KR101350651B1 - 연료펌프 연료 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스타트 모터에 의해 작동되는 펌프에 의해 연료펌프에 연료를 공급하는 연료펌프 연료 공급 장치에 관한 것으로서, 제1모터축 및 제2모터축이 구비되는 스타트 모터; 상기 제1모터축의 일측에 결합되어 함께 회전하는 피니언기어; 상기 제2모터축에 형성되는 제1연료유동홀 및 제2연료유동홀; 상기 제2모터축에 결합되어 회전하는 외접기어; 상기 제1연료유동홀 또는 상기 제2연료유동홀에 의해 선택적으로 개방되는 바이패스 라인; 상기 외접기어에 맞물리는 내접기어가 구비되어 연료가 펌핑되는 펌프 라인; 및 상기 스타트 모터의 위치를 조절하는 위치조절수단;을 포함하여, 연료펌프 내부에 연료가 존재하지 않는 경우 스타트 모터에 연결된 펌프에 의해 연료가 자동적으로 연료펌프로 공급되도록 함으로써 사용상 편리하게 되고 신속히 시동을 걸 수 있는 효과가 있다.

스타트 모터, 솔레노이드, 디젤엔진, 고압펌프, 바이패스

Description

연료펌프 연료 공급 장치{FUEL FEED DEVICE FOR FUEL PUMP}

본 발명은 연료펌프 연료 공급 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 스타트 모터에 의해 작동되는 펌프에 의해 연료펌프에 연료를 공급하는 연료펌프 연료 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 연료공급장치는 기관이 필요로하는 적당한 혼합기를 공급하는 장치로 연료탱크, 연료속의 불순물을 제거하는 연료필터, 기화기 또는 연료 분사장치에 연료를 송출하는 연료펌프, 혼합기를 만들어 기관에 공급하는 기화기 또는 연료분사장치와, 상기의 장치들을 연결하는 연료파이프 등으로 구성된다.

도 1은 종래기술에 의한 디젤엔진의 연료 공급 시스템을 도시하는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 디젤엔진의 연료 공급 시스템은 연료탱크(1)로부터 연료필터를 통과한 연료가 연료펌프(2)에서 고압으로 압축되어 연료챔버(3)로 공급되어 인젝터(4)에서 분사되고, 인젝터(4)로 분사되지 않은 연료는 연료 압 력 조절기(5)의 제어에 의해 연료리턴라인을 통해 연료탱크(1)로 회수되며, 다시 연료 공급 진행 경로를 통해 공급된다.

상기와 같이 디젤엔진은 전기식 점화장치가 불필요한 대신 적정 압력과 시기에 연료를 연소실 내로 분사시켜줄 분사장치가 필요한데, 이러한 적정 압력을 제공하기 위해 연료펌프(2)가 구비되며, 연료펌프(2)는 차량의 에어컴프레서의 구동축에 직접 연결되어 구동된다.

이때 상기 연료펌프(2)의 구동축은 별도의 윤활유에 의해 윤활작용이 이루어지는 것이 아니라 엔진에 공급되기 위해 연료펌프(2)에서 압축되는 연료 중 일부가 구동축의 윤활작용을 하게 된다.

그러나 차량 제작 후 최초로 시동을 할 경우 연료펌프(2) 내부에는 연료가 전혀 존재하지 않으므로 그 상태에서 시동을 바로 걸게 되면 연료펌프(2)의 구동축이 윤활되지 않은 채 작동됨으로써 연료펌프가 파손되게 된다. 상기와 같은 문제점은 차량을 최초로 시동할 경우 뿐만 아니라 연료펌프(2) 내부의 연료가 다 소비되어 잔존하지 않게 된 경우에도 마찬가지이다.

따라서 상기와 같은 연료펌프(2)의 파손을 방지하기 위해, 시동을 걸기 전에 핸드 프라이머 펌프를 작동시켜 연료를 수동으로 연료펌프(2) 내부로 공급한 후 시동을 걸도록 하고 있다.

그러나 상기와 같이 별도로 프라이머 펌프를 구비함에 따라 원가가 상승되는 한편, 수동으로 프라이머 펌프를 직접 조작하여야 하기 때문에 불편한 문제점이 있다. 나아가 프라이머 펌프의 용도를 알지 못하는 사용자는 엔진시동을 거는데 어려 움이 있을 뿐만 아니라, 무리하게 시동을 걸게 될 경우 연료펌프(2)가 파손되는 문제점이 있다.

