KR101075796B1

KR101075796B1 - 디젤연료 공급용 연료펌프모듈

Info

Publication number: KR101075796B1
Application number: KR1020110092332A
Authority: KR
Inventors: 전문식; 윤찬흠; 모동헌; 강봉한
Original assignee: 주식회사 코아비스
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2011-10-24
Also published as: US20130061960A1; US9151257B2; DE102012015050A1; CN102996305B; CN102996305A

Abstract

본 발명은 디젤연료 공급용 연료펌프모듈에 관한 것이다.
본 발명의 연료펌프모듈은, 연료탱크의 입구에 고정되는 플랜지어셈블리와 연료탱크 내에 위치되는 레저버바디어셈블리로 이루어지고, 상기 레저버바디어셈블리는 디젤연료에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터; 상기 필터를 경유한 디젤연료를 디젤엔진으로 강제 유동시키는 연료펌프; 연료의 공급라인을 통해 디젤엔진 방향으로 공급되었으나 디젤엔진에서 소비되지 못하고 리턴되는 디젤연료가 상기 필터와 연료펌프 사이로 공급되어 상기 필터를 경유하지 않고 연료펌프로 공급되도록 하는 펌프연결리턴유로;를 포함하여 구성된다.
따라서 연료가 파라핀 형태 등으로 응고되어 결정화되는 저온 영역에서도 디젤엔진의 원활한 시동성과 구동성이 확보되도록 연료가 공급되는 특징이 있으며, 그 효과가 우수하다.
또, 연료가 설정된 온도 이하일 경우에만 리턴되는 연료가 필터를 경유하지 않고 연료펌프로 공급되도록 하는 밸브를 더 구비한 경우 연료공급의 안정성을 확보할 수 있는 특징이 있다.

Description

디젤연료 공급용 연료펌프모듈{FUEL PUMP MODULE FOR DIESEL FUEL}

본 발명은 디젤차량 등에 구비되는 디젤엔진에 디젤연료를 공급하는 디젤연료 공급용 연료펌프모듈에 관한 것이다.

각종 차량에는 엔진이 구비되어 있는데 상기와 같은 엔진은 사용 연료에 따라 크게 가솔린엔진, 디젤엔진, LPG엔진으로 구분된다.

또, 엔진에 연료를 공급하기 위해 연료탱크가 구비되어 있으며, 연료탱크 내의 연료를 엔진으로 강제 공급하기 위한 연료펌프모듈도 구비되어 있다.

일반적으로 연료펌프모듈은 플랜지어셈블리(10), 레저버바디어셈블리(20), 플랜지어셈블리(10)와 레저버바디어셈블리(20)를 연결하는 가이드로드(25), 상기 가이드로드(25)의 외측에 위치된 스프링(26), 연료에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터(28) 및 강제 유동을 위한 연료펌프(27)를 포함하여 구성된다.

이러한 구조는 한국 실용신안출원 제20-1997-0016877호(실용신안등록 제20-0160774) 등을 통해서도 확인할 수 있다.

대부분의 경우 상기 플랜지어셈블리(10)는 연료탱크의 입구 부분에 고정되고 레저버바디어셈블리(20)는 탱크의 바닥에 위치된다.

또, 가이드로드(25)는 상기 스프링의 움직임을 가이드하는 동시에 플랜지어셈블리와 레저버바디어셈블리를 연결하는 것으로서 레저버바디어셈블리의 내측으로 슬라이딩 이동 되도록 되어 있다.

또, 스프링(26)은 가이드로드(25)의 외측에 위치되고 플랜지어셈블리와 레저버바디어셈블리 사이에 위치되어 레저버바디어셈블리가 항상 연료탱크의 바닥에 위치되어 있도록 한다.

디젤엔진은 경유 등의 디젤연료를 사용하여 출력을 발생시키는 엔진인데 연료의 강제 공급을 위해 상기와 같은 연료펌프모듈을 갖더라도 영하의 저온 영역에서는 연료의 원활한 공급이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 경유 등의 디젤연료는 저온 영역(통상 영하의 온도 영역)에서 파라핀 형태 등으로 응고되어 결정화되기 때문에 연료펌프모듈을 통한 원활한 공급에 어려움이 있어 영하의 저온 영역에서 디젤엔진의 시동성이 좋지 않으며, 엔진의 구동이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었던 것이다.

