KR101428208B1 - 자동차용 연료탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 연료탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크의 연료펌프 장착 좌면에서 그 주변에 격벽을 일체로 형성하여 연료펌프의 석션 동작이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한 자동차용 연료탱크에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 연료탱크의 바닥면에서 연료펌프의 장착 좌면 주변 위치에 일정한 높이의 격벽을 일체로 형성하여, 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)에서도 연료가 격벽내에 존재할 수 있도록 함으로써, 연료펌프의 지속적인 석션 동작에 의하여 엔진에 대한 연료 공급이 원할하게 이루어질 수 있도록 한 자동차용 연료탱크를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 연료탱크{Fuel tank for vehicle}

본 발명은 자동차용 연료탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크의 연료펌프 장착 좌면에서 그 주변에 격벽을 일체로 형성하여 연료펌프의 석션 동작이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한 자동차용 연료탱크에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 차량용 연료탱크는 주행에 필요한 연료를 저장하고, 연료펌프의 펌핑력을 이용하여 엔진으로 연료를 공급하기 위한 필수적인 부품중 하나이다.

상기 연료탱크내에 장착되는 연료펌프는 연료를 엔진에 공급하는 역할을 하기 때문에 매우 중요한 안전부품이지만, 주행중 시동 꺼짐 및 가속 불량의 원인이 연료펌프에서 초래되는 경우가 발생될 수 있으므로, 차량 개발시 연료탱크 및 연료펌프 개발 항목중 특정 악조건하에서도 시동꺼짐 및 엔진 부조화 없이 엔진에 연료공급이 안정적으로 이루어지는지 여부를 평가하는 "연료공급성 안정성" 이라는 평가 항목이 있다.

한편, 해외 현지공장에서 개발되어 제작되는 차종 중, 가솔린 연료가 아닌 에탄올 연료를 사용하는 차량이 개발되고 있는 바, 에탄올의 발열량(28,000 KJ/KG)은 가솔린의 발열량(47,000 KJ/KG)에 비해 약 40% 가량 작기 때문에 엔진에 공급되는 유량이 가솔린에 비해 더 큰 유량을 필요로 하고, 그에 따라 가솔린 연료펌프보다 더 큰 유량을 펌핑하는 연료펌프가 요구되고 있다.

첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 연료펌프(20)는 석션부(24)를 일정거리 유지하며 리저버컵(22)이 감싼 구조로 구비되고, 석션부(24)와 일치되는 리저버컵(22)의 하단부에는 연료흡입구(26)가 관통 형성되어 있다.

따라서, 연료펌프(20)의 석션부(24)의 흡입 작동에 의하여 연료가 연료흡입구(26)를 통해 리저버컵(22)내에 채워지는 동시에 석션부(24)의 흡입 작동이 연속적으로 이루어져, 엔진에 대한 연료 송출이 이루어진다.

이때, 상기 연료탱크(10)의 석션부(24) 및 이를 감싸는 리저버컵(22)의 하단부는 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 연료탱크(10)의 바닥면에 형성된 연료펌프 장착 좌면(12)에 안착되는 상태가 된다.

그러나, 에탄올 차량의 개발 과정에서 에탄올 연료가 많이 소모되는 점을 감안하여, 구배 공급 안정성 평가(등판/강판 20% 방치 평가)와 경사로 공급 안정성 평가(좌/우 10% 경사로 방치 평가)를 포함하는 "연료공급성 안정성 평가"를 실시하였는 바, 평가 결과 연료펌프의 리저버 컵내의 연료가 완전히 소모되어 시동이 꺼지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 시동 꺼짐의 원인으로서, 연료펌프의 레귤레이터를 통하여 리턴되는 연료가 석션부의 노즐을 통과할 때 압력 하강이 발생하여 리저버컵 외부의 연료(연료탱크내의 연료)가 리저버컵의 내부로 유입되어야 하지만, 차량의 주행시 구배 및 경사로와 같은 악조건 평가시 연료가 리저버컵내의 석션부와 이격되는 현상이 발생하는 점에 있다.

