KR20120129251A - 디젤엔진의 수분 분리 장치 - Google Patents

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최용하
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Abstract

본 발명은 연료의 이물질을 걸러내는 필터부; 상기 필터부의 상부에 설치되며, 연료의 유입구와 유출구가 형성된 필터 캡; 상기 필터 캡의 저면에 체결되는 발열판; 및 상기 발열판에 체결되어 가열하는 판형의 PTC 히터를 포함함으로써, PTC 히터가 PTC 소자와 발열판으로 구성되고 볼트 방식으로 체결됨으로써 PTC 소자의 크랙이나 변형이 방지되어 PTC 소자의 작동불량을 방지할 수 있으므로, 연료에서 파라픽 왁스로 인한 시동 불량이나 엔진 출력 불량을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

디젤엔진의 수분 분리 장치{WATER SEPERATOR FOR DIESEL ENGINE}
본 발명은 디젤엔진의 수분 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤엔진용 연료에 포함된 수분을 걸러내어 인젝터의 파손을 방지할 수 있는 디젤엔진의 수분 분리 장치에 관한 것이다.
디젤엔진의 수분 분리 장치는 워터 세퍼레이터(WATER SEPERATOR)라고도 하며, 엔진으로 공급되는 디젤연료에서 수분을 분리해주는 기능을 하는 부품으로서, 연료탱크와 엔진을 연결해주는 연료라인에 설치되어 엔진에 고순도의 디젤연료를 공급해 주는 역할을 한다.
겨울철 혹한기에는 디젤연료에서 파라핀왁스(탄소수 25개 정도 이루어져 있으며, 녹는 점이 47℃ ~ 65? 되는 석유화학 정제물로 온도가 낮을 시 주로 필터에 고체상으로 석출되어 점점 커지게 되는 물질)가 생성될 수 있다.
겨울철에 발생되는 파라핀 왁스는 워터세퍼레이터 내부에서 이물질을 걸러내는 필터를 막아 엔진에 대한 원활한 연료공급의 장해를 일으켜서 시동 꺼짐 등과 같은 문제를 발생시켰다.
이에 따라, 종래의 워터세퍼레이터는 파라핀 왁스의 발생을 방지하기 위해 연료를 일정온도 이상 유지할 수 있는 PTC 발열소자가 설치되어 있다. 종래의 워터세퍼레이터는 PTC 발열소자에 의해 연료를 가열하여 파라핀 왁스가 생기지 않도록 하였다.
그러나, 겨울철 기온이 예년에 비해 낮게 형성되어 급격한 기온 강하가 있는 경우에는 PTC 소자의 파손이나 발열량 부족에 따른 엔진출력불량 및 시동불량 등의 품질 문제가 발생되고 있다.
즉, PTC 소자는 납땜 방식으로 연료필터의 캡 부분에 설치되는데, PTC 소자와 납의 서로 다른 열 팽창/수축 계수의 차이로 인해 PTC 소자가 변형되거나 PTC 소자에 크랙이 발생한다.
PTC 소자의 변형이나 크랙 등에 의한 PTC 소자의 작동 불량은 연료필터의 내부를 영하로 떨어뜨리게 되어 파라핀 왁스가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, PTC 소자의 크랙이나 변형을 방지하여 PTC 소자의 작동불량을 방지함으로써 연료에서 파라픽 왁스로 인한 시동 불량이나 엔진 출력 불량을 방지할 수 있는 디젤엔진의 수분 분리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디젤엔진의 수분 분리 장치는 연료의 이물질을 걸러내는 필터부; 상기 필터부의 상부에 설치되며, 연료의 유입구와 유출구가 형성된 필터 캡; 상기 필터 캡의 저면에 체결되는 발열판; 및 상기 발열판에 체결되어 가열하는 판형의 PTC 히터를 포함할 수 있다.
상기 발열판은 환형으로 형성되고 원주 방향으로 다수의 제1체결공이 형성되며, 상기 PTC 히터는 원주 방향을 따라 판형으로 형성되고 상기 제1 체결공에 대응하는 제2 체결공이 형성되며, 상기 제1 체결공과 제2 체결공에는 볼트가 체결될 수 있다.
상기 PTC 히터는 다수의 원형 PTC 소자; 및 상기 원형 PTC 소자를 원주방향으로 연결하는 연결판을 포함할 수 있다.
상기 필터부는 원통형이고, 상기 필터부의 외부에는 원통형의 보온 커버가 구비될 수 있다.
