KR20070113703A

KR20070113703A - 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조

Info

Publication number: KR20070113703A
Application number: KR1020060047297A
Authority: KR
Inventors: 강수구
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-11-29

Abstract

본 발명은 연료필터에 포함되는 히터를 카트리지로 둘러싸인 센터파이프쪽에 설치하여, 연료에 대한 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킴으로써, 동절기시 연료에 포함된 파라핀 성분이 응고되는 것을 방지하여 저온 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 연료필터 케이스내에 삽입 장착되는 필터 카트리지와, 필터 카트리지의 중앙에 배열되는 센터파이프를 포함하는 디젤 차량의 연료필터에 있어서, 상기 센터파이프의 내경 공간에서 그 위쪽의 락킹너트에 결합되며 상하로 배열되는 알루미늄 구조체와; 상기 알루미늄 구조체에 그 길이방향을 따라 등간격으로 고정 부착되는 PTC소자와; 상기 알루미늄 구조체의 양측단부에 부착되어 각 PCT소자에 전류를 공급하는 (+) 및 (-)전극핀으로 구성하여, 필터 카트리지를 흐르는 연료에 대한 PTC소자의 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킨 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조를 제공한다.

연료필터, 디젤 차량, 저온 시동성, 히터, 필터 카트리지, PTC소자

Description

디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조{Fuel filter heater for diesel engine}

도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조로서, 연료에 대한 열전달 흐름을 설명하는 단면도,

도 3은 종래의 연료필터 구조를 나타내는 단면도,

도 4는 종래의 연료필터 히터 구조를 나타내는 사시도,

도 5는 디젤 연료에 함유된 파라핀의 응고 작용을 설명하는 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 필터 케이스 12 : 필터 카트리지

14 : 센터파이프 16 : 락킹너트

18a,18b : 히터 어셈블리 20 : 워터센서

22 : 필터 헤드 어셈블리 24 : PTC소자

26 : 락플레이트 28 : 스프링

30 : 알루미늄 구조체 32 : (+)전극판

34 : (-)전극판 36 : 고정홈

38 : 체결홈

본 발명은 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료필터에 포함되는 히터를 카트리지로 둘러싸인 센터파이프쪽에 설치하여, 연료에 대한 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킴으로써, 동절기시 연료에 포함된 파라핀 성분이 응고되는 것을 방지하여 저온 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조에 관한 것이다.

통상적으로, 디젤차량에서 사용되는 연료필터는 단지 연료탱크로부터 흡입된 연료중에 혼합되어 있는 이물질을 걸러내어 연료분사 펌프로 공급해주는 역할을 하는 부품을 말한다.

기존의 연료필터 구조는 첨부한 도 3에 도시한 바와 같으며, 그 구성을 보면 필터 케이스(10)내에 삽입 장착되는 필터 카트리지(12)와, 필터 카트리지(12)의 중앙에 배열되는 센터파이프(14)와, 이 센터파이프(14) 상단에 락킹너트(16)에 의하여 조립되는 히터 어셈블리(18b)와, 상기 필터 케이스(10)의 저부에 결합되는 워터센서(20)와, 상기 히터 어셈블리(18b) 위쪽에 결합되어 연료의 흐름 방향을 안내하 는 필터 헤드 어셈블리(22) 등을 포함하여 구성되어 있다.

특히, 기존의 히터 어셈블리(18b)는 첨부한 도 4에 도시된 바와 같으며, 그 구성을 보면 PTC소자(24)와, 락플레이트(26: LOCK PLATE), 스프링(28) 등을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 PTC 소자(24)는 히터 어셈블리(18b)의 발열체로서 전류가 인가되면 발열을 하고 규정치의 발열이 되면 저항이 증가되어 발열량을 줄여 일정온도를 유지하는 정온도 계수 써미스터이고, 상기 락플레이트(26)는 PTC소자(24)에서 발생되는 열을 방출시키는 역할을 하며 열전도가 잘 되는 소재 및 두께를 가지며, 상기 스프링(28)은 PTC소자의 발열량을 최대한 분산시킬 수 있도록 상기 PTC소자와 락플레이트간의 밀착성을 높이는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 기존의 연료필터에 포함된 상기 히터 어셈블리는 겨울철 및 한랭지역의 냉간 시동시 시동성 향상을 위해 부착된 부품으로서, 연료를 직접 히팅하는 구조 즉, DSL 연료의 특성상 온도가 저온(담점 이하,-3 ~ -7℃)으로 떨어질 경우 연료의 일부 성분인 파라핀의 점도가 증대되어 필터 카트리지 등에 코팅됨에 따라 연료의 흐름성이 저하되는 것을 방지하고자 히팅을 통해 응고된 디젤연료의 점성을 낮추어 원할한 연료 공급이 가능하게 하는 구조로 되어 있다.

