KR101601502B1

KR101601502B1 - 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치

Info

Publication number: KR101601502B1
Application number: KR1020140138012A
Authority: KR
Inventors: 김근수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-03-09
Also published as: KR20150117197A

Abstract

본 발명은 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 연료 최대 소비유량 조건에서도 연료탱크의 연료펌프 리저버내에 연료가 원활하게 충진되도록 함은 물론, 리저버로부터 연료가 연료탱크로 넘치는 낙수음을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 차량의 소음이 적은 아이들 정차시에는 하나의 제트펌프를 구동시키고, 엔진 중부하 영역에서는 2개의 제트펌프를, 그리고 엔진 고부하 영역에서는 3개의 제트펌프를 구동시키는 등 제트펌프의 작동을 가변압에 따라 3단계로 제어할 수 있도록 함으로써, 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료를 원활하게 충진하여 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 용이하게 방지할 수 있음은 물론, 아이들 정차중에 우려되는 낙수음 등이 들리는 현상을 방지할 수 있는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치{Fuel fill system of fuel pump reservoir for vehicle}

본 발명은 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 연료 최대 소비유량 조건에서도 연료탱크의 연료펌프 리저버내에 연료가 원활하게 충진되도록 함은 물론, 리저버로부터 연료가 연료탱크로 넘치는 낙수음을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 연료공급장치는 모든 운전조건하에서 엔진에 필요한 연료를 원활하게 공급하는 장치로서, 엔진의 출력이나 성능을 크게 좌우하는 요소 중 하나이다.

여기서, 종래의 서플라이 제트 타입의 연료공급장치를 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 차량용 서플라이 제트 타입의 연료공급장치에 대한 구성을 살펴보면, 연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10) 내의 바닥쪽에 고정 장착되어 연료탱크내의 연료가 지속적으로 충진(fill)되는 리저버(20)와, 리저버(20)내의 연료를 엔진의 연료분사장치(미도시됨)로 압송하는 동시에 일부 연료를 리저버내로 토출하는 연료펌프모듈(30)을 포함하여 구성된다.

참고로, 상기 연료펌프모듈(30)은 연료탱크내의 연료량을 감지하는 연료센더 어셈블리를 포함한다.

상기 연료펌프모듈(30)은 리버저의 내부 및 연료탱크의 상단부에 집약적으로 설치되는 것으로서, 리저버(20)의 내부에 충진된 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 리저버(20)의 내부로 토출시키는 연료펌프(31)와, 리저버(20)의 하단부에 형성되어 리저버(20)내로 토출되는 연료의 제트 흐름을 이용하여 연료탱크(10)내의 연료를 리저버(20)내로 재충전시키는 충진수단과, 연료펌프(31)의 토출측에 연결되어 엔진의 연료분사장치로 연료를 공급하는 연료공급라인(33)과, 연료펌프(31)로부터 토출된 연료가 충진수단(단일형 제트펌프)쪽으로 흐르도록 안내하는 연료분기라인(34)및 제트펌프 입구유로(36)와, 연료펌프의 하단에 설치되어 연료펌프(31)로 유입되는 리저버(20) 내의 연료를 필터링하기 위한 연료필터(35) 등을 포함하여 구성된다.

도 3에서 보듯이, 연료탱크내의 연료를 리저버내에 재충진시키는 충진수단으로서, 서플라이 제트(supply jet)가 이용되는데, 종래의 서플라이 제트는 하나의 분사홀(32a)을 갖는 노즐몸체(32b)로 이루어진 단일형 제트펌프(32)로 채택되고, 이 단일형 제트펌프(32)는 리저버(20)의 바닥 위치에 장착된다.
좀 더 상세하게는, 상기 연료펌프(31)의 연료분기라인(34)이 리버저(20)의 측부 및 바닥으로 연장된 제트펌프 입구유로(36)와 연통 가능하게 연결되고, 리저버(20)의 바닥쪽으로 연장된 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 단일형 제트펌프(32)가 형성되며, 이때 제트펌프 입구유로(36)의 바닥면이면서 리저버(20)의 바닥면에는 연료탱크내의 연료를 흡입하기 위한 흡입포트(37)가 형성된다.

또한, 도 1 및 도 3에서 보듯이 연료펌프(31)의 연료분기라인(34)과 단일형 제트펌프(32)가 제트펌프 입구유로(36)에 의하여 연통된 상태가 되며, 이에 연료펌프(31)의 모터 구동에 따라 일부 연료가 제트펌프 입구유로(36)를 경유한 후, 단일형의 제트펌프(32)로 유입되면, 제트펌프(32)의 펌핑력(순간적인 진공 흡입력)에 의하여 연료탱크(10)내의 연료가 리저버(20)의 흡입포트(37)를 통하여 리저버(20)내로 흡입 충진된다.
즉, 상기 제트펌프(32)의 순간적인 진공 흡입력이 리저버(20)의 바닥면에 관통 형성된 흡입포트(37)에 작용하여, 연료탱크내의 연료가 흡입포트(37)를 통해 빨려들어가서 리저버(20)내에 충진된다.

