KR101169487B1

KR101169487B1 - 차량용 연료 공급 장치

Info

Publication number: KR101169487B1
Application number: KR1020067025710A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 퓌링; 헬무트 콜하스; 크리스티안 크로굴; 누트 마이어; 프랑크 라이터
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2012-07-27
Also published as: CN1950235A; BRPI0510725A; JP4348392B2; CN1950235B; WO2005110797A1; US20080302339A1; DE102004022564A1; EP1742812A1; JP2007536467A; KR20070013322A

Abstract

본 발명은 연료 탱크(1)를 포함하는 차량용 연료 공급 장치(2)에 대한 것이다. 연료 펌프(7)의 흡입 연결부(24)는 통기 장치(4) 내에 배치된다. 연료 펌프(7)는 연료 탱크(1)와 통기 장치(4)로부터 동시에 연료를 흡입한다. 이를 위해, 연료 펌프(7)와 통기 장치(4)의 거품 제거 용기(8)가 일체 구조 유닛으로서 구성된다.

연료, 펌프, 필터, 공기, 내연 기관, 연료 탱크

Description

차량용 연료 공급 장치{FUEL SUPPLY DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 연료 공급 장치에 대한 것으로서, 상기 연료 공급 장치는 연료 탱크(fuel tank), 연료 탱크로부터 연료를 흡입하며 상기 연료를 차량의 내연 기관으로 이송하도록 구성되는 연료 펌프(fuel pump), 충전 또는 작동시 연료 탱크 압력을 주변기압과 균형을 이루게 하기 위한 벤팅 장치(venting device), 및 연료를 배출 장치로부터 연료 탱크로 송출하기 위한 장치(device)를 포함한다.

이러한 연료 공급 장치는 현대식 차량에 통상적으로 사용되며 실제로 공지된다. 공지된 연료 공급 장치에 있어서, 연료 펌프는 벤팅 장치로부터 떨어져서 연료 탱크의 하단부에 고정되고 연료를 차량의 내연 기관으로 이어지는 공급 관(feed line)으로 이송한다. 공급 관으로부터 하나의 관이 벤팅 장치에 배치된 흡입 제트 펌프(suction jet pump)로 분기한다. 흡입 제트 펌프는 벤팅 장치로부터 연료 탱크로 연료를 이송한다. 벤팅 장치의 부품들은 연료 탱크의 내부에 마찬가지로 설치된다.

기존 연료 공급 장치의 단점은 흡입 제트 펌프가 벤팅 장치에 설치하기에는 매우 고가이며 작동유체로서 공급 관에 이송된 연료의 2차 유동(secondary flow)을 필요로 한다는 점이다. 벤팅 장치가 연료를 배출시키는 때에 흡입 제트 펌프는 공 기를 흡입하며, 이는 연료 탱크에서의 가스 발생(gassing)을 유발한다.

본 발명의 목적은 제조 비용이 매우 저렴하며 연료 탱크 내의 가스 발생을 방지하도록 하는 전술한 유형의 연료 공급 시스템을 개발하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 연료 펌프의 흡입 연결부가 벤팅 장치에 결합되는 것에 의하여 달성된다.

이러한 구성은 연료 펌프로 하여금 벤팅 장치로부터 연료를 인출하기 위한 장치로 만든다. 따라서, 벤팅 장치로부터 연료를 인출하기 위한 또 다른 펌프를 준비할 필요 없다. 그로 인해, 본 발명에 따른 연료 공급 장치는 설치되는 예외적인 몇 개의 부품들만 구비하므로, 저렴하게 제조된다. 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 또 다른 장점은 벤팅 장치가 연료를 배출할 때에 흡입 제트 펌프에 의해 발생되는 가스 발생이 방지된다는 점이다. 따라서, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템은 주변으로의 매우 적은 연료 증기 방출(fuel vapor emission)을 유발한다.

벤팅 장치로부터 연료의 신뢰성 있는 제거는, 흡입 연결부가 벤팅 장치에 축적된 연료를 모으도록 형성된 거품 제거 용기(bubble removal vessel)에 결합되므로 설계 구조의 관점에서 매우 저렴하다.

