KR20130064399A

KR20130064399A - 차량의 연료 공급 시스템

Info

Publication number: KR20130064399A
Application number: KR1020110130990A
Authority: KR
Inventors: 김창한; 김명환; 박창준
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-18
Also published as: KR101305611B1; DE102012105821A1; US20130146025A1; CN103161625A; JP2013119850A; CN103161625B; DE102012105821B4; JP5916108B2; US8869778B2

Abstract

본 발명은 별도의 가솔린을 사용하지 않고도 원활한 시동성을 확보할 수 있도록 함으로써, 가솔린을 저장하기 위한 보조탱크 및 각종 부품들의 배제로 차량의 원가를 저감시키며, 엔진룸에서의 잠재적인 화재 위험을 방지할 수 있도록 하고, 보조연료 주유의 불편함 및 비용의 부담이 없어지도록 한다.

Description

차량의 연료 공급 시스템{FUEL SUPPLY SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 연료 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에탄올을 주 연료로 사용하고 저온시 엔진 시동 등과 같은 특수 상황에서 가솔린을 사용하는 FFV(Flexible Fuel Vehicle)에서 엔진의 저온 시동성을 향상시키도록 하는 기술에 관한 것이다.

종래 가솔린에 비하여 현저히 저렴한 에탄올을 주 연료로 사용하는 FFV의 연료 공급 시스템은 도 1에 예시한 바와 같이, 가솔린을 저장하고 있는 보조탱크(500)가 필요하며, 통상 외기온 18℃ 이하의 저온시에는 원활한 시동성 확보를 위해, 상기 보조탱크(500)의 가솔린을 사용하여 엔진의 시동이 이루어지도록 하고 있다.

즉, 에탄올은 동일 온도 조건에서 가솔린에 비하여 증기압이 상당히 낮아서, 겨울철 등과 같이 기온이 낮은 경우에는 에탄올의 기화가 잘 이루어지지 않아 엔진의 시동성에 영향을 주므로, 비교적 온도가 높은 평상시에는 100%의 에탄올이 저장되어 있는 주연료탱크(502)로부터 에탄올을 메인인젝터(504)로 공급하여 엔진을 작동하도록 하지만, 저온시에는 상기 보조탱크(500)의 가솔린이 냉시동인젝터(506)로 공급되도록 솔레노이드밸브(508)로 제어하여 엔진의 시동이 이루어지도록 하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같은 가솔린에 의한 보조연료 공급 시스템은 그 구성이 보조탱크(500)와 펌프, 솔레노이드밸브(508) 및 캐니스터로 연결되는 벤트라인 등과 같은 많은 부품이 소요되어 차량 원가 상승의 요인이 되며, 통상 엔진룸에 설치됨에 따라 가솔린의 주유시 부주의 등에 의한 화재의 우려가 있고, 좁은 엔진룸 내에 비교적 작은 용량의 보조탱크(500)가 설치되므로 잦은 가솔린의 주유로 인한 불편함이 있으며, 근본적으로 단가가 높은 가솔린을 사용함에 따른 사용자의 비용부담이 초래되는 문제점이 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 가솔린을 사용하지 않고도 원활한 시동성을 확보할 수 있도록 함으로써, 가솔린을 저장하기 위한 보조탱크 및 각종 부품들의 배제로 차량의 원가를 저감시키며, 엔진룸에서의 잠재적인 화재 위험을 방지할 수 있도록 하고, 보조연료 주유의 불편함 및 비용의 부담이 없어지도록 한 차량의 연료 공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 연료 공급 시스템은

에탄올을 저장하고 있는 연료탱크와;

상기 연료탱크로부터의 에탄올을 분사하도록 엔진에 설치된 메인인젝터와;

상기 연료탱크로부터 엔진을 향해 공급되는 에탄올을 가열할 수 있도록 구비된 히터와;

상기 히터에 의해 가열된 에탄올을 분사하도록 상기 엔진에 설치된 냉시동인젝터와;

