KR200446495Y1 - Ｌｐｉ 연료펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스 상측에 설치되어 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 내부에 결합되며 하단으로 편심구동부가 구비된 샤프트와, 상기 샤프트의 원운동을 좌우 직선왕복운동으로 전환하는 플랜져 및 상기 플랜져에 연동되어 연료를 펌핑하는 다이어프램으로 구성되는 LPI 연료펌프에 있어서, 상기 편심구동부에 결합되어 상기 플랜져에 원운동을 전달하는 베어링과, 상기 베어링의 하단으로 구비되는 심 및 상기 심의 하단과 상기 펌프케이스 사이에 고정되는 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안은 봄베 내에 설치되는 연료펌프의 구조를 개선하여 내구성 및 내마모성을 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 일체형 샤프트에 의해 조립공정을 줄여줘 작업성의 향상과 생산원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

LPG, 봄베, LPI, 연료펌프

Description

ＬＰＩ 연료펌프{LIQUEFIED PETROLEUM INJECTION FUEL PUMP}

본 고안은 LPI 연료펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 봄베 내에 설치되는 연료펌프의 구조를 개선하여 내구성 및 내마모성을 향상시킨 LPI 연료펌프에 관한 것이다.

일반적으로 LPI(Liquefied Petroleum Injection: LPG 액상 연료분사 장치) 엔진은 봄베의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 LPG 연료를 고압(5~15bar) 액상화시켜 액상 연료를 인젝터(Injector)를 이용하여 기통 별로 분사하여 엔진을 구동하는 신기술(Mono-Fuel방식)이다.

이러한 LPI 엔진은 액상의 연료를 분사하므로, 믹서형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성 부품은 필요 없게 되었으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 연료펌프, 연료공급라인, LPI 전용 ECU 및 연료압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.

이러한 LPI 엔진의 작동원리에 대하여 설명한다.

전자제어장치(ECU)는 각종 센서의 입력 신호를 받아들여 엔진의 상태를 판단 하고, 최적의 공연비 및 엔진 성능향상을 위해 연료펌프, 인젝터 및 점화코일을 제어한다.

그리고 엔진에서 요구하는 연료량에 따라 연료펌프를 제어하여 액상 연료를 엔진에 공급하고, 인젝터는 실린더별로 순차적으로 연료를 분사해서 최적의 공연비를 구현한다.

이하, 종래의 LPI 연료펌프의 각 구성부와 이들 구성부가 갖는 단점을 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 LPI 연료펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 1의 도시된 바와 같이 종래의 LPI 연료펌프는, 펌프케이스(10)와, 연료를 강제로 회수할 수 있도록 동력을 제공하는 모터(20)와, 상기 모터(20)에 결합되는 샤프트(30)와, 상기 샤프트(30)의 하단에 장착되는 작동부재(40)과, 상기 작동부재(40)에 외접하도록 설치되어 있는 플랜져(50)와, 상기 플랜져(50)에 연동되어 펌핑하는 다이어프램(60)을 포함하고 있다.

한편, 상기 샤프트(30)의 작동부재(40)와 결합되는 하단은 중심이 편심되도록 형성된다. 그리고, 작동부재(40)는 상기 샤프트(30)의 편심된 하단부에 장착되며, 플랜져(50)는 상기 작동부재(40)에 외접하도록 설치되고, 상기 플랜져(50)는 편심된 상기 샤프트(30)의 하단 작동부재(40)의 원운동을 좌우 직선 왕복운동으로 전환한다.

즉, 다이어프램(60)은 상기 플랜져(50)에 연동되어 직선 왕복운동을 하여 연 료를 펌핑한다.

한편, 작동부재(40)의 하단에는 상기 작동부재(40)를 지지하는 플레이트(41)가 결합된다.

그러나, 종래의 LPI 펌프는 작동부재(40)가 설치되는 샤프트(30)의 하단부 편심을 위해 상기 샤프트(30)는 여러 부품을 조합하여 사용하기 때문에 조립공정이 늘어남에 따른 비용 및 조립시간이 증가하는 문제점이 있게 된다.

또한, 편심된 샤프트(30)의 하단은 상기 작동부재(40) 내부에서 회전되도록 구성되어 상기 샤프트(30)의 하단 또는 작동부재(40) 내부의 마모가 일어나 부품 간 유격이 발생하게 된다.

또한, 상기 샤프트(30)의 하단과 작동부재(40)는 면 접촉을 함에 따라 마찰력이 발생하여 LPI 연료펌프의 펌핑 효율을 낮추는 문제점이 있게 된다.

또한, 작동부재(40)와 플레이트(41)는 슬라이딩에 의한 마모 및 슬라이딩 하중에 취약하게 된다.

