KR20070094938A

KR20070094938A - 연료 펌프

Info

Publication number: KR20070094938A
Application number: KR1020077017151A
Authority: KR
Inventors: 히로시 요시오카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-09-27
Also published as: JP2007046562A; US20070269320A1; CN101228346B; JP4753659B2; TWI274811B; WO2007017960A1; TW200706756A; CN101228346A

Abstract

베이퍼를 엔진 측에 토출하여 연료 분사 상태를 악화시키지 않고, 연료 흡상 높이가 높고, 연료 흡상 시간의 짧은 연료 펌프를 얻는다.

펌프 유로의 종단을 포함한 하부 유로에, 유로 면적 s가 s ≥ 0.07mm²인 공기 배출구를 설치하고, 또 펌프 시동시에는 밸브를 열어 흡입한 공기를 배출하며, 연료 가압이 시작되자마자 밸브를 닫아, 연료가 펌프 유로 외부로 배출되는 것을 방지하는 공기 배출 밸브 기구를 설치한다. 또, 상기 공기 배출구와 펌프 유로의 입구와의 사이의 펌프 유로에 베이퍼 배출구를 설치하고, 또 펌프 시동시에는 밸브를 닫아 연료 흡입구의 부압(負壓)이 저하하는 것을 방지하고, 연료 가압이 시작되면 밸브를 열어 펌프 유로 외부로 베이퍼를 포함한 연료를 배출하는 베이퍼 배출 밸브 기구를 설치한다.

Description

연료 펌프 {FUEL PUMP}

본 발명은 회전체인 임펠러(impeller)를 회전시켜 연료 탱크로부터 연료를 빨아올리는 연료 펌프에 관한 것이고, 상세하게는 연료 흡입 성능을 높이는 것과 동시에, 펌프 유로로부터 베이퍼(vapor) 등의 기체를 배출 가능하게 한 연료 펌프에 관한 것이다.

이런 종류의 종래의 연료 펌프가 일본국 특개평11-218059호 공보에 개시되어 있다. 이 종래의 연료 펌프는 임펠러의 주위에 따라서 펌프 유로를 형성하고, 이 펌프 유로에 있어서 임펠러의 회전에 의해 연료를 가압한다. 이 종래의 연료 펌프는 펌프 유로 길이의 1/2보다 임펠러의 회전 방향 측, 예를 들면 펌프 유로의 종단(終端)에, 지름 d가 0.2mm ≤ d ≤ 0.9mm인 기체 배출구를 구비하고, 펌프 유로의 연료 압력이 낮은 상태, 즉, 펌프 저회전시에는 베이퍼를 신속하게 기체 배출구에서 배출시키고, 또한 이 기체 배출구에 펌프 유로의 연료 압력이 소정압 이상이 되면, 펌프 유로 내에 발생하는 베이퍼를 연료와 함께 엔진 측으로 토출하기 위해서 기체 배출구를 폐색(閉塞)하는 밸브 기구를 구비하는 구성으로 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개평11-218059호 공보, 특히 제2페이지 우측란 제28행 ~ 제3페이지 좌측란 제20행

<발명이 해결하고자 하는 과제>

종래의 연료 펌프에서는 펌프 유로의 연료 압력이 소정압 이상이 될 때까지, 기체 배출구는 열린 채이므로, 이 기체 배출구로부터 연료의 배출을 억제하지 못하여, 연료 토출량이 감소해 버린다고 하는 과제가 있었다. 또, 펌프 유로의 연료 압력이 소정압 이상에서 발생한 베이퍼는 이미 기체 배출구가 밸브 기구에 의해 폐색당하고 있기 때문에, 연료와 함께 엔진 측으로 토출되어 버려, 인젝터(injector)의 연료 분사량의 오차 원인이 될지도 모른다는 과제도 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 펌프 저회전시에 있어서의 연료 토출량의 감소 및 베이퍼의 엔진 측으로의 토출을 없애고, 또한 연료 흡입 능력을 높게 할 수 있는 연료 펌프를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명에 의한 연료 펌프는 회전체의 주위에 입구로부터 종단부에 걸쳐 형성된 펌프 유로를 가지고, 상기 회전체의 회전에 의해 상기 입구에 연통하는 연료 흡입구로부터 연료를 빨아올리며, 이 연료를 상기 펌프 유로에서 가압하는 연료 펌프로서, 상기 펌프 유로의 종단부를 포함한 하부 유로에 공기 배출구를 형성함과 동시에, 이 공기 배출구와 상기 입구와의 사이의 상기 펌프 유로에 베이퍼 배출구를 형성하며, 상기 공기 배출구에는 이 공기 배출구로부터의 연료의 배출을 방지하는 공기 배출 밸브 기구를 설치하고, 또, 상기 베이퍼 배출구에는 이 베이퍼 배출구로부터의 공기의 흡입을 방지하는 베이퍼 배출 밸브 기구를 설치하며, 상기 펌프 유로에서 연료가 가압되면, 상기 공기 배출 밸브 기구를 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로 이행시키고, 상기 베이퍼 배출 밸브 기구를 닫힌 밸브 상태로부터 열린 밸브 상태로 이행시키도록 한 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

