KR970008661B1 - 차량의 연료탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 연료탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

차량의 연료탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법 및 장치
제1도를 탑재형 연산유니트, 용적형 피스톤 펌프, 그리고 연료탱크로 향하는 출구측 파이프를 갖는 본 발명에 따른 첨가제 분사장치의 정면도.
제2도는 제1도의 장치의 평면도.
제3도는 플로트 레벨 센서(float level sensor)를 구비한 연료탱크내의 액체내로 직접 수행되는 첨가제 분무를 설명하는 도면.
제4도는 첨가제 탱크의 하방에 설치된 상기 용적형 피스톤 펌프의 단면도.
제5도는 탑재형 연산 유니트와 관련된 블록선도.
제6도는 제1도와 비교하여 첨가제 탱크를 제거할 수 있는 변형예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 첨가제 자동 분사 장치 101 : 첨가제 탱크
102 : 케이싱 103 : 첨가제 분사회로
104 : 파이프 104.1 : 잠김부
112 : 용적형 피스톤 펌프 124 : 분무 구조체
130 : 연료 탱크
본 발명은 차량 연료 탱크 내로 첨가제를 자동분사하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 롱-쁠랑(RHNE-POULENC)회사와 이 회사를 대표하는 부따르 프레르(BOUETARD FRERES)회사와의 공동연구로 수행되었다.
첨가제의 분사는 특히 디젤엔진의 경우에 주목되는바, 첨가제는 디젤 연료의 연소시 수트(soot)의 형성을 감소시키고 및/또는 수트의 자체 점화온도를 낮추기 위한 첨가제가 고찰될 수 있고, 더 일반적으로 액체연료, 또다른 한편으로는 각종 유기금속 화합물들의 윤활을 위한 첨가제가 고찰될 수 있다.
첨가제의 분사는, 연료가 저장용기에 저장되어 있을때, 첨가제가 정유 스테이션에 이송되어 연료와 결합하는 석유 플랜트에서 오랫동안 사용되어 왔다.
이 경우에, 큰 부피의 것이 다루어지므로 상기 기술은 미터링(metering)에 있어 정확도를 요구하지는 않았다.
수년동안, 차량 제조업자는 탑재형 첨가제 탱크로부터 차량이 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 것에 관한 기술을 발전시키고자 노력해왔다.
이 경우에, 소망의 수치에서 유지되는 농도를 얻기 위해, 분사방법은 가능한한 정확해야 하며, 관련장치는 융통성이 있어야 하고 소형이며 견고해야 한다. 또한 첨가제/연료 혼합물은 가능한 균질해야 한다.
한 유용한 기술이 미국 특허공개 제4,621,593호 공보에 공지되어 있다.
이 공보에서는, 잠김 솔레노이드 펌프(Immersed solenoid pump)가 첨가제 탱크로부터 일정량의 첨가제를 인출하는데 사용되는 바, 첨가제 탱크의 하류에는 연료 탱크의 상부에 도달하는 파이프가 제공된다. 재급유시에, 이에 상응하는 레벨 변동은 회전 가능한 아암의 단부에 설치된 플로트(float)에 의해 검출되며, 상기 아암의 관절부는 가감저항기 시스템(rheostat system)을 가지며, 이 시스템은, 탑재형 컴퓨터가 이 저항을 통해 인출에 필요한 양의 첨가제를 산출하고, 그에 따라 상기 잠김 솔레노이드 펌프를 제어하는 것을 가능하게 한다.
첨가제의 분사는 저압(5×105Pa 정도)에서 수행되고, 첨가제는 관련 파이프에서 직접 유리되어 연료표면상에 방출된다. 이러한 이유로 인해, 혼합물은 실제적으로 균질하지 않다. 분사되는 첨가제는 일반적으로 연료의 밀도와는 다른 밀도를 가지므로, 이로 인해 이 첨가제는 층(탱크 상부 또는 하부에 위치함)의 형태로 남는 경향이 있고, 따라서 엔진의 분사펌프에 의해 탱크의 하부에서 인출된 연료는 소망의 농도를 갖지 못한다. 더욱이, 상기 탑재형 컴퓨터는 후속작동하므로 설계되어 있지 않다. 즉, 농도가 단 1회에 결정되므로, 특히 동일한 시스템을 다른 첨가제에 적용하는 것이 필요할 때에는 분명한 경직성을 초래한다.
독일 특허공고 제3,626,419호 공보는 전술한 시스템과 유사한 시스템을 공지하고 있으나, 더욱 간략하게 기술되어 있다. 여기에서, 주입용관 내로 타단이 직접 끼워진 곡관을 통해 분사된 첨가제는 연료탱크의 상부로 방출된다. 상기의 이유로, 혼합의 정확도 및 균질정도는 불가피하게도 한계를 갖는다.
탱크내의 연료 레벨과 연동하는 플로트 아암에 직접 결합되는 플런저를 갖는 인출 시린지(withdrawal syringe)를 사용하여 종래 펌프 시스템에서의 미터링의 정확도를 개선시키는 제안이 또한 있었다. 이러한 기술을 적용하기에는 실제적으로 매우 어렵다. 더욱이, 혼합물의 농도와 관련하여, 혼합물의 낮은 균질정도 및 시스템의 경직성에 대한 전술한 단점들에 또다시 직면하게 된다.
