KR100877851B1

KR100877851B1 - 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기

Info

Publication number: KR100877851B1
Application number: KR1020060125994A
Authority: KR
Inventors: 방성훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2009-01-13
Also published as: KR20080053998A; US7404388B2; CN101201033B; US20080135023A1; CN101201033A

Abstract

본 발명은 연료리턴라인의 연료압력이 소정압력 이상이 되면 자동적으로 연료공급라인과 연료리턴라인의 유로를 전환할 수 있도록 함으로써, 연료필터의 오조립에 의해 연료공급라인과 연료리턴라인의 연결 위치가 바뀌게 되어 연료리턴라인에 형성되는 허용 압력 이상의 연료압력에 의해 연료 공급 시스템이 파손되거나 연료가 누출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

Description

디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기{fuel passage auto changer of a diesel engine}

도 1은 본 발명이 적용되는 디젤 엔진의 연료 공급 시스템의 일부를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기에 대한 구성과 동작 전/후의 상태를 도시한 도면,

도 3과 도 4는 도 2의 회동자를 설명한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 펌프측포트 3; 리턴라인측포트

5; 제1가변포트 7; 제2가변포트

9; 케이스 11; 초기공급유로

13; 초기리턴유로 15; 후기공급유로

17; 후기리턴유로 19; 회동자

21; 탄성부재 23; 회전베어링

25; 스토퍼 27; 스프링

29; 센싱유로 31; 고정홈

본 발명은 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤엔진의 연료공급라인 및 연료리턴라인의 잘못된 조립에 대하여, 올바른 상태의 연료 유로를 자동적으로 형성하는 기술에 관한 것이다.

종래 디젤엔진의 커먼레일방식의 연료 공급 시스템은 연료탱크로부터 연료필터를 통과한 연료가 고압펌프로 공급되어 커먼레일로 공급되고, 커먼레일에서 인젝터로 분사되지 못하고 회수되는 연료는 연료리턴라인을 통해 연료탱크로 회수되도록 되어 있으며, 상기 고압펌프의 윤활에 사용된 후 펌프출구로 토출되는 연료는 상기 연료리턴라인으로 연결되어 연료탱크로 회수된다.

도 1은 상기한 바와 같은 연료 공급 시스템을 실제 엔진에 구현한 상태도로서, 오조립발생부로 표현된 부위에는 연료필터가 결합되는데, 작업자의 실수로 연료필터를 잘못 결합하면, 연료공급라인과 연료리턴라인이 잘못 형성되게 되어, 연료리턴라인으로 회수되어야 할 연료가 연료필터에 의해 유동이 불가능하게 되고, 고압펌프로는 여과되지 않은 연료가 공급되는 상황이 된다.

상기와 같은 상황에서 엔진이 작동되면 연료리턴라인의 압력은 점차 상승하게 되고 그 압력이 대략 2bar이상 되면 연료 공급 시스템을 이루는 부품들에 변형 등이 초래되어 연료 공급 시스템이 파손되고 연료가 누출되게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연료리턴라인의 연료압력이 소정압력 이상이 되면 자동적으로 연료공급라인과 연료리턴라인의 유로를 전환할 수 있도록 함으로써, 연료필터의 오조립에 의해 연료공급라인과 연료리턴라인의 연결 위치가 바뀌게 되어 연료리턴라인에 형성되는 허용 압력 이상의 연료압력에 의해 연료 공급 시스템이 파손되거나 연료가 누출되는 것을 방지할 수 있도록 한 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기는

연료필터와 고압펌프 사이의 연료공급라인과, 커먼레일 및 고압펌프로부터의 연료리턴라인을 동시에 관통하여 설치하기 위해, 고압펌프의 입구로 연결되는 펌프측포트와, 커먼레일 및 고압펌프로부터의 연료리턴라인이 연결되는 리턴라인측포트와, 연료필터를 거쳐 연료탱크로 연결되는 제1가변포트 및, 연료필터를 거치지 않고 연료탱크로 연결되는 제2가변포트를 각각 구비한 케이스와;