상기 필터부의 하부에는 코일히터가 구비될 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, PTC 히터가 PTC 소자와 발열판으로 구성되고 볼트 방식으로 체결됨으로써 PTC 소자의 크랙이나 변형이 방지되어 PTC 소자의 작동불량을 방지할 수 있으므로, 연료에서 파라픽 왁스로 인한 시동 불량이나 엔진 출력 불량을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 필터부의 하부를 통과하는 연료를 가열할 수 있는 코일히터가 필터부의 하부 공간에 배치됨으로써 PTC 히터와 함께 코일히터가 상부와 하부에서 필터부의 내부 공간을 고르게 가열할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진의 수분 분리 장치가 배치된 계통도이다.
도 2는 도 1의 PTC 소자가 조립된 발열판의 입체도이다.
도 3은 도 2의 발열판의 평면도이다.
도 4는 도 2의 PTC 소자의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진의 수분 분리 장치의 입체도이다.
도 6은 도 1의 보온 커버의 입체도이다.
이하, 도 1 내지 도 6의 도면부호를 참조하여 실시예를 설명한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진의 수분 분리 장치는 장치는 연료탱크(10)와 연료펌프(20) 사이에 설치되는 것으로서, 연료의 이물질을 걸러내는 필터부(100), 필터부(100)의 상부에 설치되며 연료의 유입구(121)와 유출구(122)가 형성된 필터 캡(120), 필터 캡(120)의 저면에 체결되는 발열판(125), 및 발열판(125)에 체결되어 가열하는 판형의 PTC 히터(130)를 포함할 수 있다.
연료펌프(20)는 고압으로 연료를 가압하는 디젤엔진용 커먼레일(30)에 연결되며, 커먼 레일에는 연료를 실린더의 내부로 분사하는 인젝터(40)가 연결된다.
필터부(100)는 연료펌프(20)에 의해 연료탱크(10)에서 인젝터(40) 측으로 유동하는 연료의 이물질을 걸러내고, 저온 상태에서 파라핀 왁스의 발생을 방지할 수 있는 열을 제공할 수 있다.
연료가 필터부(100)를 통과하여 커먼레일(30) 측으로 유동할 때, 파라핀 왁스가 발생되면 필터부(100)의 눈막힘 현상이 발생되고, 연료의 유동이 방해되어 인젝터(40) 측으로 연료 공급이 원활하게 이루어지지 못하므로, 시동이 꺼지거나 출력이 떨어질 수 있다.
PTC 히터(130)는 필터부(100)를 필터 케이스(110)의 내부에 구속하는 필터 캡(120)의 저면에 구비되어 필터부(100)를 통과하는 연료를 가열함으로써 일정 온도 이상으로 유지하여, 영하 권에서 발생되는 파라핀 왁스의 발생을 방지할 수 있다. PTC 히터(130)는 전원이 공급되어 발열판(125)을 가열하며, 발열판(125)은 필터 캡(120)의 하방으로 열을 제공하여, 필터부(100)가 내장된 공간을 가열할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, PTC 히터(130)는 발열판(125)에 체결된다. 즉, 발열판(125)은 환형으로 형성되고 원주 방향으로 다수의 제1 체결공(131)이 형성되며, PTC 히터(130)는 원주 방향을 따라 판형으로 형성되고 제1 체결공(131)에 대응하는 제2 체결공(132)이 형성되며, 제1 체결공(131)과 제2 체결공(132)에는 볼트(135)가 체결될 수 있다. 볼트(135)가 체결되는 반대 측에는 볼트(135)의 이탈을 방지하는 일반 너트(미도시)나 나비 너트(미도시)가 체결될 수 있다. 발열판(125)에는 PTC 히터(130)가 안치되어 구속되는 원형 홈(133)이 형성될 수 있다.
PTC 히터(130)가 볼트(135) 방식으로 체결됨으로써 PTC 히터(130)와 납땜의 열팽창 계수 차이로 인한 PTC 히터(130)와 발열판(125) 사이의 변형이나 균열 현상을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하여, PTC 히터(130)의 자세한 구성을 살펴본다.