전술한 기술들은 안전상의 이유 때문에 일반적으로 바람직하게는 차량이 정지하고 시동이 꺼진 경우에 첨가제를 분사하는 것을 상정한다. 더욱이, 그런후에야 운전자는 분사가 정확하게 수행되고 있는가를 점검할 수 있고, 문제점(예를 들면 불충분한 첨가제 레벨)이 있는 경우에 제때에 인지가 가능하다.
차량이 운행하고 있는 때에 동작하는 분사 기술 또한 제안되었다.
한 경우에는, 재급유되는 연료 레벨 변동의 함수로 첨가제의 자동분사를 수행하는 것이 고안되었으며(프랑스 특허공개 제2,668,203호 공보에 기술됨), 다른 경우에서는, 엔진의 연료소비량의 함수로 첨가제의 분사를 수행하는 것이 고안되었다(유럽 특허공개 제0,269,228호 공보에 기술됨).
상기 프랑스 특허공개 제2,668,203호 공보에 공지된 기술에서 첨가제의 분사는 탱크를 연료 분사 펌프의 이송부분에 연결시키는 덕트를 통하여 수행된다.
상기 연료 분사 펌프의 귀환 덕트에 바로 연결된 분사기는 해당 로우터의 펌프를 상응하게 제어하여 산출된 시간동안 일정압력으로 분사를 수행한다. 따라서, 압력 제한기(pressure limiter)는 첨가제의 유동 속도가 일정하도록 보장한다. 그에 따라, 상기 펌프의 작동시간이 정확하게 산출되었다 하여도 미터링의 정확도는 불가피하게도 제한된다.
더욱이, 귀환 덕트에서 수행되는 이러한 분사는 정확한 미터링을 얻는 것이 용이하지 않고, 따라서 상기의 분사는, 상기 덕트내로 서서히 유동할 수도 있는 일정량의 분사된 첨가제를 상기 분사펌프가 이송할 수 있도록 불가피하게도 차량이 운전중인 것으로 가정한다. 상기 공보에서 연료 분사 펌프의 작동은 더욱 균질화된 혼합물을 얻는데 유리한 교반 효과(stirring effect)를 제공한다고 기술되어 있으나, 이러한 교반 효과는 첨가제의 분사가 저압 하(일반적으로 7×105Pa이하)에서 수행되므로 불가피하게도 제한된다. 더욱이, 상기 기술은 첨가제의 소정의 비율과 관련하여 융통성이 없으므로 미터링은 실질적으로 고정된다.
유럽 특허공개 제0,269,228호 공보에 공지된 기술은 실행하기에 매우 복잡한 구성이며 장치가 대형이다. 그러나, 상기 기술에서는 엔진의 연료 소비량의 함수로 "실시간"첨가제 분사("real time" additive injection)를 요구하는 것이 절대적으로 필요하지는 않다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술들의 결점 및/또는 제한을 갖지 않는 첨가제의 자동분사 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 따라서 임의로 조절 가능한 정확한 미터링을 허용하고, 해당 첨가제 및 연료가 상호 혼합이 어려운 경우에도 최적의 균질화된 혼합물이 얻어지며, 또한 컴팩트하고 견고한 구조 실시예를 갖는 첨가제의 자동분사 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은, 특히 차량의 탱크상에 변형 및/또는 기계적 가공을 요하지 않으면서, 본 발명의 용도에 맞추어 제작되지 않은 기존의 차량에도 사용될 수 있는 자동 첨가제 분사방법 및 장치를 또한 제공한다.
본 발명은 특히, 첨가제 탱크로부터 인출되는 첨가제의 양이, 탑재형 연산 유니트를 사용함으로써, 한편으로는 재급유되는 연료탱크 내의 연료레벨의 변동의 함수로, 다른 한편으로는 소정의 비율 설정-포인트(proportion set-point)의 함수로 결정되며, 이는 두 개의 파라미터는 상호 독립적인 관계에 있으며, 이렇게 결정된 양의 첨가제는 액체 연료내로 직접 수행되는 펄스 분무 방식에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는 탑재형 첨가제 탱크로부터 차량의 연료탱크내로 첨가제를 자동 분사하는 방법에 관한 것이다.
종래에 사용된 저압 분사와는 근본적으로 다른 펄스 분무 방식은 차량이 정지한 경우에도 첨가제/연료 혼합물의 격렬한 교반을 가능하게 한다.
바람직하게, 비율 설정-포인트는 이를 위해 탑재형 연산 유니트에 제공된 콘솔(console)을 프로그래밍 및/또는 상기 연산 유니트를 직접 작동시킴으로써 제어 가능하다.
또한 바람직하게는, 인출되는 첨가제 양의 함수로 자동적으로 결정되는 피스톤 행정수에 의해, 첨가제 탱크와 연료 탱크 사이에 위치하는 용적형 피스톤 펌프를 제어함으로써 첨가제의 펄스 분무가 수행된다.
