KR20160087081A

KR20160087081A - 자동차용 연료필터

Info

Publication number: KR20160087081A
Application number: KR1020150004548A
Authority: KR
Inventors: 김창한; 이재민; 김명환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Also published as: KR101693957B1

Abstract

본 발명은 연료필터 교환 주기에 대한 알람 기능 및 연료필터 막힘시 비상 연료 공급 기능을 갖는 자동차용 연료필터에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 연료필터의 하우징내에 메인필터 이외에 비상용 필터를 더 장착하여, 연료흐름공간이 막히는 동시에 여과 전의 연료압이 높아지면 여과 전의 연료가 메인필터가 아닌 비상용 필터를 통하여 여과되어 엔진측으로 원활하게 공급되도록 함으로써, 메인필터 막힘 현상시 차량의 비상 주행이 이루어질 수 있고, 또한 전기적 신호의 온/오프 작동을 이용하여 운전자에 대한 경고가 이루어질 수 있도록 함으로써, 운전자가 연료필터 교체 시기를 용이하게 인지할 수 있도록 한 자동차용 연료필터를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 연료필터{FUEL FILTER FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 연료필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료필터 교환 주기에 대한 알람 기능 및 연료필터 막힘시 비상 연료 공급 기능을 갖는 자동차용 연료필터에 관한 것이다.

자동차용 연료공급 시스템은 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료를 압송하는 연료펌프와, 연료 속에 있는 수분과 먼지를 등을 여과하는 연료필터와, 연료필터로부터의 연료를 엔진의 인젝터로 전달하는 연료파이프 등을 기본적으로 포함하여 구성된다.

상기 연료필터는 연료에 포함된 수분 및 먼지 등과 같은 이물질을 여과하는 것으로서, 그 수명 주기에 맞게 교환해야 정상적인 여과 기능을 발휘할 수 있다.

한편, 최근에는 탄소배출량이 적은 일종의 친환경차량으로서, 바이오 에탄올 연료를 사용하는 소위 혼합연료차량(FFV: Fexible Fuel Vehicle)이 제조되고 있지만, 일반 가솔린 연료에 비하여 이물질 함유정도가 높아 연료필터의 잦은 교체가 요구되고 있다.

여기서, 종래의 연료필터에 대한 구성 및 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 종래의 연료필터 및 그 여과 동작을 도시한 단면도이다.

도 1에서, 도면부호 10은 연료필터의 하우징을 지시하고, 도면부호 20은 하우징내에 내설되는 메인필터를 지시한다.

상기 하우징(10)은 원통형 형상으로 성형된 것으로서, 그 선단부에는 연료유입구(12)가 형성되고, 후단부에는 연료배출구(16)가 형성된 구조로 구비된다.

상기 메인필터(20)는 원통형 형상으로서, 그 선단부 및 후단부에 각각 어퍼커버(22, upper cover)와 로워커버(24, lower cover)가 결합된 구조로 구비된다.

이때, 상기 하우징(10)의 선단부 내벽면과 메인필터(20)의 어퍼커버(22) 사이공간과, 하우징(10)의 내경면과 메인필터(20)의 외경면 사이공간은 여과 이전의 연료가 흐르는 연료흐름공간(14)으로 형성된다.

따라서, 상기 하우징(10)의 연료유입구(12)를 통하여 유입된 여과 전의 연료가 연료흐름공간(14)으로 흐른 다음, 메인필터(20)에 의하여 여과되고, 여과된 연료는 메인필터(20)의 내경공간을 경유하여 연료배출구(16)를 통해 엔진측으로 배출된다.

그러나, 종래의 연료필터는 다음과 같은 문제점이 있다.

첨부한 도 2에서 보듯이, 여과 전의 연료가 연료흐름공간(14)으로 흐른 다음, 메인필터(20)를 통과하여 여과되는 바, 이때 여과된 이물질이 연료흐름공간(14)에 지속적으로 쌓이게 됨으로써, 연료흐름공간(14)이 막히는 현상이 발생하고, 연료흐름공간(14)이 막힘에 따라 엔진에 대한 연료공급이 원활하게 이루어지지 않게 되어, 결국 차량의 주행 자체가 불가능한 상태가 되는 문제점이 있다.

