KR102212688B1 - 디젤차량용 연료필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료탱크(10)에서 공급되는 디젤연료 공급유로에 설치되어 디젤연료에 함유된 이물질을 필터링하는 차량용 연료필터에 관한 것으로, 연소실로 분사된 다음 남아서 연료탱크로 귀환되는, 엔진에서 발생되는 열에 의해 히팅된 디젤연료에 의하여 연료필터내의 디젤연료를 열교환에 의해 히팅시키도록 상기 연료필터(11)의 외측에 접촉되게 배치되고 유로가 내부에 형성된 히팅재킷(15)을 포함하여 구성됨으로써, 종래 전열장치와 같이 별도의 히팅수단을 사용하지 않고도 겨울철 혹한기에 연료필터에서 디젤연료에 함유된 파라핀의 응고에 의한 필터 막힘과 연료 내에 함유된 파라핀의 점도가 증가하여 필터 카트리지 등에 응고되어 필터의 막힘 현상과 그에 의한 연료 필터로 공급되는 연료의 흐름이 저하되고 연료의 공급이 불안정해지는 문제가 방지되며, 차량 주행중 출력 부족 및 가속성이 불량해지는 등의 문제점 발생이 방지되고, 배기가스에서 그을음이 50% 이상 감소되는 효과가 있다.

Description

디젤차량용 연료필터{A FUEL FILTER FOR DIESEL VEHICLES}
본 발명은 디젤차량용 연료필터에 관한 것으로, 특히 혹한기에 디젤 연료에 함유된 파라핀이 왁스 형태로 연료필터의 카트리지에 응고되는 것을 방지하도록 귀환 오일을 바이패스시켜 연료필터를 히팅시키도록 개선된 디젤차량용 연료필터에 관한 것이다.
일반적으로 디젤차량에서는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 연료탱크(1)에서 공급된 디젤연료는 연료필터(2)에서 이물질이 필터링된 다음에 엔진(3)의 인젝터에 의해 엔진 내부로 분사되고, 커먼레일에 남은 디젤연료는 귀환라인(4)을 통해 다시 연료탱크로 귀환된다.
통상적으로 디젤 연료에는 파라핀이 포함되는데, 파라핀은 착화성능이 우수하고 발열량이 높아 디젤 연료에 필수적으로 포함되어야 하는 첨가제이며, 이러한 파라핀은 상온에서는 액체 상태이지만, 저온에서는 왁스(WAX) 형태로 응고되는 성질을 가지고 있다.
특히, 겨울철에 기온이 하강될 경우, 연료 내에 함유된 파라핀의 점도가 증가하여 필터 카트리지 등에 응고되어 필터의 막힘 현상이 발생되어 연료 필터로 공급되는 연료의 흐름이 저하되고 연료의 공급이 불안정해지며, 엔진의 시동이 꺼지거나 그을음이 과다하게 발생되고, 차량 주행중 출력이 부족하거나 가속성이 불량해지는 등 많은 문제점이 발생된다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 연료공급관로 상에 또는 연료필터 내에 전열히터를 추가로 마련하여, 공급되는 디젤연료를 가열함으로써 디젤연료에 포함된 수분이나 파라핀이 동결되는 것을 방지하는 방안이 제시되고 있다.
이러한 예의 하나로 국내 등록특허 제10-1519790(2015.05.06. 등록)호에 연료 공급라인의 입구와 몸체부 사이에는 전원 공급에 따라 발열하는 면상 발열체가 마련되고, 상기 면상발열체의 일면과 그 이면을 순차적으로 접촉하여 경유하는 히팅유로가 형성되어, 디젤차량으로 공급되는 연료를 히팅하여 파라핀의 응고를 방지하여 파라핀 응고에 의해 연료필터가 막히는 문제를 방지하도록 된 디젤차량용 연료필터가 개시되어 있다.
그러나, 종래와 같이 연료공급관로에 전열히터를 사용하는 것은 발열원으로 많은 전력을 필요로 하며, 구조가 복잡하고 발열량의 한계로 인하여 에너지 효율이 낮다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.