상기 첨가제 탱크내의 첨가제의 최소 레벨 상태가 검출되고 상기 최소레벨은 상기 연료탱크의 1회만유량(one fill)에 상응하는 양이 첨가제를 인출하는 것이 가능하도록 결정되며, 상기 최소레벨이 검출되었을때 발광 및/또는 가청 경보가 작동하는 분사 방법을 제공하는 것은 더욱 유용하다.
본 발명의 또다른 목적은 탑재형 첨가제 탱크로부터, 차량의 연료탱크 내로 첨가제를 자동분사하는 장치를 제공하는 것으로, 이 장치는 첨가제 분사회로 및 탑재형 연산 유니트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바, 상기 첨가제 분사회로는 상기 첨가제 탱크를 상기 연료 탱크에 연결하며, 또한 상기 회로는 상기 첨가제 탱크로부터 소정량의 첨가제를 인출하도록 배치된 왕복 용적형 펌프와, 상기 펌프의 출구로부터 상기 연료탱크로 진행하여 상기 연료 탱크 내로 관입하는 파이프와, 상기 파이프의 단부에 장착되고 액체 연료 내로 직접 첨가제를 펄스 분무하기 위한 위치된 분무 구조체를 포함하며, 상기 탑재형 연산유니트는 상기 첨가제 탱크로부터 인출되는 첨가제의 양을 결정하기 위하여 또한 이와 같이 결정된 첨가제양의 함수로 상기 왕복 용적형 펌프의 작동을 제어하기 위하여 사용한다.
바람직하게, 상기 왕복 용적형 펌프는 피스톤 펌프이고, 상기 탑재형 연산 유니트는 인출되는 첨가제 양의 함수로 피스톤 행정수를 자동적으로 결정한다. 이 경우에, 바람직하게, 상기 용적형 피스톤 펌프는 상기 첨가제 탱크의 직하방에 설치되어 자체 윤활이 가능하므로 부스터 펌프(booster pump)가 필요치 않으며, 또한 결과적으로 압력을 받는 상기 용적형 펌프의 자체-프라이밍(self-priming)이 가능하다.
상기 파이프는 상기 연료탱크의 필러캡(filler cap)과 결합하는 개구를 통해 상기 연료 탱크내로 관입하여, 필러 연장부를 형성하는 슬리브를 통과하고, 잠김부에 의해 연장되어서, 분무구조체가 상기 장김부의 단부에 장착된 것은 더욱 유용하다. 특히, 상기 파이프는 예를 들어 용접에 의해 필러 연장부에 견고히 부착되며, 또한 상기 연장부는 연장부의 상부에 설치되는 연료 탱크의 캡과 상호작용하는 접촉부재를 자체 외측에 가지며, 이 접촉부재는 연산 유니트에 연결되어 연료 탱크의 캡의 열림 및 닫힘에 관련된 데이타를 전달한다.
또한 바람직하게는, 상기 연산 유니트는 프로그램 가능하고 및/또는 설정-포인트 유니트(set-point unint)를 포함하여, 이로 인하여 상기 첨가제 탱크로부터 인출되는 첨가제 양의 비율 설정-포인트는 조절 가능하다. 또한, 연산 유니트가 차량의 배터리에 의해 전원을 공급받으며, 차량의 시동이 꺼졌을때 전원을 공급받기 위해 상기 탱크의 캡과 연관된 접촉부재가 설치되는 것은 바람직하다.
본 발명의 또다른 특징들과 장점들은 특정 실시예에 대한 이하의 설명과 첨부된 도면을 참조로 더욱 명확해진다.
이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 탑재형 첨가제 탱크에서 차량의 연료 탱크 내로 첨가제를 자동분사하는 장치(100)의 부분도이다. 제1도에서, 탑재형 연산 유니트를 포함한 케이싱(102)이 부착 설치된 탑재형 첨가제 탱크(101)가 도시되어 있고, 이외에도 상기 첨가제 탱크(101)를 차량의 연료 탱크에 연결하는 첨가제 분사회로(103)가 도시되었으며, 상기 첨가제 분사회로(103)의 다른 부분은 제3도에 도시되는 바, 제3도 상기 첨가제 분사회로(103)의 단부를 구성하는 분무 구조체(124)가 배치된 연료탱크(130)를 도시한다. 상기 첨가제 탱크(101)는 자체 상부에 종래 형태의 필러 캡(105)를 갖고, 또한 첨가제 탱크는 케이블(111)에 의해 케이싱(102)내의 연산 유니트에 연결되는 레벨 검출기(level detector)(106)를 구비한다. 이 경우에, 레벨 검출기(106)는 첨가제 탱크(101)내에서 정지부(108)까지 수직으로 연장되는 고정 로드를 포함하는 형태의 검출기이고, 이 고정 로드상으로 플로트(107)가 자유롭게 미끄러지는바, 이 플로트(107)는 예를 들어 상기 탱크(101)내의 첨가제의 최소 레벨과 일치하는 자기 접점(109)(고정로드의 저부에 배치됨)과 상호 작용하기 위한 자석을 갖는 중공체로 이루어진다. 제1도에서, 상기 탱크(101)는 첨가제로 반이 채워진 상태로 도시되어 있으며, 이에 상응하는 레벨은 부호(110.1)로 표시된다. 상기 정지부(108)의 설치는 첨가제의 최소레벨 상태를 검출하는 것을 가능하게 하며, 상기 최소레벨 상태는 연료 탱크(130)의 1회 만유량에 상응하는 일정량이 첨가제를 여전히 인출하는 것이 가능하도록 결정되고, 또한 최소 레벨 상태는 자기 접점(109)에 의해 최소레벨 상태가 검출되었을때 발광 및/또는 가청 경보로 나타낼 수가 있다. 첨가제의 최소 부피는 당연히 분사되는 첨가제 종류의 함수이며, 또한 해당 차량 종류의 함수이다. 예컨대, 최소 체적은 1리터 정도이다. 제2도에 도시된 바와같이, 첨가제 탱크(101)는 상기 연산 유니트와 결합하는 케이싱(102)을 수용할 수 있게 하는 전면 보강재(front reinforcement)를 갖도록 형성되어, 전체가 특히 컴팩트하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 제2도의 평면도에 도시된 조립체는 100mm×350mm의크기로 제조될 수 있다.
