KR20180040011A - 엘피아이용 연료펌프모듈 - Google Patents

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KR20180040011A
KR20180040011A KR1020160131517A KR20160131517A KR20180040011A KR 20180040011 A KR20180040011 A KR 20180040011A KR 1020160131517 A KR1020160131517 A KR 1020160131517A KR 20160131517 A KR20160131517 A KR 20160131517A KR 20180040011 A KR20180040011 A KR 20180040011A
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전완재
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박승진
박준영
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(주)모토닉
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Abstract

엘피아이용 연료펌프모듈에 관한 것으로, 연료탱크에 저장된 연료를 엔진 측으로 송출하도록 펌핑하는 연료펌프, 상기 연료펌프의 외측면과 하면에 결합되고 상기 연료펌프의 펌핑 동작에 의한 연료의 유동에 의해 발생하는 동작소음을 저감하며 상기 연료탱크에 저장된 연료를 내부에 충진시켜 상기 연료펌프로 공급하는 리저버 컵 및 상기 리저버 컵 내부에 충진하고 충진된 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하도록 개방 및 폐쇄 동작하는 체크밸브를 포함하는 구성을 마련하여, 연료펌프의 외측면과 하면을 커버하도록 리저버 컵을 결합해서 연료가 충진되는 충진공간을 증대함에 따라, 연료펌프의 펌핑 동작시 연료 유동을 최소화해서 동작 소음을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

엘피아이용 연료펌프모듈{FUEL PUMP MODULE FOR LPI}
본 발명은 엘피아이용 연료펌프모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘피지 연료를 고압의 액상화해서 인젝터로 공급하여 분사하는 엘피아이용 연료펌프모듈에 관한 것이다.
일반적으로 엘피아이(LPG 액상 연료분사장치, Liquefied Petroleum Injection) 엔진은 봄베의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 연료펌프에 의해 엘피지 연료를 약 5bar 내지 15bar의 고압으로 액상화해서 액상의 엘피지 연료를 인젝터로 공급하여 기통별로 분사하여 엔진을 구동하는 방식이다.
이러한 엘피아이 엔진은 액상의 연료를 분사하므로 믹서 형식의 엘피지 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성부품이 필요 없으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 연료펌프, 연료공급라인, 엘피아이 전용 전자제어장치(ECU) 및 연료 압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.
이러한 엘피아이 엔진의 작동 원리에 대하여 설명한다.
전자제어장치는 각종 센서의 입력 신호를 받아들여 엔진의 상태를 판단하고, 최적의 공연비 및 엔진 성능 향상을 위해 연료펌프, 인젝터 및 점화코일을 제어한다.
그리고 엔진에서 요구되는 연료량에 따라 연료펌프를 제어하여 액상 연료를 엔진으로 공급하고, 인젝터는 실린더 별로 연료를 분사하여 최적의 공연비를 구현한다.
이러한 도우징 시스템에는 환원제를 펌핑하는 펌프가 사용되며, 상기 펌프는 봄베 외부에 설치되는 외장형으로 마련될 수 있다.
본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에 엘피아이용 연료펌프 구성을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다.
특허문헌 1에는 연료탱크(1)에 미리 저장된 연료를 펌핑하도록 샤프트(13)를 회전시키는 모터부(11)와, 상기 샤프트(13)의 회전운동을 제공받아 상기 연료를 펌핑하고 상기 연료의 흡입압력 및 배출압력을 형성하는 펌프부(15)를 포함하고, 펌프부(15)는 샤프트(13)의 회전운동에 의해 상기 흡입압력 및 배출압력을 형성하기 위한 스트로크를 발생시키는 제 1커버(16), 제 1커버(16)에 결합되어 발생된 스트로크에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하는 몸체부(17) 및 몸체부(17)에 결합되어 몸체부(17)로부터 형성된 흡입/배출압력을 이용해 상기 연료를 흡입/배출하는 제 2커버(18)를 포함하는 인-탱크 펌프의 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 하단으로 편심된 편심구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료가 펌핑되도록 동력을 제공하는 모터부와 샤프트의 회전으로 연료를 펌핑하는 펌프부를 구비하고, 펌프부 하부에 결합되며 봄베에 채워진 연료가 유입되는 다수의 구멍을 개폐시키는 다이어프램과 다이어프램 외측에 돌출된 다수의 돌기에 각각 마그네틱이 고정되는 리저버 컵과 리저버 컵에 결합되는 필터를 포함하는 엘피아이용 연료펌프의 구성이 기재되어 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1072363호(2011년 10월 12일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-1022735호(2011년 3월 22일 공고)
한편, 특허문헌 1을 포함하는 종래기술에 따른 연료펌프에서는 펌핑 동작에 의해 연료가 유동하면서 동작소음이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 2는 펌프부의 하부에 결합해서 동작소음을 감소시킨다.
