KR102586440B1 - 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 연료 차량(FFV)의 연료공급계에 포함된 프리필터의 이물질을 제거하기 위한 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 연료펌프 모듈의 프리필터에서 연료의 이물질을 1차로 여과한 후, 여과된 이물질을 리턴 연료 압력과 모터 진동을 이용하여 탈락시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 프리필터가 이물질로 막히는 현상을 방지하는 동시에 프리필터의 여과 기능을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치{FILTERING DEVICE OF FUEL PUMP MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료펌프 모듈의 모터를 통해 흡입되는 연료를 1차로 여과하는 프리필터의 구조를 개선하여, 프리필터에 여과된 이물질을 리턴 연료 압력과 모터 진동으로 탈락시켜 제거할 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치에 관한 것이다.

국가별 지역적인 특성(예를 들어, 남미 국가)을 고려하여, 메인 연료로서 에탄올을 사용하거나, 보조 연료로서 가솔린을 사용할 수 있는 가변 연료 차량(FFV, Flexible Fuel Vehicle)이 출시되고 있다.

상기 가변 연료 차량의 연료공급계는 일반 내연기관 차량과 같이, 연료가 저장되는 연료탱크와, 연료탱크의 내부에 장착되어 엔진에 연료를 펌핑 공급하는 연료펌프 모듈과, 연료펌프 모듈의 출구측에 장착되는 메인 필터와, 엔진에 보조 및 시동용 연료를 공급하기 위한 보조탱크 등을 포함하여 구성된다.

첨부한 도 1은 가변 연료 차량의 연료공급계를 도시한 구성도이고, 도 2는 연료탱크 내에 설치되는 연료펌프 모듈을 확대하여 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 가변 연료 차량의 연료공급계는 연료(예, 에탄올)가 충진 저장되는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)의 내부에 장착되어 연료를 엔진(40)쪽으로 압송하는 연료펌프 모듈(20)과, 연료펌프 모듈(20)과 엔진(40) 사이의 연료공급라인에 배치되는 메인필터(30) 등을 포함하여 구성된다.

참고로, 도 1에서 지시된 도면부호 50은 연료증발가스를 포집하는 캐니스터를 지시한다.

도 2를 참조하면, 상기 연료펌프 모듈(20)은 연료탱크 내부의 연료를 흡입하여 충진하는 리저버 컵(21)과, 리저버 컵(21)의 내부에 장착되어 리저버 컵(21) 내에 충진된 연료를 엔진쪽으로 펌핑하는 모터(22)와, 모터(22)의 입구측에 장착되어 연료에 포함된 이물질을 1차로 걸러주는 프리필터(23)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 메인필터(30)의 출구쪽과 리저버 컵(21) 간에는 엔진 공급량을 초과하는 연료를 리턴시키기 위한 연료리턴라인(24)이 연결되고, 리저버 컵(21)의 내부까지 연장된 연료리턴라인(24)의 말단부에는 리턴 연료의 배출 압력을 조절하는 레귤레이터(25)가 장착되며, 레귤레이터(25)의 출구라인에는 제트노즐(26)이 연결된다.

이때, 상기 리저버 컵(21)의 바닥쪽에는 연료탱크 내의 연료를 수용하기 위한 체크밸브(27)가 장착될 뿐만 아니라 상기 레귤레이터(25)의 출구라인(29) 중 제트노즐(26)의 출구 측과 연통되는 연료흡입라인(28)이 형성된다.

이에, 상기 모터(22)가 구동되면 리저버 컵(21) 내의 연료가 흡입되면서 프리필터(23)에서 1차로 여과되고, 메인필터(30)에서 2차로 여과된 다음 엔진(40)으로 공급된다.

이와 함께, 상기 메인필터(30)에서 여과된 연료의 일부는 상기 연료리턴라인(24)을 통하여 리턴된 후, 레귤레이터(25)에서 일정 압력으로 조절되어 출구라인(29)으로 토출되는 동시에 제트노즐(26)를 통해 빠르게 배출되면서 리저버 컵(21) 내로 재충진된다.

이때, 상기 제트노즐(26)에서 리턴 연료가 빠르게 배출되는 속도에 의하여 연료탱크(10) 내의 연료가 연료흡입라인(28)을 통하여 흡입되는 동시에 제트노즐(26)에서 배출되는 리턴 연료와 함께 리저버 컵(21) 내로 충진된다.

한편, 상기 가변 연료 차량에 사용되는 에탄올 연료는 수분, 아세트 산, 황상 및 염화이온, 철, 칼슘 등과 같은 이물질이 포함된 조악 연료이기 때문에 상기와 같이 연료펌프 모듈(20)의 모터(22) 입구에 연결되는 동시에 리저버 컵 바닥에 배치되는 프리필터(23)에서 에탄올 연료에 포함된 이물질을 1차적으로 여과시켜야만 한다.

