KR102277081B1 - Fuel supply structure of high pressure pump for LPDI automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LPDI 차량의 연료라인에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인젝터를 통해 엔진의 실린더에 액상의 LPG 연료를 직접 분사하는 LPDI 차량의 고압펌프 연료공급 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel line for an LPDI vehicle, and more particularly, to a high-pressure pump fuel supply structure for an LPDI vehicle that directly injects liquid LPG fuel into a cylinder of an engine through an injector.
친환경 고효율 차량에 대한 관심이 증대되면서 다양한 대체 연료가 적용되고 있다. 그 중에서 LPG 연료는 가솔린에 비하여 탄소 함량비가 적어 이산화탄소 배출량 저감에 유리하다. LPG 연료를 사용하는 차량의 경우 LPI 방식에서 LPDI(Liquefied Petroleum-gas Direct Injection) 방식으로 발전된다. LPDI 차량은 연료계통의 제어를 통하여 액상 LPG를 엔진의 실린더 내부로 직접 분사한다. LPDI 차량의 고압펌프를 통한 연료 공급의 원활성은 출력, 시동성 등의 엔진성능 확보에 중요한 요소로 작용한다.As interest in eco-friendly, high-efficiency vehicles increases, various alternative fuels are being applied. Among them, LPG fuel has a lower carbon content ratio than gasoline, which is advantageous in reducing carbon dioxide emissions. In the case of vehicles using LPG fuel, electricity is generated from the LPI method to the LPDI (Liquefied Petroleum-gas Direct Injection) method. LPDI vehicles directly inject liquid LPG into the cylinder of the engine through the control of the fuel system. The smoothness of fuel supply through the high-pressure pump of an LPDI vehicle acts as an important factor in securing engine performance such as output and startability.
이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2012-0032344호, 한국 등록특허공보 제1383747호 등이 있다.As prior art documents that can be referenced in this regard, there are Korean Patent Application Laid-Open No. 2012-0032344, Korean Patent Publication No. 1383747, and the like.
전자는 연료탱크에 장착되는 메인브라켓, 메인브라켓에 고정되고, 연료탱크 내측으로 연장되어 배치되도록 전체가 일체형으로 형성된 일체형브라켓, 및 일체형브라켓의 단부에 고정되어 액상의 엘피지 연료를 엔진으로 펌핑하는 펌프유닛을 포함한다. 이에, 3플런저타입으로 소비전력과 진동을 줄이고 밸브류의 세트화로 유지보수가 용이한 효과를 기대한다.The former is a main bracket mounted on the fuel tank, an integral bracket fixed to the main bracket, and integrally formed to extend inside the fuel tank, and a pump fixed to the end of the integral bracket to pump liquid LPG fuel to the engine includes units. Therefore, it is expected that the 3-plunger type reduces power consumption and vibration and facilitates maintenance by setting valves.
후자는 측면에 흡입구, 토출구 및 회수구가 형성되는 바디; 바디의 하부에서 연료의 흡입력을 발생하는 흡입수단이 구비되는 브래킷 및 바디 일측에 결합되고 연료의 공급 유량 및 토출 압력을 제어하는 유량제어밸브르 포함한다. 이에, 유량제어밸브의 열에 의한 기화와 기포를 방지하여 연료를 미리 설정된 고압으로 충분히 가압하는 효과를 기대한다.The latter is a body in which the suction port, the discharge port and the recovery port are formed on the side; It includes a bracket provided with a suction means for generating a suction force of fuel from a lower portion of the body, and a flow control valve coupled to one side of the body and controlling a supply flow rate and a discharge pressure of the fuel. Accordingly, an effect of sufficiently pressurizing the fuel to a preset high pressure is expected by preventing vaporization and bubbles due to heat of the flow control valve.
