KR19980019051A - 내연 기관에 공급되는 연료의 냉각 장치(device for cooling fuel supplied to internal combustion engines) - Google Patents

Abstract

내연 기관의 운전 중에 예열된 연료를 효과적으로 냉각시키기 위해, 본 발명은 공기 필터 하우징으로서 형성되어 내연 기관에 부속된 하우징(1)의 내부에 열교환체(10)가 배치되는 연료 냉각 장치를 제공한다.

Description

내연 기관에 공급되는 연료의 냉각 장치

본 발명은 청구항1의 전제부에 따른 내연 기관의 연료 냉각 장치에 관한 것이다.

EP 0 523 028 B1으로부터 가변 조립식 구조로 구성된 내연 기관용 공기 필터 하우징이 공지되어 있는데, 그 공기 필터 하우징의 내부에서는 분사 밸브에 연료를 공급하는 연료 라인의 일부분이 외기 유입구와 공기 필터 요소와의 사이에 배치된다. 그러한 분사 밸브도 역시 가변 조립식 하우징의 일부로 형성되고, 일체로 형성된 흡입 라인 내로 돌출된다. 적어도 전술한 연료 라인 부분은 외기가 통과하여 흐르는 하우징 부분에 위치하기 때문에, 그러한 구역에서 연료 라인이 냉각된다.

또한, 일본 특허 공개 JP-A 57-105549로부터 차량의 연료 탱크와 연소 원동기와의 사이에 배치된 연료 라인이 적어도 부분적으로 흡기 안내 라인 중에 배치되는 구성이 공지되어 있다. 선택적으로, 또는 부가적으로, 연료 펌프 자체가 그러한 공기 라인 내에 배치된다.

또한, DE-28 41 557 A1으로부터 내연 기관이 주행 방향의 전방에 위치하여 배치되고 연료 탱크가 차량의 후미에 배치되는 차량이 공지되어 있는데, 그 차량의 후미 유리창의 구역에 있는 연료 복귀류 중에 열교환기가 배치되고, 별개의 송풍기에 의해 승객실의 보호 선반을 경유하여 통기가 이루어지며, 그와 같이 공급된 공기류가 열교환기에 추진된다. 이어서, 공기류는 C 컬럼을 경유하여 차량 샤시를 떠나게 된다.

또한, DT-25 21 409 A1으로부터 연료 라인이 사출 성형에 의해 병렬의 배열로 형성되는 구성이 공지되어 있다. 그러한 구성은 연료의 냉각을 고려한 것이 아니라, 구조 공간의 최적의 활용, 연료 라인의 높은 안정성 및 간단한 고정을 의도한 것이다.

고압축식 및/또는 직접 분사식 내연 기관의 경우, 실린더 헤드 및 그 내부에 배치된 분사기에 공급되는 연료가 격심하게 예열되어, 특히 실린더 헤드에 비교적 오래 동안 체류하는 여분의 복귀 연료에 상당한 악영향을 미치는 일이 종종 발생한다. 전술한 선행 기술 중에서 처음에 언급한 2개의 선행 기술은 그 열교환 면적이 얼마되지 않고, 더욱이 비교적 저온이 유포되는 연료의 공급류 중에서 각각 냉각을 하고 있다. 나중에 언급한 2개의 선행 기술은 특히 공기류의 공급을 위한 송풍기를 사용하고는 있지만, 연료의 이송 안내가 복잡하고 그 비용도 많이 들며, 충돌로부터 안전하지 못하고, 특히 태양 복사가 강력한 경우에는 이미 상당히 예열된 공기류를 냉각기를 통해 공급하게 된다.

본 발명의 목적은 열교환의 향상에 의해 냉각이 개선되는, 내연 기관에 공급되는 연료의 냉각 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 흡기가 통과하여 흐르는 하우징의 부분 파단 측면도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 가변 조립식 열교환체의 조립 부품을 나타내는 도면,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도,

도 5는 사출 성형 프로파일로서 형성된 열교환체의 도 4와 유사한 단면도,

도 6은 또 다른 가변 조립식 열교환체의 조립 부품을 나타내는 도면.