이에 대하여, 국내 등록특허 제10-1198674호(2012.11.01. 등록)에는 별도의 전열히터를 사용하지 않고 디젤 차량의 연료 필터에 고주파 진동 장치를 설치하여 극저온 환경 조건하에서 디젤 연료에 왁싱 현상이 발생하면 연료에 고주파 진동을 인가하여 연료가 액상화되도록 하여 디젤 엔진의 냉시동성을 향상시키고 아이들 안정성을 확보하는 연료 플러깅 방지 연료 필터가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 고주파 진동장치를 연료필터에 장착하고 제어하는 구성을 위해 많은 비용 증가의 부담이 있고, 다른 구성부분들이 부정적인 영향을 받을 수 있는 문제점이 있었다.
이에 따라 겨울철 혹한기에 디젤연료에 함유된 파라핀의 응고에 의한 필터의 막힘현상을 보다 효율적으로 방지하기 위한 방안이 필요하였다.
국내 등록특허 제10-1198674호(2012.11.01. 등록) 국내 등록특허 제10-1519790(2015.05.06. 등록)
본 발명의 목적은 상기한 종래 디젤차량에서 파라핀 응고에 의한 연료필터 막힘 문제를 해결하기 위한 것으로, 엔진에 공급되고 남은 디젤연료가 연료탱크로 귀환되는 귀환 연료의 경우 엔진 작동시 발생되는 열을 받아 더워지게 되는 점에 착안하여 가열된 귀환 디젤연료와의 열교환에 의해 연료필터를 히팅시키도록 개선된 디젤차량용 연료필터를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 디젤차량용 연료필터는,
연료탱크에서 공급되는 디젤연료 공급유로에 설치되어 디젤연료에 함유된 이물질을 필터링하는 차량용 연료필터에 있어서,
연소실로 분사된 다음 남아서 연료탱크로 귀환되는, 엔진에서 발생되는 열에 의해 히팅된 디젤연료에 의하여 연료필터내의 디젤연료를 열교환에 의해 히팅시키도록 상기 연료필터의 외측에 접촉되게 배치되고 유로가 내부에 형성된 히팅재킷을 포함하여 구성된다.
상기 히팅재킷은 귀환 디젤연료용 나선형의 유로가 형성되어 히팅재킷내에서 유동하는 히팅된 귀환 디젤연료와 연료필터내의 디젤연료 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된다.
또한, 상기 히팅재킷은 외측의 판부재를 나선형의 홈을 갖게 성형하고 그 홈 부분이 내측의 판부재에 접합하여 두장의 판부재들 사이에 나선형의 유로가 형성되게 구성될 수 있다.
상기 히팅재킷의 상단에는 상측 커버가 제공되며, 상기 상측 커버는 그 내측에 관통홀이 형성되어 공급되는 디젤연료를 연료필터로 안내하는 관형의 가이드부와 상기 가이드부의 반경방향 외측으로 이격되어 헤드에 기밀되게 결합되는 환형의 상부 및 히팅 재킷의 상부에서 기밀되게 배치되는 하부를 포함하여 구성된다.
상기 상측 커버의 관형의 가이드부와 환형의 상부 사이에 헤드로 유입되는 귀환 디젤연료를 히팅 재킷으로 안내하는 환형 튜브가 배치되어 헤드로 유입되어 가이드부를 통해 연료필터로 공급되는 디젤연료를 히팅시키도록 하는 것이 바람직하다.
상기 연료필터 하부를 기밀되게 감싸도록 히팅재킷 하부에 배치되고 히팅재킷의 유로를 통과한 귀환 디젤연료가 연료탱크로 귀환되게 배출구가 형성된 하측 필터커버가 제공된다.
