KR100730779B1 - 차량용 연료 예열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료가 엔진으로 공급되기 전에 연료를 미리 적당한 온도로 예열하여 엔진의 완전연소를 유도하고 겨울철 엔진시동성을 개선하는 것으로, 연료에 직접 접촉되는 PTC소자의 외측을 수밀하게 감싸 보호함으로써 연료의 접촉에 의한 PTC소자의 열화를 방지하는 차량용 연료예열장치에 관한 것이다.
이를 위해, 차량용 연료 예열장치에 있어서, 연료가 순환되는 연료여과기(10)의 커버에 관통설치된 전원공급용 단자(110); 일측이 전원공급용 단자(110)에 접속되며, 연료여과기(10) 커버 내에 순환되는 연료에 잠긴 상태로 설치된 한쌍의 히트싱크(120); 상기 한쌍의 히트싱크(120)의 사이에 개재되며, 상기 전원공급용 단자로부터 전원을 공급받아 상기 히트싱크로 발열을 전달하는 PTC소자(130); 및, 상기 PTC소자의 외측을 감싸면서 연료여과기 커버 내에 순환되는 연료가 PTC소자(130)에 접촉되는 것을 방지하는 커버부재(140):를 포함하는 차량용 연료 예열장치를 제공한다.
연료여과기, PTC소자, 히트싱크, 실링재

Description

차량용 연료 예열장치{Fuel preheating device for vehicle}
도 1은 종래 차량용 연료 예열장치의 단면도,
도 2a, 2b 는 본 발명 차량용 연료 예열장치가 가솔린기관 및 디젤기관에 설치된 상태를 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명 차량용 연료 예열장치의 사시도,
도 4는 본 발명 차량용 연료 예열장치의 분해사시도,
도 5는 본 발명 차량용 연료 예열장치의 단면도,
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110:전원공급용 단자, 120:히트싱크
130:PTC소자 140:커버부재
142;실링재
본 발명은 차량용 연료예열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료가 엔진으로 공급되기 전에 연료를 미리 적당한 온도로 예열함으로써 엔진의 완전연소를 유도하여 연소효율을 높이고 유해 배기가스 및 매연을 절감시키며 겨울철의 엔 진 시동성을 개선한 차량용 연료예열장치에 관한 것이다.
본 발명은 연료가 엔진으로 공급되기 전에 연료를 미리 적당한 온도로 예열하여 엔진의 완전연소를 유도하고 겨울철 엔진시동성을 개선하는 것으로, 연료에 직접 접촉되는 PTC소자의 외측을 감싸 보호함으로써 연료의 접촉에 의한 PTC소자의 열화를 방지하는 차량용 연료예열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉각된 연료가 엔진으로 공급되면 증발잠열이 낮아 기화하는데 시간이 걸릴 뿐만 아니라 완전히 기화되지 못하고 미세한 연료분자들끼리 서로 응집되어 흡기다기관이나 실린더의 내벽에 물방울의 형태로 존재하게 된다.
이렇게 분사된 연료가 물방울의 형태로 존재하게 되면 공기와 완전한 혼합이 이루어지지 않아 엔진은 불완전 연소를 하게 되고, 이러한 불완전 연소에 의해 가솔린엔진에서는 다량의 미연소 가스인 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)가 배출되고 디젤엔진에서는 소위 매연이라고 불리는 입자상 물질(PM)이 대거 배출되어 대기를 오염시키게 된다.
또한, 다량의 미연소 가스가 연소되지 않고 그대로 대기로 배출되므로 연소효율과 엔진 출력은 저하되고 그에 따른 연료 소비율이 현저하게 커져서 연비가 매우 나빠지게 된다.
특히, 디젤엔진의 경우에는 디젤용 연료(경유)의 빙점(-17℃)이 다소 높은 관계로 혹한기에 연료가 얼어서 엔진의 시동이 걸리지 않는 문제가 빈번하게 발생하는 바, 이러한 경우에는 빙점이 상대적으로 낮은 등유(빙점: -47℃)를 혼합하여 임시적으로 연료가 어는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 이러한 등유를 첨가하여 사용하게 되면 연료의 입자크기가 디젤용 연료(경유)의 그것보다 커서 인젝터 및 분사계통의 유로를 확장시키는 결과를 초래하여 정밀제어를 요하는 인젝터 및 분사계통이 손상되고, 또한 디젤엔진에서는 착화점의 차이로 인하여 엔진이 이상연소나 실화(misfire)를 일으키게 되는 등 디젤엔진에 심각한 악영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.