그러나 특허문헌 2는 펌프부의 하부에 리저버 컵을 결합함에 따라, 연료 유동으로 인해 연료펌프에서 발생하는 동작 소음을 완전하게 저감하기에는 한계가 있었다.
특히, 특허문헌 2는 리저버컵의 용량이 제한됨에 따라, 내부에 충진 가능한 연료량의 한계로 인해 연료 공급 지연을 완벽하게 방지하는데 한계가 있었다.
또한, 특허문헌 2은 리저버 컵의 하부에 다수의 구멍을 형성하고, 각 구멍에 연질의 고무 또는 합성수지 재질로 제조된 다이어프램을 설치해서 리저버컵에 충진된 연료가 배출되는 것을 차단한다.
이에 따라, 연료펌프의 구동시간이 경과함에 따라, 다이어프램이 경화되면서 리저버컵 내부에 충진된 연료가 외부로 배출되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엘피지 연료를 펌핑하는 과정에서 연료의 유동을 최소화해서 동작 소음을 저감할 수 있는 엘피아이용 연료펌프모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 리저버 컵 내부에 충진되는 연료량을 증가시켜 연료 공급 지연을 방지할 수 있는 엘피아이용 연료펌프모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리저버컵에 충진된 연료가 외부로 배출되는 것을 방지해서 연료 공급량을 안정화할 수 있는 엘피아이용 연료펌프모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈은 연료탱크에 저장된 연료를 엔진 측으로 송출하도록 펌핑하는 연료펌프, 상기 연료펌프의 외측면과 하면에 결합되고 상기 연료펌프의 펌핑 동작에 의한 연료의 유동에 의해 발생하는 동작소음을 저감하며 상기 연료탱크에 저장된 연료를 내부에 충진시켜 상기 연료펌프로 공급하는 리저버 컵 및 상기 리저버 컵 내부에 충진하고 충진된 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하도록 개방 및 폐쇄 동작하는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 리저버 컵은 상면이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 상기 리저버 컵의 내부에는 연료가 충진되는 충진공간이 형성되며, 상기 리저버 컵의 내주면 양측에는 서로 대칭되는 위치에 각각 상기 연료펌프와 결합되는 결합부가 상기 리저버 컵의 내부로 요입 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 결합부의 상단에는 상기 연료펌프 상단에 설치되는 결합 플레이트를 관통해서 체결볼트가 체결되는 체결공이 형성되고, 상기 리저버 컵의 하면에는 상기 체크밸브가 결합되는 하나 이상의 결합공과 각 결합공 주변에 형성되고 상기 체크밸브에 의해 개방 또는 폐쇄되는 복수의 전달공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 체크밸브는 우산 형상으로 형성되고 상기 전달공을 개방 또는 폐쇄하는 밸브부재와 상기 밸브부재의 중앙에서 하방을 향해 연장되고 상기 결합공에 승강 가능하게 결합되는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료펌프는 일측으로 편심 구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터부 및 상기 샤프트의 회전에 의해 연료를 펌핑하는 펌프부를 포함하고, 상기 펌프부는 상기 샤프트의 회전운동에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하기 위한 스트로크를 발생시키는 제1 커버, 상기 제1 커버에 결합되어 발생된 스트로크에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하는 몸체부 및 상기 몸체부에 결합되어 몸체부로부터 형성된 흡입압력 및 배출압력을 이용해서 연료를 흡입 및 배출하는 제 2커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이용 연료펌프에 의하면, 연료펌프의 외측면과 하면을 커버하도록 리저버 컵을 결합해서 연료가 충진되는 충진공간을 증대함에 따라, 연료펌프의 펌핑 동작시 연료 유동을 최소화해서 동작 소음을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 연료펌프에 공급하기 위해 리저버 컵 내부에 충진되는 연료량을 증가시켜 연료 공급 안정성을 향상시키고, 연료 공급 지연을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 리저버 컵 하면에 우산 형상의 체크밸브를 설치해서 리저버 컵 내부에 충진된 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하여 리저버 컵 내부에 충진되는 연료를 안정적으로 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 엘피아이용 연료펌프모듈의 정면도,
도 3은 리저버 컵의 단면 사시도,
도 4는 리저버 컵의 평면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 엘피아이용 연료펌프모듈의 정면도이다.
도 2에는 리저버 컵의 단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 판 형상의 플랜지(11)와 미리 설정된 거리만큼 이격되도록 설치되고 연료를 플랜지(11)에 형성된 연료 토출구(12)를 통해 송출하도록 펌핑하는 연료펌프(20) 및 연료펌프(20)의 외측면과 하면에 결합되고 연료펌프(20)의 펌핑 동작에 의한 연료의 유동에 의해 발생하는 동작소음을 저감하며 연료탱크에 저장된 연료를 내부에 충진시켜 연료펌프(20)로 공급하는 리저버 컵(30)을 포함한다.