본 발명에 의한 연료 펌프에서는 펌프 유로의 종단부를 포함한 하부 유로에 공기 배출구를 형성함으로써, 펌프 유로의 입구로부터 그 종단부에 이르는 긴 펌프 유로를 가압 유로로 할 수 있고, 펌프 유로에서 연료가 가압될 때까지는 베이퍼 배출 밸브 기구가 닫힌 밸브 상태로 되어 있으므로, 입구로부터 종단부에 이르는 긴 펌프 유로를 유효하게 이용하여, 연료가 빨아올림을 실시할 수 있고, 연료 흡입구의 부압을 크게 하여, 연료 흡입 능력을 높게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 펌프의 실시 형태 1을 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1에 있어서의 선A-A에 따른 단면도이다.

도 3은 도 2에 있어서의 선B-B에 따른 단면도이다.

도 4는 도 2에 있어서의 선C-C에 따른 단면도이다.

도 5는 실시 형태 1과 비교예의 연료 흡입 능력을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.

도 6은 공기 배출구의 구멍 지름과 공기 통과시의 압력 손실을 나타내는 특성도이다.

도 7은 공기 배출구의 구멍 지름과 연료의 배출 유량을 나타내는 특성도이다.

도 8은 본 발명에 의한 연료 펌프의 실시 형태 2에 있어서의 공기 배기구 부분의 단면도이다.

<부호의 설명>

10 연료 펌프, 24 임펠러, 40 연료 흡입구, 41 펌프 유로,

54 종단, 100 연료, 110 공기 배출구, 111 공기 배출 밸브 기구,

120 베이퍼 배출구, 121 베이퍼 배출 밸브 기구, 130 흡기 방지 밸브 기구.

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>

실시 형태 1.

도 1은 본 발명에 의한 연료 펌프의 실시 형태 1을 나타내는 단면도, 도 2는 도 1에 있어서의 선A-A에 따른 단면도이고, 실시 형태 1에 있어서의 케이싱 커버를 나타낸다. 도 3은 도 2에 있어서의 선B-B에 따른 단면도이며, 실시 형태 1에 있어서의 공기 배출구 부분을 나타낸다. 도 4는 도 2의 선C-C에 따른 단면도이고, 실시 형태 1에 있어서의 공기 배출구 부분을 나타낸다. 또한, 도 5 ~ 7은 특성도이고, 도 5는 이 실시 형태 1의 효과를 보다 명확하게 하기 위해서, 비교예와 함께 연료 흡입 능력을 측정한 결과를, 도 6 및 7은, 노즐형 벤츄리(venturi)계에서의 유량계 식을 사용한 시산(試算) 결과를 각각 나타내며, 도 6은 공기 배출구의 구멍 지름과 공기 통과시의 압력 손실을, 도 7은 공기 배출구의 구멍 지름과 연료의 배출 유량 을 각각 나타내고 있다.

도 1에 있어서, 연료 펌프(10)는 예를 들면 차량 등의 연료 공급 시스템에 사용된다. 구체적으로는, 연료 펌프(10)는 도시하지 않는 차량의 연료 탱크 내에 수용되어 있고, 이 연료 탱크로부터 흡입한 연료를 엔진(E)에 공급하는 것이다. 이 연료 펌프(10)는 펌프부(20)와 이 펌프부(20)를 구동하는 모터부(30)로 구성되어 있다. 모터부(30)는 펌프부(20)에 대한 전자 구동부를 구성한다. 모터부(30)는 브러쉬가 부착된 직류 모터이고, 원통형의 하우징(11) 내에 도시하지 않는 영구자석을 환상(環狀)으로 배치하며, 이 영구자석의 내주 측에 동심원상으로 전기자(32)를 배치한 구성으로 되어 있다. 한편, 펌프부(20)는 케이싱 본체(21), 케이싱 커버(22) 및 회전체인 임펠러(24) 등으로 구성되어 있다. 또한, 이 펌프부(20)가 본 발명의 주요부이기 때문에, 이 펌프부(20)에 대해 이하에 자세하게 설명한다.