첨가제 탱크(101)로부터 소정량의 첨가제를 인출하기 위한 펌핑 수단이 이제 기술되는 바, 이러한 수단들은 직접 연료 탱크(130)내의 액체 연료 내로 펄스 분무 방식에 의해 소정량이 첨가제를 분사하는 것을 가능하게 한다.
또한 제1도에는 왕복 용적형 펌프를 구성하는 펌프 조립체(112)가 도시되어 있는 바, 상기 조립체는 첨가제 탱크(101) 아래에서 체결 플랜지(113)에 의해 장착되는펌프 본체(114)를 갖는다. 왕복 용적형 펌프의 이러한 장착은, 첨가제가 상기 펌프를 통과하는 동시에 이 펌프의 운동 요소들을 윤활시킨다는 점에서 장점이 있다. 더욱이, 이러한 구조는 압력하에 있는 용적형 펌프의 자체-프라이밍을 제공하고 그 결과 미터링의 정확성을 더 향상시킨다. 펌프하부(115)는 커넥터(122)에 의해 파이프(104)에 직접 연결된다. 왕복 용적형 펌프(112)와 결합하는 구동수단이 또한 제1도에 도시되어있다. 즉, 전기모터(116), 감속기어(117) 및, 상기 펌프(112)와 감속 기어 유니트(116,117) 사이의 커플링을 위한 기계적인 링크 조립체(118)가 도시되어 있는 바, 상기 조립체는 일반적으로 당업자에 의해 "랜턴"커플링("lantern"coupling)으로 불린다. 상기 모터(116)는 케이블(120)에 의해 케이싱(102)내의 제어 유니트에 연결되며, 부재(119)는 케이블(121)에 의해 상기 제어 유니트에 연결되는바, 상기 제어 유니트는 왕복 용적형 펌프(112)의 각 사이클에서 상기 펌프에 의해 이송되는 첨가제의 부피를 제어하기 위해 제공된다. 제어 유니트는 제4도를 참조로 상세히 후술하는 회전 계수기인 것이 바람직하다. 제5도를 참조로 그 구성이 자세하게 제4도를 참조로 상세히 후술하는 회전 계수기인 것이 바람직하다. 제5도를 참조로 그 구성이 자세하게 이해되는 케이싱(102) 내의 탑재형 연산 유니트는 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제의 양을 결정하고, 이렇게 결정된 첨가제 양의 함수로서 왕복 용적형 펌프(112)의 구동을 제어하는데 사용된다. 본 발명의 한 특징에 따르면, 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제의 양은, 한편으로는 재급유되는 연료 탱크(130)내의 연료 레벨의 변동의 함수로, 다른 한편으로는 소정의 비율 설정-포인트의 함수로 결정된다.
제3도를 참조로 첨가제 분사회로(103)의 타단을 기술하면, 왕복 용적형 펌프(112)의 출구에서 나온 전술한 파이프(104)는 연료 탱크(130)내로 관입한다.
이 경우에, 파이프(104)는 연료 탱크(130)의 필러 캡과 연관된 개구(133)를 통해 상기 연료 탱크(130)내로 관입하게 됨으로서, 연료 탱크(130) 본체의 어떠한 변형도 피할 수 있다. 파이프(104)를 상기 탱크의 캡을 통해 통과시키는 것도 생각할 수 있으나, 그러한 조립은 실제 사용에 불편하며, 분무 구조체(124)를 지지하는 잠김부를 갖는 파이프(104)의 바람직하지 않은 변위를 초래할 위험이 있다. 상기의 결점을 방지하기 위해서, 슬리브(134)가 제공되어 필러 연장부를 형성하고, 이 슬리브가 자체 하부에는 탱크의 캡에 통상적으로 제공되는 것과 동일한 체결구조를, 차체 상부에는 탱크의 넥(neck)상에 제공되는 것과 동일한 체결구조를 가짐으로써, 이로인해 종래 캡(135)의 설치가 가능하다. 상기 슬리브(134)는 따라서 연료 탱크(130)의 넥상에 설치되고 이 슬리브는 통상의 캡(135)에 의해 밀폐된다. 그다음, 파이프(140)가 슬리브(134)를 통과하고 바람직하게는 상기 슬리브(134)에 예를 들어 용접등의 방법으로 부착된다. 이러한 구조로 인하여 첨가제 분사장치와 결합하도록 제조되지 않은 기존의 연료 탱크상에 어떠한 변형 작업이 필요하지 않다는 것은 중요하다. 따라서, 분무 구조체를 지지하는 상기 파이프 부분을 연료 탱크 내로 삽입하고 또한 상기 연장부를 형성하는 슬리브를 단순히 끼우는 것만으로도 충분하기 때문에, 결과적으로 기존의 차량에 본 발명에 따른 장치를 장착하는 것이 용이하다. 그다음, 파이프(104)는 잠김부(104.1)에 의해 커넥터(123)까지 연장되고, 이 커넥터에 의해 분무 구조체(124)가 고정된다.