상기 연료탱크로부터의 에탄올을 상기 메인인젝터로 공급하는 상태와 상기 히터에 의해 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터로 공급하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 밸브수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 FFV의 연료 공급 시스템을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 시스템을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 주요 구성을 상세히 도시한 도면,
도 4는 도 3의 연료필터와 히터 등의 구성을 도시 분해 사시도,
도 5는 도 4의 스터드볼트를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 시스템의 작동을 예시한 순서도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 차량의 연료 공급 시스템의 실시예는 에탄올을 저장하고 있는 연료탱크(1)와; 상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 분사하도록 엔진에 설치된 메인인젝터(3)와; 상기 연료탱크(1)로부터 엔진을 향해 공급되는 에탄올을 가열할 수 있도록 구비된 히터(5)와; 상기 히터(5)에 의해 가열된 에탄올을 분사하도록 상기 엔진에 설치된 냉시동인젝터(7)와; 상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 상기 메인인젝터(3)로 공급하는 상태와 상기 히터(5)에 의해 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터(7)로 공급하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 밸브수단(9)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 연료탱크(1)로부터 엔진으로 공급되는 에탄올을 상기 히터(5)로 가열하여 에탄올의 증기압을 강제로 상승시킴으로써, 비록 저온 상태의 엔진 시동의 경우라고 하더라도, 에탄올만으로 엔진의 시동이 가능하도록 함으로써, 종래 별도로 가솔린을 공급하기 위해 필요하였던 다수의 부품들이 필요하지 않게 되고, 에탄올 외에 가솔린을 추가로 사용함에 따른 주유의 불편함이나 위험 및 비용의 부담을 제거할 수 있도록 한 것이다.

상기 냉시동인젝터(7)는 상기 메인인젝터(3)에 비하여 흡기계의 상류에 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 냉시동인젝터(7)에서 분사되는 에탄올은 비록 상기 히터(5)에서 가열되어 원활한 기화가 가능하지만, 가급적 연소실로 유입되기 전에 공기와 충분히 혼합되어 양질의 혼합기를 형성하는 것이 엔진의 시동에 유리하므로, 통상 흡기포트에 설치되는 메인인젝터(3)보다 상류인 서지탱크 등에 설치되는 것도 바람직하다는 것이다.

한편, 본 실시예에서 상기 히터(5)는 상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 여과하는 필터(11)에 설치된다.

즉, 상기 히터(5)는 다른 곳에 설치될 수도 있지만, 어차피 연료탱크(1)로부터 엔진으로 공급되는 에탄올을 여과하기 위해 구비되는 필터(11)에 상기 히터(5)를 설치하고, 상기 히터(5)가 장착된 필터(11)는 엔진룸 내에 설치하여, 상기 필터(11) 및 히터(5)의 정비 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 가급적 상기 히터(5)로부터 상기 냉시동인젝터(7)까지의 냉시동라인(13)을 짧게 구성할 수 있도록 하여 히터(5)에서 가열된 에탄올의 냉각이 최소화되도록 하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 필터(11)는 여과엘리먼트가 내장된 바디(15)와, 상기 연료탱크(1)로부터 에탄올을 공급받고 여과된 에탄올을 토출하는 관로가 구비된 헤드(17)를 포함하여 구성되고, 상기 히터(5)는 상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에 일체로 장착되는 구성이다.

본 실시예에서는 상기한 바와 같이 히터(5)를 필터(11)에 장착하기 위하여, 상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에는 일측에 상기 헤드(17)의 숫나사부(19)를 형성하고 타측에 상기 바디(15)의 암나사부(21)를 일체로 구비한 스터드볼트(23)를 개재하고, 상기 히터(5)는 상기 스터드볼트(23)의 외측에 삽입된 상태에서 상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에 위치하도록 장착하였다.

즉, 종래 헤드(17)와 바디(15)만으로 이루어져 있는 필터(11)의 구성을 그대로 활용하면서, 상기 스터드볼트(23)를 추가함으로써 용이하게 상기 히터(5)를 필터(11)에 장착할 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 히터(5)의 헤드(17)에는 온도에 따라 상기 히터(5)의 작동 여부를 결정하는 써모스위치(25)가 함께 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 써모스위치(25)가 에탄올의 온도가 엔진의 냉시동이 어렵다고 설정된 소정의 온도 이하인 경우에는 자동적으로 상기 히터(5)를 구동하도록 하여, 엔진 시동시 에탄올이 가열되어 상기 냉시동인젝터(7)로 공급될 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기 밸브수단(9)을 솔레노이드밸브로 구성하는 경우에 상기 써모스위치(25)의 동작 및 히터(5)의 구동은 상기 솔레노이드밸브와 연동되도록 하여, 상기 히터(5)에서 가열된 에탄올이 상기 메인인젝터(3)가 아닌 냉시동인젝터(7)로 공급될 수 있는 상태로 전환되도록 한다.