상기 케이스 내에 회동 가능하게 설치되고, 회동 전에 상기 펌프측포트와 상기 제1가변포트를 연통시키도록 형성된 초기공급유로와, 상기 리턴라인측포트와 상기 제2가변포트를 연통시키도록 형성된 초기리턴유로와, 회동 후에 상기 펌프측포트와 상기 제2가변포트를 연통시키도록 형성된 후기공급유로와, 상기 리턴라인측포트와 상기 제1가변포트를 연통시키도록 형성된 후기리턴유로를 각각 구비한 회동자와;

상기 회동자의 회동 전 상태를 상기 케이스에 대하여 지지하고 연료리턴라인의 유압이 소정압력 이상이 되면 상기 회동자를 상기 케이스에 대하여 회동 가능하게 전환하는 압력스위칭수단과;

상기 회동자가 상기 압력스위칭수단에 의해 상기 케이스에 대하여 회동 가능한 상태가 되면, 상기 회동자를 상기 케이스에 대하여 회동시키도록 설치된 탄성부재를 포함하고;
상기 압력스위칭수단은 상기 케이스에 설치되어 상기 회동자를 향하여 탄성지지력을 제공하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 탄성지지력을 인가하는 스프링과, 상기 초기리턴유로를 상기 스토퍼를 향하여 연통시키도록 상기 회동자에 형성된 센싱유로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예는 연료필터와 고압펌프 사이에 형성되는 연료공급라인과, 커먼레일 및 고압펌프로부터 연료탱크 사이에 형성되는 연료리턴라인이 동시에 관통하여 설치되기 위해, 펌프측포트(1)와 리턴라인측포트(3)와 제1가변포트(5) 및 제2가변포트(7)를 구비한 케이스(9)를 포함한다.
상기 펌프측포트(1)는 고압펌프의 입구로 연결되고, 상기 리턴라인측포트(3)는 커먼레일 및 고압펌프의 리턴라인과 연결되며, 상기 제1가변포트(5)는 연료필터를 거쳐 연료탱크로 연결되고, 상기 제2가변포트(7)는 연료필터를 거치지 않고 연료탱크로 바로 연결된다.
이를 위해, 상기 케이스(9)에는 일측에 연료필터를 거쳐 연료탱크로 연통되는 상기 제1가변포트(5)와 연료필터를 거치지 않고 연료탱크로 바로 연통되는 상기 제2가변포트(7)가 각각 개별적으로 형성된다. 또한, 상기 케이스(9)에는 타측에 고압펌프로 연통되는 상기 펌프측포트(1)와 커먼레일과 고압펌프측 리턴라인과 연통되는 상기 리턴라인측포트(3)가 각각 개별적으로 형성된다.
본 발명의 실시예는 상기 케이스(9) 내에 회동 가능하게 설치되고, 회동 전에 상기 펌프측포트(1)와 제1가변포트(5)를 연통시키도록 형성된 초기공급유로(11)와, 상기 리턴라인측포트(3)와 제2가변포트(7)를 연통시키도록 형성된 초기리턴유로(13)와, 회동 후에 상기 펌프측포트(1)와 제2가변포트(7)를 연통시키도록 형성된 후기공급유로(15)와, 상기 리턴라인측포트(3)와 제1가변포트(5)를 연통시키도록 형성된 후기리턴유로(17)를 각각 구비한 회동자(19)를 포함한다.
즉, 상기 회동자(19)는 상기 케이스(9)의 내부에서 회전 가능하게 설치된다. 이 경우, 상기 회동자(19)의 회전 전 상태에 있어, 상기 초기공급유로(11)는 상기 펌프측포트(1)와 상기 제1가변포트(5) 사이를 교통시키고, 상기 초기리턴유로(13)는 상기 리턴라인측포트(3)와 제2가변포트(7) 사이를 교통시키게 된다.
또한, 상기 회동자(19)의 회전 후 상태에 있어, 상기 후기공급유로(15)는 상기 펌프측포트(1)와 상기 제2가변포트(7) 사이를 교통시키고, 상기 후기리턴유로(17)는 상기 리턴라인측포트(3)와 상기 제1가변포트(5) 사이를 교통시키게 된다.
그리고, 상기 회동자(19)에 구비된 상기 초기공급유로(11)와 상기 초기리턴유로(13)는 연료필터를 연료공급라인에 정상적으로 조립한 상태, 즉 상기 제1가변포트(5)에 연료필터가 연결된 상태에서 상기 초기공급유로(11)를 통해 연료공급라인이 형성되고 상기 초기리턴유로(13)를 통해 연료리턴라인이 형성된다.
아울러, 상기 회동자(19)에 구비된 상기 후기공급유로(15)와 상기 후기리턴유로(17)는 연료필터를 연료공급라인에 정상적으로 조립하지 못하고 연료리턴라인에 조립한 상태, 즉 상기 제2가변포트(7)에 연료필터가 연결된 상태에서 상기 후기공급유로(15)를 통해 연료공급라인이 형성되고 상기 후기리턴유로(17)를 통해 연료리턴라인이 형성된다.
본 발명의 실시예는 상기 회동자(19)의 회동 전 상태를 상기 케이스(9)에 대하여 지지하고 연료리턴라인의 유압이 소정압력 이상이 되면 상기 회동자(19)를 케이스(9)에 대하여 회동 가능하게 전환하는 압력스위칭수단과; 상기 회동자(19)가 상기 압력스위칭수단에 의해 케이스(9)에 대하여 회동 가능한 상태가 되면, 상기 회동자(19)를 케이스(9)에 대하여 회동시키도록 설치된 코일 스프링 형태의 탄성부재(21)를 포함한다.
즉, 상기 압력스위칭수단과 상기 탄성부재(21)는 연료리턴라인에 작용하는 압력이 소정압력 이상으로 상승하면, 상기 케이스(9)의 내부에서 상기 회동자(19)를 회동시키는 기능을 수행하여, 상기 회동자(19)에 구비되어 연료공급라인과 연료리턴라인의 형성을 위한 각종 유로(11,13,15,17) 사이의 교통관계를 적절하게 전환시키게 된다.

