KR20080053601A

KR20080053601A - 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치

Info

Publication number: KR20080053601A
Application number: KR1020060125337A
Authority: KR
Inventors: 이성하
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2008-06-16

Abstract

본 발명은 다량의 수분이 혼입되어 있는 연료가 주유되었을 때, 보조탱크에 있는 연료를 이용하여 구동시켜 디젤엔진에 수분유입으로 인한 고장을 방지하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치에 관한 것이며, 연료필터(10)의 하단에 수위(L)를 측정할 수 있는 센서(11)가 설치되고, 연료필터(10)의 연료출구(13)가 솔레노이드밸브(20)와 연결되며, 솔레노이드밸브(20)는 연료공급라인(50)에 의해 고압펌프(30)와 보조연료탱크(40)에 연결되고, 보조연료탱크(40)는 내부에 압력에 의해 이동하는 격벽(41)이 설치되어 순수연료저장부(T1)와 수분혼입연료저장부(T2)로 분리되며, 보조연료탱크(40)의 수분혼입연료저장부(T2)는 평소에 솔레노이드밸브(20)를 통해 연료리턴라인(60)에 연결되고 있다가 수분 과다에 의한 센서(11) 측정에 의해 솔레노이드밸브(20)가 작동되어 연료출구(13)를 수분혼입연료저장부(T2)에 연결되게 하는 것을 특징으로 한다.

디젤엔진, 연료필터, 보조연료탱크, 수분

Description

수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치 {A trouble free device of diesel engine reason of moist fuel}

도 1은 본 발명의 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치의 연료필터와 센서를 도시한 개략도.

도 3은 본 발명의 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치의 일반적인 연료일 경우 작동도.

도 4는 본 발명의 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치에서 수분과대 혼입 연료일 경우 작동도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

10 : 연료필터 11 : 센서

12 : 연료입구 13 : 연료출구

20 : 솔레노이드 밸브 21 : 제1포트

22 : 제2포트 23 : 제3포트

24 : 제4포트 30 : 고압펌프

40 : 보조연료탱크 41 : 격벽

50 : 연료공급라인 60 : 연료리턴라인

L : 수위 T1 : 순수연료저장부

T2 : 수분혼입연료저장부

본 발명은 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다량의 수분이 혼입되어 있는 연료가 주유되었을 때, 보조탱크에 있는 연료를 이용하여 구동시켜 디젤엔진에 수분유입으로 인한 고장을 방지하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치에 관한 것이다.

디젤엔진의 고성능화를 추구하면서 커먼레일 연료 분사 시스템이 개발되었다. 그러나 엔진 성능이 크게 발전한 반면, 수분 혼입 등 불량 연료에 대해서는 기존에 사용하던 플런저 타입 연료 분사 시스템에 비에 매우 취약해졌다. 따라서, 디젤 연료에 포함되어 있는 수분을 효과적으로 분리하기 위한 다양한 기술이 개발되었다. 연료 필터 자체의 성능을 높이는 방법, 연료 필터에서 분리된 수분을 감지하여 자동적으로 배출하는 방법, 연료탱크에서 수분을 분리하는 방법 등 다양한 방법이 제안되어있다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 방식은 다음과 같은 연료필터를 이용하여 연료 내부의 수분과 이물질을 걸러 내는 방식이다.

적은 양의 수분이 혼입되어 있는 일반적인 연료가 주입되었다면, 일반적인 연료 필터를 이용하여 수분을 분리할 수 있고, 수분 분리 경고등이 점등되더라도 수분을 일정량 이상 더 분리할 수 있다.

즉, 일반적인 연료라면 운전자의 차량에 수분 분리 경고등이 점등되었어도 일정 거리 이상 운전하여 정비를 하는 등의 조치를 취할 수 있다.

그러나 장마 및 폭우로 인한 수해가 많이 일어나는 여름철에는 수분이 과대 혼입된 연료가 차량의 연료 탱크에 주유되는 경우가 종종 발생한다.