이에, 종래에는 이미 위에서 설명한 바와 같이 냉각된 연료가 엔진에 미치는 부작용과 제반 문제점을 개선하고자 실용신안등록출원 제1996-22980호의 "자동차용 연료예열장치"가 출원된 바 있다.
상기 자동차용 연료예열장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 연료펌프와 인젝션펌프 사이를 통과하는 연료가 세라믹히터에 의해 예열되도록, 연료펌프에 연결되는 유입구(3a)가 일측에 형성되고, 중간은 나선형으로 감겨 그 중앙에 통공(3')이 형성되며, 타측은 인젝션펌프에 연결되는 유출구(3b)가 형성된 나선형 유도관(3)과, 상기 나선형 유도관(3)의 통공(3')에 끼워진 세라믹히터(2)와, 상기 나선형 유도관(3)의 유입구(3a) 및 유출구(3b)가 외부로 돌출되게 내설된 몸체(1) 및 상기 몸체(1)의 내부에 채워진 세라믹발열체(4)로 구성된다.
여기서, 상기 세라믹히터(2)는 예열된 연료온도를 감지하는 온도조절수단에 의하여 연료온도가 소정치 이상 상승하면 전원이 차단되어 연료가 일정온도 범위내에서 예열되도록 하는 것으로서, 공지수단이다.
또한, 상기 세라믹발열체(4)는 세라믹 분말과 애자분말을 혼합한 것으로 축열성이 우수한 특성을 갖는다.
이와 같이 구성된 종래의 자동차용 연료예열장치는 몸체(1)의 외부로 돌출된 유입구(3a)와 유출구(3b)가 자동차의 연료펌프와 인젝션펌프에 각각 연결되어 연료가 유입구(3a)로 유입되어 나선형으로 감긴 유도관(3)을 통과한 후 유출구(3b)를 통해 인젝션펌프에 공급되는 것으로 연료는 나선형 유도관을 통과하는 동안에 세라믹히터(2)에 의해 예열된다.
그러나, 상기의 구성을 갖는 종래의 연료예열장치는 몸체(1) 내부에 채워진 세라믹발열체(4)가 혼합된 세라믹 분말과 애자 분말로 이루어져 있어서 주위의 습기를 흡수하므로 연료예열장치의 부식을 유발하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 연료예열장치에는 온도조절수단을 갖는 세라믹히터(2)가 몸체(1)의 중앙부에 설치되어 발열되고 유도관(3)은 몸체(1)의 외주면에 감겨 있어서 실제로는 몸체(1)의 중심부와 외주면 간에 온도차이가 발생하지만 상기 세라믹히터(2)는 연료가 지나가는 몸체(1) 외주면의 온도를 감지하는 것이 아니라 몸체(1) 중심의 온도를 감지하여 히터(2)의 전원을 온/오프시키므로 연료의 온도제어가 정밀하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 연료내에서 직접 가열하기 때문에 가열효율이 매우 우수하고, PTC소자가 연료에 잠긴 상태에서 가열하므로 연료의 예열온도 제어가 정밀하게 이루어질 뿐만 아니라, PTC소자의 외측을 커버부재로 감싸 연료의 침투에 의한 PTC소자의 열화를 방지함으로써 내구성 및 수명을 연장시키는 차량용 연료예열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기의 커버부재로써 액체상태로 도포되었다가 경화되는 실링재를 사용하여 수밀성능이 우수한 차량용 연료예열장치를 제공하는데에도 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 연료예열장치는 차량용 연료 예열장치에 있어서, 연료가 순환되는 연료여과기의 커버에 관통설치된 전원공급용 단자; 일측이 전원공급용 단자에 접속되며, 연료여과기 커버 내에 순환되는 연료에 잠긴 상태로 설치된 한쌍의 히트싱크; 상기 한쌍의 히트싱크의 사이에 개재되며, 상기 전원공급용 단자로부터 전원을 공급받아 상기 히트싱크로 발열을 전달하는 PTC소자; 및, 상기 PTC소자의 외측을 감싸면서 연료여과기 커버 내에 순환되는 연료가 PTC소자에 접촉되는 것을 방지하는 커버부재:를 포함하는 차량용 연료 예열장치를 제공한다.
