KR101822198B1 - Ｄｐｆ의 연료 맥동 저감 장치 - Google Patents

Ｄｐｆ의 연료 맥동 저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)는 오리피스 어댑터(5), 서지탱크(6), 및 연료배관(4)으로 이루어지되, 상기 오리피스 어댑터(5)는 저압라인(2)을 통과하는 연료의 일부를 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급하도록 연료탱크의 저압라인(2)에서 분기되는 연료분기점(3)에 일측이 연결되고, 서지탱크(6)에 타측이 연결되며; 상기 서지탱크(6)는 상기 오리피스 어댑터(5)에 일측이 연결되고, 상기 연료배관(4)의 일단에 타측이 연결되며, 상기 연료배관(4)은 일단이 상기 서지탱크(6)에 연결되고, 타단은 후처리 시스템의 DPF 머플러에 연결되어, 순차적으로 상기 오리피스 어댑터(5)와 상기 서지탱크(6)를 통과하면서 맥동이 저감된 연료를 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급하는 것을 특징으로 하는 DPF의 연료 맥동 저감 장치에 관한 것이다.

Description

ＤＰＦ의 연료 맥동 저감 장치{Device for decreasing fuel pulsation at DPF}
본 발명은 DPF의 연료 맥동을 저감하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후처리 시스템에서 DPF(Diesel Particulate Filter, 매연여과필터)의 머플러 재생시에 공급되는 연료의 맥동을 저감시켜 머플러 재생시 공급되는 연료를 최적의 무화상태로 형성할 수 있는 장치에 관한 것이다.
최근 자동차의 급격한 증가로 인해, 공해물질이 대량으로 배출되고, 이로 인해 대기 환경오염이 급속도로 증가하고 있는 실정이다. 이러한 교통수단에 의하여 배출되는 공해물질은 가솔린 차량보다는 버스 및 트럭 등 주로 산업용으로 사용되는 디젤차량의 공해물질 배출량이 일반적으로 많다. 디젤엔진을 사용하는 차량의 경우 차량의 운행거리가 상대적으로 길고, 배출가스에 입자성 물질이 많이 포함되어 시민의 가시거리를 짧게 하고, 호흡기나 피부질환을 일으켜서 물질적, 정신적으로 국민생활에 많은 위해를 끼치고 있다.
따라서, 오늘날 세계 대다수의 나라에서는 대기오염을 개선하기 위한 일환으로 차량에 의한 대기환경 오염의 저감을 위해 자동차의 배출가스에 포함된 유해성분의 양을 법적으로 규제함으로써, 저공해 차량의 생산을 의무화하고 있는 실정이다. 디젤자동차의 배기가스 저감기술은 크게 대체연료사용, 엔진개량, 흡기개선 또는 후처리 장치 등이 있다. 이 중에서 매연저감 효과가 우수한 반면에 비용이 저렴한 후처리 장치의 매연여과방식이 다방면으로 활용되고 있다.
후처리 장치는 DPF(매연여과필터)에 매연이 일정량 이상 포집되는 경우에 재생을 작업을 실시한다. 따라서, 재생 작업을 위한 재생열을 생성하기 위해서 상당량의 연료가 추가로 소모되고, 이러한 연료는 연료공급탱크에서 엔진의 인젝션 노즐(injection nozzle)로 연결된 라인 중 저압라인에서 분기되는 연료배관을 통해 DPF에 공급된다.
