KR20190138335A - 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치 - Google Patents

연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은연료펌프의 구동 제어를 위한 연료펌프 제어기를 냉각시키기 위한 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치에 관한 것으로서, 연료펌프 모듈에서 엔진측으로 연장되는 연료공급라인의 전단(즉, 엔진의 연료공급라인과 연료펌프 모듈 사이)에 연료펌프 제어기와 열교환 가능하게 형성되는 제어기 냉각용 연료이동라인을 구성함으로써 연료펌프에서 엔진으로 압송되는 상대적 저온의 연료를 이용하여 연료펌프 제어기를 냉각할 수 있는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치 {Fuel pump controller cooling unit of fuel pump module}
본 발명은 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치에 관한 것으로서, 상세하게는 연료펌프의 구동 제어를 위한 연료펌프 제어기를 냉각시키기 위한 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치에 관한 것이다.
차량의 연료 저장을 위한 연료탱크에는 연료를 엔진측으로 송출하는 연료펌프 모듈이 설치된다.
종래의 연료펌프 모듈은 연료를 엔진측으로 압송하는 연료펌프와, 엔진으로 압송되는 연료의 이물질을 여과하는 연료필터, 상기 연료펌프와 연료필터가 내부에 설치되고 연료탱크에 고정되는 리저버 컵이 모듈화되어 구성되는 것으로서, 상기 리저버 컵 내측에서 연료펌프가 연료를 펌핑하면 펌핑된 연료가 연료필터를 통과하여 엔진으로 송출된다.
최근에는 차량 연비를 개선하기 위해 엔진의 운전상태에 연동하여 연료펌프를 구동시키며, 이러한 연료펌프의 구동 제어를 위한 연료펌프 제어기가 연료펌프 모듈의 상단에 설치된다.
상기 연료펌프 제어기는 다수의 전기부품들이 실장된 회로기판을 하우징에 내장하여 구성되는 것으로서 작동시 전기부품들의 발열로 인해 내부 온도가 상승하게 되는데, 제어기 내부 온도가 과다 상승하는 경우 제어기 소손이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 연료펌프 제어기에 방열판 및 방열패드를 설치하여 연료펌프 제어기의 내부 온도가 과다 상승하는 것을 방지하고자 하였으나, 악조건에서는 상기 방열판 및 방열패드의 장착에도 불구하고 연료펌프 제어기의 내부 온도가 과다 상승하게 되어 결국 제어기 소손이 발생하는 문제점이 존재한다.
한국등록특허 제10-1543100호 한국등록특허 제10-1629357호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료펌프 모듈에서 엔진측으로 연장되는 연료공급라인의 전단(즉, 엔진의 연료공급라인과 연료펌프 모듈 사이)에 연료펌프 제어기와 열교환 가능하게 형성되는 제어기 냉각용 연료이동라인을 구성함으로써 연료펌프에서 엔진으로 압송되는 상대적 저온의 연료를 이용하여 연료펌프 제어기를 냉각할 수 있는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명에서는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기를 냉각하기 위한 냉각장치로서, 연료탱크의 내부에서 연료탱크의 연료를 엔진으로 압송하기 위한 연료펌프; 상기 연료탱크의 상단에 고정되고 상기 연료펌프 제어기가 탑재되는 연료펌프 플레이트; 상기 연료펌프 제어기와 열교환 가능하게 상기 연료펌프 플레이트에 배치되며, 상기 연료펌프에서 압송되는 연료가 흐르는 제어기 냉각용 연료이동라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치를 제공한다.