그러나, 고속 서킷 주행과 같은 고성능 차량용 엔진의 최대 연료 소비 조건(=90 L/H)에서 연료탱크내의 연료가 저 연료인 경우, 리버저내에 충진되는 연료가 부족하여 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상이 발생하는 문제점이 있다.

예를 들어, 연료펌프의 모터 유량이 110 LPH이면, 단일형 제트펌프의 펌핑유량은 18 L/H이고, 리저버 충진 연료량은 187 L/H가 되며, 연료펌프에서 엔진쪽으로 공급되는 연료를 일정하기 조정하는 레귤레이터의 연료리턴량이 2 L/H가 되어, 결국 엔진소비유량이 90 L/H이 되지만, 저 연료 상태에서 고속서킷 주행시(특히, 차량이 횡가속을 받아 한쪽으로 쏠리면서 연료탱크내의 연료도 한쪽으로 쏠리는 경우), 단일형 제트펌프에 의한 리저버내의 연료 충진 성능이 떨어져서 연료탱크의 연료와 리저버의 흡입포트 간의 유면 분리 시간이 길어짐에 따라, 결국 엔진 부조 및 시동 꺼짐이 유발되는 문제점이 있다.

이러한 점을 해결하고자, 리저버내의 연료 충진 성능을 개선하기 위하여 연료펌프의 모터 유량을 증대시키는 방법이 적용될 수 있지만, 저 연료상태에서 고속 서킷 주행시에는 모터 유량 증대만으로는 리버저내에 연료를 충진하는데 한계가 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하고자, 본원 출원인은 리버저내에 연료를 충진시키는 주요 부분인 제트펌프의 제트펌프 구조를 복수형 구조로 개선하여, 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료가 원활하게 충진되도록 함으로써, 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 이미 특허출원[10-2013-42640(2013.04.18)]한 바 있다.

그러나, 제트펌프의 석션성능을 증대시키기 위해 여러 개의 제트펌프 구조를 사용하여 연료를 흡입하는 석션성능은 2~3배 이상 개선되었으나, 많은 석션유량 때문에 차량 소음이 적은 IDLE 정차중 연료가 리저버로부터 연료탱크로 넘쳐서 떨어지는 낙수음 등이 들리는 등의 문제점이 있었다.

즉, 도 5에서 보듯이 차량 소음이 적은 아이들 정차중 연료탱크(10)내에 장착된 연료펌프모듈(30)의 리저버(20)내에 2개 이상의 제트 노즐에 의하여 필요 이상의 연료 흡입 충전이 이루어짐에 따라, 리저버 밖으로 연료가 넘치면서 낙수음이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 차량의 소음이 적은 아이들 정차시에는 하나의 제트펌프를 구동시키고, 엔진 중부하 영역에서는 2개의 제트펌프를, 그리고 엔진 고부하 영역에서는 3개의 제트펌프를 구동시키는 등 제트펌프의 작동을 가변압에 따라 3단계로 제어할 수 있도록 함으로써, 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료를 원활하게 충진하여 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 용이하게 방지할 수 있음은 물론, 아이들 정차중에 우려되는 낙수음 등이 들리는 현상을 방지할 수 있는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크의 내부에 장착되는 리저버와, 리저버의 내부에 장착되어 리저버내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인을 통하여 리저버내로 토출시키는 연료펌프와, 리저버의 하단부에 형성되어 연료분기라인으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크내의 연료를 순간적으로 리저버내에 충진시키도록 리저버와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로의 말단부에 형성되는 3개 이상의 복수형 제트펌프를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서, 상기 복수형 제트펌프 중 제1제트펌프를 제외한 제2제트펌프의 입구에 엔진 중부하에서 열리는 제1원웨이 밸브가 장착되고, 제3제트펌프의 입구에는 엔진 고부하에서 열리는 제2원웨이 밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제1원웨이 밸브 및 제2원웨이 밸브는 체크밸브로 채택된 것임을 특징으로 한다.