첨가제를 펄스 분무 방식으로 분사하기 위하여 설치된 분무 구조체(124)는 고압에 달한 첨가제를 필요로 하는바, 이 고압은 20×105Pa을 크게 초과하는 압력에서 작동 가능한 왕복 용적형 펌프를 사용함으로써 얻어진다. 액체 연료 내로 직접 수행되는 이러한 펄스 분무는 각 사이클 상에서 마치 연료내에 잠겨있는 기계적인 교반기가 사용된 것처럼, 상기 액체의 격렬한 교반을 발생시킨다. 이러한 교반 효과로, 해당 두 액체가 혼합성이 나쁜 경우에서도, 친화성 첨가제/연료 균질물이 얻어진다.
이 경우에, 분무를 조절하는 구조를 갖는 분무 구조체(124)가 도시되어 있다. 실제적으로 분무 구조체(124)의 지지는 이 분무구조체 본체의 후단을 안정시키도록 측방향 커넥터(lateral connector)(129)에 의해 달성되며, 상기 후단에 조절나사(128)가 제공되어, 상기 분무 구조체의 스프링의 교정(caliberation)을 변경시키는 것이 가능하며 체결 너트(127)는 이 조절 나사의 소정의 위치를 고정한다. 상기 분모 구조체(124)의 헤드(125)의 전방에 형성된 스프레이(126)는 그의 기계적 교반 효과가 최적화되도록 지향하는 방향 및 위치가 설정된다. 탱크(130)의 저면 위로 분무 구조체(124)가 위치하는 높이(h)는 주의깊게 선택되고, 또한 상기 분무 구조체(124) 축선의 경사 방향도 주의깊게 선택되는 바, 본 예에서의 경사 방향은 수평이다. 높이(h)에 있어서, 저면으로부터 충분한 거리가 실제적으로 선택되어 스프레이가 탱크의 저면에 너무 빨리 도달하는 것을 방지하는 바, 일반적으로는 분무 구조체(124)가 항상 연료속에 잠기기에 충분한 중간 높이로 설정한다. 변형예로서, 예를 들어 상기 분무 구조체의 축선을 실질적인 수직 방향을 따라 배치함으로써, 분무 구조체(124)의 다른 지향 방향이 선택될 수도 있다. 분무 구조체(124)의 정확한 고정을 유지하기 위하여, 예를 들어 약 8mm 직경의 금속제 튜브와 같은 파이프(104)가 실제적으로 사용된다.
부호(131.1)로 표시되는 레벨을 갖는 연료(131)를 포함하는 탱크(130)는 매우 통상적으로 연료 레벨을 검출하는 수단을 구비한다. 이 경우에,플랜지(139)에 의해 탱크(130)의 본체에 고정되는 검출 프로브(probe)(140)가 사용되며, 또한 이 프로브는 수직 로드(141)를 포함하고, 상기 수직 로드의 하단에는 분기된 플로트(146) 및 아암(144)을 지지하는 부재(143)가 제공되고, 상기 아암은 상기 단부 부재(143)의 가감저항기와 상호 작용하는 접점(145)을 포함한다. 연료레벨의 높이는 아암(144)의 경사도에 의해 주어지며, 제5도를 참조로 후술하는 바와 같이, 로드(141)를 둘러싸며 케이싱(102)내의 중앙 연산 및 제어 유니트에 연결되는 출력 와이어(138)로 이어지는 내부 와이어(142)에 의해 상기 아암의 경사도에 상응하는 신호가 전달된다. 이러한 방법으로, 기존의 레벨 검출 프로브에 의해 주어진 신호는 첨가제 탱크로부터 인출되는 첨가제의 양을 결정하는데 사용되며, 이에따라 첨가제 분사장치에 부가되는 특수한 레벨 프로브의 설치를 피할 수 있다. 따라서, 기존 차량의 탱크 및 레벨 프로브는 그대로 사용할 수 있으며, 적응 변형 또는 특수 내부 설비 없이도 기존차량에 쉽게 장착할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 방법의 특징들 중의 하나에 의하면, 인출되는 첨가제의 양은, 한편으로는 재급유되는 연료 탱크내의 연료 레벨의 변동의 함수로 다른 한편으로는 소정의 비율 설정-포인트의 함수로 결정될 수 있다.