더욱이, 혼합연료차량(FFV: Fexible Fuel Vehicle)에서 사용되는 에탄올 연료의 경우, 일반 가솔린 연료에 비하여 이물질 함유정도가 높아 연료필터의 막힘 현상이 빈번하게 발생될 소지가 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 연료필터의 하우징내에 메인필터 이외에 비상용 필터를 더 장착하여, 메인필터이 막히는 동시에 여과 전의 연료압이 높아지면 여과 전의 연료가 메인필터가 아닌 비상용 필터를 통하여 여과되어 엔진측으로 원활하게 공급되도록 함으로써, 메인필터 막힘 현상시 차량의 비상 주행이 이루어질 수 있도록 한 자동차용 연료필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 메인필터 막힘시 비상용 필터에 의하여 연료가 여과될 때, 전기적 신호의 온/오프 작동을 이용하여 운전자에 대한 경고가 이루어질 수 있도록 함으로써, 운전자가 연료필터 교체 시기를 용이하게 인지할 수 있도록 한 점에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 연료유입구 및 연료배출구를 갖는 하우징과, 하우징의 내부에 장착되는 메인필터를 포함하는 자동차용 연료필터에 있어서, 상기 메인필터의 내경부에 비상용 필터 어셈블리를 장착하여, 메인필터의 막힘 현상으로 인하여 높아진 여과 전의 연료압에 의하여 비상용 필터 어셈블리가 오픈되는 동시에 여과 전의 연료가 비상용 필터 어셈블리를 통과하여 여과될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 비상용 필터 어셈블리는: 연료통과가 가능한 구조로 구비되어 메인필터의 어퍼커버에 장착되는 비상용 필터케이스와; 비상용 필터케이스내에 삽입 장착되는 비상용 필터와; 비상용 필터케이스에 지지되면서 비상용 필터의 내부에 장착되어, 메인필터의 어퍼커버에 형성된 연료유도구를 개폐하는 압력밸브; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비상용 필터케이스는: 로워 플레이트와; 로워 플레이트의 일면 중앙부에 일체로 돌출 형성되는 스프링 지지봉과; 후단부는 로워 플레이트의 일면 테두리에 일체로 형성되고, 전단끝면은 메인필터의 어퍼커버에 융착되는 복수개의 지지다리와; 복수개의 지지다리에 대한 강성 보강을 위하여 각 지지다리의 전단부를 일체로 연결하는 원형링; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력밸브는: 메인필터의 어퍼커버에 형성된 연료유도구를 개폐하는 도전성 밸브시트와; 밸브시트의 이면과 비상용 필터케이스의 후면 사이에 압축 가능하게 장착되는 스프링; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 비상용 필터케이스에는 메인필터의 막힘시 여과전 연료압을 이용하여 전기적 신호를 발생시키는 필터 교환 주기 알람장치가 더 장착된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 필터 교환 주기 알림장치는: 양쪽에 연료통과가 가능한 연료통과구가 형성된 구조로 구비되어, 비상용 필터케이스의 지지다리에 거치되는 동시에 도전성 밸브시트의 전면에 밀착되는 어퍼플레이트와; 도전성 밸브시트에 접촉 가능하게 어퍼플레이트의 연료통과구에 끼워지는 한 쌍의 와이어 핀과; 각 와이어 핀의 후단부를 결합한 상태에서 로워플레이트에 체결 고정되는 커넥터 핀과; 커넥터 핀에 결합되는 전원 공급용 커넥터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 연료필터의 하우징내의 메인필터가 막히는 현상이 발생하는 동시에 여과 전의 연료압이 높아지면, 메인필터내에 장착된 비상용 필터를 통하여 여과되도록 함으로써, 메인필터의 막힘시와 같은 비상시에도 엔진측으로 연료가 원활하게 공급되어 차량의 비상 주행이 이루어질 수 있다.

둘째, 차량의 비상 주행과 함께 비상용 필터의 압력밸브 개폐에 따른 전기적 신호의 온/오프 작동을 이용하여, 운전자에 대한 클러스터 경고가 이루어질 수 있도록 함으로써, 운전자가 연료필터 교체 시기를 용이하게 인지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 자동차용 연료필터를 도시한 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료필터를 도시한 분리사시도,
도 5은 본 발명에 따른 자동차용 연료필터의 정상적인 여과 동작을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료필터의 비상시 여과 동작을 도시한 단면도.

