KR101283122B1 - 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 관한 것으로서, 리저버컵 내에 설치되고, 그 내부에는 임펠러가 설치되어 있는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프에 있어서, 상기 연료펌프의 임펠러에는 원주방향을 따라 형성된 복수개의 채널이 서로 이격되게 형성되고, 상기 연료펌프의 외측면에는 연료펌프를 감싸는 링과, 링에서 돌출되어 리저버컵의 내측면에 지지되는 지지부를 갖는 리테이너가 설치되며, 상기 연료펌프와 리저버컵 사이에는 절연러버가 설치된 것을 특징으로 하여, LPi 시스템의 특성을 만족하고, 원가 및 중량이 저감되는 효과가 있다.

LPi, 가스연료, 터빈, 연료펌프, 임펠러, 리테이너, 리저버컵

Description

가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈{FUEL PUMP MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPi 시스템에 사용되는 연료펌프를 터빈형 연료펌프로 구성함으로써 원가와 중량을 저감시킬 수 있도록 한 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 엘피아이(LPI: Liquefied Petroleum Injection) 방식의 엔진은 연료탱크에 내장된 연료펌프를 사용하여 액상의 LPG 연료를 연료라인을 통하여 압송한 후 인젝터로 보내고, 인젝터가 연료를 액체 상태로 엔진의 연소실에 분사하는 구조의 엔진이다.

이러한 엘피아이 엔진에서 가장 핵심적인 부품은 연료펌프이고, 이 연료펌프는 크게 용적형과 터빈형 연료펌프로 나뉘며, 터빈형 연료펌프의 경우에는 가솔린 엔진에서 사용되는 연료펌프가 통상적으로 사용된다.

상기 용적형 연료펌프의 경우는 고압/고유량이 요구되는 시스템에 사용되며 이너 기어 타입(Inner Gear Type)과 롤러 베인 타입(Roller Vane Type)으로 나눌 수 있고, 비교적 고압/고유량이 요구되는 CRDI(Common Rail Direct Injection) 디젤 차량의 LPC(Low Pressure Circuit)의 연료펌프에 이너 기어 타입(Inner Gear Type)이 적용되고 있다.

상기 용적형 연료펌프의 경우 가격은 비싸나, 고효율을 낼 수 있으며 캐비테이션에 둔감한 장점이 있는 반면에, 상기 터빈형 연료펌프의 경우는 가격은 저렴하나, 효율이 떨어지고 기포 발생시 캐비테이션(Cavitation)의 발생의 우려가 있으며, 내구력이 떨어진다.

그리고, LPG 연료는 가솔린 연료에 비해 건조하여 윤할성이 떨어져 접촉 부품들이 쉽게 마모되어 부품의 내구력이 떨어지고, 쉽게 기화될 수 있어 캐비테이션의 우려가 매우 높은 특성이 있기 때문에, 현재의 연료펌프는 대부분이 용적형의 연료펌프를 사용하고 있다.

하지만, 현재 사용되고 있는 LPi용 용적형 연료펌프를 가솔린 연료 차량에서 사용하고 있는 터빈형 연료펌프로 바꾸면 원가와 중량이 저감이 현저한 장점이 있지만, 전술한 바와 같이 LPG 연료의 특성상 터빈형 연료펌프의 적용 시 내구성 및 유량 저하와 캐비테이션, 소음 발생 등의 문제가 있어 적용하기 어려웠으며, 현재 LPi 시스템의 특성을 충족시키는 연료펌프 또한 개발되고 있지 않는 실정이다.

따라서, LPi 시스템의 특성을 충족시킬 수 있는 터빈형 연료펌프의 개발이 시급하다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스연료차량의 연료펌프를 LPi 시스템의 특성을 충족시킬 수 있는 터빈형 연료펌프로 구성함으로써 원가와 중량을 저감시킬 수 있도록 한 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 리저버컵 내에 설치되고, 그 내부에는 임펠러가 설치되어 있는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프에 있어서, 상기 연료펌프의 임펠러에는 원주방향을 따라 형성된 복수개의 채널이 서로 이격되게 형성되고, 상기 연료펌프의 외측면에는 연료펌프를 감싸는 링과, 링에서 돌출되어 리저버컵의 내측면에 지지되는 지지부를 갖는 리테이너가 설치되며, 상기 연료펌프와 리저버컵 사이에는 절연러버가 설치된 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 의해 달성된다.

