KR100920097B1 - 왕복 피스톤 연료 펌프 및, 자동차 히터 작동 방법 - Google Patents

왕복 피스톤 연료 펌프 및, 자동차 히터 작동 방법

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Abstract

본 발명은 왕복 피스톤 연료 펌프(16), 특히 자동차 히터(10)용 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 관한 것으로, 전자기적으로 구동되고 액체 연료를 운반하기 위하여 제공되며, 엘라스토머(36)를 포함하여 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 의하여 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재(34)를 구비한다.
본 발명에 따르면, 엘라스토머(36)를 가열하는 수단이 제공된다.
본 발명은, 또한 자동차 히터(10)를 작동하는 방법에 관한 것으로, 자동차 히터(10)는 액체 연료로 작동되고 버너(14) 및 왕복 피스톤 연료 펌프(16)를 구비하며, 왕복 피스톤 연료 펌프(16)는 엘라스토머(36)를 포함하여 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 의하여 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재(34)를 구비한다.
본 발명에 따르면, 버너(14)의 점화 전에 엘라스토머(36)를 미리 가열한다.

Description

왕복 피스톤 연료 펌프 및, 자동차 히터 작동 방법 {RECIPROCATING PISTON FUEL PUMP, AND METHOD FOR OPERATING AN AUTOMOTIVE HEATER}
본 발명은 왕복 피스톤 연료 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기적으로 구동되며, 액체 연료를 퍼올리기 위하여 제공되고, 엘라스토머를 포함하여 왕복 피스톤 연료 펌프에 의해 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재를 구비하는 자동차 히터용 왕복 피스톤 연료 펌프에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 액체 연료로 작동되며, 버너를 구비하고, 엘라스토머를 포함하여 왕복 피스톤 연료 펌프에 의해 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재를 구비한 왕복 피스톤 연료 펌프를 포함하는 자동차 히터의 작동 방법에 관한 것이다.
일반적인 왕복 피스톤 연료 펌프는 예컨대, 논문 Fahrzeung- und Verkehrstechnik, Technische Mitteilungen [자동차 및 교통 엔지니어링, 기술 보고] 97 (2004), No. 1, 9-11쪽에 공지되어 있으며, 도 1에 개략적인 단면도로 도시된다.
도 1에 도시된 왕복 피스톤 연료 펌프(16')는 액체 연료를 화살표로 표시된 방향으로, 즉 연료 인입구(18)에서 연료 배출구(20)로 퍼올리기 위해 제공된다. 전기 단말(42)에 적절한 전압이 인가되자마자, 와인딩(22)을 통해 전기가 흘러서 왕복 피스톤(24)의 이동을 전자기적으로 유도한다. 먼저, 펌프 챔버(30) 내 연료가 배출관의 유체 저항을 거슬러 비복귀 밸브(28)를 통해 배출된다. 그런 후, 와인딩(22)을 통과하는 전류는 차단된다. 복원 스프링(26)은 왕복 피스톤(24)을 좌측으로 휴식 위치까지 압박한다. 액체 연료는 흡기 밸브(32)를 통해 인입되어 펌프 챔버(30)를 채운다. 이러한 펌프 원리에 따라, 부피 측정적으로 매우 정밀한 연료의 운반 또한 가능한데, 매우 낮은 점성의 연료도 가능하다. 운반 양은 기동 전압 펄스(triggering voltage pulse)의 주파수를 통해 정확하게 조절될 수 있다.
그러나, 왕복 피스톤(24)의 전후 이동으로 인하여 연료 시스템에는 원하지 않는 맥동이 발생한다. 이러한 맥동을 적어도 부분적으로 억제하기 위하여, 송풍기 형상의 엘라스토머(36)를 포함하는 댐핑 부재(34)가 제공되는 것은 이미 알려져 있다. 액체 연료가 시추공(40)을 통과하여 엘라스토머(36)와 접촉할 때, 엘라스토머(36)는 성형된 플라스틱부(44)에 의해 형성된 댐퍼 하우징 내부에 제공되는 인접 챔버(38)로 연장한다. 이를 위한 필수 조건으로는, 엘라스토머(36)가 적소에 "안착"되도록 하는 연료 시스템 내의 특정 배압이 있다.