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

첨부한 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료필터를 도시한 분리사시도로서, 도면부호 100은 메인필터(20)의 내경부에 장착되는 비상용 필터 어셈블리를 지시한다.

연료필터 하우징내의 메인필터(20)가 이물질로 인하여 여과 기능을 상실한 경우, 즉 메인필터의 막힘 현상이 발생한 경우, 상기 비상용 필터 어셈블리(100)는 메인필터의 막힘에 따라 높아진 여과 전의 연료압에 의하여 오픈되는 동시에 여과 전의 연료를 메인필터 대신 여과시켜 엔진측으로 공급하는 역할을 한다.

첨부한 도 3을 참조하면, 상기 비상용 필터 어셈블리(100)는 연료통과가 가능한 구조로 구비된 비상용 필터케이스(110)와, 비상용 필터케이스(110)내에 삽입 장착되어 연료를 여과시키는 비상용 필터(120)와, 비상용 필터케이스(110)에 지지되면서 비상용 필터(120)의 내부에 장착되어 메인필터의 막힘에 따라 높아진 여과 전의 연료압에 의하여 오픈되는 압력밸브(130)를 포함하여 구성된다.

상기 비상용 필터케이스(110)는 연료 통과가 용이한 성형 구조물로서, 일면 중앙부에 스프링 지지봉(112)이 일체로 돌출 형성된 로워 플레이트(111)와, 로워 플레이트(111)의 일면 테두리에 후단부가 일체로 성형되는 복수개의 지지다리(113)을 골격체로 하며, 각 지지다리(113) 사이 공간을 통하여 비상용 필터(120)에 의하여 여과된 연료가 통과할 수 있다.

이때, 상기 복수개의 지지다리(113)의 전단부는 자유단 상태이므로, 복수개의 지지다리(113)에 대한 강성 보강이 필요하고, 이에 각 지지다리(113)의 전단부에는 원형링(114)이 일체로 성형된다.

상기 비상용 필터(120)는 비상용 필터케이스(110)의 내경부에 삽입되어, 그 외경면이 각 지지다리(113)의 내표면에 지지되는 동시에 하단부는 로워 플레이트(111)에 지지된다.

상기 압력밸브(130)는 비상용 필터케이스(110)에 지지되면서 비상용 필터(120)의 내부에 장착되어 메인필터(20)의 어퍼커버(22)에 형성된 연료유도구(26)를 개폐하는 역할을 한다.

즉, 상기 압력밸브(130)는 메인필터가 막히지 않은 정상 여과 작동시에는 연료유도구(26)를 막고, 메인필터가 막혀서 여과전 연료압이 상승하면 열림 작동하여 여과전의 연료를 비상용 필터(120)로 안내하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 압력밸브(130)는 메인필터(20)의 어퍼커버(22)에 형성된 연료유도구(26)를 개폐하기 위한 도전성 밸브시트(132)와, 전단부는 밸브시트(132)의 이면에 결합되는 동시에 후단부는 로워 플레이트(111)에 형성된 스프링 지지봉(112)에 압축 가능하게 체결되는 스프링(134)으로 구성된다.

한편, 상기 비상용 필터케이스(110)에는 메인필터(20)의 막힘시 운전자에게 클러스터 경고할 수 있는 필터 교환 주기 알람장치(140)가 더 장착된다.

상기 필터 교환 주기 알람장치(140)는 메인필터(20)의 막힘시 상승된 연료압에 의하여 전기적 신호를 오프시키는 원리를 이용하여 클러스터 경고를 할 수 있도록 함으로써, 운전자가 메인필터의 막힘에 따른 필터 교체 시기를 용이하게 인지할 수 있게 해준다.

이를 위해, 상기 필터 교환 주기 알림장치(140)의 일 구성으로서, 양쪽에 연료통과가 가능한 연료통과구(141)가 형성된 원판형 구조로 구비된 어퍼플레이트(142)가 비상용 필터케이스(110)의 전단부에 거치 고정된다.

즉, 첨부한 도 3에서 보듯이 상기 어퍼플레이트(142)가 각 지지다리(113)의 전단부 내경에 압입 고정된다.

이때, 상기 압력밸브(130)의 스프링(134)의 탄성복원력에 의하여 도전성 밸브시트(132)의 전면이 어퍼플레이트(142)의 이면에 밀착되는 상태가 된다.

