KR100832261B1

KR100832261B1 - 연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는가스연료차량용 연료공급장치

Info

Publication number: KR100832261B1
Application number: KR1020070065206A
Authority: KR
Inventors: 임재규; 조진걸; 신용남; 이병주
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-05-28

Abstract

본 발명은 연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는 가스연료차량용 연료공급장치에 관한 것으로서,

상기 가스연료차량용 연료공급장치는, 가스 연료를 저장하는 연료탱크, 연료탱크 내에 있는 연료의 공급과 연료탱크로의 연료의 회수를 통제하는 연료밸브, 상기 연료탱크 내에 설치되어 연료탱크 내부에 충전된 가스연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터, 및 상기 연료펌프의 입구 근방에서 연료필터에 설치된 릴리프 밸브를 포함하며, 상기 연료펌프의 구동모터에는 회전수 검출장치가 연결되고, 회전수 검출장치에는 진단제어장치가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 한편, 상기 연료필터용 릴리프 밸브는, 유입구와 유출구가 연통되게 형성된 밸브 본체, 상기 밸브 본체 내부의 유출구쪽에 일단이 지지 되는 릴리프 스프링, 상기 릴리프 스프링의 타단에 접하여 릴리프 스프링과 함께 이동하면서 상기 유입구를 개폐하는 릴리프 피스톤, 및 상기 유입구쪽에 설치된 보조연료필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터가 막히는 경우에도 릴리프 밸브에 의해 추가적인 연료의 공급이 가능하게 되므로 연료공급의 지연, 연료펌프 펌핑 불능 및 연료역류 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 쇼크나 가속불량 또는 시동 정지 등의 현상이 없어 소음 및 부품 손상도 크게 줄일 수 있으며, 연료필터의 막힘 정보를 신속히 파악하여 연료필터 교환 등의 조치를 적절히 수행할 수 있다는 이점이 있다.

가스, 연료공급장치, 연료펌프, 모터, 연료필터, 릴리프 밸브, 멀티밸브, 리턴밸브, 연료필터 정보제어장치, 회전수 검출장치, 진단제어장치

Description

연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는 가스연료차량용 연료공급장치{RELIEF VALVE FOR FUEL FILTER, AND GAS FEEDING APPARATUS INCLUDING THE RELIEF VALVE FOR GAS FUEL VEHICLES}

도 1은 종래의 가스연료차량용 연료공급시스템을 대략적으로 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 도시된 연료공급장치를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 연료공급장치를 나타낸 도면.

도 4는 도 3에서 릴리프 밸브의 제1 실시예를 상세히 나타낸 도면으로, (a)는 종단면도이고, (b)는 단면 사시도.

도 5는 도 3에서 릴리프 밸브의 제2 실시예를 상세히 나타낸 도면으로, (a)는 종단면도이고, (b)는 단면 사시도.

도 6은 본 발명에 따라 연료필터의 막힘상태를 감지하는 감지시스템을 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명에 따라 연료필터의 막힘상태를 감지하는 예를 나타내는 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 연료탱크

20... 연료펌프

25... 연료필터

40... 엔진

50... 인젝터(injector)

60... 릴리프 밸브(relief valve)

61... 유입구

62.... 유출구

63... 밸브 본체

64... 릴리프 스프링

65... 릴리프 피스톤

66... 보조연료필터

67... 필터 가이드

80... 리저버컵(reservoir cup)

90... 제트펌프(jet pump)

100... 멀티밸브(multi-valve)

111... 회수라인

120... 연료필터 정보제어장치

121... 회전수 검출장치

122... 진단제어장치

123... FET 구동회로

본 발명은 연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는 가스연료차량용 연료공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터가 막히는 경우 그 정보를 신속히 파악할 수 있고 연료공급의 지연을 방지할 수 있는 연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는 가스연료차량용 연료공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 차량의 엔진에는 연료를 공급 및 회수하기 위한 연료공급장치가 설치되며, 상기 연료공급장치는 가스연료를 연료탱크인 봄베(이하, '연료탱크'라 한다) 내에 일정한 압력으로 액화시켜 저장하였다가, 연료펌프에 의해 연료를 토출시킨 후 인젝터를 통해 연소실로 분사한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 이와 같은 가스연료차량용 연료공급장치는 가스 연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 상기 연료탱크(10) 내에 설치되며 상기 연료탱크(10) 내에 저장된 액상의 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(20)와, 상기 연료펌프(20)로부터 펌핑된 연료를 엔진(40)에 공급하는 멀티밸브(30)와, 상기 멀티밸브(30)를 통해 공급된 연료를 엔진(40) 내부에 분사하는 인젝터(50)를 포함한다.