도 1에 도시된 왕복 피스톤 연료 펌프(16')의 문제점 중 하나는 댐핑 부재(34)가 외부의 혹한, 예컨대 -23℃ 이하의 온도에서 기능을 발휘하지 못한다는 점인데, 이는 엘라스토머(36)가 (엘라스토머(36)의 일반적인 엘라스토머점(유리전이점)은 예컨대 -23℃이다.) 경화되거나 유리전이를 겪기 때문이다. 또 다른 문제점은 디젤 버너용으로 -20℃ 이하의 온도에서 사용이 승인된 유일한 연료로서 소위 북극(Arctic) 디젤이 낮은 점성 때문에 겨울(winter) 디젤이 상온에서 발생하는 배압보다 -20℃ 이하의 온도에서 훨씬 더 낮은 배압을 발생한다는 점이다. 따라서, 엘라스토머(36)의 엘라스토머점에 이르기도 전에 댐핑 부재(34)의 기능성이 감소된다. 때때로, "적당히" 추운 온도, 예컨대 -20℃ 이상의 온도에서, 연료 시스템 내의 맥동으로 인하여 자동차 히터에 의한 CO 배출이 증가하기도 한다. 극히 낮은 온도, 예컨대 -30℃ 이하의 온도에서, 연료 시스템 내의 맥동으로 인하여 연소 작업의 안정화가 이루어지지 않는 문제가 발생하기도 한다. 그러한 경우에, 버너를 시동하는 것은 가능하지만, 버너가 일정 시간이 지나면 불안정화되거나 예열 플러그가 꺼진 후, 즉 화염의 기부를 지지하는 에너지가 없을 때, 소멸된다. 이러한 원하지 않는 화염의 소멸은, 예컨대 예열 플러그의 오프 후 0 내지 5분 내에 발생한다.
본 발명의 목적은 상기한 문제들을 방지하고, 예컨대 -20℃ 이하의 온도에서도 맥동없이 연료의 펌핑이 가능하도록 일반적인 왕복 피스톤 연료 펌프 및 그 방법을 향상시키는 것이다.
이러한 목적은 독립항의 특징을 통해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예와 상세한 설명은 종속항으로부터 도출된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 도면을 기본으로 하여 예시로 하기에 상세히 설명된다.
도 1은 본 명세서에 이미 설명된, 공지된 왕복 피스톤 연료 펌프의 개략적인 단면도이다.
도 2는 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프를 포함하는 자동차 히터를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 3은 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 제1 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 제2 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 제3 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 2의 자동차 히터의 일부인 연료 밸브의 제1 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 2의 자동차 히터의 일부인 연료 밸브의 제2 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 2의 자동차 히터의 일부인 연료 밸브의 제3 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 9은 도 2의 자동차 히터의 일부인 연료 밸브의 제4 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
신규한 왕복 피스톤 연료 펌프는 엘라스토머를 가열하기 위한 수단이 제공된다는 점에서 종래 기술의 일반적인 상태에 준한다. 최고 하중점에 이를 때까지 △x℃로 엘라스토머를 가열하는 것은 댐핑 부재의 효과적인 작동 범위의 직접적인 확장/축소에 해당하고, 따라서 특히 자동차 히터의 버너의 특성 맵을 동일한 수치 △x℃로 부 온도 범위(negative temperature range)에 확장/축소하는 것에 해당한다. 이러한 신규한 접근 덕분에, 자동차 히터가 -30℃에서 북극 디젤로 작동되는 것이 가능하다. 가열되어 더 부드러워진 엘라스토머로 인하여, 연료 시스템 내의 맥동의 강도가 저하되어 자동차 히터의 버너는 더욱 안정된 조건에서 작동될 수 있으므로, 따라서 (맥동이 "시끄러운" 연소 소음을 발생시키는) 예컨대, -20℃ 이상의 적당히 낮은 온도에서 연소 소음은 더욱 일정하고 잔잔해진다. 자동차 히터에 있어서, 온도가 예컨대 -25℃의 소정의 제한 온도 이하일 때, 더 낮은 맥동 때문에 화염 분리 경향이 더 낮은 온도를 향하여 이동한다. 예컨대, 0 내지 -20℃의 "더 높은" 온도에서, 더 낮은 맥동 때문에 북극 디젤과 겨울 디젤을 모두 사용하는 자동차 히터로 CO 배출의 감소가 이루어질 수 있다.
