KR101022735B1 - 엘피아이용 연료펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 펌프의 크기를 줄임은 물론 다수의 마그네틱에 의해 연료 내에 포함되어 있는 금속 등의 이물질을 보다 효율적으로 걸러주는 엘피아이용 연료펌프에 관한 것으로, 하단으로 편심된 편심구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료가 펌핑되도록 동력을 제공하는 모터부와 상기 샤프트의 회전으로 연료를 펌핑하는 펌프부가 구비된 엘피아이용 연료펌프로서, 상기 펌프부 하부에 결합되며 봄베에 채워진 연료가 유입되는 다수의 구멍을 개폐시키는 다이어프램과 상기 다이어프램 외측에 돌출된 다수의 돌기에 각각 마그네틱이 고정되는 리저버 컵과 상기 리저버 컵에 결합되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 필터와 마그네틱이 리저버 컵에 설치됨으로써 봄베에 잔존하는 이물질 및 연료에 포함된 금속 성분을 연료펌프 내부로 유입되기 전에 차단시킬 수 있고, 이물질과 금속 성분이 포함되지 않은 청정한 연료를 엔진에 공급하게 되어 엔진의 고장을 줄일 수 있으며, 금속 성분이 달라붙는 마그네틱이 설치되어 보다 청정한 연료를 공급하게 되는 유용한 효과가 있다.
연료펌프, 리저버 컵, 필터, 마그네틱, 결합부

Description

엘피아이용 연료펌프{Liquefied Petroleum Injection Fuel Pump}
본 발명은 엘피아이용 연료펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPG 연료를 고압 액상화시켜 인젝터로 공급하여 분사시키는 엘피아이용 연료펌프에 관한 것이다.
일반적으로 엘피아이(LPG 액상 연료분사장치, Liquefied Petroleum Injection) 엔진은 봄베의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 LPG 연료를 고압(5~15bar) 액상화시켜 액상 연료를 인젝터로 공급하여 기통별로 분사하여 엔진을 구동하는 방식이다.
이러한 LPI 엔진은 액상의 연료를 분사하므로 믹서 형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성 부품이 필요 없으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 연료펌프, 연료공급라인, LPI 전용 전자제어장치(ECU) 및 연료 압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.
이러한 LPI 엔진의 작동 원리에 대하여 설명한다.
전자제어장치는 각종 센서의 입력 신호를 받아들여 엔진의 상태를 판단하고, 최적의 공연비 및 엔진 성능 향상을 위해 연료펌프, 인젝터 및 점화코일을 제어한다.
그리고 엔진에서 요구되는 연료량에 따라 연료펌프를 제어하여 액상 연료를 엔진으로 공급하고, 인젝터는 실린더 별로 연료를 분사하여 최적의 공연비를 구현한다.
또한 최근에는 NH3의 환원제로 우레아 수용액을 사용하는 유해가스 저감 시스템이 개발되어 사용되고 있으며, 우레아 수용액을 사용하는 유해가스 저감 시스템에서는 우레아 수용액 공급을 위한 도우징 시스템을 필요로 하게 된다.
이러한 도우징 시스템에는 환원제를 펌핑하는 펌프가 사용되며, 펌프는 봄베 외부에 설치되는 외장형이 사용되며, 상기 도우징 시스템은 통상적인 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 엘피아이용 연료펌를 도1을 참조하여 설명한다.
도1에 도시된 바와 같이, 엘피아이용 연료펌프는 봄베(도면상 미도시됨) 내에 설치되어 액상 연료를 엔진에 공급하는 것으로, 봄베 내의 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터부(110), 환원제 및 연료를 펌핑하는 펌프부(120), 상기 펌프부(120)에서 흡입된 환원제 및 연료를 여과하여 외부로 배출하는 필터부(140), 상기 펌프부(120) 하부에 결합되는 리저버 컵(150)을 포함하여 구성된다.
상기 모터부(110)는 외부 하우징(111), 상기 외부 하우징(111)에 설치되어 환원제 및 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터(112), 상기 모터(112) 내부에 결합되며 하단으로 편심구동부(113a)가 구비된 샤프트(113)로 구성된다.
또 상기 모터(112)는 샤프트(113)의 상단이 끼워져 고정되는 모터 하우징(112a), 상기 모터 하우징(112a) 내주면에 결합되는 로터(112b), 상기 로터(112b) 내부에 설치되는 스테이터(112c)로 구성되며, 상기 로터(112b)는 상기 모터 하우징(112a)과 연결되어 동시에 회전된다.
또한 모터부(110)에는 펌핑된 환원제 및 연료가 흐르는 유로(114)가 형성된다.