플랜지(11)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 플랜지(11)의 하면은 연료탱크의 베이스에 결합되며, 플랜지(11)의 상면은 연료탱크의 외부로 노출될 수 있다.
플랜지(11)의 일측에는 연료 토출구(12)가 형성되고, 연료 토출구(12)는 연료 송출관(13)을 통해 연료펌프(20)의 토출측과 연결될 수 있다.
이러한 플랜지(11)에는 주입구를 통해 주입되는 연료를 충전하는 충전밸브(도면 미도시) 및 연료탱크에 저장된 연료량을 측정하고 측정된 연료량을 표시하는 연료량 측정장치(도면 미도시)가 마련될 수 있다.
연료펌프(20)는 일측으로 편심 구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터부(21) 및 상기 샤프트의 회전에 의해 연료를 펌핑하는 펌프부(22)를 포함할 수 있다.
이러한 연료펌프(20)의 하단이나 리저버 컵(30)에는 리저버 컵(30) 내부에 연료를 충진하는 과정 또는 연료를 연료펌프(20)로 공급하는 과정에서 연료에 포함된 이물질을 제거하는 필터가 설치될 수 있다.
모터부(21)는 연료를 펌핑하도록 동력을 발생하는 모터 및 상기 모터의 내부에 회전 가능하게 결합되는 샤프트를 포함할 수 있다.
펌프부(22)는 상기 샤프트의 회전운동에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하기 위한 스트로크를 발생시키는 제1 커버, 상기 제1 커버에 결합되어 발생된 스트로크에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하는 몸체부 및 상기 몸체부에 결합되어 몸체부로부터 형성된 흡입압력 및 배출압력을 이용해서 연료를 흡입 및 배출하는 제 2커버를 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 상기 제1 커버에 직선 왕복 운동 가능하게 결합되는 플런저, 상기 플런저로부터 전달되는 직선 왕복운동에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하여 연료를 펌핑하는 다이어프램 및 다이어프램의 양측에 결합되는 제1 및 제2 디스크를 포함할 수 있다.
그리고 몸체부에는 이상 고압의 연료 송출시 연료탱크로 연료를 다시 내보내는 유로가 형성되고, 상기 유로에는 연료의 흐름 및 압력을 조절하는 릴리프 밸브가 설치될 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 4를 참조하여 리저버 컵과 체크밸브의 구성을 상세하게 설명한다.
도 3은 리저버 컵의 단면 사시도이고, 도 4는 리저버 컵의 평면도이다.
리저버 컵(30)은 연료펌프(20)의 외측면과 하면을 차폐하도록, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 상면이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.
리저버 컵(30)의 내부에는 연료가 충진되는 충진공간(31)이 형성될 수 있다.
리저버 컵(30)의 내주면 양측에는 서로 대칭되는 위치에 각각 상기 연료펌프와 결합되는 결합부(32)가 리저버 컵(30)의 내부로 요입 형성될 수 있다.
결합부(32)의 상단에는 연료펌프(20)의 모터부(21) 상단에 설치되는 결합 플레이트를 관통해서 체결볼트가 체결되는 체결공(33)이 형성될 수 있다.
체결공(33)의 내주면에는 상기 체결볼트의 나사산에 대응되도록 나사산이 형성될 수 있다.
리저버 컵(30)의 하면에는 체크밸브(40)가 결합되는 한 쌍의 결합공(34)과 각 결합공(34) 주변에 형성되는 복수의 전달공(35)이 형성될 수 있다.
체크밸브(40)는 연료탱크 내부에 저장된 연료의 압력이 리저버 컵(30) 내부의 압력보다 높아지면 연료를 리저버 컵(30) 내부의 충진공간으로 공급하도록 전달공(35)을 개방하고, 리저버 컵(30) 내부의 압력이 연료탱크 내부의 연료 압력보다 높아지면 전달공(35)을 폐쇄해서 리저버 컵(30) 내부에 충진된 연료가 외부로 배출되는 것을 방지하는 기능을 한다.
이러한 체크밸브(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 우산 형상으로 형성되는 밸브부재(41)와 밸브부재(41)의 중앙에서 하방을 향해 연장되고 결합공(34)에 상하 방향을 따라 승강 가능하게 결합되는 결합부재(42)를 포함할 수 있다.
다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이 연료펌프모듈의 결합관계 및 작동방법을 상세하게 설명한다.
작업자는 리저버 컵(30) 내부에 연료펌프(20)를 삽입하고, 연료펌프(20)의 상부에 배치되는 결합 플레이트를 관통해서 체결볼트를 결합부(32)의 체결공(33)에 체결하여 리저버 컵(30)과 연료펌프(20)를 결합한다.
