KR102086703B1 - 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진에 탑재된 연료레일 내의 맥동을 저감하기 위한 댐핑기구에 있어서: 지지체(21)와 커버체(25)로 밀폐공간을 형성하고, 일측에 유입구(23)를 구비하는 몸통(20); 및 상기 몸통(20)의 밀폐공간에 바디(34)와 가이드(36)를 개재하여 맥동댐퍼(31)를 탄성변형 가능하게 지지하는 댐핑수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 엔진의 연료계통에 탑재되는 맥동댐퍼의 재질 및 구조 변경으로 조립성 및 내구성을 확보하는 동시에 댐핑 효율의 향상에 기인하여 소음을 저감하는 효과가 있다.

Description

연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구 {Damping device for reducing pulsation of fuel rail}

본 발명은 연료레일 댐핑기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 LPDI 또는 LPI 방식의 엔진에서 연료계통에 탑재하기 위한 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구에 관한 것이다.

통상적으로 LPG 등의 가스를 연료로 사용하는 차량에서 엔진의 효율 향상과 연비 개선을 위해 펌핑 연료의 맥동(fuel pulsation)을 감쇄(damping)하는 연료댐퍼(fuel damper)를 채용한다. 이와 같은 연료댐퍼는 내부에 스프링과 체크밸브를 탑재한 구조를 기반으로 형성되고, 연료계통의 연료호스에 삽입한 후에 클램프로 체결하는 방식으로 설치된다.

차량의 연료 맥동을 저감하기 위한 기술과 관련하여 하기의 한국 공개특허공보 제2002-0073727호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0655711호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.

선행문헌 1은 탄성스프링의 지지를 받는 다이어프램과, 이 탄성스프링과 다이어프램을 감싸주는 용기 형상의 댐퍼 캡으로 이루어지되, 상기 댐퍼 캡은 딜리버리 파이프에 결합되는 면에 커링(curling)이 형성되어 있는 구성을 제안한다. 이에, 부품수의 감소로 비용 및 작업공수를 줄여 원가를 절감하고, 결속력을 강화시켜 누유 및 누압을 방지하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 딜리버리 파이프의 일단에 압입 장착되는 압입부가 일 측에 형성되며, 타 측에는 다수개 돌출된 컬링부가 형성된 댐퍼 플러그와, 댐퍼 플러그에 삽입되며, 컬링부에 고리 형상의 변형됨으로 고정되는 댐퍼와, 댐퍼에 장착되어 연료의 누출을 방지하는 실링부재를 구비한다. 이에, 엔진의 조립 편의성이 향상되며 내진동 신뢰성이 향상되는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 내부에 스프링을 수용하는 구조상 경박단소 설계에 한계성을 드러내고, 체크밸브를 탑재한 상대적으로 복잡한 구조에 기인하여 유로저항을 증가시키므로 효율 향상에도 한계성을 보인다.

그리고, 스프링과 체크밸브 외에 다이아프램 구조로 구성되어 있으므로 다이아프램의 손상에 의한 전체 내구성 약화의 우려가 높다.

한국 공개특허공보 제2002-0073727호 "연료 장치용 연료 전달 파이프 일체형 맥동 댐퍼 구조" (공개일자 : 2002.09.28.) 한국 등록특허공보 제0655711호 "연료 맥동 저감 댐퍼" (공개일자 : 2006.12.08.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 엔진 연료계통의 연료레일 내 발생하는 연료 맥동 저감을 위한 맥동댐퍼의 재질 및 구조를 변경하여 조립성 및 내구성을 확보하기 위한 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진에 탑재된 연료레일 내의 맥동을 저감하기 위한 댐핑기구에 있어서: 지지체와 커버체로 밀폐공간을 형성하고, 일측에 유입구를 구비하는 몸통; 및 상기 몸통의 밀폐공간에 바디와 가이드를 개재하여 맥동댐퍼를 탄성변형 가능하게 지지하는 댐핑수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 맥동댐퍼, 바디, 가이드는 스테인레스 강재를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 맥동댐퍼는 내부에 연료압력과 동일한 압력의 기체를 수용하면서 외부에서 플랜지를 형성하도록 밀봉한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 맥동댐퍼는 내부의 중앙 부분에서 유입구와 대향하도록 오리피스를 지닌 격판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 바디는 맥동댐퍼와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절시트를 더 구비하고, 상기 가이드는 맥동댐퍼와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절편을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 연료계통에 탑재되는 맥동댐퍼의 재질 및 구조 변경으로 조립성 및 내구성을 확보하는 동시에 댐핑 효율의 향상에 기인하여 소음을 저감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 댐핑기구가 적용된 엔진 연료계통의 모식도
도 2는 본 발명에 따른 댐핑기구를 주요부 확대로 나타내는 모식도
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 댐핑기구를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 기구를 나타내는 모식도

