KR100980882B1

KR100980882B1 - 에탄올 차량용 연료펌프 모듈

Info

Publication number: KR100980882B1
Application number: KR1020080035767A
Authority: KR
Inventors: 김창한
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2010-09-10
Also published as: US8122872B2; CN101560933A; US20090260600A1; KR20090110141A; CN101560933B

Abstract

본 발명은 에탄올 차량의 시동 시에 연료탱크로부터 엔진으로 공급되는 에탄올 연료를 가열하여 에탄올 차량의 초기 시동성 문제를 개선하고, 제작원가를 절감할 수 있도록

에탄올 연료를 수용하는 연료탱크에 장착되고, 상기 연료탱크에 저장된 에탄올 연료를 엔진으로 압송하기 위한 펌핑부와 공급부로 구성되는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 있어서, 상기 펌핑부와 공급부 사이에서 연결호스를 통하여 상기 펌핑부와 공급부에 연결되게 구성되어, 상기 펌핑부를 통해 상기 엔진으로 공급되는 상기 에탄올 연료를 전기적인 저항으로서 가열하기 위한 히터유닛을 포함하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈을 제공한다.

에탄올 차량, 히터유닛, 연료펌프 모듈, PTC 소자

Description

에탄올 차량용 연료펌프 모듈{FUEL PUMP MODULE FOR ETHANOL VEHICLE}

본 발명은 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료탱크에 저장된 에탄올 연료를 엔진으로 공급하기 위한 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 관한 것이다.

최근에 자동차 산업은 친환경성 강화와 고유가 시대에 대응하기 위하여 바이오 에너지를 연료로 이용하는 차량 개발하고 있으며, 바이오 에너지 중 하나인 에탄올 연료를 사용하는 차량이 개발되어 시판되고 있는 추세이다.

해외의 경우에는 규제법규 대응 및 친환경기업 이미지 제고를 위해 에탄올 연료 차량을 판매하고 있으며, 이러한 에탄올 연료 차량의 판매량은 매년 증가하고 있다.

이러한 에탄올 연료를 사용하는 에탄올 차량은 에탄올의 특성 중 하나인 낮은 증기압으로 인해 휘발성이 작고, 기화가 잘 되지 않아 차량의 초기 시동성에 문제가 발생하게 된다.

이를 개선하기 위해 에탄올 차량은 엔진룸 내부에 가솔린 연료가 저장되는 보조 연료탱크를 장착하여 초기 시동 시에 상기 보조 연료탱크의 가솔린을 사용하 게 된다.

종래 기술에 따른 에탄올 차량의 연료 공급계는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 먼저, 연료탱크(101)에 엔진으로 에탄올을 공급하기 위한 연료펌프 모듈(103)이 설치된다.

상기 연료펌프 모듈(103)은 엔진(105)과 연료호스(107)를 통하여 연결되고, 상기 연료탱크(101) 내부의 연료증발가스를 포집하여 다시 상기 엔진(105)의 흡기관으로 재순환 시키는 캐니스터(109)와 연결된다.

상기 캐니스터(109)는 가솔린 연료가 채워진 보조 연료탱크(111)와 연결되며, 상기 보조 연료탱크(111)는 에탄올 차량의 초기 시동성을 개선하기 위해 엔진룸 내부에 설치되어 상기 엔진(105)과 연결된다.

즉, 에탄올 차량의 초기 시동 시에는 상기 보조 연료탱크(111)로부터 가솔린을 공급하여 상기 엔진(105)을 작동시키게 되고, 상기 엔진(105)의 시동 이후에는 상기 연료탱크(101)의 에탄올 연료를 상기 연료펌프 모듈(103)를 통해 공급함으로써, 상기 엔진(101)을 작동시키게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 연료펌프 모듈은 단순히 연료탱크 내부의 에탄올을 엔진에 공급하기 때문에 에탄올의 낮은 증기압으로 인한 초기 시동성을 개선하기 위해서는 필수적으로 상기 보조 연료탱크를 엔진룸 내부에 설치해야 함에 따라, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃이 복잡해지고, 상기 보조 연료탱크 적용으로 인한 제작원가가 상승하는 문제점이 있다.

