3, канал 42 проходит практически радиально относительно подающего агрегата 18 и расположен практически на одной линии со струйным насосом 40. Таким образом, струйный насос 40 установлен рядом с подающим агрегатом 18 и соединен с проточным каналом 30 насосного узла 22 каналом 42, проходящим вдоль дна 14 резервуара-накопителя 12 на уровне этого дна 14.
Ниже рассмотрен принцип работы модуля подачи топлива. При работе подающего агрегата 18 топливо всасывается в его насосный узел 22 из резервуара-накопителя 12, и в проточных каналах 30, 32 происходит повышение его давления. Часть подаваемого по проточному каналу 30 топлива поступает через отверстие 38 по патрубку 46 в канал 42. При этом запорный элемент 56 обратного клапана 52 нагружается в канале 42 давлением топлива и отходит под действием этого давления от седла 54, освобождая проход топливу далее по каналу 42 к струйному насосу 40. Затем топливо выходит через сопло 48 в виде струи, которая в зоне смешения увлекает за собой всасываемое через отверстие 51 из топливного бака 10 топливо и подает его тем самым по подъемной трубке 50 в резервуар-накопитель 12. Положение отверстия 38, если смотреть в направлении вращения крыльчатки 24, относительно проточного канала 30 определяет, с каким давлением будет происходить подача топлива по каналу 42 к струйному насосу 40. Чем ближе это отверстие 38, если смотреть в направлении вращения крыльчатки, расположено к концу проточного канала 30, тем выше давление топлива и тем больше количество топлива, подаваемое струйным насосом 40 в резервуар-накопитель 12. Подача топлива струйным насосом 40 в резервуар-накопитель 12 начинается сразу же с началом подачи топлива насосным узлом 22 подающего агрегата 18.
Когда подающий агрегат 18 отключен, то в системе преобладает гидростатическое давление столба находящегося в резервуаре-накопителе 12 топлива, которое действует через впускное отверстие 34 в крышке 26 подающего агрегата 18 в проточном канале 30, а также через отверстие 38 в канале 42. Запорное усилие, создаваемое запорной пружиной 57 обратного клапана 52, рассчитано таким образом, чтобы оно превышало гидростатическое давление столба топлива в резервуаре-накопителе 12 и не могло поэтому открыть указанный клапан, что предотвращает перетекание топлива из резервуара-накопителя 12 через отверстие 51 струйного насоса 40 в топливный бак 10 в том случае, когда уровень заполнения этого бака 10 оказывается ниже уровня заполнения резервуара-накопителя 12. С другой стороны, при работе подающего агрегата 18 давление потока топлива, поступающего из проточного канала 30 в канал 42, должно преодолевать запорное усилие запорной пружины 57 и приподнимать запорный элемент 56 обратного клапана 52 от седла 54.
На фиг.4 показан второй вариант выполнения модуля подачи топлива. Такой модуль по своей конструкции в принципе аналогичен модулю, выполненному по первому варианту, однако отличается от него при этом тем, что канал 42 выполнен не только в дне 114 резервуара-накопителя 12, но и образован дном 114 совместно с соединенным с ним закрывающим элементом 60. Такой закрывающий элемент 60 устанавливается сверху на дно 114, которое может быть при этом выполнено с верхней стороны практически ровным, и герметично соединяется, например клеем или сваркой, с этим дном 114. Закрывающий элемент 60, как и дно 114, изготавливают предпочтительно из пластмассы, например литьем под давлением. С обращенной ко дну 114 нижней стороны в закрывающем элементе 60 выполнено желобчатое углубление 62, которое после установки закрывающего элемента 60 на дно 114 и образует вместе с ним канал 42. Верхняя сторона закрывающего элемента 60 выполнена аналогично верхней стороне дна 14, рассмотренного при описании первого варианта, и имеет отверстие 44, которое через патрубок 46 сообщается с отверстием 38 в крышке 26 подающего агрегата 18. На закрывающем элементе 60 сформованы сопло 48 струйного насоса 40, а также окружающий это сопло патрубок 49, в который вставлена подъемная трубка 50. Между струйным насосом 40 и подающим агрегатом 18 на закрывающем элементе 60 сформовано гнездо 53 под обратный клапан 52, запорный элемент 56 которого прижимается к седлу 54 зажатой между ним и колпачком 58 запорной пружиной 57. Принцип работы модуля подачи топлива, выполненного по второму варианту, аналогичен принципу работы модуля, выполненного по первому варианту. Однако дно 114 и закрывающий элемент 60 в модуле подачи топлива, выполненном по второму варианту, более просты в изготовлении в сравнении с дном 14 в первом варианте, поскольку во втором варианте в дне нет необходимости выполнять полости, а канал 42 образуется при соединении закрывающего элемента 60 с дном 114. Струйный насос 40 соединен с проточным каналом 30 насосного узла 22 подающего агрегата 18 каналом 42, проходящим вдоль дна 114 и по меньшей мере приблизительно на уровне этого дна.
