KR20120018435A

KR20120018435A - 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터

Info

Publication number: KR20120018435A
Application number: KR1020100081234A
Authority: KR
Inventors: 지성환
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-05

Abstract

본 발명은 디젤 연료필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크에 고정되는 결합부, 상기 결합부의 하부에 위치하는 연료펌프, 유면에 따라 작동되는 샌더 및 이를 둘러싸고 있는 챔버를 포함하여 이루어지며, 상기 챔버의 상단 내부에는 연료를 여과할 수 있는 연료필터가 형성되고, 상기 연료필터의 하단에는 연료가 유입되는 유입구 및 1차적으로 연료를 여과하는 프리 필터가 연결되며, 상기 연료필터의 상단에는 여과된 연료가 엔진으로 배출되는 토출구가 형성되어, 디젤 연료필터를 연료펌프와 일체형으로 제작하여 연료탱크 내부에 위치시킴으로서 차량의 레이아웃을 유리하게 함은 물론, 차량 생산 원가 및 중량을 절감할 수 있는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터에 관한 것이다.

Description

연료탱크 삽입형 디젤 연료필터{Fuel filter of diesel engine inserted in fuel tank}

본 발명은 디젤 연료필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료필터를 연료펌프와 일체형으로 결합하여 연료탱크의 내부에 장착하는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진은 높은 열효율과 저 연료비 등의 이점이 있어 산업용이나 선박 및 차량용 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 연료 분사 방법이나 엔진회전 방법 등을 개선하여 출력 성능을 향상시키고 매연을 감소시키는 등의 개선이 꾸준히 이루어져 그 적용 범위 및 대상이 증가되고 있는 상태이다.

또한 디젤엔진의 연료로 사용되는 디젤유에는 다량의 불순물과 수분이 함유되어 있어 이를 제거하는 필터링 과정이 필요하며, 필터링을 위하여 연료필터를 장착하여 사용하고 있다.

이러한 종래 기술에 따른 디젤 엔진용 연료필터는, 도1a 에 도시된 바와 같이, 연료 탱크에서 엔진으로 펌핑되는 연료를 여과하는 필터 카트리지()와, 필터 카트리지(1)의 상부에 설치되어 연료 탱크에서 디젤 엔진으로 펌핑되는 연료가 필터 카트리지(1)를 경유토록 하는 필터 헤드(3) 및 필터 헤드(3)와 필터 카트리지(1) 사이에 설치되어 동절기 등에 연료 펌프에서 엔진으로 펌핑되는 연료가 응고되지 않도록 연료를 가열하는 히터(5)로 이루어진다.

그리고 상기 필터 카트리지(1)의 하측부에는 상기 연료 탱크에서 디젤 엔진으로 펌핑되는 연료 내의 수분이 연료와 분리되어 수거될 수 있게 하는 워터 탱크부(7)가 구비된다.

이와 같은 디젤 엔진에 사용되는 연료필터는 도1b 에 도시된 바와 같이, 대부분 차량의 엔진룸의 대쉬나 스트럿 하우징에 장착되어 있으나, 최근 차량이 점차 소형화 될 뿐만 아니라, 탑승객 중심의 차들이 더욱 선호받는 경향에 의해 차량 내부의 승객룸 중심으로 차량의 레이아웃을 설계함에 따라 엔진룸의 여유 공간은 점차 협소해지고 있으며, 엔진룸에 장착되어 왔던 연료필터 또한 장착될 수 있는 공간이 점차 작아지고 있다.

뿐만 아니라, 세계 각국에서는 대기 오염에 대한 규제가 점차 강화되어, 엔진에서 요구하는 연료의 여과효율은 더욱 커져가고 있으며, 이에 따라 연료를 여과하는 연료필터의 크기는 점차 증대되어, 엔진룸에 장착하기 위한 레이아웃이 더욱 불리해지고 있는 실정이다.

따라서, 연료필터와 주변 부품과의 간극이 점차 좁아지게 되어, 차량의 충돌시 연료필터에 직접적으로 충격이 가해져서 쉽게 손상되는 경우가 자주 발생하였으며, 도1c 에 도시된 바와 같이 연료필터가 훼손되어 연료가 새어나가 화재나 폭발 등 더욱 큰 문제가 발생할 뿐만 아니라, 환경 오염이 심각해지는 문제가 있었다.

