KR100904601B1 - Fuel pump and fuel feed apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
연료 펌프(30)는 회전 방향을 따라 각각 배열된 제1 및 제2 베인 홈(74, 76)을 갖는 임펠러(70)를 포함한다. 제2 베인 홈(76)은 제1 베인 홈(74)의 반경방향 내측에 위치된다. 연료 펌프(30)는 임펠러(70)를 회전 가능하게 수용하고 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 갖는 펌프 케이스(50, 52)를 포함한다. 제1 펌프 통로(202)는 서브 탱크(20)로부터 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위해 제1 베인 홈(74)을 따라 형성된다. 제2 펌프 통로(206)는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 제2 베인 홈(76)을 따라 형성된다. 상기 제1 및 제2 펌프 통로(202)는 각각 단면적 S1, S2와, 임펠러(70, 51)의 회전축 방향에 대해 각각 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.The fuel pump 30 includes an impeller 70 having first and second vane grooves 74 and 76 arranged along the rotational direction, respectively. The second vane groove 76 is located radially inward of the first vane groove 74. The fuel pump 30 includes pump cases 50, 52 that rotatably receive the impeller 70 and have first and second pump passages 202, 206. The first pump passage 202 is formed along the first vane groove 74 to supply fuel from the sub tank 20 to the engine 500. The second pump passage 206 is formed along the second vane groove 76 to supply fuel from the fuel tank 2 to the sub tank 20. The first and second pump passages 202 have diameters D1 and D2, respectively, with respect to the cross-sectional areas S1 and S2 and the rotation axis directions of the impellers 70 and 51, respectively. The cross-sectional areas S1 and S2 and the diameters D1 and D2 satisfy 0.6 ≦ (S2 × D2) / (S1 × D1) ≦ 0.95.
연료 펌프, 베인 홈, 펌프 통로, 임펠러, 연료 탱크, 서브 탱크 Fuel pump, vane groove, pump passage, impeller, fuel tank, sub tank
Description
본 발명은 반경 방향으로 서로 다른 위치에 위치된 2개 라인의 베인(vane) 홈을 갖는 임펠러(impeller)를 포함하는 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel pump comprising an impeller having two lines of vane grooves located at different positions in the radial direction. The invention also relates to a fuel supply apparatus having a fuel pump for supplying fuel from a sub tank to an engine while simultaneously supplying fuel from the fuel tank to the sub tank.
일반적으로 알려진 바와 같이, 연료 펌프는 서브 탱크로부터 내연 기관으로 연료를 펌핑하기 위해 연료 탱크 내에 수용되는 서브 탱크 내에 제공된다. 예를 들어, 미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호(JP-A-2002-500718)는 제트 펌프를 사용하지 않고 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급하는 연료 펌프를 각각 포함하는 이러한 연료 펌프들을 개시하고 있다.As is generally known, a fuel pump is provided in a sub tank housed within the fuel tank for pumping fuel from the sub tank to the internal combustion engine. For example, US Pat. Nos. 5,596,970 and 6,179,579 (JP-A-2002-500718) disclose such fuel pumps each including a fuel pump that supplies fuel from a fuel tank to a sub tank without using a jet pump. Doing.
각각의 미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호에서, 연료 펌프는 반경 방향으로 서로 다른 위치에 위치된 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러와, 상기 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 2개 라인의 베인 홈을 따라 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 포함한다. 임펠러는 회전하여 서브 탱크로부터 연료를 흡인하여, 반경 방향 외측 상의 베인 홈을 따라 연장되는 펌프 통로를 통해 엔진으로 연료를 공급한다. 또한, 임펠러는 연료 탱크로부터 연료를 흡인하여, 반경 방향 내측 상의 베인 홈을 따라 연장되는 펌프 통로를 통해 서브 탱크로 연료를 공급한다.In each of US Pat. Nos. 5,596,970 and 6,179,579, the fuel pump includes an impeller having two lines of vane grooves positioned at different positions in the radial direction, and two lines of vane grooves rotatably receiving the impeller. It includes a pump case having a pump passage along. The impeller rotates to draw fuel from the sub tank to supply fuel to the engine through a pump passage extending along the vane groove on the radially outer side. The impeller also draws fuel from the fuel tank and supplies fuel to the sub tank through a pump passage extending along the vane groove on the radially inner side.
연료 펌프는 엔진으로 Q1 만큼의 연료를, 서브 탱크로 Q2 만큼의 연료를 공급한다. 이러한 연료 펌프에서, 값 Q1 및 Q2는 엔진이 최대 파워를 제공하는 상태에서 엔진이 최대량을 필요로 하는 경우에도 Q2≥Q1 관계를 만족할 필요가 있다. 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료의 양 Q2가 서브 탱크에서 엔진으로 공급되는 연료 양 Q1 보다 적을 경우(Q2≤Q1), 서브 탱크의 레벨은 감소하고, 따라서 연료 펌프는 서브 탱크로부터 연료를 흡인할 수 없다. 따라서, 연료 펌프는 2개 라인의 베인 홈을 갖도록 구성될 필요가 있고, 펌프 통로는 Q2≥Q1의 관계를 만족하고 서브 탱크의 레벨이 감소하는 것을 방지하도록 구성된다.The fuel pump supplies Q1 fuel to the engine and Q2 fuel to the sub tank. In such a fuel pump, the values Q1 and Q2 need to satisfy the relationship Q2 ≧ Q1 even when the engine needs the maximum amount while the engine provides the maximum power. If the amount Q2 of fuel supplied from the fuel tank to the sub tank is less than the amount Q1 of fuel supplied from the sub tank to the engine (Q2? Q1), the level of the sub tank is reduced, and thus the fuel pump draws fuel from the sub tank. Can not. Therefore, the fuel pump needs to be configured to have two lines of vane grooves, and the pump passage is configured to satisfy the relationship of Q2 ≧ Q1 and to prevent the level of the sub tank from decreasing.