*도면의 중요 부분에 대한 부호 설명

1 : 하우징6 : 연료 이송 라인

10 : 열교환체11, 12 : 판형 조립 부품

13 : 돌출부14, 15 : 조립 부품의 측면

16 : 홈부20 : 래버린스 챔버(labyrinth chamber)

21 : 횡단 채널22 : 리브

그러한 목적은 청구항 1의 특징부에 기재된 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 적합한 구성들은 청구 범위의 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명의 핵심은 흡기가 통과하여 흐르는 하우징의 내부에 별도의 열교환체가 배치되고, 그 열교환체가 연료 이송 라인에 직렬로 접속되는 것이다. 즉, 연료가 그 진행 경로 중에 열교환체를 통과하여 흐르도록 하는 것이다. 또한, 그러한 열교환체의 외면의 적어도 일부분에는 하우징을 통해 내연 기관에 공급되는 흡기가 추진된다.

그와 같은 형식으로 배치함에 의해, 바람직하게도 예열된 연료의 열을 내연 기관에 공급되는 상대적으로 저온의 흡기로 전달하는 작용이 현격히 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 구성에 있어서, 추가의 조처에 의해 전술한 열교환이 개선될 수 있다. 즉, 실현될 수 있는 온도 하락의 폭이 커진다. 예를 들면, 열교환체는 그 외면의 적어도 일부분 상에 열전달을 향상시키는, 예컨대 리브의 형태의 돌출부를 구비할 수 있다. 열전달체의 내부에 연장되는 연료 이송 라인의 일부분은 흐름 진로가 길어지도록 만곡되어 연장될 수 있고, 그러한 라인의 벽부 자체에 열전달을 향상시키는 리브가 구비될 수 있다.

적합한 것은 열교환체가 예컨대 2개의 판형 조립 부품에 의해 마련되는 가변 조립식 구조로 구성되는 것이다. 그 경우, 제 1 조립 부품의 일측면에는 흡기가 추진되는 리브가 구비될 수 있고, 그 대향된 타측면에는 연료 라인이 처음에는 개방되어 있는 홈부로서 형성될 수 있는데, 이는 특히 그러한 조립 부품의 양호한 제조 가능성을 보장해 준다. 제 2 조립 부품은 홈부를 폐쇄시키는 베이스 판으로 형성될 수 있거나, 특히 온도 하락이 크게 요구되는 경우에는 제 1 조립 부품에 대해 면대칭적으로 형성될 수 있다.

그러한 열교환체의 다른 실시예에 있어서, 홈부는 접속 구멍을 통해 서로 연통되는 래버린스 챔버(labyrinth chamber)로 확장될 수 있다. 그와 같이 구성할 경우, 열교환에 가용되고 연료에 의해 적셔지는 표면이 확대되고, 경우에 따라서는 홈부의 깊이가 단축될 수 있다.

전술한 실시예의 또 다른 적합한 구성에 있어서, 가변 조립식으로 구성되는 열교환체는 다수의 층으로 이루어질 수 있고, 그 경우에 판형의 개별 층들의 내부에 각각 연료 라인의 일부분들이 형성된다.

본 발명의 또 다른 적합한 실시예에 있어서, 열교환체는 역시 비용적으로 저렴한 대량 연속 생산을 실현시킬 수 있는 사출 성형 프로파일로서 형성될 수 있다. 그러한 열교환체는 추가로 그 외면 상에 냉각 리브를 구비할 수 있다. 연료 라인은 본 실시예에서도 역시 사출 성형 프로파일 내에서 여러 번 만곡되어 사행형으로 연장되고, 사출 성형으로 형성되어 연료를 이송하는 프로파일 챔버도 역시 그 자체에 열전달을 향상시키는 리브를 구비할 수 있다.

열교환체의 재료로서는, 특히 열전도율이 높은 재료, 예컨대 알루미늄계 금속을 고려할수 있다.

내연 기관의 운전 시에 차가운 흡기류가 항상 존재하도록 하기 위해, 흡기가 통과하여 흐르고 열교환체를 수납하는 하우징을 내연 기관의 공기 필터 하우징으로서 형성하는 것이 바람직한데, 하우징에 통합된 공기 필터의 하류에 열교환체를 위치시키면 구조 공간적으로도 양호한 배치가 이루어진다.

또한, 실린더 헤드에 공급되었지만 그 실린더 헤드에서의 실제 분사 과정에 필요로 하지는 않는 여분의 연료가 복귀하는 라인의 진행 경로에 열교환체를 배치하는 것이 특히 적합하다. 그러한 복귀 라인에 유포되는 연료의 온도는 매우 높기 때문에, 연료의 온도가 상대적으로 저온의 흡기에 대해 현저하게 하락된다.