신규한 왕복 피스톤 연료 펌프는 엘라스토머를 가열하는 수단이 전기 히터를 포함한다는 사실 때문에 유리하게 향상되었다. 전기 히터는 직,간접적으로 모두 작동될 수 있다. 예컨대, 엘라스토머 물질로 도입된 가열선, 예컨대 스키 장비 및 다른 장비뿐만 아니라 자동차의 전면 유리를 가열하기 위한 것으로 알려진 가열선이 제공될 수 있다. 연료를 실제로 펌핑 개시하기 전에, 필요한 최소 탄성을 위한 제한 온도가 연료 펌핑 개시 때 초과되도록 가열선이 전류를 수신하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제 가열에서는 가열 요소, 예컨대, 왕복 피스톤 연료 펌프 내 액체 연료를 가열하기 위해 제공되는 PTC 가열 요소를 포함하는 것도 가능하다. 하나 이상의 그러한 가열 요소는 예컨대, 전자석의 와인딩과 병렬로 연결될 수 있다. 물론, 개별 트리거(triggering) 또한 가능하다. 예컨대, PTC 가열 수단은 매우 높은 저항-온도 계수를 갖는다. 따라서, 추운 온도에서 시동시, 펌프 내의 적은 양의 연료는 예컨대, 50℃의 최대 온도까지 급속히 가열된다. 이러한 온도 수준에서는 가열 도체의 저항이 매우 커서 언급할 만한 어떤 가열 출력도 운반되지 않는다. 그리고, 가열된 연료는 엘라스토머를 가열시키며, 그에 따라 그 탄성을 증가시킨다. 부가적으로 또는 선택적으로, 엘라스토머를 가열시키기 위하여 해당 가열 요소는 엘라스토머에 근접하게 제공될 수도 있다.
따라서, 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프에서, 엘라스토머를 가열하는 수단은 전자기적으로 구동되는 왕복 피스톤 연료 펌프의 와인딩을 포함하는 것이 가능하다. 공지된 왕복 피스톤 연료 펌프의 와인딩 및/또는 자석 코일은 낮은 온도에서 전원을, 예컨대 8 와트까지 소비한다. 이러한 전원은 주로 열로 변환되며, 그 열은 엘라스토머를 가열하도록 유리하게 이용될 수 있다.
이와 같은 상황에서, 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 바람직한 실시예는 엘라스토머와 외부 환경 사이의 영역에 제공될 열절연 물질을 제공한다. 주로, 당업자에게 잘 알려진 열 절연 물질은, 예컨대 발포 플라스틱 및/또는 팽창된 금속을 사용할 수 있다. 이러한 외부 환경에 대한 열 절연성으로 인하여, 왕복 피스톤 연료 펌프로부터 배기열이 엘라스토머를 가열하도록 유리하게 이용될 수 있다. 여기서, 왕복 피스톤 연료 펌프 전체가 아니라, 그 대신 댐핑 부재의 영역만 절연됨으로써 왕복 피스톤 연료 펌프의 다른 요소들이 과열되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
부가적으로 또는 선택적으로, 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프에 있어서, 와인딩의 열을 엘라스토머에 전달할 수 있는 열 전도성을 갖는 물질이 와인딩과 엘라스토머 사이의 영역에 제공될 수 있다. 금속, 특히 알루미늄과 같은 물질이 고려될 수 있다. 여기서, 댐핑 부재와 접촉하는 금속 리브(rib)나 금속 하우징 요소가 하나 이상의 열교(heat bridge)를 형성하는 것이 가능하다.