전술(前述)한 케이싱 본체(21) 및 케이싱 커버(22)는 예를 들면 알루미늄의 다이 캐스트(die cast) 성형에 의해 형성되어 있고, 이러한 케이싱 본체(21)와 케이싱 커버(22)에 의해 하나의 케이싱 부재(200)가 구성되며, 이 케이싱 부재(200)의 내부에 임펠러(24)가 회전이 자유롭게 수용되어 있다. 케이싱 본체(21)는 하우징(11)의 한쪽의 단부의 안쪽에 압입 고정된다. 이 케이싱 본체(21)를 가리도록 하여, 하우징(11)의 일단에 케이싱 커버(22)가 케이싱 본체(21)와 대향하여, 코킹(calking) 등에 의해 고정되어 있다. 케이싱 본체(21)의 중심에 베어링(25)이 끼워 장착되고, 또, 케이싱 커버(22)의 중심에 쓰러스트(thrust) 베어링(26)이 압입 고정된다. 전기자(32)의 회전 샤프트(35)의 한쪽의 단부는 베어링(25)에 의해 회전 이 자유롭게 지름 방향으로 지지되고, 또, 회전 샤프트(35)의 쓰러스트 방향의 하중은 쓰러스트 베어링 26에 의해 지지되어 있다. 또한, 회전 샤프트(35)의 다른 쪽의 단부는 베어링 27에 의해 회전이 자유롭게 지름 방향으로 지지되어 있다.

케이싱 커버(22)에 연료 흡입구(40)가 형성되어 있고, 가장자리부에 날개편을 형성한 임펠러(24)가 회전하는 것에 의해, 연료 탱크 내의 연료(100)가 흡입 필터(101)와 흡입 파이프(102)를 지나, 연료 흡입구(40)로부터 펌프 유로(41)로 흡입되는 것은 주지한 바와 같다. 이 펌프 유로(41)는 임펠러(24)의 외주에 따라, 케이싱 본체(21)와 케이싱 커버(22)와의 사이에 대략 C자 모양으로 형성되어 있다. 또한, 펌프 유로(41)에 흡입된 연료(연료 탱크 내의 연료(100)와 구별하기 위해 번호를 부여하지 않음. 이하 마찬가지)는, 임펠러(24)의 회전에 의해 가압되어, 모터부(30)의 연료실(31)로 압송되는 것도, 역시 주지한 바와 같다.

다음으로 케이싱 커버(22)의 상세에 대해서 설명한다. 도 2에 있어서, 케이싱 본체(21)(도 1 참조)와의 대향면에 C자 모양의 연료 홈(23)이 형성되어 있다. 이 연료 홈(23)에 의해 홈 통로(50)가 형성된다. 또, 케이싱 본체(21)에는 홈 통로(50)와 대향하는 홈 통로(50a)가 형성되고, 이들 홈 통로(50, 50a)에 의해, 펌프 유로(41)가 케이싱 부재(200)의 내부에 형성된다. 홈 통로(50)는 연료 흡입구(40)와 연통하는 입구(51), 이 입구(51)로부터 서서히 통로 폭이 좁아지고, 또한 통로 깊이가 얕아지는 도입 통로부(52) 및 이 도입 통로부(52)로부터 홈 통로(50)의 종단부(54)로 향하여 형성된 가압 통로부(53)로 이루어진다. 또한, 도 2에는 회전체인 임펠러(24)의 회전 방향을 화살표 N으로 나타내고 있다. 홈 통로(50)는 입 구(51)로부터 이 회전 방향 N 방향에 따라서 형성되어, 종단부(54)까지 연장하고 있다.

홈 통로(50)에는 공기 배출구(110)와 베이퍼 배출구(120)가 형성되어 있다. 이들 공기 배출구(110)와 베이퍼 배출구(120)는 각각 케이싱 커버(22)를 관통하고, 펌프 유로(41)와 연료 펌프(10)(도 1 참조) 밖의 연료 탱크 내를 연통한다. 공기 배출구(110)는 홈 통로(50)의 종단부(54)에 형성되어 있다. 베이퍼 배출구(120)는 입구(51)와 공기 배출구(110)와의 사이에 공기 배출구(110)보다 회전 방향 N과 반대의 반회전 측에 소정 거리 떨어진 위치에 형성되어 있다. 공기 배출구(110)는 펌프 시동시에 펌프 유로(41)와 흡입 파이프(102)(도 1 참조)의 내부에 존재하는 공기를 연료 탱크로 배출하는 기능을 가지고, 또, 베이퍼 배출구(120)는 펌프 유로(41)에 발생하는 연료 증기로서의 베이퍼를 포함한 기포(이하, 베이퍼라고 칭함)를 연료 탱크로 배출하는 기능을 가진다.