특히, 상기 제1원웨이 밸브는 제2제트펌프의 입구 한쪽에 일체로 형성되는 제1볼 지지용 중공형 밸브시트와, 제1볼 지지용 중공형 밸브시트에 개폐 가능하게 밀착되는 제1볼과, 일측단은 제1볼에 지지되는 동시에 타측단은 제2원웨이 밸브에 지지되는 제1스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1원웨이 밸브의 열림은 엔진 중부하에 따른 연료압력에 의하여 제1볼이 제1스프링을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2원웨이 밸브는 제3제트펌프의 입구 한쪽에 일체로 형성되는 제2볼 지지용 중공형 밸브시트와, 제2볼 지지용 중공형 밸브시트에 개폐 가능하게 밀착되는 제2볼과, 일측단은 제2볼에 지지되는 동시에 타측단은 제트펌프 입구유로의 말단부 벽면에 지지되는 제2스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2원웨이 밸브의 열림은 제1원웨이 밸브의 열림 상태에서 엔진 고부하에 따른 연료압력에 의하여 제2볼이 제2스프링을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크의 내부에 장착되는 리저버와, 리저버의 내부에 장착되어 리저버내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인을 통하여 리저버내로 토출시키는 연료펌프와, 리저버의 하단부에 형성되어 연료분기라인으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크내의 연료를 리저버내에 충진시키도록 리저버와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로의 말단부에 형성되는 2개 이상의 복수형 제트펌프를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서, 상기 복수형 제트펌프 중 연료펌프로부터 가장 가까운 제1제트펌프를 제외하고 연료펌프로부터 가장 먼 제2제트펌프의 입구에만 엔진 중부하에서 열리는 원웨이 밸브가 단독으로 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구현예는: 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크의 내부에 장착되는 리저버와, 리저버의 내부에 장착되어 리저버내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인을 통하여 리저버내로 토출시키는 연료펌프와, 리저버의 하단부에 형성되어 연료분기라인으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크내의 연료를 리저버내에 충진시키도록 리저버와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로의 말단부에 형성되는 2개 이상의 복수형 제트펌프를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서, 상기 제트펌프 입구유로를 두 개 이상의 복수개 경로로 분기시키고, 복수개로 분기된 제트펌프 입구유로 중 선택된 하나에 엔진 중부하에서 열리는 원웨이 밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 제공한다.

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

차량의 소음이 적은 아이들 정차시에는 하나의 제트펌프를 구동시키고, 엔진 중부하 영역에서는 2개의 제트펌프를 구동시키며, 그리고 엔진 고부하 영역에서는 3개의 제트펌프를 구동시키는 등 제트펌프의 작동을 엔진 부하에 따라 달라지는 연료압력에 의거 3단계로 제어할 수 있도록 함으로써, 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료를 원활하게 충진하여 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 용이하게 방지할 수 있음은 물론, 아이들 정차중에 리저버로부터 연료가 연료탱크로 낙하되며 들리는 낙수음 발생을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 자동차용 연료공급장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 3 및 도 4는 종래의 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 나타낸 개략도,
도 5는 종래의 연료 충진 장치의 문제점을 나타낸 이미지,
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 구성 및 작동 흐름을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 구성 및 작동 흐름을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 구성 및 작동 흐름을 나타낸 단면도.

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

첨부한 도 1 및 2를 참조로 전술한 바와 같이, 차량용 서플라이 제트 타입 연료공급장치는 연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10) 내의 바닥쪽에 고정 장착되어 연료탱크내의 연료가 지속적으로 충진(fill)되는 리저버(20)와, 리저버(20)의 내부에 충진된 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인(34)을 통하여 리저버(20)의 내부로 토출시키는 연료펌프(31)와, 리저버(20)의 하단부에 형성되어 연료분기라인(34)으로 토출되는 연료의 제트 흐름에 의하여 연료탱크(10)내의 연료를 리저버(20)내로 순간 흡입하여 재충전시키는 충진수단(서플라이 제트인 제트펌프)과, 연료펌프(31)의 토출측에 연결되어 연료분사장치로 연료를 공급하는 연료공급라인(33)과, 연료펌프의 하단에 설치되어 연료펌프(31)로 유입되는 리저버(20) 내의 연료를 필터링하기 위한 연료필터(35) 등을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 리저버(20)의 충진수단과 일치하는 리저버(20)의 외벽(바닥쪽)에는 연료탱크(10)의 내부와 연통되는 미세한 노즐 형태인 흡입포트(37, 도 3 참조)가 형성된다.

따라서, 상기 연료펌프(31)의 모터가 구동되면, 연료탱크(10)로부터 리저버(20)내로 충진된 연료가 연료공급라인(33)을 통하여 엔진의 연료분사장치로 공급되는 동시에 리저버(20)내의 일부 연료는 연료분기라인(34)을 통해 토출되는 단계와; 상기 연료분기라인(34)으로 토출된 연료가 제트펌프 입구유로(36)를 따라 리저버(20)의 하단부에 형성된 충진수단(서플라이 제트인 제트펌프)으로 흐르는 단계와; 상기 제트펌프의 분사 동작에 의하여 연료가 리저버내로 재충진되는 단계와; 상기 제트펌프로 흐르는 연료의 순간적인 제트 흐름력에 의하여 연료탱크(10)내의 연료가 리저버(20)의 흡입포트(37)를 통하여 흡입되어 리저버(20)로 충진되는 단계 등을 포함하는 일련의 연료 공급 및 충진 동작이 이루어진다.