제3도를 참조하면, 연장부를 형성하는 슬리브(134)상에 설치된 외부 접점(136)이 제공되어 있으며, 이 접점은 접속 와이어(137)에 의해 케이싱(102)내의 중앙 연산 제어 유니트에 연결된다. 상기 접점은 캡(135)과 직접적으로 상호 작용하여, 캡이 제거되었을 때 제1신호를 전달하고 캡이 복귀되었을때 제2신호를 전달함으로써, 캡이 복귀되었을때 소정량의 첨가제의 펄스식 분무의 분사 사이클을 초기화하는 것을 가능하게 한다.
전술한 바와 같이, 액체 연료 내로 직접 펄스식 분무에 의해 첨가제를 분사하기 위해서는 왕복 용적형 펌프를 사용하는 것이 필수적이다. 바람직한 실시예에서, 왕복 용적형 펌프가 사용되고, 인출되는 첨가제 양의 함수로서 자동적으로 설정되는 피스톤 행정수로 상기 펌프를 제어함으로써 첨가제의 펄스분무가 수행된다. 막 펌프(diaphragm pump)가 변형예로 사용될 수 있으나, 피스톤 펌프가 상기 요구에 가장 적합하다.
그러한 펌프 조립체의 필수적인 구조 요소들을 제4도를 참조로 기술한다.
펌프 본체(114)는 관중앙형(tubular central shape)이며, 이 펌프본체의 축선에 실질적으로 수직인 축선을 갖는 캠(150)의 설치를 허용하는 구름 베어링(151,52)을 내부로 갖는다. 설정된 분무 사이클의 함수로 형상이 결정되는 캠(150)은 펌프하부(115)를 차지하는 관형부(115.1)를 축방향으로 관통해 미끄러지는 롤러-지지 쉘(shell)(157)의 상부에 회전 가능하게 설치된 롤러(158)와 직접 상호 작용을 한다. 상기 롤러(158)는 스프링(159)에 의해 캠(150)에 접촉한 채 유지되며, 또한 이 스프링은 로드형 피스톤(160)의 상단이 결합되는 팬(161)에 작용하며, 상기 피스톤은 펌프 하부(115)에 견고하게 설치된 펌프 라이너(162)를 통해 미끄러진다. 각 분무 사이클에서의 첨가제의 통과를 위해 펌프 라이너(162)의 하부에 인출구(sunction hole)(163)가 구비되어, 첨가제가 출구 어댑터(164)를 통과하며, 이 어댑터 내부에는 교정되는 교정되는 스프링에 의해 하중을 받는 비복귀 밸브(165)가 제공된다.
또한 캠(150) 샤프트는 용적형 피스톤 펌프(112)의 구동수단의 방향으로 연장되어 부분(153)에 이어지며, 상기 부분은 립 실(lip seal)(154)를 통해 랜턴(118)내로 관입한다. 감속기어(117)의 출력 샤프트(117.1)가 캠샤프트 연장부를 마주보며, 랜턴(118)내로 관입한다. 상기 두 샤프트 단부(117.1,153)는 공통의 원통형 슬리브(155)내에 배치되고, 이들 두 샤프트 단부는 단일 또는 이중인 커플링 플레이트의 통과를 허용하는 횡방향 단부홈과 끼워맞춰진다. 이 경우에, 단일 플레이트(156)가 도시되어 있으며, 상기 플레이트의 제1의 기능은 캠(150)의 구동을 직접 커플링 이음하는 것이지만, 회전계수기(119)와 상호 작용함으로써 왕복 용적형 피스톤 펌프의 피스톤 행정수를 직접 계측하여 상기 펌프에 의해 이송되는 첨가제의 양을 모니터하는 부가적인 기능 또한 충족시킨다.
정해진 첨가제 양에 따라 제어되는 용적형 피스톤 펌프의 제어방법을 정리하여 설명하면 다음과 같다. 분사되어야 할 첨가제의 소망량으로부터 연산 유니트가 필요한 피스톤 행정수를 결정하고(피스톤 구성에 따라, 각 피스톤 행정수는 공지 체적의 액체를 방출함), 상응하는 명령을 전기 모터에 보낸다. 회전 플레이트(156)를 관찰하는 계수기(119)가 상기 모터의 출력축의 회전수를 계수하고, 이 정보는 케이블(121)을 통해 연산 유니트에 보내지며(제4도로부터 알수 있듯이 출력축의 1회전은 피스톤의 1행정에 해당함), 그에 따라, 이 연산 유니트는 소망 회전수에 도달하였을때, 전기 모터에 정지명령을 보낸다.
상기 펌프 조립체는 효율적인 교반 효과를 발생시키는 펄스식 분무를 얻는데 유리한 40×105Pa 내지 50×105Pa의 고압 이송에 적합하다. 수행된 시험 결과 본 분사장치에 의해 소비되는 전력은 실제 매우 적은바 예를 들어 100watt미만이어서, 소형의 펌프용 구동수단을 채용하는 것을 가능하게 한다(작동효율 내에서, 공급된 총에너지는 분무용으로 사용된다).
케이싱(102)내의 탑재형 연산 유니트는 첨가제 탱크로부터 인출되는 첨가제의 양의 함수로 피스톤 행정수를 자동적으로 결정하도록 구성되어 있다. 이 탑재형 연산 유니트에 관련한 블록 선도가 제5도를 참조로 기술된다.
