KR20010022103A - 엔진 연료 시스템 - Google Patents

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Abstract

차량 엔진(12)용 연료시스템, 특히 디젤 연료시스템은 연료 필터(11)를 포함한다. 상기 필터(11)는 올레오포픽 필터매체(26)가 끼워져 있는 통기구(18,22)를 가진다. 이는 연료와 접촉할 때 적셔지지 않은 상태에서 상당한 양의 공기가 통행할 수 있게 하나, 연료는 단지 소량만이 필터매체(26)를 통행할 수 있게 한다.

Description

엔진 연료 시스템 {ENGINE FUEL SYSTEMS}
엔진 연료 시스템은 연료를 연료 공급원으로부터 엔진으로 제공한다. 연료가 공기를 수반할 수 있으며 수반된 공기는 엔진으로 공급되는 연료에 바람직하지 않으므로, 공기가 엔진에 도달하기 전에 공기를 제거하기 위한 장치를 제공하는 것이 보통이다.
이러한 목적을 위해 수동식 추기 밸브(bleed valves), 플로트 제어밸브 또는 억제 오리피스를 사용하는 것이 이전에 공지되어 있다. 수동식 추기밸브는 축적된 공기의 해제시키도록 작동될 때 통기구를 개방한다. 플로트 밸브는 연료로 채워진 챔버를 가지며, 상기 챔버는 챔버가 공기로 채워질 때 플로트가 통기구를 개방하여 공기 출구가 폐쇄되는 위치에 플로트가 다시 한번 도달할 때까지 축적된 공기를 배출한다. 억제 오리피스는 공기 통행을 허용하나 연료 통행을 금지하는 작은 구멍이다. 통상적인 오리피스의 직경은 0.25 내지 0.35㎜일 수 있다.
이러한 제안들은 모두 문제점들을 가진다. 수동 밸브는 개방시키는 것이 어려우며, 마지막 공기가 배출될 때까지 폐쇄되지 않으면 연료 유출의 원인이 될 수 있다. 또한, 수동밸브는 엔진이 차량에 설치되어 작동하는 동안에 작동되지 않을 수 있다.
플로트 밸브는 고가이고 엔진이 차량의 일부로서 구성될 때 방위에 민감할 수 있다. 또한, 플로트 밸브는 진동 및 충격에 민감하다.
억제 오리피스와 관련된 문제점은 커다란 단일 입자에 의해 용이하게 차단될 수 있다는 점이다. 또한, 상기 시스템이 본래 건조한 상태에서 충전되면 오리피스를 통한 유동율은 충분히 높아지지 않는다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 오리피스를 사용하는 몇몇 시스템이 시스템 내부의 초기 공기를 제거하기 위한 다른 시스템과 결합되어 있다. 상기 시스템은 진공의 부여 및 수동 통풍수단을 포함한다. 억제 오리피스가 크게 예를들어, 직경 0.5 ㎜ 이상으로 형성되면, 차단 및 공기 유동 문제점이 감소되나 오리피스를 통한 상당한 연료의 유동이 존재하게 된다. 이러한 연료가 공급원으로 복귀될 수 있지만, 엔진은 필터가 막힐 때 연료의 고갈이 발생하거나 상기 복귀 연료가 많은 열을 공급원으로 전달하여 엔진의 온도가 결코 높아지지 않게 된다. 차량에 있어서, 이는 객실 히터의 작동을 방해하게 된다.
이러한 단점의 측면에서, 억제 오리피스 및 플로트 밸브는 보통 배제된다. 차량의 엔진에는 차량의 연료가 고갈된 경우에 차량을 어떻게 시동할 것인가에 대해 운전자에게 지시하는 수동 밸브가 제공되어 있다.
본 발명은 엔진 연료 시스템 및 상기 시스템과 결합된 엔진 조립체에 관한 것이다.
도 1은 연료 공급원과 엔진 및 상기 공급원과 엔진 사이에 위치되어 측면도로 도시된 연료필터를 포함하는 엔진 조립체의 개략도이며,
도 2는 도 1과 유사하지만, 연료 필터를 평면도로 도시하고 연료 필터의 공기 출구를 상세도로 도시하는 도면이며,
도 3은 도 1 및 도 2 엔진 연료 필터의 공기 출구내에 삽입되는 필터소자의 평면도 및 분해도이다.