통상, 상기 충진수단은 제트펌프로 채택되는 바, 이 제트펌프는 고속 저압의 유체(연료) 흐름을 이용하여 리저버(20) 밖의 연료탱크(10)의 연료를 흡입하여 리저버(20)의 안쪽으로 이동시켜 충진하는 기능을 한다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 먼저 본원 출원인에 의하여 기출원[10-2013-42640(2013.04.18)]된 연료 충진 장치의 구성 및 작동 흐름을 첨부한 도 4를 참조로 설명하면 다음과 같다.

상기 리저버(20)의 일부 구성으로서 리저버의 내부(충진공간)와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 2개 내지 4개의 제트펌프를 포함하는 복수형 제트펌프(40)가 형성된다.

또한, 상기 복수형 제트펌프(40)를 채택함과 함께 연료펌프(31)내의 모터를 기존의 단일형 제트펌프를 사용하는 것에 비하여 제트펌프 입구유로(36)를 통해 복수형 제트펌프체(40)로 송출하는 연료량을 증대시킬 수 있는 것으로 채택하도록 한다.

따라서, 상기 연료펌프(31)의 모터가 구동되면, 리저버(20)내의 연료가 연료분사장치로 펌핑 공급되는 동시에 일부 연료가 연료분기라인(34)을 통해 제트펌프 입구유로(36)로 흐르게 된다.

이때, 상기 제트펌프 입구유로(36)는 리저버(20)의 일부 구성으로서, 리저버(20)의 내부공간(연료 충진공간)과 격벽을 이루며 독립적인 연료 흐름공간으로 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 연료펌프(31)의 연료분기라인(34)이 리버저(20)의 측부 및 바닥으로 연장된 제트펌프 입구유로(36)와 연통 가능하게 연결되고, 리저버(20)의 바닥쪽으로 연장된 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 단일형 제트펌프(32)가 형성되며, 이때 제트펌프 입구유로(36)의 바닥면이면서 리저버(20)의 바닥면에는 연료탱크내의 연료를 흡입하기 위한 흡입포트(37)가 형성된다.

연이어, 상기 제트펌프 입구유로(36)를 따라 흐르는 연료가 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 장착된 2개 내지 4개의 복수형 제트펌프(40)의 펌핑 분사력에 의하여 리저버(20)내로 충진된다.

이때, 도 4에 도면부호 37로 지시된 바와 같이, 각 제트펌프(40) 아래쪽과 대응되는 리저버(20)의 바닥면에는 연료탱크(10)내의 연료를 흡입하는 흡입포트가 형성되며, 이에 제트펌프 입구유로(36)를 경유한 후 각 제트펌프(40)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 제트펌프(40)를 통과하여 리저버(20)로 충진된다.

이와 같이, 연료펌프의 모터 용량을 증대시키는 동시에 하나의 제트펌프 입구유로(36)에 여러개의 제트펌프(40)를 설치함으로써, 기존의 단일형 제트펌프에 비하여 연료량(유량) 및 유속을 2배 이상 증대시키는 동시에 리저버내로 충진되는 연료량도 2배 이상 증대시킬 수 있고, 그에 따라 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료가 원활하게 충진될 수 있으며, 결국 기존에 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 도 5에서 보듯이 차량 소음이 적은 아이들 정차중 연료탱크(10)내에 장착된 연료펌프모듈(30)의 리저버(20)내에 2개 이상의 제트펌프(40)에 의하여 필요 이상의 연료 흡입 충전이 이루어짐에 따라, 리저버 밖으로 연료가 넘치면서 낙수음이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하고자, 본 발명은 저 연료상태에서 엔진의 연료 최대 소비유량 조건이 되더라도 리저버내에 연료를 원활하게 충진하여 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 용이하게 방지할 수 있음은 물론, 아이들 정차중에 우려되는 낙수음 등이 들리는 현상을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

여기서, 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치를 각 실시예별로 살펴보면 다음과 같다.

제1실시예

첨부한 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 대한 구성 및 작동 흐름을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 제1실시예는 본 발명의 연료펌프 리저버에 대한 연료 충진 장치를 3단계에 걸쳐 연료펌프 리저버에 연료 충진이 이루어지도록 한 가변압 멀티스텝 제트펌프 시스템으로 채택한 점에 특징이 있다.

도 6 및 도 7에서 보듯이, 상기 복수형 제트펌프(40) 중 제1제트펌프(41)를 제외한 제2제트펌프(42)의 입구에 일종의 체크밸브로서 엔진 중부하에서 열리는 제1원웨이 밸브(50)가 장착되고, 제3제트펌프(43)의 입구에도 일종의 체크밸브로서 엔진 고부하에서 열리는 제2원웨이 밸브(60)가 장착된다.