따라서, 본 고안은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 봄베 내에 설치되는 연료펌프의 구조를 개선하여 내구성 및 내마모성을 향상시킨 LPI 연료펌프를 제공하는 데 있다.

본 고안은 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스 상측에 설치되어 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 내부에 결합되며 하단으로 편심구동부가 구비된 샤프트와, 상기 샤프트의 원운동을 좌우 직선왕복운동으로 전환하는 플랜져 및 상기 플랜져에 연동되어 연료를 펌핑하는 다이어프램으로 구성되는 LPI 연료펌프에 있어서, 상기 편심구동부에 결합되어 상기 플랜져에 원운동을 전달하는 베어링과, 상기 베어링의 하단으로 구비되는 심 및 상기 심의 하단과 상기 펌프케이스 사이에 고정되는 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 심과 시트는 베어링강으로 구성되며, 상기 심에는 상기 베어링의 하단이 삽입되는 수용홈이 형성되고, 상기 심과 시트에는 관통공이 형성된다.

또한, 상기 베어링의 외륜부는 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)코팅을 한다.

또한, 상기 샤프트는 일체형으로 형성된다.

또한, 상기 샤프트의 편심구동부에는 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)코팅을 한다.

또한, 상기 펌프케이스의 상단으로 연결된 브라켓과, 상기 브라켓의 상단으 로 결합되어 연료의 흐름을 조절하는 릴리프 밸브와 리턴밸브가 설치된 통합밸브부를 포함한다.

또한, 상기 릴리프밸브는, 중공케이스와, 상기 중공 케이스의 입구에는 니플이 결합되어 있고, 유로를 개폐하기 위한 개방 작용편이 상하 이동이 자유롭게 설치되어 있으며, 상기 개방 작용편과 니플 사이에는 스프링이 배치된다.

또한, 상기 리턴밸브는, 장홈과, 상기 장홈 입구에는 니플이 결합되어 있고, 상기 장홈의 내부 천정부에 형성된 리턴유로를 개폐하기 위한 개방 작용편이 상하 이동이 자유롭게 설치되어 있으며, 상기 개방 작용편과 니플 사이에는 스프링이 개재된 것으로 구성된다.

또한, 상기 베어링은 니들베어링으로 구성된다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 LPI 연료펌프는, 봄베 내에 설치되는 연료펌프의 구조를 개선하여 내구성 및 내마모성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 일체형 샤프트에 의해 조립공정을 줄여줘 작업성의 향상과 생산원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 샤프트의 저항력 발생부위를 제거하여 LPI 연료펌프의 성능이 향상되는 효과를 제공한다.

또한, 상기 샤프트 하단의 시트와 심에 의해 슬라이딩에 의한 내마모성 및 슬라이딩 하중을 최소화하는 효과를 제공한다.

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 LPI 시스템을 도시한 연료공급 구성도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 LPI 시스템은 내부에 액상의 연료를 엔진룸(200)에 공급하기 위한 LPI 연료펌프(100)가 설치된 봄베(300)와, 일단이 상기 LPI 연료펌프(100)에 연결되고 타단이 엔진룸(200)의 인젝터(201)에 연결된 연료 공급 라인(400)과, 일단이 상기 엔진룸(200)에 연결되며 타단이 상기 봄베(300)에 연결된 연료 리턴 라인(500)으로 구성된다.

따라서, 상기 LPI 연료펌프(100)에서 공급된 연료는 상기 연료 공급 라인(400)과 인젝터(201)를 순서대로 통과하여 연소실로 분사되고, 잔여 연료는 연료 리턴 라인(500)을 통해 봄베(300)로 다시 되돌린다.

한편, 상기 연료 공급 라인(400)에는 엔진의 정지 시에 연료의 공급을 차단하기 위한 차단 밸브(401)와, 연료의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(402)가 설치된다.

이하, 도면을 참조하여 LPI 연료펌프(100)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 LPI 연료펌프의 전체적인 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 고안의 LPI 연료펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이며, 도 5는 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 구성요소인 릴리프 밸브의 단면도이고, 도 6은 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 구성요소인 리턴 밸브의 단면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 LPI 연료펌프(100)는 펌프 케이스(110)와, 상기 펌프 케이스(110) 상측에 설치되어 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터(120)와, 상기 모터(120)의 내부에 결합되며 하단으로 편심구동부(131)가 구비된 샤프트(130)와, 상기 편심구동부(131)에 결합되어 샤프트(130)의 중심 수평 방향으로 슬라이딩되는 베어링(140)과, 상기 베어링(140)에 외접하도록 설치되어 상기 샤프트(130)의 원운동을 좌우 직선왕복운동으로 전환하는 플랜져(150) 및 상기 플랜져(150)에 연동되어 연료를 펌핑하는 다이어프램(160)으로 구성된다.