본 발명에 따라, 종래 전열장치와 같이 별도의 히팅수단을 사용하지 않고 엔진에서 가열된, 엔진에서 분사되고 남아 연료탱크로 귀환되는 귀환 디젤연료를 연료필터로 순환시켜 가열된 귀환 디젤연료에 의해 엔진으로 공급될 연료필터내의 공급 디젤연료를 히팅시키도록 함으로써, 겨울철 혹한기에 연료필터에서 디젤연료에 함유된 파라핀의 응고에 의한 필터 막힘과 연료 내에 함유된 파라핀의 점도가 증가하여 필터 카트리지 등에 응고되어 필터의 막힘 현상과 그에 의한 연료 필터로 공급되는 연료의 흐름이 저하되고 연료의 공급이 불안정해지는 문제가 방지되며, 차량 주행중 출력 부족 및 가속성이 불량해지는 등의 문제점 발생이 방지되고, 배기가스에서 그을음이 50% 이상 감소되는 효과가 있다.
도 1은 종래 디젤차량의 연료공급 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따라 엔진에서 연료탱크로 귀환되는 디젤연료에 의해 연료필터를 히팅시키도록 개선된 구조의 디젤차량의 연료공급 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따라 바디 외측에 스파이럴 유로가 형성된 히팅재킷을 구비한 연료필터의 개략적인 사시도.
도 4는 도 3의 연료필터의 분해도.
도 5는 도 3의 연료필터의 외측에 제공된 히팅재킷에 형성된 스파이럴 유로를 유동하는 귀환 디젤연료와의 열교환에 의해 연료필터를 히팅시키는 것을 보여주는 개략적인 단면도.
이하에서는 본 발명에 의한 디젤차량의 연료필터의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2와 3에 있어서, 본 발명에 따라 연료탱크(10)에서 공급되는 디젤연료는 연료필터(11)에서 필터링되고 디젤엔진(14)의 커먼레일을 통해 공급되어 연소실로 분사되며, 커먼레일에 남은 디젤연료는 엔진에서 발생되는 열에 의해 히팅된 상태로 연료필터(11)의 외측에 제공된 히팅재킷(40)을 통과하는 동안 연료필터내 디젤연료를 히팅시키고 연료탱크(10)로 귀환된다.
연료필터(11)는 도 3과 4에 도시된 바와 같이 헤드(20)에 공급 디젤연료 유입구(21)와 배출구(22)가 형성됨과 함께 엔진에서 귀환되는 디젤연료가 유입되는 귀환유 인입구(23)가 형성되어 있다. 또한, 연료필터(11)에는 내부에 필터조립체(30)가 설치되어 유입구(21)를 통해 공급된 디젤연료가 필터링되어 배출구(22)를 통해 배출된다.
상기 연료필터(11)의 측면에는 열교환가능하게 접촉된 히팅 재킷(40)이 제공되며, 히팅재킷(40)의 상단에는 상측 커버(45)가 제공되며, 상기 상측 커버는 그 내측에 관통홀이 형성되어 공급되는 디젤연료를 연료필터로 안내하는 관형의 가이드부(46)와 상기 가이드부의 반경방향 외측으로 이격되어 헤드(20)에 기밀되게 결합되는 환형의 상부(47) 및 히팅 재킷의 상부에서 기밀되게 배치되는 하부(48)를 포함한다.
상기 관형의 가이드부(46)와 환형의 상부(47) 사이에는 헤드로 유입되는 귀환 디젤연료가 유동하는 환형 튜브(31)가 배치되어, 상기 환형 튜브를 통해 유동하는 귀환 디젤연료는 먼저 헤드로 유입되어 가이드부(46)를 통해 연료필터로 공급되는 디젤연료를 히팅시킨 다음 히팅재킷으로 유동하게 된다.
상기 연료필터(11)에는 헤드에 압력센서(13)가 제공되어 연료필터에서 공급되는 디젤연료의 압력을 체크하고, 또한 워터센서(15)가 하단부에 제공되어 디젤연료내 수분함량을 체크한다.
상기 히팅재킷(40)은 외측의 판부재를 나선형의 홈을 갖게 성형하고 그 홈 부분이 내측의 판부재에 접합하여 두장의 판부재들 사이에 나선형의 유로(41)가 형성되게 구성되며, 이로써 엔진 열에 의해 히팅된 귀환 디젤연료가 히팅재킷의 나선형 유로(41)를 통과하는 동안 열교환에 의해 연료필터내의 공급 디젤연료를 히팅시킨다.