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

본 발명은 엔진에 탑재된 연료레일 내의 맥동을 저감하기 위한 댐핑기구에 관하여 제안한다. LPDI 또는 LPI 방식의 가스엔진을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 댐핑기구는 엔진의 효율 향상과 연비 개선을 위해 연료계통에 필수적으로 설치된다. 도 1을 참조하면 본 발명의 댐핑기구는 저압연료탱크(10)와 연료레일(15) 사이에 위치되며 저압연료탱크(10)로부터 공급되는 연료의 맥동을 감소시키는 역할을 한다.

본 발명에 따르면 몸통(20)이 지지체(21)와 커버체(25)로 밀폐공간을 형성하고, 일측에 유입구(23)를 구비하는 구조를 갖추고 있다. 지지체(21)와 커버체(25)는 금속재를 기반으로 하면서 수지재를 병용할 수 있으며 일측의 유입구(23) 외에는 연료의 유동이 차단된 밀폐공간을 형성한다. 몸통(20)의 유입구(23)는 연료탱크(10)와 연료레일(15)이 교차하는 부분에 연결된다.

또한, 본 발명에 따르면, 댐핑수단(30)이 상기 몸통(20)의 밀폐공간에 바디(34)와 가이드(36)를 개재하여 맥동댐퍼(31)를 탄성변형 가능하게 지지하는 구조를 지닌다. 댐핑수단(30)은 연료탱크(10)에서 양측의 연료레일(15)로 분기되는 부분에서 연료의 맥동을 경감한다. 도 1 및 도 2에서, 맥동댐퍼(31)를 중심으로 유입구(23)에 인접한 부분에 바디(34)가 위치하고 그 반대측에 가이드(36)가 위치한 상태를 나타낸다. 맥동댐퍼(31)는 바디(34)를 거쳐 도달되는 연료의 압력에 의한 탄성변형을 유발하면서 압력 변동을 축소한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 맥동댐퍼(31), 바디(34), 가이드(36)는 스테인레스 강재를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 연료와 접촉하는 맥동댐퍼(31), 바디(34), 가이드(36)에 스테인레스 강재를 적용하여 탄성변형에 의한 맥동 저감과 더불어 내구성 증대를 도모할 수 있다. 다만 바디(34)와 같이 박판의 사용이 곤란한 경우에는 부분적으로 수지재를 병용할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면 종래의 스프링과 체크밸브가 배제되므로 경박단소한 구조를 구현할 수 있다

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 맥동댐퍼(31)는 내부에 연료압력과 동일한 압력의 기체를 수용하면서 외부에서 플랜지(32)를 형성하도록 밀봉한 것을 특징으로 한다. 맥동댐퍼(31)는 상하 동형의 용기를 프레스 압착하여 플랜지(32)를 형성한 구조이고, 내부에는 저압연료탱크(10)로부터 공급되는 연료 압력과 유사한 압력의 봉입가스로 충전한다. 맥동댐퍼(31)의 중앙부에 돌출되는 플랜지(32)는 바디(34) 및 가이드(36)에 접촉되어 지지하는 역할도 한다. 내부 봉입가스는 연료와 반응성이 낮은 기체를 사용하며 맥동댐퍼(31)의 완충 역할을 보조하여 연료의 맥동을 감소시킨다.

이때, 도시에는 생략하나 맥동댐퍼(31)는 상면, 하면, 측면 중 적어도 일부에 주름을 더 구비할 수도 있다.

한편, 맥동댐퍼(31)의 내면과 바디(34)가 접하는 부분에는 연료의 누출을 방지하는 오링(38)이 설치된다.