신규한 방법은 버너가 점화되기 전에 엘라스토머가 가열된다는 점에서 종래 기술의 일반적인 상태에 준한다. 예열 플러그 서포트를 구비한 자동차 히터의 시동 단계의 시간 범위는 예컨대, 2분일 수 있다. 이러한 시간 범위는 엘라스토머를 가열하는데 최소한으로 사용될 수 있는 시간이며, 대부분의 경우에는, 제공되는 가열 요소에 의한 전원의 흡수 때문에 계량 펌프를 가열한 다음 엘라스토머를 가열하기에 충분한 시간이다. 왕복 피스톤 연료 펌프의 폐열이 엘라스토머를 가열하는데 사용된다면, 더 높은 온도에서 전원 흡수가 더 낮기 때문에 더 높은 온도에서 왕복 피스톤 연료 펌프의 과열이 방지된다.
신규한 방법에 있어서, 엘라스토머는 전기 가열 장치에 의하여 가열되는 유리한 방식 또한 가능하다. 전기 가열 장치는 특히 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프용 전기 가열 장치에 관하여 이미 설명되었던 요소들을 포함할 수 있다. 중복을 피하기 위하여 각 요소들은 전술한 설명을 참조한다.
또한, 이론상으로, 신규한 방법에서 엘라스토머가 전자기적으로 구동되는 왕복 피스톤 연료 펌프의 와인딩에 의하여 가열되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도면에서, 동일하거나 유사한 참조 부호는 중복을 피하기 위하여 이미 한번 언급된 동일하거나 유사한 구성 요소를 언급하기 위해 사용된다.
도 2는 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프를 포함하는 자동차 히터를 나타내는 개략적인 블록도이다. 본 도면에 도시된 자동차 히터는 예컨대, 추가 히터이거나 보조 히터일 수 있다. 본 도면에 도시된 자동차 히터는 액체 연료가 연료 탱크(12)에서 버너/열 교환 장치(14)로 퍼올려질 수 있도록 돕는 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프(16)를 포함한다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 온풍 가열이거나 수가열에 따라, 버너/열 교환 장치(14)는 다른 공기 유로(air line) 및/또는 수관(water line)(미도시)과 연결된다. 버너/열 교환 장치(14)는 또한 연료 공급을 전체적으로 또는 부분적으로 막는 연료 밸브(52) 및/또는 (84)를 포함한다. 이러한 연료 밸브(52) 및/또는 (84)는 반드시 버너/열 교환 장치(14)와 일체로 형성될 필요는 없으며, 대신 왕복 피스톤 연료 펌프(16)와 버너/열 교환 장치(14) 사이에 배치될 수도 있다.
도 3에 도시된 왕복 피스톤 연료 펌프(16)는 액체 연료를 화살표로 표시된 방향, 즉 연료 인입구(18)에서 연료 배출구(20)로 퍼올리기 위한 것이다. 전기 단말(42)에 적절한 전압이 인가되자마자, 와인딩(22)을 통해 전기가 흘러 왕복 피스톤(24)의 이동이 전자기적으로 유도된다. 먼저, 펌프 챔버(30) 내의 제1 액체 연료는 배출관(output line)의 유체 저항을 거슬러 비복귀 밸브(28)를 통해 배출된다. 그런 후, 와인딩(22)을 통과하는 전류는 차단된다. 복원 스프링(26)은 왕복 피스톤(24)을 좌측으로 휴식 위치까지 강제로 압박한다. 이렇게 함으로써, 액체 연료는 흡기 밸브(32) 및 펌프 챔버(30)를 통해 인입되어 펌프 챔버를 채운다. 이러한 펌프 원리에 따라, 서두에 전술한 바와 같이, 매우 낮은 점성를 갖는 연료를 운반하는 것뿐만 아니라 부피 측정적으로 정밀하게 운반하는 것 또한 가능한데, 운반 비율은 기동 전압 펄스의 주파수를 통해 정확하게 조절될 수 있다.
왕복 피스톤 연료 펌프의 작동 동안 발생하는 맥동을 적어도 부분적으로 억제하기 위하여, 송풍기 형상의 엘라스토머(36)를 포함하는 서두에 전술된 댐핑 부재(34)가 제공된다. 액체 연료가 시추공(40)을 통과하여 엘라스토머(36)와 접촉할 때, 엘라스토머(36)는 성형된 플라스틱부(44)에 의해 형성된 댐퍼 하우징 내부에 제공되는 인접 챔버(38)로 연장한다. 이를 위한 필수 조건으로는, 엘라스토머(36)가 적소에 "안착"되도록 하는 연료 시스템 내의 특정 배압이 있다. 이 점에 있어서, 도 3에 도시된 왕복 피스톤 연료 펌프는 도 1을 기초로 도시된, 공지된 왕복 피스톤 연료 펌프와 유사하다.