이미 연료를 배출한 벤팅 장치로부터 연료 펌프에 의한 공기의 흡입은 방지되어야만 한다. 본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 벤팅 장치로 개방된 흡입 연결부를 위한 제어는 매우 간단한 설계 구조를 갖는데, 이는 벤팅 장치에 결합된 흡입 연결부는 벤팅 장치가 비어 있는 때에 차단하는 밸브를 구비한다. 바람직하게는, 상기 밸브는 플로우트(float)에 의해 작동된다. 선택적으로, 상기 밸브는 전기적으로 작동될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 벤팅 장치에 연결된 흡입 연결부의 고가인 밸브 제어는 간단하게 삭제될 수 있는데, 왜냐하면 벤팅 장치에 결합된 상기 흡기 연결부는 연료에 의해 덮여지는 때에만 투과성이 있고 공기에 대해 투과성이 없는 미세 망 섬유질 필터(fine-mesh fabric filter)를 구비하기 때문이다. 이러한 미세 망 섬유질 필터는 현대식 차량의 연료 공급 유닛의 주 필터(main filter)로서 일반적으로 사용된다. 이러한 섬유질 필터는 매우 작은 구멍들을 갖는 종이 또는 섬유로 구성된다. 연료는 상기 구멍들을 통과한다. 하지만, 공기가 섬유질 필터에 닿는 순간 연료의 응집력 및 부착력은 공기가 구멍을 통과하는 것을 방지한다. 따라서, 섬유질 필터는 공기가 벤팅 장치에 결합된 흡입 연결부로 들어가는 것을 방지한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 벤팅 장치로부터 연료를 제거하기 위한 설계 구조는 더욱 간단해지는데, 이는 연료 펌프가 연료 탱크에 연결된 연료를 흡입하기 위한 제1 펌프 스테이지와 벤트 장치에 연결된 흡입 연결부에 연결되는 제2 펌프 스테이지인 2개의 펌프 스테이지를 구비하기 때문이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 연료를 구비한 연료 펌프의 윤활은 언제든지, 심지어 벤팅 장치가 연료를 배출하는 때에도 보장될 수 있는데, 이는 연료 펌프가 측구식 펌프(side-channel pump)의 형태를 가지며 펌프 스테이지는 서로를 동심으로 둘러싸는 이송 챔버(delivery chamber)를 구비한다.

벤팅 장치로부터의 공기 흡입이 방지되는 경우에, 본 발명에 따른 연료 공급 장치는 매우 간단한 설계 구조를 가질 수 있는데, 이는 연료 펌프가 내연 기관으로 이어지도록 계획된 단일 출구(single outlet)를 구비하기 때문이다. 따라서, 벤팅 장치로부터 배출된 연료는 연료 탱크로부터 배출된 연료와 혼합되고 이어서 내연 기관으로 공급된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 벤팅 장치로부터 흡입된 공기가 내연 기관으로 이송되는 연료와 혼합될 위험은 확실하게 방지되는데, 이는 제2 펌프 스테이지의 출구가 연료 탱크로 개방되기 때문이다. 따라서, 연료 펌프는 2개의 출구를 필요로 하며, 일 출구는 연료 펌프로 이어지고 다른 출구는 내연 기관으로 이어진다. 이러한 구조는 벤팅 장치로부터의 공기의 흡입이 내연 기관으로 공급되는 연료의 가스 발생을 유발하지 않음을 의미한다.

연료 탱크 내부에 위치하는 본 발명에 따른 연료 공급 장치의 부품의 조립체는 특히 단순화되는데, 이는 연료 펌프와 밴팅 장치가 단일 모듈을 형성하기 때문이다. 이러한 구조의 또 다른 장점은, 연료 펌프가 연료 탱크 외부의 벤팅 장치에 구비되는 흡입 연결부와 함께 테스트될 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 구조는 연료 펌프가 블로우잉 법(blowing process)에 의해 제조되는 경우에 보다 바람직한데, 왜냐하면 연료 탱크 내에 설치되는 단일 모듈의 부품의 통합은 조립 공정을 매우 용이하게 하기 때문이다. 또한, 이것은 예를 들어 벤팅 장치 및 연료 펌프를 연료 탱크에 고정하기 위해 필요한 조임장치(fastener) 및 고정 플랜지(fixing flange)와 같은 연료 공급 시스템의 부품의 수를 최소화하는 역할을 한다. 이것은 본 발명에 따른 연료 공급 시스템을 매우 저렴하게 만든다. 따라서, 이러한 구조는 그 자체로 발명이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 벤팅 장치와 연료 펌프를 포함하는 단일 모듈의 제조는 연료 펌프가 벤팅 장치의 거품 제거 용기에 또는 그 내부에 고정되므로 설계 관점에서 매우 단순화된다.

