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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftpumpe für einen
Verbrennungskraftmotor, wobei die Luftpumpe verwendbar ist, um,
z.B., das Innere einer Brennstoffdampfpassage eines Brennstoffdampf-Spülsystems
unter Überdruck
oder unter Unterdruck zu setzen.
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JP 2003-013810 A offenbart
einen Diagnoseapparat zum Diagnostizieren, ob in einer Brennstoffdampfpassage
eines Brennstoffdampf-Spülsystems
eine Leckage aufgetreten ist, oder nicht. In diesem Diagnoseapparat
wird die Brennstoffdampfpassage mittels eines Ventils abgeschirmt
und wird die abgeschirmte Sektion mit Luft von der Luftpumpe versorgt,
um unter Druck gesetzt zu werden. Dann wird basierend auf einer
Antriebslast der Luftpumpe beurteilt, ob in der Brennstoffdampfpassage
eine Leckage aufgetreten ist, oder nicht. Da die Luftpumpe verwendet
wird zum Zwecke des Transferierens von Luft, ist sie nicht ausgestattet
mit einer luftdichten Struktur, um einen Motor der Luftpumpe in
luftdichter Weise gegenüber
der transferierten Luft abzudichten. Deshalb kann beim Unterdrucksetzen
des Inneren der Brennstoffdampfpassage manchmal der Brennstoffdampf
zurückströmen und
den Motor der Luftpumpe erreichen. Es ist dann die Möglichkeit
gegeben, dass der den Motor erreichende Brennstoffdampf eine Korrosion
in einem Schaltkreisbereich des Motors hervorruft und/oder der Brennstoffdampf entzündet wird
durch einen Funken, der durch den Motor generiert wird.
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DE 197 40 582 A1 offenbart
eine elektrische Luftpumpe zum Spülen einer Aktivkohlefalle.
Ein Elektromotor ist in einem Gehäuse vorgesehen, das eine erste
Kammer aufweist, in der der Stator des Elektromotors angeordnet
ist. Eine Wandung innerhalb des Gehäuses grenzt die erste Kammer
gegenüber
einer zweiten Kammer ab. In dieser zweiten Kammer ist der Rotor
des Elektromotors angeordnet, der einen Magnetstoffring aufweist,
und der durch ein vom Stator erzeugtes Magnetfeld gedreht wird.
In seinem Außenumfang
definiert der Rotor das Flügelrad
der Pumpe.
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DE 19 28 352 U offenbart
eine Pumpe, deren Radialläufer
durch einen Elektromotor mittels einer magnetischen Kupplung angetrieben
wird. Eine Rotorwelle des Elektromotors weist an ihrem freien Ende
eine Scheibe auf, an der eine Gruppe von Dauer magneten festgelegt
ist. Diese Dauermagneten ragen bis dicht an die Blechabschlußwand eines
Gehäuses
heran, auf deren anderer Seite eine weitere Gruppe von Dauermagneten
an der Außenseite
des Radialläufers
um eine Nabe herum festgelegt ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftpumpe für einen
Verbrennungskraftmotor anzugeben, die zum einen die Korrosion von
Schaltkreisbauteilen durch ein flüchtiges Medium, wie beispielsweise
Brennstoffdampf, vermeidet, und andererseits ein Entzünden des
flüchtigen
Mediums verhindert.
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Erfindungsgemäß gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Luftpumpe mit der Merkmalskombination des
unabhängigen
Patentanspruchs 1. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist in dem abhängigen
Anspruch dargelegt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den zugehörigen
Figuren näher
erläutert.
In diesen zeigen:
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1 ist
ein Diagramm, das einen Verbrennungskraftmotor in einer Ausführungsform
zeigt.
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2 ist
ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform einer Luftpumpe
zeigt.
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3 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine zweite Luftpumpe zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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4 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine dritte Luftpumpe zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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5 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine vierte Luftpumpe zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Ein
in 1 gezeigter Verbrennungskraftmotor 1 ist
ein Benzinmotor, der in einem Fahrzeug installiert ist. In einem
Einlassrohr 3 des Verbrennungskraftmotors 1 ist
ein Drosselventil 2 angeordnet. Das Drosselventil 2 steuert
die Einlassluftmenge für
den Verbrennungskraftmotor 1. Für jeden Zylinder ist in einem
Verteilerbereich des Einlass rohrs 3 an der Stromabseite
des Drosselventils 2 ein Brennstoffeinspritzventil 4 eines
elektromagnetischen Typs vorgesehen. Das Brennstoffeinspritzventil 4 spritzt Brennstoff
ein basierend auf einem Einspritzpulssignal, das von einer Steuereinheit 20 abgegeben
wird, die einen Mikrocomputer inkorporiert.