한국 실용신안출원 제20-1997-0016877호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 디젤연료가 파라핀 형태 등으로 응고되는 저온 영역에서도 디젤엔진의 원활한 시동성과 구동성이 확보되도록 디젤연료를 공급할 수 있는 디젤연료 공급용 연료펌프모듈을 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 디젤엔진 방향으로 공급된 후 디젤엔진에서 소비되지 못하고 리턴되는 연료가 연료펌프모듈의 구성요소인 연료펌프를 경유하여 다시 공급되도록 하되 연료탱크 내의 연료에 포함된 이물질이 연료펌프로 공급되기 전에 걸러내기 위한 필터를 경유하지 않고 연료펌프에 곧바로 공급되도록 함으로써 저온 영역에서도 디젤엔진의 원활한 시동성과 구동성이 확보되도록 한다.

이러한 본 발명의 디젤연료 공급용 연료펌프모듈은, 연료탱크의 입구에 고정되는 플랜지어셈블리를 갖는다.

또, 연료탱크 내에 위치되는 레저버바디어셈블리를 갖는다.

또, 상기 레저버바디어셈블리는 디젤연료에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터를 갖는다.

또, 필터를 경유한 디젤연료를 디젤엔진으로 강제 유동시키는 연료펌프을 갖는다.

또, 연료의 공급라인을 통해 디젤엔진 방향으로 공급되었으나 디젤엔진에서 소비되지 못하고 리턴되는 디젤연료가 상기 필터와 연료펌프 사이로 공급되어 상기 필터를 경유하지 않고 연료펌프로 공급되도록 하는 펌프연결리턴유로를 갖는다.

본 발명에서는 디젤엔진 방향으로 공급된 후 디젤엔진에서 소비되지 못하고 리턴되는 연료가 연료펌프모듈의 연료펌프를 경유하여 다시 디젤엔진으로 공급되도록 하되 연료펌프모듈의 구성요소 중 하나인 필터(연료탱크 내의 연료에 포함된 이물질을 연료펌프에 이르기 전에 걸러내는 필터)를 경유하지 않고 연료펌프에 곧바로 공급되도록 함으로써 저온 영역에서도 디젤엔진의 원활한 시동성과 구동성이 확보되도록 연료가 공급되는 특징이 있으며, 그 효과가 우수하다.

또, 연료가 설정된 온도 이하일 경우에만 리턴되는 연료가 필터를 경유하지 않고 연료펌프로 공급되도록 하는 밸브를 더 구비한 경우 연료공급의 안정성을 확보할 수 있는 특징이 있다.

또, 리턴되는 연료가 필터 방향으로 유동되지 않도록 리턴되는 연료의 유동을 가이드하는 리턴연료가이드부가 더 구비된 경우 더욱 오랫동안 리턴연료를 통한 엔진의 구동이 가능한 특징이 있다.

도 1은 종래 통상의 연료펌프모듈 및 그 설치상태를 설명하기 위한 단면 개략도
도 2는 종래 통상의 연료펌프모듈을 설명하기 위한 개략적 분해 사시도
도 3은 본 발명의 기술적 사상이 적용된 연료펌프모듈을 설명하기 위해 연료펌프모듈의 구성요소인 레저버바디어셈블리를 도시한 단면 개략도
도 4는 본 발명의 연료펌프모듈을 사용한 디젤연료 공급구조를 설명하기 위한 개략도
도 5는 본 발명의 디젤연료 공급용 연료펌프모듈의 개략적 사시도
도 6은 본 발명의 구성요소인 가이드로드를 설명하기 위한 개략도
A : 리브에 의해 구획된 중공을 갖는 가이드로드의 사시도
B : 길이방향으로 간격을 두고 강도보강체가 위치되고, 파손유도부가 형성된 가이드로드의 단면도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 디젤엔진에 디젤연료를 공급하는 연료펌프모듈에 관한 것이다.

정상적인 구동상태일 때 연료탱크 내의 디젤연료를 디젤엔진으로 공급하기 위한 구조는 종래와 같은 형태로 구현할 수 있다.

즉, 본 발명의 연료펌프모듈은 종래와 같이 플랜지어셈블리(100), 레저버바디어셈블리(200), 가이드로드(250), 스프링(260), 연료펌프(270), 필터(280)를 포함하여 구성되는 것이다.

그런데 본 발명은 디젤연료가 파라핀 형태 등으로 응고되는 저온 영역에서도 디젤엔진의 원활한 시동성과 원활한 구동성을 확보할 수 있도록 하는 디젤연료 공급용 연료펌프모듈을 제공하려는 목적을 갖는다.