펌프케이스(110)는 플라스틱과 같이 열전달이 작은 재질로 형성되어 모터(120)에서 발생된 열이 봄베(300)로 전달되는 것을 최소화한다. 또한, 상기 펌프케이스(110)의 하단에는 연료흡입구(111)가 형성되며, 상기 펌프케이스(110) 상단에는 연료배출구(미도시)가 구비된다. 또한, 상기 연료흡입구(111)에는 체크밸브(112)가 구비되어 상기 연료흡입구(111)로 유입되는 LPG 연료를 다이어프램(160)으로 전달한다.

또한, 펌프케이스(110)의 상단에는 브라켓(113)이 연결되며, 상기 브라켓(113)의 상단에는 연료의 흐름을 조절하는 릴리프 밸브(170)와 리턴밸브(180)가 설치된 통합밸브부(114)가 설치된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 릴리프밸브(170)는 별도의 단품으로서 결합 된다.

구체적으로, 상기 베이스판(171)의 하면에 아래쪽으로 결합되는 중공 케이스(172)를 형성하고, 그 중공 케이스(172)의 입구에는 니플(173)이 결합되어 있으며, 상기 중공 케이스(172)의 내부 천정부에는 바이패스유로(174)가 연통되어 있고, 상기 바이패스유로(174)를 개폐하기 위한 개방 작용편(175)이 상하 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 상기 개방 작용편(175)과 니플(173) 사이에는 스프링(176)이 개재되어 있어 압력에 대항하게 되어 있다. 상기 니플(173)에는 토출구(177)가 관통되게 형성되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리턴밸브(180)는 별도의 단품으로서 결합된다.

구체적으로, 장홈(181)과, 상기 장홈(181)의 입구에는 니플(182)이 결합되어 있고, 상기 장홈(181)의 내부 천정부에는 리턴유로(183)가 연통되어 있으며, 상기 리턴유로(183)를 개폐하기 위한 개방 작용편(184)이 상하 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 상기 개방 작용편(184)과 니플(182) 사이에는 스프링(185)이 개재되어 있어 압력에 대항하게 되어 있다. 상기 니플(182)에는 토출구(186)가 관통되게 형성되어 있다.

모터(120)는 샤프트(130)의 상단이 압입 고정되는 모터하우징(121)과, 상기 모터하우징(121) 내주면에 결합되는 로터(122)와, 상기 로터(122)의 내부에 설치되는 스테이터(123)로 구성되며, 상기 로터(122)는 상기 모터하우징(121)과 연결되어 동시에 회전된다.

이와 같은 모터(120)에 전기적인 신호가 인가되면 로터(122)가 회전되면서 모터하우징(121) 및 샤프트(130)가 같이 회전한다.

샤프트(130)는 모터하우징(121)과 결합되어 동시에 회전되는 구성이다. 종래기술에서는 편심축을 가진 샤프트를 만들기 위해 하나 이상의 구성요소를 조립하여 사용하였지만, 본 고안에서는 하나의 부품을 가공하여 일체형 샤프트(130)로 형성되기 때문에 조립성이 향상된다. 또한, 상기 샤프트(130)는 회전에 의한 마모가 일어날 수 있으므로 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)코팅을 하여 경도와 내마모성 그리고 낮은 마찰계수로 인한 윤활성이 향상되도록 한다. 한편, 상기 샤프트(130)에서 피로도가 가장 높은 편심구동부(131)만 코팅처리 하여 비용을 줄이는 것도 가능하다.

베어링(140)은 편심구동부(131)와 결합되는 구성으로 니들베어링이 사용된다. 즉, 니들베어링을 사용하여 샤프트(130)에 걸리는 수직하중을 견뎌내게 된다.

또한, 베어링(140)은 편심구동부(131)의 회전을 원활하게 해줌과 동시에 측면의 플랜져(150)에 힘을 가해주어 회전운동을 직선운동으로 바꿔주게 된다.

그리고, 베어링(140) 외륜부 또한 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)코팅을 하여 경도와 내마모성 그리고 낮은 마찰계수로 인한 윤활성이 향상되도록 한다.

한편, 베어링(140)의 하단으로 심(141)이 구비되며, 상기 심(141)의 하단으로 상기 펌프케이스(110)에 고정되는 시트(142)가 더 구비된다.

상기한 심(141)과 시트(142)는 샤프트(130) 중심의 수평방향으로 슬라이딩하는 베어링(140)을 지지하는 구성으로, 더욱 상세하게는 상기 베어링(140)의 슬라이딩에 따라 상기 심(141)도 동일하게 움직이며 상기 시트(124) 상부를 미끄러지듯 슬라이딩한다. 즉, 상기 심(141)에는 베어링(140)의 하단이 삽입되는 수용홈(141a)이 형성되어 상기 베어링(140)을 수용하여 동일하게 움직인다.