서브 탱크에서 엔진으로 펌핑되는 연료의 압력은 연료 탱크에서 서브 탱크로 펌핑되는 연료 압력보다 상당히 크다. 따라서, 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 펌핑하는 연료 통로의 압력차는, 임펠러의 회전 방향의 관점에서 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 펌핑하는 연료 통로의 압력차 보다 크다. 펌프 통로의 압력차가 크게 되는 경우, 연료는 회전 방향에 반대 방향으로 힘을 받게 되어, 연료 펌프의 펌프 효율은 감소한다. 또한, 연료가 고압으로 가압되면, 펌프 케이스와 임펠러 사이의 간극을 통해 누설되는 연료 양이 커지게 되어, 펌프 효율이 감소한다. 따라서, 연료 펌프는 펌프 통로를 통해 증가되는 연료 압력과, 연료 펌프로부터 공급되는 연료양을 고려하여 설계할 필요가 있다. 여기서, 펌프 효율(η)은 η= (P× Q)/(T×R) 로 정의된다. 여기서, T는 연료 펌프의 모터부에 의해 제공되는 토크이고, R은 모터부의 회전 속도이고, P는 펌프 통로를 통과한 후의 연료의 배출 압력이고, Q는 펌프 통로를 통과한 후의 배출된 연료의 양이다.The pressure of the fuel pumped from the sub tank to the engine is significantly greater than the fuel pressure pumped from the fuel tank to the sub tank. Therefore, the pressure difference of the fuel passage which pumps fuel from the sub tank to the engine is larger than the pressure difference of the fuel passage which pumps fuel from the fuel tank to the sub tank in terms of the rotational direction of the impeller. When the pressure difference in the pump passage becomes large, the fuel is forced in a direction opposite to the rotational direction, so that the pump efficiency of the fuel pump decreases. In addition, when the fuel is pressurized to a high pressure, the amount of fuel leaked through the gap between the pump case and the impeller becomes large, thereby reducing the pump efficiency. Therefore, the fuel pump needs to be designed in consideration of the increased fuel pressure through the pump passage and the amount of fuel supplied from the fuel pump. Here, pump efficiency (eta) is defined as (eta) = (PxQ) / (TxR). Where T is the torque provided by the motor portion of the fuel pump, R is the rotational speed of the motor portion, P is the discharge pressure of the fuel after passing through the pump passage, and Q is the discharged fuel after passing through the pump passage. Amount.
미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호는 어느 것도 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 서브 탱크의 레벨이 감소하는 것을 방지하도록 구성된 연료 펌프를 개시하고 있지 않다.No. 5,596,970 and 6,179,579 do not disclose fuel pumps configured to prevent the level of the sub tank from decreasing in view of the fuel pressure in the pump passage.
상기 및 다른 문제의 관점에서, 본 발명의 목적은 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료 양을 조절하도록 구성된 연료 펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치를 제공하는 것이다.In view of the above and other problems, an object of the present invention comprises a fuel pump comprising an impeller having two lines of vane grooves and configured to adjust the amount of fuel supplied from the fuel tank to the sub tank in consideration of the fuel pressure in the pump passageway. To provide. Another object of the present invention is to provide a fuel supply apparatus having a fuel pump for supplying fuel from a fuel tank to a sub tank while simultaneously supplying fuel from the sub tank to the engine.
본 발명의 일 태양에 따르면, 연료 탱크에서 상기 연료 탱크 내에 수용된 서브 탱크로 연료를 공급하고 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프가 개시되고, 상기 연료 펌프는 그 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈과 복수의 제2 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함한다. 복수의 제2 베인 홈은 임펠러의 반경 방향에 대해 복수의 제1 베인 홈의 반경 방향 내측에 위치된다. 연료 펌프는 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 펌프 통로와 제2 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 더 포함한다. 제1 펌프 통로는 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하기 위해 제1 베인 홈을 따라 형성된다. 제2 펌프 통로는 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급하기 위해 제2 베인 홈을 따라 형성된다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 단면적 S1, S2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 임펠러의 회전축 방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2 와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.According to one aspect of the present invention, there is disclosed a fuel pump for supplying fuel from a fuel tank to a sub tank contained within the fuel tank and for supplying fuel to the engine from the sub tank, wherein the fuel pumps are each arranged along a rotational direction thereof. And an impeller having a plurality of first vane grooves and a plurality of second vane grooves. The plurality of second vane grooves is located radially inward of the plurality of first vane grooves with respect to the radial direction of the impeller. The fuel pump further includes a pump case rotatably receiving the impeller and having a first pump passageway and a second pump passage respectively formed along the rotational direction. The first pump passage is formed along the first vane groove for supplying fuel from the sub tank to the engine. The second pump passage is formed along the second vane groove for supplying fuel from the fuel tank to the sub tank. The first and second pump passages have cross sections S1 and S2, respectively. The first and second pump passages each have diameters D1 and D2 in the direction of the axis of rotation of the impeller. The cross-sectional areas S1 and S2 and the diameters D1 and D2 satisfy 0.6 ≦ (S2 × D2) / (S1 × D1) ≦ 0.95.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 연료 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치가 개시되고, 상기 연료 공급 장치는 연료 탱크 내에 수용된 서브 탱크를 포함한다. 연료 공급 장치는 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하도록 서브 탱크 내에 수용된 연료 펌프를 더 포함한다. 연료 펌프는 임펠러의 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈과 복수의 제2 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고, 복수의 제2 베인 홈은 복수의 제1 베인 홈의 반경 방향 내측에 위치된다. 연료 펌프는 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 및 제2 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 더 포함한다. 제1 펌프 통로는 제1 베인 홈을 따라 연장된다. 제1 펌프 통로는 연료를 흡인하기 위해 서브 탱크의 내측에 위치된 입구와 연통되고, 엔진으로 연료를 공급하기 위해 출구와 연통된다. 제2 펌프 통로는 제2 베인 홈을 따라 연장된다. 제2 펌프 통로는 서브 탱크 외측에 위치되고 연료 탱크로부터 연료를 흡인하기 위해 연료 탱크로 개방된 개구와 연통되고, 서브 탱크로 연료를 공급하기 위해 서브 탱크로 개방된 출구와 연통된다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 단면적 S1, S2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 임펠러의 회전축 방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.According to another aspect of the present invention, a fuel supply device for supplying fuel from a fuel tank to an engine is disclosed, wherein the fuel supply device includes a sub tank contained within the fuel tank. The fuel supply apparatus further includes a fuel pump housed in the sub tank to supply fuel from the fuel tank to the sub tank at the same time. The fuel pump includes an impeller having a plurality of first vane grooves and a plurality of second vane grooves each arranged along a rotational direction of the impeller, wherein the plurality of second vane grooves are radially inward of the plurality of first vane grooves. Is located. The fuel pump further includes a pump case rotatably receiving the impeller and having first and second pump passages respectively formed along the direction of rotation. The first pump passage extends along the first vane groove. The first pump passage is in communication with an inlet located inside the sub tank for sucking in fuel and in communication with an outlet for supplying fuel to the engine. The second pump passage extends along the second vane groove. The second pump passage is located outside the sub tank and communicates with an opening opened to the fuel tank to draw fuel from the fuel tank, and communicates with an outlet opened to the sub tank to supply fuel to the sub tank. The first and second pump passages have cross sections S1 and S2, respectively. The first and second pump passages each have diameters D1 and D2 in the direction of the axis of rotation of the impeller. The cross-sectional areas S1 and S2 and the diameters D1 and D2 satisfy 0.6 ≦ (S2 × D2) / (S1 × D1) ≦ 0.95.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면에 관한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따르면, 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료 양을 조절하도록 구성된 연료 펌프를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a fuel pump comprising an impeller having two lines of vane grooves and configured to adjust the amount of fuel supplied from the fuel tank to the sub tank in consideration of the fuel pressure in the pump passage.