이와 같은 경우, 서비스센터에 입고되는 차량의 연료탱크를 탈거하여 보면, 탱크 내부의 연료(경유)와 물의 비율이 9:1~7:3 정도까지 다양하다. 위의 경우와 같은 과대한 수분이 혼입된 연료가 연료 필터에 유입되게 되면, 얼마 지나지 않아 수분 분리 경고등이 점등되게 되며, 다량의 수분으로 인해 더 이상 수분을 분리할 수 있는 여유가 없어져 차량의 연료 분사 펌프 계통에 치명적인 고장을 일으키게 된다. 실제로 수분 과대 혼입 연료를 주유하여 서비스센터에 입고되는 차량의 경우, 수분 분리 경고등이 점등된 후 얼마 지나지 않아 엔진이 고장을 일으켜 견인 되어 들어오는 차량이 대다수이다. 또한, 고속주행 중 엔진이 고장을 일으켜 정지하는 것은 큰 사고를 일으킬 수 있으므로 매우 위험하다. 대부분의 수분 분리 기술은 연료 자체에 포함되어 있는 수분을 분리하는 것이 주목적이다. 적은 양의 수분이 혼입되어 있는 연료라면 연료 필터 등 기존 기술을 이용하여 엔진을 안전하게 보호할 수 있다.

그러나, 다량의 수분이 혼입되어 있는 연료가 주유된다면 연료 필터를 이용 하여 수분을 일정량 이상 분리할 수 없게 되어 고압 연료펌프 쪽으로 수분이 혼입된 연료가 주입되는 문제가 발생한다.

수분이 혼입된 연료가 연료펌프 쪽으로 주입되면, 고가의 부품인 고압펌프와 인젝터가 고장이 나는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 다량의 수분이 혼입된 연료가 주유되어 연료필터 및 수분분리장치가 제 기능을 할 수 없을 경우에, 보조 연료 저장 탱크에 저장되어 있는 연료를 이용해 운행하여 디젤엔진 연료계통의 고장을 방지하고, 수분 유입으로 인한 갑작스런 엔진의 정지를 막아 운전자의 안전을 지켜주기 위한 목적이 있다.

연료필터가 수분 분리 능력을 상실하더라도 고가의 부품인 고압펌프와 인젝터를 안전하게 보호할 수 있고, 연료계통 보호를 위해 고압연료펌프로 유입되는 연료를 곧바로 차단하지 않아도 되므로, 운전자의 안전에도 도움이 되게 하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 연료필터의 하단에 수위를 측정할 수 있는 센서가 설치되고, 연료필터의 연료출구가 솔레노이드밸브와 연결되며, 솔레노이드밸브는 연료공급라인에 의해 고압펌프와 보조연료탱크에 연결되고, 보조연료탱크는 내부에 압력에 의해 이동하는 격벽이 설치되어 순수연료저장부와 수분혼입연료저장부로 분리되며, 보조연료탱크의 수분혼입연료저장부는 평소에 솔레노이 드밸브를 통해 연료리턴라인에 연결되고 있다가 수분 과다에 의한 센서 측정에 의해 솔레노이드밸브가 작동되어 연료출구를 수분혼입연료저장부에 연결되게 하는 것을 특징으로 하고, 센서는 단위시간당 증가하는 수위변화를 측정하여 판단하며, 솔레노이드 밸브는 연료공급라인을 연결하는 제1포트, 제2포트와 연료리턴라인를 연결하는 제3포트, 제4포트로 이루어지고, 센서의 작동에 의해 제2포트와 제4포트를 닫아 제1포트와 제3포트를 연결시키도록 방향절환되게 하는 것을 특징으로 하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 수분이 다량 혼입된 연료가 주입되어 수분 분리 경고등이 점등된 후 계속 수분이 유입되더라도 연료 계통 고장으로 인해 차량이 바로 정지하는 것을 방지하고, 연료 필터가 기능을 상실하더라도 정비소로 이동하여 연료 계통을 수리할 수 있도록 보조 연료 저장 탱크를 이용하여 차량에 항상 여유분의 연료를 저장하고 있으므로 저장되어 있는 연료를 이용하여 일정 구간 주행이 가능하게 하는 것 을 특징으로 한다.