즉, 구배 및 경사로와 같은 상황시, 연료탱크내의 연료가 한쪽으로 쏠림에 따라, 연료탱크내의 연료와 리저버컵내의 석션부가 서로 이격되는 상태가 되더라도, 이미 리저버컵내의 채워진 연료용량으로 인하여 어느 정도의 엔진 공급 연료량은 만족시킬 수가 있지만, 리저버컵내에 채워진 연료량이 모두 송출되면 더 이상 연료 석션이 되지 않아 시동 꺼짐현상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료탱크의 바닥면에서 연료펌프의 장착 좌면 주변 위치에 일정한 높이의 격벽을 일체로 형성하여, 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)에서도 연료가 격벽내에 존재할 수 있도록 함으로써, 연료펌프의 지속적인 석션 동작에 의하여 엔진에 대한 연료 공급이 원할하게 이루어질 수 있도록 한 자동차용 연료탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료탱크의 바닥면의 연료펌프 장착좌면 주변에 격벽을 일체로 돌출 형성하여, 연료펌프의 리저버컵이 격벽에 의하여 둘러싸이게 하는 동시에 격벽의 내부공간이 연료탱크의 측벽과 함께 연료탱크내에서 독립적인 연료 충진공간으로 형성되도록 한 것을 자동차용 연료탱크를 제공한다.

바람직하게는, 상기 격벽의 높이는 연료탱크의 리저버컵의 높이와 동일하거나 보다 낮게 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 격벽의 전체 길이 구간은 일정한 높이로 형성되되, 격벽의 일측부 높이는 연료탱크내에 일정 높이 이상 채워진 연료와의 연통 흐름을 위하여 점차 낮아지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 연료탱크의 연료펌프 장착 좌면의 주변 위치에 일정한 높이의 격벽을 일체로 돌출 형성하여, 격벽의 내부공간이 독립적인 연료 충진공간이 되도록 함으로써, 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)에서도 연료가 격벽내의 연료 충진공간내에 존재하게 되므로, 연료펌프의 지속적인 석션 동작에 의하여 엔진에 대한 연료 공급이 원할하게 이루어질 수 있다.

즉, 연료탱크의 바닥면에 간단한 스월 격벽 구조를 적용하여, 연료탱크가 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)에 따라 기울어지는 경우에도 격벽내의 연료 충진공간내에 충진된 연료가 연료펌프의 리저버컵을 지나 석션부로 지속적으로 흡입되게 함으로써, 연료펌프의 공급 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크를 나타내는 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크의 구배 공급안정성 해석 과정을 설명하는 개략도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크의 경사로 공급안정성 해석 과정을 설명하는 개략도,
도 7은 종래의 연료탱크 구조를 보여주는 개략도,
도 8은 연료탱크내에 장착되는 연료펌프 구조를 보여주는 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)시 연료탱크내의 연료가 한쪽으로 쏠리게 되어, 연료펌프의 흡입 작동이 원할하지 않는 점을 해소하고자, 연료탱크의 바닥면의 연료펌프 장착좌면 주변에 별도의 독립적인 연료 충진공간을 이루는 격벽을 일체로 형성시킨 점에 특징이 있다.

즉, 첨부한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 연료탱크(10)의 바닥면의 연료펌프 장착좌면(12) 주변에 격벽(14)을 일체로 돌출 형성하여, 연료펌프(20)의 리저버컵(22)이 격벽(14)에 의하여 둘러싸이게 함으로써, 격벽(14)의 내부공간이 연료탱크(10)의 측벽과 함께 연료탱크(10)내에서 독립적인 연료 충진공간(16)으로 형성된다.

이때, 상기 격벽(14)의 높이는 격벽(14)의 전체 길이 구간에 걸쳐 일정한 높이로 형성하되, 연료탱크(10)의 리저버컵(22)의 높이와 동일하거나 보다 낮게 형성되도록 하여, 연료탱크내에 연료가 만충전될 때 격벽(14)의 외부로부터 격벽(14)의 내부공간 즉, 독립적인 연료 충진공간(16)으로 연료가 넘어와서 함께 충진되도록 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 격벽(14)의 전체 길이 구간에서 일측부의 높이는 연료탱크(10)의 바닥면을 향하여 점차 낮아지게 형성되며, 이렇게 낮아진 부분은 연료탱크(10)내에 일정 높이 이상 채워진 연료와의 연통 흐름을 위한 연료 연통구(28)가 된다.

즉, 연료탱크(10)내에 충진된 연료가 점차 소모되어 연료의 충진 높이가 낮아지면, 격벽(14)의 연료연통구(28)를 통하여 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)으로 연료가 넘어가도록 함으로써, 평상시에는 독립적인 연료 충진공간(16)내에 항상 연료가 충진되는 상태가 된다.