(제1 실시예)(First embodiment)
도1 내지 도5를 참조하여 제1 실시예가 기술된다. 도2는 제1 실시예에 따른 연료 펌프를 도시한다. 도2에서, 굵은 화살표는 연료의 유동 방향을 나타낸다. 연료 공급 장치(10)는 연료 공급 장치(10)의 서브 탱크(20)가 연료 펌프(30)를 수납한 상태에서 연료 탱크(2) 내에 수용된다. 연료 펌프(30)는 2륜 차량 및 4륜 차량과 같은 차량의 연료 탱크 내부에 제공되는 탱크 내부형 펌프이다.1 to 5, a first embodiment is described. 2 shows a fuel pump according to a first embodiment. In Fig. 2, the thick arrows indicate the flow direction of the fuel. The
서브 탱크(20)는 사실상 예를 들어, 하부 원통형 또는 직사각형 박스형의 수지로 형성된다. 서브 탱크(20)는 연료 탱크(2)의 하부벽(3)을 향해 각각 돌출되는 다리부(23)가 제공된 하부벽(22)을 갖는다. 다리부(23)는 연료 탱크(2)의 하부벽(3)과 접촉된다. 서브 탱크(20)의 하부벽(22)과 연료 탱크(2)의 하부벽(3) 사이에는 다리부(23)가 제공되여 공간(210)을 형성한다.The
연료 펌프(30)는 모터부(32)와 펌프부(34)를 포함한다. 모터부(32)는 펌프부(34)를 구동한다. 하우징(36)은 모터부(32)와 펌프부(34)를 수용한다. 하우징(36)은 각각 단부 커버(38)와 펌프 케이스(50)에 크림핑되어 고정된 2개의 축방향 단부를 갖는다. 단부 커버(38)는 수지로 형성된다. 단부 커버(38)는 이를 통 해 연료 펌프(30)가 내연 기관(500)으로 연료를 공급하는 배출 포트(39)를 갖는다.The
모터부(32)는 영구 자석, 정류기, 브러쉬, 초크 코일, 회전자(40) 등을 갖는 DC 모터이다. 각각의 영구 자석은 사실상 아치형이다. 영구 자석은 하우징(36)의 내주연부를 따라 주연 방향으로 배열된다.The
회전자(40)는 영구 자석의 반경방향 내측에서 회전 가능하다. 회전자(40)는 양 축방향 단부에서 금속 베어링(44)에 의해 회전 가능하게 지지되는 샤프트(42)를 갖는다. 도2는 샤프트(42)의 한 축방향 단부에 있는 금속 베어링(44)의 하나를 도시하고 있다. 베어링(44)은 펌프 케이스(52)에 의해 지지된다. 회전자(40)는 회전자 코어 및 코일을 포함한다. 회전자 코어는 회전 방향을 따라 배열된 다수의 자석 코어를 갖는다. 코일은 각각 자석 코어 주위로 권취된다. 회전자(40)의 코일은 브러쉬와 정류기를 통해 구동 전류를 공급받는다.The
펌프부(34)는 펌프 케이스(50, 52) 및 임펠러(70)를 포함하는 터빈 펌프이다. 펌프부(34)는 모터부(32)의 회전자(40)의 한 축방향 단부에 제공된다. 각각의 펌프 케이스(50, 52)는 연료에 대한 저항성과 기계적 강도가 우수한 알루미늄과 같은 금속 재료 또는 수지로 형성되는 케이스 부재이다. 펌프 케이스(50, 52)는 임펠러(70)를 회전 가능하게 수용한다. 펌프 케이스(50)는 서브 탱크(20) 측에서 펌프부(34)를 덮는다. 펌프 케이스(52)는 회전자(40) 측에서 펌프부(34)를 덮는다.The
임펠러(70)는 연료에 대한 저항성과 기계적 강도가 우수한 수지로 사실상 디스크 형상으로 형성된다.The
도1에 도시된 바와 같이, 임펠러(70)는 그 외주연부를 형성하는 환형부(72)를 갖는다. 임펠러(70)는 환형부(72)의 반경방향 내측에 다수의 베인 홈(74)을 갖는다. 베인 홈(74)은 반경방향으로 배열된다. 베인 홈(74)은 제1 베인 홈(74)으로 기능한다. 임펠러(70)는 베인 홈(74)의 반경방향 내측에 다수의 베인 홈(76)을 갖는다. 베인 홈(76)은 반경방향으로 배열된다. 베인 홈(76)은 임펠러(70)의 반경방향으로 베인 홈(74)과 다른 위치에 위치된다. 베인 홈(76)은 제2 베인 홈(76)으로 기능한다.As shown in Fig. 1, the
베인 홈(74,76)은 임펠러(70)의 양 축방향 측부에 제공된다. 임펠러(70)의 양 축방향 측부에 제공되는 베인 홈(74, 76)은 서로 연통된다. 연료는 베인 홈(74, 76) 내로 유동하고, 연료는 양 축방향 측부의 베인 홈(74, 76) 내에서 소용돌이 유동(300)을 형성한다. 회전방향으로 서로 인접하는 베인 홈(74, 76)은 각각 격벽(75, 77)에 의해 분할된다.The
임펠러(70)의 축방향 측부 상의 펌프 케이스(50, 52)는 각각 임펠러(70)의 회전방향으로 베인 홈(74, 76)을 따라 사실상 C형의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 형성한다. 제1 펌프 통로(202)는 베인 홈(74)과 연통하는 제1 펌프 통로로 기능한다. 제2 펌프 통로(206)는 베인 홈(76)과 연통하는 제2 펌프 통로로 기능한다.The
도2를 참조하면, 펌프 케이스(50)는 제1 펌프 통로(202)의 연료 입구(201)를 갖는다. 펌프 케이스(52)는 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)를 갖는다. 연료 입구(201)는 서브 탱크(20)의 내측으로 개방된다. 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)는 모터부(32)의 연료 챔버(208)로 개방된다. 연료 입구(201)에는 서브 탱크(20)로부터 유동하는 연료에 포함된 이물질을 제거하는 흡입 필터가 제공된다.Referring to FIG. 2, the
펌프 케이스(50)는 제2 펌프 통로(206)의 연료 입구(205)와 연료 출구(207)를 갖는다. 연료 입구(205)는 서브 탱크(20)의 하부벽(22)을 통해 연장되는 관통 구멍이다. 연료 입구(205)는 서브 탱크(20)의 외측과 연료 탱크(2)의 내측으로 개방된다. 연료 출구(207)는 서브 탱크(20)의 내측으로 개방된다. 서브 탱크(20)의 하부벽(22)은 이를 통해 연료 입구(205)가 연장되는 관통 구멍을 형성하는 하부 내주연부를 갖는다. 이러한 하부벽(22)의 하부 내주연부와 연료 입구(205) 사이에는 사실상 원통형이 되도록 탄성 재료로 형성된 탄성 부재(64)가 개재된다. 탄성 부재(64)는 시일 부재로 기능한다. 탄성 부재(64)는 하부벽(22)의 관통 구멍으로부터 연료가 누설하는 것을 방지한다. 연료 입구(205)에는 서브 탱크(20)에서 연료 탱크(2) 내로 연료가 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브(66)가 제공된다. 체크 밸브(66)는 연료 입구(205)에 제공되어, 연료 펌프(30)에서 연료 탱크(2) 내로의 연료의 역류가 방지된다. 따라서, 연료 펌프(30)는 연료 펌프(30)가 정지한 상태에서도 연료를 축적할 수 있다. 따라서, 연료 펌프(30)는 연료 펌프(30)가 작동을 개시한 상태에서 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 연료 입구(205)를 통해 연료를 신속하게 흡인할 수 있다. 연료 입구(205)에는 연료 탱크(2)로부터 유동하는 연료 내의 이물질을 제거하기 위한 흡입 필터(62)가 제공된다. 흡입 필터(62)는 서브 탱크(20)의 하부벽(22)과 연료 탱크(2)의 하부벽(3) 사이에 형성된 공간(210)에 제공된다.The
도2를 참조하면, 회전자(40)가 작동하면, 임펠러(70)는 연료를 연료 입구(201, 205)를 통해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내로 흡인하기 위해 샤프트(42)와 함께 회전한다. 연료는 회전방향에 대해 전방 측의 베인 홈(74, 76)과 후방 측의 베인 홈(74, 76) 사이에서 유입 및 유출된다. 연료는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 통해 가압되는 소용돌이 유동(300)을 형성하도록 유입 및 유출을 반복한다.Referring to FIG. 2, when the