이러한 이유로 본 발명에서는, 연료의 공급라인을 통해 디젤엔진 방향으로 공급되었으나 디젤엔진에서 소비되지 못하고 연료탱크 방향으로 리턴되는 연료를 연료의 공급라인으로 다시 공급한다.

디젤엔진에서 소비되지 못한 디젤연료를 연료탱크 방향(연료탱크 또는 연료펌프모듈 주변)으로 리턴시키는 기술은 이미 공지되어 있다.

그런데 종래와 같이 리턴되는 연료를 단순히 연료탱크 방향으로 보내어 연료탱크 내의 연료와 함께 다시 공급이 이루어지도록 하는 구조로는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

연료탱크에는 다량의 연료가 채워져 있게 되고, 이 연료탱크의 연료가 파라핀 형태로 응고된 상태라면 이러한 연료탱크에 리턴되는 연료를 공급하더라도 파라핀 형태로 응고된 연료를 정상적인 상태로 만드는 것이 어려울 뿐만 아니라 디젤엔진의 지속적인 구동도 어렵기 때문이다.

이러한 이유로 본 발명에서는 리턴되는 연료가 연료의 공급라인(연료탱크 내의 디젤연료를 디젤엔진으로 공급하는 라인)으로 공급되도록 한다.

또, 연료탱크 내의 연료로부터 이물질을 걸러내는 필터(280, 연료펌프모듈의 하부에 위치되어 이물질이 연료펌프모듈의 연료펌프(270)에 이르지 못하도록 필터)를 경유하지 않고 연료펌프(270)로 공급될 수 있는 지점으로 공급하는 펌프연결리턴유로(210)를 갖는다.

즉, 리턴되는 연료의 손실을 방지하면서 리턴되는 연료가 디젤엔진 방향으로 공급되도록 함으로써 연료탱크 내에서 파라핀 형태로 응고된 연료가 정상적인 상태로 녹을 수 있는 시점까지 구동이 가능하도록 하는 것이다.

연료펌프모듈을 통해 공급된 연료의 10%정도만이 디젤엔진에서 소모되고 90%정도는 리턴되는 것이 일반적이기 때문에 펌프연결리턴유로(210)를 통해 리턴되는 연료의 손실을 방지한다면 디젤엔진을 상당한 시점까지 구동이 가능하다.

이와 같이 리턴되는 연료에 의해 디젤엔진의 구동이 이루어지는 과정에서 발생되는 열로 인해 리턴되는 디젤연료는 온도가 상승하게 되고, 리턴되는 디젤연료의 온도 등으로 인해 연료펌프모듈의 필터(280) 및 상기 필터(280) 부근의 디젤연료 온도가 상승하면서 정상적인 상태로 되는 것이다.

필터(280) 부근의 연료 온도가 상승하면서 정상적인 상태가 되면 자연스럽게 연료펌프모듈에 의해 필터(280) 부근의 디젤연료가 디젤엔진으로 공급이 이루어지게 되는 것이다.

리턴되는 디젤연료가 필터(280) 방향으로 유동될 경우 리턴되는 디젤연료의 손실이 더욱 많이 발생되는 것이므로 리턴되는 디젤연료가 필터(280) 방향으로 유동되지 않도록 리턴되는 연료의 유동을 가이드하는 리턴연료가이드부(220)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

첨부된 도면에서의 리턴연료가이드부(220)는 펌프연결리턴유로(210)의 끝부분을 형성하면서 리턴되는 연료를 연료펌프(270) 방향으로만 토출하도록 연료펌프(270)를 향해 구부러져 있다.

그런데 저온 영역이 아닌 정상적인 구동상태에서까지 리턴되는 디젤연료가 디젤엔진으로 공급되도록 할 경우 캐비테이션 현상 등을 발생시켜 오히려 연료 공급의 안정성을 방해하는 문제가 있다.

즉, 리턴되는 디젤연료는 온도가 높으며, 리턴되는 횟수가 많을수록 온도는 더욱 상승하게 된다.

또, 고온의 디젤연료가 디젤엔진으로 공급될 경우 캐비테이션 현상 등이 발생되어 연료 공급의 안정성이 좋지 않게 되는 것이다.

따라서 리턴되는 연료가 연료의 공급라인을 통해 디젤엔진으로 공급되도록 하는 것은 연료탱크 내의 연료가 파라핀 형태 등으로 응고된 경우 등 제한적인 조건에서만 이루어지도록 할 필요성이 있다.