또한, 한 쌍의 와이어 핀(144) 즉, (+) 전원을 위한 와이어 핀(144)과 (-) 전원을 위한 와이어 핀(144)이 구비되어, 그 전단부가 어퍼플레이트(142)의 연료통과구(141)에 끼워지게 되며, 각 와이어 핀(144)의 전단부는 도전성 밸브시트(132)에 도전 가능하게 접촉되는 상태가 된다.

물론, 상기 도전성 밸브시트(132)가 연료압에 의하여 스프링(134)을 압축시키며 후진하는 경우에는 각 와이어 핀(144)의 전단부와 접촉 해제되는 상태가 된다.

이때, 각 와이어 핀(144)의 후단부에는 커넥터 핀(146)이 결합되고, 이 커넥터 핀(146)은 첨부한 도 4에서 보듯이 로워플레이트(111)에 구비되는 전원 공급용 커넥터(148)에 체결된다.

상기와 같이 비상용 필터 어셈블리(100)가 구비된 상태에서, 첨부한 도 4에서 보듯이 비상용 필터케이스(110)에 포함된 각 지지다리(113)의 전단 끝면을 메인필터(20)의 어퍼커버(22)에 융착(예를 들어, 열 융착)시킴으로써, 메인필터(20)의 어퍼커버(220)에 대한 비상용 필터 어셈블리(100)의 조립이 완료된다.

여기서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 연료필터에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

정상 작동시

첨부한 도 5은 본 발명에 따른 자동차용 연료필터의 정상적인 여과 동작을 도시한 단면도이다.

연료탱크로부터의 연료 즉, 여과 전의 연료가 하우징(10)의 연료유입구(12)를 통하여 유입되어 연료흐름공간(14)으로 흐른 다음, 메인필터(20)에 의하여 여과되고, 여과된 연료는 메인필터(20)의 내경공간을 경유하여 연료배출구(16)를 통해 엔진측으로 배출된다.

이렇게 메인필터(20)가 막히지 않고 정상적인 여과 기능을 유지하는 경우에는 여과 전의 연료압력과 여과 후의 연료압력 간의 차압이 정상수준으로 유지되므로, 압력밸브(130)의 도전성 밸브시트(132)가 스프링(134)의 탄성복원력에 의하여 어퍼플레이트(142)의 연료통과구(141)를 막고 있는 상태가 되어, 연료가 비상용 필터쪽으로 흐르지 않게 되고, 결국 메인필터(20)의 어퍼커버(22)에 형성된 연료유도구(26)가 닫힘 상태가 된다.

한편, 상기 (+) 전원을 위한 와이어 핀(144)과 (-) 전원을 위한 와이어 핀(144)이 도전성 밸브시트(132)에 도전 가능하게 접촉 유지됨으로써, 제어부에서는 전원이 온으로 유지되는 것을 감지하게 되고, 메인필터가 정상상태로 간주하여 클러스터 경고를 하지 않는다.

비상 작동시

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료필터의 비상시 여과 동작을 도시한 단면도이다.

상기 메인필터(20)의 여과 작용이 반복됨에 따라 여과된 이물질이 연료흐름공간(14)에 지속적으로 쌓이게 되면, 메인필터가 막히게 되어 엔진에 대한 연료공급이 원활하게 이루어지지 않게 되고, 결국 차량의 주행 자체가 불가능한 상태가 될 수 있다.

그러나, 상기 메인필터(20)가 막히더라도, 비상용 필터에 의한 연료 여과에 의하여 엔진에 대한 연료 공급이 이루어지는 동시에 연료필터 교환 주기에 대한 운전자 알람 기능이 실행된다.

이렇게 메인필터(20)가 막히는 경우, 여과 전의 연료압력과 여과 후의 연료압력 간의 차압이 정상수준을 벗어나게 된다.

즉, 여과 전의 연료가 메인필터를 통하여 여과되지 못하여 그 압력이 상승하게 된다.

이에, 상승된 여과 전의 연료압력이 어퍼플레이트(142)의 연료통과구(141)를 통하여 압력밸브(130)의 도전성 밸브시트(132)에 작용하면, 도전성 밸브시트(132)가 스프링(134)을 압축시키며 후진하여 열림 상태가 된다.