이어서, 이들 배출구(110, 120)에 대해 설명한다. 도 3에 있어서, 공기 배출구(110)의 출구 측, 즉 도 3의 공기 배출구(110)의 아래쪽에는 케이싱 커버(22)에 고정된 밸브 자리 부재(112)와 밸브 부재(113)와 스프링(114)으로 구성되는 공기 배출 밸브 기구(111)가 배치되어 있다. 밸브 자리 부재(112)는 예를 들면 수지로 성형되어 있고, 중앙부에 공기 통로가 되는 관통 구멍(115)이 형성되어 있지만, 이 관통 구멍(115)의 지름은 공기 배출구(110)의 지름보다 크게 설정되어 있다. 한편, 밸브 부재(113) 및 케이싱 커버(22)에는 각각 스프링 자리(116a, 116b)가 설치되어 있고, 밸브 부재(113)가 밸브 자리 부재(112)에 착좌(着座)하지 않는 자유 길이로 설정된 스프링(114)이 양 스프링 자리(116a, 116b)에 끼워 장착되어 있다.

도 4에 있어서, 베이퍼 배출구(120)의 출구 측, 즉 도 4의 베이퍼 배출구(120)의 아래쪽에는 케이싱 커버(22)에 형성된 밸브 자리(122)와 밸브 부재(123)와 스프링 누름 부재(124)와 스프링(125)으로 구성되는 베이퍼 배출 밸브 기구(121)가 배치되어 있다. 스프링 누름 부재(124)는 예를 들면 수지로 성형되어 있고, 중앙부에 베이퍼 통로가 되는 관통 구멍(126)이 형성되어 있지만, 이 관통 구멍(126)의 지름은 베이퍼 배출구(120)의 지름보다 크게 설정되어 있다. 한편, 스프링 누름 부재(124) 및 밸브 부재(123)에는, 각각 스프링 자리(127a, 127b)가 설치되어 있고, 밸브 부재(123)가 밸브 자리(122)에 착좌하는 방향으로 밸브 부재(123)를 가압하는 스프링(125)이 양 스프링 자리(127a, 127b)에 끼워 장착되어 있다.

이상, 서술한 구성을 근거로 하여, 다음으로 연료 펌프(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 도시하지 않는 전원으로부터, 커넥터(45)에 매설(埋設)된 터미널(46), 도시하지 않는 브러쉬, 모터부(30) 내에 회전이 자유롭게 수용된 전기자(32)의 상부에 배치된 정류자(34)를 통하여, 전기자(32)의 코어(32a)의 외주에 감긴 코일(번호를 부여하지 않음)에 전력이 공급되는 것에 의해, 전기자(32)가 회전하여, 회전 샤프트(35)가 회전하고, 이 회전 샤프트(35)의 회전에 수반하여 임펠러(24)도 회전한다.

임펠러(24)가 회전하면, 펌프 유로(41)의 내부에 존재하는 공기가 임펠러(24)의 각 날개편으로부터 운동 에너지를 받아, 이 펌프 유로(41)의 내부에서 승압(昇壓)된다. 또한, 이 때, 공기 배출 밸브 기구(111)(도 3 참조)는 열린 밸브 상 태, 즉 공기 배출구(110)는 연료 탱크를 향하여 개방 상태이고, 또, 베이퍼 배출 밸브 기구(121)(도 4 참조)는 닫힌 밸브 상태, 즉 베이퍼 배출구(120)는 연료 탱크를 향하여 폐쇄 상태이므로, 승압된 공기는 공기 배출구(110)(도 2 참조)로부터만 배출되게 된다. 이 승압된 공기가 배출되는 것에 의해, 연료 흡입구(40) 부근에 부압이 발생하고, 연료 흡입구(40)에 접속된 흡입 파이프(102)의 내부의 공기도 펌프 유로(41)로 끌어 들여지고, 그 결과, 흡입 파이프(102)를 지나 연료 탱크 내의 연료(100)가 연료 흡입구(40)로부터 펌프 유로(41)에 흡인되며, 전술과 마찬가지로, 임펠러(24)의 각 날개편으로부터 운동 에너지를 받아 펌프 유로(41)의 내부에서 승압된다.