본 발명의 제 1 특징에 따라서, 연료를 공급원으로부터 엔진으로 이송하기 위한 통로를 포함하는 엔진 연료시스템이 제공되는데, 상기 통로는 통기구를 가지며, 공기는 통행되나 수분제거없이 연료의 통행이 방지되는 상기 통기구에는 올레오포빅(oleophobic) 필터매체가 제공되어 있다.
필터매체와 관련하여 본 명세서에 사용된 상기 "올레오포빅"이란 용어는 세실 드롭(Sessile drop)방법에 의해 측정했을 때 광유(mineral oil)에 대해 100 내지 140°, 바람직하게 약 100°의 최소 접촉각도를 생성하는 필터매체라고 정의된다. 이러한 공지의 방법은 상기 필터매체의 평탄면상에 놓인 오일의 정적 낙하에 대해 접선각도를 측정하는 방법을 포함하며, 상기 각도는 현미경에 의해 측정된다.
또한, 본 발명의 범주에는 내연기관, 연료 공급원 및 상기 연료 공급원과 내연기관 사이에 연결되며 본 발명의 제 1 특징에 따른 엔진 연료시스템을 갖춘 엔진 조립체도 포함된다.
올레오포빅 필터매체의 사용으로 대량의 공기, 그러나 최소량의 연료 통행만을 가능하게 한다.
이후, 단지 예로서 주어진 본 발명의 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면 엔진 조립체는 연료 공급원(10), 연료 필터(11) 및 엔진(12)을 포함한다.
상기 연료 필터(11)는 필터소자(14)를 수용하는 하우징(13)을 포함한다. 상기 하우징은 여과된 연료를 엔진(12)으로 공급하기 위한, 연료 공급원(10)에 연결된 연료 입구(15) 및 엔진(12)에 연결된 연료 출구(16)를 포함한다. 또한, 상기 하우징(13)은 엔진(12) 및 공기 제어포트(18)로부터의 과잉 연료를 수용하기 위한 연료 복귀용 입구를 가진다. 상기 공기 제어포트(18)는 연료 공급원(10)에 라이에 의해 연결된다.
엔진(12)은 디젤 차량용 엔진일 수 있으며 연료 공급원(10)은 디젤 연료일 수 있다.
연료 필터의 나머지 부분들은 통상적인 것이므로 상세히 설명하지 않는다. 어떤 적합한 연료 필터가 사용될 수 있다고 이해할 수 있을 것이다.
도 2의 상세도로부터 알 수 있듯이, 상기 공기 제어포트(18)는 치형 내측부(19)를 가진다. 이는 커넥터 플러그(21)상의 치형 돌기(20)를 수용한다. 상기 커넥터(21)에는 단차부(25)에 의해 소경부(24)에 연결된 치형 돌기내에 대경부(23)를 갖는 관통로(22)가 제공되어 있다.
일반적으로 원형인 필터 조립체(26)는 대경부(23)를 가로질러 연장하여 위치선정 칼라(27)에 의해 단차부(25)에 유지된다. 상기 필터 조립체(26)는 도 3에 더 상세히 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 상기 필터 조립체(26)는 3개의 디스크 재료로 제조된다. 중앙 디스크가 올레오포빅 필터매체(28)이다. 상기 "올레오포빅"은 위에서 정의되어 있으며 일반적으로, 석유 및 디젤 연료와 같은 오일계통의 제품에 의해 적셔지지 않는 막을 의미한다. 이러한 필터매체(28)는 상류 지지층(29)과 하류 지지 및 배출층(30) 사이에 끼여 있다. 상기 3개의 층은 이들의 원주주위에서 서로 용접된다.