상기 펌프부(120)는 펌프 바디(121), 상기 편심구동부(113a)에 결합되어 상기 샤프트(113)의 중심 수평 방향으로 슬라이딩 되는 베어링(122), 상기 베어링(122)에 외접하도록 설치되어 상기 샤프트(113)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하는 플랜저(123), 상기 플랜저(123)에 연동되어 압력을 형성하여 환원제 및 연료를 펌핑하는 다이어프램(124) 및 상기 다이어프램(124)에 의해 형성된 압력에 의해 환원제 및 연료가 유입되는 체크밸브 어셈블리(130)로 구성된다.
또한 펌프 바디(121)에는 환원제 및 연료가 흐르는 유로(미도시)가 형성되며, 상기 유로에는 모터부(110)의 유로(114)와 연통되어 환원제 및 연료가 흐르게 되고, 상기 유로에는 환원제, 연료의 흐름 및 압력을 조절하는 릴리프 밸브(121a)가 설치된다.
이러한 릴리프 밸브(121a)는 환원제 및 연료의 압력이 높아지면 개방되어 적정 압력으로 유지시키고, 적정 압력이 유지되면 폐쇄되는 통상의 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
아울러 베어링(122) 하단에는 심(125)이 구비되며, 상기 심(125)의 하단으로 펌프 바디(121)에 고정되는 시트(126)가 더 구비된다.
또 체크밸브 어셈블리(130)는 체결공(미도시됨)이 형성된 체크밸브바디(131), 상기 체크밸브바디(131)에 결합되어 다이어프램(124)의 압력에 의해 환원제 및 연료를 유입하는 제1체크밸브(132) 및 상기 다이어프램(124)의 압력에 의해 환원제 및 연료를 배출하는 제2체크밸브(133)로 구성된다.
상기 체크밸브 어셈블리(130)는 스크류(134)를 체결하여 펌프 바디(121)에 결합되며, 펌프 바디(121)의 외주면을 따라 다수개 설치된다.
이러한 펌프부(120) 하부에는 다수개의 구멍(151)이 형성되어 있는 리저버 컵(150)이 결합된다.
또한 모터부(110) 상부에는 환원제 및 연료에 포함되어 있는 이물질을 걸러내기 위한 필터부(140)가 설치되며, 상기 필터부(140)는 외부 하우징(111)에 결합되는 필터 커버(141), 상기 필터 커버(141) 내부에 내장되는 필터(142), 상기 유로(114)와 연통되는 필터 커버(141) 입구 쪽에 하부로 연장 형성된 연장부(143), 상기 연장부(143) 양쪽에 각각 연료 내에 포함되어 있는 금속 등을 걸러주도록 설치되는 마그네틱(144) 및 필터(142)를 통과한 연료가 배출되는 연료 배출부(145)로 이루어진다.
이와 같은 엘피아이용 연료펌프는 펌프부 하부에 리저버 컵이 결합됨은 물론 모터부 상부에 필터부가 설치됨에 따라 연료 펌프의 크기가 커지게 되고, 필터 커버의 연장부에 2개의 마그네틱이 설치되므로 연료 내에 포함되어 있는 금속 등의 이물질을 걸러내는 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료 펌프의 크기를 줄임은 물론 다수의 마그네틱에 의해 연료 내에 포함되어 있는 금속 등의 이물질을 보다 효율적으로 걸러주는 엘피아이용 연료펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료 펌프 내에서 연료가 이동되는 유로를 단축시켜 연료의 공급이 신속하게 이루어지는 엘피아이용 연료펌프를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 엘피아이용 연료펌프는 하단으로 편심된 편심구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료가 펌핑되도록 동력을 제공하는 모터부와 상기 샤프트의 회전으로 연료를 펌핑하는 펌프부가 구비된 엘피아이용 연료펌프로서, 상기 펌프부 하부에 결합되며 봄베에 채워진 연료가 유입되는 다수의 구멍을 개폐시키는 다이어프램과 상기 다이어프램 외측에 돌출된 다수의 돌기에 각각 마그네틱이 고정되는 리저버 컵과 상기 리저버 컵에 결합되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 필터는 메시망인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 필터는 상기 리저버 컵의 저면에 돌출된 고정부에 결합되거나 상기 리저버 컵의 내측 상면에 돌출된 고정부에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 필터는 다층으로 적층되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 필터는 그물눈의 크기가 큰 제1메시망, 상기 제1메시망의 그물눈 보다 작은 크기의 그물눈이 형성된 제2메시망, 상기 제2메시망의 그물눈 보다 작은 크기의 그물눈이 형성된 제3메시망이 다층으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 리저버 컵에는 동일한 원주 상에 연료가 유입되는 다수의 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 상면에는 상기 리저버 컵 내부에 채워진 연료가 상기 구멍으로 배출됨을 차단시키는 다이어프램이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다이어프램은 연질의 고무 또는 합성수지 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또 상기 고정부는 상기 마그네틱이 고정된 돌기 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 필터와 마그네틱이 리저버 컵에 설치됨으로써 봄베에 잔존하는 이물질 및 연료에 포함된 금속 성분을 연료펌프 내부로 유입되기 전에 차단시킬 수 있고, 이물질과 금속 성분이 포함되지 않은 청정한 연료를 엔진에 공급하게 되어 엔진의 고장을 줄일 수 있으며, 금속 성분이 달라붙는 마그네틱이 다수개 설치되어 금속 성분이 제거된 보다 청정한 연료를 공급하게 되는 유용한 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 전술한 종래기술과 동일한 명칭에 대하여 동일한 부호를 참조하여 설명하기로 한다.