그러나, 도 3에 도시된 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 실시예는 엘라스토머(36)를 가열하는 전기 히터를 구비한다. 본 실시예에 설명된 경우에, 전기 히터는 엘라스토머(36) 인근에 배치된 복수의 PTC 가열 요소(46a), 엘라스토머(36)에 일체로 형성된 적어도 하나의 가열선(46b), 및 펌프 챔버(30) 근처에 배치된 두 개의 PTC 가열 요소(46c)를 포함한다. 본 실시예에 설명된 가열 요소들(46a, 46b 및 46c)을 반드시 모두 포함할 필요는 없으나, 대신 가열 요소들(46a, 46b 및 46c) 중 어느 한 종류만을 선택적으로 포함하는 것이 엘라스토머(36)를 적절히 가열하기에 충분할 수 있음은 자명하다. PTC 가열 요소(46a 및 46c)의 효과를 최적화하기 위하여, PTC 가열 요소(46a 및 46c)의 열을 전달할 수 있는 열 전도성을 갖는 물질, 즉 금속이 가열되어야 하는 영역, 예컨대 엘라스토머(36) 및/또는 펌프 챔버(30)와 각각의 PTC 가열 요소 사이에 제공된다면 유리하다. 엘라스토머(36)의 가장 직접적인 가열은 가열선(들)(46b)에 의하여 이루어진다. PTC 가열 요소(46c)에 의한 연료의 가열은 엘라스토머(36)의 가열뿐만 아니라 연료의 예열에도 유리하여 더욱 양호한 연소를 가능하게 한다. PTC 가열 요소(46a)는 액체 연료와 접촉하는 물질뿐만 아니라 엘라스토머(36)와 접촉하는 물질을 가열하는 한, 중간물질을 나타낸다. 본 도면에 도시된 가열 요소들(46a, 46b, 46c) 중 일부 또는 모두는 와인딩(22)과 병렬로 연결되거나 또는 따로 트리거된다. 개별 트리거는 더 복잡하지만 펌프 작동과 별개로 예열이 이루어지게 한다.
도 4에 도시된 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 실시예는, 가열 요소는 제공되지 않으나 대신 엘라스토머(36)가 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 폐열에 의하여 가열된다는 점에서 도 3에 따른 실시예와 다르다. 이러한 가열을 허가하기 위하여 및/또는 최적화하기 위하여, 댐핑 부재(36)의 영역은 열절연 물질에 의하여 둘러싸인다. 본 도면에 도시되지는 않았지만, 열절연 물질(50)은 선택적으로 층 구조를 갖는다. 어떠한 경우에도, 왕복 피스톤 연료 펌프(16)는 열절연 물질에 의하여 완전히 둘러싸이지 않는 것이 바람직한데, 그 이유는 특히 더 높은 외부 온도에서 왕복 피스톤 연료 펌프의 과열로 이어지기 때문이다.
도 5에 도시된 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 실시예는, 가열 요소는 제공되지 않으나 대신 와인딩(22)에서 발생되는 열에 의하여 엘라스토머(36)의 가열이 이루어진다는 점에서 도 3에 따른 실시예와 다르다. 이 때문에, 와인딩(22)의 열을 엘라스토머(36)에 전달할 수 있는 열 전도성을 갖는 물질(48)이 와인딩(22)과 엘라스토머(36) 사이에 제공된다. 상기 물질(48)은 알루미늄과 같은 금속일 수 있는데, 특히 이러한 경우에 금속은 리브 형태로 형성되어 적절한 열교를 만들 수 있다. 도 5에 도시되지는 않았지만, 연료를 가열하기 위하여, 열교를 액체 연료와 접촉하는 영역에 위치시키는 것도 유리할 수 있다. 그러나 본 도면에 도시된 경우에, 상기 물질(48)은 성형된 플라스틱부(44)에 금속 리브의 형태로 일체로 형성되며 엘라스토머(36)만 가열한다.