한편 차량을 고산지에서 운행하게 되는 경우 저지대에 비해 대기압이 낮아져서 연료펌프(2)로 충분한 연료가 공급되지 않는다. 따라서 연료펌프(2) 내부의 연료가 다 소모되는 것을 방지하기 위해 인젝터(4)에서 분사되는 연료량을 조절함으로써 연료펌프(2) 내에 윤활에 충분한 정도로 연료가 남도록 하고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프라이머 펌프를 수동으로 작동하지 않고도 연료펌프에 윤활용 연료가 자동으로 공급되는 연료펌프 연료 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 고산지의 낮은 대기압으로 인해 인젝터의 분사량을 조절하지 않아도 되는 연료펌프 연료 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 연료펌프 연료 공급 장치는, 제1모터축 및 제2모터축이 구비되는 스타트 모터와; 상기 제1모터축의 일측에 결합되어 회전하는 피니언기어와; 상기 제2모터축에 형성되는 제1연료유동홀 및 제2연료유동홀과; 상기 제2모터축에 결합되어 함께 회전하는 외접기어와; 상기 제1연료유동홀 또는 상기 제2연료유동홀에 의해 선택적으로 개방되는 바이패스 라인과; 상기 외접기어에 맞물리는 내접기어가 구비되어 연료가 펌핑되는 펌프 라인과; 상기 스타트 모터의 위치를 조절하는 위치조절수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 연료펌프 연료 공급 장치에 의하면, 연료펌프 내부에 연료가 존재하지 않는 경우 스타트 모터에 연결된 펌프에 의해 연료가 자동적으로 연료펌 프로 공급되도록 함으로써 사용상 편리하게 되고 신속히 시동을 걸 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 연료펌프 연료 공급 장치에 의하면 프라이머 펌프를 구비하지 않아도 되므로 원가가 절감되며, 차량이 중량이 가벼워지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 연료펌프 연료 공급 장치에 의하면 고산지를 운행할 때에도 스타트 모터에 연결된 펌프에 의해 낮아진 대기압 만큼의 연료압이 보상되므로 인젝터의 분사량을 조절할 필요가 없어지는 장점이 있다.

본 발명은, 제1모터축 및 제2모터축이 구비되는 스타트 모터; 상기 제2모터축에 형성되는 제1연료유동홀 및 제2연료유동홀; 상기 제1모터축의 일측에 결합되어 회전하는 피니언기어; 상기 제2모터축에 결합되어 함께 회전하는 외접기어; 상기 제1연료유동홀 또는 상기 제2연료유동홀에 의해 선택적으로 개방되는 바이패스 라인; 상기 외접기어에 맞물리는 내접기어가 구비되어 연료가 펌핑되는 펌프 라인; 및 상기 스타트 모터의 위치를 조절하는 위치조절수단;을 포함하는 연료펌프 연료 공급 장치를 제공한다.

상기 위치조절수단은, 하단이 스타트 모터의 축 상에 힌지 결합되는 시프트 레버; 상기 시프트 레버의 상단에 힌지 결합되어 상기 시프트 레버를 레버 핀을 중심으로 회동시키는 플런저; 및 상기 플런저의 이동량을 제어하는 솔레노이드 밸브;로 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연료펌프 연료 공급 장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치의 작동 과정을 순차적으로 도시하는 작동 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치는 종래의 연료탱크로부터 연료펌프로 이어지는 연료 공급 라인상에 설치된다. 본 발명이 종래의 것과 다른점은 연료탱크로부터 연료펌프로 이어지는 연료 공급 라인이 일정한 지점에서 분기되어 다시 합쳐지며, 상기 분기되는 라인상에 스타터 모터를 이용하여 구동되는 펌프가 개재된다는 점이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치는 제1모터축(12) 및 제2모터축(14)이 구비되는 스타트 모터(10), 상기 제1모터축(12)의 일측에 형성되는 피니언기어(13)와, 상기 제1모터축(12)의 일측에 결합되어 함께 회전하는 피니언기어(13)와, 상기 제2모터축(14)에 형성되는 제1연료유동홀(17) 및 제2연료유동홀(18)과, 상기 제2모터축(14)에 결합되어 함께 회전하는 외접기어(15)와, 상기 스타트 모터(10)의 위치를 조절하는 조절수단으로 크게 구성된다.