케이싱(102)내의 탑재형 연상 유니트는 여기서 차량의 배터리(202)에 의해 전원을 공급받으므로, 이는 장점있는 작동의 독립성을 허용할 뿐만 아니라 차량 정지 및 시동이 꺼졌을 때에도 분사장치의 작동을 허용한다. 탱크의 캡과 결합하는 접촉부재가 이 경우에 설치되어 차량의 시동이 꺼졌을때 전원을 공급받은 바, 그 이유는 상응하는 데이타가 액체 연료내로 첨가제의 펄스식 분무 사이클을 초기화하기 위해 사용되기 때문이다.
탑재형 연산 유니트의 중앙부는 컴퓨터 또는 소형의 프로그래머블 기기(200)로 이루어진다. 연료 레벨을 디지탈화하는 유니트(215)가 상기 컴퓨터(200)에 결합되며, 이 유니트는 디지탈/아날로그 변환기(208)에 연결되고, 이 변환기는 관련 릴레이(207)가 커졌을때 연료 탱크 게이지 접점(206)에 연결될 수 있고, 이 릴레이의 다른 위치는 차량의 계기판의 표시등(indicator light)를 채용한 연료 레벨의 통상적인 표시장치에 결합되는 선(209)으로의 연결에 해당한다. 상기 프로그래머블 컴퓨터(200)에 결합되는 설정 포인트 유니트(214)가 여기에서는 6비트 유니트형으로 도식적으로 도시되어 있으며,이 유니트는, 탑재형 연산 유니트의 케이싱 내의 콘솔(도시안됨)을 프로그래밍 및/또는 상기 연산 유니트를 직접 조작함에 의한 비율 설정 포인트의 조정을 허용한다. 이러한 설정 포인트 유니트는 특히 각종의 첨가제가 사용되는 특수한 경우에 펄스 분무조건을 적응시키는 것이 가능하므로 매우 중요한 이점을 갖는다.
도시된 다른 스위칭 요소가 모두 종래의 유형이므로, 이하 간략이 기술한다. 펌프(116)의 구동모터에 연결된 접점 릴레이(203)와, 릴레이(205)에 인접한 관련 코일(204)이 도시되어 있다. 릴레이(205,207)의 코일(216,217)이 또한 도시되어 있고, 이 릴레이들은 프로그래머블 컴퓨터(200)와 결합하여 충분한 회로차단 전력을 얻기 위해 고 저류를 갖는 것을 가능하게 하는 증폭단(amplication stage)을 포함한다. 발광 다이오드(218,219)가 또한 제공되는바, 이 다이오드는 정상작동 또는 이상 작동의 검출에 해당하는 표시등(도시되지 않음)과 결합한다. 첨가제 탱크내의 첨가제 최소레벨과 연동하는 릴레이(212)가 또한 도시되어 있으며, 또한 펌핑 유니트의 회전 계수기(왕복 용적형 펌프의 피스톤 행정수의 계측)과 연동하는 릴레이(213), 캠 접점과 결합하는(따라서, 전술한 접촉 부재(136)에 연결되는)릴레이(210) 및 자동 체결 릴레이(213), 캠 접점과 결합하는(따라서, 전술한 접촉 부재(136)에 연결되는)릴레이(210) 및 자동 체결 릴레이(211)가 도시되어 있다. 또한 선택적인 이중 접속부(201,201.1)가 도시되어 있다. 접속부(201.1)는 모니터 등(monitoring light)의 사용을 가능하게하는 배터리(202)에 의한 영구 전력 공급에 해당하고, 반면에 접속부(201)는 프로그래머블 컴퓨터(200)가 사용되지 않을때 불필요한 에너지 소비를 방지하기 위한 릴레이(210,211)를 통한 전력 공급에 해당한다.
릴레이(207)가 닫혀 게이지(206)를 변환기(208)에 연결하면, 연료 탱크의 필러캡의 연이은 열림 및 닫힘은 연료 레벨의 두 연속적인 판독과 관련되며, 해당 신호들을 비교함으로써 소정 비율의 필요한 첨가제의 부피를 연산작업에 의해 결정하는 것을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 비율 설정-포인트는 바람직하게는 프로그래밍 및/또는 연산 유니트의 직접 조작에 의해 조절 가능하다.
또한, 제6도는 첨가제 탱크가 제거 가능하게 설치된 변형예를 도시한다. 마찬가지로, 주 유니트(101.1)를 갖는 첨가제 탱크(101)가 도시되어 있는바, 전술한 펌프 조립체에 해당하는 펌프 조립체가 직하방에 설치된 저장 유니트(101.2) 또한 도시되어 있다. 연료탱크의 1회 만유량에 필요한 첨가제의 부피에 실질적으로 해당하는 용량을 갖는 저장 유니트(101.2)는 저-레벨 접점(169)를 구비하는 곡관(168)의 아래에 위치한다. 상기 탱크의 주 유니트(101.1)는 두 자동천공 커넥터(166,167)에 의해 차량상에 영구적으로 설치된 조립체에 연결되어서, 이로인해 "카드리지"형으로 형성되는 첨가제 탱크를 사용하는 것을 가능하게 한다. 일단 상기 유니트(101.1)가 제자리에 설치되면, 설치작업은 전술한 고정된 유니트와 같다. 상기 주 유니트(101.1)가 비었을때, 상기 저-레벨 접점(169)이 경보신호를 발생시키고, 상기 저장 유니트(101.2)는 연료 탱크의 1회 만유량에 상응하는 양의 첨가제의 펄스식 분무를 가능하게 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 한하지 않으며, 등가의 수단에 의해 전술한 필수적인 특징들을 모방한 모든 변형예를 포함한다.