구체적으로, 상기 제어기 냉각용 연료이동라인은 연료펌프의 연료송출라인과 엔진의 연료공급라인 사이에 연장 형성되고 상기 연료펌프 제어기를 감싸는 구조로 형성되며, 좀더 구체적으로는 상기 연료송출라인과 연통되고 연료펌프 플레이트의 상면에서부터 연료펌프 제어기의 측면을 따라 상향 연장되는 상향연료이동라인, 상기 연료공급라인과 연통되고 상기 연료펌프 제어기의 측면을 따라 연료펌프 플레이트의 상면까지 하향 연장되는 하향연료이동라인, 및 연료펌프 제어기의 상면에서 상기 상향연료이동라인과 하향연료이동라인 사이에 연장되는 수평연료이동라인으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 수평연료이동라인은 연료펌프 제어기의 상면에 좌우로 왕복하면서 연장 형성되고 상기 연료펌프 제어기의 상면을 덮도록 배열될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 연료송출라인과 상향연료이동라인 사이에는 연료펌프에서 압송되는 연료의 이동을 제어하기 위한 제어밸브가 설치될 수수 있고, 상기 제어밸브는 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도를 기준으로 연료펌프 제어기와 접촉하지 않도록 배치된 노말연료이동라인과 상기 상향연료이동라인 중 어느 하나로 연료를 유동시키게 된다.
구체적으로, 상기 제어밸브는 연료펌프의 구동시 연료를 상향연료이동라인으로 유동시키되, 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기의 온도보다 높은 상태로 제1기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인으로 유동시키게 되며, 또는 상기 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도가 연료펌프의 베이퍼 락을 방지하기 위해 설정된 기준온도보다 높은 상태로 제2기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인으로 유동시키게 된다.
본 발명에 따른 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치에 의하면, 연료펌프에서 엔진측으로 토출되는 상대적 저온의 연료를 이용하여 연료펌프 제어기를 냉각할 수 있으며, 그에 따라 연료펌프 제어기의 소손이 우려되는 고온으로 연료펌프 제어기의 온도가 과다 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 연료펌프 제어기 냉각장치에 의하면, 종래의 방열판 및 방열패드를 사용하는 경우 대비 연료펌프 제어기의 냉각 효과가 훨씬 우수한 것은 물론 원가 절감이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료펌프 제어기 냉각장치의 요부를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료펌프 제어기 냉각장치의 요부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각 방식을 나타낸 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료펌프 모듈(100)은 연료를 엔진측으로 압송하는 연료펌프(120), 상기 연료펌프(120)가 내부에 설치되고 연료탱크(110)의 내부에 고정되는 리저버 컵(130), 상기 리저버 컵(130)의 상측에 가이드로드(134)에 의해 연결되고 상기 연료탱크(110)의 상단에 고정되는 연료펌프 플레이트(132), 및 상기 연료펌프(120)의 구동 제어를 위한 연료펌프 제어기(140) 등을 모듈화하여 구성되는 것으로서, 구체적으로 연료필터(미도시)와 레귤레이터(124), 연료센더(112), 제트펌프(126) 등도 포함하여 구성된다.
상기 연료필터는 엔진으로 압송되는 연료의 이물질을 여과하는 것으로서, 도면으로 나타내지는 않았으나, 예를 들어 연료펌프(120)의 연료송출라인(122)에 설치될 수 있으며, 상기 연료펌프(120)가 연료를 펌핑하면 펌핑된 연료가 연료필터를 통과하여 엔진으로 송출된다.
상기 레귤레이터(124)는 시동 온(ON) 시 연료펌프(120)가 압송하는 연료 중 일정한 양의 연료만 엔진으로 공급하고 나머지 연료는 연료탱크(110)로 리턴시켜 연료의 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
상기 연료펌프 제어기(140)는 차량 연비를 개선하기 위해 엔진의 운전상태에 연동하여 연료펌프(120)를 구동시키는 것으로서, 연료펌프 플레이트(132)의 상단에 탑재되어 연료탱크(110)의 외측에 배치된다.
연료펌프 제어기(140)는 복수의 전기부품들이 실장된 회로기판을 하우징에 내장하여 구성되는 것으로서 작동시 전기부품들의 발열로 인해 내부 온도가 상승하게 되는데, 제어기(140) 내부 온도가 과다 상승하는 경우 제어기(140) 소손이 발생할 수 있다.
이러한 연료펌프 제어기(140)는 소손이 우려될 정도로 온도가 과다 상승하는 경우 연료탱크(110)의 연료보다 온도가 높아지며, 외기온도로 인해 연료 온도가 상대적으로 높은 지역의 경우에도 연료탱크(110)의 연료는 연료펌프 제어기(140)의 과열 온도보다 낮은 수준을 유지한다.