본 발명 차량용 연료 예열장치의 상기 커버부재는 PTC소자의 외측에 액체상태로 도포되어 경화되는 실링재인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명 차량용 연료예열장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2a, 2b는 본 발명의 차량용 연료예열장치가 가솔린기관 및 디젤기관에 설치된 상태를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명 차량용 연료 예열장치의 사시도이며, 도 4는 본 발명 차량용 연료 예열장치의 분해사시도이다.
도 2a와 같이 본 발명의 연료예열장치가 가솔린엔진에 적용되는 경우 연료탱크(11)와 딜리버리파이프(13) 사이에 배치된 연료여과기(10)내에 설치되며 연료펌프(12)에 의해 연료탱크(11)로부터 이송되는 연료가 연료여과기(10)를 거치면서 불순물이 제거됨과 아울러 연료여과기내(10)에 설치된 본 발명 연료예열장치(100)에 의해 약 30~180℃로 가열되어 딜리버리파이프(13)로 이송되고, 딜리버리파이프(13)에서 각각의 인젝터(14)로 균일한 압력으로 공급되어 분사되며, 과공급된 연료는 연료압조정기(15)에 의해 다시 연료탱크(11)로 환수된다.
한편, 디젤엔진에 적용되는 경우에는 도 2b와 같이 연료펌프(12)와 분사펌프(16) 사이에 설치된 연료여과기(10)내에 연료예열장치(100)가 설치되어 연료탱크(11)로부터 공급되는 연료를 약 80~160℃정도로 예열하여 인젝터(14)쪽으로 공급하게 된다.
이처럼 연료여과기내에 설치되는 본 발명 차량용 연료예열장치는 도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이 공지의 연료여과기(10)의 커버에 관통설치되는 전원공급용 단자(110)와, 연료여과기(10)의 커버내에서 상기 단자(110)에 일측이 각각 접속되어 전원을 공급받는 한상의 히트싱크(120)와, 이 히트싱크(120)사이에 개재되어 통전됨에 의해 발열하는 PTC소자(130) 및, PTC소자(130)가 연료와 접촉되는 것을 방지하도록 PTC소자의 외측을 감싸는 커버부재(140)로 구성된다.
상기 전원공급용 단자(110)는 연료여과기(10) 커버를 관통설치되어 외부로 노출된 선단으로 외부플러그(미도시)의 접속에 의해 전원을 공급받게 되고, 후단은 연료여과기(10) 커버 내에서 노출된다.
상기 히트싱크(120)는 한쌍이 마련되어 연료여과기(10) 커버의 내측에 일정간격 이격되게 설치되고, 연료여과기(10) 커버내에 노출되어있는 전원공급용 단자(110)에 각각 접속되어 전원을 공급받게 된다.
상기 PTC소자(130)는 블럭형태로 이루어져 상기 한쌍의 히트싱크(120)사이에 개재되며 각각의 히트싱크(120)로부터 서로다른 양극의 전원을 공급받아 통전됨에 의해 발열하는 것으로, 온도가 올라감에 의해 내부저항이 급격하게 올라가면서 통과전류가 줄어들어 온도가 떨어지고, 다시 온도가 낮아지면 내부저항이 낮아지면서 통과전류가 늘어나 온도가 올라가게 되는 정특성 온도계수를 갖는 특징이 있다.
한편, 상기 PTC소자(130)가 휘발유나 경유에 접촉하게 되면 PTC소자(130) 내부에 연료의 타르성분이나 황화물이 퇴적되고, 퇴적물이 고온에서 열분해를 일으켜 환원작용을 일으키면서 열화되는 것을 방지하기 위해 PTC소자(130)의 외측에 커버부재(140)를 마련한다.