이에 따라 연료필터의 외부를 두껍고 커다란 프로텍터 등으로 감싸서, 외부로부터의 충격을 보호하는 방법이 사용되기도 하였으나, 차량 생산 원가가 증가하고 중량이 무거워져 연비 하락의 문제가 있으며, 연료필터의 수분을 제거하거나 카트리지를 교환하는 등의 정비를 해야하는 경우에도 주변 부품을 모두 탈거하고 난 후 연료필터를 정비할 수 있으므로 정비에 소요되는 시간과 비용이 증가하게 된다는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 디젤 연료필터를 연료펌프와 일체형으로 제작하여 연료탱크 내부에 위치시킴으로서 차량의 레이아웃을 유리하게 함은 물론, 차량 생산 원가 및 중량을 절감할 수 있는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터의 구성은, 연료탱크에 고정되는 결합부, 상기 결합부의 하부에 위치하는 연료펌프, 유면에 따라 작동되는 샌더 및 이를 둘러싸고 있는 챔버를 포함하여 이루어지며, 상기 챔버의 상단 내부에는 연료를 여과할 수 있는 연료필터가 형성되고, 상기 연료필터의 하단에는 연료가 유입되는 유입구 및 1차적으로 연료를 여과하는 프리 필터가 연결되며, 상기 연료필터의 상단에는 여과된 연료가 엔진으로 배출되는 토출구가 형성되어, 연료탱크 내부로 삽입되어 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일측이 상기 토출구와 연결되고 타측이 엔진과 연결되어, 상기 결합부 외부로 방출되는 연료의 냉시동성을 향상시키는 연료히터를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 토출구로부터 엔진까지 연결되는 관의 일부에 연결되어 연료탱크 내부의 연료를 엔진까지 흡입하는 프라이밍 펌프를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 연료필터가 연료탱크 내부에 위치하게 되므로, 외부의 충격으로부터 안전하게 보호될 수 있어 연료탱크 파손으로 인한 누유의 우려가 없으며, 별도의 고정장치 및 프로텍터 등이 사용되지 않으므로, 차량의 생산 원가가 절감됨은 물론, 중량이 가벼워져 연비향상의 효과가 있다.

뿐만 아니라, 연료필터가 연료탱크 내부에 위치함으로서 엔진룸 내부의 레이아웃이 유리해짐에 따라, 차량의 정비 시간 및 비용이 절감되며, 연료펌프의 정비와 동일하게 연료펌프를 정비할 수 있으므로 보다 용이하다.

도1a 는 종래 사용되던 연료필터를 도시한 사시도.
도1b 는 종래 사용되던 연료필터가 엔진룸에 부착된 것을 도시한 평면도.
도1c 는 종래 사용되던 연료필터가 충격에 의하여 손상된 것을 도시한 사진.
도2 는 종래 사용되던 연료탱크 및 연료펌프를 나타낸 사시도.
도3 은 본 발명인 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터를 나타낸 사시도.
도4 는 본 발명에 사용되는 연료히터를 나타낸 사시도.
도5 는 본 발명에 사용되는 프라이밍 펌프를 나타낸 평면도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터(100)는, 연료탱크에 고정되는 결합부(10), 상기 결합부(10)의 하부에 위치하는 연료펌프, 유면에 따라 작동되는 샌더(30) 및 이를 둘러싸고 있는 챔버(20)를 포함하여 이루어지며, 상기 챔버(20)의 상단 내부에는 연료를 여과할 수 있는 연료필터(40)가 형성되고, 상기 연료필터(40)의 하단에는 연료가 유입되는 유입구(50) 및 1차적으로 연료를 여과하는 프리 필터(60)가 연결되며, 상기 연료필터(40)의 상단에는 여과된 연료가 엔진으로 배출되는 토출구(70)가 형성되어, 연료탱크 내부로 삽입되어 결합하는 것을 특징으로 한다.

즉, 도3 에 도시된 바와 같이, 원통형으로 이루어진 챔버(20) 내부의 둘레를 따라 원형의 연료필터(40)가 위치하여, 연료탱크로부터 유입되는 연료를 여과할 수 있도록 이루어져 있으며, 이에 따라 연료필터(40) 파손에 의한 누유 현상을 방지할 수 있어 차량의 안전성을 확보할 수 있다.