다만, 상기 선행문헌 1은 연료 공급의 원활성과 시동성에 대한 기대효과가 미흡하고, 선행문헌 2는 연료계통 주요부의 구조 변경을 포함하지 않아 개선의 여지를 보인다.However, in Prior Document 1, the expected effect on smoothness of fuel supply and startability is insufficient, and Prior Document 2 does not include structural changes of major parts of the fuel system, showing room for improvement.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 실린더의 인젝터로 액상의 LPG 연료를 직접 분사하는 LPDI 차량에서 연료계통의 일부에 대한 구조적 개선을 통하여 연료 공급의 원활성과 시동성 개선을 도모하기 위한 LPDI 차량의 고압펌프 연료공급 구조를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, to improve fuel supply smoothness and startability through structural improvement of a part of the fuel system in an LPDI vehicle that directly injects liquid LPG fuel with an injector of a cylinder To provide a high-pressure pump fuel supply structure for an LPDI vehicle.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LPDI 차량에서 고압펌프를 이용하여 연료를 공급하는 구조에 있어서: 상기 고압펌프는 바디의 고압실에 연통하는 유입부, 토출부, 회수부를 구비하고, 상기 유입부에서 상기 고압실에 이르는 경로에 공급유로, 스필밸브, 입구체크밸브를 구비하며, 상기 유입부와 상기 스필밸브는 다각형 외면을 갖춘 바디 상에서 인접한 면에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a structure for supplying fuel using a high-pressure pump in an LPDI vehicle: the high-pressure pump includes an inlet, a discharge, and a recovery unit communicating with the high-pressure chamber of the body, and the inlet A supply passage, a spill valve, and an inlet check valve are provided in a path from the unit to the high-pressure chamber, and the inlet and the spill valve are respectively disposed on adjacent surfaces on a body having a polygonal outer surface.
본 발명의 제1실시예로서, 상기 고압펌프는 6각형으로 형성되는 바디를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a first embodiment of the present invention, the high-pressure pump is characterized in that it has a body formed in a hexagonal shape.
본 발명의 제2실시예로서, 상기 고압펌프는 5각형으로 형성되는 바디를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a second embodiment of the present invention, the high-pressure pump is characterized in that it has a body formed in a pentagonal shape.
본 발명의 변형예로서, 상기 바디는 내면의 냉각유로 및 외면의 냉각핀을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.As a modified example of the present invention, the body is characterized in that it further includes a cooling passage on the inner surface and cooling fins on the outer surface.
본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 유입부는 적어도 일부 유로에 나선부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.As another modification of the present invention, the inlet portion is characterized in that it further includes a spiral portion in at least some of the flow passages.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 액상의 LPG 연료를 직접 분사하는 LPDI 차량에서 연료계통의 고압펌프에 대한 부분적 구조 개선을 통하여 연료 공급의 원활성을 유지하고 시동성을 개선하여 엔진성능 향상을 도모하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the effect of improving engine performance by maintaining smoothness of fuel supply and improving startability through partial structural improvement of the high-pressure pump of the fuel system in an LPDI vehicle directly injecting liquid LPG fuel there is
도 1은 본 발명이 적용되는 연료계통의 개략적인 모식도
도 2는 종래의 연료계통에 설치되는 고압펌프를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 고압펌프의 제1실시예를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 고압펌프의 제2실시예를 나타내는 구성도1 is a schematic schematic diagram of a fuel system to which the present invention is applied;
2 is a configuration diagram showing a high-pressure pump installed in a conventional fuel system;
3 is a block diagram showing a first embodiment of a high-pressure pump according to the present invention;
4 is a block diagram showing a second embodiment of a high-pressure pump according to the present invention;
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
본 발명은 LPDI 차량에서 고압펌프를 이용하여 연료를 공급하는 구조에 관하여 제안한다. 액상의 LPG 연료를 인젝터에서 엔진 실린더로 직접 분사하는 LPDI 차량을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.The present invention proposes a structure for supplying fuel using a high-pressure pump in an LPDI vehicle. It is intended for LPDI vehicles that directly inject liquid LPG fuel from an injector to an engine cylinder, but is not necessarily limited thereto.