그리고, 상기 연료펌프(20)는 I/F BOX(65)와 연결되고, 상기 I/F BOX(65)는 ECU(60)와 연결된다. 즉, 상기 ECU(60)에서 I/F BOX(65)로 신호를 주고, 상기 I/F BOX(65)는 이 신호를 받아 연료펌프(20) 및 멀티밸브(30)를 작동시키게 된다.

또한, 상기 멀티밸브(30)와 인젝터(50)를 연결하는 연료 공급라인(31)과 회수라인(32) 상에는 압력조정기 유닛(70)이 구비되고, 상기 압력조정기 유닛(70)은 연료 압력센서, 연료 온도센서, 압력조정기 및 전자 차단밸브로 이루어진다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연료펌프(20)의 외부에는 차량의 운행중에 가스 연료가 한쪽으로 쏠리더라도 항상 적당량의 가스 연료를 공급하기 위한 리저버컵(80)이 설치된다.

그리고, 상기 리턴밸브(33)와 리저버컵(80) 사이에는 리턴밸브(33)를 통과하는 가스 연료를 리저버컵(80) 내부로 강제 이송시키는 제트펌프(90)가 설치되어 있다.

즉, 상기 멀티밸브(30)에 설치된 리턴밸브를 통해 리턴되는 가스 연료를 리저버컵(80)에 설치된 제프펌프(90)를 구동하여 연료펌프(20)의 펌핑에 필요한 적당량의 액상 연료를 항상 공급받게 된다.

한편, 상기 연료펌프(20)의 입구에는 연료탱크(10) 및 연료공급장치 연료라인 내부에 존재하는 이물질이나 불순물을 여과시키기 위해 연료필터(25)가 설치되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 연료필터 장착구조에 있어서는, 장기간 연료펌프(20)를 구동함에 따라 연료탱크(10) 내의 이물질 및 불순물로 인해 연료필터(25)가 막히는 경우가 빈번히 발생하였다. 연료필터(25)가 막히면 연료필터(25)를 통과하는 유량이 급격히 감소하게 되어 연료의 공급이 지연된다.

그리고, 연료의 공급이 지연되면 가속시 순간적인 유량부족으로 인해 연료펌프(20)의 입구쪽 압력이 감소하여 연료펌프(20)의 펌핑 불능 및 연료 역류현상이 발생할 수 있다.

또한, 연료의 공급이 지연되면서 엔진쇼크 및 가속불량이 발생하고 시동이 정지하는 경우까지 발생할 수 있으며 고속회전으로 인한 소음이 발생하였다.

더욱이, 유압펌프(20)의 부하량이 증가하여 내구성이 급격히 떨어지는 문제도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터가 막히는 경우 연료공급의 지연을 방지하여 시동정지나 엔진쇼크 또는 내구성 저하를 방지할 수 있고, 연료필터의 막힘 정보를 신속히 파악하여 연료필토 교환 등의 조치를 할 수 있는 연료필터용 릴리프 밸브 및 릴리프 밸브를 포함하는 가스연료차량용 연료공급장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 가스연료차량용 연료공급장치는,

가스 연료를 저장하는 연료탱크,

연료탱크 내에 있는 연료의 공급과 연료탱크로의 연료의 회수를 통제하는 연료밸브,

상기 연료탱크 내에 설치되어 연료탱크 내부에 충전된 가스연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프,

상기 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터, 및

상기 연료펌프의 입구 근방에서 연료필터에 설치된 릴리프 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 릴리프 밸브는 연료필터의 일단부에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴리프 밸브는 보조연료필터를 내장한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료밸브는 연료탱크에 장착되어 있는 멀티밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료펌프 둘레에는 리저버컵이 설치되어 있고, 상기 리저버컵에는 상기 멀티밸브에 형성된 리턴밸브로부터 연료탱크로의 회수유로에 연결되는 제트펌프를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료펌프는 구동모터를 포함하며,