또한, 심(141)과 시트(142)의 슬라이딩에 의한 마찰력이 작게 구성되어 베어링의 움직임에 방해를 주지 않아야 한다. 즉, 상기 심(141)과 시트(142)의 재질을 마모도가 낮은 베어링강으로 제작한다. 그리고, 상기 심(141)과 시트(142)의 마찰면적을 줄여주기 위해 상기 심(141)과 시트(142)의 중심으로 관통공(141b,142a)이 형성되며, 상기 관통공(141b,142a)은 심(141)의 최대 운동반경을 고려해서 형성됨이 바람직하다. 이에 따라 본 고안의 LPI 연료펌프(100)의 동작이 원활하게 동작된다.

또한, 심(141)과 시트(142)의 마주보는 면에도 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)코팅을 하여 경도와 내마모성 그리고 낮은 마찰계수로 인한 윤활성이 향상되도록 한다.

플랜져(150)는 베어링(140)에 외접하도록 설치되어 있다. 상기 플랜져(150)는 편심된 베어링(140)의 원운동을 좌우 직선 왕복운동으로 전환한다.

다이어프램(160)은 상기 플랜져(150)에 연동되어 직선 왕복운동을 하여 연료를 펌핑하며, 스프링(미도시)에 의해 탄지되어 있다.

이러한, LPG 연료를 압송(壓送)하는 다이어프램(160)은 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 플랜져(150) 및 다이어프램(160)의 구성은 샤프트(130)의 중심을 따라 하나 이상 설치된다.

이상, 본 고안을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 고안의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 종래의 LPI 연료펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 2는 일반적인 LPI 시스템을 도시한 연료공급 구성도이다.

도 3은 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 5는 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 구성요소인 릴리프 밸브의 단면도이다.

도 6은 본 고안에 따른 LPI 연료펌프의 구성요소인 리턴 밸브의 단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100 - LPI 연료펌프 110 - 펌프케이스

120 - 모터 130 - 샤프트

140 - 베어링 141 - 심

142 - 시트 150 - 플랜져

160 - 다이어프램 200 - 엔진룸

300 - 봄베 400 - 연료 공급 라인

500 - 연료 리터 라인

Claims (11)

1. 펌프 케이스(110)와, 상기 펌프 케이스(110) 상측에 설치되어 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터(120)와, 상기 모터(120)의 내부에 결합되며 하단으로 편심구동부(131)가 구비된 샤프트(130)와, 상기 샤프트(130)의 원운동을 좌우 직선왕복운동으로 전환하는 플랜져(150) 및 상기 플랜져(150)에 연동되어 연료를 펌핑하는 다이어프램(160)으로 구성되는 LPI 연료펌프에 있어서,

   상기 편심구동부(131)에 결합되어 상기 플랜져(150)에 원운동을 전달하는 베어링(140);

   상기 베어링(140)의 하단으로 구비되는 심(141);

   상기 심(141)의 하단과 상기 펌프케이스(110) 사이에 고정되는 시트(142);

   상기 펌프케이스(110)의 상단으로 연결된 브라켓(113); 및

   상기 브라켓(113)의 상단으로 결합되어 연료의 흐름을 조절하는 릴리프 밸브(170)와 리턴밸브(180)가 설치된 통합밸브부(114)를 포함하며,

   상기 릴리프밸브(170)는,

   중공케이스(172)와,

   상기 중공 케이스(172)의 입구에 결합된 니플(173)과,

   상기 중공 케이스(172) 내부의 바이패스 유로(174)를 개폐하도록 상하 이동이 자유롭게 설치된 개방 작용편(175), 및

   상기 개방 작용편(175)과 상기 니플(173) 사이에 배치된 스프링(176)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 심(141)과 시트(142)는 베어링강으로 구성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 심(141)에는 상기 베어링(140)의 하단이 삽입되는 수용홈(141a)이 형성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 심(141)과 상기 시트(142)에는 관통공(141b,142a)이 형성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 베어링(140)의 외륜부에는 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)가 코팅된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 샤프트(130)는 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 샤프트(130)의 편심구동부(131)에는 DLC(DIAMOND-LIKE CARBON)가 코팅된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1항에 있어서,

    상기 리턴밸브(180)는, 장홈(181)과, 상기 장홈(181) 입구에 결합된 니플(182)과, 상기 장홈(181)의 내부 천정부에 형성된 리턴유로(183)를 개폐하도록 상하 이동이 자유롭게 설치된 개방 작용편(184) 및, 상기 개방 작용편(184)과 상기 니플(182) 사이에 개재된 스프링(185)으로 구성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 베어링(140)은 니들베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 LPI 연료펌프.

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