도 1을 참조하면, LPDI 차량의 연료계통은 연료를 저장하는 봄베(10), 봄베(10)에 탑재되는 연료펌프(12), 피드라인(21)과 리턴라인(22)에 연결되는 고압펌프(30), 고압라인(23)에 연결되는 연료레일(25) 등으로 구성된다. 연료계통의 일예로서, 연료펌프(12)는 약 8bar의 연료를 고압펌프(30)에 공급하고, 고압펌프(30)는 약 150bar의 연료를 연료레일(25)에 공급한다. 승압된 연료는 연료레일(54)의 인젝터를 통하여 엔진(15)의 실런더로 토출된다.Referring to FIG. 1 , the fuel system of the LPDI vehicle includes a
본 발명에 따르면 상기 고압펌프(30)는 바디(31)의 고압실(35)에 연통하는 유입부(32), 토출부(33), 회수부(34)를 구비한다. 바디(31)의 중심에 형성되는 고압실(35)은 하측의 피스톤(45)에 의하여 연료를 고압으로 압축한다. 유입부(32)는 피드라인(21)에 연결되고 토출부(33)는 고압라인(23)에 연결되고 회수부(34)는 리턴라인(22)에 연결된다. 유입부(32)의 하류단에는 입구체크밸브(42)가 설치되고, 토출부(33)의 상류단에는 출구체크밸브(43)가 설치된다.According to the present invention, the high-
본 발명에 따르면 상기 유입부(32)에서 상기 고압실(35)에 이르는 경로에 공급유로(37), 스필밸브(50), 입구체크밸브(42)를 구비한다. 도 2 내지 도 4에서, 유입부(32)는 피드라인(21)의 하단에 벤조니플과 벤조볼트를 개재하여 결합된 상태로 나타낸다. 토출부(33)는 고압라인(23)과 연결되지 않은 상태로 나타낸다. 스필밸브(50)는 입구체크밸브(42)의 상류측에 인접하도록 결합된다. 유입부(32)와 스필밸브(50) 사이에는 공급유로(37)가 형성된다.According to the present invention, a
이때, 스필밸브(50)가 분사압력 및 분사시기를 조절하도록 제어되므로 이를 통해 토출부(33)로 송출되는 연료의 압력과 유량이 결정된다.At this time, since the
또한, 본 발명에 따르면 상기 유입부(32)와 상기 스필밸브(50)는 다각형 외면을 갖춘 바디(31) 상에서 인접한 면에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다. 종래의 경우 고압펌프(30)의 바디(31)는 원형, 타원형 또는 도 2와 같은 트랙형으로 형성된다. 반면 본 발명에서 고압펌프(30)의 바디(31)는 후술하듯이 도 3 및 도 4처럼 다각형으로 형성된다. 이는 유입부(32)와 스필밸브(50)의 배치 개선에 의한 엔진의 성능 향상을 유발한다.In addition, according to the present invention, the
본 발명의 제1실시예로서, 상기 고압펌프(30)는 6각형으로 형성되는 바디(31)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 3을 참조하면 6각형의 바디(31)에서 인접한 2면에 각각 유입부(32)와 스필밸브(50)가 배치된다. 도 2의 바디(31)에 의한 공급유로(37)의 평균거리가 D1이라면 도 3의 바디(31)에 의한 공급유로(37)의 평균거리 D2는 최대한 약 18% 정도 축소된다. 유입부(32)의 하류단 중심점에서 스필밸브(50)의 유로 상류단 중심점까지를 평균거리로 정의한다.As a first embodiment of the present invention, the high-
본 발명의 제2실시예로서, 상기 고압펌프(30)는 5각형으로 형성되는 바디(31)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 4를 참조하면 5각형의 바디(31)에서 인접한 2면에 각각 유입부(32)와 스필밸브(50)가 배치된다. 이 경우 도 2의 D1에 비하여 공급유로(37)의 평균거리 D3은 최소한 약 18% 정도 축소된다. 도 3의 경우 스필밸브(50)와 토출부(33)가 일직선 상으로 배치되지만, 도 4의 경우 스필밸브(50)와 토출부(33)가 일직선에서 벗어난다.As a second embodiment of the present invention, the high-
상기 어느 실시예에서나 공급유로(37)의 평균거리(D2)(D3)가 약 18% 축소되므로 고압펌프(30)의 온도 상승에 의하여 연료 공급이 원활하지 않아 시동지연을 발생하는 현상을 방지하기 유리하다.In any of the above embodiments, since the average distances D2 and D3 of the
그리고 고압펌프(30)의 바디(31)가 다각형으로 형성되면 엔진의 레이아웃에 있어서도 간섭우려가 낮아지므로 자유도 확보에 유리하다. 6각형의 바디(31)는 표준규격의 환봉으로 제작하기 용이하여 원가절감에 기여한다.And when the
한편, 스필밸브(50)는 플란저(52)와 동심으로 니들(55)을 갖추며 니들(55)을 통하여 입구체크밸브(42)와 연결된다. 고압펌프(30)의 성능과 관련하여 스필밸브(50)의 거동이 중요하다. 플란저(52)가 슬리브(Sleeve)와 이루는 간격이나 니들(55)이 밸브시트(Valve Seat)와 이루는 간격이 연료의 압력ㆍ유량 제어의 정밀성에 영향을 준다. 도 3 및 도 4는 도 2에 비하여 공급유로(37)가 스필밸브(50)의 유로와 이루는 각도편차를 줄여 플란저(52)와 니들(55)의 거동을 안정화시킨다. Meanwhile, the
