KR20040026692A - 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치 - Google Patents

Abstract

본 장치에 의하면, 내연기관의 연료공급장치(10)와 연료탱크(20)를 연통하는 연료공급경로(19)와, 이 연료공급경로의 도중에서 분기되어 상기 연료탱크에 연통된 베이퍼 리턴경로(23)로 이루어지는 연료공급계에 있어서, 상기 연료공급경로와 상기 베이퍼 리턴경로와의 분기부에 설치되고, 상기 연료공급장치에 연통하는 개구부를 덮어 표면장력 발생부재(25)가 설치되어 있다.

이에 의하여 연료공급계에 있어서 발생하는 베이퍼를, 확실하게 연료탱크로 유도하여 제거하는 것이 가능한 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치{VAPOR REMOVING DEVICE FOR FUEL FEED SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

종래, 내연기관으로서 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이 고정 벤츄리형의 기화기(1)를 구비한 것이 알려져 있다.

그리고 상기 기화기(1)에는 연료탱크(2)에 저류되어 있는 연료(F)를 상기 기화기(1)에 공급하는 연료공급계가 설치되어 있다.

상기 연료공급계는, 상기 연료탱크(2)와 상기 기화기(1)에 설치된 플로트실 (3)을 연통하는 연료공급경로(4)를 구비하고 있고, 이 연료공급경로(4)에는 상기 연료(F)를 상기 연료탱크(2)로부터 상기 플로트실(3)에 공급하는 연료펌프(5)가 설치되어 있다.

한편, 이러한 연료공급계에서는 상기 연료펌프(5)에 있어서 연료(F)를 흡인할 때에 그 부압에 의하여 흡인하는 연료(F) 중에 기포가 발생하는 일이 있다.

이 기포는 기관의 온도상승에 따르는 분위기온도의 상승에 의해 연료(F) 중에 발생하는 베이퍼나, 예를 들면 기관의 진동에 의해 상기 플로트실(3) 내의 상부공간의 기체가 연료(F) 중으로 혼입하여 형성되는 기포가 포함된다.

그리고, 이와 같이 기포나 베이퍼가 발생하면 이들 기포나 베이퍼가 상기 연료(F)와 함께 상기 플로트실(3)을 거쳐 상기 기화기(1)에 공급되는 것이 상정되나, 기포나 베이퍼가 혼입한 연료(F)가 기화기(1)에 공급되면 이 기화기(1)에서 생성되는 혼합기의 공연비가 불안정하게 된다는 문제나, 내연기관의 재시동 불량이라는 문제가 발생한다.

따라서 열적 분위기의 조건이 나쁘고, 또는 진동의 영향을 받기 쉬워 대량의 베이퍼 또는 기포가 발생하는 내연기관에 있어서는, 상기 연료공급경로(4)의 도중에서 상기 연료펌프(5)의 하류측에 이 연료펌프(5)로부터 보내지는 연료(F)를 일시 저류하는 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6)를 설치하여 두고, 이 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6) 내에 있어서 상기 베이퍼나 기포를 그 부력을 이용하여 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6)의 상부로 분리함과 동시에, 이 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6)의 상부에 설치되어 있는 베이퍼 리턴경로(7)를 거쳐, 상기 베이퍼나 기포를 상기 연료탱크(2)에 배출하도록 하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 내연기관의 연료공급계에 있어서는, 다음과 같은 개선해야 할 문제점이 남겨져 있다.

즉, 상기 베이퍼나 기포는, 연료(F)가 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6) 내에 저류되어 있는 동안에 베이퍼나 기포 자체의 부력에 의해 분리되는 것이나, 예를 들면 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(6)가 내연기관의 진동 등에 의해 흔들리면 저류되어 있는 연료(F)가 교반되어 그 결과, 상기 베이퍼나 기포의 분리가 행하여지지않고, 이 베이퍼나 기포가 연료(F)와 함께 상기 기화기(1)에 보내진다는 문제점이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 연료공급계에 있어서 발생하는 베이퍼를, 확실하게 연료탱크로 유도하여 제거하는 것이 가능한 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 연료공급계의 개략 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 것으로, 표면 장력 발생부재의 작용 설명도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 연료공급장치의 종단면도,