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Der
Verbrennungskraftmotor 1 ist mit einem Brennstoffdampf-Spülsystem
ausgestattet. Das Brennstoffdampf-Spülsystem umfasst eine Verdampfungspassage 6,
einen Kanister 7, eine Spülpassage 10 und ein
Spülsteuerventil 11.
In einem Brennstofftank 5 generierter Brennstoffdampf wird über die
Verdampfungspassage 6 in dem Kanister 7 eingefangen.
Der Kanister 7 ist ein Container, der mit einem Adsorbens 8,
wie Aktivkohle, zumindest teilweise gefüllt ist. Zum Kanister 7 erstreckt
sich ein Neulufteinlass 9. Eine Spülpassage 10 ist an
den Kanister 7 angeschlossen. Die Spülpassage 10 ist mit
dem Einlassrohr 3 auf der Stromabseite des Drosselventils 2 über das
Spülsteuerventil 10 verbunden.
Das Spülsteuerventil 11 wird
geöffnet
basierend auf einem Spülsteuersignal,
das von der Steuereinheit 20 abgegeben wird.
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Wenn
während
des Betriebs des Verbrennungskraftmotors 1 eine vorbestimmte
Kondition zum Gestatten eines Spülvorgangs
eingestellt ist, wird das Spülsteuerventil 11 zum Öffnen angesteuert.
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Sobald
das Spülsteuerventil 11 zum Öffnen angesteuert
worden ist, wirkt ein Unterdruck des Einlasssystems des Verbrennungskraftmotors 1 in
den Kanister, so dass der im Kanister absorbierte Brennstoff durch
Frischluft entfernt wird, welche durch den Neulufteinlass 9 eingeführt wird.
Spülgas,
einschließlich
des aus dem Kanister 7 entfernten Brennstoffdampfes, geht
durch die Spülpassage 10 hindurch und
wird in das Einlassrohr 3 eingesaugt.
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Die
Steuereinheit 20 enthält
einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem A/D-Wandler,
und einer Eingangs-/Ausgangsschnittstelle. Die Steuereinheit 20 erhält Detektionssignale
von unterschiedlichen Sensoren.
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Als
die unterschiedlichen Sensoren können vorgesehen
sein: Ein einen Drehwinkel einer Kurbelwelle detektierender Kurbelwellenwinkelsensor 21, ein
die Einlassluftmenge des Verbrennungskraftmotors 1 messender
Luftstrommesser 22, ein eine Fahrzeuggeschwindigkeit detektierender
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23, ein einen Druck im Brennstofftank 5 detektierender
Drucksensor 24, und ein den Brennstofffüllstand im Brennstofftank 5 detektierender
Brennstoffpegelsensor 25.
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Ferner
sind ein Ablassabsperrventil zum Öffnen/Schließen des
Neulufteinlasses 9 und eine Luftpumpe 13 zum Zuführen von
Luft zur Verdampfungspassage 6 vorgesehen, und zwar zum
Zwecke der Durchführung
einer Diagnose, ob in einer Brennstoffdampfpassage des Brennstoffdampf-Spülsystems eine
Leckage aufgetreten ist oder nicht.
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Ein
Auslassanschluss der Luftpumpe 13 ist mit der Verdampfungspassage 6 über ein
Luftzuführrohr 14 verbunden.
In etwa in der Mitte des Luftzuführrohres 14 ist
ein Rückschlagventil 15 angeordnet. Weiterhin
ist an der Einlassanschlussseite der Luftpumpe 13 ein Luftreiniger 17 vorgesehen.