펌프 유로(41) 내부에서의 연료의 승압이 개시되면 즉시, 도 3의 공기 배출 밸브 기구(111)는 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로 이행하고, 또 도 4의 베이퍼 배출 밸브 기구(121)는 닫힌 밸브 상태로부터 열린 밸브 상태로 이행한다. 구체적으로는 공기와 연료의 비중 차이에 의한 하중 증가에 의해서, 공기 배출 밸브 기구(111)의 밸브 부재(113)가 스프링(114)의 수축력에 저항하여, 밸브 자리 부재(112)에 착좌해 관통 구멍(115)을 폐색하며, 또, 베이퍼 배출 밸브 기구(121)의 밸브 부재(123)가 스프링(125)의 가압력에 저항하여, 밸브 자리(122)로부터 멀어져 베이퍼 배출구(120)를 개구한다. 공기 배출구(110)가 폐색되는 것에 의해, 이 공기 배출구(110)로부터의 이 이상의 연료의 배출이 억제되고, 또, 베이퍼 배출구(120)가 개구되는 것에 의해, 연료 압력이 높은 상태에서 발생한 베이퍼가 연료 탱크로 배출된다. 이렇게 하여, 펌프 유로(41) 내에서 승압된 연료는 도 1에 나타내는 연 료실(31)로 압송된 후, 전기자(32)의 주위를 통과하여, 연료 토출구(43)로부터 엔진(E)을 향하여 토출된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 토출구(43)에는 역지(逆止) 밸브(44)가 수납되어 있고, 예를 들면, 엔진(E)의 정지시에 역지 밸브(44)가 엔진(E)에 도달할 때까지의 파이핑 내의 압력을 유지하는 것으로 엔진의 시동성을 양호하게 하고 있다.

이와 같이, 연료의 승압 개시를 경계로, 그것까지 열린 밸브 상태에 있던 공기 배출 밸브 기구(111)를 닫힌 밸브 상태로, 또 닫힌 밸브 상태에 있던 베이퍼 배출 밸브 기구(121)를 열린 밸브 상태로 각각 이행시키도록, 스프링 114 및 125의 스프링 정수를 설정하는 것에 의해, 우선, 펌프 저회전시를 포함한 연료 가압시에는 항상 공기 배출구(110)를 폐색시키고, 연료 유출을 방지할 수 있으므로 연료 토출량이 감소하지 않는다. 그 다음에, 연료 가압 상태에서는 항상 베이퍼 배출구(120)를 개구시키고, 발생한 베이퍼가 엔진(E) 측으로 토출되는 것을 방지하고 있으므로, 인젝터의 연료 분사량을 정확하게 유지할 수 있는 효과가 얻어진다. 또, 이 효과에 더하여, 전술한 연료의 승압까지는 베이퍼 배출구(120)가 폐색되고 있으므로, 연료 흡입구(40)의 부압 저하를 방지할 수 있음과 동시에, 케이싱 부재(200) 내를 대략 일주(一周)하는 펌프 통로(41)에 대해서, 연료 흡입구(40)로부터 공기 배출구(110)까지의 대략 전통로를 비교 목표 긴 가압 유로로서 이용할 수 있으므로, 연료 흡입구(40)의 부압을 크게 할 수 있다. 이 부압의 업(up)에 의해, 연료 펌프(10)의 성능 향상의 하나의 기준이 되는, 연료 흡상 높이(도 1에 나타내는 연료액면으로부터 연료 흡입구(40)까지의 치수(h))를 높게 하는 것이 가능해져, 연료 탱크를 포함한, 특히 레이아웃 설계의 자유도를 높이는 것을 기대할 수 있다.