따라서, 여과 전의 연료가 연료통과구(141) 및 열림 상태의 도전성 밸브시트(132)를 지나서 비상용 필터(120)의 내부공간으로 진입하게 되고, 비상용 필터(120)를 통과한 여과 후의 연료는 하우징(10)의 연료배출구(16)를 통해 엔진측으로 공급된다.

이렇게 메인필터의 막힘 현상시에도 엔진에 대한 연료가 원활하게 공급되어, 차량의 비상 주행이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 도전성 밸브시트(132)의 후진과 동시에 (+) 전원을 위한 와이어 핀(144)과 (-) 전원을 위한 와이어 핀(144)이 도전성 밸브시트(132)와 접촉 해제됨으로써, 제어부에서는 전원이 오프(단락)됨을 감지하게 되고, 메인필터가 막힌 것으로 간주하여 클러스터 경고를 하게 되며, 이에 운전자는 연료필터의 교체시기를 용이하게 인지할 수 있다.

10 : 하우징
12 : 연료유입구
14 : 연료흐름공간
16 : 연료배출구
20 : 메인필터
22 : 어퍼커버
24 : 로워커버
26 : 연료유도구
100 : 비상용 필터 어셈블리
110 : 비상용 필터케이스
111 : 로워 플레이트
112 : 스프링 지지봉
113 : 지지다리
114 : 원형링
120 : 비상용 필터
130 : 압력밸브
132 : 도전성 밸브시트
134 : 스프링
140 : 필터 교환 주기 알람장치
141 : 연료통과구
142 : 어퍼플레이트
144 : 와이어 핀
146 : 커넥터 핀
148 : 커넥터

Claims

연료유입구 및 연료배출구를 갖는 하우징과, 하우징의 내부에 장착되는 메인필터를 포함하는 자동차용 연료필터에 있어서,
상기 메인필터의 내경부에 비상용 필터 어셈블리를 장착하여, 메인필터의 막힘 현상으로 인하여 높아진 여과 전의 연료압에 의하여 비상용 필터 어셈블리가 오픈되는 동시에 여과 전의 연료가 비상용 필터 어셈블리를 통과하여 여과될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.
청구항 1에 있어서,
상기 비상용 필터 어셈블리는:
연료통과가 가능한 구조로 구비되어 메인필터의 어퍼커버에 장착되는 비상용 필터케이스와;
비상용 필터케이스내에 삽입 장착되는 비상용 필터와;
비상용 필터케이스에 지지되면서 비상용 필터의 내부에 장착되어, 메인필터의 어퍼커버에 형성된 연료유도구를 개폐하는 압력밸브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.
청구항 2에 있어서,
상기 비상용 필터케이스는:
로워 플레이트와;
후단부는 로워 플레이트의 일면 테두리에 일체로 형성되고, 전단끝면은 메인필터의 어퍼커버에 융착되는 복수개의 지지다리;
복수개의 지지다리에 대한 강성 보강을 위하여 각 지지다리의 전단부를 일체로 연결하는 원형링;
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.
청구항 4에 있어서,
상기 로워 플레이트의 일면 중앙부에 스프링의 후단부를 지지하기 위한 스프링 지지봉이 일체로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.
청구항 2에 있어서,
상기 압력밸브는:
메인필터의 어퍼커버에 형성된 연료유도구를 개폐하는 도전성 밸브시트와;
밸브시트의 이면과 비상용 필터케이스의 후면 사이에 압축 가능하게 장착되는 스프링;
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.
청구항 2에 있어서,
상기 비상용 필터케이스에는 메인필터의 막힘시 여과전 연료압을 이용하여 전기적 신호를 발생시키는 필터 교환 주기 알람장치가 더 장착된 것을 특징으로 하는 하는 자동차용 연료필터.
청구항 5에 있어서,
상기 필터 교환 주기 알림장치는:
양쪽에 연료통과가 가능한 연료통과구가 형성된 구조로 구비되어, 비상용 필터케이스의 지지다리에 거치되는 동시에 도전성 밸브시트의 전면에 밀착되는 어퍼플레이트와;
도전성 밸브시트에 접촉 가능하게 어퍼플레이트의 연료통과구에 끼워지는 한 쌍의 와이어 핀과;
각 와이어 핀의 후단부를 결합한 상태에서 로워플레이트에 체결 고정되는 커넥터 핀과;
커넥터 핀에 결합되는 전원 공급용 커넥터;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료필터.