본 발명의 연료 펌프 장치의 부품을 연료 탱크에 보다 용이하게 설치하기 위해서는, 벤팅 장치의 통기 관(vent lines)이 연료 탱크의 벽에 고정된다.

본 발명에 따른 연료 공급 장치를 제조하는 비용을 더욱 절감하기 위해서는, 연료 탱크의 외부로 이어지는 벤팅 장치의 공기 출구 관(air outlet line)과 연료 펌프로부터 내연 기관으로 이어지는 공급 관(feed line)이 연료 탱크의 설치 구멍(fitting aperture)을 밀봉하는 공통 밀봉 캡(common sealing cap)을 통해 인도된다.

벤팅 장치는 연료와의 불필요한 접촉을 방지하기 위해서 일반적으로 연료 탱크 내부에 가능한 한 높게 설치된다. 하지만, 본 발명에 따르면 연료가 언제든지 벤팅 장치로부터 확실하게 인출되므로, 벤팅 장치와 연료 펌프를 포함하는 단일 모듈은 연료 탱크의 기저부에 대해 예비 장력이 가해진다는 점에서 본 발명에 따른 연료 공급 장치는 매우 단순한 구조를 가진다. 이와 관련해서, 벤팅 관은 연료 탱크의 상부 영역으로 이어지며 여기에 고정된다.

현대식 차량에 있어서, 연료 펌프는 연료의 방해 받지 않는 흡입을 위해 연료 탱크의 기저부에 대해 일반적으로 예비 장력이 가해진다(pre-tensioned). 최근의 일반적인 매우 얕은 연료 탱크에 있어서, 본 발명에 따른 연료 공급 장치는 벤팅 장치와 연료 펌프를 포함하는 단일 모듈이 상기 연료 탱크의 상단에 첨부된 밀봉 캡에 고정되므로 매우 단순한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 연료 펌프의 흡입관은 기저부에 대해 예비장력이 가해진다. 이러한 흡입 관은 바람직하게는 미세한 망 섬유질 필터를 구비하며, 상기 필터는 연료에 대해서만 투과성이 있으며 공기와 접촉하는 순간 밀폐한다. 이러한 경우에, 일반적으로 연료 펌프의 유동 방향의 하류에 배치된 연료 필터는 매우 단순한 설계를 가질 수 있거나 심지어 전부 삭제될 수도 있다.

본 발명은 여러 개의 실시예들을 허용한다. 본 발명의 기본 원리를 보다 자세하게 나타내기 위하여, 몇 개의 실시예들이 도면을 참조로 하여 아래에 기재된다.

도 1은 본 발명에 따른 연료 공급 장치를 구비한 연료 탱크의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 장치의 다른 실시예의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 연료 공급 장치의 연료 펌프의 제1 실시예의 부분 단면도, 및

도 4는 본 발명에 따른 연료 공급 장치의 연료 펌프의 제2 실시예의 부분 단면도.

도 1은 차량의 내연 기관(3)에 연료를 공급하기 위해 연료 공급 장치(2)를 구비한 연료 탱크(1)의 개략적인 단면을 도시한다. 여러 개의 통기 관(5, 6)을 구비한 벤팅 장치(4)와 연료 펌프(7)는 연료 탱크(1)의 내부에 배치된다. 연료 펌프(7)는 벤팅 장치(4)의 거품 제거 용기(8)를 구비한 단일 모듈을 형성한다. 연료 펌프(7)로부터 필터(9)를 통하여 내연 기관(3)으로 이어지는 공급 관(10)은 연료 탱크(1)의 설치 구멍(11)에 고정되는 밀봉 캡(12)을 통과하여 이어진다.

벤팅 장치(4)는 공기 출구 관(13)에 의하여 연료 탱크(1)의 외부에 배치된 활성탄 필터(14)에 연결된다. 공기 출구 관(13)은 역시 밀봉 캡(12)을 통과하여 이어진다. 벤팅 장치(4)에 의하여, 활성탄 필터(14)가 연료 탱크(1)와 주위 사이의 압력 균형을 확립한다. 거품 제거 용기(8)는 벤팅 장치(4)에 존재하는 연료를 축적한다. 벤팅 장치(4)의 통기 관(5, 6)들은 강성 설계(rigid design)을 가지며 거품 제거 용기(8)로부터 돌출한다. 거품 제거 용기(8)는 연료 펌프(7)와 함께 단일 모듈로서 형성되며 밀봉 캡(12)에 고정된다.

