KR20000070642A - 차량 연료 탱크의 연료량 측정기 - Google Patents

차량 연료 탱크의 연료량 측정기 Download PDF

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Abstract

연료량 측정기(12)는 연료 탱크(10) 내부에 설치된 하나의 측정관(14)을 가지며, 이 측정관은, 연료 탱크(10) 내부에 설치된 공급 장치(40)가 차량 내연 기관(46)의 분사 장치(44)로 공급하는 연료의 일부로 채워진다. 차압 센서(24)의 제 1측정 입력부(26)는 측정관(14) 하부 종단(30)의 정수압력에 노출되며 제 2 측정 입력부(28)는 연료 탱크(10) 바닥(16)의 정수압력에 노출된다. 공급 장치(40)가 작동하면 측정관(14) 연료 기둥 높이(

Description

차량 연료 탱크의 연료량 측정기{LEVEL METERING DEVICE FOR A FUEL TANK OF A MOTOR VEHICLE}
상기 종류의 연료량 측정기는 DE 39 14 637 A1로부터 공지되어 있다. 상기 연료량 측정기는 연료 탱크에 설치된 측정관을 가지며, 이 측정관은 연료가 유입되는 연료 탱크의 바닥에서부터 연료가 채워지는 최대 높이까지 확장된다. 그 외에도 연료량 측정기는 차압 센서를 가지며, 이 센서의 측정 입력부는 측정관의 하부종단에 연결되며, 다른 쪽 측정 입력부는 연료 탱크 바닥의 연료압력에 노출된다. 측정관은 연료 탱크의 최대 충전 높이에 설치되는 오버플로 개구를 가진다. 연료 탱크 바닥 근처에 설치된 개구 또는 밸브를 통해 연료 탱크의 실제 연료 충전 높이까지 측정관으로부터 연료가 배출된다. 연료 충전 상태는, 분석 장치에서 오버플로 개구까지 채워진 측정관과 연료가 실제로 채워진 상태의 측정관 차압 센서 출력신호차이에 의해 정해진다. 역류 배관을 통해 측정관으로 연료가 운송되며, 이 역류 배관을 통해 차량 내연 기관에서 연소되지 않은 연료가 연료 탱크으로 다시 들어간다. 역류 배관을 통해 흐르는 연료는 상황에 따라 가열되며, 따라서 측정관의 연료와 연료 탱크의 연료사이에 온도차가 발생되고, 이러한 온도차는 다시 측정관과 연료 탱크에 있는 연료의 밀도차이를 유발하여 차압 센서 출력신호에 오류를 발생시킨다. 내연 기관으로부터 연료 탱크으로 복귀하는 연료용의 역류 배관이 없어, 기존의 연료량 측정기를 사용할 수 없는 연료 운송 시스템도 있다.
본 발명은 청구항 1의 형식에 따른 차량 연료 탱크의 연료량 측정기에 관한 것이다.
도 1은 충전된 측정관의 제 1 실시예로써 연료량 측정기가 설치된 차량 연료 탱크를 도시한 도면.
도 2는 연료가 방출된 측정관의 연료량 측정기가 설치된 연료 탱크를 도시한 도면.
도 3은 제 2 실시예의 연료량 측정기가 설치된 연료 탱크를 도시한 도면.
본 발명에 따른 차량 연료 탱크 연료량 측정기의 경우, 측정관에 운송된 연료가 가열되지 않는다는 것, 및 역류 배관이 없는 연료운송시스템에도 사용할 수 있다는 장점이 있다.
부청구항에서, 본 발명에 따른 연료량 측정기의 유용한 형태와 확장된 구성 형태를 설명한다.
도 1 내지 도 3은 금속 또는 합성수지로 제작되는 차량의 연료 탱크(10)이다. 연료 탱크(10)에 차량 연료 탱크(10)의 충전상태를 분석하는 연료량 측정기(12)가 설치되며, 연료 충전상태는 차량 운전석 가시영역에 설치된 계기판(34)에 나타난다. 연료량 측정기(12)는 차량 연료 탱크(10)안에 수직으로 진행하는 측정관(14)을 가지며, 측정관의 단면은 연료 탱크(10)의 단면에 비해 현저히 작다. 측정관(14)은 예컨대 합성수지 또는 금속으로 구성되며, 연료 탱크(10) 바닥(16)으로부터 천장(18)근처 영역까지 확장된다. 측정관(14)의 상부 종단(20) 근처에 연료 탱크(10)로 유입되는 오버플로 개구(22)가 있다.