<제1실시예>
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 엘피아이용 연료펌프를 도시한 단면도이고, 도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 엘피아이용 연료펌프에 결합되는 리저버 컵을 도시한 사시도로서, (a)는 상면 사시도이고, (b)는 저면 사시도이다.
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예는 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터부(110), 환원제 및 연료를 펌핑하는 펌프부(120), 상기 펌프부(120) 하부에 결합되는 리저버 컵(10)을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 제1실시예는 종래기술의 필터부(140)에 설치되어 있는 필터(142)와 마그네틱(144)이 리저버 컵(10)에 설치됨이 종래기술과 다른 것이므로 전술한 종래기술과 중복되는 설명은 생략하고, 종래기술과 다른 리저버 컵(10)에 대하여 설명하기로 한다.
상기 리저버 컵(10)은 도3에 도시된 바와 같이, 상면이 개방된 컵 형상으로 이루어지고, 리저버 컵(10)의 상부 둘레에는 펌프부(120)에 결합되도록 다수의 결합부(11)가 형성된다.
또한 리저버 컵(10) 저면에는 봄베 내의 연료가 유입되는 구멍(12)이 다수개 형성되고, 이들 구멍(12)은 동일한 원주상에 형성되며, 이들 구멍(12) 상면에는 다이어프램(13)이 설치된다.
상기 다이어프램(13)은 구멍(12)을 통해 유입되는 연료가 유입되나 리저버 컵(10) 내부로 유입된 연료는 구멍(12)을 통해 배출되지 않도록 유연한 재질의 고무 또는 합성수지로 이루어짐이 바람직하다.
또한 다이어프램(13)은 리저버 컵(10)의 내측 상부로 돌출된 고정돌기(14)에 끼워져 이탈되지 않게 고정된다.
상기 다이어프램(13)의 외측에는 다수개의 돌기(15)가 돌출 형성되고, 이들 돌기(15)에는 마그네틱(16)이 끼워져 고정된다.
아울러 리저버 컵(10)의 저면에는 연료에 포함되어 있는 이물질을 걸러주는 필터(20)가 결합된다. 상기 리저버 컵(10) 저면에는 필터(20)가 결합되도록 고정부(21)가 형성되며, 상기 필터(20)는 그물눈을 갖는 메시망을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 필터(20)는 메시망으로서, 고정부(21)의 최하단에는 그물눈의 크기가 큰 제1메시망(22)이 결합되고, 상기 제1메시망(22)의 상면에는 제1메시망(22)의 그물눈 보다 작은 그물눈을 갖는 제2메시망(23)이 결합되며, 상기 제2메시망(23)의 상면에는 제2메시망(23)의 그물눈 보다 작은 그물눈을 갖는 제3메시망(24)이 결합된다.
이러한 메시망들(22,23,24)은 필요에 따라 적층되는 메시망을 증감시킬 수 있음은 물론이다. 또한 고정부(21) 저면에는 필터(20)를 견고하게 고정시키는 프레 임(25)이 구비된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 엘피아이용 연료펌프는 모터부(110)의 모터(112)에 인가된 전원으로 스테이터(112c)를 중심으로 로터(112b)가 회전됨으로써 모터 하우징(112a)에 결합된 샤프트(113)가 회전된다.
상기 샤프트(113)가 회전됨에 따라 편심구동부(113a)에 결합된 베어링(122)이 회전되면서 플랜저(123)가 직선 왕복운동하게 된다.
이렇게 플랜저(123)가 직선 왕복운동 됨에 따라 압력을 형성하는 다이어프램(124)이 작동되고, 다이어프램(124)의 압력에 의해 제1체크밸브(132)가 개방되어 리저버 컵(10) 내부에 부압이 발생하게 된다.
이에 따라 리저버 컵(10)에 결합되어 있는 다이어프램(13)이 리저버 컵(10) 상부로 들어올려져 구멍(12)을 통해 봄베 내의 연료가 유입된다.