본 발명은 수분의 양을 비례적으로 측정할 수 있는 센서(11)를 연료필터(10)의 하단에 설치하고, 연료필터(10)의 연료출구(13)와 솔레노이드 밸브(20)를 연결 설치하며, 솔레노이드밸브(20)를 통한 연료공급라인(50)을 고압펌프(30)와 보조연료탱크(40)를 연결하고, 보조연료탱크(40)는 연료리턴라인(60)에 연결되어 솔레노이드 밸브(20)를 통해 연료탱크로 보내지게 하는 것을 주요 구성으로 한다.

보조연료탱크(40)는 내부에 연료의 압력 차로 이동이 가능한 격벽(41)이 설치되어 있고, 격벽(41)을 중심으로 순수연료저장부(T1)와 수분혼입연료저장부(T2)로 구분된다. 순수연료저장부(T1)는 연료필터(10)의 연료출구(13)와 연결되어 연료 필터(10)를 거쳐서 나온 수분이 혼입되지 않은 연료를 저장하고 있고, 수분혼입연료저장부(T2)는 평상시에는 연료 리턴 라인(60)과 연결되어 있다.

솔레노이드밸브(20)는 보조연료탱크(40)와 연료 공급계통을 전환시키는 것으로서, 제1포트(21)와 제2포트(22)와 제3포트(23)와 제4포트(24)로 이루어진다. 솔레노이드밸브(20)의 제1포트(21)와 제2포트(22)를 통해 연료공급라인(50)이 연결되고, 통상시에는 이 라인을 통해 연료가 고압펌프(30)와 보조연료탱크(40)로 공급된다.

솔레노이드밸브(20)는 연료필터(10)의 연료출구(13)와 고압펌프(30) 사이에 연결되어 있으며, 연료리턴라인(60)과 보조연료탱크(40)와도 연결되어 있다. 상황에 따라 연료의 통로를 바꾸어 보조 탱크를 동작시키는 역할을 한다.

이 솔레노이드밸브(20)의 제3포트(23)와 제4포트(24)를 통해 보조연료탱 크(40)의 수분혼입연료저장부(T2)가 연료리턴라인(60)과 연결된다.

센서(11)는 연료필터(10)에서 분리된 수분의 양을 측정하기 위한 센서이고, 일반적으로 연료 필터의 하단에 장착되어 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 수분의 양 즉 수위(L)를 비례적으로 측정할 수 있다. 그리고 수분 분리 경고등을 점등시키기 위해서도 이용한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 센서(11)에 의하여 분리된 수분 양을 측정하고, 정해진 제어 로직에 따라서 솔레노이드밸브(20)를 작동시키며, 이로 인해 발생하는 보조연료탱크(40)의 내부의 압력 차에 의해 작동된다.

먼저 센서(11)를 이용하여 연료필터(10) 내부의 수분량을 측정하는 방식은 수분 분리 경고등을 점등시키기 위한 기존의 측정 방식과 유사하나, 본 발명의 작동을 위해서 다음과 같은 방식을 추가하였다.

본 발명은 다량의 수분 유입으로 연료 필터의 수분 분리 기능 상실에 대응하기 위한 것이므로, 수분의 양을 비례적으로 측정할 수 있는 센서(11)를 연료 필터(10)의 하단에 장착하고, 단위 시간당 증가하는 수위(L)의 변화를 측정한다.

단위 시간당 증가하는 수위(L)가 아주 작으면 일반적인 연료의 경우이고, 단위 시간당 증가량이 크다면 수분이 과다 혼입된 연료의 경우라는 것을 구분할 수 있다.

본 발명은 수분이 과다 혼입된 연료의 경우로 판단된 경우와 수분의 양이 과대하다고 판단될 경우에만 작동한다.

도 3에 도시된 바와 같이 수분 과대 혼입이 아닌 일반적인 연료가 주입되었을 경우 또는 포집된 수분의 양이 적을 때에는 보조연료탱크(40)는 작동되지 않으며, 일반적인 디젤엔진의 연료 시스템과 동일하게 작동된다.

이 경우 순수연료저장부(T1)의 압력이 수분혼입연료저장부(T2)보다 높기 때문에 연료필터(10)를 거쳐 나온 순수연료가 격벽(41)을 수분혼입연료저장부(T2) 쪽으로 밀어내므로 순수연료저장부(T1)에 충전된다.