이에 본 발명에서는 연료펌프 모듈(100)에서부터 엔진측으로 연장되는 연료공급라인(170)의 전단 즉, 연료펌프 모듈(100)과 연료공급라인(170) 사이에 연료펌프 제어기(140)와 열교환 가능하게 형성되는 제어기 냉각용 연료이동라인(150)을 구성함으로써 연료펌프(120)에서 엔진으로 압송되는 상대적 저온의 연료를 이용하여 연료펌프 제어기(140)를 냉각할 수 있도록 한다.
다시 말해, 본 발명에서는 연료펌프 제어기(140)의 외측에 연료 유동이 가능한 연료이동라인(150)을 형성하여 연료펌프(120)의 작동 시에 엔진으로 송출되는 저온의 연료가 연료펌프 제어기(140)의 주변을 통과하여 흐르도록 함으로써 연료펌프 제어기(140)의 냉각을 유도한다.
이를 위하여, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 연료펌프(120)가 압송하는 연료탱크(110)의 연료가 흐르게 되는 제어기 냉각용 연료이동라인(150)을 연료펌프 플레이트(132)의 상단에 설치하되 연료펌프 제어기(140)와 접촉하여 열교환 가능하게 배치한다.
상기 제어기 냉각용 연료이동라인(150)은 연료펌프(120)의 연료송출라인(122)과 엔진의 연료공급라인(170) 사이에 연장 형성되며, 이때 제어기 냉각용 연료이동라인(150)에 흐르는 연료와 연료펌프 제어기(140) 간에 열교환량을 증대할 수 있도록 하기 위해 상기 연료펌프 제어기(140)를 넓게 감싸서 덮는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제어기 냉각용 연료이동라인(150)은 연료펌프(120)의 연료송출라인(122)과 연통되고 연료펌프 플레이트(132)의 상면에서부터 연료펌프 제어기(140)의 측면을 따라 상향 연장되는 상향연료이동라인(152), 상기 엔진의 연료공급라인(170)과 연통되고 상기 연료펌프 제어기(140)의 측면을 따라 연료펌프 플레이트(132)의 상면까지 하향 연장되는 하향연료이동라인(156), 및 연료펌프 제어기(140)의 상면에서 상기 상향연료이동라인(152)과 하향연료이동라인(156) 사이에 연장되는 수평연료이동라인(154)으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 수평연료이동라인(154)은 연료펌프 제어기(140)의 상면에 좌우로 왕복하면서 연장 형성되어 상기 연료펌프 제어기(140)의 상면을 전체적으로 덮도록 배열될 수 있으며, 또한 연료펌프 제어기(140)의 가장자리부에서 수평연료이동라인(154)이 절곡되어 ㄷ 모양으로 연장되고 연료펌프 제어기(140)의 상면에서 틈을 두지 않고 조밀하게 배열될 수 있으며, 구체적으로 도 2에 보듯이 대략 ㄹ 모양으로 연장될 수 있다.
이렇게 연료펌프 제어기(140)의 상면을 수평연료이동라인(154)으로 모두 덮어줌으로써 제어기 냉각용 연료이동라인(150)을 이동하는 연료와 연료펌프 제어기(140) 간에 접촉 시간 및 면적이 증대되고 연료펌프 제어기(140)의 냉각을 위한 열교환량을 확보할 수 있게 된다.
그리고 이때, 상기 상향연료이동라인(152)은 연료펌프 제어기(140)의 마주하는 양측면 중 하나의 측면(연료송출라인의 끝단에 인접한 측면)에 배치되고 상기 하향연료이동라인(156)은 다른 하나의 측면(연료공급라인의 선단에 인접한 측면)에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 연료송출라인(122)은 연료펌프(120)에서 연료펌프 플레이트(132)측으로 연장되는 연료 유로이고, 상기 연료공급라인(170)은 연료펌프 모듈(100)에서 엔진측으로 연장되는 연료 유로이다.