여기서, 여러 주행조건(등판, 강판, 좌경사, 우경사 등)에 따라 연료탱크가 한쪽으로 기울어지는 경우에도 격벽내의 연료 충진공간내에 충진된 연료가 연료탱크로 원할하게 공급되는 작용 흐름을 설명하면 다음과 같다.

등판 주행

첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 등판 주행시 연료탱크(10)내의 연료가 주행방향과 반대쪽으로 쏠리게 된다.

이때, 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료는 주행방향과 반대쪽으로 쏠리게 되더라도, 격벽(14)에 의하여 차단되어 독립적인 연료 충진공간(16)내에 머물게 된다.

따라서, 등판 주행시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료를 연료펌프에서 원할하게 흡입하여 엔진으로 지속적으로 공급할 수 있으므로, 시동이 꺼지는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

시험예로서, 아래의 표 1에 기재된 등판 주행 조건에 따라 구배 공급안정성 해석 실험을 실시하였다.

표 1의 주행 조건에 의하여 등판 주행할 때, 연료탱크(10)내의 연료가 주행방향과 반대쪽으로 쏠리더라도, 도 3에서 보듯이 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 190cc(0.19 리터)의 연료가 존재하는 것으로 가정하였을 때,

- 등판 시 유면 분리까지의 소비 시간 : 809 sec

- 연료펌프의 리저버컵내의 연료 소비 시간 : 1379 sec

- 총 연료소비시간 : 2188 sec

과 같은 결과가 도출되어, 연료공급 안전성을 만족시키는 것을 알 수 있었다.

즉, 독립적인 연료 충진공간(16)내의 연료가 약 25.7cc 남을 때까지 소모되어, 연료펌프(10)의 석션부 노즐과 연료 표면이 분리(단절)될 때까지의 시간이 809 sec, 연료펌프(10)의 리저버컵내로 이미 들어간 연료의 소비시간이 1379 sec, 총 연료소비시간이 2188 sec 로서, 결국 연료탱크(10)내의 연료가 주행방향과 반대쪽으로 쏠리더라도 일정 시간 동안 독립적인 연료 충진공간(16)내의 연료가 연료펌프의 석션에 의하여 엔진으로 원할하게 공급됨을 알 수 있었고, 이는 곧 시동 꺼짐 현상을 방지할 수 있음을 의미한다.

강판 주행

첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 강판(내리막) 주행시 연료탱크(10)내의 연료가 주행방향과 같은쪽으로 쏠리게 된다.

이때, 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료는 주행방향과 같은쪽으로 쏠리게 되더라도, 격벽(14)에 의하여 차단되어 독립적인 연료 충진공간(16)내에 머물게 된다.

따라서, 강판 주행시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료를 연료펌프에서 원할하게 흡입하여 엔진으로 지속적으로 공급할 수 있으므로, 시동이 꺼지는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

시험예로서, 위의 표 1에 기재된 강판 주행 조건에 따라 구배 공급안정성 해석 실험을 실시하였다.

위의 표 1의 주행 조건에 의하여 강판 주행할 때, 연료탱크(10)내의 연료가 주행방향과 같은쪽으로 쏠리더라도, 도 4에서 보듯이 연료탱크(10)내의 총 연료가 3300cc 로 가정한 상태에서 격벽(14)의 외부로부터 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)으로 연료가 넘어가게 됨에 따라,

- 강판 시 유면 분리까지의 소비 시간 : 약 211 분

- 연료펌프의 리저버컵내의 연료 소비 시간 : 1379 sec

- 총 연료소비시간 : 약 234분

과 같은 결과가 도출되어, 표 1의 강판 주행 조건 종료시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)에는 730cc 정도의 연료가 잔존하여 연료펌프(10)의 석션부 노즐과 연료 표면이 분리(단절)되지 않음을 알 수 있었고, 강판시에도 연료공급 안전성을 만족시키는 것을 알 수 있었으며, 마찬가지로 강판 주행시에도 시동 꺼짐 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.

우경사(주행로의 좌측에서 우측으로 하향 경사짐) 주행

첨부한 도 5에 도시된 바와 같이, 우경사 주행시 연료탱크(10)내의 연료가 우측으로 쏠리게 된다.

이때, 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료도 우측으로 쏠리게 되더라도, 격벽(14)에 의하여 차단되어 독립적인 연료 충진공간(16)내에 머물게 된다.