상기 스타트 모터(10)는 위치조절수단에 의해 좌우로 이동되어 그 위치가 조 절되며, 전원으로부터 전류가 공급되면 제1모터축(12) 및 제2모터축(14)을 회전시킨다. 상기 제1모터축(12)은 스타트 모터(10)의 선단측에 설치되는 엔진의 플라이휠의 축과 평행하게 형성되고, 일측에는 상기 엔진의 플라이휠과 서로 맞물리는 피니언기어(13)가 형성된다.

상기 피니언기어(13)는 제1모터축(12)에 일체로 결합됨으로써 스타트 모터(10)가 작동하여 제1모터축(12)이 회전하면 제1모터축(12)과 일체로 함께 회전하게 된다. 피니언기어(13)는, 스타트 모터(10)가 위치조절수단에 의해 위치가 별도로 조절되지 않는 경우에는 도 2a에 도시된 바와 같이 플라이휠과 서로 맞물리지 않는 위치에 위치하도록 제1모터축(12) 상에 형성된다.

제2모터축(14)은 제1모터축(12)의 반대측에 형성되는데, 바이패스 라인(20) 및 펌프 라인(22)을 관통하게 된다.

상기 바이패스 라인(20) 및 펌프 라인(22)은 연료탱크로부터 연료펌프로 연료를 공급하기 위한 통로로서, 연료탱크측으로 연장되는 유입구(24)로부터 분기되어, 연료펌프측으로 연장되는 배출구(26)로 다시 합쳐진다.

상기 제2모터축(14)에는 선단으로부터 제2연료유동홀(18) 및 제1연료유동홀(17)이 형성되고, 상기 제2모터축(14)은 바이패스 라인(20) 및 펌프 라인(22)을 교차하여 슬라이딩 이동되도록 구성된다. 상기 제1연료유동홀(17) 및 제2연료유동홀(18)은 제1모터축(12)과 수직한 방향으로 관통하여 형성된 홀로써, 제2모터축(14)이 슬라이딩하여 제1연료유동홀(17) 또는 제2연료유동홀(18)이 바이패스 라인(20)에 일치하게 되면 유입구(24)로부터 유입된 연료가 제1연료유동홀(17) 또는 제2연료유동홀(18)을 거쳐 바이패스 라인(20)을 통해 배출구(26)로 배출된다. 제1연료유동홀(17) 및 제2연료유동홀(18)은 제2모터축(14)의 고정된 위치에 형성됨으로써, 스타트 모터(10)가 이동하면 스타트 모터(10)와 동일한 거리만큼 이동하게 된다.

상기 펌프 라인(22)의 중단부는 일정한 길이만큼 잘려진 부분이 존재하며, 그 양단에는 내접기어(16)가 형성된다. 또한 제2모터축(14)에는 상기 내접기어(16)와 맞물리는 외접기어(15)가 형성되며, 상기 외접기어(15)는 제2모터축(14)이 회전 시 제2모터축(14)과 일체로 회전한다. 상기 외접기어(15)와 내접기어(16)는 펌프 라인(22)의 끊어진 중단부분의 양단을 이어줌으로써 펌프 라인(22)을 통해 연료가 통과할 수 있도록 한다. 즉 외접기어(15)와 내접기어(16)가 서로 맞물린 상태에서 스타트 모터(10)가 구동되면 제2모터축(14)과 함께 외접기어(15)가 회전하게 되고, 외접기어(15)와 내접기어(16)가 서로 맞물려서 회전하며 유입구(24)측으로 유입된 연료를 배출구(26) 측으로 펌핑하는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치의 스타트 모터(10)의 위치조절수단은 하단이 스타트 모터(10)의 축 상에 힌지 결합되며, 레버 핀(36)에 힌지 결합되어 레버 핀(36)을 중심으로 회동하는 시프트 레버(34), 상기 시프트 레버(34)의 상단에 힌지 결합되며, 좌우로 이동하며 시프트 레버(34)를 회동시키는 플런저(32), 전류 인가 시 상기 플런저(32)를 잡아당겨 이동시키는 마그네틱 스위치(30) 및 상기 플런저(32)의 이동량을 제어하는 솔레노이드 밸브(38)로 구성된다.