따라서, 도 7에 예시된 바와 같이 엔진의 시동시에 에탄올의 온도가 예컨대, 18℃ 이하인 경우에는 상기 써모스위치(25)가 이를 감지하여 상기 히터(5)를 구동함과 동시에 상기 밸브수단(9)인 솔레노이드밸브가 상기 히터(5)를 통해 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터(7)로 공급하는 상태로 전환하도록 함으로써, 상기 히터(5)에서 가열된 에탄올이 충분한 증기압을 가진 상태에서 분사되어 원활히 기화됨으로써, 엔진의 시동에 충분한 양질의 혼합기 상태로 연소실로 공급되고, 이는 원활한 엔진의 시동이 가능하게 하는 것이다.

한편, 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 제2실시예가 예시된 바, 상기 제1실시예에서의 상기 히터(5)에서 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터(7)로 공급하는 관로인 냉시동라인(13)에, 통과하는 에탄올을 가열하기 위한 제2히터(27)가 더 구비된 구성이다.

즉, 상기 히터(5)로 가열되어 상기 냉시동인젝터(7)로 공급되는 에탄올을 그 공급관로인 냉시동라인(13)에서 추가로 상기 제2히터(27)에 의해 가열함으로써, 에탄올의 온도를 더 상승시킬 수 있도록 함으로써, 보다 확실한 엔진의 시동성을 확보하도록 하는 것이다.

참고로, 상기 제2히터(27)는 상기 냉시동라인(13)의 외측을 감는 열선 등으로 구성할 수 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 연료탱크
3; 메인인젝터
5; 히터
7; 냉시동인젝터
9; 밸브수단
11; 필터
13; 냉시동라인
15; 바디
17; 헤드
19; 숫나사부
21; 암나사부
23; 스터드볼트
25; 써모스위치
27; 제2히터

Claims

에탄올을 저장하고 있는 연료탱크(1)와;
상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 분사하도록 엔진에 설치된 메인인젝터(3)와;
상기 연료탱크(1)로부터 엔진을 향해 공급되는 에탄올을 가열할 수 있도록 구비된 히터(5)와;
상기 히터(5)에 의해 가열된 에탄올을 분사하도록 상기 엔진에 설치된 냉시동인젝터(7)와;
상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 상기 메인인젝터(3)로 공급하는 상태와 상기 히터(5)에 의해 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터(7)로 공급하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 밸브수단(9);
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 냉시동인젝터(7)는 상기 메인인젝터(3)에 비하여 흡기계의 상류에 배치되고;
상기 히터(5)는 상기 연료탱크(1)로부터의 에탄올을 여과하는 필터(11)에 설치된 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 필터(11)는 여과엘리먼트가 내장된 바디(15)와, 상기 연료탱크(1)로부터 에탄올을 공급받고 여과된 에탄올을 토출하는 관로가 구비된 헤드(17)를 포함하여 구성되고;
상기 히터(5)는 상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에 일체로 장착되는 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 히터(5)의 헤드(17)에는 온도에 따라 상기 히터(5)의 작동 여부를 결정하는 써모스위치(25)가 함께 구비된 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에는 일측에 상기 헤드(17)의 숫나사부(19)를 형성하고 타측에 상기 바디(15)의 암나사부(21)를 일체로 구비한 스터드볼트(23)가 개재되고;
상기 히터(5)는 상기 스터드볼트(23)의 외측에 삽입된 상태에서 상기 바디(15)와 헤드(17) 사이에 위치하도록 장착되는 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 필터(11)와 히터(5)는 엔진룸 내에 설치되는 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 히터(5)에서 가열된 에탄올을 상기 냉시동인젝터(7)로 공급하는 관로인 냉시동라인(13)에는, 통과하는 에탄올을 가열하기 위한 제2히터(27)가 더 구비된 것
을 특징으로 하는 차량의 연료 공급 시스템.