본 실시 형태 1에 있어서, 이 연료 흡상 높이, 즉 연료 흡입 능력이 높아진 것을 확인하기 위해, 비교예와 함께 측정한 결과를 도 5(a)에 근거하여 설명한다. 도 5(a)는 가로축에 연료 흡상 시간(sec)을 세로축에 연료 흡상 높이(mm)로 하고, 본 실시 형태 1의 연료 흡상 특성(F1)과, 비교예의 연료 흡상 특성(F2)을 나타낸다. 또한, 비교예의 사양은 공기 배출구(110)를 상시 폐색하고, 베이퍼 배출구(120)를 상시 개방으로 했다. 즉, 본 실시 형태 1의 가압 유로가 전술한 바와 같이, 연료 흡입구(40)로부터 공기 배출구(110)까지의 펌프 통로(41)의 대략 전통로가 되는 것에 대해, 이 비교예의 가압 유로는 연료 흡입구(40)로부터 베이퍼 배출구(120)까지 짧게 되어 있다. 이러한 연료 흡상 특성(F1, F2)을 비교하면, 예를 들면, 연료 흡상 시간이 4초라면, 본 실시 형태 1은 비교예에 대해, 약 2배의 연료 흡상 높이를 가지게 된다. 연료 흡상 특성(F1)에서는 그래프의 오른쪽 아래(즉, 시간이 길고 비교적 높이가 낮다)로부터 왼쪽 위(즉, 시간이 짧은데 높이가 높다)로 향하는 만큼, 그 연료 흡입 능력, 즉 연료 흡상 높이에 대한 연료 흡상 시간의 비가 보다 높아진다. 따라서, 본 실시 형태 1이 비교예에 대해, 연료 흡입 능력이 높은 것을 안다. 도 5(b)는 가로축에 펌프 통로(41)의 가압 통로의 길이를, 세로축에 펌프 통로(41) 내의 펌프 하우스 내압으로 하고, 실시 형태 1의 펌프 하우스 압력 특성(P1)과 비교예의 펌프 하우스 압력 특성(P2)을 나타내고 있다. 화살표 Pa, Pb, Pc는 각각 연료 흡입구(40)의 위치, 베이퍼 배출구(120)의 위치, 공기 배출구(110)의 위치를 나타낸다. 도 5(b)의 가로축의 위치에서는 세로축의 펌프 하우스 내압은 대기압(Pat)이고, 이 펌프 하우스 내압은 가로축으로부터 아래로 향하여 부압이 커지고 있다. 연료 흡입구(40)의 위치 Pa에 있어서의 부압은, 본 실시 형태 1에서는 부압 Pn1이지만, 비교예에서는 부압 Pn2이고, 부압 Pn1은 Pn2보다 크게 되어 있다. 본 실시 형태 1에 의해 연료 흡입 능력을 높게 할 수 있는 것은 펌프 하우스 압력 특성(P1)에 있어서 가압 유로가 긴 만큼, 이 가압 유로의 스타트점, 즉 본 실시 형태 1의 경우는 연료 흡입구(40)의 부압이 커질 뿐이다.

이상, 설명한 바와 같이, 연료 흡입 능력을 높이기 위해서는 가압 유로를 충분히 확보하는 것이 불가결하고, 그 때문에, 본 실시 형태 1에서는 공기 배출 밸브 기구(111)의 폐쇄와 베이퍼 배출 밸브 기구(121)의 개방이 거의 동시에 행해지도록 하고 있다. 또한, 베이퍼의 엔진(E) 측으로의 토출이 인젝터의 연료 분사량에 영향을 주지 않는 정도로, 공기 배출 밸브 기구(111)가 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로 이행하고 나서, 약간 늦게 베이퍼 배출 밸브 기구(121)의 개방이 행해지도록, 양 스프링(114, 125)의 스프링 정수를 설정하면, 더욱 바람직하다. 또, 공기 배출구(110) 및 공기 배출 밸브 기구(111)는 가압 유로가 되는 펌프 유로(41)보다 더 하류 측의 하부 유로에 있어서도 역지 밸브(44)보다 상류 측의 연료 유로이면, 어디에 설치해도 동일한 작용을 얻을 수 있다. 다만, 펌프 유로(41)의 종단부(54)로부터 공기 배출구까지의 사이에 공기가 모이는 공간이 확장함에 따라, 배출하는 공기 용적이 증가하여, 연료 흡상 시간은 증가해 버린다. 이 증가가 좋은지 나쁜지의 여부는 이 연료 펌프의 연료 탱크 내의 위치 등에 따라, 적당히 판단하면 좋다.

이 공기 배출구(110)를 어느 개소에 배치한다고 하여도 그 구멍 지름(d)(도 3 참조)은 이 공기 배출구(110)를 공기가 통과할 때의 압력 손실이 문제가 되지 않는 크기일 필요가 있다. 도 6은 가로축에 공기 배출구(110)의 구멍 지름(mm)을, 또 세로축에 공기 통과시의 압력 손실(kPa)로 하고, 공기 배출구(110)의 압력 손실 특성(PL)을 나타낸다. 도 6에 의하면, 구멍 지름이 0.3mm 이상이면, 공기 통과시의 압력 손실이 거의 0(kPa)이 되기 때문에, 공기 배출구(110)의 구멍 지름(d)은 0.3mm 이상인 것이 바람직하다. 이 결과, 펌프 시동시에 흡입한 공기를 연료 탱크로 배출할 때의 저항이 작아져, 공기 배출의 시간을 짧게 할 수 있으므로, 연료 펌프에 급전을 개시하고 나서 연료 승압을 개시할 때까지의 시간, 즉 연료 흡상 시간을 단축할 수 있다. 또한, 공기 배출구(110)의 형상은 예를 들면 원형으로 하게 되지만, 원형일 필요는 없고, 구멍 지름(d)을 유로 면적 s로 환산한 s ≥ 0.07mm²로 하면, 어떠한 형상이어도 상관없다.