종래의 연료탱크 및 연료펌프를 도시한 도2 를 참조하면, 종래에는 연료탱크 내부에 들어있는 연료를 연료펌프에 의하여 외부로 방출하였고, 상기 연료펌프에 의하여 방출되는 연료를 연료필터를 거쳐 여과한 후에 엔진에서 연소되었다.

그러나, 상기와 같이 연료필터가 연료탱크 및 엔진의 외부에 위치하는 경우, 연료필터가 파손되어 안전사고가 발생할 수 있다는 문제와 더불어, 엔진룸의 레이아웃이 불리하여 정비가 불편하였으며, 제작 원가 및 중량이 상승하게 된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명에서는, 연료를 여과하는 연료필터(40)를 상기 연료탱크 내부에 위치할 수 있도록 함으로서, 연료필터(40)의 파손을 방지하였으며, 나아가 연료필터(40)를 보호하고 고정하기 위한 프로텍터, 마운트 브라켓 및 필터 헤드 등을 사용하지 않으므로 차량 생산 원가가 절감됨은 물론, 차량 한대당 약 1.3kg 의 중량이 가벼워져 연비 향상의 효과를 달성할 수 있다.

이와 같은 본 발명은, 종래 사용되던 연료펌프 내부로 연료필터(40)를 위치시키게 되는데, 연료탱크로부터 연료를 방출하는 연료펌프의 본연의 기능을 유지하고자, 내부에 공간이 형성된 원통형의 연료필터(40)를 상기 챔버(20)의 상단 내부에 고정 결합시켰다.

이 때, 상기 연료필터(40)의 교체 및 정비를 보다 용이하게 하기 위하여 상기 챔버(20)의 외측 둘레를 따라 상기 연료필터(40)를 끼움 결합할 수 있도록 다수개의 고정쇠가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 연료필터(40)의 내부에는 연료펌프가 위치하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 연료필터(40)로는 이미 공지되어 있는 다양한 종류의 연료필터가 사용될 수 있으며, 각각의 차량에 존재하는 연료탱크 및 챔버(20)의 크기와 모양에 따라 다양하게 변형되어 사용될 수 있음은 자명하다.

상기 연료필터(40)의 일측에는 연료가 유입될 수 있는 통로인 유입구(50)가 형성되어, 상기 연료필터(40)로 연료를 이동시킬 수 있으며, 나아가 상기 유입구(50)와 상기 연료필터(40)의 사이에는 프리 필터(60)(pre-filter)가 형성되어 1차적으로 연료를 여과할 수도 있다.

또한, 상기 연료필터(40)의 타측에는 상기 연료필터(40)를 통과하면서 여과된 연료가 엔진으로 방출될 수 있는 토출구(70)(feed port)가 형성되어, 연료펌프의 압력에 의하여 엔진까지 연료가 이송될 수 있다.

즉, 상기 연료필터(40)는 연료펌프와 직접적으로 연결되어 있으며, 상기 유입구(50) 및 프리 필터(60)를 통과한 연료가 연료펌프의 모터를 통하여 상기 연료필터(40)를 통과하게 되며, 상기 연료필터(40)를 통과하고 나온 연료는 연료펌프 마운트 플레이트에 장착되어 있는 토출구(70)를 통하여 엔진으로 방출된다.

이와 같이, 상기 연료필터(40)를 연료펌프에 연결되어 장착함으로서, 상기 연료필터(40)의 정비나 교체가 연료펌프의 정비 및 교체와 동일하게 연료펌프 커버를 통하여 이루어질 수 있으므로, 정비에 필요한 시간을 대폭 단축시킬 수 있어 종래 대략 6만원 가량 소요되었던 정비 공임이 약 1만원 가량으로 절감될 수 있다.

뿐만 아니라, 연료필터(40)가 엔진탱크 및 엔진의 외부에 위치하여 부가적으로 필요하였던 프로텍터, 마운트 브라켓 및 필터 헤드 등을 사용하지 않을 수 있으며, 연료필터(40)의 외부를 연료탱크에 의해서 보호받을 수 있어 연료필터(40)의 필터 카트리지를 스틸 재질에서 플라스틱 재질로 변경할 수 있으므로, 차량 한대당 약 31,000원의 원가 절감의 효과를 달성할 수 있으며, 차량 생산량을 고려하면 1년에 약 11억원의 원가 절감의 효과를 달성할 수 있다.

또한, 차량의 엔진룸에서 연료필터(40)의 체적 만큼이 생략될 수 있으므로, 엔진룸 레이아웃 설정의 자유도가 증가하여, 차량 성능의 향상, 차량 정비의 용이성, 차량 제작의 편의성 등을 도모할 수 있다.