임펠러(70)는 연료 입구(205)를 통해 서브 탱크(20)로부터 연료를 흡인하도록 회전하고, 연료는 회전축에 대해 양 측에서 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된다. 연료는 모터부(32) 측부의 펌프 케이스(50)의 연료 출구(203)에서 합쳐진다. 따라서, 연료는 연료 출구(203)를 통해 모터부(32)의 연료 챔버(208) 내로 배출된다. 연료 출구(203)를 통해 연료 챔버(208) 내로 배출된 연료는 회전자(40)의 외주연부와 영국 자석의 내주연부 사이의 간극을 통과한다. 따라서, 연료는 단부 커버(38)의 배출 포트(39)를 통해 엔진(500)으로 공급된다. 이러한 작동에서, 펌프부(34)에서 가압된 연료는 모터부(32) 내부를 통해 유동하여, 연료는 모터부(32)를 냉각시키고 모터부(32) 내측의 활동부들을 윤활시킨다.The
배출 포트(39)를 통해 엔진(500)으로 배출되는 연료의 양은 약 20 내지 300 L/h이다. 배출 포트(39)를 통해 배출되는 연료의 이러한 양은 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)를 통해 배출된 연료 양과 같다. 임펠러(70)의 회전 속도는 약 4000 내지 15000 rpm이다.The amount of fuel discharged to the
임펠러(70)는 연료 입구(205)를 통해 연료 탱크(2)로부터 연료를 흡인하도록 회전하고, 연료는 회전축에 대해 양 측부에서 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된다. 연료는 펌프 케이스(50)의 연료 출구(207)에서 합쳐지고 연료 출구(207)를 통해 서브 탱크(20)로 배출된다.The
여기서, 제1 펌프 통로(202)로부터 공급된 연료의 양은 Q1이다. 임펠러(70)의 회전축에 대한 제1 펌프 통로(202)의 직경은 D1이다. 제1 펌프 통로(202)의 단면적은 S1이다. 제1 펌프 통로(202)의 반경방향 내측에 위치된 제2 펌프 통로(206)로부터 공급된 연료의 양은 Q2이다. 임펠러(70)의 회전축에 대한 제2 펌프 통로(206)의 직경은 D2이다. 제2 펌프 통로(206)의 단면적은 S2이다. 임펠러의 분당 회전 속도는 R rpm이다. 값 Q1, Q2는 이하의 식 (1), (2)로 정의된다. 본 구조에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 회전축에 대해 임펠러(70)의 양 측부에 제공되고, 값 S1, S2는 임펠러(70)의 양 측부의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적의 합이다.Here, the amount of fuel supplied from the
Q1 = π×S1×D1×R (1)Q1 = π × S1 × D1 × R (1)
Q2 = π×S2×D2×R (2)Q2 = π × S2 × D2 × R (2)
따라서, 연료가 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급될 때, Q2≥Q1 는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내의 연료 압력의 고려 없이, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 통과하는 연료 양을 고려하여 서브 탱크(20) 내의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다. 즉, 이하의 식 (3)은 서브 탱크(20)의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다.Thus, when fuel is supplied from the
Q2≥Q1Q2≥Q1
π×S2×D2×R ≥ π×S1×D1×R π × S2 × D2 × R ≥ π × S1 × D1 × R
(S2×D2) / (S1×D1) ≥ 1 (3) (S2 × D2) / (S1 × D1) ≥ 1 (3)
그러나, 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급된 연료가 가압되는 제1 펌프 통로(202) 내의 압력은, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료가 가압되는 제2 펌프 통로(206) 내의 압력보다 높다. 따라서, 식 (1)로 정의된 제1 펌프 통로(202)의 배출양(Q1)의 감소는 식(2)로 정의된 제2 펌프 통로(206)의 배출양(Q2)의 감소보다 크다. 따라서, 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2가 식 (3)을 만족하도록 간단히 결정되면, 배출양 Q2의 실제 값은 배출양 Q1의 실제 값보다 과도하게 크게 된다. 그 결과, 연료는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 과도하게 공급된다.However, the pressure in the
이하에는, 임펠러(70)와 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 설계 값이 기술된다.In the following, the design values of the
임펠러(70)는 20 내지 50 mm의 외경을 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 회전축에 대해 양 측부의 베인 홈(74, 76)을 따라 형성된다. 회전축에 대해 한 측부의 제1 펌프 통로(202)는 단면적 S1을 갖는다. 회전축에 대해 한 측부의 제2 펌프 통로(206)는 단면적 S2를 갖는다. 각각의 단면적 S1, S2 는 2 내지 8 mm2 이다. 제1 펌프 통로(202)를 통한 연료의 배출양은 Q1이고, 임펠러(70)의 회전축에 대한 제1 펌프 통로(202)의 직경은 D1이고, 제2 펌프 통로(206)를 통한 연료의 배출양은 Q2이고, 임펠러(70)의 회전축에 대한 제2 펌프 통로(206)의 직경은 D2 이고, 임펠러(70)의 회전 속도는 분당 R이다. 배출양 Q1, Q2의 값은 상기 식(1), (2)로 정의된다. 식 (1), (2)에서, S1은 2×S1으로, S2는 2×S2 로 대체된다. 직경 D1은 제1 펌프 통로(202)의 폭 W1의 중심(100)과 임펠러(70)의 반경방향에 대한 폭 W1의 중심(100) 사이의 거리이다. 직경 D2는 제2 펌프 통로(206)의 폭 W2의 중심(102)과 임펠러(70)의 반경방향에 대한 폭 W2의 중심(102) 사이의 거리이다.The
여기서, Q2≥Q1 는 서브 탱크(20)로부터 연료 탱크(2) 외측의 엔진(500)으로 연료를 공급하는 경우에도 서브 탱크(20)의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (3)은 서브 탱크(20)의 레벨 감소를 제한하는 것을 만족시킨다.Here, Q2? Q1 satisfies maintaining the level of the
제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된 연료의 압력은 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된 연료의 압력보다 높다. 연료는 연료 압력 P1이 되도록 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 엔진(500)으로 공급된다. 연료는 또한 연료 압력 P2가 되도록 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 서브 탱크(20)로 공급된다. 예를 들어, 연료 압력 P1은 200 내지 800 kPa가 될 필요가 있다. 이에 비해, 연료 압력 P2는 최대 50 kPa가 되는 것이 필요하다. 따라서, 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)에서 회전 방향에 대해 압력차가 발생하고, 회전 방향에 반대로 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내의 연료에 힘이 가해지게 된다. 제1 펌프 통로(202) 내의 연료에 반대로 가해진 힘은 제2 펌프 통로(206) 내의 연료에 반대로 가해진 힘보다 크다. 이러한 압력차는 펌프 케이스(50, 52)와 임펠러(70) 사이의 각각의 간극을 통해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 연료 누설을 더욱 유발시킨다. 제1 펌프 통로(202)로부터의 연료 누설은 제2 펌프 통로(206)로부터의 연료 누설보다 크다. 따라서, 식 (1)에서 정의된 제1 펌프 통로(202)의 배출양 Q1의 감소는 식(2)에서 정의된 제2 펌프 통로(206)의 배출양 Q2의 감소보다 크다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2가 식 (3)을 만족하도록 단순히 결정되면, 배출양 Q2의 실제 값은 배출양 Q1의 실제 값보다 과도하게 크게 된다. 그 결과, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 배출양 Q2는 과도하게 크게 된다. 서브 탱크(20)의 레벨이 유지되도록 연료가 서브 탱크(20)로 공급되는 것으로 충분하다. 즉, 연료는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 과도하게 공급될 필요가 없다.The pressure of the fuel pressurized through the