도 3 내지 5를 참조하여 설명된 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 실시예들은 원하는 방식으로 상호 결합될 수 있음은 당업자에게 자명하며 이러한 가능한 모든 결합은 여기에 개시된다.
액체 연료로 작동되는 자동차 히터, 예컨대 도 2에 도시된 자동차 히터를 작동하는 신규한 방법은 버너(14)(도2) 점화 전에 엘라스토머(36)를 미리 가열하는 것으로써 전술한 신규한 왕복 피스톤 연료 펌프의 모든 실시예들에 실시될 수 있는 것 또한 자명하다. 와인딩(22)을 통해 발생된 열이 엘라스토머(36)를 가열하기 위해 사용된다면, 버너의 점화 전에 즉, 엘라스토머(36)를 가열하기에 충분한 열량이 왕복 피스톤(24)의 이동의 개시없이 발생하도록 와인딩(22)에 비교적 약한 전류만 인가하는 것이 적절할 수 있다.
도 6은 도 2의 자동차 히터(10)의 일부인 연료 밸브(52)의 제1 실시예의 개략적인 단면도를 나타낸다. 연료 밸브(52)는 연료 인입구(54) 및 연료 배출구(56)를 구비하며 전자기적으로 작동되는 동축 밸브이다. 전기 단말(74)에 적절한 전압이 인가되면, 와인딩(58)을 통해 전기가 흘러 밸브 피스톤(60)은 도 6의 다이어그램을 기본으로 우측으로 모션 설정됨으로써 연료 밸브(52)가 개방되고 연료는 연료 인입구(54)에서 연료 배출구(56)로 유동될 수 있다. 와인딩(58)의 무전류 상태에서, 복원 스프링(62)은 도 6의 다이어그램을 기본으로 밸브 피스톤(60)을 좌측으로 압박하여 밸브 피스톤(60)이 밸브 시트(64)와 함께 작동하여 연료 밸브(52)를 잠근다.
다수의 경우, 왕복 피스톤 연료 펌프 자체는 하나의 댐핑 부재를 구비하는 것으로도 충분하지만, 도 6에 도시된 연료 밸브(52)는 연료 시스템 내의 맥동을 억제하는 쪽으로도 기여하는 추가 댐핑 부재를 구비한다. 이러한 경우, 댐핑 부재(66) 또한 송풍기 형상의 엘라스토머(68)를 포함한다. 액체 연료가 시추공(72)을 통과하여 엘라스토머(68)와 접촉할 때, 엘라스토머(68)는 성형된 플락스틱부(76)에 의하여 형성된 댐퍼 하우징 내에 제공되는 인접 챔버(70)로 연장한다. 이를 위한 필수 조건으로는, 엘라스토머(36)가 적소에 "안착"되도록 하는 연료 시스템 내의 특정 배압이 있다.
예컨대, FKN2 물질로 이루어진 엘라스토머(68)는 예컨대, -23℃ 미만의 매우 낮은 온도에서 유리전이를 겪는 것을 방지하기 위하여, 댐핑 부재(66)에 전기 히터가 제공된다. 본 실시예에 설명된 경우에, 전기 히터는 엘라스토머(68) 근처에 배열된 복수의 PTC 가열 요소들(78a)과 엘라스토머(68)에 일체로 형성된 적어도 하나의 가열선(78b)을 포함한다. 본 도면에 도시된 가열 요소들(78a 및 78b)이 모두 존재할 필요는 없지만, 대신 선택적으로 가열 요소들 중 어느 하나(78a 또는 78b)만으로도 엘라스토머를 적절히 가열하기에 충분하다는 것은 자명하다. PTC 가열 요소(78a)의 효과를 최적화하기 위하여, PTC 가열 요소(78a)의 열을 엘라스토머(68)에 전달할 수 있는 열 전도성을 갖는 물질, 예컨대 금속이 가열될 영역, 즉 엘라스토머(68)와 각각의 PTC 가열 요소(78a) 사이에 제공된다면 유리하다. 엘라스토머(68)의 직접적인 가열은 가열선(78b)에 의하여 이루어진다. PTC 가열 요소(78a)는 엘라스토머(36)와 접촉하는 물질 및 액체 연료와 접촉하는 물질을 모두 가열한다. 연료의 예열은 엘라스토머(68)의 간접적인 가열을 제공하며 더 좋은 연소에 이르게 한다. 액체 연료 가열 전담용으로 다른 가열 요소(미도시)도 선택적으로 제공될 수 있다. 본 도면에 도시된 가열 요소들(78a 및 78b) 중 일부 또는 모두는 와인딩(58)과 병렬로 연결되거나 또는 따로 트리거된다. 개별 트리거는 더 복잡하지만 밸브 설정과 별개로 재가열되게 한다.