상술한 목적은, 리저버컵 내에 설치되고, 그 내부에는 임펠러가 설치되어 있는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프에 있어서, 상기 연료펌프에는 복수개의 임펠러가 병렬로 연결되어 설치되고, 상기 연료펌프의 외측면에는 연료펌프를 감싸는 링과, 링에서 돌출되어 리저버컵의 내측면에 지지되는 지지부를 갖는 리테이너가 설치되며, 상기 연료펌프와 리저버컵 사이에는 절연러버가 설치된 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 의해 달성된다.

그리고, 상기 연료펌프의 하단부에는 제 1 필터가 설치되고, 상기 연료펌프의 내부에는 제 2 필터가 설치된다. 또한, 상기 리저버컵의 하부에는 리저버컵에 형성된 체크밸브를 보호하기 위한 외부필터가 설치되고, 상기 외부필터의 하부에는 외부필터와 연료탱크의 내측면을 이격시키기 위한 보호판이 설치되어, 상기 외부필터와 연료탱크의 내부에 쌓인 불순물이 직접 접촉되는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 연료펌프의 하부에는 임펠러의 내측 채널과 노즐이 연통되게 연결된 제트펌프가 설치되어, 상기 임펠러의 내측 채널에 의해 승압된 연료가 제트펌프로 공급되어 분사되면서 연료탱크의 연료를 리저버컵 내로 유입토록 한다.

본 발명의 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈에 따르면, LPi 시스템의 특성 즉 내구성 및 유량 저하와, 캐비테이션, 소음 발생 등이 모두 해소됨으로써 LPi 시스템에 적용가능하게 되고, 원가 및 중량을 현저하게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈을 도시한 도면이다.

본 발명의 터빈형 연료펌프(100)는 도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프의 외관을 이루는 펌프케이싱(180)과, 상기 펌프케이싱(180)의 하단부에 설치되어 연료탱크(미도시)의 연료가 유입되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 상부에 회전가능하게 설치되어 연료를 흡입하는 임펠러(120)(120')(120")와, 상기 임펠러(120)(120')(120")의 상부에 설치되어 흡입된 연료가 토출되는 커버(130)와, 상기 커버(130)의 상부에 설치되고 그 축이 커버(130)를 통해 임펠러(120)(120')(120")에 연결되어 임펠러(120)(120')(120")를 회전시키는 아마추어(140)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 아마추어(140)의 상부에는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 정류기(150)와, 브러쉬(160)가 설치되고, 상기 펌프케이싱(180)의 상단부에는 각 종의 튜브 등이 연결되는 커넥터(170)가 설치된다.

한편, 상기와 같이 구성된 연료펌프(100)는, LPG 연료의 저윤활성 및 기화 등의 특성으로 인한 내구성 저하를 해소하기 위해, 정류기(150)와, 브러쉬(160) 그 리고 커버(130)에 끼워진 부싱(131)은 카본(carbon)으로 형성하고, 아마추어(140)는 스테인리스 스틸로 형성하며, 커버(130) 및 펌프케이싱(180)은 알루미늄 다이캐스트로 형성하여, 내구성을 향상시킨다.

그리고, 도 1a 내지 도 1c는 임펠러를 도시한 것으로, 상기 임펠러(120)에는 두 개의 채널(121)(122)이 형성된다.

즉, 상기 임펠러(120)의 중심과 인접한 일측에는 블레이드가 원주방향을 따라 형성된 내측 채널(121)이 형성되고, 상기 임펠러(120)의 외주연에 인접한 일측에는 내측 채널(121)보다 큰 직경으로 이루어진 외측 채널(122)이 내측 채널(121)을 감싸도록 형성된다.