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Wenn
eine Diagnosekondition eingestellt ist, steuert die Steuereinheit 20 das
Spülsteuerventil 11 und
das Ablassabsperrventil 12 in ihre Absperrstellungen. Daraus
ergibt sich, dass der Brennstofftank 5, die Verdampfungspassage 6,
der Kanister 7 und die Spülpassage 10 auf der
Stromabseite des Spülsteuerventils 11 als
eine Diagnosesektion abgeschirmt oder separiert sind. Wenn dann
die Luftpumpe 13 in Betrieb gesetzt wird, dann wird die
Diagnosesektion unter Druck gesetzt. Dann wird, basierend auf einer
Druckänderung
im Brennstofftank 5, eine Diagnose durchgeführt, ob
in der Diagnosesektion eine Leckage aufgetreten ist, sobald die
Diagnosesektion durch die Luftpumpe 13 unter Druck gesetzt worden
ist.
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Es
ist anzumerken, dass das Auftreten einer Leckage auch möglicherweise
diagnostiziert wird, basierend auf dem Druckabfall, nachdem die
Diagnosesektion zunächst
bis zu einem vorbestimmten Druck unter Druck gesetzt worden ist.
Weiterhin ist es möglich,
das Auftreten einer Leckage zu diagnostizieren, basierend auf einer
Antriebslast der Luftpumpe 13 zu der Zeit, zu der die Diagnosesektion
unter Druck gesetzt ist.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass der Druck in der Diagnosesektion verringert wird durch Absaugen der
Luft aus der Diagnosesektion durch die Luftpumpe 13, um
das Auftreten einer Leckage zu diagnostizieren, basierend auf dem
Druck im Brennstofftank 5 oder der Antriebslast der Luftpumpe 13 zu
dieser Zeit.
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Als
nächstes
wird im Detail die Ausbildung einer Luftpumpe 13 beschrieben.
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2 ist
ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform der Luftpumpe 13 zeigt.
In 2 umfasst die Luftpumpe 13 einen Motor 13a und
eine durch den Motor 13a angetriebene Pumpe 13b.
Als die Pumpe 13b kann eine Turbopumpe oder eine Rotationspumpe
eines positiven Verdrängungstyps
verwendet werden. Jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform
eine Trochoidenpumpe benutzt, welche eine Art einer Zahnradpumpe
ist.
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Der
Motor 13a und die Pumpe 13b sind beide in einem
Gehäuse 31 angeordnet.
Das Gehäuse 31 ist
durch die Trennwand 31c unterteilt in eine Kammer 31a,
die den Motor 13a aufnimmt, und eine Kammer 31b,
die die Pumpe 13b aufnimmt. Die Antriebsleistung wird vom
Motor 13a durch eine magnetische Kupplung 32 auf
die Pumpe 13b übertragen. Die
magnetische Kupplung 32 umfasst einen scheibenförmigen Magneten,
der an einer Ausgangswelle des Motors 13a befestigt ist,
und einen scheibenförmigen
Magneten, der an einer Drehwelle der Pumpe 13b befestigt
ist. Die Magneten bzw. die Wellen sind über die Trennwand 31c einander
gegenüberliegend angeordnet.
Die Magneten ziehen einander an, um eine Drehantriebskraft zu übertragen.
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Hierbei
wird, da die Trennwand 31c als eine luftdichte Struktur
dient und zwischen dem Motor 13a und der Pumpe 13b angeordnet
ist, zwischen der Seite des Motor 13a und der Seite der
Pumpe 13b eine Gasdurchströmung verhindert.
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An
einer Endfläche
des Gehäuses 31 an
der Seite, in der die Pumpe 13b untergebracht ist, sind eine
Saugöffnung 31d und
eine Auslassöffnung 31e geformt.
Die Auslassöffnung 31e ist
verbunden mit dem Luftzuführrohr 14.
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Mit
der vorerwähnten
Ausbildung der Luftpumpe 13 wird beispielsweise durch die
Trennwand 31c verhindert, sogar dann, falls Brennstoffdampf
in die Pumpe 13b zurück strömen sollte,
dass der Brennstoffdampf in die Kammer 31a eintritt, die
den Motor 13a beherbergt.
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Es
ist demzufolge möglich,
zu verhindern, dass ein Schaltkreisteil des Motors 13a durch
einen Einfluss des Brennstofftanks korrodiert, oder dass der Brennstoffdampf
durch einen Funken entzündet wird.