Альтернативно верхнюю сторону дна 114 у модуля подачи топлива во втором варианте, рассмотренном выше, можно также выполнить такой формы, которая соответствует форме описанного выше закрывающего элемента 60, при этом дно 114 будет иметь с нижней стороны желобчатое углубление, которое будет закрываться закрывающим элементом 60, устанавливаемым в этом случае с нижней стороны дна 114 и перекрывающим указанное желобчатое углубление с образованием канала 42.
На фиг.5 и 6 показан третий вариант выполнения модуля подачи топлива. Такой модуль по своей конструкции в принципе также аналогичен модулю, выполненному по первому варианту, однако отличается от него при этом тем, что канал 42, соединяющий струйный насос 40 с подающим агрегатом 18, выполнен не в дне 214 резервуара-накопителя 12, а в отдельном соединительном элементе 70, прилегающем ко дну 214 резервуара-накопителя 12. Дно 214 резервуара-накопителя 12 может иметь в основном ровную и гладкую форму и может быть выполнено за одно целое с боковой стенкой 16 резервуара-накопителя или в виде отдельной детали, герметично соединенной с этой боковой стенкой 16. Соединительный элемент 70 изготавливают из пластмассы, например, литьем под давлением. При этом такой соединительный элемент 70 выполнен в основном такой же формы, что и соответствующий участок дна 14 резервуара-накопителя 12 в модуле подачи топлива в соответствии с первым вариантом. Соединительный элемент 70 выполнен, как показано на фиг.6, в виде узкой накладки или планки, внутри которой сформирован канал 42. С верхней стороны соединительный элемент 70 имеет отверстие 44 для соединения канала 42 через патрубок 46 с отверстием 38 в крышке 26 подающего агрегата 18. Кроме того, на верхней стороне соединительного элемента 70 сформованы сопло 48 струйного насоса 40, а также окружающий это сопло патрубок 49, в который вставлена подъемная трубка 50. Помимо этого соединительный элемент 70 имеет с верхней стороны гнездо 53 под обратный клапан 52 с выполненным в этом гнезде седлом 54, к которому запорный элемент 56 прижимается зажатой между ним и колпачком 58 запорной пружиной 57. В зоне отверстия 44, патрубка 49, а также гнезда 53 соединительный элемент 70 имеет соответственно выступающие вбок выпуклые участки, которые соответствуют по форме поперечному сечению этих отверстия 44, патрубка 49 и гнезда 53. Соединительный элемент 70 проходит от подающего агрегата 18 к струйному насосу 40 не по всей своей длине радиально и прямолинейно, а, как показано на фиг.6, имеет изогнутую в виде ломаной линии форму. Начиная от отверстия 38 крышки 26 подающего агрегата 18, соединительный элемент 70 сначала проходит по прямой радиально относительно этого отверстия до обратного клапана 52. От обратного клапана 52 до струйного насоса 40 соединительный элемент 70 снова проходит по прямой, но под углом к первому участку. Соответствующим образом изогнутую в виде ломаной линии форму имеет и канал 42 в соединительном элементе 70. Изменение ориентации канала 42 по его длине за счет придания соответствующей формы соединительному элементу 70 позволяет согласовывать такой соединительный элемент с различными монтажными условиями, которые могут варьироваться у резервуаров-накопителей 12 различных типов. Канал 42 изогнутой в виде ломаной линии формы или какой-либо иной формы, отклоняющейся от прямолинейной, может быть использован также в первом или втором вариантах выполнения модуля подачи топлива.