상기 마그네틱 스위치(30)는 플런저(32)를 마그네틱 스위치(30) 측으로 잡아 당기는 역할을 하는 부품으로서, 마그네틱 스위치(30)에 전류가 흐르면 자기장이 형성되어 자기장이 발생되고, 상기 자기장에 의해 플런저(32)가 마그네틱 스위치(30) 측으로 이동하게 된다.

시프트 레버(34)는 레버 핀(36)을 중심으로 회동가능하게 설치되고, 상단에는 플런저(32)가 힌지 결합되며, 하단에는 스타트 모터(10)의 축이 결합됨으로써, 시프트 레버(34)가 레버 핀(36)을 중심으로 회동하는 경우 스타트 모터(10)의 축이 일측으로 이동하게 된다. 즉 도 2a에 도시된 바와 같이 플런저(32)가 마그네틱 스위치(30) 방향으로 이동하면 시프트 레버(34)는 반시계방향으로 회동하며, 시프트 레버(34)의 회동에 의해 스타트 모터(10)는 우측으로 이동된다.

솔레노이드 밸브(38)는 플런저(32)의 상측에 설치되어 플런저(32)의 이동량을 제어하는데, 솔레노이드 밸브(38)에 전원이 인가되면 도 2b에 도시된 바와 같이 솔레노이드 밸브(38)가 작동되어 플런저(32)의 움직임을 구속함으로써 플런저(32)의 이동량을 제어하게 된다.

이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치의 작동과정을 설명한다.

먼저 본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치를 이용하여 처음 시동을 거는 경우의 작동과정을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치가 장착된 차량에 시동을 걸기 전에는 도 2a에 도시된 바와 같이, 바이패스 라인(20)은 제1연료유동홀(17)에 의해 개방되고, 펌프 라인(22)은 외접기어(15)가 내접기어(16)와 이가 맞 물리지 않은 상태가 되며, 피니언기어(13)는 플라이휠에 접촉되지 않는 상태가 된다. 그후 차량에 시동을 걸게 되면 도 2b에 도시된 바와 같이, 마그네틱 스위치(30)에 전류가 공급되어 플런저(32)가 마그네틱 스위치(30)로 이동하게 된다. 플런저(32)의 이동에 의해 스타트 모터(10)와 스타트 모터(10)에 형성된 제1모터축(12) 및 제2모터축(14)이 플라이휠 측으로 함께 이동한다. 이때 솔레노이드 밸브(38)에 전류가 흐르게 되어 플런저(32)의 이동량이 제어되는데, 제2모터축(14) 상에 형성된 외접기어(15)가 펌프 라인(22)의 내접기어(16)와 이가 맞물릴는 위치가 되도록 플런저(32)의 이동량이 제어된다.

플런저(32)의 이동에 의해 외접기어(15)가 내접기어(16)와 맞물림과 동시에 바이패스 라인(20)은 제2모터축(14)에 의해 연결이 차단된다.

또한 스타트 모터(10)에도 전원이 인가되어 스타트 모터(10)가 작동함에 따라 제2모터축(14)이 회전하여 외접기어(15)와 내접기어(16)가 작동하여 연료는 펌프 라인(22)을 통해 연료탱크로부터 연료펌프로 펌핑되어 공급된다.

이때 피니언기어(13)는 아직 플라이휠과 접촉된 상태가 아니기 때문에 엔진의 시동은 걸리지 않은 상태이며, 엔진에 의해 구동되는 연료펌프 또한 작동되지 않으므로 연료펌프에 윤활용 연료가 공급되는 시간이 확보된다.

미리 정해진 일정시간이 지나면 도 2c에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(38)에 인가되는 전원이 차단되어 플런저(32)는 완전히 마그네틱 스위치(30) 측으로 이동하게 된다. 플런저(32)가 이동함에 따라 외접기어(15)는 내접기어(16)와 분리되어 펌프 라인(22)에 의한 연료의 공급은 중단되고, 이와 동시에 제2모터 축(14) 상에 형성된 제2연료유동홀(18)이 바이패스 라인(20)에 위치하게 됨으로써 바이패스 라인(20)은 개방된다. 나아가 제1모터축(12)의 피니언기어(13)는 플라이휠과 서로 맞물리게 되고, 스타트 모터(10)가 피니언기어(13)을 회전시켜 플라이휠이 회전한다. 따라서 엔진 및 연료펌프가 작동하게 되며, 연료는 바이패스 라인(20)을 통해 연료펌프로 공급된다.

