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KR100377895B1 - 저장탱크로부터자동차의내연기관으로의연료공급장치 - Google Patents

저장탱크로부터자동차의내연기관으로의연료공급장치 Download PDF

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KR100377895B1
KR100377895B1 KR1019950022797A KR19950022797A KR100377895B1 KR 100377895 B1 KR100377895 B1 KR 100377895B1 KR 1019950022797 A KR1019950022797 A KR 1019950022797A KR 19950022797 A KR19950022797 A KR 19950022797A KR 100377895 B1 KR100377895 B1 KR 100377895B1
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KR
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internal combustion
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스테판클레프너
베르너슈미트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

연료 공급 장치의 제트 펌프는 차단 밸브(24)를 통해 연료 공급 조립체(14)의 송출측에 연결될 수 있는 분기 도관(26)에 연결된다. 차단 밸브(24)는, 분기 도관(26)에 마련된 시트(40)와 협동하고, 연료 공급 조립체의 송출측을 내연 기관에 연결하는 연결부(16) 내에서 공급 방향으로 개방하도록 배치된 스프링 부하식 폐쇄 부재(42)를 갖는다. 폐쇄 부재(42)는, 내연 기관으로 공급되는 연료를 위한 교축 지점을 구성하고, 차단 밸브(24)가 폐쇄된 상태에서 연료 공급 조립체의 송출측을 내연 기관에 유일하게 연결하는 통로(56)를 갖는다. 연료 공급 조립체의 공급량이 작은 때, 차단 밸브(24)는 폐쇄되고, 공급량이 증가함에 따라 차단 밸브(24)는 통로(56)에서 발생하는 압력 강하의 결과로서 개방된다.

Description

저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치
본 발명은 특허 청구의 범위 제1항의 전제부에 따른, 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로 연료를 공급하는 장치로부터 출발한다.
이러한 장치는 독일 특허 제42 24 981호로부터 공지되어 있다. 상기 장치는 저장 탱크 내에 배치된 집유 탱크(catchment tank)를 가지며, 송출측에서 내연 기관에 연결된 연료 공급 조립체는 집유 탱크로부터 흡입한다. 연료 공급 조립체의 송출측에 대한 연결이 차단 밸브(shut-off valve)에 의해 제어될 수 있는 분기 도관(branch conduit)이 마련되어 있으며, 상기 차단 밸브는 연료 공급 조립체의 송출측의 특정 압력이 초과될 때 송출측에 대한 분기 도관의 연결을 개방한다. 연료를 집유 탱크로 공급하는 제트 펌프(jet pump)는 분기 도관에 연결된다. 차단 밸브는 분기 도관에 마련된 시트(seat)와 함께 작용하는 스프링 부하식 폐쇄 부재를 갖는다. 차단 밸브는 연료 공급 조립체에 의해 총량이 아직 공급되지 않는 주로 내연 기관의 시동 중에 소량의 공급량 중 추가 분량이 제트 펌프를 향해 분기되지 않도록 하려는 것이며, 이러한 것은 너무 적은 연료가 내연 기관에 공급되므로 내연 기판의 시동 또는 운전을 악화시킨다. 그러나, 연료 공급 조립체가 자동차의 시동 장치(starter)의 작동 이전에 이미 연료를 공급하여서 차단 밸브를 개방하기에 충분한 압력을 송출측에서 발생시키는 변형된 연료 공급 장치가 있다. 이러한 경우에, 차단 밸브는 내연 기관의 시동 장치가 작동될 때 이미 개방되어, 차단 밸브가 폐쇄되어 있는 한 연료 공급 조립체의 송출측의 압력이 다시 강하될 때까지 매우 적은 연료가 내연 기관에 공급되도록 한다. 이러한 경우에, 대체로 내연 기관의 시동 거동 및 시동 후의 운전에 악영향을 끼친다.