그런데, 공기 배출구(110)의 구멍 지름(d)의 상한에 대해서는 언급하지 않았지만, 일반적으로는 펌프 유로(41)의 단면적을 구멍 지름(d)으로 환산한 값 이하로 되지만, 만일, 공기 배출 밸브 기구(111)가 고장나 밸브가 닫히지 않게 된 것을 고려하면, 펌프 유로(41)에서 연료 가압되고 있을 때 공기 배출구(110)로부터 연료가 배출되었다고 해도, 엔진으로 향한 연료 토출량을 확보해 둘 필요가 있다. 즉, 공기 배출구(110)로부터의 연료 배출 유량이, 연료 펌프 본래의 연료 토출량을 넘지 않도록, 공기 배출구(110)의 구멍 지름(d)을 설정해야 한다. 도 7은 가로축에 공기 배출구(110)의 구멍 지름(mm)을, 또 세로축에 연료의 배출 유량(L/h)으로 하고, 공 기 배출구(110)의 연료 배출 특성(FE)을 나타낸다. 도 7에 의하면, 예를 들면, 연료 펌프 본래의 연료 토출량이 80(L/h)인 경우, 공기 배출구(110)의 구멍 지름(d)이 1.0(mm)이라면, 공기 배출구(110)로부터의 연료의 배출 유량은 80(L/h)이기 때문에, 엔진을 향한 연료 토출량이 거의 0이 되지만, 공기 배출구(110)의 구멍 지름(d)을 0.8(mm) 이하로 설정해 두면, 공기 배출구(110)로부터의 연료 배출 유량은 80(L/h) 이하가 되어, 엔진으로의 필요 최소한의 연료 공급을 유지하는 것이 가능해진다.

실시 형태 2.

도 8은 본 발명에 의한 연료 펌프의 실시 형태 2에 있어서의 공기 배출구 부분의 단면도이다. 이 도 8은, 실시 형태 2에 대해서, 실시 형태 1의 공기 배출구 부분을 나타내는 도 3에 상당하는 단면도이다. 이 실시 형태 2는 공기 배출구(110)에 흡기 방지 밸브 기구(130)를 부가한 것 이외는 실시 형태 1(도 3)과 실질적으로 동일하기 때문에, 이 흡기 방지 밸브 기구(130)를 중심으로 설명한다.

도 8에 있어서, 공기 배출 밸브 기구(111)의 출구 측, 즉 도 8에 있어서 공기 배출 밸브 기구(111)의 아래쪽에, 밸브 자리 부재(112)에 고정된 흡기 방지 밸브 자리 부재(131)와, 우산 형상을 가지는 흡기 방지 밸브 부재(132)로 구성되는 흡기 방지 밸브 기구(130)가 배치되어 있다. 흡기 방지 밸브 자리 부재(131)는 예를 들면 수지로 성형되어 있고, 중앙부에 흡기 방지 밸브 부재(132)를 삽입 고정하는 밸브 부재 유지 구멍(133)과, 공기 배출 통로가 되는 통로부(134)와, 흡기 방지 밸브 부재(132)와의 사이의 씰(seal) 기능을 하는 씰부(135)가 형성되어 있다. 한 편, 흡기 방지 밸브 부재(132)는 고무 등의 탄성체로 성형되어 있고, 씰부(135)와의 사이의 씰 기능을 가지는 우산부(136)와, 밸브 부재 유지 구멍(133)에 삽입되는 축부(137)와, 밸브 부재 유지 구멍(133)으로부터의 리테이닝(retaining)되는 리테이닝부(138)를 가지고 있다. 즉, 도에 나타내는 바와 같이, 리테이닝부(138)가 밸브 부재 유지 구멍(133)에 관통 고정되면, 우산부(136)가 씰부(135)에 밀착하여, 통로부(134)가 폐색되게 된다. 또한, 흡기 방지 밸브 자리 부재(131)는 밸브 자리 부재(112)와 일체로 형성하여도 좋다.

이어서 동작에 대해 설명한다. 펌프 시동시에는, 공기 배출 밸브 기구(111)는 열려 있기 때문에, 펌프 유로(41) 내의 공기는 공기 배출구(110)로부터 흡기 방지 밸브 기구(130)에 이른다. 이 공기가 배출될 때의 압력은 우산부(136)를 용이하게 밀어 열고, 그 결과, 공기는 통로부(134)로부터, 실시 형태 1과 마찬가지로, 연료 탱크로 배출된다. 따라서, 흡기 방지 밸브 기구(130)는 공기 배출 밸브 기구(111)가 가지는 공기 배출 기능을 저해하지 않는다.