또한, 차량의 충돌 발생 시, 상기 보조 연료탱크에서 누유가 발생되어 안전사고가 유발될 수 있으며, 상기 보조 연료탱크의 용량이 작아 가솔린을 자주 주유해야 하는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 에탄올 차량의 시동 시에 연료탱크로부터 엔진으로 공급되는 에탄올 연료를 가열하여 에탄올 차량의 초기 시동성 문제를 개선하고, 제작원가를 절감할 수 있도록 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈은 에탄올 연료를 수용하는 연료탱크에 장착되고, 상기 연료탱크에 저장된 에탄올 연료를 엔진으로 압송하기 위한 펌핑부와 공급부로 구성되는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 있어서, 상기 펌핑부와 공급부 사이에서 연결호스를 통하여 상기 펌핑부와 공급부에 연결되게 구성되어, 상기 펌핑부를 통해 상기 엔진으로 공급되는 상기 에탄올 연료를 전기적인 저항으로서 가열하기 위한 히터유닛을 포함하며,
상기 히터유닛은 상기 공급부와 상기 연결호스를 통하여 연결되도록 상부면에 제1 니플이 형성되며, 전류를 공급받기 위한 터미널이 설치된 접속소켓이 구비되어 상기 접속소켓을 통하여 상기 전원공급 커넥터와 연결되는 상부 바디; 상기 상부 바디의 하부에 장착되어 상기 상부 바디와의 사이에 내부 공간을 형성하고, 상기 펌핑부와 상기 연결호스를 통하여 연결되도록 하부면에 제2 니플이 형성되는 하부 바디; 상기 내부 공간에 설치되어 상기 터미널과 전기적으로 연결되며, 상기 전원공급 커넥터로부터 전류를 인가받아 열을 발생시키는 다수개의 PTC(positive temperature coefficientthermistor) 소자; 상기 각 PTC 소자에서 발생하는 열을 상기 내부 공간으로 방출시키도록 상기 각 PTC 소자를 사이에 두고 이의 상, 하부에 각각 설치되며, 상기 제1, 제2 니플과 연결되는 관통홀이 형성되는 상, 하부 플레이트; 및 상기 상, 하부 플레이트와 각 PTC 소자를 밀착시키도록 상기 상부 바디와 상부 플레이트 사이에 개재되는 다수개의 스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 히터유닛과 전기적인 접속이 가능하도록 구비되어 상기 히터유닛으로 전류를 공급하는 전원공급 커넥터를 더 포함한다.

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상기 하부 바디는 상기 상부 바디의 하단부에 열 융착될 수 있다.

상기 공급부는 상기 에탄올이 통과되는 인너 파이프와 상기 인너 파이프를 감싸는 아웃터 파이프로 구성되는 공급호스를 통하여 상기 엔진과 연결될 수 있다.

상기 공급호스는 상기 인너 파이프와 아웃터 파이프 사이에 열 절연 매체가 설치될 수 있다.

상기 열 절연 매체는 그 재질이 TPE(Thermo Plastic Elastomer) 계열 산토프렌(Santoprene)으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 의하면, 에탄올 차량의 시동 시에 연료탱크에서 에탄올의 온도를 높인 상태로 엔진으로 공급하도록 히터유닛을 적용함으로써, 에탄올 차량의 초기 시동성 문제를 개선시키는 효과가 있다.

또한, 종래 에탄올 차량의 초기 시동성 문제 개선을 위해 적용하던 보조 연료탱크를 제거함으로써, 차량 충돌 발생 시에 안전사고를 예방할 수 있고, 제작원가 절감 및 엔진룸 내부의 레이아웃을 간소화시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈의 연결관계를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈에 적용되는 히터유닛의 분 해 사시도이고, 도 5는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈과 연결되는 공급호스의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈(1)은 기본적으로 에탄올 연료를 수용하는 연료탱크(3)에 장착된다.