본 발명의 변형예로서, 상기 바디(31)는 내면의 냉각유로 및 외면의 냉각핀을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 다각형 바디(31)에서 유입부(32)와 스필밸브(50)가 없는 면을 이용하여 냉각유로와 냉각핀을 형성한다. 이는 고압펌프(30)의 온도 상승을 방지하여 연료 공급 및 시동의 원활성을 조력한다.As a modified example of the present invention, the
본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 유입부(32)는 적어도 일부 유로에 나선부(47)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 3 및 도 4에서 리턴라인(22)의 말단인 벤조니플은 벤조볼트를 이용하여 유입부(32)에 결합된다. 유입부(32)는 벤조볼트가 체결되지 않은 유로 또는 벤조볼트의 유로 상에 나선부(47)를 갖춘다. 나선부(47)는 나선형으로 돌출되거나 홈을 형성하는 구조로서 연료의 와류를 유발하여 이송속도와 이송량을 증대할 수 있다.As another modification of the present invention, the
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.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 봄베 12: 연료펌프
15: 엔진 21: 피드라인
22: 리턴라인 23: 고압라인
25: 연료레일 30: 고압펌프
31: 바디 32: 유입구
33: 토출구 34: 회수구
35: 고압실 37: 공급유로
42: 입구체크밸브 43: 출구체크밸브
45: 피스톤 47: 나선부
50: 스필밸브 52: 플란저
55: 니들10: cylinder 12: fuel pump
15: engine 21: feedline
22: return line 23: high pressure line
25: fuel rail 30: high pressure pump
31: body 32: inlet
33: discharge port 34: recovery port
35: high pressure chamber 37: supply flow path
42: inlet check valve 43: outlet check valve
45: piston 47: spiral
50: spill valve 52: plunger
55: needle
Claims (5)
상기 고압펌프(30)는 바디(31)의 고압실(35)에 연통하는 유입부(32), 토출부(33), 회수부(34)를 구비하고,
상기 유입부(32)에서 상기 고압실(35)에 이르는 경로에 공급유로(37), 스필밸브(50), 입구체크밸브(42)를 구비하며,
상기 유입부(32)와 상기 스필밸브(50)는 다각형 외면을 갖춘 바디(31) 상에서 인접한 면에 각각 배치되고,
상기 고압펌프(30)는 6각형으로 형성되거나 5각형으로 형성되는 바디(31)를 구비하며,
상기 바디(31)는 내면의 냉각유로 및 외면의 냉각핀을 더 구비하고,
상기 유입부(32)는 적어도 일부 유로에 나선부(47)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 고압펌프 연료공급 구조.In the structure for supplying fuel using the high-pressure pump 30 in the LPDI vehicle:
The high-pressure pump 30 includes an inlet part 32, a discharge part 33, and a recovery part 34 communicating with the high-pressure chamber 35 of the body 31,
A supply passage (37), a spill valve (50), and an inlet check valve (42) are provided in the path from the inlet (32) to the high-pressure chamber (35),
The inlet 32 and the spill valve 50 are respectively disposed on adjacent surfaces on the body 31 having a polygonal outer surface,
The high-pressure pump 30 has a body 31 formed in a hexagonal or pentagonal shape,
The body 31 further includes a cooling passage on the inner surface and a cooling fin on the outer surface,
The inlet portion (32) is a high-pressure pump fuel supply structure of the LPDI vehicle, characterized in that it further includes a spiral portion (47) in at least some flow passages.
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