그 외에도 연료량 측정기(12)는 연료 탱크(10)에 설치된 차압 센서(24)를 가진다. 차압 센서(24)는 두 개의 측정 입력부(26, 28)를 가지며, 하나의 측정 입력부(26)는 측정관(14)의 하부 종단(30)과 연결되고, 측정관(14) 유체 기둥의 정수압력에 노출된다. 차압 센서(24)의 제 2 측정 입력부(28)는 연료 탱크(10) 바닥(16)과 연결되어, 연료 탱크(10) 유체기둥의 정수압력에 노출된다. 차압 센서(24)의 신호출력은 분석 장치(32)와 연결되고, 이 장치에 의해 다시 계기판(34)이 작동된다. 차압 센서(24)로써 일반적으로 매우 경제적이고 마이크로 기계 공학적인 압력센서가 사용된다.
연료 탱크(10)에 공급 장치(40)가 설치되며, 이 공급 장치가 연료 탱크(10)로부터 차량 내연 기관(46)의 분사 장치(44)로 연료를 공급한다. 공급 장치(40)는 펌프부(41) 및 일반적으로 전동모터로 구성되는 구동부(42)를 가진다. 공급 장치(40)는 여기서는 자세히 설명하지 않는 방법에 의해 연료 탱크(10)에 고정되며, 연료 탱크(10)안에는 하나의 용기(48)가 설치되고, 공급 장치(40)가 이 용기의 연료를 흡입한다. 이 용기는 연료 탱크(10)의 연료가 충분하지 않을 때 공급 장치(40)로 하여금 연료를 공급할 수 있도록 하는 역할을 한다. 용기(48)안에서 분사펌프 또는 기타 펌프를 사용하여 연료 탱크(10)로부터 연료를 운송한다.
내연 기관(46)이 작동될 때, 공급 장치(40)는 항상 동일한 출력을 연료 공급을 하지 않고, 내연 기관(46) 작동 상태에 따라 실제로 필요한 연료를 공급하도록 공급 장치(40)를 조절 또는 제어하도록 구성할 수도 있다. 또한 공급 장치(40) 구동부(42)에 유입되는 전기 출력 내지는 여기에 걸리는 전압을 변경시킬 수도 있다. 연료 소모 상태에 따라 조절되는 이러한 공급 장치(40)를 작동함으로써, 내연 기관(46)에서 소모되지 않은 연료를 연료 탱크(10)로 복귀시키는 역류 배관을 생략할 수 있다. 이러한 연료 소모 상태에 다른 공급 장치(40)에 대한 대안으로써, 연료 탱크(10)안에 압력 제어기(45)를 설치할 수도 있으며, 이 압력 제어기 입구를 공급 장치(40)의 압력부, 그의 출구를 내연 기관(46)의 분사 장치에 연결하고 그의 역류구(47)를 연료 탱크(10)에 연결시킨다. 압력제어기(45)는 분사 장치(44)의 연료압력을 거의 일정한 수준으로 설정한다. 이러한 실시예의 경우에도 마찬가지로 내연 기관(46)에서 연료 탱크(10)에 이르는 역류 배관을 설치할 필요가 없다. 압력 제어기(45)는 예컨대 공급 장치(40)과 함께 연료 탱크(10)안에 설치하거나 또는 도 1에서와 같이 연료 탱크(10) 폐쇄 뚜껑(38)의 개구(36)에 설치할 수 있다.
공급 장치(40)의 압력측으로부터 분사 장치(44)까지 연료 배관(50)이 연결된다. 연료 배관(50)으로부터 또는 공급 장치(40)의 압력측으로부터 직접, 예컨대 공급 장치(40) 보조관(50)으로부터 제 2 연료 배관(54) 종단(30) 근처로 유입된다. 측정관(14)으로 유입되는 연료 배관(54)의 단면은 분사 장치(44)로 연결되는 연료 배관(50)의 단면보다 현저히 작다. 따라서 측정관(14)에 유입되는 연료 배관(54)은, 분사 장치(44)에 연결된 연료 배관(50)에 대해 연료의 흐름이 억제됨으로써, 공급 장치(40)에 의해 분사 장치(44)로 공급되는 연료량은 측정관(14)의 그것보다 현저히 크다. 공급 장치(40)가 작동되면, 연료 배관(50)을 통해 연료가 분사 장치(44)에 공급되며, 연료 배관(54)을 통해 측정관(14)에 연료가 공급된다. 이때 측정관(14)은 도 1에 나타냈듯이 오버플로 개구(22) 높이()까지 연료로 채워진다. 측정관(14)에 계속하여 연료가 공급되면, 오버플로 개구(22)를 통해 다시 연료 탱크(10)로 흘러간다. 이러한 방법으로 공급 장치(40)가 작동될 때, 측정관(14)에 정의된 높이()의 연료 기둥이 생성되며, 이 연료 기둥은 차압 센서(24)의 제 1 측정 입력부(26)에 정의된 정수압력을 유발한다. 차압 센서(24)의 제 2 측정 입력부(28)는 연료높이(h)의 연료 탱크(10) 연료 기둥에 의해 생성되는 정수압력에 노출된다. 연료 탱크(10) 연료 기둥의 실제 높이(h)가 연료 탱크(10)의 충전 상태이다. 차압 센서(24)의 출력신호(u(t))는 측정관(14)의 정수압과 연료 탱크(10)의 정수압차이에 비례한다. 차압 센서(24)의 출력신호(u(t))는 분석 장치(32)로 전송되며, 이 분석 장치는 그 신호로부터 다음 방정식에 따라 출력신호(h(t))를 산출한다.