그러나, 상기 프리필터(23)에서 1차적으로 여과하는 에탄올에는 수분, 산, 염화이온, 철, 칼슘 등과 같은 이물질이 많이 포함되어 있어, 프리필터가 조기에 막히게 되는 문제점이 있고, 특히 프리필터가 리저버 컵(21)의 내부에 존재하기 때문에 이물질로 막힌 프리필터(23)를 새로운 것으로 교체하는데 어려움이 있으며, 프리필터(23)를 교체하려면 연료펌프 모듈 전체를 분해해야 하는 등의 정비상 불편함이 따른다.

또한, 연료펌프 모듈(20)의 모터 구동에 의하여 연료탱크(10) 내의 에탄올 연료가 체크밸브(27)를 통과하여 리저버 컵(21) 내로 유입되는데, 프리필터(23)에 의한 여과 전 연료가 체크밸브(27)를 통과함에 따라, 체크밸브(27)의 기밀부에 연료에 포함된 이물질이 끼이게 되고, 그에 따라 리저버 컵내의 연료가 체크밸브의 기밀부 틈새를 통해 다시 연료탱크로 역류하는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 연료펌프 모듈의 프리필터에서 연료의 이물질을 1차로 여과한 후, 여과된 이물질을 리턴 연료 압력과 모터 진동을 이용하여 탈락시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 프리필터가 이물질로 막히는 현상을 방지하는 동시에 프리필터의 여과 기능을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 한 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연료펌프 모듈의 모터 입구에 연결되는 동시에 리저버 컵 바닥에 배치되는 프리필터를 포함하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치에 있어서, 상기 프리필터에 모터의 진동을 전달하는 진동전달부재를 장착하여, 모터의 진동에 의하여 프리필터에 여과된 이물질을 탈락시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 제공한다.

특히, 상기 진동전달부재는 스프링으로 채택되고, 스프링의 외측단은 프리필터의 내면에 형성된 스프링 장착돌기에 고정되는 동시에 스프링의 내측단은 모터의 표면에 진동 전달 가능하게 접촉되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프리필터의 내부에 장착되는 골격프레임의 절곡부에 스프링 백 유도를 위한 탄성력을 갖도록 주름 지지대가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 골격프레임은 수평프레임과 수직프레임이 일체로 형성된 구조로 구비되고, 수평프레임과 수직프레임 간의 절곡부 각도는 예각으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예로서, 상기 리저버 컵의 내부로 들어온 연료리턴라인의 말단부에 레귤레이터가 장착되고, 레귤레이터의 출구라인에 제트노즐이 연결되되, 상기 레귤레이터과 제트노즐 사이의 출구라인에는 분기라인이 더 연결되고, 분기라인의 말단부에는 프리필터를 향하여 리턴연료를 분사하는 보조 제트노즐이 더 장착된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 분기라인은 레귤레이터(25)의 출구라인에 비하여 1/10 직경의 것으로 채택되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 연료펌프 모듈의 프리필터에서 여과된 이물질을 연료펌프 모듈의 모터 구동에 따른 진동을 이용하여 탈락시켜 제거할 수 있다.

둘째, 연료펌프 모듈의 리저버 컵으로 리턴되는 연료의 일부를 제트노즐을 이용하여 프리필터로 분사함으로써, 프리필터에 여과된 이물질을 더 탈락시켜 제거할 수 있다.

결과적으로, 연료펌프 모듈의 모터 구동에 따른 진동력과 리턴되는 연료압 등 2개 이상의 힘을 이용하여 프리필터에 쌓인 이물질을 용이하게 탈락시켜 제거할 수 있으므로, 프리필터가 이물질로 막히는 현상을 방지하는 동시에 프리필터의 여과 기능을 지속적으로 유지시킬 수 있고, 프리필터의 수명 연장을 도모할 수 있다.

도 1은 가변 연료 차량의 연료공급계를 도시한 구성도,
도 2는 연료탱크 내에 설치되는 연료펌프 모듈을 확대하여 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 도시한 작동도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 프리필터에 스프링이 조립되는 구조를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치로서, 프리필터의 내부에 존재하는 골격프레임을 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치로서, 모터 진동에 따른 프리필터의 움직임을 도시한 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치를 도시한 구성도이고, 도 4는 그 작동도를 나타낸다.