상기 제1원웨이 밸브(50)의 일 구성으로서 제트펌프 입구유로(36)의 내부에서 제2제트펌프(42)의 입구 한쪽에 제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)가 일체로 형성되고, 이 제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)의 일면(연료가 들어오는 입구의 반대면)에는 제1볼(52)이 개폐 가능하게 밀착된다.

이때, 상기 제1볼(52)과 제2원웨이 밸브(60) 간에는 제1스프링(53)이 압축 가능하게 배치되며, 이 제1스프링(53)의 일측단은 제1볼(52)의 이면에 지지되는 동시에 타측단은 제2원웨이 밸브(60)의 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)의 외주면에 지지된다.

따라서, 도 6 및 도 7에서 보듯이 상기 제1원웨이 밸브(50)의 열림은 엔진 중부하에 따른 연료압력에 의하여 제1볼(52)이 제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)를 개방시키며 밀려나는 동시에 제1스프링(53)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어진다.

또한, 상기 제2원웨이 밸브(60)의 일 구성으로서 제트펌프 입구유로(36)의 내부에서 제3제트펌프(43)의 입구 한쪽에 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)가 일체로 형성되고, 이 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)의 일면(제1원웨이 밸브를 향하는 면의 반대면)에는 제2볼(62)이 개폐 가능하게 밀착된다.

이때, 상기 제2볼(62)과 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면 간에는 제2스프링(63)이 압축 가능하게 배치되며, 이 제2스프링(63)의 일측단은 제2볼(62)의 이면에 지지되는 동시에 타측단은 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면에 밀착 지지된다.

따라서, 도 6 및 도 7에서 보듯이 상기 제2원웨이 밸브(60)의 열림은 제1원웨이 밸브(50)의 열림 상태에서 엔진 고부하에 따른 연료압력에 의하여 제2볼(62)이 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)를 개방시키며 밀려나는 동시에 제2스프링(63)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어진다.

첨부한 도 7을 참조하면, 차량 소음이 적은 아이들 정차 중에는 엔진 저부하 상태에서, 예를 들어 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력이 400kPa, 연료량이 20L/H 인 경우, 연료압력이 제1원웨이 밸브(50)의 제1스프링(53)을 움직일 정도의 압력이 아니므로 제1원웨이 밸브(50)와 제2원웨이 밸브(60)는 닫힘 상태를 유지하게 되고, 결국 제1제트펌프(41)를 제외한 제2 및 제3제트펌프(42,43)로의 연료 흐름이 차단된다.

이에, 상기 제트펌프 입구유로(36)를 따라 흐르는 연료가 제1제트펌프(41)의 펌핑 분사력에 의하여 리저버(20)내로 충진되고, 이와 동시에 제1제트펌프(41)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 리저버(20)의 바닥면에 형성된 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 제트펌프(40)를 통과하여 리저버(20)로 충진된다.

이렇게 차량의 소음이 적은 아이들 정차시에는 하나의 제트펌프 즉, 제1제트펌프(41)만을 구동시켜서 리저버(20)내에 적정의 연료만이 충진되도록 함으로써, 기존에 아이들 정차중에 리저버(20)내에 필요 이상으로 과충진되는 연료가 연료탱크로 넘치는 동시에 낙하되며 들리는 낙수음 발생을 용이하게 방지할 수 있다.

한편, 엔진 중부하 상태에서, 예를 들어 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력 및 연료량이 각각 500kPa 및 40L/H 로 증가된 경우, 상기 제1원웨이 밸브(50)의 제1볼(52)이 제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)를 개방시키며 밀려나는 동시에 제1스프링(53)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여, 제1원웨이 밸브(50)가 열리게 된다.

또한, 엔진 고부하 상태에서, 예를 들어 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력 및 연료량이 각각 580kPa 및 60L/H 로 증가된 경우, 상기 제1원웨이 밸브(50)가 열리는 것은 물론 제2원웨이 밸브(60)의 제2볼(62)이 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)를 개방시키며 밀려나는 동시에 제2스프링(63)을 압축시키면서 열림 위치로 이동하여, 제2원웨이 밸브(60)가 열리게 된다.

결국, 엔진 중부하 및 고부하 상태에서, 각각 제1원웨이 밸브(50) 및 제2원웨이 밸브(60)가 열리게 됨에 따라, 제1제트펌프(41) 외에 제2 및 제3제트펌프(42,43)의 펌핑 분사력에 의하여 연료가 리저버(20)내로 충진되고, 이와 동시에 제1제트펌프(41)를 비롯한 제2 및 제3제트펌프(42,43)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 리저버(20)의 바닥면에 형성된 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 리저버(20)로 충진된다.