따라서, 우경사 주행시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료를 연료펌프에서 원할하게 흡입하여 엔진으로 지속적으로 공급할 수 있으므로, 시동이 꺼지는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

시험예로서, 아래의 표 2에 기재된 우경사 주행 조건에 따라 경사로 공급안정성 해석 실험을 실시하였다.

아래의 표 2의 주행 조건에 의하여 우경사 주행할 때, 연료탱크(10)내의 연료가 우측으로 쏠리더라도, 도 5에서 보듯이 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 778cc의 연료가 존재하는 것으로 가정하였을 때,

- 우경사 시 유면 분리까지의 소비 시간 : 2443 sec

- 연료펌프의 리저버컵내의 연료 소비 시간 : 1379 sec

- 총 연료소비시간 : 3882 sec

과 같은 결과가 도출되어, 표 2의 우경사 주행 조건 종료시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)에는 282cc 정도의 연료가 잔존하여 연료펌프(10)의 석션부 노즐과 연료 표면이 분리(단절)되지 않음을 알 수 있었고, 우경사 주행에도 연료공급 안전성을 만족시키는 것을 알 수 있었으며, 이는 엔진 시동 꺼짐 현상을 방지함을 의미한다.

좌경사(주행로의 우측에서 좌측으로 하향 경사짐) 주행

첨부한 도 6에 도시된 바와 같이, 좌경사 주행시 연료탱크(10)내의 연료가 좌측으로 쏠리게 된다.

이때, 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료도 좌측으로 쏠리게 되더라도, 격벽(14)에 의하여 차단되어 독립적인 연료 충진공간(16)내에 머물게 되고, 특히 격벽(14)의 연료연통구(28)를 통하여 격벽(14) 외부의 연료가 독립적인 연료 충진공간(16)내에 더 채워지는 상태가 된다.

따라서, 좌경사 주행시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)내에 채워진 연료를 연료펌프에서 원할하게 흡입하여 엔진으로 지속적으로 공급할 수 있으므로, 시동이 꺼지는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

시험예로서, 위의 표 2에 기재된 좌경사 주행 조건에 따라 경사로 공급안정성 해석 실험을 실시하였다.

위의 표 2의 주행 조건에 의하여 좌경사 주행할 때, 연료탱크(10)내의 연료가 좌측으로 쏠리더라도, 도 6에서 보듯이 연료탱크(10)내의 총 연료가 6000cc 로 가정한 상태에서 격벽(14)의 외부로부터 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)으로 연료가 넘어가게 됨에 따라,

- 좌경사 시 유면 분리까지의 소비 시간 : 약 422 분

- 연료펌프의 리저버컵내의 연료 소비 시간 : 1379 sec

- 총 연료소비시간 : 약 445분

과 같은 결과가 도출되어, 표 2의 좌경사 주행 조건 종료시에도 격벽(14)내의 독립적인 연료 충진공간(16)에는 연료가 계속 잔존하여 연료펌프(10)의 석션부 노즐과 연료 표면이 분리(단절)되지 않음을 알 수 있었고, 결국 좌경사 주행시에도 연료공급 안전성을 만족시키는 것을 알 수 있었으며, 시동 꺼짐 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.

10 : 연료탱크
12 : 연료펌프 장착좌면
14 : 격벽
16 : 독립적인 연료 충진공간
20 : 연료펌프
22 : 리저버컵
24 : 석션부
26 : 연료흡입구
28 : 연료연통구

Claims (3)

1. 연료탱크(10)의 바닥면의 연료펌프 장착좌면(12) 주변에 격벽(14)을 일체로 돌출 형성하여, 연료펌프(20)의 리저버컵(22)이 격벽(14)에 의하여 둘러싸이게 하는 동시에 격벽(14)의 내부공간이 연료탱크(10)의 측벽과 함께 연료탱크(10)내에서 독립적인 연료 충진공간(16)으로 형성되도록 하고,
   상기 격벽(14)의 전체 길이 구간은 일정한 높이로 형성되되, 격벽(14)의 일측부 높이는 연료탱크(10)내에 일정 높이 이상 채워진 연료와의 연통 흐름을 위하여 점차 낮아지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 격벽(14)의 높이는 연료탱크(10)의 리저버컵(22)의 높이와 동일하거나 보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크.
   
3. 삭제

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