한편, 펌프 정지시에는 흡입 파이프(102)(도 1 참조) 내부의 연료가 자중(自重)에 의해 연료 탱크 내의 연료액면 높이까지 낙하하려고 하는 것에 따라, 펌프 시동시와는 반대로 공기 배출구(110)를 경유하여 펌프 유로(41)로 향하여 공기가 흐르려고 한다. 그 때문에, 흡기 방지 밸브 기구(130)를 구비하지 않은 실시 형태 1에서는 도 3으로부터도 분명한 바와 같이, 펌프 정지에 수반하는 공기 배출 밸브 기구(111)가 열려 있는 것으로부터, 공기는 관통 구멍(115), 공기 배출구(110)를 지나, 펌프 유로(41)로 향하여 흘러 버리고, 그것에 따라, 흡입 파이프(102) 내부 의 연료가 연료액면까지 낙하한다. 이 때문에, 다음에 펌프가 시동할 때, 연료 펌프(10)는 재차, 연료를 연료 탱크 내의 연료액면으로부터 연료 흡입구(40)까지 빨아올리는 것이 필요하고, 이 연료 흡상 시간만큼 연료 승압이 아무래도 늦게 된다.

본 실시 형태 2에서는 흡기 방지 밸브 부재(132)가 씰부(135)를 폐색하고 있기 위해, 펌프 정지 후에도 공기가 공기 배출구(110)로부터 펌프 유로(41)로 향하여 흘러드는 것이 없으므로, 펌프 유로(41)와 흡입 파이프(102)의 내부는 연료로 채워진 상태를 유지할 수 있다. 즉, 우산형의 흡기 방지 밸브 부재(132)에 의해, 도 8에 있어서, 공기는 위에서 아래로는 우산부(136)를 밀어 열어 흐르지만, 아래에서부터 위로는 씰부(135)가 우산부(136)로 씰되기 때문에, 공기는 흐르지 않는다. 이 흡기 방지 밸브 기구(130)를 추가하는 것에 의해, 실시 형태 1에서 서술한 효과를 만족하면서, 또한, 펌프가 재시동했을 때에, 즉석에서 연료 승압을 개시하는 것이 가능해져, 엔진의 시동성 향상을 기대할 수 있다.

본 발명에 의한 연료 펌프는 자동차 등의 차량에 연료 공급 시스템에 이용된다.

Claims

회전체의 주위에 입구로부터 종단(終端)부에 걸쳐 형성된 펌프 유로를 가지고, 상기 회전체의 회전에 의해, 상기 입구에 연통하는 연료 흡입구로부터 연료를 빨아올리고, 이 연료를 상기 펌프 유로에서 가압하는 연료 펌프로서,

상기 펌프 유로의 종단부를 포함한 하부 유로에 공기 배출구를 형성함과 동시에, 이 공기 배출구와 상기 입구와의 사이의 상기 펌프 유로에 베이퍼(vapor) 배출구를 형성하고, 상기 공기 배출구에는 이 공기 배출구로부터의 연료의 배출을 방지하는 공기 배출 밸브 기구를 설치하며, 또, 상기 베이퍼 배출구에는 이 베이퍼 배출구로부터의 공기의 흡입을 방지하는 베이퍼 배출 밸브 기구를 설치하고,

상기 펌프 유로에서 연료가 가압되면, 상기 공기 배출 밸브 기구를 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로 이행시키고, 상기 베이퍼 배출 밸브 기구를 닫힌 밸브 상태로부터 열린 밸브 상태에 이행시키도록 한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 펌프 유로의 종단부에 상기 공기 배출구를 형성한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 펌프 유로의 종단부보다 하류 측의 연료 유로에 상기 공기 배기구를 형성한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 공기 배출 밸브 기구의 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로 이행과, 상기 베이퍼 배출 밸브 기구의 닫힌 밸브 상태로부터 열린 밸브 상태에의 이행이 거의 동시에 행해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 공기 배출 밸브 기구의 열린 밸브 상태로부터 닫힌 밸브 상태로의 이행보다 약간 늦게 상기 베이퍼 배출 밸브 기구의 닫힌 밸브 상태로부터 열린 밸브 상태에의 이행이 행해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 공기 배출구의 유로 면적 s가, s ≥ 0.07mm²인 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 공기 배출 밸브 기구가 열린 밸브 상태일 때, 상기 공기 배출구로의 공 기의 진입을 방지하는 흡기 방지 밸브 기구를 상기 공기 배출 밸브 기구에 부설(附設)한 것을 특징으로 하는 연료 펌프.