Claims (14)

  1. 탑재형 첨가제 탱크로부터 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동 분사하는 방법에 있어서, 케이싱(102)내의 탑재형 연산 유니트를 사용하여, 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제의 양이, 한편으로는 재충전에 따른 연료 탱크(130)내의 연료레벨 변동의 함수로, 다른 한편으로는 소정의 비율 설정-포인트의 함수로 결정되고, 또한 이와 같이 결정된 소정량의 첨가제는 액체 연료 내로 직접 수행되는 펄스 분무에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비율 설정-포인트는 이를 위해 케이싱(102)내의 탑재형 연산 유니트내에 설치된 콘솔의 프로그래밍 또는 상기 연산 유니트의 직접 조작에 의해 조절가능한 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 첨가제의 펄스 분무는 인출되는 첨가제의 양의 함수로서 자동적으로 결정되는 피스톤 행정수에 의해 상기 첨가제 탱크(101)와 상기 연료 탱크(130) 사이에 위치하는 용적형 피스톤 펌프를 제어함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연료 탱크(130)의 1회 만유량에 상응하는 양의 첨가제를 인출하는 것이 가능하도록 결정되는 상기 첨가제 탱크(101)내의 첨가제의 최소 레벨 상태가 검출되고, 또한 상기 최소레벨이 검출되었을때 발광 또는 가청 경보가 작동하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 방법.
  5. 탑재형 첨가제 탱크(101)로부터 차량의 연료 탱크(130)내로 첨가제를 자동분사하는 장치에 있어서, 상기 첨가제 탱크(101)를 상기 연료 탱크(130)에 연결하는 첨가제 분사회로(103)로서, 첨가제 탱크(101)로부터 소정량의 첨가제를 인출하도록 배치된 왕복 용적형 펌프(112)와, 상기 펌프(112)의 출구로부터 상기 연료 탱크(130)로 진행하여 상기 연료 탱크내로 관입하는 파이프(104)와, 상기 파이프(104)의 단부에 장착되고 액체 연료내로 직접 첨가제의 펄스 분무를 수행하기 위하여 위치된 분무 구조체(124)를 포함하는 첨가제 분사회로(103)와, 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제의 양을 결정하며 이와 같이 결정된 첨가제 양의 함수로 상기 용적형 펌프(112)의 작동을 제어하는데 사용되는 케이싱(102)내의 탑재형 연산 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 왕복 용적형 펌프(112)는 피스톤 펌프이며, 케이싱(102)내의 상기 탑재형 연산 유니트는 인출되는 첨가제 양의 함수로 피스톤 행정수를 자동적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용적형 피스톤 펌프(112)는 상기 첨가제 탱크(101)의 직하방에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  8. 제5항 내지 제7항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(104)는, 상기 연료 탱크(130)의 필러 캡과 결합하는 개구(133)를 통해 상기 연료탱크(130)내로 관입하고, 필러 연장부를 형성하는 슬리브(134)를 통과하며, 또한 단부에 상기 분무 구조체(124)가 설치되는 잠김부(104.1)에 의해 연장되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 파이프(104)는 용접 등에 의해 상기 필러 연장부(134)에 견고하게 부착되며, 상기 연장부는 그 연장부의 상부에 설치된 탱크의 캡(135)과 상호 작용하는 접촉 부재(136)를 부가적으로 외측에 가지며, 상기 접촉 부재는 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트에 연결되어 상기 캡의 개방 및 폐쇄에 관한 데이타를 전달하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  10. 제5항 내지 제7항중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트는 프로그램 가능하거나 설정-포인트 유니트(214)를 포함하고 또는 양자를 겸비함으로써, 상기 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제양의 비율 설정-포인트가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트는 차량의 배터리(202)에 의해 전원을 공급받고, 차량의 시동이 꺼졌을때 전원을 공급받기 위해 접촉 부재(136)가 상기 탱크의 캡에 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트는 차량의 배터리(202)에 의해 전원을 공급받고, 차량의 시동이 꺼졌을때 전원을 공급받기 위해 접촉 부재(136)가 상기 탱크의 캡에 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트는 프로그램가능하거나 설정-포인트 유니트(214)를 포함하고 또는 양자를 겸비함으로써, 상기 첨가제 탱크(101)로부터 인출되는 첨가제양의 비율 설정-포인트가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 케이싱(102)내의 상기 연산 유니트는 차량의 배터리(202)에 의해 전원을 공급받고, 차량의 시동이 꺼졌을 때 전원을 공급받기 위해 접촉 부재(136)가 상기 탱크의 캡에 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 탱크내로 첨가제를 자동분사하는 장치.
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