여기서, 상기 차량용 연료펌프 모듈(1)은 연료탱크(3)에 저장된 에탄올 연료를 엔진으로 압송하기 위한 펌핑부(5)와 공급부(7)로 구성된다.

이 경우 상기 펌핑부(5)는 연료탱크(3) 내부에 삽입되어 장착되며, 연료탱크(3)에 수용된 에탄올 연료를 펌핑하여 공급부(7)로 공급하게 된다.

그리고 상기 공급부(7)는 공급호스(9)를 통하여 미도시된 엔진과 연결되며, 상기 펌핑부(5)에 의해 펌핑된 에탄올 연료를 엔진으로 공급하게 된다.

이러한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈(1)은 에탄올 차량의 시동 시에 연료탱크에서 에탄올의 온도를 높인 상태로 엔진으로 공급하여 에탄올 차량의 초기 시동성 문제를 개선하고, 제작원가를 절감할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈(1)은 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 펌핑부(5)와 공급부(7) 사이에서 구성되는 히터유닛(13)과, 상기 히터유닛913)으로 전류를 공급하기 위한 전원공급 커넥터(15)를 포함하여 이루어진다.

상기 히터유닛(13)은 펌핑부(5)를 통해 엔진으로 공급되는 에탄올 연료를 전기적인 저항으로서 가열하기 위한 것이다.

그리고 상기 전원공급 커넥터(15)는 히터유닛(13)과 전기적인 접속이 가능하도록 구비된다.

본 실시예에서, 상기 히터유닛(13)은 연결호스(11)를 통하여 펌핑부(5)와 공급부(7)에 연결되는 바, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상부 바디(21), 하부 바디(23), 4 개의 PTC 소자(25), 상, 하부 플레이트(27)(29), 및 스프링(31)으로 구성된다.

먼저, 상기 상부 바디(21)는 연결호스(11)를 통하여 공급부(7)와 연결되는 제1 니플(33)을 상부면에 형성하고 있다.

또한, 상기 상부 바디(21)에는 전원공급 커넥터(15)와 전기적으로 접속되는 접속소켓(37)이 형성된다.

여기서, 상기 접속소켓(37)은 전원공급 커넥터(15)로부터 전류를 공급받기 위한 터미널(35)을 구비한다.

상기 하부 바디(23)는 상부 바디(21)의 하부에 장착되는 바, 상기 상부 바디(21)와의 사이에 내부 공간을 형성하게 된다.

여기서, 상기 하부 바디(23)는 상부 바디(21)의 하단부에 열 융착되는 것이 바람직하다.

그리고 하부 바디(23)에는 연결호스(11)를 통하여 펌핑부(5)와 연결되는 제2 니플(39)이 하부면에 형성된다.

이러한 하부 바디(23)는 펌핑부(5)를 통해 공급되는 에탄올 연료가 공급부(7)로 이동 시, 상부 바디(21)와의 사이에서 누유되는 것을 방지하는 기능을 하 게 된다.

상기에서, 연결호스(11)는 양단부가 고정클립(41)을 통하여 언급한 바 있는 제1 니플(33)과 공급부(7) 및 제2 니플(39)과 펌핑부(5)와의 연결 부분에 고정된다.

그리고 상기 각 PTC 소자(25;Positive Temperature Coefficient thermistor)는 전원공급 커넥터(15)로부터 전류를 인가받아 열을 발생시키기 위한 것이다.

상기 각 PTC 소자(25)는 상기한 내부 공간에 설치되고, 접속소켓(37)의 터미널(35)과 전기적으로 연결된다.

상기 각 PTC 소자(25)는 반도체소자로 일정 이상의 전류가 흐르면 열이 발생하고, 자기 발열에 의해 스위칭(Switching) 온도에 도달하면, 전기저항이 증가하여 전류를 흐르지 않게 함으로써, 일정온도를 유지시키는 발열체이다.