본 발명의 변형예로서, 하나의 몸통(20)에 복수의 맥동댐퍼(31)를 수용할 수도 있다. 도 3에서 2개의 맥동댐퍼(31)가 각각의 플랜지(32)에서 지지부(32a)로 지지된 상태를 예시한다. 지지부(32a)는 연속적 또는 단속적으로 형성될 수 있고 탄성변형력을 높이기 위한 주름 구조를 채용할 수 있다. 물론 이 경우 복수의 맥동댐퍼(31)를 지지하는 바디(34), 가이드(36) 등의 구성은 전술한 도 1 및 도 2와 동일성을 유지한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 맥동댐퍼(31)는 내부의 중앙 부분에서 유입구(23)와 대향하도록 오리피스(42)를 지닌 격판(41)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 4에서 맥동댐퍼(31)의 내부에 플랜지(32)와 동일 평면상으로 격판(41)이 설치된 상태를 예시한다. 격판(41)도 맥동댐퍼(31)와 동일한 스테인레스 강재를 사용하지만 두께를 얇게 하고 중심에 직경이 작은 오리피스(42)를 형성한다. 이에, 연료탱크(10)에서 토출되는 연료의 압력이 급변하는 경우에도 격판(41)의 탄성변형과 오리피스(42)에 의한 봉입가스의 댐핑으로 맥동을 축소한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 바디(34)는 맥동댐퍼(31)와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절시트(44)를 더 구비하고, 상기 가이드(36)는 맥동댐퍼(31)와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절편(46)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 조절시트(44)와 조절편(46)은 공히 맥동댐퍼(31)의 플랜지(32)와 접촉하는 영역에서 연료의 물성 변화에 대응한 탄성력 변동을 구현한다.

일예로서, 조절시트(44)는 바디(34)에서 플랜지(32)로 연장되는 내단부에 일정한 두께로 결합된다. 조절시트(44)는 연료의 온도가 상승하면 수축되는 물성을 적용할 수 있다. 조절편(46)은 가이드(36)에서 플랜지(32)로 연장되는 외단부 4개소에 바이메탈을 결합한 구조를 적용한다. 바이메탈은 연료의 온도가 상승하면 접촉압력을 저하시키는 방향으로 휨을 발생한다. 이에, 동절기와 하절기 연료의 물성 변화에 대응하여 맥동댐퍼(31)의 거동을 자동적으로 조절할 수 있다.

어느 경우에 있어서나, 본 발명은 SUS 재질의 봉입형 댐퍼를 기반으로 하여 구조가 단순하고 원가 경쟁력이 우수하며 내구성 증대로 결과적으로 엔진의 신뢰성을 높인다.

한편, 본 발명은 도 1 내지 도 2를 통하여 연료탱크(10)와 연료레일(15)의 교차점에 하나의 댐핑기구를 도시하고 있으나, 상기 교차점 또는 그 외에 복수의 댐핑기구를 설치하는 구성도 가능하다. 부가적으로 설치되는 댐핑기구는 몸통(20)과 댐핑수단(30)의 물성을 차등적으로 적용할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 연료탱크 15: 연료레일
20: 몸통 21: 지지체
23: 유입구 25: 커버체
30: 댐핑수단 31: 맥동댐퍼
32: 플랜지 34: 바디
36: 가이드 38: 오링
41: 격판 42: 오리피스
44: 조절시트 46: 조절편

Claims (5)

1. 엔진에 탑재된 연료레일 내의 맥동을 저감하기 위한 댐핑기구에 있어서:
   지지체(21)와 커버체(25)로 밀폐공간을 형성하고, 일측에 유입구(23)를 구비하는 몸통(20); 및
   상기 몸통(20)의 밀폐공간에 바디(34)와 가이드(36)를 개재하여 맥동댐퍼(31)를 탄성변형 가능하게 지지하는 댐핑수단(30);을 포함하여 이루어지되,
   상기 맥동댐퍼(31), 바디(34), 가이드(36)는 스테인레스 강재를 사용하여 형성되고,
   상기 맥동댐퍼(31)는 내부에 연료압력과 동일한 압력의 기체를 수용하면서 외부에서 플랜지(32)를 형성하도록 밀봉한 것을 특징으로 하는 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 맥동댐퍼(31)는 내부의 중앙 부분에서 유입구(23)와 대향하도록 오리피스(42)를 지닌 격판(41)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 바디(34)는 맥동댐퍼(31)와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절시트(44)를 더 구비하고, 상기 가이드(36)는 맥동댐퍼(31)와 접촉하는 영역에 탄성력 가변 구조의 조절편(46)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료레일 내의 맥동 저감을 위한 댐핑기구.

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