이때 g는 중력가속도, ρ는 연료밀도, k는 차압 센서(24) 변환계수(감도),는 측정간(14) 액체기둥의 높이가 연료 탱크(10)의 연료 높이와 동일한 상태에 있을 때 차압 센서(24)의 출력신호이다. 공급 장치(40)가 작동되지 않을 때 이러한 상태가 설정된다. 이 경우 측정관(14)의 오버플로 개구(22)까지 채워진 연료 높이()는, 도 2에서와 같이 연료 탱크의 실제 연료높이(h)까지 내려간다.
도 1과 도 2는 제 1 실시예의 연료량 측정기(12)이며, 연료공급 장치(40)가 작동하지 않으면, 측정관(14)의 연료는 연료 배관(54)과 공급 장치(40)를 통해 연료 탱크(10)로 흘러간다. 대안으로써 측정관(14)의 하부 종단(30) 근처 또는 연료 배관(54)에 측정관(14)의 연료가 연료 탱크(10)로 빠져나갈 수 있는 개구(56)를 설치할 수도 있다. 이때 개구(56)의 크기는 일정시간동안에 공급 장치(40)로부터 측정관(14)에 유입되는 연료량보다 개구를 통해 빠져나가는 연료량이 더 작도록 정한다. 측정관(14)을 개구(56) 또는 공급 장치(40)를 통해 연료통(10)과 연결시킴으로써 연통관의 원리에 따라 측정관(14)의 연료높이는 연료 탱크(10)의 연료높이(h)와 동일하게 설정된다 이 상태에서 차압 센서(24) 출력신호는 오프세트를 나타낸다. 이 오프세트는 차압 센서(24)를 사용하는 동안, 약간의 유동이 있으며 연료 충전 상태의 정확도에 악영향을 줄 수도 있다. 분석 장치(32)는 상기 방정식에 따라 이 오프세트를 참조함으로써 충전상태 산출에 오류발생을 방지한다. 차압 센서(24) 출력신호()는 공급 장치(40)가 작동을 중단할 때마다 산출되며 분석 장치(32)에 저장된다. 이렇게 함으로써 공급 장치(40)가 작동을 중단할 때마다, 출력신호()용으로 저장된 값이 실제값으로 바뀐다. 분석 장치(32)에 의해서 측정되는 충전 상태 신호(h(t))는 도면에 도시하지 않은 표시기에 연속적으로 나타난다.
도 3은 제 2 실시예의 연료량 측정기(12)이며, 기본 구조는 제 1 실시예와 근본적으로 동일하다. 제 1 실시예와의 차이점은 공급 장치(40)와 측정관(14) 사이의 연료 배관(54)에 하나의 밸브(60)가 설치된다는 것이다. 밸브(60)를 사용하여 측정관(14)이 연료 배관(54)을 통해 공급 장치(40)와 연결되는 도 3에 직선으로 나타낸 제 1 위치와, 연료 배관(54)이 개방되어 측정관(14)이 연료통(10)과 연결되는 도 3에 점선으로 나타낸 제 2 위치를 전환 설정할 수 있다. 밸브(60)는 전기적으로 작동하는 마그네트 밸브로 구성할 수 있다. 분석 장치(32)를 사용하여 밸브(60)의 두 위치의 전환을 조절할 수 있다. 일반적으로 공급 장치(40)가 작동하면 밸브(60)는 측정관(14)이 공급 장치(40)와 연결되는 위치에 설정됨으로써 연료가까지 채워지고, 따라서 차압 센서(24)와 분석 장치(32)는 연료 탱크(10)의 실제 충전 상태(h)를 산출한다. 일정한 시간 간격으로 밸브(60)는 제 2 위치로 전환되어, 측정관(14)을 연료통(10)과 연결시킴으로써, 차압 센서(24) 출력신호()를 산출하여 영점 유동을 보상한다. 밸브(60)의 이러한 전환 작동은 내연 기관(46) 정지 상태에서 공급 장치(40)가 작동하지 않을 때 뿐 아니라, 공급 장치(40)가 작동 상태에 있을 때에도 역시 수행된다.
대안으로써, 밸브(60)의 제 1 위치에서 연료 배관(54)이 개방되고 제 2 위치에서 연료 배관(54)이 차단되도록 구성할 수도 있다. 이 경우 제 1 실시예에서와 같이 밸브(60)와 측정관(14)사이의 연료 배관(54) 또는 측정관(14)의 하부 종단(30) 영역에 측정관(14)의 연료가 빠져나갈 수 있는 개구(14)를 설치한다.