이러한 PTC 소자(25)는 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 발열 소자로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 상, 하부 플레이트(27)(29)는 상기 각 PTC 소자(25)에서 발생하는 열을 상기 내부 공간으로 방출시키기 위한 것으로서, 각 PTC 소자(25)를 사이에 두고 이의 상, 하부에 각각 설치된다.

여기서, 상기 상, 하부 플레이트(27)(29)에는 펌핑부(5)를 통해 상기 내부 공간으로 공급되는 에탄올 연료의 유동을 원활하게 하기 위한 관통홀(43)이 각각 형성된다.

이 경우 상, 하부 플레이트(27)(29)는 열 전도율이 비교적 높은 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 예컨대, 구리, 혹은 알루미늄, 혹은 철로 이루어 질 수 있다.

그리고 상기 다수의 스프링(31)은 바람직하게 4 개로 구비되며, 상기 상, 하부 플레이트(27)(29)와 각 PTC 소자(25)를 밀착시키도록 상기 상부 바디(21)와 상부 플레이트(27) 사이에 개재된다.

여기서, 상기 각 스프링(31)은 일단이 상기 상부 바디(21)의 내부면에 지지되고, 타단은 상기 상부 플레이트(27)의 일면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 공급호스(9)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 에탄올 연료가 통과되는 인너 파이프(45)와, 그 인너 파이프(45)를 감싸는 아웃터 파이프(47)로 구성된다.

상기 인너 파이프(45)는 아웃터 파이프(47)의 내경보다 상대적으로 작은 외경을 가지며 그 아웃터 파이프(47)의 내부 중심 방향으로 배치된다.

이 경우 인너 파이프(45)의 외주면과 아웃터 파이프(47)의 외주면 사이에는 소정의 공간을 형성하고 있다.

여기서, 상기 인너 파이프(45)와 아웃터 파이프(47)는 열 전도율이 낮은 소재로 이루어지는 것이 바람직히다.

이에 더하여, 상기 공급호스(9)는 인너 파이프(45)의 외주면과 아웃터 파이프(47)의 외주면 사이의 공간에 형성되는 열 절연 매체(49)를 더 포함하고 있다.

상기 열 절연 매체(49)는 그 재질이 고무 소재 예컨데, TPE(Thermo Plastic Elastomer) 계열 산토프렌(Santoprene) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 열 절연 매체(49)는 히터유닛(13)을 통하여 가열된 에탄올 연료가 엔진으로 이동되어 인젝팅될 때가지 일정한 온도를 유지하기 위한 것이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 에탄올 차량용 연료펌프 모듈(1)의 작동 및 작용을 상세하게 설명한다.

먼저, 연료탱크(3) 내부의 에탄올 연료는 펌핑부(5)에 의해 펌핑되고, 연결호스(11)를 통해서 히터유닛(13)의 내부 공간으로 이동된다.

이때, 상기 각 PTC 소자(25)는 전원공급 커넥터(15)로부터 터미널(35)을 통해 전류를 공급받아 발열한 상태로 일정온도를 유지하고 있으며, 상, 하부 플레이트(27)(29)는 상기 각 PTC 소자(25)의 열을 상기한 내부 공간으로 방출하게 된다.

그러면 상기 히터유닛(13)의 내부 공간으로 이동된 에탄올 연료가 가열되고, 펌핑부(5)로부터 펌핑되는 에탄올 연료에 의해 상기한 내부 공간의 가열된 에탄올 연료는 연료호스(11)를 통해 공급부(7)로 이동된다.

상기 공급부(7)로 이동된 가열된 상태의 에탄올 연료는 공급호스(9)를 통해 엔진으로 압송된다.

여기서, 가열된 에탄올 연료는 인너 파이프(45)를 지나게 되며, 이때, 열 절연 매체(49)는 에탄올 연료의 온도를 유지시킨 상태로 엔진으로 공급하게 된다.