수위(L)가 급격하게 상승하여 연료필터(10) 내부의 연료가 수분이 과대 혼입된 연료라고 판단되고, 연료필터(10)가 더 이상 수분을 분리할 수 없을 정도로 수위(L)이 상승한 경우에는 솔레노이드밸브(20)가 작동되어 연료 회로가 바뀌고, 도 4에 도시된 바와 같이 작동된다.

연료필터(10)의 연료출구(13)에서 고압펌프(30)로 연결되는 연료공급라인(50)이 솔레노이드밸브(20)의 제2포트(22)가 닫히면서 차단되고, 솔레노이드밸브(20)의 제4포트(24)가 닫히면서 제1포트(21)와 제3포트(23)가 연결되어 기존에 연료리턴라인(60)으로 연결되어 있던 수분혼입연료저장부(T2)로 연료가 주입된다.

수분혼입연료저장부(T2)의 압력이 상승함에 따라 격벽(41)이 순수연료저장부(T1) 쪽으로 이동하게 되고, 순수연료저장부(T1)에 저장되어 있던 순수 연료가 고압 펌프(30) 쪽으로 주입된다.

이상과 같이 본 발명은 여름철에 주로 발생하는 수분 과대 혼입 연료로 인한 연료 필터 기능 상실로부터 발생하는 엔진 고장이 방지되는 효과가 있고, 이는 커먼레일 연료 분사장치가 도입되면서부터 매년 여름마다 자주 발생하는 문제를 해결하는 효과가 있다.

기존의 연료필터 내 수분 감지 센서에서 수분이 일정량 이상 포집되었을 경우에 경고등을 점등시키는 역할만 하였지만, 본 발명의 수분 감지 센서는 수분의 양을 측정할 수 있어, 수분 분리 경고는 물론, 수분 과대 혼입 연료의 여부도 판별 할 수 있는 효과가 있다.

또한 수분 과대 혼입 연료로 인해 연료 필터가 기능을 상실하더라도 보조 연료 저장 탱크에 저장된 연료를 이용하여 엔진 작동이 가능하여 갑작스런 엔진의 정지를 막을 수 있으므로, 엔진 정지로 인한 사고의 위험성을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고 연료 필터 기능 상실로 인한 고압연료펌프 및 인젝터의 고장을 방지하는 효과가 있고, 수분 과대 혼입 연료로 인해 수분분리경고등이 점등되더라도 일정 거리 이상 주행이 가능하여 차량의 정비를 할 수 있으므로 운전자의 금전적 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서 엔진 고장으로 인해 발생하는 차량 견인, 고객 불만 및 고액의 연료계통 수리 비용을 절감이 가능하고, 엔진 정지로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지하는 역할을 하는 효과가 있다.

Claims

연료필터(10)의 하단에 수위(L)를 측정할 수 있는 센서(11)가 설치되고, 연료필터(10)의 연료출구(13)가 솔레노이드밸브(20)와 연결되며, 솔레노이드밸브(20)는 연료공급라인(50)에 의해 고압펌프(30)와 보조연료탱크(40)에 연결되고, 보조연료탱크(40)는 내부에 압력에 의해 이동하는 격벽(41)이 설치되어 순수연료저장부(T1)와 수분혼입연료저장부(T2)로 분리되며, 보조연료탱크(40)의 수분혼입연료저장부(T2)는 평소에 솔레노이드밸브(20)를 통해 연료리턴라인(60)에 연결되고 있다가 수분 과다에 의한 센서(11) 측정에 의해 솔레노이드밸브(20)가 작동되어 연료출구(13)를 수분혼입연료저장부(T2)에 연결되게 하는 것을 특징으로 하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치.
제 1 항에 있어서, 센서(11)는 단위시간당 증가하는 수위(L) 변화를 측정하여 판단하는 것을 특징으로 하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치.
제 1 항에 있어서, 솔레노이드 밸브(20)는 연료공급라인(50)을 연결하는 제1포트(21), 제2포트(22)와 연료리턴라인(60)를 연결하는 제3포트(23), 제4포트(24) 로 이루어지고, 센서(11)의 작동에 의해 제2포트(22)와 제4포트(24)를 닫아 제1포트(21)와 제3포트(23)를 연결시키도록 방향절환 되게 하는 것을 특징으로 하는 수분 과다 혼입 연료로 인한 디젤 엔진 고장 방지장치.