이와는 대조적으로, 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로 연료를 공급하는 본 발명에 따른 장치의 이점은, 차단 밸브는 연료 공급 조립체가 특정 연료량을공급할 때만 개방되고, 이때 폐쇄 부재는 통로에서의 압력 강하의 결과로서 시트로부터 이격되어 상승된다는 것이다. 적어도 하나의 통로의 크기 및 폐쇄 스프링의 예비 장력의 계획적인 공동 작용은, 내연 기관이 적절히 운전되고 제트 펌프가 작동되게 하기에 충분할 정도로 큰 특정 공급량으로 인해, 폐쇄 부재가 시트로부터 이격되어 상승되게 할 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예 및 특징이 첨부된 특허 청구의 범위에 기술되어 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되어 있으며 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 저장 탱크(10)로부터 연료를 공급하는 장치를 도시한다. 집유 탱크(12)를 형성하는 챔버는 저장 탱크(10) 내에서 격벽으로 구획되어 있다. 장치는 공통 하우징 내에 배치된 전기 구동 모터 및 펌프 부재를 구비한 연료 공급 조립체(14)를 포함한다. 연료 공급 조립체(14)는 집유 탱크(12)로부터 연료를 흡입하며, 집유 탱크(12) 내에 배치된다. 송출측에서, 연료 공급 조립체(14)는 송출 도관 또는 연결부(16)를 통해 내연 기관(18)에 연결된다. 첵 밸브(non-return valve, 20)는 송출 도관(16)에 배치된다. 귀환 도관(22)은 내연 기관(18)으로부터 저장 탱크(10)로 귀환 연결하며, 연료 공급 조립체(14)에 의해 공급되어 내연 기관(18)에 의해 소비되지 않은 연료가 귀환 도관(22)을 통해 귀환 유동한다. 귀환 도관(22)의 출구(23)는 출구로부터 나온 연료가 집유 탱크(12) 내로 도달되도록 배치된다.
분기 도관(26)이 연장되어 나오는 차단 밸브(24)는 첵 밸브(20)의 상류측의송출 도관(16)에 배치된다. 분기 도관(26)은 저장 탱크(10)의 바닥(11) 부근에서 연장되고 제트 펌프(30)가 배치된 부분(28)을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 제트 펌프(30)는 수평으로 배치되고 제트 펌프의 압력 파이프(32)는 집유 탱크(12)의 측벽(13)을 통과하여, 압력 파이프가 집유 탱크 내로 개방되게 하고 제트 펌프(30)가 집유 탱크(12) 내로 연료를 공급하도록 한다.
제2도에 도시된 바와 같이, 차단 밸브(24)는 송출 도관(16)의 연료 공급 조립체(14)를 향한 부분(16a)과 송출 도관(16)의 내연 기관을 향한 부분(16b)이 연결된 밸브 하우징(34)을 갖는다. 또한, 밸브 하우징(34)은 밸브 하우징(34)의 길이 방향 축(35)에 대해 대략 반경 방향으로 배치되고 밸브 하우징(34)으로부터 돌출된 단부에 분기 도관(26)이 연결된 연결편(38)이 내부로 개방되는 원통형 보어(bore, 36)를 구비한다. 연결편(38)은 원통형 보어(36) 내에서 절곡되어, 연결편이 내연 기관(18)을 향해 공급되는 연료 방향으로 밸브 하우징(34)의 길이 방향 축(35)에 대략 평행하게 연장된 부분(39)을 갖도록 한다. 연결편(38)의 부분(39)의 단부면은 밸브 시트(40)로서 설계된다. 