이러한 커버부재(140)로는 PTC소자(130)의 상하면이 히트싱크(120)에 접촉되어 통전되는 상태에서 측면부에 액체상태로 도포되었다가 경화되는 실링재(142)가 사용된다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 차량용 연료예열장치의 작용을 설명한다.
첨부도면중 도 5는 본 발명 차량용 연료 예열장치의 단면도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같이 연료여과기(10) 커버의 일측을 관통한 전원공급용 단자(110)의 하단으로 연료여과기(10) 커버내에 일정간격 이격되게 설치된 판형의 히트싱크(120)가 각각 접속되고, 한쌍의 히트싱크(120)사이로 PTC소자(130)가 개재되며, 이 PTC소자(130)의 외측으로 노출된 부분을 커버부재(140)로 감싸게 된다.
그리고, 상기 전원공급용 단자(110)의 상단으로 외부플러그(미도시)가 접속 된 상태에서 전원이 인가되면 한쌍의 히트싱크(120) 사이에 개재된 PTC소자(130)의 양단으로 양극의 전원이 공급되면서 PTC소자(130)가 발열하게 되며, 이 열로 연료여과기(10)내에서 순환하는 연료를 소정온도로 가열하게 된다.
이때, 상기 PTC소자(130)의 외측을 감싸는 커버부재(140)로는 실링재(142)가 사용되는데, 이 실링재(142)는 최초 액체상태에서 PTC소자(130)의 외측에 도포하되었다가 시간이 경과하면서 경화되어 내구성을 갖는 것으로, 액체상태에서 히트싱크(120) 사이에 개재되어 있는 PTC소자(130)의 미세틈까지 메운 상태에서 경화되므로 PTC소자(130)의 외측을 수밀하게 보호하게 된다.
따라서, PTC소자(130)로부터 발생되는 열이 한쌍의 히트싱크(120)로 전달되어 이 히트싱크(120)와 접촉되는 연료가 예열되는 것이므로 가열효율이 우수하며, 연료속에 잠겨 가열하면서도 커버부재(140)에 의해 PTC소자(130)가 연료와 직접 접촉되지 않으므로 PTC소자(130)의 열화현상을 방지하게 된다.
본 발명에 따른 차량용 연료예열장치는 PTC소자로부터 발생되는 열이 한쌍의 히트싱크로 전달되어 이 히트싱크에 접촉된 연료가 직접 예열되는 것이므로 가열효율이 우수하며, 연료의 예열온도 제어가 정밀하게 이루어는 효과를 가진다.
또한, PTC소자가 연료속에 잠겨 있기는 하지만, 커버부재에 의해 상기 PTC소자가 연료와 직접 접촉되지 않으므로 PTC소자의 열화 현상이 방지됨으로써, PTC소자의 내구성 및 수명을 연장시키는 효과를 가진다.
특히, 액체상태로 도포되었다가 경화되어 PTC소자를 연료로부터 수밀하게 보호하는 실링재를 사용함으로써 우수한 실링효과를 거둘 수 있는 효과도 있다.

Claims (2)

  1. 차량용 연료 예열장치에 있어서,
    연료가 순환되는 연료여과기(10)의 커버에 관통설치된 전원공급용 단자(110);
    일측이 전원공급용 단자(110)에 접속되며, 연료여과기(10) 커버 내에 순환되는 연료에 잠긴 상태로 설치된 한쌍의 히트싱크(120);
    상기 한쌍의 히트싱크(120)의 사이에 개재되며, 상기 전원공급용 단자로부터 전원을 공급받아 상기 히트싱크로 발열을 전달하는 PTC소자(130); 및,
    상기 PTC소자의 외측을 감싸면서 연료여과기 커버 내에 순환되는 연료가 PTC소자(130)에 접촉되는 것을 방지하는 커버부재(140):를 포함하는 차량용 연료 예열장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부재(140)는 PTC소자(130)의 외측에 액체상태로 도포되어 경화되는 실링재(142)인 것을 특징으로 하는 차량용 연료 예열장치.
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