상기 구동모터에는 회전수 검출장치가 연결되고, 회전수 검출장치에는 진단 제어장치가 연결되어 있으며, 상기 진단제어장치에는 모터구동회로가 연결된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 연료필터용 릴리프 밸브는,

유입구와 유출구가 연통되게 형성된 밸브 본체,

상기 밸브 본체 내부의 유출구쪽에 일단이 지지 되는 릴리프 스프링,

상기 릴리프 스프링의 타단에 접하여 릴리프 스프링과 함께 이동하면서 상기 유입구를 개폐하는 릴리프 피스톤, 및

상기 유입구쪽에 설치된 보조연료필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 밸브 본체의 유입구 선단부에는 결합홈이 형성되어 있고, 상기 결합홈의 내측면에 보조연료필터가 끼워져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조연료필터의 둘레에는 필터 가이드가 설치되어 있어, 상기 필터 가이드가 상기 결합홈의 내측면에 접하여 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유출구를 가로질러 고정 핀이 설치되어 있으며, 상기 릴리프 스프링의 일단은 상기 고정 핀에 지지되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세 히 설명하도록 하며, 일부 종래기술과 중복되는 구성요소(예컨대, 연료탱크 등)에는 동일한 구성부호를 부여하고 그 설명은 생략하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스연료차량용 연료공급장치(1000)는 가스연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 상기 연료탱크(10) 내에 설치되어 연료탱크(10)에 저장된 액상의 가스연료를 펌핑하는 연료펌프(20)와, 상기 연료펌프(20)로부터 펌핑된 연료를 엔진(40)에 공급하거나 회수하는 멀티밸브(100)와, 상기 멀티밸브(100)를 통해 공급된 연료를 엔진(40) 내부에 분사하는 인젝터(50)를 포함한다.

여기서, 상기 연료탱크(10), 연료펌프(20), 엔진(40) 및 인젝터(50)는 공지된 기술과 동일한 기능을 가지는 것으로, 중복되는 설명은 생략한다. 상기 멀티밸브(100)는 생략하고 연료공급라인과 회수라인에 각각의 기능을 수행하는 연료밸브를 별도로 설치할 수도 있음은 물론이다.

다음, 상기 연료펌프(20)의 외부에는 리저버컵(80)이 설치되어 있어 차량의 운행중에 가스 연료가 한쪽으로 쏠리더라도 항상 적당량의 가스 연료를 연료펌프(20)에 공급할 수 있도록 한다.

또한, 상기 리저버컵(80)의 외측 하단에는 제트펌프(90)가 설치되며, 상기 제트펌프(90)는 상기 멀티밸브(100)의 회수라인(111)을 통해 회수되는 연료를 구동하여 리저버컵(80) 내부에 연료를 채우게 된다.

상기 리저버컵(80)과 제트펌프(90)는 공지된 기술과 동일한 기능을 가지는 것이므로 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상기 리저버컵(80)과 제트펌프(90)는 은 필수적인 요소는 아니며 연료펌프(20)가 연료탱크(10)에 직접 설치된 구성으로 할 수도 있다.

한편, 상기 연료펌프(20)의 입구(21)에는 연료필터(25)가 설치되어 있어 연료탱크(10) 내의 이물질이나 불순물을 여과하게 되어 있다. 도면에서, 상기 입구(21)는 연료펌프(20)의 하부에 설치되어 있지만 측면에 설치될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 연료필터(25)에 릴리프 밸브(60)가 설치되어 있다. 특히, 상기 연료펌프(20)의 입구 근방에서 연료필터(25)가 연결되며 상기 연료필터(25)의 일단에는 릴리프 밸브(60)가 연결되어 있다.

상기 릴리프 밸브(60)는 연료필터(25)가 불순물에 의해 막혔을 때 연료펌프(20)의 입구 근방에서 압력이 저하되는 것을 이용하는 것으로서, 리저버컵(80) 내의 연료압력에 의해 릴리프 밸브(60)가 개방되어 연료가 추가적으로 연료펌프(20)에 유입되게 한다.