도 4는 본 발명의 변형예를 나타내는 것으로, 연료공급장치의 횡단면도,

도 5는 연료공급계의 일 종래예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 발명의 청구범위 1에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 상기한 목적을 달성하기 위하여 내연기관의 연료공급장치와 연료탱크를 연통하는 연료공급경로와, 이 연료공급경로의 도중에서 분기되어 상기 연료탱크에 연통된 베이퍼 리턴경로로 이루어지는 연료공급계에 있어서, 상기 연료공급경로와 상기 베이퍼 리턴경로와의 분기부에 설치되고, 상기 연료공급장치에 연통하는 개구부를 덮어 표면 장력 발생부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 2에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1에 기재된 상기 분기부에, 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료를 일시 저류하는 베이퍼 세퍼레이트 탱크가 설치되고, 이 베이퍼 세퍼레이트 탱크의 상부에 상기 베이퍼 리턴경로가 접속되어 있음과 동시에, 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크의 하부에 상기 연료공급장치에 연통하는 개구부가 형성되고, 이 개구부를 덮어 상기 표면 장력 발생부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 3에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 또는 청구범위 2에 기재된 상기 연료공급장치가 기화기를 구비하고, 상기 분기부로부터의 연료공급경로가 상기 기화기의 플로트실에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 4에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1에 기재된 상기 연료공급장치가, 상기 연료를 분사하는 연료분사장치를 구비하고, 이 연료분사장치 내에 상기 분기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 5에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 내지 청구범위 4 중 어느 하나에 기재된 상기 연료공급경로의 상기 연료탱크와 상기 분기부와의 사이에 연료펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 6에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 내지 청구범위 5 중 어느 하나에 기재된 상기 표면 장력 발생부재가, 연속기공을 가지는 종이로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 7에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 내지 청구범위 5 중 어느 하나에 기재된 상기 표면 장력 발생부재가, 금속제 다공판인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 8에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 내지 청구범위 5 중 어느 하나에 기재된 상기 표면 장력 발생부재가, 연속기공을 가지는 소결체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 9에 기재된 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치는, 청구범위 1 내지 청구범위 5 중 어느 하나에 기재된 상기 표면 장력 발생부재가, 부직포인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태가 적용된 내연기관의 연료공급계를 나타내는 것으로, 도면에 있어서 부호 10은 내연기관에 혼합기를 공급하는 연료공급장치로서의 기화기를 나타낸다.

상기 기화기(10)는 흡기통로(11a)가 형성된 주 몸체(9)를 구비하고 있다.

이 주 몸체(9)의 하부에는 연료(F)가 저류되는 플로트실(11)이 설치되어 있고, 이 플로트실(11)에 연료공급경로(12)를 거쳐 연료탱크(13)가 연통되어 있다.

상기 연료공급경로(12)의 도중에는, 상기 연료탱크(13) 내에 저류되어 있는연료(F)를 상기 기화기(10)의 플로트실(11)에 보내주는 연료펌프(14)가 설치되고, 다시 이 연료펌프(14)와 상기 플로트실(11) 사이에는, 이 플로트실(11)에 보내지는 연료(F)를 일시 저류하는 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15)가 설치되어 있다.

그리고 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15)는, 그 상부에 상기 연료펌프(14)가 연통되어 있음과 동시에, 하부에 상기 플로트실(11)이 연통되어져 있다.

또 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15)의 상부에는 이 베이퍼 세퍼레이트 탱크 (15)를 상기 연료탱크(13)의 상부 공간부에 연통시키는 베이퍼 리턴경로(16)가 접속되어 있다.

이 베이퍼 리턴경로(16)에는 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15) 내에서 연료 (F)로부터 분리된 베이퍼나 기포를, 그 부력을 이용하여 상기 연료탱크(13)에 배출하게 되어 있음과 동시에, 그 도중에 설치된 스로틀(17)에 의해 계량된 잉여연료 (F)가 상기 연료탱크(13)로 되돌아가도록 되어 있다.

한편, 본 실시형태에 있어서는 상기 연료공급경로(12)와 상기 베이퍼 리턴경로(16)의 분기부, 즉 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15)의 상기 연료공급장치(기화기(10)에 연통하는 개구부를 덮어 표면장력 발생부재(18)가 설치되어 있다.