연료 탱크(1)는 2개의 챔버(15, 16)들을 구비한 새들 탱크(saddle tank)의 형태를 갖추며 상기 챔버들 중 일 챔버(16)에 대해 개방된 필러 목(filler neck)(17)을 구비한다. 연료 펌프(7)는 프리 필터(pre-filter)(18, 19)를 통하여 양 챔버(15, 16)로부터 연료를 각각 인출한다. 프리 필터(18, 19)로부터 연료 펌프(7)로 이어지는 관(20, 21)들은 서로 연결되고 고정장치(retainer)(22, 23)에 의해 연료 탱크(1)의 기저부에 고정된다. 또한, 연료 펌프(7)는 거품 제거 용기(8)에 배치된 흡입 연결부(24)로 이어지는 관(25)을 구비한다. 흡입 연결부(24)는 프리 필터(pre-filter)(28)를 구비한다. 따라서, 연료 펌프(7)는 거품 제거 용기(8)로부 터 연료를 흡입한다. 또한, 연료 펌프(7)는 연료 탱크(1)로 이어지는 관(27)의 결합을 위해 차단 연결부(shut-off connection)(26)를 구비한다. 이러한 관(27)에 의해 과다 연료(excess fuel)가 연료 탱크(1)로 복귀될 수 있다. 선택적인 실시예(미도시)에 있어서, 연료 탱크(1)의 챔버(15, 16)로 이어진 관(20, 21)은 챔버(15, 16)의 기저부에 대해 예비 장력이 가해질 수 있다. 이를 위해, 관(20, 21)은 예를 들어 그 자체가 탄성이 있을 수 있거나, 또는 관은 연료 펌프(7)로부터 거품 제거 용기(8)와 멀리 떨어진 관(20, 21)의 단부를 챔버(15, 16)의 기저부에 대해 예비 장력을 가하는 프리텐셔닝 수단(pre-tensioning means)(미도시)을 구비할 수 있다.

연료 펌프(7)로 연결된 관(20, 21, 25)의 프리 필터(pre-filters)(18, 19, 28)는 미세 망 섬유(fine-mesh fabric)로 제조되며, 미세 망 섬유 재료 자체와 그 망 너비는 젖은 상태에서 연료에 대해서만 투과성이 있고 공기에 대해서는 비투과성을 갖도록 형성된다. 따라서, 연료 펌프(7)는 단일 프리 필터(18, 19, 28)가 연료에 의해 둘러싸여 있는 한 연료를 흡입할 수 있다.

선택적으로, 프리 필터(18, 19, 28)에 연료가 없는 때에는 각 관(20, 21, 25)을 차단하는 밸브들이 각 관(20, 21, 25)에 배치될 수 있다. 게다가, 챔버(15, 16)로 이어지는 관(20, 21)은 일반적으로 알려진 와류 포트(swirl pot)로 개방되며, 그로 인해 연료가 와류 포트로부터 배출될 수 있다.

도 2는 연료 공급 장치(2)의 또 다른 실시예를 도시하며, 상기 연료 공급장치는 연료 펌프(7)와 거품 제거 용기(8)를 포함하는 단일 모듈이 연료 탱크(1)의 기저부에 대해 예비장력이 가해지는 점을 주된 이유로 해서 도 1의 연료 공급 장치 와 다르다. 벤팅 장치(4)의 통기 관(29, 30)은 유연한 설계를 가지며 고정장치 부재(31, 32)에 의하여 연료 탱크(1)의 상단 벽에 결합된다. 그렇지 않으면, 이러한 연료 공급 장치(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 구조화된다.

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 연료 공급 장치(2)의 연료 펌프(7)의 제1 실시예 단면을 도시한다. 연료 펌프(7)는 2개의 하우징 부품(34, 35)들 사이에서 구동되는 임펠러(impeller)(36)를 구비한 측구식 펌프 형태의 펌프 스테이지(33)를 구비한다. 임펠러(36)는 전기 모터(38)의 축(37)에 고정된다. 펌프 스테이지(33)의 이송 챔버(39)는 일 하우징 부품(34)에 배치된 입구 덕트(inlet duct)(40)로부터 임펠러(36)를 통하여 다른 하우징 부품(35)에 배치된 출구 덕트(41)로 이어진다. 연료 펌프(7)에 의해 이송된 연료는 전기 모터(38)를 통과하여 유동하며 도 1 및 도 2에 도시된 공급 관(10)으로 이송된다. 챔버(15, 16)로 이어지는 관(20, 21)과 거품 제거 용기(8)의 흡입 연결부(24)로 이어지는 관(25)은 입구 덕트(40)에 연결된다. 거품 제거 용기(8)의 흡입 연결부(24)로 이어진 관(25)은 밸브(43)를 추가로 구비하며, 상기 밸브는 플로우트(float)(42)에 의해 작동되며 거품 제거 용기(8)의 연료 충전 수준이 소정의 값 아래로 떨어지는 때에 관(25)을 차단한다. 밸브(43)는 명확하게도 전기적으로 작동될 수도 있다. 관(25) 내의 밸브(43)가 배제될 수도 있는데, 이는 대응 망 너비를 통하여 거품 제거 용기(8)의 프리 필터(28)는 공기가 벤팅 장치(4)의 외부로 배출되는 것을 방지하기 때문이다.