가변 연료 차량의 연료공급계는 외부로부터 연료(예, 에탄올)가 충진 저장되는 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)의 내부에 장착되어 연료를 엔진(40)쪽으로 압송하는 연료펌프 모듈(20)과, 연료펌프 모듈(20)과 엔진 사이의 연료공급라인에 배치되는 메인필터(30) 등을 포함하여 구성된다.

상기 연료펌프 모듈(20)은 연료탱크 내부의 연료를 흡입하여 충진하는 리저버 컵(21)과, 리저버 컵(21)의 내부에 장착되어 리저버 컵(21) 내에 충진된 연료를 엔진쪽으로 펌핑하는 모터(22)와, 모터(22)의 입구측에 장착되어 연료에 포함된 이물질을 1차로 걸러주는 프리필터(23)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 프리필터(23)는 연료펌프 모듈(20)의 모터(22) 입구에 연결되는 동시에 리저버 컵 바닥에 배치되어 에탄올 연료에 포함된 이물질을 1차적으로 여과시킨다.

이때, 상기 프리필터(23)에서 여과시키는 에탄올 연료는 수분, 아세트 산, 황상 및 염화이온, 철, 칼슘 등과 같은 이물질이 포함된 조악 연료이기 때문에 프리필터(23)의 표면에 이물질이 쉽게 쌓이는 현상이 발생하여, 프리필터(23)가 막히는 현상이 발생하고 있다.

이에, 본 발명은 연료펌프 모듈의 모터 구동에 따른 진동력과, 리턴되는 연료압 등 2개 이상의 힘을 이용하여 프리필터(23)에 쌓인 이물질을 용이하게 탈락시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 프리필터(23)가 이물질로 막히는 현상을 방지하는 동시에 프리필터의 여과 기능을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 상기 프리필터(23)에 연료펌프 모듈의 모터(22)의 진동을 프리필터쪽으로 전달하는 진동전달부재(100)를 장착하여, 모터(22)의 구동에 따른 진동에 의하여 프리필터(23)의 표면에 여과되어 쌓여 있던 이물질을 탈락시킬 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 진동전달부재(100)는 스프링으로 채택될 수 있다.

보다 상세하게는, 첨부한 도 5에서 보듯이 상기 진동전달부재(100)로 채택된 스프링의 외측단은 프리필터(23)의 내면에 형성된 스프링 장착돌기(110)에 고정되는 동시에 스프링의 내측단은 모터(22)의 표면에 진동 전달 가능하게 접촉된다.

이때, 상기 프리필터(23)의 내부에는 수평프레임(121)과 수직프레임(122)이 일체로 된 골격프레임(120)이 내재되는데, 도 6에서 보듯이 골격프레임(120)의 절곡부 즉, 수평프레임(121)과 수직프레임(122) 간의 경계부는 스프링 백 유도를 위한 탄성력을 갖도록 주름 형태의 주름 지지대(123)로 형성된다.

이에, 상기 프리필터(23)의 수평프레임(121)이 모터의 입구에 고정된 상태에서 수직프레임(122)에 대한 수평방향 힘이 작용하면, 작용 힘에 의거 수직프레임(122)이 바깥쪽으로 기울어지는 동시에 주름 지지대(123)에서 수직프레임(122)을 다시 안쪽 방향으로 복귀시키려는 탄성복원력을 발휘하게 된다.

바람직하게는, 상기 골격프레임(120)의 수평프레임(121)과 수직프레임(122) 간의 절곡부(경계부) 각도는 예각으로 형성하여, 수직프레임(122)이 모터(22)쪽으로 기울어진 상태가 되도록 한다.

따라서, 첨부한 도 7에서 보듯이 모터(22)의 구동에 따른 진동이 진동전달부재(100)인 스프링을 통하여 프리필터(23)의 수직방향 몸체부(수직프레임(122)이 내재된 몸체부)로 전달되면, 예각으로 배열되어 있던 수직프레임(122)이 수평프레임(121)에 대한 직각 또는 둔각 위치로 위치 변경하면서 반복적인 진동을 하게 되고, 결국 프리필터(23)의 반복적인 진동에 의하여 도 4에서 보듯이 프리필터(23)의 표면에 쌓여 있던 이물질이 탈락되며 용이하게 제거될 수 있다.

한편, 상기 메인필터(30)의 출구쪽과 리저버 컵(21) 간에는 엔진 공급량을 초과하는 연료를 리턴시키기 위한 연료리턴라인(24)이 연결되고, 리저버 컵(21)의 내부까지 연장된 연료리턴라인(24)의 말단부에는 리턴 연료의 배출 압력을 조절하는 레귤레이터(25)가 장착되며, 레귤레이터(25)의 출구라인에는 제트노즐(26)이 연결된다.