즉, 일반 국내디젤 연료의 경우, 첨부한 도 5의 사진에서 보듯이 -3℃ 부터 파라핀이 응고되시 시작하고, -15℃가 넘어가면 완전히 파라핀으로 굳어버리게 되는 바, 이렇게 굳어버린 파라핀이 연료필터를 막아 연료의 흐름을 막게되면 저온 시동성과 연료공급 안정성에 큰 문제가 생기게 되므로, 상기 히터 어셈블리에 의한 히팅 작용은 중요하다 할 것이다.

그러나, 상기와 같은 기존의 디젤 연료필터는 다음과 같은 문제점이 있다.

디젤 연료필터에 포함되어 있는 히터 어셈블리는 저온 시동성과 연료공급 안정성에 큰 영향을 주는 부품으로 성능과 효율이 매우 중요하지만, 기존의 디젤 연료필터에 대한 성능시험(히터 어셈블리를 통해 -20℃/-25℃에서 연료의 유동성을 확인하는 시험)을 한 결과, 아래의 표 1에 기재된 바와 같이 연료의 유량이 발생하기까지 250s 이상의 과다한 시간이 소요되는 문제점이 있음을 알 수 있었다.

이에, 연료의 유량이 발생하는 시점 까지의 시간을 줄이기 위해 히터 어셈블리의 PTC소자의 개수를 늘리거나 높은 전류를 흐르게 하는 방안들이 모색되었으나, 이러한 방법은 원가를 크게 상승시키고 회로의 안전성을 떨어뜨리므로 보다 근본적인 대책이 요구되고 있는 실정에 있다.

특히, 기존의 디젤 연료필터는 히터 어셈블리(18b)가 필터 헤드 어셈블리(22)와 필터 카트리지(12) 사이에 배열된 구조로 되어 있기 때문에 첨부한 도 4에서 보듯이, 히터의 발열량이 그 아래쪽의 필터 카드리지(12)까지 충분히 전달되기에 적절하지 않게 되고, 히터의 발열량이 그 위쪽(필터 헤드 어셈블리(22)쪽)으로 손실되는 량이 크기 때문에 효율과 성능면에서 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 연구된 결과물로서, 연료필터에 포함되는 히터 어셈블리를 카트리지로 둘러싸인 센터파이프쪽에 설치하여, 히터의 발열량이 신속하게 전달되도록 연료에 대한 열전달되는 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킴으로써, 동절기시 연료에 포함된 파라핀 성분이 응고되는 것을 방지하여 저온 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 연료필터 케이스내에 삽입 장착되는 필터 카트리지와, 필터 카트리지의 중앙에 배열되는 센터파이프를 포함하는 디젤 차량의 연료필터에 있어서, 상기 센터파이프의 내경 공간에서 그 위쪽의 락킹너트에 결합되며 상하로 배열되는 알루미늄 구조체와; 상기 알루미늄 구조체에 그 길이방향을 따라 등간격으로 고정 부착되는 PTC소자와; 상기 알루미늄 구조체의 양측단부에 부착되어 각 PCT소자에 전류를 공급하는 (+) 및 (-)전극핀으로 구성하 여, 필터 카트리지를 흐르는 연료에 대한 PTC소자의 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킨 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 알루미늄 구조체는 전후방향이 개방된 사다리 형상으로서, 그 상하방향을 따라 등간격의 PTC소자용 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 알루미늄 구조체의 양측단부에는 그 상하방향을 따라 (+) 및 (-)전극핀이 삽입되는 체결홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

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

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조로서, 연료에 대한 열전달 흐름을 설명하는 단면도이다.

본 발명은 기존에 히터 어셈블리가 필터 헤드 어셈블리와 필터 카트리지 사이에 배열된 구조를 개선하여, 필터 카트리지의 내경에 위치된 센터 파이프의 내부공간에 설치하여, 연료에 대한 PTC소자의 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킨 점에 주안점이 있다.