따라서, 상기와 같이 한 임펠러(120)에 두 개의 채널(121)(122)이 형성되어 있어, 상기 임펠러(120)의 회전 시 2번의 승압과정이 이루어짐으로써 고유량의 특성을 만족할 수 있게 된다.

그리고, 상기한 임펠러(120)에 의한 연료의 승압량은 임펠러(120)의 직경에 비례하므로 내측 채널(121)보다 외측 채널(122)에서의 승압량이 더 높게 형성된다.

또한, 도 2는 임펠러의 다른 실시예로서, 두 개의 임펠러(120')(120")를 상하로 배치시켜 병렬 연결한 것이다.

이와 같이 병렬 연결된 임펠러(120')(120")는 종래 하나의 임펠러에 비해 그 승압량이 배가됨으로써 고유량의 특성을 만족하게 된다.

한편, 도 3은 연료펌프의 마운팅 구조를 도시한 것으로, 상기 연료펌프(100)는 리테이너(200)를 매개로 리저버컵(300) 내에 설치됨으로써 전술한 바와 같이 고유량 및 고압력화 된 연료펌프(100)에 의한 연료탱크의 공진음을 저감시키게 된다.

즉, 상기 리테이너(200)는, 연료펌프(100)의 외측면을 감싸는 다수의 링(210)과, 상기 다수의 링(210) 중 일측의 링(210)에서 돌출 형성되어 리저버컵(300)의 내측면에 지지되는 지지부(220)로 형성된다.

그리고, 상기 연료펌프(100)는 그 하단부에 절연러버(192)가 설치되어 리저버컵(300)에 직접 맞닿지 않도록 이격되게 설치된다.

따라서, 상기 연료펌프(100)와 리저버컵(300)은 리테이너(200)와 절연러버(192)에 의해서 서로 접촉되지 않고 이격되게 설치됨으로써 연료펌프(100)의 작동 시 발생되는 진동과 소음이 리저버컵(300)으로 직접 전달되지 않고 리테이너(200)와 절연러버(192)를 거치면서 감쇄됨으로써 연료탱크의 공진음을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료펌프(100)는 그 하단부에 유입되는 연료 중의 불순물을 걸러내기 위한 제 1 필터(101)가 설치되고(도 5c 참조), 상기 연료펌프(100)의 내부에는 제 1 필터(101)보다 입자는 작고 면적은 큰 제 2 필터(230)가 설치되어 연료펌프(100) 내를 유동하는 연료 중의 불순물을 2차로 걸러낸다.

도 4는 리저버컵의 외부필터를 도시한 것으로, 상기 리저버컵(300)의 하면에는 이에 대응한 면적으로 이루어진 외부필터(320)가 설치된다.

즉, 상기 외부필터(320)는 리저버컵(300)의 하면에 형성된 체크밸브(310)로 유입되는 연료 중의 불순물을 걸러내기 위한 것으로, 상기 체크밸브(310)에 대응한 크기로 형성될 수도 있지만, 리저버컵(300)의 하면에 대응한 크기로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 외부필터(320)가 리저버컵(300)의 하면에 설치되므로 인해 연료탱크 내에 쌓인 불순물과 외부필터(320)가 직접 접촉됨을 차단하기 위해, 상기 외부필터(320)의 하부에는 이에 대응한 크기의 별도 보호판(미도시)을 외부필터(320)와 이격되게 설치할 수도 있다.

도 5a 내지 도 5c는 연료펌프에 구성된 제트펌프의 구조를 도시한 것으로, 상기 제트펌프(190)는 노즐(191)이 임펠러(120)의 내측 채널(121)과 연통되게 연결된다.

따라서, 상기 임펠러(120)의 내측 채널(121)에 의해 승압된 연료가 제트펌프(190)로 공급되어 노즐(191)을 통해 분사됨으로써 발생되는 부압에 의해 리저버컵(300)의 체크밸브(310)가 개방되어 연료탱크 내의 연료가 리저버컵(300) 내부로 유입된다.