따라서, 엔진 중부하 및 고부하 상태에서는 제트펌프의 석션성능을 증대시키기 위해 여러 개의 제트펌프를 동시에 사용하여 리저버에 대한 연료 흡입 충진이 원활하게 이루어질 수 있으므로, 기존에 리저버내의 연료 충진 성능이 떨어져서 연료탱크의 연료와 리저버의 흡입포트 간의 유면 분리 시간이 길어짐에 따라 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상이 발생되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

제2실시예

첨부한 도 8은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 대한 구성 및 작동 흐름을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 제2실시예는 본 발명의 연료펌프 리저버에 대한 연료 충진 장치를 2단계에 걸쳐 연료펌프 리저버에 연료 충진이 이루어지도록 한 가변압 멀티스텝 제트펌프 시스템으로 채택한 점에 특징이 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 2단계의 연료 충진이 이루어지도록 복수형 제트펌프(40)가 제트펌프 입구유로(36)의 말단부쪽에 2개 설치된다.

즉, 도 8에서 보듯이 상기 제트펌프 입구유로(36)의 말단부쪽에 제1제트펌프(41)와 제2제트펌프(42)가 나란히 장착된다.

이때, 상기 복수형 제트펌프(40) 중 제1제트펌프(41)를 제외한 제2제트펌프(42)의 입구에 일종의 체크밸브로서 엔진 중부하 또는 고부하에서 열리는 원웨이 밸브(70)가 장착된다.

상기 원웨이 밸브(70)의 일 구성으로서 제트펌프 입구유로(36)의 내부에서 제2제트펌프(42)의 입구 한쪽에 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)가 일체로 형성되고, 이 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)의 일면(연료가 들어오는 입구의 반대면)에는 볼(72)이 개폐 가능하게 밀착된다.

또한, 상기 볼(72)과 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면 간에는 스프링(73)이 압축 가능하게 배치되며, 이 스프링(73)의 일측단은 볼(72)의 이면에 지지되는 동시에 타측단은 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면에 밀착 지지된다.

따라서, 상기 원웨이 밸브(70)의 열림은 엔진 중부하 또는 고부하에 따른 연료압력에 의하여 볼(72)이 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)를 개방시키며 밀려나는 동시에 스프링(73)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어진다.

첨부한 도 8을 참조하면, 차량 소음이 적은 아이들 정차 중에는 엔진 저부하 상태에서, 예를 들어 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력이 400kPa, 연료량이 20L/H 인 경우, 연료압력이 원웨이 밸브(70)의 스프링(73)을 움직일 정도의 압력이 아니므로 원웨이 밸브(70)는 닫힘 상태를 유지하게 되고, 결국 제1제트펌프(41)를 제외한 제2제트펌프(42)로의 연료 흐름이 차단된다.

이에, 상기 제트펌프 입구유로(36)를 따라 흐르는 연료가 제1제트펌프(41)의 펌핑 분사력에 의하여 리저버(20)내로 충진되고, 이와 동시에 제1제트펌프(41)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 리저버(20)의 바닥면에 형성된 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 제1제트펌프(41)를 통과하여 리저버(20)로 충진된다.

한편, 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서, 예를 들어 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력 및 연료량이 각각 500kPa 및 40L/H 로 증가된 경우, 상기 원웨이 밸브(70)의 볼(72)이 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)를 개방시키며 밀려나는 동시에 스프링(73)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여, 원웨이 밸브(70)가 열리게 된다.

이에, 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서, 원웨이 밸브(70)가 열리게 됨에 따라, 제1제트펌프(41) 외에 제2제트펌프(42)의 펌핑 분사력에 의하여 연료가 리저버(20)내로 충진되고, 이와 동시에 제1제트펌프(41)를 비롯한 제2제트펌프(42)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 리저버(20)의 바닥면에 형성된 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 리저버(20)로 충진된다.

따라서, 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서 제트펌프의 석션성능을 증대시키기 위해 제1 및 제2제트펌프를 동시에 사용하여 리저버에 대한 연료 흡입 충진이 원활하게 이루어질 수 있으므로, 기존에 리저버내의 연료 충진 성능이 떨어져서 연료탱크의 연료와 리저버의 흡입포트 간의 유면 분리 시간이 길어짐에 따라 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상이 발생되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

제3실시예

첨부한 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 대한 구성 및 작동 흐름을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 제3실시예는 본 발명의 연료펌프 리저버에 대한 연료 충진 장치를 2단계에 걸쳐 연료펌프 리저버에 연료 충진이 이루어지도록 한 가변압 멀티스텝 제트펌프 시스템으로 채택하되, 펌프로부터의 연료충진경로를 복수개로 구비한 점에 특징이 있다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제트펌프 입구유로(36)가 연료분기라인으로부터 여러 갈래로 분기되고, 각 분기된 경로의 말단부는 막힌 구조를 갖는다.

이렇게 상기 제트펌프 입구유로(36)가 두 개 이상의 복수개 경로로 분기된 상태에서, 분기된 복수의 제트펌프 입구유로(36) 중 선택된 하나에 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서 열리는 원웨이 밸브(70)가 장착된다.