상기 표면장력 발생부재(18)는 예를 들면 연속기공을 가지는 종이로 이루어지는 시트이고, 또 펀칭 플레이트나 망 등의 금속제 다공판이고, 또는 연속기공을 가지는 소결체나 부직포이다.

여기서, 상기 표면장력 발생부재(25)에 대하여 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

이 표면장력 발생부재(18)는, 다수의 기공(18a)을 가지고(도 2에 있어서는 대표되는 1개를 나타었다), 이들 기공(18a)을 통하여 연료(F)가 통과된다.

여기서 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 표면장력 발생부재(18)의 양측이 연료(F)에 의해 충만되어져 있는 상태에 있어서는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 상류측의 압력과 하류측의 압력차(ΔP)에 의해 상기 연료(F)가 표면장력 발생부재 (18)의 기공(18a)을 통과한다.

한편, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 베이퍼(V)가 상기 기공(18a)에 침입한 경우, 이 기공(18a)의 하류측에 연료(F)의 액면이 형성되고, 이 액면에 표면장력이 발생하고, 이 표면장력이 저항이 되어 상기 베이퍼(V)의 통과가 저지된다.

그리고, 상기 베이퍼(V)가 상기 표면장력 발생부재(18)를 통과하기 위해서는 상기 압력차(ΔP)가 상기 표면장력을 극복하는 토출압력(P1) 이상인 것이 필요하다.

따라서 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 표면장력 발생부재(18)의 양측의 압력차(ΔP)가 토출압력(P1)보다도 작은 범위에 있어서는 베이퍼(V)의 통과가 없고, 연료(F)만의 통과가 행하여지게 된다.

이 도 2(c)에 있어서 Q는 통과 공기량을 나타낸다.

이와 같이 본 실시형태에 있어서는 연료공급경로(12)와 베이퍼 리턴경로(16)의 분기부, 즉 베이퍼 세퍼레이트 탱크(15) 내에 있어서 진동 등에 의해 연료(F)와 기포가 교반되고, 이 기포가 기화기(10)측의 개구부에 도달하였다 하여도 상기 표면장력 발생부재(18)의 작용에 의해 상기 기포가 기화기(10)측으로 침입하는 것이방지된다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 상기 연료공급수단으로서 연료분사장치(30)를 사용한 것으로, 이 연료분사장치(30) 내에 상기 연료공급경로(19)와 베이퍼 리턴경로(23)와의 분기부를 설치한 것이다.

상세하게 설명하면 상기 연료분사장치(30)는 몸체(31)과, 이 몸체(31) 내에 장착되어 상기 연료(F)를 흡인 압송하는 플런저 펌프(P)와, 상기 몸체(31)에 장착되어 상기 연료(F)를 분사하는 분사노즐(32)을 구비하고, 상기 플런저 펌프(P)가 실린더(33)와, 이 실린더(33) 내에 슬라이딩 가능하게 장착되어 가압실(34)을 형성하는 플런저(35)와, 이 플런저(35)를 여자하는 솔레노이드 코일(36)로 이루어지고, 상기 몸체(31)에는 그 하부에 상기 연료공급경로(12)를 구성하는 흡인용 컨택트 파이프(37)가 설치되고, 상부에는 상기 베이퍼 리턴경로(16)를 구성하는 리턴용 컨택트 파이프(38)가 설치되고, 또한 상기 실린더(33)와 솔레노이드 코일(36) 사이에 상기 연료공급경로(12)로부터 분기된 연료의 일부를 상기 베이퍼 리턴경로(23)를 향하여 안내하는 둥근 유로(39)가 설치되어 있다.

또한 상기 실린더(33)의 하단부에서 상기 연료공급경로(12)와 상기 둥근 유로(39)와의 분기부에는 흡인용 컨택트 파이프(37)와 상기 가압실(34)을 연통하는 흡인로(33a)가 형성되어 있고, 이 흡인로(33a)의 도중에 상기 플런저(35)의 흡인행정시에만 상기 연료(F)의, 상기 가압실(34) 내로의 유입을 허용하는 체크밸브로서의 인렛 체크밸브(40)가 설치되어 있다.