종래 대한민국 특허 등록공보 제10-0872644는 연료펌프의 작동에 따라 연료 딜리버리 파이프(Fuel delivery pipe)로 공급되는 맥동을 저감할 수 있는 연료 맥동 저감장치를 공개하였다. 다만, 여기에서 공개된 특허의 경우 연료 딜리버리 파이프 내부에 압전소자를 구비하여, 이러한 압전소자가 맥동 변위를 측정하여 맥동을 상쇄할 수 있는 맥동을 발생시키는 구조로 그 구조가 복잡하고, 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 엔진의 인젝터(Injector)와 연결되어 엔진의 연료 분사펌프의 작동에 의한 연료 맥동 영향을 연료배관이 받게 되고, 이러한 영향으로 재생 장치로의 연료 공급이 불균일하게 되며, 결국 재생 장치에서의 연료의 무화(atomization)조건이 만족되지 않아 더욱 많은 연료가 소모되고, DPF의 효율이 감소하며, 엔진의 출력이 감소되고, 엔진의 진동이나 백연이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 후처리 시스템에서 DPF의 머플러 재생시에 공급되는 연료의 맥동을 저감시켜 머플러 재생시 공급되는 연료를 최적의 무화상태로 형성하여, DPF의 효율을 증가시켜 소모되는 연료의 량을 감소하고, 엔진의 출력 효율을 개선하며, 엔진진동을 방지하며, 환경오염 및 후처리 비용을 저감 할 수 있는 DPF의 연료 맥동 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치는 오리피스 어댑터, 서지탱크, 및 연료배관으로 이루어지되, 오리피스 어댑터는 저압라인을 통과하는 연료의 일부를 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급하도록 연료탱크의 저압라인에서 분기되는 연료분기점에 일측이 연결되고, 서지탱크에 타측이 연결되며; 서지탱크는 오리피스 어댑터에 일측이 연결되고, 연료배관의 일단에 타측이 연결되며; 연료배관은 일단이 상기 서지탱크에 연결되고, 타단은 후처리 시스템의 DPF 머플러에 연결되어, 순차적으로 상기 오리피스 어댑터와 상기 서지탱크를 통과하면서 맥동이 저감된 연료를 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 오리피스 어댑터의 내부는 연료를 통과시키기 위한 공동을 구비하고, 이러한 오리피스 어댑터의 내부 공동의 직경은 Φ1mm 또는 Φ2mm로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 서지탱크는 연결배관의 일단 및 오리피스 어댑터의 일측에 서지탱크를 결합하기 위해 서지탱크의 양단에 연결부를 구비하고, 이러한 서지탱크의 내부부피는 942㎣ 또는 1,884㎣로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치를 통해, 연료분사펌프와 연료펌프의 작동에 의해 발생하는 저압라인과 연료배관에서 발생하는 연료 맥동 현상을 저감시킬 수 있다. 이러한 연료 맥동 현상을 저감시킴으로서 후처리 재생 시스템의 DPF 머플러 재생시 공급되는 연료의 공급을 균일하게 하고, 연료의 무화(atomization) 조건을 충족시킬 수 있다.
또한, DPF에 공급되는 연료의 무화조건을 충족시킴으로써, 후처리 과정에서 소모되는 연료의 량을 감소시켜 비용을 절감하고, 엔진의 출력효율을 증가시키고, 엔진의 진동을 감소시키며, 유해한 연소가스가 방출되는 것을 저감하여 환경오염을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 DPF의 연료 맥동 저감 장치의 분리상태도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 DPF의 연료 맥동 저감 장치에서의 연료의 흐름 및 오리피스 어댑터와 서지탱크의 결합상태를 나타낸다.
도 4a와 4b는 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치가 장착되지 않은 상태에서 연료배관에서의 시간에 따른 압력변화의 폭을 나타낸다.
도 5a와 5b는 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치가 장착된 상태에서 연료배관에서의 시간에 따른 압력변화의 폭을 나타낸다.
도 6는 소형(942㎣)의 서지탱크에 내부 공동의 직경이 다른 오리피스 어댑터를 연료배관에 결합한 경우 압력변화의 폭을 나타내는 그래프이다.
도 7는 소형(942㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크와 대형(1,884㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크를 연료배관에 결합한 경우 압력변화의 폭을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하였다.
도 1은 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 DPF의 연료 맥동 저감 장치의 분리상태도를 나타내며, 도 3은 도 1에 도시된 DPF의 연료 맥동 저감 장치에서의 연료의 흐름 및 오리피스 어댑터(orifice adapter,5)와 서지탱크(surge tank, 6)의 결합상태를 나타낸다.
본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)는 오리피스 어댑터(5), 서지탱크(6), 및 연료배관(4)으로 이루어진다. 도면에 도시되지는 않았지만, 저압라인(2)은 연료탱크에 연결되어 인젝터와 압력 분사펌프의 작동에 의해 연료탱크에 저장된 연료를 엔진에 공급하는 역할을 한다.
오리피스 어댑터(5)는 저압라인(2)을 통과하는 연료의 일부를 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급하도록 연료탱크의 저압라인(2)에서 분기되는 연료분기점(3)에 일측이 연결되고, 이러한 오리피스 어댑터(5)의 타측은 서지탱크(6)에 연결된다. 저압라인(2)을 통해 공급되는 연료의 일부가 연료분기점(3)을 통해 오리피스 어댑터(5)를 통과하게 되고, 1차적으로 오리피스 어댑터(5)가 연료 분사펌프의 작동에 의해 발생되는 연료의 맥동을 저감시키게 된다.