PTC 히터(130)는 원형 홈(133)에 안치되는 다수의 원형 PTC 소자(140), 및 원형 PTC 소자(140)를 원주방향으로 연결하는 연결판(141)을 포함할 수 있다. 즉, PTC 히터(130)는 원형 PTC 소자(140)와 PTC 소자(140)를 환형으로 코팅하는 연결판(141)으로 구성될 수 있다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 필터부(100)는 외부와 열을 차단하고, 추가적인 열을 공급하는 구성을 구비할 수 있다.
필터부(100)는 원통형으로서, 필터부(100)의 외부에는 필터부(100)에 상응하게 형성된 원통형의 보온 커버(145)가 구비될 수 있다. 보온 커버(145)는 반으로 나누어져 있으며, 양측에서 합쳐져 원통형을 형성할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 필터부(100)의 하부에는 필터부(100)의 하부 공간을 통과하는 연료를 가열할 수 있는 코일 히터(146)가 구비될 수 있다. 코일 히터(146)는 필터부(100)의 하부 공간에 배치되어 상부 공간에 열을 제공할 수 있다. PTC 히터(130)와 코일 히터(146)는 상부와 하부에서 필터부(100)의 내부 공간을 고르게 가열할 수 있다.
이때, PTC 히터(130)와 코일 히터(146)는 대기의 온도에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 예를 들면, PTC 히터(130)가 메인 히터로서 필터부(100)를 통과하는 연료를 가열할 수 있으며, 코일 히터(146)는 온도가 더 떨어졌을 때 가동되어 추가적으로 연료를 가열할 수 있다. 또한, PTC 히터(130)가 서브 히터로 작용할 수 있다. 또한, PTC 소자(140)와 코일 히터(146)는 전원을 공급하는 와이어(142)에 연결될 수 있다.
10: 연료탱크
20: 연료펌프
30: 커먼레일
40: 인젝터
100: 필터부
110: 필터 케이스
120: 필터 캡
121: 유입구
122: 유출구
125: 발열판
130: PTC 히터
131: 제1 체결공
132: 제2 체결공
135: 볼트
136: 나비 너트
140: PTC 소자
141: 연결판
145: 보온 커버
146: 코일히터

Claims (6)

  1. 연료의 이물질을 걸러내는 필터부;
    상기 필터부의 상부에 설치되며, 연료의 유입구와 유출구가 형성된 필터 캡;
    상기 필터 캡의 저면에 체결되는 발열판; 및
    상기 발열판에 체결되어 가열하는 판형의 PTC 히터를 포함하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열판은 환형으로 형성되고 원주 방향으로 다수의 제1체결공이 형성되며, 상기 PTC 히터는 원주 방향을 따라 판형으로 형성되고 상기 제1 체결공에 대응하는 제2 체결공이 형성되며, 상기 제1 체결공과 제2 체결공에는 볼트가 체결되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PTC 히터는 다수의 원형 PTC 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PTC 히터는 상기 원형 PTC 소자를 원주방향으로 연결하는 연결판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 원통형이고, 상기 필터부의 외부에는 원통형의 보온 커버가 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터부의 하부에는 코일히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 수분 분리 장치.
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CN108844721A (zh) * 2018-03-14 2018-11-20 沪东重机有限公司 柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法
KR20200036110A (ko) * 2018-09-27 2020-04-07 한국자동차연구원 분산가열 방식 연료필터용 히터모듈 관리 장치

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