부연하자면, 상기 회동자(19)의 초기공급유로(11)가 연료공급라인을 형성하고 초기리턴유로(13)가 연료리턴라인을 형성하는 상태에서, 연료리턴라인의 압력이 비정상적으로 상승하게 되면 상기 압력스위칭수단과 탄성부재(21)의 상호 작용에 의해 상기 케이스(9)의 내부에서 상기 회동자(19)가 회동되면서, 상기 후기공급유로(15)가 연료공급라인을 형성하고 상기 후기리턴유로(17)가 연료리턴라인을 형성하도록 한 것이다.

상기 펌프측포트(1)와 상기 제1가변포트(5)는 상기 케이스(9)를 관통하는 일직선 상에 위치되고, 상기 리턴라인측포트(3)와 상기 제2가변포트(7)는 상기 펌프측포트(1)와 상기 제1가변포트(5)가 이루는 직선에 평행하게 상기 케이스(9)를 관통하는 일직선 상에 위치하며, 상기 케이스(9)는 원통형상으로 형성되어, 상기 펌프측포트(1)와 상기 제1가변포트(5)가 이루는 직선과 상기 리턴라인측포트(3)와 상기 제2가변포트(7)가 이루는 직선이 원주면을 관통하되, 원통형상의 길이방향을 따라 서로 이격되게 관통되도록 설치된 구조이다.

상기 회동자(19)는 상기 원통형상의 케이스(9) 내에 닮음꼴로 회동 가능하게 삽입되는 원기둥형상으로 형성되어 있으며, 상기 회동자(19)와 케이스(9) 사이에는 원주방향을 따라 상기 케이스(9)에 대한 회동자(19)의 회동운동을 가이드하는 회전베어링(23)이 설치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 압력스위칭수단은 상기 케이스(9)에 설치되어 상기 회동자(19)를 향하여 탄성지지력을 제공하여 상기 케이스(9)의 내부에서 상기 회동자(19)의 회동 상태를 구속하는 스토퍼(25)와; 상기 스토퍼(25)에 탄성지지력을 인가하는 스프링(27)과; 상기 초기리턴유로(13)를 상기 스토퍼(25)를 향하여 연통시키도록 상기 회동자(19)에 형성된 센싱유로(29)를 포함하여 구성하였다. 이 경우, 상기 센싱유로(29)는 상기 초기리턴유로(13)와 교통하도록 형성되어 연료리턴라인내 압력이 과다하게 상승하면, 상승된 유압은 상기 센싱유로(29)를 통해 상기 압력스위칭수단으로 제공된다.