서지탱크(6)는 오리피스 어댑터(5)에 일측이 연결되고, 타측이 연료배관(4)의 일단에 연결된다. 즉, 바꿔말하면 연료분기점(3)에 연결되는 오리피스 어댑터(5)의 반대편 측면에 서지탱크(6)의 일측이 연결되고, 이러한 오리피스 어댑터(5)와 연결되는 서지탱크(6)의 반대편 타측이 연료배관(4)에 연결된다. 따라서, 오리피스 어댑터(5)를 통과하여 맥동이 저감된 연료가 서지탱크(6)를 통과하게 되고, 서지탱크(6)를 통과하면서 2차적으로 연료의 맥동이 흡수됨에 따라, 전체적으로 DPF 머플러에 공급되는 연료의 맥동이 저감되게 된다.
연료배관(4)은 일단이 서지탱크(6)에 연결되고, 타단이 후처리 시스템의 DPF 머플러에 연결된다. 즉, 바꿔말하면 오리피스 어댑터(5)가 연결되는 서지탱크(6)의 반대편 측면에 연료배관(4)의 일단이 연결되고, 연료배관(4)의 타단은 후처리 시스템의 DPF 머플러에 연결되게 된다. 따라서, 연료배관(4)은 1차적으로 오리피스 어댑터(5)를 통과하면서 연료 맥동이 저감되고, 2차적으로 서지탱크(6)를 통과하면서 연료 맥동이 흡수되어 저압라인(2)을 통과하는 연료와 비교하여 연료 맥동이 저감된 연료를 DPF의 연료 맥동 저감 장치로 공급하는 역할을 하게 된다.
도 3에서 알 수 있는 것처럼, 연료탱크에서 저압라인(2)으로 유입된 연료(도 3의 화살표로 도시됨)의 일부가 연료분기점(3)을 통과하게 되고, 연료분기점(3)을 통과한 연료는 오리피스 어댑터(5)의 내부 공동(7)을 통과하면서 1차적으로 연료 맥동이 저감되게 되며, 오리피스 어댑터(5)의 내부 공동(7)을 통과한 연료는 다시 서지탱크(6)를 통과하게 되고, 서지탱크(6)에서 연료 분사펌프와 인젝터에 의해 발생된 연료 맥동을 흡수하게 되고, 서지탱크(6)를 통과하여 연료배관(4)으로 공급되는 연료는 저압라인(2)을 통과하여 엔진에 공급되는 연료보다 연료의 맥동이 현저하게 저감되게 된다.
도 4a와 4b는 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치가 장착되지 않은 상태에서 연료배관에서의 시간에 따른 압력변화의 폭을 나타내고, 도 5a와 5b는 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치가 장착된 상태에서 연료배관에서의 시간에 따른 압력변화의 폭을 나타낸다. 도 4a와 4b의 그래프에서 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치가 장착되지 않은 경우에는 시간에 따른 압력 변화의 값이 최소 2.5바(bar)에서 최대 7.6바(bar)로 밴드폭(bandwidth)이 5.1바(bar)로 형성된다. 그러나, 도 5a와 5b의 그래프에서 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)가 장착된 경우에는 시간에 따른 압력 변화의 값이 최소 3.7바(bar)에서 최대 5.1바(bar)로 밴드폭이 1.4바(bar)로 형성된다. 결국, 본 발명에 의한 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)가 장착된 경우에는 본 장치가 장착되지 않은 경우보다 밴드폭이 3.7바(bar)감소하게 되어 DPF의 머플러에 공급되는 연료의 맥동이 저감되게 된다. 따라서, DPF 머플러 재생장치에 공급되는 연료가 소정의 무화조건을 충족함에 따라 후처리 과정에서 소모되는 연료의 량을 감소시켜 환경을 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 엔진의 출력부족을 감소시키며, 엔진진동을 감소시키고, 유해한 배기가스를 감소시키게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)의 오리피스 어댑터(5)의 내부는 연료분기점(3)을 통과하여 연료배관(4)으로 공급되는 연료를 통과시키기 위한 공동(7)을 구비한다. 이러한 오리피스 어댑터(5)의 내부 공동(7)의 직경은 연료배관(4)의 내부직경, 엔진 용량, 연료 분사펌프의 출력 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 본 발명의 바람직한 실시예에서의 오리피스 어댑터(5)의 공동의 직경은 Φ1mm 또는 Φ2mm로 형성되는 것이 바람직하다. 도 6는 소형(942㎣)의 서지탱크(6)에 내부 공동(7)의 직경이 다른 오리피스 어댑터(5)를 연료배관(4)에 결합한 경우 압력변화의 폭을 나타내는 그래프이다. 도 6의 그래프에서 알 수 있는 것처럼, 서지탱크(6)의 내부부피와 연료배관(4)의 길이가 동일한 경우에는 오리피스 어댑터(5)의 내부 공동(7)의 직경이 Φ1mm의 경우가 Φ2mm인 경우보다는 압력변화의 폭이 더욱 감소한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)의 서지탱크(6)는 연결배관(4)의 일단 및 오리피스 어댑터(5)의 일측에 서지탱크를 용이하게 결합하기 위해서, 서지탱크(6)의 양단에 연결부(8)를 구비한다. 