피스톤형으로 설계된 폐쇄 부재(42)는 차단 밸브(24)가 폐쇄 위치에 있을 때 원통형 보어(36) 내로 진입한다. 폐쇄 부재(42)는 중공 형태로 제조되고, 시트(40)와 함께 작용하는 바닥(44)과 원통형 벽(46)을 가지며, 상기 원통형 벽(46)은 시트(40)로부터 이격되어 바닥(44)과 인접하고 폐쇄 부재(42)가 원통형 보어(36) 내에서 안내되게 한다. 원통형 보어(36)는 시트(40)를 지나 연결편(38)의 부분(39)을 따라 연장된다. 내부에서 폐쇄 부재(42)가 변위되도록 안내하는 안내부(48)는 원통형 보어(36)애 대해 동축으로 밸브 하우징(34) 내에서시트(40)로부터 이격되어 원통형 보어(36)에 인접한다. 안내부(48)는 폐쇄 부재(42)의 원주에 걸쳐 서로로부터 일정 거리만큼 이격되어 배열되어 있고 길이 방향 축(35)에 대해 대략 평행하게 연장된 복수 개의 웨브(50)를 갖는다. 제3도에 도시된 바와 같이, 길이 방향 축(35)을 향한 웨브 단부는 원통형 보어(36)와 동일한 직경 상에 배열되어, 폐쇄 부재(42)가 원통형 보어와 상기 웨브 단부 사이에서 변위 가능하게 안내되도록 한다. 웨브(50) 사이에는, 원통형 보어(36)로부터 시작하여 횡단면 확대부를 구성하는 중간 공간(52)이 있다. 안내부(48)는 예컨대 중간 공간(52)을 형성하는 장홈을 원통형 보어(36)의 대응 부분 내에 형성함으로써 생성될 수 있다.
나선 압축 스프링으로서 설계된 폐쇄 스프링(54)은 폐쇄 부재(42) 내로 관통하며, 폐쇄 스프링(54)은 시트(40)로부터 멀리 대면한 바닥(44)측과 밸브 하우징(34)의 단부벽 사이에서 클램핑되며 폐쇄 부재(42)를 시트(40)에 대항하여 가압한다. 따라서, 폐쇄 부재(42)는 연료 공급 조립체(14)의 송출측을 내연 기관(18)에 연결하는 송출 도관(16) 내에서 내연 기관(18)을 향한 공급 방향으로 개방하도록 배열된다.
차단 밸브(24)는 적어도 하나의 통로를 가지며, 상기 통로는 차단 밸브의 폐쇄위치에서 연료 공급 조립체의 송출측을 내연 기관(18)에 유일하게 연결하고, 내연 기관(18)으로 공급되는 연료에 대한 교축 지점(throttle point)을 구성한다. 상기 적어도 하나의 통로는 폐쇄 부재의 바닥(44)의 적어도 하나의 오리피스(56) 및/또는 폐쇄 부재(42)의 외측 원주의 적어도 하나의 간극(58) 및/또는 원통형보어(36)의 적어도 하나의 횡단면 확대부(60)에 의해 형성될 수 있다. 횡단면 확대부(60)는 장홈 또는 도랑 형태로 설계될 수 있다.
전술한 바와 같이 설계된 장치의 작동 모드를 이하에서 설명하기로 한다. 내연 기관(18)의 시동 중에, 내연 기관(18)에 도달하게 되는 소량의 연료만이 연료 공급 조립체(14)에 의해 먼저 공급된다. 동시에, 차단 밸브(24)는 폐쇄되고, 폐쇄 부재(42)는 원통형 보어(36) 내로 진입하여 시트(40)에 접촉하여서 시트(40)를 폐쇄하도록 한다. 적어도 하나의 통로(56, 58 또는 60)를 통해 유동한 소량의 연료는 폐쇄 스프링(54)의 힘에 대항하여 폐쇄 부재(42)를 원통형 보어(36)로부터 벗어나 변위시켜 시트(40)를 개방시키기에는 충분치 않은 약간의 압력 강하만을 생성한다. 차단 밸브(24)가 폐쇄된 상태에서, 연료 공급 조립체(14)에 의해 공급되는 전체 연료량은 적어도 하나의 통로(56, 58 또는 60)를 통해 내연 기관(18)에 도달한다.