Claims (8)

  1. 연료 탱크(10) 안에 설치되며, 연료 탱크(10)의 바닥(16)에서부터 연료 탱크(10)의 최대 충전 높이까지 연장된 측정관(14), 및 제 1 측정 입력부(26)는 측정관(14)의 하부 종단, 제 2 측정 입력부(28)는 측정관(14) 바깥쪽 연료(10) 바닥(16)의 액체 압력에 노출된 차압 센서(24)가 설치되어 있고,
    측정관(14)에 연료가 공급되며, 측정관(14)이 연료 탱크(10) 최대 연료 충전 높이에 오버플로 개구(22)가 있으며, 이때 측정관(14)의 연료가 연료 탱크(10) 실제 충전 높이까지 빠져나갈 수 있고, 분석 장치(32)는, 오버플로 개구(22)까지 채워진 측정관(14)과 연료 탱크(10)실제 높이까지 연료가 빠져나간 측정관(14)사이에 발생하는 차압 센서(24)의 출력신호 차이로부터 충전 상태를 산출하는 차량 연료 탱크 연료량 측정기에 있어서,
    연료 탱크(10)안에 연료 탱크(10)의 연료를 차량 내연 기관(46)의 분사 장치(44)로 공급하는 공급 장치(40)가 설치되고, 측정관(14)이 공급 장치(40)에 의해 운송되는 연료의 일부로 채워지는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 장치(40)는 분사 장치(44)의 연료 배관(50)보다 작은 제 2 연료 배관(54)을 통해 측정관(14)에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 장치(40)는 측정관(14) 하부 종단(30)근처로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 탱크(10)의 공급 장치(40)는 측정관(14)으로부터 연료가 배출됨으로써, 측정관(14)의 연료높이가 연료 탱크(10)의 실제 높이와 같아지는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 장치(40)와 측정관(14)을 연결하는 제 2 연결 배관(54)에 하나의 밸브(60)가 설치되며, 이 밸브는 측정관(14)이 제 2 연결배관(54)을 통해 공급 장치(40)와 연결되는 제 1 위치 및 측정관(14)이 연료 탱크(10)와 연결되는 제 2 위치로 전환 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 장치(40)와 측정관(14)을 연결하는 제 2 연결 배관(54)에 하나의 밸브(60)가 설치되며, 이 밸브는 측정관(14)이 제 2 연결 배관(54)을 통해 공급 장치(40)와 연결되는 제 1 위치 및 제 2 연결 배관(54)이 폐쇄되는 제 2 위치로 전환 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 장치(40)의 연료 공급량은 내연 기관(46)의 실제 연료 소모량에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 탱크(10) 내부에 압력 조절기(45)가 설치되며, 이 압력조절기의 입구는 공급 장치(40)의 압력측과 연결되고, 출구는 차량 내연 기관(46)의 분사 장치(44)와 연결되며, 연료 탱크(10)로 유입되는 역류구를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 연료 탱크의 연료량 측정기.
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