이러한 연결부(8)는 서지탱크(6)의 외형에 따라 다양한 곳에 위치될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 연료배관(4)에 볼트 결합, 클램핑 결합 등에 의해 연결될 수 있다. 서지탱크(6)의 내부부피는 연료배관(4)의 총 길이와 내부직경, 엔진 용량, 연료 분사펌프의 출력 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서의 서지탱크(6)의 내부부피는 942㎣ 또는 1,884㎣로 형성되는 것이 바람직하다. 도 7는 소형(942㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크(6)와 대형(1,884㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크(6)를 연료배관(4)에 결합한 경우 압력변화의 폭을 나타내는 그래프이다. 도 7의 그래프에서 알 수 있는 것처럼, 소형(942㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크(6)가 적용된 경우에는, 압력변화가 최소 4.76바(bar)에서 최대 7.67바(bar)로 종래 최소 압력변화 폭보다 76%정도 개선된다는 것을 알 수 있다. 대형(1,884㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크(6)가 적용된 경우에는, 압력변화가 최소 4.75바(bar)에서 최대 7.66바(bar)로 종래 최소 압력변화 폭보다 86%정도 개선된다는 것을 알 수 있다. 결국, 서지탱태(6)의 내부부피가 클수록 연료의 맥동을 저감 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, DPF 연료 맥동 저감 장치는 오리피스 어댑터(5)의 내부 공동(7)의 직경이 Φ1mm이고, 대형(1,884㎣)의 내부부피를 구비한 서지탱크(6)가 결합된 형태의 경우 연료 맥동 저감 효과가 가장 뛰어나다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : DPF의 연료 맥동 저감 장치, 2 : 저압라인,
3 : 연료분기점, 4 : 연료배관,
5 : 오리피스 어댑터, 6 : 서지탱크,
7 : 공동, 8 : 연결부.

Claims (3)

  1. DPF의 연료 맥동 저감 장치(1)는 오리피스 어댑터(5), 서지탱크(6), 및 연료배관(4)으로 이루어지되,
    상기 오리피스 어댑터(5)는 공동(7)이 배치된 일측과, 내부 단면적이 상기 공동(7)보다 큰 타측을 구비하고, 상기 오리피스 어댑터(5)의 일측은 연료탱크의 저압라인(2)에서 분기되는 연료분기점(3)에 연결되고, 상기 오리피스 어댑터(5)의 타측은 상기 서지탱크(6)에 연결되며;
    상기 서지탱크(6)는 상기 오리피스 어댑터(5)에 일측이 연결되고, 상기 연료배관(4)의 일단에 타측이 연결되며, 상기 서지탱크(6)의 내부 단면적은 상기 오리피스 어댑터(5)의 타측보다 크게 형성되며;
    상기 연료배관(4)은 일단이 상기 서지탱크(6)에 연결되고, 타단은 후처리 시스템의 DPF 머플러에 연결되어,
    상기 연료배관(4)을 통해 공급되는 연료는 상기 오리피스 어댑터(5)의 공동(7)을 통과한 후 상기 서지탱크(6)를 경유하기 까지 순차적으로 내부 공간이 확장된 유로를 통과하여 맥동이 저감된 후 후처리 시스템의 DPF 머플러에 공급되는 것을 특징으로 하는 DPF의 연료 맥동 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공동(7)의 직경이 Φ1mm 또는 Φ2mm인 것을 특징으로 하는 DPF의 연료 맥동 저감 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서지탱크(6)는 상기 연료배관(4)의 일단 및 상기 오리피스 어댑터(5)의 일측에 상기 서지탱크(6)를 결합하기 위해 상기 서지탱크(6)의 양단에 연결부(8)를 구비하고, 상기 서지탱크(6)의 내부부피는 942㎣ 또는 1,884㎣인 것을 특징으로 하는 DPF의 연료 맥동 저감 장치.
KR1020110083324A 2011-08-22 2011-08-22 Ｄｐｆ의 연료 맥동 저감 장치 KR101822198B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005054850A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 液圧脈動低減装置
JP4529967B2 (ja) * 2006-10-26 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム

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