연료 공급 조립체(14)가 작동하는 동안에, 연료 공급 조립체에 의해 공급되는 연료량은 증가하고 최종적으로는 매우 크게 되어 공급 연료량의 일부 양이 제트 펌프(30)의 작동을 위해 분기될 수 있게 하며, 이때 내연 기관(18)의 운전은 이러한 것에 의해 손상되지 않는다. 관통 유동하는 연료에 의해 적어도 하나의 통로(56, 58 또는 60)에서 야기된 압력 강하가 폐쇄 스프링(54)의 예비 장력을 극복하기에 충분할 때, 폐쇄 부재(42)는 시트(40)로부터 이격되어 상승하고 연료는 연료 공급 조립체(14)의 송출측으로부터 분기 도관(26)을 통해 제트 펌프(30)까지 유동할 수 있다. 적어도 하나의 통로(56, 58 또는 60)의 크기 및 폐쇄 스프링(54)의 예비 장력은, 일정 연료량이 제트 펌프(30)의 작동을 위해 분기되는 경우에도연료 공급 조립체(14)에 의해 공급되는 연료량이 내연 기관(18)의 완전한 운전을 보장하도록 충분히 클 때 폐쇄 부재(42)가 시트(40)로부터 이격되어 상승되는 방식으로, 비교적 큰 공차 범위 내에서 상호 작용한다. 차단 밸브(24)의 개방 동안에, 폐쇄 부재(42)는 원통형 보어(36)로부터 벗어나서 안내부(48) 내에서만 배치되게 된다. 이와 동시에, 내연 기관(18)으로 공급되는 연료를 위한 추가 통로는 폐쇄 부재(42)에 의해 개방되며, 웨브(50)들 사이의 중간 공간(52)에 의해 형성된다.
제4도는 기본적으로 전술한 차단 밸브와 동일하게 설계된 다른 예의 차단 밸브(124)를 도시하며, 상이한 특징에 대해서만 이하에서 설명하기로 한다. 다른 예에 따른 차단 밸브(124)에 있어서, 전술한 요소들과 동일하게 설계되는 요소들에는 동일한 참조 부호가 부여되었다. 안내부(48) 대신에, 원통형 보어(36)보다 직경이 큰 원통형 보어 부분(148)이 밸브 하우징(134) 내에 마련되어 있다. 차단 밸브(124)의 개방 동안에, 폐쇄 부재는 원통형 보어(36)로부터 벗어나 내연 기관(18)으로 공급되는 연료를 위한 추가 통로를 개방하며, 상기 추가 통로는 폐쇄 부재(42)의 외측 원주와 원통형 보어 부분(148) 사이에 있는 환상 공간(152)에 의해 형성된다. 다른 예에 따른 차단 밸브(124)의 작동 모드는 전술한 바와 같다.
또한, 원통형 보어(36)가 단차 없이 연속형으로 제조되는 방식으로, 그리고 차단 밸브(24)가 개방된 경우에도, 즉 폐쇄 부재(42)가 시트(40)로부터 이격되어 상승되는 경우에도 적어도 하나의 통로(56 또는 58 또는 60)가 연료 공급 조립체(14)의 송출측을 내연 기관(18)에 유일하게 연결하는 방식으로 차단 밸브(24)를 설계할 수도 있다.
차단 밸브(24 또는 124)의 전술한 설계는 연료 공급 조립체(14)가 내연 기관(18)의 시동 이전에 이미 연료를 공급하고 있는 경우에도 장치가 작동할 수 있도록 하며, 따라서 송출 도관(16) 내에서 압력이 증가된다. 그러나, 이와 동시에 그래도 연료는 전혀 또는 소량만이 송출 도관(16)을 통해 유동하여, 충분한 양이 연료 공급 조립체에 의해 공급될 때까지 차단 밸브(24 또는 124)가 폐쇄되어 있도록 한다.