여기서, 리저버 컵(30)의 하면에 형성된 한 쌍의 결합공(34)에는 각각 체크밸브(40)가 결합된 상태이다.
이어서, 작업자는 플랜지(11)에 연료 송출관(13)과 충전밸브 및 연료량 측정장치를 설치하고, 연료 송출관(13)의 하단을 연료펌프(20)의 토출측에 연결한다.
이와 같이 구성되는 엘피아이 연료펌프모듈(10)이 구동되면, 리저버 컵(30)에 설치되는 한 쌍의 체크밸브(40)는 연료탱크) 내부의 연료 압력과 리저버 컵 내부의 연료압력에 따라 리저버 컵(30) 하면에 형성된 복수의 전달공(35)을 개방 또는 폐쇄 동작한다.
이에 따라, 연료탱크에 저장된 연료는 체크밸브(40)의 개방 동작시 리저버 컵(30) 내부로 공급되어 충진공간(31)에 충진되고, 체크밸브(40)는 리저버 컵(30) 내부에 충진된 연료가 다시 외부로 배출되는 것을 방지하도록 폐쇄 동작한다.
이와 같이, 본 발명은 연료펌프의 외측면과 하면을 커버하도록 리저버 컵을 결합해서 연료가 충진되는 충진공간을 증대한다.
이에 따라, 본 발명은 연료펌프의 펌핑 동작시 연료 유동을 최소화해서 동작 소음을 저감할 수 있다.
그리고 본 발명은 연료펌프에 공급하기 위해 리저버 컵 내부에 충진되는 연료량을 증가시켜 연료 공급 안정성을 향상시키고, 연료 공급 지연을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 리저버 컵 하면에 우산 형상의 체크밸브를 설치해서 리저버 컵 내부에 충진된 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하여 리저버 컵 내부에 충진되는 연료를 안정적으로 확보할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 연료펌프의 외측면과 하면을 커버하도록 리저버 컵을 결합해서 연료가 충진되는 충진공간을 증대함에 따라, 연료펌프의 펌핑 동작시 연료 유동을 최소화해서 동작 소음을 저감하고 연료 공급 지연을 방지하는 엘피아이용 연료펌프 기술에 적용된다.
10: 엘피아이용 연료펌프모듈
11: 플랜지 12: 연료 토출구
13: 연료송출관
20: 연료펌프
21: 모터부 22: 펌프부
23: 필터
30: 리저버 컵
31: 충진공간 32: 결합부
33: 체결공 34: 결합공
35: 전달공
40: 체크밸브
41: 밸브부재 42: 결합부재

Claims (5)

  1. 연료탱크에 저장된 연료를 엔진 측으로 송출하도록 펌핑하는 연료펌프,
    상기 연료펌프의 외측면과 하면에 결합되고 상기 연료펌프의 펌핑 동작에 의한 연료의 유동에 의해 발생하는 동작소음을 저감하며 상기 연료탱크에 저장된 연료를 내부에 충진시켜 상기 연료펌프로 공급하는 리저버 컵 및
    상기 리저버 컵 내부에 충진하고 충진된 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하도록 개방 및 폐쇄 동작하는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리저버 컵은 상면이 개구된 원통 형상으로 형성되고,
    상기 리저버 컵의 내부에는 연료가 충진되는 충진공간이 형성되며,
    상기 리저버 컵의 내주면 양측에는 서로 대칭되는 위치에 각각 상기 연료펌프와 결합되는 결합부가 상기 리저버 컵의 내부로 요입 형성되는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결합부의 상단에는 상기 연료펌프 상단에 설치되는 결합 플레이트를 관통해서 체결볼트가 체결되는 체결공이 형성되고,
    상기 리저버 컵의 하면에는 상기 체크밸브가 결합되는 하나 이상의 결합공과
    각 결합공 주변에 형성되고 상기 체크밸브에 의해 개방 또는 폐쇄되는 복수의 전달공이 형성되는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 체크밸브는
    우산 형상으로 형성되고 상기 전달공을 개방 또는 폐쇄하는 밸브부재와
    상기 밸브부재의 중앙에서 하방을 향해 연장되고 상기 결합공에 승강 가능하게 결합되는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료펌프는 일측으로 편심 구동부가 형성된 샤프트가 구비되고 연료를 펌핑하도록 동력을 제공하는 모터부 및
    상기 샤프트의 회전에 의해 연료를 펌핑하는 펌프부를 포함하고,
    상기 펌프부는 상기 샤프트의 회전운동에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하기 위한 스트로크를 발생시키는 제1 커버,
    상기 제1 커버에 결합되어 발생된 스트로크에 의해 흡입압력 및 배출압력을 형성하는 몸체부 및
    상기 몸체부에 결합되어 몸체부로부터 형성된 흡입압력 및 배출압력을 이용해서 연료를 흡입 및 배출하는 제 2커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이용 연료펌프모듈.
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