전술한 바와 같이, 연료필터는 필터 케이스(10)내에 삽입 장착되는 필터 카트리지(12)와, 필터 카트리지(12)의 중앙에 배열되는 센터파이프(14)와, 이 센터파 이프(14) 상단에 락킹너트(16)에 의하여 조립되어 연료의 흐름 방향을 안내하는 필터 헤드 어셈블리(22) 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명에 따른 히터 어셈블리(18a)는 상기 필터 케이스(10)내에 삽입 장착되는 필터 카트리지(12)의 안쪽공간 즉, 필터 카트리지(12)의 중앙에 배열되는 센터파이프(14)의 내부공간에 설치된다.

본 발명의 히터 어셈블리(18a)는 상기 센터파이프(14)의 내경 공간에서 그 위쪽의 락킹너트(16)에 결합되며 상하로 배열되는 알루미늄 구조체(30)와, 상기 알루미늄 구조체(30)에 그 길이방향을 따라 등간격으로 고정 부착되는 PTC소자(24)와, 상기 알루미늄 구조체(30)의 양측단부에 부착되어 각 PCT소자(24)에 전류를 공급하는 (+) 및 (-)전극핀(32,34)으로 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 알루미늄 구조체(30)는 열전달 효과가 좋은 재질로 만들어진 것으로서, 그 전후방향이 개방된 사다리 형상으로 형성되며, 그 상하방향을 따라 다수개의 PTC소자용 고정홈(36)이 등간격으로 형성된다.

또한, 상기 알루미늄 구조체(30)의 양측단부에는 그 상하방향을 따라 (+) 및 (-)전극핀(32,34)이 삽입되는 체결홈(38)이 더 형성된다.

따라서, 상기 필터 카트리지(12)의 전체 길이방향에 걸쳐 알루미늄 구조체(30)가 내설됨과 함께 복수개의 PTC소자(24)가 알루미늄 구조체(30)에 장착됨으로써, 필터 카트리지(12)를 흐르는 연료에 대한 PTC소자(24)의 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 알루미늄 구조체(30)의 가장 위쪽 PTC소자용 고정홈(36)을 상기 락킹너트(16)의 하단과 더 멀게 이격시킴으로써, 연료의 흐름에 저항을 주지 않기 위하여 락킹너트(16)의 하단부에 충분한 공간이 확보되며, 또한 각 PTC소자(24) 사이에도 공간을 확보하여 연료가 락킹너트(16)의 내경을 통하여 그 위쪽의 필터 헤드 어셈블리(22)로 용이하게 흐를 수 있도록 한다.

이와 같이, 히터 어셈블리를 필터 카트리지의 안쪽에 걸쳐 장착함으로써, 히터의 발열량이 신속하게 전달되도록 연료에 대한 열전달되는 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킬 수 있게 되고, 그에 따라 동절기시 연료에 포함된 파라핀 성분이 응고되는 것을 방지하여 저온 시동성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조에 의하면, 연료필터에 포함되는 히터 어셈블리를 카트리지로 둘러싸인 센터파이프의 내경공간에 설치하여 연료에 대한 열전달되는 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킬 수 있다.

즉, 히터의 발열량이 필터 카트리지를 흐르는 연료에 신속하게 전달되므로, 동절기시 연료에 포함된 파라핀 성분이 응고되는 것을 용이하게 방지하여 저온 시동성을 향상시킬 수 있다.

Claims

연료필터 케이스내에 삽입 장착되는 필터 카트리지와, 필터 카트리지의 중앙에 배열되는 센터파이프를 포함하는 디젤 차량의 연료필터에 있어서,

상기 센터파이프의 내경 공간에서 그 위쪽의 락킹너트에 결합되며 상하로 배열되는 알루미늄 구조체와;

상기 알루미늄 구조체에 그 길이방향을 따라 등간격으로 고정 부착되는 PTC소자와;

상기 알루미늄 구조체의 양측단부에 부착되어 각 PCT소자에 전류를 공급하는 (+) 및 (-)전극핀으로 구성하여,

상기 필터 카트리지를 흐르는 연료에 대한 상기 PTC소자의 열전달 길이를 단축시키는 동시에 열전달 면적을 증대시킨 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 구조체는 전후방향이 개방된 사다리 형상으로서, 그 상하방향을 따라 등간격의 PTC소자용 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 구조체의 양측단부에는 그 상하방향을 따라 (+) 및 (-)전극핀이 삽입되는 체결홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 저온 시동성 향상을 위한 연료필터 히터 구조.