이와 같이 구멍(12)을 통해 유입되는 연료는 적층되어 있는 제1메시망(22) 내지 제3메시망(24)으로 이루어진 필터(20)를 통해 유입되므로 연료에 포함된 이물질이 걸러진 상태로 유입되어 연료의 청정도를 높이게 된다.
또한 리저버 컵(10) 내부로 유입된 연료는 리저버 컵(10) 내면에 고정되어 있는 마그네틱(16)에 의해 연료에 포함된 철 등의 금속 성분이 달라붙게 된다. 아울러 마그네틱(16)은 리저버 컵(10) 내부에 다수개 설치되어 있으므로 종래의 연장부(143)에 고정된 마그네틱(144)에 비해 연료에 포함된 금속 성분이 보다 효과적으로 달라붙게 된다.
이렇게 필터(20)에 의해 이물질이 걸러지고, 마그네틱(16)에 의해 금속 성분이 포함되지 않은 청정한 연료가 제1체크밸브(132)를 통해 체크밸브 어셈블리(130)로 유입된 후 제2체크밸브(133)를 통해 유로(114)로 이동된다.
이와 같이 이동된 연료는 연료펌프의 상부에 설치되어 있는 밸브 바디(미도시)를 통해 엔진으로 공급된다.
<제2실시예>
도4는 본 발명의 제2실시예에 의한 리저버 컵을 도시한 단면도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예는 리저버 컵(10a)의 내측 바닥면에 고정부(21a)가 형성됨이 전술한 제1실시예와 다른 것이다.
상기 고정부(21a)는 마그네틱(16a)이 고정되는 돌기(15a) 바깥쪽에 형성되며, 상기 돌기(15a) 보다 높게 형성된다.
이와 같이 고정부(21a)가 돌기(15a) 보다 높게 형성되어야 함은 구멍(12)을 개폐시키는 다이어프램(13)이 들어올려질 수 있는 간격을 확보해야 되기 때문이다.
이러한 고정부(21a)에는 제1메시망(22) 내지 제3메시망(24)이 결합되고, 상기 필터(20)는 연료에 포함되어 있는 이물질을 걸러주게 된다.
이와 같은 본 발명의 제2실시예는 전술한 제1실시예와 그 작동이 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 연료펌프의 크기를 줄이게 됨은 물론 이물질을 걸러주는 필터 및 연료에 포함된 금속 성분을 제거하는 마그네틱이 연료의 유입구 쪽에 설치하여 연료에 포함된 이물질을 보다 효과적으로 제거하는 데 사용될 수 있다.
도1은 종래의 엘피아이용 연료펌프를 도시한 단면도.
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 엘피아이용 연료펌프를 도시한 단면도.
도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 엘피아이용 연료펌프에 결합되는 리저버 컵을 도시한 사시도로서, (a)는 상면 사시도, (b)는 저면 사시도.
도4는 본 발명의 제2실시예에 의한 리저버 컵을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 리저버 컵 11: 결합부
12: 구멍 13: 다이어프램
14: 고정돌기 15: 돌기
16: 마그네틱 20: 필터
21: 고정부

Claims (8)

  1. 하단으로 편심된 편심구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료가 펌핑되도록 동력을 제공하는 모터부와 상기 샤프트의 회전으로 연료를 펌핑하는 펌프부가 구비된 엘피아이용 연료펌프로서,
    상기 펌프부 하부에 결합되며 봄베에 채워진 연료가 유입되는 다수의 구멍을 개폐시키는 다이어프램과 상기 다이어프램 외측에 돌출된 다수의 돌기에 각각 마그네틱이 고정되는 리저버 컵과
    상기 리저버 컵에 결합되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 메시망인 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 상기 리저버 컵의 저면에 돌출된 고정부에 결합되거나 상기 리저버 컵의 내측 상면에 돌출된 고정부에 결합되는 것을 특징으로 하는 엘파이이용 연료펌프.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 필터는 다층으로 적층되는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터는 그물눈의 크기가 큰 제1메시망, 상기 제1메시망의 그물눈 보다 작은 크기의 그물눈이 형성된 제2메시망, 상기 제2메시망의 그물눈 보다 작은 크기의 그물눈이 형성된 제3메시망이 다층으로 결합되는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리저버 컵에는 동일한 원주 상에 연료가 유입되는 다수의 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 상면에는 상기 리저버 컵 내부에 채워진 연료가 상기 구멍으로 배출됨을 차단시키는 다이어프램이 설치되는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다이어프램은 연질의 고무 또는 합성수지 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 마그네틱이 고정된 돌기 보다 높게 형성되는 것을 특징 으로 하는 엘피아이용 연료펌프.
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