따라서, (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되는 연료 압력 P1의 범위를 고려하여 결정될 필요가 있다. 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료는 예를 들어, 200 내지 800 kPa 사이의 연료 압력 P1 내에 있다. 따라서, (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는, 연료 압력 P1이 예를 들어, 200 내지 800 kPa 가 되고, Q2/Q1의 실제 값은 가능하게는 1이 되도록 결정될 필요가 있다. 이하의 식 (4)는 도3으로부터 얻어진다.Therefore, the range of (S2 × D2) / (S1 × D1) needs to be determined in consideration of the range of the fuel pressure P1 pressurized through the
0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 (4)0.6 ≤ (S2 × D2) / (S1 × D1) ≤ 0.95 (4)
(S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 연료 압력 P1이 200 내지 800 kPa 가 되고, Q2/Q1의 실제 값은 가능하게는 1이 되도록 식 (4)에 의해 정해진 범위로 결정된다.The range of (S2 × D2) / (S1 × D1) is determined in a range determined by equation (4) so that the fuel pressure P1 becomes 200 to 800 kPa, and the actual value of Q2 / Q1 is possibly 1.
또한, 제1 펌프 통로(202) 및 베인 홈(74)을 따라 지나가는 소용돌이 유동(300)은 바람직하게는 원형 형상이다. 또한, 제2 펌프 통로(206) 및 베인 홈(76)을 따라 지나가는 소용돌이 유동(300)도 바람직하게는 원형 형상이다. 소용 돌이 유동(300)이 사실상 원형 형상일 때, 소용돌이 유동(300)의 펌프 효율(η)은 소용돌이 유동(300)의 유동 방향의 급격한 변화에 의해 유발된 운동 에너지의 손실을 가능하게 감소시킴으로써 향상될 수 있다.In addition, the
제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 임펠러(70)의 회전축을 따라 깊이 H1, H2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2는, 소용돌이 유동(300)이 각각 사실상 원형 형상으로 형성되도록 임펠러(70)의 두께 방향에 대해 베인 홈(74, 76)의 깊이와 각각 사실상 같다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 임펠러(70)의 두께 t의 1/2이다. 따라서, 식 (5), (6)은 소용돌이 유동(300)이 각각 사실상 원형 형상으로 형성되는 것을 만족시킨다.The first and
H1/t = 0.5 (5)H1 / t = 0.5 (5)
H2/t = 0.5 (6)H2 / t = 0.5 (6)
실제로, 각각의 값 H1/t, H2/t이 0.5를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 각각의 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않을 수 있다. 이하의 식 (7), (8)은 η1≥40% 및 η2≥10%를 각각 만족하는 H1/t 및 H2/t의 범위를 형성하도록 도4로부터 얻어진다. 식 (7), (8)로 정해진 범위는 각각 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 펌프 효율(η1, η2)의 최대값을 포함한다.Indeed, when each value H1 / t, H2 / t is within a predetermined range including 0.5, each
0.3 ≤ H1/t ≤ 0.6 (7)0.3 ≤ H1 / t ≤ 0.6 (7)
0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 (8)0.2 ≤ H2 / t ≤ 0.6 (8)
제2 펌프 통로(206)의 펌프 효율은 제1 펌프 통로(202)보다 낮고, 따라서 특 히 식 (8)을 만족시키는 것이 바람직하다.The pump efficiency of the
펌프 통로의 깊이 H1, H2의 값의 2배가 각각 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 폭 W1, W2와 사실상 같은 것은, 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (9), (10)은 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다.The fact that twice the values of the depths H1 and H2 of the pump passages is substantially the same as the widths W1 and W2 of the first and
2 = W1/H1 (9)2 = W1 / H1 (9)
2 = W2/H2 (10)2 = W2 / H2 (10)
실제로, W1/H1과 W2/H2의 각각의 값이 2를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 각각의 소용돌이 유동(300)의 유동 방향은 과도하게 편평하지 않다. 이하의 식 (11), (12)는 η1≥40% 및 η2≥10% 를 각각 만족시키는 W1/H1과 W2/H2의 범위를 정하도록 도5로부터 얻어진다. 식 (11), (12)로 정해진 범위는 각각 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)에서 펌프 효율(η1, η2)의 최대값을 포함한다.Indeed, when the respective values of W1 / H1 and W2 / H2 are within a predetermined range including two, the flow direction of each
1.5 ≤ W1/H1 ≤ 2.1 (11)1.5 ≤ W1 / H1 ≤ 2.1 (11)
1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 (12) 1.9 ≤ W2 / H2 ≤ 2.5 (12)
제2 펌프 통로(206)에서 펌프 효율(η2)은 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η1)보다 낮고, 따라서 특히 식 (12)를 만족시키는 것이 바람직하다.The
본 실시예에서, 연료 펌프(30)는 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 서로 다른 위치에 베인 홈(74, 76)을 갖는다. 연료 펌프(30)는 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 연료를 공급하고, 또한 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급한다. 연료 펌프(30)에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 단면적 S1, S2를 갖 고, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 임펠러(70)의 축방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 또한, 특히 (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 엔진(500)으로 공급되는 연료가 가압되는 제1 펌프 통로(202)의 압력을 고려하여 식 (3)을 만족시키도록 결정된다. 따라서, 서브 탱크(20)의 연료 레벨이 감소하는 것이 방지되고, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료의 양은 과도하게 증가하는 것이 방지된다.In this embodiment, the