상기한 제어기 냉각용 연료이동라인(150)은 엔진 온 상태에서 연료펌프(120)의 작동시 연료펌프(120)에서 토출되는 상대적 저온의 연료가 상향연료이동라인(152)과 수평연료이동라인(154) 및 하향연료이동라인(156)을 통과하여 흐르게 됨으로써 연료펌프 제어기(140)를 냉각시킬 수 있게 된다.
그런데, 연료펌프(120)에서 토출되는 연료가 연료펌프 제어기(140)의 실시간 온도보다 높은 경우, 제어기 냉각용 연료이동라인(150)에 흐르는 연료는 연료펌프 제어기(140)의 냉각을 악화시킬 수 있다.
따라서, 연료펌프(120)에서 토출되는 연료(또는 연료탱크의 연료)의 온도를 기준으로 상기 제어기 냉각용 연료이동라인(150)에 유입되는 연료의 이동을 제한하는 것이 바람직하다.
첨부한 도 3은 본 발명의 연료펌프 제어기 냉각장치에 제어밸브를 적용한 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 상기 제어밸브를 이용한 연료펌프 제어기의 냉각 방식을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 연료펌프(120)의 연료송출라인(122)과 제어기 냉각용 연료이동라인(150)의 상향연료이동라인(152) 사이에는 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 이동을 제어하기 위한 제어밸브(160)가 설치될 수 있다.
상기 제어밸브(160)는 연료이동방향을 기준으로 그 하류측에 노말연료이동라인(162)과 상향연료이동라인(152)이 동시 연결되는 3방향 솔레노이드 밸브로서, 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도를 기준으로 상기 노말연료이동라인(162)과 상향연료이동라인(152) 중 어느 하나로 연료를 유동시킬 수 있다.
여기서, 상기 노말연료이동라인(162)은 연료펌프 제어기(140)와 접촉하지 않도록 연료펌프 플레이트(132)의 상면에 배치된 유로이며, 연료송출라인(122)과 연료공급라인(170) 사이에 연장 형성된다.
일 예로, 상기 제어밸브(160)는 기본적으로 연료펌프(120)의 구동시 연료탱크(110)의 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시키되, 연료펌프(120)에서 압송하는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기(140)의 온도보다 높은 상태로 제1기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인(162)으로 유동시키게 된다(도 4 참조).
다시 말해, 상기 제어밸브(160)는 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기(140)의 온도 이하이면 상기 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시키고, 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기(140)의 온도보다 높은 상태로 제1기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인(162)으로 유동시키게 된다. 또한, 상기 제어밸브(160)는 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기(140)의 온도보다 높더라도 그 상태가 설정된 기준시간(제1기준시간) 이상 유지되지 않으면 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시킨다.
다른 예로, 상기 제어밸브(160)는 기본적으로 연료펌프(120)의 구동시 연료탱크(110)의 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시키되, 연료펌프(120)에서 압송하는 연료의 온도가 설정된 기준온도보다 높은 상태로 제2기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인(162)으로 유동시키게 된다(도 4 참조).
다시 말해, 상기 제어밸브(160)는 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 설정된 기준온도 이하이면 상기 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시키고, 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 설정된 기준온도보다 높은 상태로 제2기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인(162)으로 유동시키게 된다. 또한, 상기 제어밸브(160)는 연료펌프(120)에서 압송되는 연료의 온도가 설정된 기준온도보다 높더라고 그 상태가 설정된 기준시간 이상 유지되지 않으면 연료를 상향연료이동라인(152)으로 유동시킨다.
연료펌프(120)에서 송출되는 연료의 온도가 상기 기준온도보다 높은 상태로 기준시간 이상 유지되는 경우, 상기 연료를 제어기 냉각용 연료이동라인(150)으로 유동시키면 연료가 가열되어 기포가 발생하게 됨에 따라 엔진으로의 연료 공급이 일시 중단되는 현상(즉, 베이퍼 락)이 발생할 수 있다.