또한, 상기 리저버 컵(21)의 바닥쪽에는 연료탱크 내의 연료를 수용하기 위한 체크밸브(27)가 장착될 뿐만 아니라, 상기 레귤레이터(25)의 출구라인 중 제트노즐(26)의 출구 측과 연통되는 연료흡입라인(28)이 형성된다.

여기서, 상기 레귤레이터(25)과 제트노즐(26) 사이의 출구라인(29)에는 분기라인(130)이 연결되고, 분기라인(130)의 말단부에는 프리필터(23)의 표면을 향하여 리턴 연료를 분사하는 보조 제트노즐(132)이 장착된다.

바람직하게는, 상기 분기라인(130)은 레귤레이터(25)의 출구라인(29)에 비하여 1/10 직경의 것으로 채택하며, 그 이유는 리턴되는 연료의 90% 이상이 레귤레이터(25)의 출구라인(29) 및 제트 노즐(26)으로 흐르도록 하고, 나머지 10% 가량이 분기라인(130) 및 보조 제트노즐(132)로 흐르도록 함에 있다.

다시 말해서, 리턴되는 연료의 90% 이상이 레귤레이터(25)의 출구라인(29) 및 제트 노즐(26)으로 흐르도록 해야만, 연료탱크 내부의 연료가 연료흡입라인(28)을 통하여 용이하게 흡입되는 동시에 리저버 컵(21) 내에 충분히 충진될 수 있기 때문에 상기 분기라인(130)은 레귤레이터(25)의 출구라인(29)에 비하여 1/10 직경의 것으로 채택된다.

아울러, 상기 리턴 연료의 10% 가량은 분기라인(130)을 통하여 흐른 다음, 보조 제트노즐(132)을 통하여 프리필터(23)의 표면을 향하여 분사됨으로써, 프리필터(23)의 표면에 쌓인 이물질이 용이하게 탈락되며 제거될 수 있다.

이와 같이, 연료펌프 모듈의 모터(22) 구동에 따른 진동력이 진동전달부재(100)를 통하여 프리필터(23)로 전달되는 동시에 리턴되는 연료가 보조 제트노즐(132)을 통하여 프리필터(23)로 분사됨으로써, 결국 모터 진동력 및 연료 분사압력 등 2개 이상의 힘이 프리필터(23)에 작용하게 되어, 프리필터(23)에 쌓인 이물질이 용이하게 탈락되며 제거될 수 있고, 그에 따라 프리필터가 이물질로 막히는 현상을 방지하는 동시에 프리필터의 여과 기능을 지속적으로 유지시킬 수 있다.

10 : 연료탱크
20 : 연료펌프 모듈
21 : 리저버 컵
22 : 모터
23 : 프리필터
24 : 연료리턴라인
25 : 레귤레이터
26 : 제트노즐
27 : 체크밸브
28 : 연료흡입라인
29 : 출구라인
30 : 메인필터
40 : 엔진
50 : 캐니스터
100 : 진동전달부재
110 : 스프링 장착돌기
120 : 골격프레임
121 : 수평프레임
122 : 수직프레임
123 : 주름 지지대
130 : 분기라인
132 : 보조 제트노즐

Claims (6)

1. 연료펌프 모듈의 모터 입구에 연결되는 동시에 리저버 컵 바닥에 배치되는 프리필터를 포함하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치에 있어서,
   상기 프리필터에 모터의 진동을 전달하는 진동전달부재를 장착하여, 모터의 진동에 의하여 프리필터에 여과된 이물질을 탈락시킬 수 있도록 하되,
   상기 프리필터의 내부에 장착되는 골격프레임의 절곡부에 스프링 백 유도를 위한 탄성력을 갖도록 주름 지지대가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 진동전달부재는 스프링으로 채택되고, 스프링의 외측단은 프리필터의 내면에 형성된 스프링 장착돌기에 고정되는 동시에 스프링의 내측단은 모터의 표면에 진동 전달 가능하게 접촉되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 골격프레임은 수평프레임과 수직프레임이 일체로 형성된 구조로 구비되고, 수평프레임과 수직프레임 간의 절곡부 각도는 예각으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 리저버 컵의 내부로 들어온 연료리턴라인의 말단부에 레귤레이터가 장착되고, 레귤레이터의 출구라인에 제트노즐이 연결되되, 상기 레귤레이터과 제트노즐 사이의 출구라인에는 분기라인이 더 연결되고, 분기라인의 말단부에는 프리필터를 향하여 리턴연료를 분사하는 보조 제트노즐이 더 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 분기라인은 레귤레이터의 출구라인에 비하여 1/10 직경의 것으로 채택되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프 모듈의 이물질 제거 장치.
   

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