또한, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2 및 임펠러(70)의 두께 t는 H1/t 및 H2/t가 식 (7), (8)에 의해 정해진 범위에 있도록 적절하게 한정된다. 반경 방향에 대한 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2 및 폭 W1, W2는 W1/H1과 W2/H2가 식 (11), (12)로 정해진 범위에 있도록 적절하게 한정된다. 따라서, 제1 펌프 통로(202)와 베인 홈(74) 사이에서 형성된 소용돌이 유동(300)은 편평한 형상으로 되는 것이 제한된다. 또한, 제2 펌프 통로(206)와 베인 홈(76) 사이에서 형성된 소용돌이 유동(300)도 편평한 형상으로 되는 것이 제한된다. 따라서, 펌프 효율이 향상된다.Further, the thicknesses t of the depths H1, H2 and
상기 실시예에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 압력을 고려하여 식 (4)를 만족시키도록 형성된다.In this embodiment, the cross-sectional areas S1 and S2 of the first and
0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 (4)0.6 ≤ (S2 × D2) / (S1 × D1) ≤ 0.95 (4)
따라서, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양 Q2는 식 0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) 를 만족시킴으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료의 양 Q1 보다 과도하게 적어지는 것이 방지된다. 또한, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양 Q2는 식 (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 를 만족시킴으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료의 양 Q1 보다 과도하게 커지는 것이 방지된다. 따라서, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양은 과도하게 커지는 것이 방지되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 식 (4)를 만족시키도록 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2를 결정함으로써 감소가 제한된다.Therefore, the quantity Q2 of fuel supplied from the
제1 펌프 통로로 공급된 연료 압력은 200 ≤ P ≤ 800을 만족시키는 P(kPa)이다. 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료의 양이 과도하게 커지는 것이 방지되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 200 ≤ P ≤ 800 범위의 압력으로 식 (4)를 만족시키도록 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2를 결정함으로써 감소가 제한된다.The fuel pressure supplied to the first pump passage is P (kPa) satisfying 200 ≦ P ≦ 800. The amount of fuel supplied from the
제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 연료는 임펠러(70)의 회전에 의한 회전 방향에 대해 전방측의 베인 홈(74, 76) 중 하나로부터 유출하여, 후방측의 베인 홈(74, 76) 중 다른 하나로 유입하는 것을 반복하고, 따라서 연료는 가압됨에 따라 소용돌이 유동(300)을 형성한다. 소용돌이 유동(300)은 바람직하게는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 및 베인 홈(74, 76)을 포함하는 각각의 통로의 단면에서 원형 형상을 갖는다. 소용돌이 유동(300)은 사실상 단면에서 원형 형상을 가져서, 소용돌이 유동(300)은 유동 방향으로 급격한 변화가 제한되고, 소용돌이 유동(300)은 운동 에너지를 유지한다. 따라서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 펌프 효율(η1, η2)은 향상된다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 원형의 소용돌이 유동(300)을 형성하기 위해 임펠러(70)의 두께 방향에 대해 각각의 베인 홈(74, 76)의 깊이와 사실상 같다. 식 (5), (6)으로 한정되는 바와 같이, 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 임펠러(70)의 두께 t의 1/2이다. 실제로, H/t가 0.5를 포함하는 소정의 범위에 있을 때, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않다.The fuel in the first and
H1 = t/2H1 = t / 2
H2 = t/2H2 = t / 2
H1/t = 0.5 (5)H1 / t = 0.5 (5)
H2/t = 0.5 (6)H2 / t = 0.5 (6)
제2 펌프 통로(206)는 회전축에 대해 깊이 H2를 갖고, 임펠러(70)는 두께 t를 갖고, H2 및 t는 0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 을 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)은 제2 펌프 통로(206)에서 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제2 펌프 통로(206)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제2 펌프 통로(206)의 펌프 효율(η2)은 향상된다. 제2 펌프 통로(206)를 통과한 후의 연료 압력은 제1 펌프 통로(202)를 통과한 후의 연료 압력보다 낮다. 따라서, 0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 를 만족시킴으로써 펌프 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.The
제1 펌프 통로(202)는 임펠러(70)의 회전축 방향에 대해 깊이 H1을 갖는다. 임펠러(70)는 두께 t를 갖는다. H1 및 t는 0.3 ≤ H1/t ≤ 0.6 를 만족하고, 따라서 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유 지되고, 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η)은 향상된다.The
각각의 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2 값의 2배가 각각 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 각각의 펌프 통로(202, 206)의 각각의 폭 W1, W2와 사실상 같은 것은, 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (9), (10)은 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 실제로, W/H가 2를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않다.Two times the respective depth H1, H2 values of the