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Ferner
gibt es keinen Bedarf, eine Kraftübertragungspassage durch ein
Dichtglied abzudichten, da die Antriebsleistung übertragen wird unter Verwendung
der magnetischen Kupplung 32, die ein kontaktfreies Gelenk
ist. Deshalb kann die Luftdichtigkeit nicht reduziert werden als
Folge einer Verschlechterung der Funktion irgendeines Dichtgliedes.
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Es
ist anzumerken, dass als die magnetische Kupplung 32 auch
eine zylinderförmige
magnetische Kupplung benutzt werden kann, anstelle der scheibenförmigen magnetischen
Kupplung, die in 2 gezeigt wird, so dass demzufolge
die Ausbildung der magnetischen Kupplung 32 nicht auf die
in 2 gezeigte Struktur beschränkt sein soll.
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3 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine zweite Luftpumpe 13 zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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In 3 wird, ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform,
das Gehäuse 31 in
eine Kammer 31a zum Unterbringen des Motors 13a und
eine Kammer 31b zum Unterbringen der Pumpe 31b durch
die Trennwand 31c unterteilt, die gleichzeitig als die
luftdichte Struktur dient, welche zwischen dem Motor 13a und
der Pumpe 13b vorgesehen ist.
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Jedoch
unterscheidet sich die zweite Luftpumpe 13 von der ersten
Ausführungsform
dadurch, dass die Antriebskraft vom Motor 13a auf die Pumpe 13b unter
Verwendung einer Welle übertragen
wird. In der zweiten Luftpumpe 13 geht nämlich eine
Ausgangswelle 33 des Motors 13a durch die Trennwand 31c hindurch.
Diese Welle erstreckt sich in die Kammer 31b, in welcher
die Pumpe 13b untergebracht ist, so dass die Ausgangswelle 33 des
Motors 13a mit der Drehwelle der Pumpe 13b verbunden
ist.
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Weiterhin
ist eine Dichtung 34 in einem Bereich vorgesehen, in welchem
die Ausgangswelle 33 durch die Trennwand 31c hindurchgeht,
um eine Leckage von Brennstoffdampf durch einen Spalt zwischen dem
Umfang der Ausgangswelle 33 und der Durchgangsöffnung der
Trennwand 31c zu verhindern.
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Als
Dichtung 34 kann eine Liquiddichtung, eine Labyrinthdichtung,
oder dgl., verwendet werden.
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Somit
ist bei der zweiten Luftpumpe 13 sichergestellt, dass durch
die Trennwand 31c und die Dichtung 34 verhindert
wird, dass der Brennstoffdampf in die Kammer 31a eintritt,
in der der Motor 13a untergebracht ist, selbst dann, wenn
der Brennstoffdampf zu der Pumpe 13b zurückströmen sollte.
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Konsequent
ist es deshalb möglich,
zu verhindern, dass der Schaltkreisbereich des Motors 13a durch
den Einfluss des Brennstoffdampfs korrodiert, oder dass der Brennstoffdampf
durch einen Funken entzündet
wird.
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Darüber hinaus
ist es bei der zweiten Luftpumpe 13 auch möglich, zu
vermeiden, dass der Brennstoffdampf den Motor 13a erreicht,
ohne die Ausbildung der Luftpumpe 13 nennenswert zu modifizieren,
da ein typischer Kraftübertragungsmechanismus
mit einer Welle verwendet ist.
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4 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine dritte Luftpumpe 13 zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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In
der in 4 gezeigten dritten Luftpumpe 13 sind
der Motor 13a und die Pumpe 13b in demselben Raum
im Gehäuse 31 untergebracht.
Die Antriebskraft vom Motor 13a wird auf die Pumpe 13b dadurch übertragen,
dass eine Welle zwischen dem Motor 13a und der Pumpe 13b vorgesehen
wird.
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Weiterhin
ist in der Pumpe 13b eine luftdichte Struktur 35 vorgesehen,
um einen Bereich zu begrenzen, in welchen der Brennstoffdampf eindringen kann,
bis zu einer Lufttransferpassage in der Pumpe 13b, wodurch
verhindert wird, dass der Brennstoffdampf in das Gehäuse 31 lecken
kann.
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Die
luftdichte Struktur 35 umfasst ein Dichtungsglied 37 und
ein Pumpengehäuse 36.