이러한 이유로 연료가 설정된 온도 이하일 경우에만 리턴되는 연료가 펌프연결리턴유로(210)를 통해 필터(28)를 경유하지 않고 연료펌프(27)로 공급되도록 하는 밸브(230)를 더 구비할 수 있다.

즉, 정상적인 구동이 어려운 조건(연료탱크 내의 연료가 파라핀 형태로 응고된 조건 - 온도 등을 통해 예측함)에서는 리턴되는 연료가 상기 밸브(230)에 의해서 펌프연결리턴유로(210)를 통해 연료의 공급라인으로 보내져 디젤엔진으로 공급되도록 하고, 정상적인 구동 조건에서는 정상구동리턴유로(240)를 경유하여 공급됨으로써 연료탱크의 연료와 뒤섞이도록 공급되게 하는 것이다. (정상적인 구동조건 일 때 리턴되는 연료는 연료탱크 내의 연로와 뒤섞인 상태로 필터(280)를 경유하여 엔진 방향으로 공급되도록 하는 것임)

상기 밸브(230)의 구동을 위해 연료의 온도를 감지하는 수단은 바이메탈이나 온도감지센서 등을 갖는 형태로 구현할 수 있으며, 온도변화에 의해서 유로가 열리거나 닫히도록 하는 물질을 갖는 형태로 구현할 수도 있다.

또, 밸브 자체에 바이메탈이나 온도감지센서 등이 구비되어 있도록 할 수도 있다.

밸브(230)의 구동을 위해 감지되는 연료는 밸브(230) 내에 위치된 연료가 되도록 할 수도 있고, 연료탱크 내에 존재하면서 연료펌프모듈의 외측에 위치된 연료가 되도록 할 수도 있다.

첨부된 도 4에서의 도면부호 301은 연료분사레일이고, 302는 압력조절밸브이며, 303은 미세필터이고, 304는 고압펌프이다.

한편, 본 발명에 있어서, 연료펌프모듈의 사양에 따라 적정한 길이로 잘라서 사용할 수 있는 가이드로드(25)를 가짐으로써 채산성이 좋고, 재고 확보에 따른 경제적 부담도 가중되지 않도록 할 수 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 합성수지로 압출성형된 가이드로드(25)를 사용하는 구조를 제시한다.(종래에는 가이드로드가 모두 금속으로만 되어 있었음)

즉, 합성수지로 압출성형된 가이드로드(25)는 연료펌프모듈의 사양에 맞추어 적정 길이를 갖도록 용이하게 잘라서 사용이 가능하다.

또, 플랜지어셈블리(10)나 레저버바디어셈블리(20)가 합성수지재로 이루어지기 때문에 융착 방법 등을 통해 플랜지어셈블리(10)나 레저버바디어셈블리(20)에 견고하게 결합(조립) 가능하고, 그 작업이 용이하다.

또, 압출성형되어 긴 가이드로드(25)를 구비해 놓고 사양에 맞게 절단하여 사용하는 것이므로 제조업체로서는 제고 부담을 줄일 수 있으며, 성형을 위한 금형을 각각 구비해야 하는 부담도 줄일 수 있다.

그런데 가이드로드(25)는 소정의 휨 응력에 견딜 수 있어야 하는 등 소정의 강도 조건을 충족할 필요성이 있다.

가이드로드(25)의 압출셩형 재료로서 글래스 파이버 등의 고강도 소재를 사용할 수 있으나 그러한 재료의 특성만으로는 강도보강의 부족함이 있다.

이를 위하여 가이드로드(25)는 도 6의 A와 같이 리브(250a)에 의해 구획된 중공(250b)을 갖는 형태로 압출성형된 것을 사용할 수 있다.

또, 가이드로드(25)는 길이방향으로 간격을 두고 강도보강체(250c)가 위치되도록 압출성형된 것을 사용할 수도 있다.

즉, 통상의 합성수지 특히, 본 발명의 가이드로드(25)를 압출하기 위한 주원료보다 상대적으로 강도가 강한 금속이나 탄소나노복합섬유 등의 재질로 이루어진 강도보강체(250c)가 삽입되어 압출된 가이드로드가 되도록 하는 것이다.

상기와 같은 강도보강체(250c)는 소정의 간격을 두고 위치되어 있기 때문에 절단지점을 강도보강체와 강도보강체의 사이가 되도록 하면 가이드로드(25)의 길이를 연료펌프모듈의 사양에 맞는 크기로 절단이 가능하다.

물론, 리브(250a)에 의해 구획된 중공(250b)을 가지면서 강도보강체(250c)도 갖는 구조로 구현할 수도 있다.