2×H1 = W12 x H1 = W1
2×H2 = W22 × H2 = W2
2 = W1/H1 (9)2 = W1 / H1 (9)
2 = W2/H2 (10)2 = W2 / H2 (10)
제2 펌프 통로(206)는 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 폭 W2를 갖고, 제2 펌프 통로(206)는 회전축에 대해 깊이 H2를 갖고, W2 및 H2는 1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 를 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)이 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제2 펌프 통로의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제2 펌프 통로의 펌프 효율(η)은 향상된다. 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된 연료 압력은 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된 연료 압력보다 낮다. 따라서, 1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 의 관계를 만족시킴으로써 펌프 효율(η)을 향상시키는 것이 바람직하다.The
제1 펌프 통로(202)는 임펠러(70)의 회전 방향에 대해 폭 W1을 갖고, 제1 펌 프 통로(202)는 회전축에 대해 깊이 H1을 갖고, W1 및 H1은 1.5 ≤ W1/H1 ≤ 2.1 를 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η)은 향상된다.The
(제2 실시예)(2nd Example)
도6 내지 도8은 제2 실시예에 따른 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치를 도시한다. 본 실시예에서, 도6을 참조하면, 제1 펌프 통로(302)는 일점쇄선으로 표시된 제1 단면적(S1)을 갖고, 제2 펌프 통로(306)는 이점쇄선으로 표시된 제2 단면적(S2)을 갖는다. 제1 단면적(S1) 및 제2 단면적(S2)의 사이에는 시일 폭 a1을 갖는 시일부가 형성된다. 임펠러(51)는 회전축(O)을 갖는다.6 to 8 show a fuel supply apparatus having a fuel pump according to the second embodiment. In this embodiment, referring to FIG. 6, the
펌프 효율(η)은 η= (P×Q)/(T×R) 로 정의된다. 여기서, T는 연료 펌프의 모터부에 의해 제공되는 토크이고, R은 모터부의 회전 속도이고, P는 펌프 통로를 통과한 후의 연료의 배출 압력이고, Q는 펌프 통로를 통과한 후의 배출된 연료 양이다. 도9를 참조하면, 실선은 펌프 효율(η)과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다. 연료는 제1 펌프 통로(302)를 통과한 후 배출량 Q1만큼 배출되고, 제2 펌프 통로(306)를 통과한 후 배출량 Q2만큼 배출된다. 도9에서, 각각의 점선은 Q2/Q1의 값과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다. 점선은 φ20, φ30, φ40 및 φ50의 직경을 갖는 임펠러(51)에서 Q2/Q1의 값과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다.The pump efficiency η is defined as η = (P × Q) / (T × R). Where T is the torque provided by the motor portion of the fuel pump, R is the rotational speed of the motor portion, P is the discharge pressure of the fuel after passing through the pump passage, and Q is the amount of discharged fuel after passing through the pump passage. to be. Referring to Fig. 9, the solid line indicates the relationship between the pump efficiency η and the seal width a1. The fuel is discharged by the discharge amount Q1 after passing through the
본 실시예에서, 제1 펌프 통로(302)를 통과한 후의 연료의 압력(P1)은 또한 200 내지 800 kPa 이다. 제2 펌프 통로(306)를 통과한 후의 연료의 압력(P2)은 또 한 50 kPa 이하이다. 즉, 연료 압력 P1은 연료 압력 P2 보다 높다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되어, 펌프 효율(η)은 감소한다. 이러한 연료 누설은 시일 폭 a1의 증가로 감소된다. 시일 폭 a1이 1 mm 이상이면, 펌프 효율(η1)은 40% 이상이고, 충분한 펌프 효율(η1)이 얻어진다. 이와 달리, 시일 폭 a1이 1 mm보다 작으면, 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되어, 펌프 효율(η1)은 급격히 감소한다. 이와 달리, 시일 폭 a1이 2.5 mm 이상이면, 펌프 효율(η1)은 사실상 일정하고 더 증가하지 않는다.In this embodiment, the pressure P1 of the fuel after passing through the
또한, 시일 폭 a1이 과도하게 크면, 제2 펌프 통로(306)의 제2 단면적(S2)은 충분히 보장되지 않고, Q2≥Q1 관계가 만족되지 않는다. Q2/Q1의 값이 1 이상이면, Q2≥Q1의 관계가 만족된다. Q2≥Q1의 관계를 만족시키기 위해, 시일 폭 a1은 임펠러(51)가 φ50의 직경을 가질 때 8.5 mm 이하로 설정되고, 시일 폭 a1은 임펠러(51)가 φ30의 직경을 가질 때 2.5 mm 이하로 설정된다. φ30의 직경이 일반적인 값이다. 이러한 점에서, 시일 폭 a1 mm의 최적의 범위는 이하의 식 (13)에 의해 정해진다.In addition, when the seal width a1 is excessively large, the second cross-sectional area S2 of the
1 ≤ a1 ≤ 2.5 (13)1 ≤ a1 ≤ 2.5 (13)
도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 반경 방향 외측의 베인 홈(52a)을 형성하는 각각의 베인 판은 두께 B1을 갖고, 반경 방향 내측의 각각의 베인 판은 두께 B2를 갖는다. 두께 B1 및 두께 B2는 B2≥B1의 관계를 만족한다.As shown in Figs. 7 and 8, in this embodiment, each vane plate forming the radially
연료가 있을 때, 반경 방향 내측의 임펠러(51)의 베인 판은 팽창 속도 V2로 팽창되고, 반경 방향 외측의 임펠러(51)의 베인 판은 팽창 속도 V1으로 팽창된다. 팽창 속도(V2) 및 팽창 속도(V1)는 팽창 속도비 V2/V1를 갖는다. 임펠러(51)의 표면적이 커지게 되면, 임펠러(51)의 베인 판의 팽창 속도는 커지고, 베인 판의 두께는 작아진다. 반경 방향 외측의 베인 홈(52a)의 두께 B1 및 반경 방향 내측의 베인 홈(52a)의 두께 B2는 두께비 B2/B1를 갖는다. 도10에서, 실선은 팽창 속도비(V2/V1)와 두께비(B2/B1) 사이의 관계를 나타낸다. 팽창 속도비(V2/V1)가 1 이상일 때, 즉 팽창 속도(V2)가 팽창 속도(V1) 이상이면, 반경 방향 내측의 임펠러(51)는 반경 방향 외측의 임펠러(51)에 기초하여 정해진 간극 보다 큰 간극을 필요로 한다. 따라서, 팽창 속도비(V2/V1)는 1 이하인 것이 바람직하다. 팽창 속도비(V2/V1)가 1이면, 두께비(B2/B1)는 1.5 이다.When there is fuel, the vane plate of the radially