Das Pumpengehäuse 36 bedeckt
einen rotierenden Bereich der Pumpe 13b auf luftdichte
Weise. Das Dichtungsglied 37 dichtet einen Bereich ab,
in welchem die Drehwelle der Pumpe 13 durch das Pumpengehäuse 36 hindurchgeht,
so dass der Brennstoffdampf daran gehindert werden kann, aus dem
Pumpengehäuse 36 in
das Gehäuse 31 nach
außen
zu lecken.
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Es
ist anzumerken, dass es möglich
ist, das Dichtungsglied an einer inneren Seite oder an einer äußeren Seite
des Pumpengehäuses 36 zu
befestigen.
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Durch
das Dichtungsglied 37 und das Pumpengehäuse 36 wird verhindert,
dass der Brennstoffdampf, der in die Pumpe 13b zurückgeströmt ist,
weiter leckt als bis zu einer Grenze, die durch die fette Linie
in 4 gezeigt ist.
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Konsequent
kann der Brennstoffdampf bei der dritten Luftpumpe 13 nicht
aus der Pumpe 13b in das Gehäuse 31 lecken, auch
dann nicht, wenn der Brennstoffdampf in die Pumpe 13b zurückgeströmt sein
sollte.
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Es
ist deshalb möglich,
zu vermeiden, dass der Schaltkreisbereich des Motors 13a durch
den Einfluss des Brennstoffdampfs korrodiert, oder dass der Brennstoffdampf
durch einen Funken entzündet wird.
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5 ist
ein Diagramm, das als Vergleichsbeispiel eine vierte Luftpumpe 13 zeigt,
die nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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In
der in 5 gezeigten vierten Luftpumpe 13 sind, ähnlich der
dritten Luftpumpe 13, der Motor 13a und die Pumpe 13b in
demselben Raum innerhalb des Gehäuses 31 angeordnet.
Die Leistung wird vom Motor 13a auf die Pumpe 13b übertagen
durch eine Welle zwischen dem Motor 13a und der Pumpe 13b.
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Jedoch
ist bei der vierten Luftpumpe 13 eine luftdichte Struktur 38,
die den Drehbereich und den Schaltkreisbereich des Motors 13a abdichtet,
im Motor 13a angeordnet, so dass über die Pumpe 13b in das
Gehäuse 31 leckender
Brennstoffdampf nicht in den Motor 13a eindringt. Die luftdichte
Struktur 38 umfasst ein Dichtungsglied, das einen Bereich
abdichtet, in welchem die Ausgangswelle des Motors 13a durch
ein Motorgehäuse 39 hindurchgeht.
Das Motorgehäuse 39 deckt
hingegen in luftdichter Weise den Rotationsbereich und den Schaltkreisbereich des
Motors 13a ab.
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Es
ist anzumerken, dass das Dichtungsglied sowohl an der inneren Seite
oder an der äußeren Seite
des Motorgehäuses 39 angebracht
sein kann.
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Die
luftdichte Struktur 38 verhindert, dass über die
Pumpe 13b in das Gehäuse 31 eingedrungener
Brennstoffdampf über
eine durch die fette Linie in 5 angedeutete
Grenze hinweg in den Motor 13a eindringen kann.
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Konsequent
dringt kein Brennstoffdampf in den Motor 13a ein, und zwar
bei der vierten Luftpumpe 13, sogar dann nicht, wenn in
die Pumpe 13b zurückgeströmter Brennstoffdampf
in das Gehäuse 31 durchlecken
sollte.
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Es
ist deshalb möglich,
zu verhindern, dass der Schaltkreisbereich des Motors 13a durch
den Einfluss des Brennstoffdampfes korrodiert, oder dass der Brennstoffdampf
durch einen Funken entzündet wird.
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Es
ist anzumerken, dass die Luftpumpe, die den Ausbildungen in jeder
der 2 bis 5 entspricht, verwendet werden
kann zum Aufbauen eines Überdrucks
oder eines Unterdrucks im Inneren der Brennstoffdampfpassage des
Brennstoffdampf-Spülsystems,
und sogar auch verwendet werden kann als eine Luftpumpe für die Zufuhr
von Brennstoffatomisierungsluft zu dem Brennstoffeinspritzventil.