본 발명의 다른 장점 및 특징들은 이후로 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명되는 본 발명의 실시예로부터 명확히 파악될 수 있을 것이다.

자동차에 사용되는 도시를 생략한 내연 기관은 내연 기관에 공급되는 연소 공기용 공기 흡입 통로의 진행 경로 중에 공기 필터 하우징으로서 형성된 하우징(1)을 구비한다. 내연 기관의 운전 중에 하우징(1)의 측방에 배치된 공기 유입구(2)를 거쳐 흡입되는 외기는 하우징 하측부(3)에 배치된 도시를 생략한 공기 필터를 경유하여 이송된다. 공기 필터에 의해 여과된 이후의 정화된 여과 공기는 대략 지붕의 형태로 형성된 하우징 상측부(4)로 흐르는데, 그 하우징 상측부(5)는 도시를 생략한 형식으로 내연 기관의 흡입 채널에 접속되는 배기 개구부(5)를 구비한다.

내연 기관은 외기가 통과하여 흐르는 하우징(1)의 내부에서 그 일부분이 안내되는 연료 이송 라인(6)을 부속하게 된다. 이를 위해, 하우징 상측부(4)의 벽(7)에는 유입 접속관(8) 및 배출 접속관(9)이 마련되는데, 이들 접속관(8, 9)도 역시 연료 이송 라인(6)의 일부분이다.

내연 기관의 운전에 필요한 연료는 공지의 방식대로 공급 펌프에 의해 연료 탱크로부터 내연 기관의 실린더 헤드에 배치된 분사기로 공급된다. 그 경우, 이미 전술한 바와 같이, 각각의 실제 분사 과정에서 필요로 하지 않는 여분의 연료가 예열된다. 그와 같이 예열된 연료는 복귀 라인을 경유하여 갱신되어 연료 탱크에 공급된다. 연료 이송 라인(6)은 그러한 복귀 라인의 일부분이기 때문에, 복귀하여 흐르는 예열된 연료는 유입 접속관(8)을 경유하여 하우징(1)의 내부에 도달되고, 그 하우징(1)의 내부에서 후술하는 바와 같은 열교환체(10)에 공급된다. 그 열교환체(10)를 통과한 이후의 냉각된 연료는 배출 접속관(9)을 경유하여 연료 탱크로 복귀된다.

도 3 및 4에 따른 실시예에 있어서, 그러한 열교환체(10)는 2개의 판형 조립 부품(11, 12)으로 이루어지는데, 제 1 조립 부품(11)은 열교환을 향상시키는 리브로서 형성된 돌출부(13)를 그 일측면(14)에 구비한다. 그러한 제 1 조립 부품(11)의 측면(14)에 평행하게 연장되는 타측면(15)은 처음에는 개방되는 홈부(16)를 구비하는데, 그 홈부(16)는 연이은 제 2 조립 부품(12)의 조립에 의해 연료 이송 라인(6)의 일부로서의 폐쇄 채널(17)로 형성된다.

도 3으로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 복귀하는 예열된 연료는 유입 접속관(8)을 경유하여 급입 지점(18)에 도달되고, 그 급입 지점(18)으로부터 채널(17)로 유입된다. 그러한 채널(17)은 여러 번 만곡되고, 안쪽 구역에서는 사행형으로 형성된다. 배출 지점(19)은 배출 접속관(9)에 접속될 수 있거나, 목표의 온도로의 온도 하락이 크게 요구되는 경우에는 샌드위치 형태로 구성된 추가의 판형 조립 부품과 연동하도록 구성될 수 있다. 또한, 열교환체(10)는 도시된 도 4에 따른 실시예에서와는 상이하게 2개의 동일한 제 1 조립 부품(11)으로 이루어질 수도 있다. 공기 필터 하우징의 내부에 그와 같이 열교환체(10)가 배치되고, 그와 함께 돌출부(13)에 의해 넓은 외면이 마련됨으로써, 내연 기관의 운전 중에 비교적 강력하게 지속적으로 공급되는 흡기류에 의해 연료의 온도가 현격히 하락하게 된다.

도 3에 따른 실시예의 구성과는 상이한 도 6에 따른 또 다른 가변 조립식 열교환체(10)에 있어서, 연속적인 홈부(16) 대신에 횡단 채널(21)에 의해 서로 연통되는 다수의 래버린스 챔버(20)가 배치될 수 있다. 그 경우, 개개의 래버린스 챔버(20)에는 다수의 횡단 채널(21)이 부속될 수 있다. 연료는 마찬가지로 급입 지점(18)을 경유하여 공급되고, 그 급입 지점(18)으로부터 다수의 흐름 경로를 경유하여 배출 지점(19)에 도달된다.