도10에서, 점선은 값 Q2/Q1과 두께비(B2/B1) 사이의 관계를 나타낸다. 베인 판의 두께 B1, B2 값이 증가하면, 팽창 속도는 낮아지고, 그럼에도 불구하고 도6에서 제2 펌프 통로(306)의 제2 단면적(S2)은 충분히 보장되지 않고, Q2≥Q1 의 관계는 만족되지 않는다. 두께비(B2/B1)는 Q2≥Q1의 관계를 만족하기 위해 3 이하이다. 따라서, 팽창 속도와 펌프 챔버의 연료 양을 만족시키는 두께비(B2/B1)의 범위는 이하의 식 (14)로 정해진다.In Fig. 10, the dotted line shows the relationship between the value Q2 / Q1 and the thickness ratio B2 / B1. As the thicknesses B1 and B2 of the vane plate increase, the expansion speed is lowered. Nevertheless, the second cross-sectional area S2 of the
1.5 ≤ (B2/B1) ≤ 3 (14)1.5 ≤ (B2 / B1) ≤ 3 (14)
본 실시예에서, 제1 펌프 통로와 제2 펌프 통로는 그 사이에 1 ≤ a1 ≤ 2.5를 만족하는 시일 폭 a1을 갖는 시일부를 형성한다. 시일 폭 a1은 1 mm 이상으로 정해지고, 따라서 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되는 것이 방지된다. 또한, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양(Q2)은, 시일 폭 a1이 2.5 mm 이하가 되게 정함으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급된 연료의 양(Q1)보다 과도하게 커지는 것이 방지된다. 따라서, 펌프 통로에서의 펌프 효율(η)은 향상된다.In this embodiment, the first pump passage and the second pump passage form a seal portion having a seal width a1 that satisfies 1 ≦ a1 ≦ 2.5 therebetween. The seal width a1 is determined to be 1 mm or more, so that fuel is prevented from leaking from the
임펠러(51)는 제1 베인 홈을 형성하고 각각 두께 B1을 갖는 제1 베인 판들을 갖는다. 임펠러(51)는 제2 베인 홈을 형성하고 각각 두께 B2를 갖는 제2 베인 판들을 갖는다. B1과 B2는 1.5 ≤ B2/B1 ≤ 3 를 만족한다. 각각의 베인 판의 두께가 작아지면, 팽창 속도는 증가한다. 그러나, 각각의 베인 판의 두께가 커지게 되면, 펌프 통로의 단면적은 따라서 작아지고, 그 결과 연료 펌프에서 배출되는 연료의 양은 감소한다. 따라서, B2/B1의 값은 1.5 이상으로 설정되고, 각각의 제2 베인 판의 팽창 속도는 각각의 제1 베인 판의 팽창 속도 이하로 설정된다. 따라서, 임펠러(51)와 펌프 케이스 사이의 간극은 유지되어, 임펠러(51)와 펌프 케이스는 서로 접촉되는 것이 제한된다. 또한, Q2≥Q1의 관계는 B2/B1의 값을 3 이하로 정함으로써 만족된다. 따라서, 펌프 효율(η)은 향상되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 유지된다.The
하나의 펌프 통로가 임펠러의 회전축에 대해 임펠러의 일 측부에 형성될 수 있다.One pump passage may be formed on one side of the impeller with respect to the axis of rotation of the impeller.
제1 실시예에서, 모터부는 브러쉬 없는 모터를 포함한다. 이와 달리, 모터부는 브러쉬를 갖는 모터를 포함할 수 있다.In the first embodiment, the motor portion includes a brushless motor. Alternatively, the motor unit may include a motor having a brush.
실시예들의 상기 구조는 적절하게 조합될 수 있다.The above structure of embodiments may be combined as appropriate.
상기 실시예들의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 기술사상으로부터 벗어남이 없이 다양하게 이루어질 수 있다.Various modifications and variations of the embodiments can be made in various ways without departing from the spirit of the invention.
도1은 제1 실시예에 따른 연료 펌프의 펌프 통로를 도시하는 단면도.1 is a sectional view showing a pump passage of a fuel pump according to the first embodiment.
도2는 제1 실시예에 따른 연료 공급 장치를 도시하는 단면도.Fig. 2 is a sectional view showing the fuel supply device according to the first embodiment.
도3은 값 Q2/Q1과 값 (S2×D2)/(S1×D1) 사이의 관계를 도시하는 그래프.3 is a graph showing a relationship between a value Q2 / Q1 and a value (S2 × D2) / (S1 × D1).
도4는 값 H/t 와 펌프 효율(η) 사이의 관계를 도시하는 그래프.4 is a graph showing the relationship between the value H / t and the pump efficiency η.
도5는 값 W/H 와 펌프 효율(η) 사이의 관계를 도시하는 그래프.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the value W / H and the pump efficiency η.
도6은 제2 실시예에 따른 연료 펌프의 펌프 통로를 도시하는 단면도.Fig. 6 is a sectional view showing the pump passage of the fuel pump according to the second embodiment.
도7은 제2 실시예에 따른 연료 공급 장치를 도시하는 단면도.7 is a sectional view showing a fuel supply device according to a second embodiment.
도8은 임펠러를 도시하는 평면도.8 is a plan view showing an impeller;
도9는 시일 폭 a1, 펌프 효율(η) 및 값 Q2/Q1 사이의 관계를 도시하는 그래프.9 is a graph showing the relationship between the seal width a1, the pump efficiency η, and the value Q2 / Q1.
도10은 두께비 B2/B1, 팽창 속도비 V2/V1 및 값 Q2/Q1 사이의 관계를 도시하는 그래프.10 is a graph showing the relationship between the thickness ratio B2 / B1, the expansion rate ratio V2 / V1, and the value Q2 / Q1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
2 : 연료 탱크2: fuel tank
10 : 연료 공급 장치10: fuel supply device
20 : 서브 탱크20: sub tank
30 : 연료 펌프30: fuel pump
36 : 하우징36: housing
50, 52 : 펌프 케이스50, 52: pump case
70 : 임펠러70 impeller
74, 76 : 베인 홈74, 76: vane groove
202, 302 : 제1 펌프 통로202 and 302: first pump passage
206, 306 : 제2 펌프 통로206, 306: second pump passage
300 : 소용돌이 유동300: vortex flow
500 : 엔진500: engine
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