제1도는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로 연료를 공급하는 장치의 개략도.
제2도는 제1도의 장치의 차단 밸브의 확대 종단면도.
제3도는 제2도의 선 III-III을 따라 절취한 차단 밸브의 횡단면도.
제4도는 제2도의 차단 밸브의 다른 예의 개략 종단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 저장 탱크 12 : 집유 탱크
14 : 연료 공급 조립체 16 : 송출 도관 또는 연결부
18 : 내연 기관 24, 124 : 차단 밸브
30 : 제트 펌프 34, 134 : 밸브 하우징
40 : 시트 42 : 폐쇄 부재

Claims (6)

  1. 저장 탱크(10) 내에 배치된 집유 탱크(12)와, 집유 탱크(12)로부터 흡입하고 송출측에서 내연 기관(18)에 연결된 연료 공급 조립체(14)와, 연료 공급 조립체(14)의 송출측에 대한 연결이 차단 밸브(24; 124)에 의해 제어될 수 있는 분기 도관(26)과, 분기 도관(26)에 연결되고 집유 탱크(12)로 연료를 공급하는 제트 펌프(30)를 포함하며, 차단 밸브(24; 124)는 분기 도관(26)에 마련된 시트(40)와 함께 작용하는 스프링 부하식 폐쇄 부재(42)를 갖는, 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치에 있어서,
    폐쇄 부재(42)는 연료 공급 조립체(14)의 송출측을 내연 기관(18)에 연결하는 연결부(16) 내에서 내연 기관(18)을 향한 공급 방향으로 개방하도록 배치되며, 차단 밸브(24, 124)는 적어도 차단 밸브(24; 124)가 폐쇄된 상태에서 연료 공급 조립체(14)의 송출측을 내연 기관에 유일하게 연결하고 내연 기관(18)으로 공급되는 연료에 대한 교축 지점을 구성하는 적어도 하나의 통로(56; 58; 60)를 갖는 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 폐쇄 부재(42)는 적어도 하나의 통로(56, 58)를 갖는 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서, 폐쇄 부재(42)는 보어(36) 내에서 변위 가능하고, 적어도하나의 통로는 보어(36) 내의 확대부(60)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 차단 밸브(24; 124)가 개방된 상태에서, 연료 공급 조립체(14)의 송출측을 내연 기관(18)에 연결하는 추가 통로(52; 152)는 폐쇄 부재(42)에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 차단 밸브(124)는 계단형 원통형 보어(36, 148)를 갖는 밸브 하우징(134)을 가지며, 차단 밸브(124)가 폐쇄된 상태에서 폐쇄 부재(42)는 직경이 작은 원통형 보어 부분(36) 내로 진입하고, 차단 밸브(124)가 개방된 상태에서 폐쇄 부재(42)는 직경이 큰 원통형 보어 부분(148) 내에 배치되며, 추가 통로를 형성하는 환상 공간(152)은 폐쇄 부재(42)의 원주와 직경이 큰 원통형 보어 부분(148) 사이에 마련된 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
  6. 제4항에 있어서, 차단 밸브(24)는 내부예서 폐쇄 부재(42)가 변위 가능하게 안내되는 원통형 보어(36)를 갖는 밸브 하우징(34)을 구비하고, 원통형 보어(36)에 대한 횡단면 확대부(60)를 갖는 폐쇄 부재(42)용 안내부(48)는 원통형 보어(36)와 인접하며, 차단 밸브(24)가 폐쇄된 상태에서 폐쇄 부재(42)는 원통형 보어(36) 내로 진입하고, 차단 밸브(24)가 개방된 상태에서 폐쇄 부재(42)는 안내부(48) 내에서만 배치되며, 추가 통로를 형성하는 중간 공간(52)은 폐쇄 부재(42)의 원주와 안내부(48) 사이에 있는 것을 특징으로 하는 저장 탱크로부터 자동차의 내연 기관으로의 연료 공급 장치.
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