도 7에 도시된 연료 밸브(52)는 가열 요소는 제공되지 않으나 대신 엘라스토머(68)가 연료 밸브(52)로부터 폐열에 의하여 가열된다는 점에서 도 6에 따른 실시예와 다르다. 이러한 가열을 허가하거나 및/또는 최적화하기 위하여, 댐핑 부재(66)의 영역은 열절연 물질(82)에 의하여 둘러싸인다. 본 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 물질(82)은 선택적으로 층 구조를 가질 수 있다. 연료 밸브(52)가 개방될 때, 와인딩(58)에 인가된 해당 전류로 인해 충분한 폐열이 발생되어 엘라스토머(68)를 가열하는 것은 자명하다. 그러나, 연료 밸브(52)는 또한 와인딩(58)을 통과하는, 연료 밸브(52)를 개방하기에 충분하지 않은 낮은 수준의 전류가 엘라스토머(68)를 가열하기에 충분하도록 설계될 수 있다.
도 8에 도시된 연료 밸브(52)의 실시예는 가열 요소는 제공되지 않지만 대신 와인딩(58)에서 발생된 열과 적어도 하나의 열교에서 엘라스토머(68)로 옮겨진 열에 의하여 엘라스토머의 가열이 이루어진다는 점에서 도 6에 따른 실시예와 다르다. 이 때문에, 와인딩(58)의 열을 엘라스토머(68)로 전달할 수 있는 열전도성을 갖는 물질(80)이 와인딩(58)과 엘라스토머(68) 사이에 제공된다. 상기 물질(80)은 특히 알루미늄과 같은 금속일 수 있으며, 이러한 경우 예컨대 리브의 형태로 형성되어 적절한 열교를 만들 수 있다. 본 도면에 도시되지 않았지만, 또한 연료를 가열하기 위하여 액체 연료와 접촉하는 영역에 열교를 위치시키는 것이 유리할 수 있다. 본 실시예에 설명된 경우에, 상기 물질(80)은 성형된 플라스틱부(76)에 금속 리브의 형태로 일체로 형성되며 적어도 주로 엘라스토머(68)만 가열한다.
도 6 내지 8을 참조하여 설명된 연료 밸브(52)의 실시예 또한 어떤 방식으로든 상호 결합될 수 있음은 당업자에게 자명하며, 이러한 가능한 모든 결합은 여기에 개시된다.
도 9는 상기 연료 밸브(52) 대신, 도 2의 자동차 히터(10)의 일부인 연료 밸브(84)의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도를 나타낸다. 연료 밸브(84)의 경우, 연료 인입구(86) 및 연료 배출구(88)를 구비하며 전자기적으로 작동되는 동축 밸브이다. 전기 단말(98)에 적절한 전압이 인가되면, 와인딩(90)을 통해 전기가 흘러 밸브 피스톤(92)이 도 9의 다이어그램을 기본으로 우측을 향하여 모션 설정됨으로써 연료 밸브(84)가 개방되고 연료는 연료 인입구(86)에서 연료 배출구(88)로 유동할 수 있다. 와인딩(90)의 무전류 상태에서, 복원 스프링(94)은 도 9의 다이어그램을 기본으로 밸브 피스톤(92)을 좌측으로 압박하여 밸브 피스톤(92)이 밸브 시트(96)와 함께 작동하여 연료 밸브(84)를 잠근다.