도 4와 도 5에는 채택되는 릴리프 밸브(60)의 2가지 예가 나타나 있다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 릴리프 밸브(60)는, 유입구(61)와 유출구(62)가 연통되게 형성된 밸브 본체(63), 상기 밸브 본체(63) 내부의 유출구(62)쪽에 일단이 지지 되는 릴리프 스프링(64), 상기 릴리프 스프링(64)의 타단에 접하여 릴리프 스프링(64)과 함께 이동하면서 상기 유입구(61)를 개폐하는 릴리프 피스톤(65) 및, 상기 유입구(61)쪽에 설치된 보조연료필터(66)를 포함한다.

상기 보조연료필터(66)는 연료필터(25)가 막힌 상태에서 가속이 이루어질 때 릴리프 밸브(60)를 통과하는 연료를 여과하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 밸브 본체(63)의 유입구(61) 선단부에 형성된 결합홈(61a)의 내측면에 끼워져 있는 것이 좋다. 특히, 상기 보조연료필터(66)의 둘레에 필터 가이드(67)를 설치하고, 상기 필터 가이드(67)가 상기 결합홈(61a)의 내측면에 접하도록 하면 보다 견고한 결합이 가능하게 된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 릴리프 스프링(64)을 유출구(62) 둘레의 스프링 자리(seat)에 설치할 수도 있으나, 도 5에 도시한 바와 같이, 유출구(62)를 가로질러 고정 핀(68)을 설치하고, 상기 릴리프 스프링(64)의 일단을 상기 고정 핀(68)에 지지할 수도 있다.

이하, 전술한 구성에 따라 연료필터(25)가 불순물에 의해 막혔을 때의 릴리프 밸브(60)의 동작을 기술한다.

먼저, 연료펌프(20)가 작동하면, 리저버컵(80) 내부의 연료가 연료필터(25)를 통해 연료펌프(20)의 입구(21)로 유입된다.

그런데, 연료필터(25)를 장기간 사용하면 불순물에 의해 막히게 되고 연료필터(25)를 통과하는 연료량이 감소하게 되므로 연료펌프(20)의 부하량이 증가하고 연료공급이 지연되는 문제가 발생한다.

또한, 가속시 순간적으로 연료펌프(20)가 커다란 연료량을 요구할 경우 연료필터(25) 및 연료펌프(20)의 입구(21)에서 압력이 저하하게 된다.

이 경우, 도 4와 도 5에 도시한 릴리프 밸브(60)가 연료펌프(20)의 입구(21) 부근에서 연료필터(25)에 설치되어 있기 때문에, 리저버컵(80) 내의 연료압과 연료펌프의 입구(21)의 압력차에 의해 릴리프 피스톤(65)이 릴리프 스프링(64)의 탄성 력을 이기고 이동함으로써(도면에서 오른쪽 방향), 릴리프 밸브(60)의 유입구(61)가 개방되어 연료의 추가적인 공급이 가능하게 된다.

한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 가스연료차량용 연료공급장치(1000)에는 연료필터(25)의 막힘에 따라 그 상태를 인지하고 운전자에게 그 정보를 제공하는 연료필터 정보제어장치(120)가 포함되어 있다.

구체적으로, 상기 연료필터 정보제어장치(120)는, 연료펌프(20)의 구동모터(24)에 연결된 회전수 검출장치(121)와, 상기 회전수 검출장치(121)에 연결된 진단제어장치(122)를 포함한다.

이러한 구성에 따라 연료필터 정보제어장치(120)의 작용을 기술하면 이하와 같다.

상기 연료필터(25)가 막히면 연료펌프(20) 출구측의 부하가 증가하여, 입력전압 대비 연료펌프(20)의 회전수(rpm)가 줄어들어 연료의 유입량이 감소하게 된다.

따라서, 이러한 원리를 이용하여, 상기 회전수 검출장치(121)가 감지한 회전수를 진단제어장치(122)에 의해 보내면 미리 입력되어진 회전수와 비교하고, 만일 감지된 회전수가 기입력된 회전수보다 떨어질 경우 연료필터(25)가 막혔다는 정보를 운전자에게 알려 줌으로써 필터 교환주기에 대한 정보를 운전자에게 제공해 줄 수 있다.