강도보강체(250c)가 위치되도록 압출하는 방법은 통상의 압출분야에서 압출되는 원료의 중공으로 물체를 투입시키는 방법을 사용하여 구현 가능하다.

상기 가이드로드(25)는 전류가 통하도록 할 수도 있다.

전류가 통하는 가이드로드(25)는 카본 등의 전도성 물질을 압출성형을 위한 합성수지 원료와 배합한 후 배합된 원료가 압출성형되도록 함으로써 구현 가능하다.

가이드로드(25)가 전류를 통과시키는 것일 경우 정전기 방지 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 가이드로드(25) 중 플랜지어셈블리(10)와의 연결부로부터 레저버바디어셈블리(20)와의 연결부 사이에는 플랜지어셈블리(10)와의 연결부나 레저버바디어셈블리(20)와의 연결부보다 전단강도가 낮은 전단유도부(250d)를 형성해 놓을 수 있다.

즉, 일반적으로 차량용 연료펌프모듈은 교통사고 상황 등에서 연료의 누출을 방지하기 위한 수단으로서 충격이 가해질 경우 플랜지어셈블리(10)의 하부지점에서 전단이 발생되면서 다른 부분은 파손이 방지되도록 전단유도부를 형성하고 있다.

이러한 전단유도부를 종래에는 플랜지어셈블리 자체에 형성하고 있었는데 이러한 구조는 수리 및 교체작업의 어려움을 발생시키고, 교체비용의 상승도 유발한다.

본 발명에서와 같이 전단유도부(250d)가 가이드로드(25)에 형성될 경우 교통사고 등에 의한 충격 발생시 플랜지어셈블리(10)나 레저버바디어셈블리(20)가 파손되는 것이 아니라 상대적으로 비용이 저렴하고 수리가 용이한 가이드로드(25)가 파손됨으로써 연료의 누출은 방지하면서도 수리 및 교체비용은 적게 소요되는 것이다.

10. 플랜지어셈블리 20. 레저버바디어셈블리
25. 가이드로드 26. 스프링
27. 연료펌프 28. 필터
100. 플랜지어셈블리 200. 레저버바디어셈블리
210. 펌프연결리턴유로 220. 리턴연료가이드부
230. 밸브 240. 정상구동리턴유로
250. 가이드로드 250a. 리브
250b. 중공 250c. 강도보강체
250d. 전단유도부 260. 스프링
270. 연료펌프 280. 필터
301. 연료분사레일 302. 압력조절밸브
303. 미세필터 304. 고압펌프

Claims

연료탱크의 입구에 고정되는 플랜지어셈블리(100)와 연료탱크 내에 위치되는 레저버바디어셈블리(200)로 이루어진 디젤연료 공급용 연료펌프모듈에 있어서,
상기 레저버바디어셈블리(200)는 디젤연료에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터(280);
상기 필터(280)를 경유한 디젤연료를 디젤엔진으로 강제 유동시키는 연료펌프(270); 및
연료의 공급라인을 통해 디젤엔진 방향으로 공급되었으나 디젤엔진에서 소비되지 못하고 리턴되는 디젤연료가 상기 필터(280)와 연료펌프(270) 사이로 공급되어 상기 필터(280)를 경유하지 않고 연료펌프(270)로 공급되도록 하는 펌프연결리턴유로(210);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 디젤연료 공급용 연료펌프모듈.
제 1항에 있어서,
상기 연료가 설정된 온도 이하일 경우에는 상기 리턴되는 연료가 펌프연결리턴유로(210)를 통해 연료펌프(270)로 공급되도록 하고, 연료가 설정된 온도 이상일 경우에는 리턴되는 연료가 정상구동리턴유로(240)를 통해 연료탱크의 연료와 뒤섞이도록 공급되게 하는 밸브(230);가 더 구비된 것을 특징으로 하는, 디젤연료 공급용 연료펌프모듈.
제 2항에 있어서,
바이메탈이나 온도감지센서에 의해 상기 연료의 온도가 감지되어 밸브(230)가 구동되도록 된 것을 특징으로 하는, 디젤연료 공급용 연료펌프모듈.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
리턴되는 연료가 상기 필터(280) 방향으로 유동되지 않도록 펌프연결리턴유로(210)의 끝부분을 형성하면서 리턴되는 연료를 연료펌프(270) 방향으로만 토출하게 연료펌프(270)를 향해 구부러져 있는 리턴연료가이드부(220)가 더 구비된 것을 특징으로 하는, 디젤연료 공급용 연료펌프모듈.