본 발명에서는, 일측이 상기 토출구(70)와 연결되어 타측은 엔진과 연결되어, 상기 결합부(10) 외부로 방출되는 연료의 냉시동성을 향상시키는 연료히터(80)를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 이는 추운 지방에서나 또는 혹한기와 같이 온도가 낮은 경우에 냉시동성을 향상시키기 위한 DeWaxing 과정이다.

즉, 도4 에 도시된 바와 같은 연료히터(80)를 사용하게 되는데, 상기 연료히터(80)의 인렛(81)으로 연료가 유입되고, 유입된 연료가 상기 연료히터(80)의 내부 공간을 통과하면서 전기연결부(83)에 의한 전기에너지로 연료의 온도를 높이게 되며, 온도가 높아진 연료는 상기 연료히터(80)의 아웃렛(82)으로 방출되어 디젤 연료에 발생하게 되는 왁스 성분을 없앨 수 있으므로, 디젤 엔진의 시동을 보다 용이하게 걸 수 있다.

상기와 같은 연료히터(80)는 연료탱크의 외부 즉, 엔진룸의 별도의 공간에 장착할 수도 있고, 연료펌프의 외부인 결합부(10) 상단에 장착할 수도 있으며, 장착시에는 상기 연료히터(80)에 형성된 고정돌기(84)를 이용하는 것이 좋다.

다만, 상기 연료히터(80)로는 전기에너지가 계속적으로 전달되며, 이에 따라 연료의 발화 가능성이 있으므로, 상기 연료히터(80)를 연료탱크 내부에 장착하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 연료필터(40)를 차량에 최초로 장착하거나 또는 필터 카트리지를 교환한 경우 등에는, 내부 공간에 연료가 모두 채워져 있지 않고 일부에 공기가 차서 시동이 불량해지거나 엔진의 부조(hesitation)가 발생할 수 있으므로, 내부의 공기를 모두 제거해야 한다.

이 때, 저압측 연료펌프가 구비되지 않은 경우, 연료탱크 내부의 연료를 엔진까지 전달할 별도의 펌프가 필요하게 되는데, 이를 위하여, 상기 토출구(70)로부터 엔진까지 연결되는 관의 일부에 연결되어 연료탱크 내부의 연료를 엔진까지 흡입하는 프라이밍 펌프(90)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

도5 에 도시된 바와 같은 상기 프라이밍 펌프(90)는, 상기 연료히터(80)와 마찬가지로, 엔진룸의 별도의 공간에 장착할 수도 있고, 토출구(70)로부터 엔진까지 연결되는 관의 일부에 연결하여 별도의 석션펌프를 이용하여 석션하는 방법을 이용할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터
10 : 결합부 20 : 챔버
30 : 샌더 40 : 연료필터
50 : 유입구 60 : 프리 필터(pre-filter)
70 : 토출구(feed port) 80 : 연료히터
81 : 인렛(inlet) 82 : 아웃렛(outlet)
83 : 전기연결부 84 : 고정돌기
90 : 프라이밍 펌프

Claims

연료탱크에 고정되는 결합부(10), 상기 결합부(10)의 하부에 위치하는 연료펌프, 유면에 따라 작동되는 샌더(30) 및 이를 둘러싸고 있는 챔버(20)를 포함하여 이루어지며, 상기 챔버(20)의 상단 내부에는 연료를 여과할 수 있는 연료필터(40)가 형성되고, 상기 연료필터(40)의 하단에는 연료가 유입되는 유입구(50) 및 1차적으로 연료를 여과하는 프리 필터(60)가 연결되며, 상기 연료필터(40)의 상단에는 여과된 연료가 엔진으로 배출되는 토출구(70)가 형성되어, 연료탱크 내부로 삽입되어 결합하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터(100).
제1항에 있어서,
일측이 상기 토출구(70)와 연결되어 타측은 엔진과 연결되어, 상기 결합부(10) 외부로 방출되는 연료의 냉시동성을 향상시키는 연료히터(80)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터(100).
제1항에 있어서,
상기 토출구(70)로부터 엔진까지 연결되는 관의 일부에 연결되어 연료탱크 내부의 연료를 엔진까지 흡입하는 프라이밍 펌프(90)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료탱크 삽입형 디젤 연료필터(100).