따라서, 상기 초기리턴유로(13)의 압력이 비정상적으로 상승하게 되면, 상기 스토퍼(25)가 상기 스프링(27)을 수축시켜 상기 케이스(9)쪽으로 밀려 들어가기 때문에, 상기 회동자(19)는 상기 탄성부재(21)의 복원력에 의해 상기 케이스(9)의 내부에서 회동된다.

여기서, 상기 압력스위칭수단의 스토퍼(25)가 회동자(19)를 회동 가능한 상태로 하게 되는 소정압력은 연료리턴라인의 압력 상승으로 인하여, 연료 공급 시스템을 이루는 부품들의 변형이나 연료의 누출이 초래되지 않을 정도의 압력으로 설정하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 1.9bar 내외의 압력으로 설정할 수 있을 것이다.

상기 회동자(19)에는 상기 회동자(19)의 회동 후에 상기 스토퍼(25)가 다시 안착될 수 있도록 하는 고정홈(31)이 형성되어 있어서, 상기와 같이 회동자(19)가 회동된 상태는 안정적으로 유지되고, 이 상태에서는 상기 후기공급유로(15)가 연료공급라인을 형성하고 상기 후기리턴유로(17)가 연료리턴라인을 형성하게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

도 2의 상측에 도시된 바와 같이 처음에는 상기 회동자(19)의 초기공급유로(11)는 케이스(9)의 펌프측포트(1)와 제1가변포트(5)를 연통시키고, 초기리턴유로(13)는 리턴라인측포트(3)와 제2가변포트(7)를 연통시키는 상태로 장착된다.

이 상태에서 작업자가 연료필터를 올바르게 장착하여, 상기 제1가변포트(5)에 연료필터가 연결되고 상기 제2가변포트(7)에 연료탱크가 연결되면, 상기 연료필터를 통과한 연료가 상기 제1가변포트(5)와 초기공급유로(11) 및 펌프측포트(1)를 통하여 고압펌프로 공급되고, 고압펌프의 윤활에 사용된 연료와 커먼레일에서 회수되는 연료가 합쳐져서 상기 리턴라인측포트(3)와 초기리턴유로(13) 및 제2가변포트(7)를 통해 연료탱크로 회수되는 정상적인 순환구조를 가지게 된다.

상기한 바와 같은 상태에서는 상기 연료리턴라인에 압력이 비정상적으로 상승하지 않으므로, 상기 회동자(19)는 회동하지 않는다.

만약, 작업자가 연료필터를 잘못 장착하여, 상기 제2가변포트(7)가 연료필터로 연결되고, 제1가변포트(5)가 연료탱크측으로 연결되면, 엔진의 작동시에 상기 연료리턴라인에서는 상기 연료필터에 의해 연료의 유동이 억제되어 연료리턴라인내에서 압력이 비정상적으로 상승하기 시작한다.

상기 연료리턴라인의 압력이 상기 소정압력 이상으로 상승되면, 상기 초기리턴라인에 연통된 상기 센싱유로(29)의 내부 압력도 상승되어 상기 스토퍼(25)를 밀어냄으로써, 상기 회동자(19)는 상기 케이스(9)에 대하여 회동이 가능한 상태로 되고, 이때 상기 탄성부재(21)는 이와 같은 상태의 회동자(19)를 회동시켜서 도 2의 하측과 같은 상태로 유로를 전환한다.

즉, 연료필터가 연결된 제2가변포트(7)는 상기 후기공급유로(15)를 통해 펌프측포트(1)로 연통되어, 연료필터로부터의 고압펌프로 연료를 공급할 수 있는 상태로 전환되고, 상기 연료탱크측으로 연결된 제1가변포트(5)는 상기 후기리턴유로(17)에 의해 상기 리턴라인측포트(3)와 연통되어 커먼레일과 고압펌프로부터 리턴되는 연료를 연료탱크로 정상적으로 회수할 수 있는 상태가 되는 것이다.