바람직하게는, 상기 제트펌프 입구유로(36)가 두 갈래로 분기 형성되고, 두 개의 분기 경로 중 하나에 엔진 중부하에서 열리는 원웨이 밸브(70)가 장착된다.

또한, 두 갈래로 갈라진 제트펌프 입구유로(36) 중 하나의 말단부에는 제1제트펌프(41)가 장착되고, 다른 하나의 말단부에는 제2제트펌프(42)가 장착된다.

따라서, 상기 연료펌프(31)의 모터가 구동되면, 리저버(20)내의 연료가 연료분사장치로 펌핑 공급되는 동시에 일부 연료가 연료분기라인(34)을 통해 두 개의 제트펌프 입구유로(36)로 동시에 흐르게 된다.

이때, 상기 원웨이 밸브(70)는 분기된 제트펌프 입구유로(36) 중 선택된 하나의 내부 위치에 설치되거나, 제1제트펌프(41) 또는 제2제트펌프(42) 중 하나의 입구에 설치될 수 있다.

바람직하게는 상기 원웨이 밸브(70)는 제트펌프 입구유로(36) 중 선택된 하나의 내부 위치에 일정 거리 유지하면서 일체로 형성되는 볼 지지용 중공형 밸브시트(71) 및 스프링 지지대(74)와, 볼 지지용 중공형 밸브시트(71) 및 스프링 지지대(74) 사이에서 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)에 개폐 가능하게 밀착되는 볼(72)과, 일측단은 볼(72)에 지지되는 동시에 타측단은 스프링 지지대(74)에 지지되는 스프링(73)을 포함하여 구성된다.

첨부한 도 9를 참조하면, 연료펌프(31)의 구동시 리저버(20)내의 연료가 연료분사장치로 펌핑 공급되는 동시에 일부 연료가 연료분기라인(34)을 통해 두 개의 제트펌프 입구유로(36)로 동시에 흐르게 된다.

이때, 차량 소음이 적은 아이들 정차 중에는 엔진 저부하 상태에서, 예를 들어 두 개의 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력이 400kPa, 연료량이 20L/H 인 경우, 연료압력이 원웨이 밸브(70)의 스프링(73)을 움직일 정도의 압력이 아니므로 원웨이 밸브(70)는 닫힘 상태를 유지하게 되고, 두 개의 제트펌프 입구유로(36) 중 원웨이 밸브가 장착되지 않은 쪽으로만 연료가 계속 흐르는 동시에 제1제트펌프(41)쪽으로만 연료가 공급된다.

한편, 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서, 예를 들어 두 개의 제트펌프 입구유로(36)를 흐르는 연료압력 및 연료량이 각각 500kPa 및 40L/H 로 증가된 경우, 상기 원웨이 밸브(70)의 볼(72)이 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)를 개방시키며 밀려나는 동시에 스프링(73)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여, 원웨이 밸브(70)가 열리게 된다.

이에, 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서, 원웨이 밸브(70)가 열리게 됨에 따라, 두 개의 제트펌프 입구유로(36)에 동시에 공급되는 연료가 각각 제1제트펌프(41) 및 제2제트펌프(42)쪽으로 공급된다.

연이어, 제1제트펌프(41) 및 제2제트펌프(42)의 펌핑 분사력에 의하여 연료가 리저버(20)내로 충진되고, 이와 동시에 제1제트펌프(41)를 비롯한 제2제트펌프(42)로 통해 리저버(20)내로 충진되는 연료의 순간적 흐름 즉, 제트류에 의하여 리저버(20)의 바닥면에 형성된 흡입포트(37)로부터 연료탱크(10)내의 연료가 순간 흡입되어 리저버(20)로 충진된다.

10 : 연료탱크 20 : 리저버
30 : 연료펌프모듈 31 : 연료펌프
32 : 단일형 제트펌프 32a : 분사홀
32b : 노즐몸체 33 : 연료공급라인
34 : 연료분기라인 35 : 연료필터
36 : 제트펌프 입구유로 37 : 흡입포트
40 : 복수형 제트펌프 41 : 제1제트펌프
42 : 제2제트펌프 43 : 제3제트펌프
50 : 제1원웨이 밸브 51 : 제1볼 지지용 중공형 밸브시트
52 : 제1볼 53 : 제1스프링
60 : 제2원웨이 밸브 61 : 제2볼 지지용 중공형 밸브시트
62 : 제2볼 63 : 제2스프링
70 : 원웨이 밸브 71 : 볼 지지용 중공형 밸브시트
72 : 볼 73 : 스프링
74 : 스프링 지지대