그후 엔진의 시동이 완료되면 스타트 모터(10)는 멈추게 되고 마그네틱 스위치(30)에도 전류가 차단됨으로써 플런저(32) 및 스타트 모터(10)는 도 2a에 도시된 바와 같은 원래의 위치로 되돌아가게 된다. 이때 연료는 제1연료유동홀(17)을 거쳐 바이패스 라인(20)을 통해 흐르게 된다.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치가 장착된 차량이 고산지 등 대기압이 낮은 곳을 운행할 경우의 작동과정을 설명한다.

차량이 일반적인 환경에서 운행될 때에는 도 2a에 도시된 상태로 연료 공급 장치가 작동된다. 그 후 차량이 대기압이 낮은 지역에 진입하게 되면 차량에 구비되는 대기압 센서로부터 낮은 대기압 레벨이 검출되어 ECU(Electronic Control Unit)로 신호가 전송되며, ECU의 제어에 의해 마그네틱 스위치(30), 솔레노이드 밸브(38) 및 스타트 모터(10)에 전원이 인가되어 도 2b와 같은 상태가 된다.

즉 플런저(32)는 솔레노이드 밸브(38)에 의해 이동량이 제어되어, 내접기어(16)가 외접기어와 맞물리고 바이패스 라인(20)은 제2모터축(14)에 의해 차단될 수 있을 만큼 플런저(32)가 이동하게 된다. 이때 연료는 스타트 모터(10)에 의해 작동되는 외접기어(15) 및 내접기어(16)에 의해 펌핑되어 연료펌프로 공급되므로, 낮은 대기압에 영향을 받지 않고 충분한 양의 연료가 연료펌프로 공급되므로 인젝터의 연료분사량을 조절할 필요가 없어진다.

그후 차량이 대기압이 낮은 지역을 통과하게 되면, 대기압 센서에 대기압이 측정되어 ECU가 마그네틱 스위치(30), 솔레노이드 밸브(38) 및 스타트 모터(10)에 공급되던 전류를 차단하여 본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치는 도 2a에 도시된 원래의 상태로 되돌아가게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 디젤엔진의 연료 공급 시스템을 도시하는 구성도이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 의한 연료펌프 연료 공급 장치의 작동 과정을 순차적으로 도시하는 작동 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 스타트 모터 12 : 제1모터축

13 : 피니언기어 14 : 제2모터축

15 : 외접기어 16 : 내접기어

17 : 제1연료유동홀 18 : 제2연료유동홀

20 : 바이패스 라인 22 : 펌프 라인

30 : 마그네틱 스위치 32 : 플런저

34 : 시프트 레버 36 : 레버 핀

38 : 솔레노이드 밸브

Claims (3)

1. 제1모터축 및 제2모터축이 구비되는 스타트 모터;

   상기 제1모터축의 일측에 결합되어 함께 회전하는 피니언기어;

   상기 제2모터축에 형성되는 제1연료유동홀 및 제2연료유동홀;

   상기 제2모터축에 결합되어 회전하는 외접기어;

   상기 제1연료유동홀 또는 상기 제2연료유동홀에 의해 선택적으로 개방되는 바이패스 라인;

   상기 외접기어에 맞물리는 내접기어가 구비되어 연료가 펌핑되는 펌프 라인; 및

   상기 스타트 모터의 위치를 조절하는 위치조절수단;

   을 포함하는 연료펌프 연료 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위치조절수단은,

   하단이 스타트 모터의 축 상에 힌지 결합되는 시프트 레버;

   상기 시프트 레버의 상단에 힌지 결합되어 상기 시프트 레버를 레버 핀을 중심으로 회동시키는 플런저; 및

   상기 플런저의 이동량을 제어하는 제어수단;

   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료펌프 연료 공급 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제어수단은 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 연료펌프 연료 공급 장치.

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