도 4는 도 1 또는 도 2의 연료 공급 시스템의 연료 펌프(7)의 또 다른 실시예를 도시하는데, 이 실시예는 2개의 펌프 스테이지(44, 45)들이 구비되고, 일 펌 프 스테이지(44)는 도 1 및 도 2에 도시된 연료 탱크(1)의 챔버(15, 16)로부터 전기 모터(38)를 통하여 공급 관(10)에 연료를 이송하며 제2 펌프 스테이지(45)는 거품 제거 용기(7)의 흡입 연결부(24)로부터 연료 탱크(1)로 복귀되는 관(27)으로 연료를 이송한다는 점에서 도 3에 도시된 실시예와 다르다. 펌프 스테이지(44, 45)의 이송 챔버(46, 47)는 서로를 동심으로 둘러싼다.

본 발명은 차량용 연료 공급 장치에 이용될 수 있다.

Claims

연료 탱크,

연료 탱크로부터 연료를 빨아들이며 연료를 차량의 내연기관으로 이송하도록 형성되는 연료 펌프,

충전 또는 작동시 연료 탱크 압력을 주위압력과 균형을 이루게 하기 위한 벤팅 장치, 및

벤팅 장치로부터 연료 탱크로 연료를 배출시키기 위한 장치를 포함하는 차량용 연료 공급 장치에 있어서,

연료 펌프(7)의 흡입 연결부(24)는 벤팅 장치(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

흡입 연결부(24)는 벤팅 장치(4)에 축적된 연료를 모으도록 형성된 거품 제거 용기(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

벤팅 장치(4)에 연결된 흡입 연결부(24)는 벤팅 장치(4)가 비워진 때에 차단하는 밸브(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

벤팅 장치(4)에 연결된 흡입 연결부(24)는, 연료에 의해 둘러싸인 때에만 투과성이 있으며 공기에 대해서는 투과성이 없는 미세 망 섬유질 필터(fine-mesh fabric filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

연료 펌프(7)는 2개의 펌프 스테이지(44, 45)를 구비하며, 연료를 인출하기 위한 제1 펌프 스테이지(44)는 연료 탱크(1)에 연결되며, 제2 펌프 스테이지(45)는 벤팅 장치(4)에 연결된 흡입 연결부(24)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제5항에 있어서,

연료 펌프(7)는 측구식 펌프의 형태를 갖추며 펌프 스테이지(44, 45)는 서로를 동심으로 둘러싸는 이송 챔버(46, 47)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

연료 펌프(7)는 내연 기관(3)으로 이어지도록 의도된 단일 출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제7항에 있어서,

제2 펌프 스테이지(25)의 출구는 연료 탱크(1)로 개방되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

연료 펌프(7)와 벤팅 장치(4)는 단일 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

연료 펌프(7)는 벤팅 장치(4)의 거품 제거 용기(8) 또는 그 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

벤팅 장치(4)의 통기 관(5, 6, 29, 30)은 연료 탱크(1)의 벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

연료 탱크(1)의 외부로 이어지는 벤팅 장치(4)의 공기 출구 관(13)과, 연료 펌프(7)로부터 내연 기관(3)으로 이어지는 공급 관(10)은 연료 탱크(1)의 설치 구멍(11)을 밀봉하는 공통의 밀봉 캡(12)을 통과하여 이어지는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

벤팅 장치(4)와 연료 펌프(7)를 포함하는 단일 모듈은 연료 탱크의 기저부에 대해 예비 장력이 가해지는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.
제1항에 있어서,

벤팅 장치(4)와 연료 펌프(7)를 포함하는 단일 모듈은 연료 탱크(1)의 상단에 부착된 밀봉 캡(12)에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 공급 장치.