Таким образом, в третьем варианте выполнения модуля подачи топлива струйный насос 40 также соединен с проточным каналом 30 насосного узла 22 подающего агрегата 18 каналом 42, выполненным в соединительном элементе 70 и проходящим вдоль дна 214 резервуара-накопителя 12 близко к уровню этого дна 214.
1. Модуль подачи топлива для транспортных средств, имеющий расположенный в топливном баке (10) транспортного средства резервуар-накопитель (12), в котором размещен подающий агрегат (18), предназначенный для подачи топлива из этого резервуара-накопителя (12) в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства, при этом указанный подающий агрегат (18) имеет приводной узел (20) и выполненный в виде лопастного насоса насосный узел (22) с приводимой во вращение крыльчаткой (24), взаимодействующей по меньшей мере с одним проточным каналом (30) для подачи топлива, а также имеющий струйный насос (40), который сообщается с проточным каналом (30) насосного узла (22) подающего агрегата (18) и служит для подачи топлива из топливного бака (10) в резервуар-накопитель (12), отличающийся тем, что струйный насос (40) расположен сбоку от подающего агрегата (18) рядом с ним и соединен проходящим вдоль дна (14; 114; 214) резервуара-накопителя (12) каналом (42) с проточным каналом (30) насосного узла (22).
2. Модуль подачи топлива по п.1, отличающийся тем, что канал (42) по меньшей мере приблизительно проходит на уровне дна (14; 114; 214) резервуара-накопителя (12).
3. Модуль подачи топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал (42) выполнен в дне (14) резервуара-накопителя (12).
4. Модуль подачи топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал (42) выполнен между дном (114) резервуара-накопителя (12) и герметично соединенным с этим дном закрывающим элементом (60).
5. Модуль подачи топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал (42) выполнен в установленном на дне (214) резервуара-накопителя (12) соединительном элементе (70).
6. Модуль подачи топлива по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что на дне (14) резервуара-накопителя (12) или на закрывающем элементе (60), или на соединительном элементе (70) за одно целое с ними сформовано сопло (48) струйного насоса (40).
7. Модуль подачи топлива по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в канале (42) между проточным каналом (30) насосного узла (22) подающего агрегата (18) и струйным насосом (40) расположен обратный клапан (52), который в открытом состоянии пропускает поток в направлении струйного насоса (40) и который имеет поджатый пружиной запорный элемент (56).
8. Модуль подачи топлива по п.7, отличающийся тем, что на дне (14) резервуара-накопителя (12) или на закрывающем элементе (60), или на соединительном элементе (70) за одно целое с ними сформовано гнездо (53) под обратный клапан (52).
9. Модуль подачи топлива по п.8, отличающийся тем, что в гнезде (53) за одно целое с ним выполнено седло (54) обратного клапана (52), с которым взаимодействует запорный элемент (56) этого клапана.
10. Модуль подачи топлива по любому из пп.2-9, отличающийся тем, что на дне (14) резервуара-накопителя (12) или на закрывающем элементе (60), или на соединительном элементе (70) за одно целое с ними сформован патрубок (49), образующий гнездо под подъемную трубку (50), по которой осуществляется подача топлива струйным насосом (40) в резервуар-накопитель (12).