도 5에 따른 비용적으로 저렴한 또 다른 구성에 있어서, 열교환체(10)는 사출 성형 프로파일(22)로서 형성될 수 있다. 그 사출 성형 프로파일(22)의 내부에는 연료 이송 라인(6)의 일부분으로서 연료를 이송하는 서로 연통된 프로파일 챔버(23)가 형성되는데, 그 기능은 전술한 채널(17)의 기능과 동일하다.

열교환을 더욱 향상시키기 위해, 사출 성형 프로파일(22)의 외면에는 마찬가지로 리브 형태의 돌출부(13)가 마련되고, 프로파일 챔버(23)의 벽부에도 역시 리브(24)가 마련된다.

열교환체는 전술한 실시예와는 또 다르게 흡기가 통과하여 흐르는 임의의 또 다른 하우징, 예컨대 흡기관, 공기 통로 또는 분로 공진기 등에 배치될 수도 있다. 그러나, 여하한 경우에도 존재하고 소정의 체적을 확보하고 있는 공기 필터 하우징의 내부에 도시된 바와 같이 배치하는 것이 소요되는 구조 공간과 관련하여 상당히 유리하다.

본 발명에 따라, 흡기가 통과하여 흐르는 하우징의 내부에 별도의 열교환체가 배치되고, 그 열교환체가 연료 이송 라인에 직렬로 접속되는 한편, 그러한 열교환체의 외면의 적어도 일부분에 하우징을 통해 내연 기관에 공급되는 흡기가 추진되도록 함으로써, 예열된 연료의 열을 내연 기관에 공급되는 상대적으로 저온의 흡기로 전달하는 작용이 현격히 향상될 수 있다.

Claims (10)

1. 흡기가 통과하여 흐르는 하우징(1)의 내부에서 적어도 일부분이 안내되는 연료 이송 라인(6)을 구비한, 내연 기관에 공급되는 연료의 냉각 장치에 있어서, 하우징(1)의 내부에서 안내되는 연료 이송 라인(6)의 진행 경로 중에, 연료가 통과하여 흐르는 열교환체(10)가 배치되고, 열교환체(10)의 외면의 적어도 일부분에는 내연 기관에 공급되는 흡기가 추진되는 것을 특징으로 하는 내연 기관에 공급되는 연료의 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서, 열교환체(10)의 외면의 적어도 일부분은 열전달을 향상시키는 돌출부(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연료 이송 라인(6)은 열교환체(10)의 내부에서 여러 번 만곡되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
4. 제3항에 있어서, 열교환체(10)는 2개 이상의 판형 조립 부품(11, 12)으로 이루어지고, 적어도 제 1 조립 부품(11)은 그 일측면(14)에 열전달을 향상시키는 돌출부(13)를 구비하며, 제 1 조립 부품(11)의 타측면(14)에는 처음에 개방되지만 추후에 그 측면(14)에 고정되는 제 2 부품(12)에 의해 폐쇄되는 홈부(16)로서 연료 이송 라인(6)이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
5. 제3항에 있어서, 열교환체(10)는 2개 이상의 판형 조립 부품(11, 12)으로 이루어지고, 적어도 제 1 조립 부품(11)은 그 일측면(15)에 그 측면(15)에 대해 개방된 래버린스 챔버(labyrinth chamber)(20)를 구비하며, 래버린스 챔버(20)는 횡단 채널(21)에 의해 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
6. 제3항에 있어서, 열교환체(10)는 사출 성형 프로파일(22)로서 형성되고, 사출 성형 프로파일(22)의 내부에는 연료를 이송하는 프로파일 챔버(23)가 연료 이송 라인(6)의 일부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
7. 제5항에 있어서, 프로파일 챔버(23)의 벽에는 열전달을 향상시키는 리브(22)가 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
8. 선행항들 중의 어느 하나의 항에 있어서, 하우징(1)은 내연 기관의 공기 필터 하우징으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
9. 제7항에 있어서, 열교환체(10)는 하우징(1)에 통합된 공기 필터의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
10. 선행항들 중의 어느 하나의 항에 있어서, 열교환체(10)는 내연 기관의 여분의 연료가 복귀하는 라인(6)의 진행 경로 중에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.