예컨대, 연료필터 정보제어장치(120)에 의해 회전수(rpm)를 모니터링하여, 연료펌프(20)의 회전수가 설정 회전수(setting rpm)(또는, 초기 회전수)보다 ±30% 범위내에 있으면 양호하다는 판정을 하고, 설정 회전수를 벗어나면 연료필터(25)가 막힌 것으로 판정하여 진단제어장치(122)가 FET 구동회로(123)를 통해 연료펌프(20)의 제어속도를 변경하는 구조로 되어 있다.

도 7에는 이러한 연료필터 정보제어장치(120)의 작동예가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 검출된 속도가 정상적인 속도가 아닐 경우 8Hz의 출력을 내보내고, 정상적인 속도신호로 판정할 경우에는 다시 설정 회전수와 비교하여 설정 회전수의 ±30% 범위 내에 있을 경우 5Hz를 출력하며 그 범위를 벗어날 경우에는 8Hz를 출력한다.

이러한 알고리즘에 따라 연료필터(25)의 막힘에 의한 정상상태와 비정상상태를 정확히 판단하여 운전자에게 제공하는 것이 가능하게 된다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터가 막히는 경우에도 릴리프 밸브에 의해 추가적인 연료의 공급이 가능하게 되므로 연료공급의 지연, 연료펌프 펌핑 불능 및 연료역류 등을 방지할 수 있다.

이에 따라, 엔진의 쇼크나 가속불량 또는 시동 정지 등의 현상이 없어 소음 및 부품 손상도 크게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 연료펌프의 부하량이 증가하는 것을 방지하여 본래의 내구성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 연료필터의 막힘 정보를 신속히 파악하여 연료필터 교환 등의 조치를 적절히 수행함으로써 연료공급의 지연을 방지할 수 있다.

Claims

가스 연료를 저장하는 연료탱크,

연료탱크 내에 있는 연료의 공급과 연료탱크로의 연료의 회수를 통제하는 연료밸브,

상기 연료탱크 내에 설치되어 연료탱크 내부에 충전된 가스연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프,

상기 연료펌프의 입구에 설치된 연료필터, 및

상기 연료펌프의 입구 근방에서 연료필터에 설치된 릴리프 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
제1항에 있어서,

상기 릴리프 밸브는 연료필터의 일단부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
제1항에 있어서,

상기 릴리프 밸브는 보조연료필터를 내장한 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
제1항에 있어서,

상기 연료밸브는 연료탱크에 장착되어 있는 멀티밸브인 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
제4항에 있어서,

상기 연료펌프 둘레에는 리저버컵이 설치되어 있고, 상기 리저버컵에는 상기 멀티밸브에 형성된 리턴밸브로부터 연료탱크로의 회수유로에 연결되는 제트펌프를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연료펌프는 구동모터를 포함하며,

상기 구동모터에는 회전수 검출장치가 연결되고, 회전수 검출장치에는 진단제어장치가 연결되어 있으며, 상기 진단제어장치에는 모터구동회로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료공급장치.
가스연료차량용 연료공급장치에서 연료필터에 설치되는 릴리프 밸브로서,

유입구와 유출구가 연통되게 형성된 밸브 본체,

상기 밸브 본체 내부의 유출구쪽에 일단이 지지 되는 릴리프 스프링,

상기 릴리프 스프링의 타단에 접하여 릴리프 스프링과 함께 이동하면서 상기 유입구를 개폐하는 릴리프 피스톤, 및

상기 유입구쪽에 설치된 보조연료필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 필터용 릴리프 밸브.
제7항에 있어서,

상기 밸브 본체의 유입구 선단부에는 결합홈이 형성되어 있고, 상기 결합홈의 내측면에 보조연료필터가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 연료필터용 릴리프 밸브.
제8항에 있어서,

상기 보조연료필터의 둘레에는 필터 가이드가 설치되어 있어, 상기 필터 가이드가 상기 결합홈의 내측면에 접하여 결합하는 것을 특징으로 하는 연료필터용 릴리프 밸브.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유출구를 가로질러 고정 핀이 설치되어 있으며, 상기 릴리프 스프링의 일단은 상기 고정 핀에 지지되는 것을 특징으로 하는 연료필터용 릴리프 밸브.