도 9에 도시된 연료 밸브(84)는 연료를 예열하도록 설계된다. 연료를 예열하기 위하여, 와인딩(90)의 열을 연료가 접촉하는 영역으로 전달할 수 있는 열전도성을 갖는 물질(88)이 와인딩(90)과 연료가 접촉하는 영역 사이에 제공되며, 와인딩(90)에 의하여 발생된 열이 사용된다. 상기 물질(88)은 특히 알루미늄과 같은 금속일 수 있다. 열절연 물질(100)을 연료 밸브(84)의 외부 영역에 제공함으로써 연료의 가열이 최적화된다. 상기 물질(100)은 주로 당업자에게 잘 알려진 절연 물질, 예컨대, 팽창된 금속 및/또는 발포 플라스틱에 의하여 형성될 수 있다. 본 도면에 도시되지 않았지만, 상기 물질(100)은 또한 층 구조를 가질 수 있다. 연료 밸브(84)가 개방될 때, 와인딩(90)을 통해 흐르는 해당 전기 로 인해 충분한 폐열이 발생되어 연료를 예열하는 것은 자명하다. 그러나, 와인딩(90)을 통해 흐르는 더 낮은 전류의 유동이 연료 밸브(84)를 개방하기에 충분하지 않더라도 연료를 예열하기에 충분하도록 연료 밸브(84)를 설계할 수 있다.
도 9에 도시된 연료 밸브(84)의 사용 덕분에, 일반적으로 사용되는 가열 카트리지(cartridge)를 생략하는 것이 선택적으로 가능하다. 그러한 가열 카트리지는 대개 예컨대, 40 와트의 높은 전력 소비를 가지므로, 따라서 자동차 히터의 점화 작동 내내 전원을 수신하지 않으며 대신 시동 단계 동안만 전원을 수신한다. 이와는 대조적으로, 버너 작동 내내 연료 밸브(84)로 연료가 예열될 수 있으며, 필요하다면, 연료 밸브(84)는 증가된 전력 소비를 가질 수 있다. 연료의 가열로 결과적으로 연료의 엔탈피 증가와 점도의 감소가 이루어져 연소 작업에 대한 긍정적인 효과를 얻는다.
도면 및 청구항뿐만 아니라 전술한 설명에 개시된 본 발명의 특징들은 단독으로 또는 결합하여 본 발명의 완성에 매우 중요한 요소이다.

Claims (8)

  1. 전자기적으로 구동되며 액체 연료를 운반하기 위해 제공되는 왕복 피스톤 연료 펌프(16)로서, 엘라스토머(36)를 포함하여 상기 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 의해 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재(34)를 구비하는 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 있어서, 상기 엘라스토머(36)를 가열하기 위하여 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 연료 펌프(16).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머를 가열하는 수단은 전기 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 연료 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엘라스토머를 가열하는 수단은 전자기적으로 구동되는 상기 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 와인딩(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 연료 펌프.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    열절연 물질이 상기 엘라스토머(36)와 외부 환경 사이의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 연료 펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    와인딩(22)의 열을 엘라스토머(36)에 전달할 수 있는 열전도성을 갖는 물질(48)이 상기 와인딩(22)과 상기 엘라스토머(36) 사이의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 연료 펌프.
  6. 액체 연료로 작동되며 버너(14) 및 왕복 피스톤 연료 펌프(16)를 구비하는 자동차 히터(10)를 작동하는 방법에 있어서, 상기 왕복 피스톤 연료 펌프(16)는 엘라스토머(36)를 포함하여 상기 왕복 피스톤 연료 펌프(16)에 의하여 발생되는 맥동을 감소시키는 댐핑 부재(34)를 구비하고, 상기 방법은 상기 버너(14)의 점화 전에 상기 엘라스토머를 미리 가열하는 것을 특징으로 하는 자동차 히터(10)를 작동하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엘라스토머(36)는 전기 히터에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 자동차 히터를 작동하는 방법.
  8. 제6 또는 제7항에 있어서,
    상기 엘라스토머(36)는 전자기적으로 구동되는 상기 왕복 피스톤 연료 펌프(16)의 와인딩(22)에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 자동차 히터를 작동하는 방법.
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