상기한 바와 같은 상태는 상기 고정홈(31)이 상기 스토퍼(25)에 의해 고정됨으로써, 안정된 상태를 지속적으로 유지하게 된다. 즉, 상기 회동자(19)의 고정홈(31)에 상기 스토퍼(25)가 고정됨에 따라 상기 케이스(9)의 내부에서 상기 회동자(19)는 후기공급유로(15)와 후기리턴유로(17)의 형성을 안정적으로 마련할 수 있게 된다.

따라서, 혼동하여 장착하기 쉬운 연료필터의 오조립이 발생하는 경우에도 연료 공급 시스템의 연료의 흐름을 정상적으로 자동 전환할 수 있도록 하여, 연료 공급 시스템의 부품 손상 및 연료의 누출을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 연료리턴라인의 연료압력이 소정압력 이상이 되면 자동적으로 연료공급라인과 연료리턴라인의 유로를 전환할 수 있도록 함으로써, 연료필터의 오조립에 의해 연료공급라인과 연료리턴라인의 연결 위치가 바뀌게 되어 연료리턴라인에 형성되는 허용 압력 이상의 연료압력에 의해 연료 공급 시스템이 파손되거나 연료가 누출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

Claims

연료필터와 고압펌프 사이의 연료공급라인과, 커먼레일 및 고압펌프로부터의 연료리턴라인을 동시에 관통하여 설치하기 위해, 고압펌프의 입구로 연결되는 펌프측포트와, 커먼레일 및 고압펌프로부터의 연료리턴라인이 연결되는 리턴라인측포트와, 연료필터를 거쳐 연료탱크로 연결되는 제1가변포트 및, 연료필터를 거치지 않고 연료탱크로 연결되는 제2가변포트를 각각 구비한 케이스와;

상기 케이스 내에 회동 가능하게 설치되고, 회동 전에 상기 펌프측포트와 상기 제1가변포트를 연통시키도록 형성된 초기공급유로와, 상기 리턴라인측포트와 상기 제2가변포트를 연통시키도록 형성된 초기리턴유로와, 회동 후에 상기 펌프측포트와 상기 제2가변포트를 연통시키도록 형성된 후기공급유로와, 상기 리턴라인측포트와 상기 제1가변포트를 연통시키도록 형성된 후기리턴유로를 각각 구비한 회동자와;

상기 회동자의 회동 전 상태를 상기 케이스에 대하여 지지하고 연료리턴라인의 유압이 소정압력 이상이 되면 상기 회동자를 상기 케이스에 대하여 회동 가능하게 전환하는 압력스위칭수단과;

상기 회동자가 상기 압력스위칭수단에 의해 상기 케이스에 대하여 회동 가능한 상태가 되면, 상기 회동자를 상기 케이스에 대하여 회동시키도록 설치된 탄성부재를 포함하고;

상기 압력스위칭수단은 상기 케이스에 설치되어 상기 회동자를 향하여 탄성지지력을 제공하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 탄성지지력을 인가하는 스프링과, 상기 초기리턴유로를 상기 스토퍼를 향하여 연통시키도록 상기 회동자에 형성된 센싱유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기.
청구항 1에 있어서,

상기 펌프측포트와 상기 제1가변포트는 상기 케이스를 관통하는 일직선 상에 위치되고;

상기 리턴라인측포트와 상기 제2가변포트는 상기 펌프측포트와 상기 제1가변포트가 이루는 직선에 평행하게 상기 케이스를 관통하는 일직선 상에 위치하며;

상기 케이스는 원통형상으로 형성되어, 상기 펌프측포트와 상기 제1가변포트가 이루는 직선과 상기 리턴라인측포트와 상기 제2가변포트가 이루는 직선이 원주면을 관통하되, 원통형상의 길이방향을 따라 서로 이격되게 관통되도록 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기.
청구항 2에 있어서,

상기 회동자는 상기 원통형상의 케이스 내에 닮음꼴로 회동 가능하게 삽입되는 원기둥형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기.
청구항 3에 있어서,

상기 회동자와 상기 케이스 사이에는 원주방향을 따라 상기 케이스에 대한 상기 회동자의 회동운동을 가이드하는 회전베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기.
삭제
청구항 4에 있어서,

상기 회동자에는 상기 회동자의 회동 후에 상기 스토퍼가 안착될 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료 유로 자동 변환기.