상기 귀환 디젤연료는 히팅 재킷(40)에 형성된 유로(41)를 통과하면서 연료필터내의 공급 디젤연료를 히팅시킨 다음, 히팅재킷(40) 하부에 배치되고 연료필터 하부를 감싸도록 제공된 하측 필터커버(50)로 유입되고, 상기 하측 필터커버(50)에 제공된 귀환 디젤연료 배출구(51)를 통해 연료탱크로 귀환된다.
본 발명에 따라, 엔진에서 가열된, 연소실로 분사되고 남은 디젤연료가 연료탱크로 귀환되면서, 연료필터의 헤드에 제공된 환형의 튜브(31)와 연료필터 외측면에 접촉되게 설치된 히팅재킷(40)에 형성된 나산형의 유로를 통과하면서 연료필터내의 연료를 열교환에 의해 히팅시켜 종래와 같이 전열 히터와 같은 별도의 히팅수단를 사용하지 않고도 겨울철에 엔진으로 공급되는 디젤연료 속에 함유된 파라핀이 연료필터내에서 응고되어 필터 막힘현상의 발생을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 디젤자동차의 연료필터에 적용하여 연료필터를 통해 엔진으로 공급되는 디젤연료를 별도의 전열장치와 같은 히팅수단을 추가하지 않고 히팅시키도록 이용될 수 있다.
10 : 연료탱크 11 : 연료필터
14 : 디젤엔진 20 : 헤드
21 : (공급 디젤연료) 유입구 22 : 배출구
23 : 귀환유 인입구 30 : 필터조립체
31 : 환형 튜브 40 : 히팅재킷
41 : 유로 45 : 상측 커버
46 : 가이드부 50 : 하측 필터커버

Claims (6)

  1. 연료탱크(10)에서 공급되는 디젤연료 공급유로에 설치되어 디젤연료에 함유된 이물질을 필터링하는 차량용 연료필터에 있어서,
    연소실로 분사된 다음 남아서 연료탱크로 귀환되며, 엔진에서 발생되는 열에 의해 히팅된 디젤연료에 의하여 연료필터내의 디젤연료를 열교환에 의해 히팅시키도록 상기 연료필터(11)의 외측에 접촉되게 배치되고 유로가 내부에 형성된 히팅재킷(40)을 포함하며,
    상기 연료필터 하부를 기밀되게 감싸도록 히팅재킷(40) 하부에 배치되고 히팅재킷의 유로를 통과한 귀환 디젤연료가 연료탱크로 귀환되게 배출구(51)가 형성된 하측 필터커버(50)가 제공된 것을 특징으로 하는 디젤차량용 연료필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅재킷(40)은 귀환 디젤연료용 나선형의 유로(41)가 형성되어 히팅재킷내에서 유동하는 히팅된 귀환 디젤연료와 연료필터내의 디젤연료 사이에 열교환이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 디젤차량용 연료필터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히팅재킷(40)은 외측의 판부재를 나선형의 홈을 갖게 성형하고 그 홈 부분이 내측의 판부재에 접합하여 두장의 판부재들 사이에 나선형의 유로(41)가 형성되게 구성된 것을 특징으로 하는 디젤차량용 연료필터.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 히팅재킷(40)의 상단에는 상측 커버(45)가 제공되며, 상기 상측 커버는 그 내측에 관통홀이 형성되어 공급되는 디젤연료를 연료필터로 안내하는 관형의 가이드부(46)와 상기 가이드부의 반경방향 외측으로 이격되어 헤드(20)에 기밀되게 결합되는 환형의 상부(47) 및 히팅 재킷의 상부에서 기밀되게 배치되는 하부(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량용 연료필터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상측 커버(45)의 관형의 가이드부(46)와 환형의 상부(47) 사이에 헤드로 유입되는 귀환 디젤연료를 히팅 재킷으로 안내하는 환형 튜브(31)가 배치되어 헤드로 유입되어 가이드부(46)를 통해 연료필터로 공급되는 디젤연료를 히팅시키도록 된 것을 특징으로 하는 디젤차량용 연료필터.


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