따라서, 연료펌프(120)에서 송출되는 연료의 온도가 상기 기준온도보다 높은 상태로 제2기준시간 이상 유지되면, 연료가 상향연료이동라인(152)으로 흐르는 것을 차단하고 노말연료이동라인(162)으로 흐르도록 제어함으로써, 상기 연료가 제어기 냉각용 연료이동라인(150)을 통과하면서 가열되는 것을 방지하여 연료펌프(120)의 베어퍼 락을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 기준온도는 연료펌프(120)의 베이퍼 락(Vapor Lock)을 방지하기 위해 설정된 온도값이고, 상기 제1기준시간 및 제2기준시간은 사전 실험 등을 통해 도출한 시간값으로서 설정될 수 있다. 또한, 상기 제1기준시간 및 제2기준시간은 같은 시간값으로 설정되거나 또는 다른 시간값으로 설정될 수 있다.
아울러, 도 3에 보듯이 하향연료이동라인(156)과 노말연료이동라인(162)의 끝단은 모두 연료공급라인(170)의 선단에 연통되며, 하향연료이동라인(156)과 연료공급라인(170) 사이 및 노말연료이동라인(162)과 연료공급라인(170) 사이에는 각각 원웨이 체크밸브(164)를 설치하여 연료공급라인(170)에서 하향연료이동라인(156) 또는 노말연료이동라인(162)측으로 연료가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 연료펌프 모듈
110 : 연료탱크
120 : 연료펌프
122 : 연료송출라인
124 : 레귤레이터
130 : 리저버 컵
132 : 연료펌프 플레이트
140 : 연료펌프 제어기
150 : 제어기 냉각용 연료이동라인
152 : 상향연료이동라인
154 : 수평연료이동라인
156 : 하향연료이동라인
160 : 제어밸브
162 : 노말연료이동라인
164 : 체크밸브
170 : 연료공급라인

Claims (7)

  1. 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기를 냉각하기 위한 냉각장치로서,
    연료탱크의 내부에서 연료탱크의 연료를 엔진으로 압송하기 위한 연료펌프;
    상기 연료탱크의 상단에 고정되고 상기 연료펌프 제어기가 탑재되는 연료펌프 플레이트;
    상기 연료펌프 제어기와 열교환 가능하게 상기 연료펌프 플레이트에 배치되며, 상기 연료펌프에서 압송되는 연료가 흐르는 제어기 냉각용 연료이동라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기 냉각용 연료이동라인은 연료펌프의 연료송출라인과 엔진의 연료공급라인 사이에 연장 형성되고 상기 연료펌프 제어기를 감싸는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기 냉각용 연료이동라인은,
    상기 연료송출라인과 연통되고 연료펌프 플레이트의 상면에서부터 연료펌프 제어기의 측면을 따라 상향 연장되는 상향연료이동라인, 상기 연료공급라인과 연통되고 상기 연료펌프 제어기의 측면을 따라 연료펌프 플레이트의 상면까지 하향 연장되는 하향연료이동라인, 및 연료펌프 제어기의 상면에서 상기 상향연료이동라인과 하향연료이동라인 사이에 연장되는 수평연료이동라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수평연료이동라인은 연료펌프 제어기의 상면에 좌우로 왕복하면서 연장 형성되고 상기 연료펌프 제어기의 상면을 덮도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 연료송출라인과 상향연료이동라인 사이에는 연료펌프에서 압송되는 연료의 이동을 제어하기 위한 제어밸브가 설치되고, 상기 제어밸브는 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도를 기준으로 연료펌프 제어기와 접촉하지 않도록 배치된 노말연료이동라인과 상기 상향연료이동라인 중 어느 하나로 연료를 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어밸브는 연료펌프의 구동시 연료를 상향연료이동라인으로 유동시키되, 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도가 실시간으로 측정한 연료펌프 제어기의 온도보다 높은 상태로 제1기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어밸브는 연료펌프의 구동시 연료를 상향연료이동라인으로 유동시키되, 연료펌프에서 압송되는 연료의 온도가 연료펌프의 베이퍼 락을 방지하기 위해 설정된 기준온도보다 높은 상태로 제2기준시간 이상 유지되면 상기 연료를 노말연료이동라인으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모듈의 연료펌프 제어기 냉각장치.
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