즉, 히터유닛(13)을 통해 가열된 에탄올 연료는 증기압이 높아지게 되고, 증기압이 상대적으로 높아진 가열된 에탄올 연료는 에탄올 차량의 초기 시동성을 향상시키게 된다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈(1)을 적용하면, 에탄올 차량의 시동 시에 상기 연료탱크(3)에서 에탄올의 온도를 높인 상태로 엔진으로 공급하도록 상기 히터유닛(13)을 설치함으로써, 에탄올 차량의 초기 시동성 문제를 개선시킬 수 있다.

또한, 종래에 에탄올 차량의 초기 시동성 문제 개선을 위해 적용하던 보조 연료탱크를 제거함으로써, 차량 충돌 발생 시에 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있고, 제작원가 절감 및 엔진룸 내부의 레이아웃을 간소화시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 에탄올 차량용 연료펌프 모듈이 사용된 차량 연료공급계를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈의 연결관계를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈에 적용되는 히터유닛의 분해 사시도이다.

도 5는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 연료펌프 모듈과 연결되는 공급호스의 단면도이다.

Claims

에탄올 연료를 수용하는 연료탱크에 장착되고, 상기 연료탱크에 저장된 에탄올 연료를 엔진으로 압송하기 위한 펌핑부와 공급부로 구성되는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈에 있어서,

상기 펌핑부와 공급부 사이에서 연결호스를 통하여 상기 펌핑부와 공급부에 연결되게 구성되어, 상기 펌핑부를 통해 상기 엔진으로 공급되는 상기 에탄올 연료를 전기적인 저항으로서 가열하기 위한 히터유닛을 포함하며,

상기 히터유닛은

상기 공급부와 상기 연결호스를 통하여 연결되도록 상부면에 제1 니플이 형성되며, 전류를 공급받기 위한 터미널이 설치된 접속소켓이 구비되어 상기 접속소켓을 통하여 전원공급 커넥터와 연결되는 상부 바디;

상기 상부 바디의 하부에 장착되어 상기 상부 바디와의 사이에 내부 공간을 형성하고, 상기 펌핑부와 상기 연결호스를 통하여 연결되도록 하부면에 제2 니플이 형성되는 하부 바디;

상기 내부 공간에 설치되어 상기 터미널과 전기적으로 연결되며, 상기 전원공급 커넥터로부터 전류를 인가받아 열을 발생시키는 다수개의 PTC(positive temperature coefficientthermistor) 소자;

상기 각 PTC 소자에서 발생하는 열을 상기 내부 공간으로 방출시키도록 상기 각 PTC 소자를 사이에 두고 이의 상, 하부에 각각 설치되며, 상기 제1, 제2 니플과 연결되는 관통홀이 형성되는 상, 하부 플레이트; 및

상기 상, 하부 플레이트와 각 PTC 소자를 밀착시키도록 상기 상부 바디와 상부 플레이트 사이에 개재되는 다수개의 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.
제1항에 있어서,

상기 히터유닛과 전기적인 접속이 가능하도록 구비되어 상기 히터유닛으로 전류를 공급하는 전원공급 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.
삭제
제1항에 있어서,

상기 하부 바디는 상기 상부 바디의 하단부에 열 융착되는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.
제1항에 있어서,

상기 공급부는 상기 에탄올이 통과되는 인너 파이프와 상기 인너 파이프를 감싸는 아웃터 파이프로 구성되는 공급호스를 통하여 상기 엔진과 연결되는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.
제5항에 있어서,

상기 공급호스는 상기 인너 파이프와 아웃터 파이프 사이에 열 절연 매체가 설치되는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.
제6항에 있어서,

상기 열 절연 매체는 그 재질이 TPE(Thermo Plastic Elastomer) 계열 산토프렌(Santoprene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에탄올 차량용 연료펌프 모듈.