그리고 본 실시형태에 있어서는 상기 흡인로(33a)의 입구측의 개구부를 덮어표면장력 발생부재(41)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 연료분사장치(30)에 있어서는 상기 플런저(35)의 상하이동에 따라 상기 인렛 체크밸브(40)를 통하여 연료(F)를 흡인하고, 또 이 연료(F)를 상기 분사노즐(32)에 보내줌과 동시에, 이 분사노즐(32)로부터 분사하도록 되어 있다.

그리고 상기 흡인용 컨택트밸브(37)로부터 공급되는 연료(F) 중에 베이퍼가 혼입되어 있으면 이 베이퍼가 그 부력에 의해 상기 둥근 유로(39)로 흘러 들어 상기 베이퍼 리턴경로(16)를 거쳐 연료탱크(13)로 유도된다.

여기서 상기 베이퍼가 상기 흡인로(33a)측으로 흘러 들어 오도록 이동되었다 하여도 이 베이퍼가 표면장력 발생부재(41)에 의해 상기 흡인로(33a)로의 침입이 저지되고, 이 결과 분사연료 중으로의 베이퍼의 혼입이 방지된다.

또한 상기 각 실시형태에 있어서 나타낸 각 구성부재의 여러가지형상이나 치수 들은 일례로서. 설계요구 등에 의거하여 여러가지 변경 가능하다.

예를들면 상기한 제 2 실시형태에 있어서, 상기 표면장력 발생부재(41)를 흡인부(33a)의 개구부를 덮어 설치한 예에 대하여 나타었으나, 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 흡인부(33a)에 연속된 도입로(42)를, 실린더(33)의 접선방향을 따라 형성하고, 이 도입로(42)의 단부 개구를 덮어 표면장력 발생부재(43)를 설치하도록 하여도 좋다.

이러한 구성으로 함으로써 상기 표면장력 발생부재(43)의 설치위치를 임의의 위치에 설정할 수 있고, 또 둥근 유로(39)의 넓은 위치에 상기 표면장력 발생부재(43)를 설치할 수 있어 그 형상 설정을 용이하게 하고, 또 설치를 용이한 것으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치에 의하면, 연료공급장치에 공급되는 연료 중에 베이퍼나 기포가 혼입되어 있는 경우에, 표면장력 발생부재에 의해 연료의 공급량을 확보하면서 상기 베이퍼나 기포의 통과를 저지하여, 이들 베이퍼나 기포가 연료공급장치에 보내지는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기 연료공급장치에 보내지는 연료가, 진동 등에 의해 교반되어 혼입되어 있는 베이퍼나 기포의 분리를, 그 부력에 의해 행할 수 없는 경우에 있어서도 이들 베이퍼나 기포의 연료공급장치에 대한 침입을 방지할 수 있다.

Claims (9)

1. 내연기관의 연료공급장치와 연료탱크를 연통하는 연료공급경로와, 상기 연료공급경로의 도중에서 분기되어 상기 연료탱크에 연통된 베이퍼 리턴경로로 이루어지는 연료공급계에 있어서,

   상기 연료공급경로와 상기 베이퍼 리턴경로와의 분기부에 설치되고, 상기 연료공급장치에 연통하는 개구부를 덮어 표면장력 발생부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분기부에, 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료를 일시 저류하는 베이퍼 세퍼레이트 탱크가 설치되고, 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크의 상부에 상기 베이퍼리턴경로가 접속되어 있음과 동시에, 상기 베이퍼 세퍼레이트 탱크의 하부에 상기연료공급장치에 연통하는 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 덮어 상기 표면장력 발생부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 연료공급장치가 기화기를 구비하고, 상기 분기부로부터의 연료공급경로가, 상기 기화기의 플로트실에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 연료공급장치가, 상기 연료를 분사하는 연료분사장치를 구비하고, 상기 연료분사장치 내에, 상기 분기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연료공급경로의, 상기 연료탱크와 상기 분기부와의 사이에 연료펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면장력 발생부재가, 연속기공을 가지는 종이로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면장력 발생부재가, 금속제 다공판인 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면장력 발생부재가, 연속기공을 가지는 소결체인 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.
9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면장력 발생부재가, 부직포인 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료공급계에 있어서의 베이퍼제거장치.