한편, 상기와 같이 임펠러(120)의 2 채널(121)(122) 적용 시는, 외측 채널(122)에서 승압된 연료는 바로 엔진으로 공급되고, 내측 채널(121)에서 승압된 연료는 제트펌프(190)로 공급되어 제트펌프(190)를 구동시키게 된다.

여기서, 상기 임펠러(120)에 내.외측 채널(121)(122)에서 승압된 연료의 승 압량은 전술한 바와 같이, 임펠러(120)의 직경에 비례함으로써 외측 채널(122)의 승압량이 내측 채널(121)의 승압량보다 더 높다.

이러한 제트펌프(190)는 오리피스 효과를 이용하여 주변의 연료를 리저버컵(300) 내로 유입시키게 된다. 따라서, 엔진에서 리턴되는 연료를 사용하지 않고 연료탱크 내의 연료 중 일부를 제트펌프(190)의 구동에 이용함으로써 연료의 기화에 대한 영향이 적어 소음 저감에 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 터빈형 연료펌프를 도시한 도면으로서, 도 1a는 분리사시도이고, 도 1b는 결합단면도이며, 도 1c는 임펠러를 도시한 분리도이다.

도 2는 본 발명의 터빈형 연료펌프의 다른 예에 따른 결합단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 연료펌프의 마운팅 구조를 보인 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 리저버컵의 외부필터를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 연료펌프의 제트펌프 구조를 도시한 도면으로서, 도 5a는 단면도이고, 도 5b는 확대 단면도이며, 도 5c는 외형도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 연료펌프 101 : 제 1 필터

110 : 챔버 120,120',120" : 임펠러

121,122 : 채널 130 : 커버

131 : 부싱 140 : 아마추어

150 : 정류기 160 : 브러쉬

170 : 커넥터 180 : 펌프케이싱

190 : 제트펌프 191 : 노즐

192 : 절연러버 200 : 리테이너

210 : 링 220 : 지지부

230 : 제 2 필터 300 : 리저버컵

310 : 체크밸브 320 : 외부필터

Claims (6)

1. 리저버컵 내에 설치되고, 그 내부에는 임펠러가 설치되어 있는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프에 있어서,

   상기 연료펌프의 임펠러에는 원주방향을 따라 형성된 복수개의 채널이 서로 이격되게 형성되고,

   상기 연료펌프의 외측면에는 연료펌프를 감싸는 링과, 링에서 돌출되어 리저버컵의 내측면에 지지되는 지지부를 갖는 리테이너가 설치되며,

   상기 연료펌프와 리저버컵 사이에는 절연러버가 설치되고,

   상기 리저버컵의 하부에는 리저버컵에 형성된 체크밸브를 보호하기 위한 외부필터가 설치된 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈.
2. 리저버컵 내에 설치되고, 그 내부에는 임펠러가 설치되어 있는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프에 있어서,

   상기 연료펌프에는 복수개의 임펠러가 병렬로 연결되어 설치되고,

   상기 연료펌프의 외측면에는 연료펌프를 감싸는 링과, 링에서 돌출되어 리저버컵의 내측면에 지지되는 지지부를 갖는 리테이너가 설치되며,

   상기 연료펌프와 리저버컵 사이에는 절연러버가 설치되고,

   상기 리저버컵의 하부에는 리저버컵에 형성된 체크밸브를 보호하기 위한 외부필터가 설치된 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 연료펌프의 하단부에는 제 1 필터가 설치되고, 상기 연료펌프의 내부에는 제 2 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료펌프의 하부에는 임펠러의 내측 채널과 노즐이 연통되게 연결된 제트펌프가 설치되어, 상기 임펠러의 내측 채널에 의해 승압된 연료가 제트펌프로 공급되어 분사되면서 연료탱크의 연료를 리저버컵 내로 유입토록 한 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈.
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 외부필터의 하부에는 외부필터와 연료탱크의 내측면을 이격시키는 보호판이 설치된 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 터빈형 연료펌프 모듈.

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