사용시, 연료 공급원(10)으로부터의 연료는 펌프(31)에 의해 연료 필터(11)로 펌핑된다. 시스템내에 이미 존재하는 공기는 공급되는 연료에 의해 시스템으로부터 밀려나가 공기 제어포트(18)를 통해 배출된다. 필터매체(28)의 투과성은 예를들어, 100 ㎡의 면적과 연료에 대해 700 mbar의 차압에서 200 리터/시간의 공기유동율을 수용할 수 있는 정도이다. 이러한 결과로서, 시스템내부의 모든 초기 공기는 어떤 특별한 수단의 필요없이 상기 제어포트(18)를 통해 배출될 수 있다. 공기는 연료 공급원(10) 내측으로 공급된다.
연료 유동이 연료 공급원(10)으로부터 엔진(12)으로 설정되면, 예를들어 기포발생의 결과로서 연료내에 수반된 공기가 제어포트(18)를 통과한다. 이러한 공기는 액체 또는 증기 형태로 연료를 포함할 수 있으나, 연료매체(28)가 올레오포빅이므로 상기 연료매체(28)는 연료에 의해 적셔지지 않아서 단지, 매우 적은 연료만이 필터 매체(28)를 통과할 것이다. 이는 100 ㎡의 필터매체(28) 면적에 대해 20 mls/시간 이하이다. 이러한 연료는 연료 공급원(12)으로 복귀된다.
상기 연료 공급원의 연료가 고갈되면, 상기 포트(18)는 연속적으로 공기를 통풍시키며 이러한 환경하에서, 100 ㎡의 필터매체 면적, 디젤 연료 및 700 mbar의 차압에서 200 리터/시간 이상의 체적을 통과시킨다.
연료 공급원(10)으로 다시 전달된 소량의 연료는 엔진(12)으로부터 연료 공급원(10)으로 상당한 양의 열을 전달하는데 아무런 문제점이 없음을 의미한다. 조립체(26)의 면적이 상당히 크다는 것은 단일 입자에 의한 막힘에 민감하지 않다는 것을 의미하며, 수동 조작의 필요성이 없다.
상기 올레오포빅 필터매터(28)는 상류 및 하류 지지층 이외의 필터 조립체(26)내에 제공될 수도 있다. 또한, 상기 조립체는 연료 필터(11)에 제공될 필요가 없으며 연료 시스템내의 어떤 지점에 제공될 수 있다. 상기 조립체는 디젤 연료를 사용하는 차량에 적용하여 설명하였지만, 오일계통의 연료를 사용하는 고정식 또는 이동식 내연기관과 무관한 어떠한 형태의 내연기관에도 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 연료 공급원(10)으로부터 엔진(12)으로 연료를 이송하기 위한 통로를 갖는 엔진 연료시스템으로서,
    상기 시스템은 통기구(18,22) 및 상기 통기구(18,22)내에 제공되는 올레오포빅 필터매체(26)를 포함하며,
    상기 필터매체(26)를 통해서 공기는 통행되나 적셔지지 않고서는 연료의 통행이 방지되는 연료 이송통로를 갖는 엔진 연료시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 올레오포빅 필터매체(26)는 상류 및 하류층(29,30)을 갖는 엔진 연료시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상류 및 하류층(30)중 하나는 배출층인 엔진 연료시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하류층(30)은 배수층을 포함하는 엔진 연료시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 공급원(10)에 연결되는 입구(16) 및 상기 엔진(12)에 연결되는 출구(16)를 갖춘 하우징(13)을 포함하는 필터 조립체(11)를 더 포함하며,
    상기 통기구(18,22)가 상기 하우징(13)으로부터 유도되어 있는 엔진 연료시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구(16)는 연료 공급원(10)에 연결될 수 있는 엔진 연료시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 통기구(18,20)는 연료 공급원(10)에 연결될 수 있는 엔진 연료시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 100 ㎡의 필터매체 면적, 필터매체를 횡단하는 700 mbar의 차압하에서 공기의 유동율은 200 리터/시간 이상이고 연료의 유동율은 20 mls/시간 이하인 엔진 연료시스템.
  9. 내연기관(12), 연료 공급원(10) 및 상기 연료 공급원(10)과 내연기관(12) 사이에 연결되는 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 엔진 연료시스템을 포함하는 엔진 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 내연기관(12)은 디젤 엔진인 엔진 조립체.
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