Claims

연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)의 내부에 장착되는 리저버(20)와, 리저버(20)의 내부에 장착되어 리저버(20)내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인(34)을 통하여 리저버(20)내로 토출시키는 연료펌프(31)와, 리저버(20)의 하단부에 형성되어 연료분기라인(34)으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크(10)내의 연료를 리저버(20)내에 충진시키도록 리저버(20)와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 형성되는 3개 이상의 복수형 제트펌프(40)를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서,
상기 복수형 제트펌프(40) 중 제1제트펌프(41)를 제외한 제2제트펌프(42)의 입구에 엔진 중부하에서 열리는 제1원웨이 밸브(50)가 장착되고, 제3제트펌프(43)의 입구에는 엔진 고부하에서 열리는 제2원웨이 밸브(60)가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1원웨이 밸브(50) 및 제2원웨이 밸브(60)는 체크밸브로 채택된 것임을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1원웨이 밸브(50)는:
제2제트펌프(42)의 입구 한쪽에 일체로 형성되는 제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)와;
제1볼 지지용 중공형 밸브시트(51)에 개폐 가능하게 밀착되는 제1볼(52)과;
일측단은 제1볼(52)에 지지되는 동시에 타측단은 제2원웨이 밸브(60)에 지지되는 제1스프링(53);
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1원웨이 밸브(50)의 열림은 엔진 중부하에 따른 연료압력에 의하여 제1볼(52)이 제1스프링(53)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2원웨이 밸브(60)는:
제3제트펌프(43)의 입구 한쪽에 일체로 형성되는 제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)와;
제2볼 지지용 중공형 밸브시트(61)에 개폐 가능하게 밀착되는 제2볼(62)과;
일측단은 제2볼(62)에 지지되는 동시에 타측단은 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면에 지지되는 제2스프링(63);
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제2원웨이 밸브(60)의 열림은 제1원웨이 밸브(50)의 열림 상태에서 엔진 고부하에 따른 연료압력에 의하여 제2볼(62)이 제2스프링(63)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)의 내부에 장착되는 리저버(20)와, 리저버(20)의 내부에 장착되어 리저버(20)내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인(34)을 통하여 리저버(20)내로 토출시키는 연료펌프(31)와, 리저버(20)의 하단부에 형성되어 연료분기라인(34)으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크(10)내의 연료를 리저버(20)내에 충진시키도록 리저버(20)와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 형성되는 2개 이상의 복수형 제트펌프(40)를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서,
상기 복수형 제트펌프(40) 중 연료펌프로부터 가장 가까운 제1제트펌프(41)를 제외하고 연료펌프로부터 가장 먼 제2제트펌프(42)의 입구에만 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서 열리는 원웨이 밸브(50)가 단독으로 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 원웨이 밸브(70)는:
제2제트펌프(42)의 입구 한쪽에 일체로 형성되는 볼 지지용 중공형 밸브시트(71)와;
볼 지지용 중공형 밸브시트(71)에 개폐 가능하게 밀착되는 볼(72)과;
일측단은 볼(72)에 지지되는 동시에 타측단은 제트펌프 입구유로(36)의 말단부 벽면에 지지되는 스프링(73);
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 원웨이 밸브(70)의 열림은 엔진 중부하 또는 고부하에 따른 연료압력에 의하여 볼(72)이 스프링(73)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)의 내부에 장착되는 리저버(20)와, 리저버(20)의 내부에 장착되어 리저버(20)내에 충진되는 연료를 연료분사장치로 송출하는 동시에 일부 연료를 연료분기라인(34)을 통하여 리저버(20)내로 토출시키는 연료펌프(31)와, 리저버(20)의 하단부에 형성되어 연료분기라인(34)으로부터의 연료 제트 흐름을 이용하여 연료탱크(10)내의 연료를 리저버(20)내에 충진시키도록 리저버(20)와 격벽을 이루는 제트펌프 입구유로(36)의 말단부에 형성되는 2개 이상의 복수형 제트펌프(40)를 포함하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치에 있어서,
상기 제트펌프 입구유로(36)를 두 개 이상의 복수개 경로로 분기시키고, 복수개로 분기된 제트펌프 입구유로(36) 중 선택된 하나에 엔진 중부하 또는 고부하 상태에서 열리는 원웨이 밸브(70)가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 원웨이 밸브(70)는:
분기된 제트펌프 입구유로(36) 중 선택된 하나에 일정 거리 유지하면서 일체로 형성되는 볼 지지용 중공형 밸브시트(71) 및 스프링 지지대(74);
볼 지지용 중공형 밸브시트(71)에 개폐 가능하게 밀착되는 볼(72)과;
일측단은 볼(72)에 지지되는 동시에 타측단은 스프링 지지대(74)에 지지되는 스프링(73);
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 원웨이 밸브(70)의 열림은 엔진 중부하 또는 고부하에 따른 연료압력에 의하여 볼(72)이 스프링(73)을 압축시키며 열림 위치로 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 리저버의 연료 충진 장치.