KR20200134106A - 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈 - Google Patents

Abstract

세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈에 관한 것으로, 모터부의 구동에 의한 펌핑부의 펌핑 동작에 의해 봄베 내부에 충진된 액체상태의 연료를 미리 설정된 압력으로 펌핑해서 엔진으로 공급하는 연료펌프 및 상기 연료펌프 내의 과도한 압력이 멀티밸브의 벤트부를 통해 배출되도록 상기 연료펌프와 멀티밸브를 연결하는 연결호스에 설치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터에는 내부 공간을 제1 및 제2 공간으로 구획하는 격판이 형성되며, 상기 제1 공간은 상기 세퍼레이터 내부 공간의 일측에 편심되게 마련되는 구성을 마련하여, 연료펌프와 멀티밸브 사이에 세퍼레이터를 적용해서 연료펌프에서 전달되는 오일과 봄베에서 전달되는 액체상태의 연료가 서로 섞이지 않게 분리하고, 액체상태의 연료가 충진되는 제2 공간을 최대화할 수 있다.

Description

세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈{FULE PUMP MODULE HAVING SEPARATOR}

본 발명은 연료펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 봄베에 충진된 연료를 고압의 액체상태로 인젝터로 공급하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 엘피아이(LPG 액체상태 연료분사장치, Liquefied Petroleum Injection) 엔진은 봄베의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과 달리, 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 LPG 연료를 약 5 내지 15bar의 고압으로 액체상태화해서 인젝터로 공급하여 기통별로 분사해서 엔진을 구동한다.

이러한 엘피아이 엔진은 액체상태의 연료를 분사함에 따라, 믹서 형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성 부품이 필요 없으며, 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 연료펌프, 연료공급라인, LPI 전용 전자제어장치(ECU) 및 연료 압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 새롭게 추가된다.

상기 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 액체상태 연료를 엔진에 공급하고, 인젝터는 실린더별로 연료를 분사하여 최적의 공연비를 구현한다.

또한, 최근에는 연료공급라인에 고압펌프를 설치하고, 고압펌프에 의해 고압으로 송출되는 액체상태 연료를 인젝터에서 실린더 내부로 분사하여 엔진을 구동하는 직접분사식 엘피아이 엔진이 개발되어 차량에 적용되고 있다.

본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 엘피아이 시스템 및 직접분사식 엘피아이 시스템(이하 '엘피아이 시스템'이라 약칭함) 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.

한편, 엘피아이 시스템에는 연료펌프에 의해 엔진으로 공급된 연료 중에서 다시 봄베로 리턴되는 연료를 봄베 내부로 재유입시키는 멀티밸브가 마련된다.

도 1은 종래기술에 따른 엘피아이용 연료펌프와 멀티밸브의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연료펌프(1)와 멀티밸브(2) 사이에는 연결호스(3)가 설치되고, 연결호스(3) 중간에는 액체상태의 연료와 오일이 서로 섞이지 않도록 분리하기 위해, 세퍼레이터(5)가 선택적으로 설치된다.

연료펌프(1)는 모터부의 구동으로 펌핑 동작하는 펌핑부에 의해 봄베(도면 미도시)에 저장된 액체상태의 연료를 고압으로 펌핑하여 연료공급관(5)과 멀티밸브(2)의 밸브 블록(6)을 거쳐 엔진으로 공급한다.

이와 같이 봄베 내에 충진된 액체상태의 연료가 공급되는 도중에, 엔진에서 소모되는 연료량이 급격하게 감소되거나 연료펌프(1)에서 과다한 양의 연료가 펌핑되면 연료펌프(1)에 과도한 압력이 발생할 수 있다.

연료펌프(1)에 과도한 압력이 발생되면, 연료펌프(1) 내부의 압력은 연결호스(3)와 세퍼레이터(4)를 거쳐 멀티밸브에 마련된 벤트부를 통해 봄베의 내·외부로 배출되어 적정 압력 상태를 유지한다.

한편, 연료펌프(1)의 압력이 상기 벤트부를 통해 배출될 때, 연료펌프(1) 내의 소량의 오일이 압력과 함께 배출될 수 있으며, 오일이 지속적으로 배출됨에 따라 연료펌프(1)의 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 액체상태의 연료가 봄베에 가득 채워지면, 액체상태 연료의 일부가 상기 벤트부와 연결호스(3) 및 세퍼레이터(5)를 통해 연료펌프(1) 내부로 유입되고, 유입된 연료에 의해 연료펌프(1) 내의 오일이 희석되어 연료펌프(1)가 정상적인 작동하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 3에 세퍼레이터가 적용된 엘피아이용 연료펌프 구성을 개시하여 특허 출원해서 등록 받은 바 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0827981호(2008년 5월 8일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1383747호(2014년 4월 17일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1061778호(2011년 9월 5일 공고)

그러나 특허문헌 1은 세퍼레이터(5) 내부에 액체상태의 연료가 유입된 후 배출하기까지 많은 시간이 소요되고, 세퍼레이터(5)의 용량 부족으로 인해 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연료펌프와 멀티밸브 사이에 연결되어 있는 연결호스에 액체상태연료와 오일이 서로 섞이지 않도록 분리하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세퍼레이터로 유입되는 액체 상태의 연료를 신속하게 배출하고, 세퍼레이터의 내구성을 증대할 수 있는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈은 모터부의 구동에 의한 펌핑부의 펌핑 동작에 의해 봄베 내부에 충진된 액체상태의 연료를 미리 설정된 압력으로 펌핑해서 엔진으로 공급하는 연료펌프 및 상기 연료펌프 내의 과도한 압력이 멀티밸브의 벤트부를 통해 배출되도록 상기 연료펌프와 멀티밸브를 연결하는 연결호스에 설치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터에는 내부 공간을 제1 및 제2 공간으로 구획하는 격판이 형성되며, 상기 제1 공간은 상기 세퍼레이터 내부 공간의 일측에 편심되게 마련되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈에 의하면, 연료펌프와 멀티밸브 사이에 세퍼레이터를 적용해서 연료펌프에서 전달되는 오일과 봄베에서 전달되는 액체상태의 연료가 서로 섞이지 않게 분리하고, 세퍼레이터의 구획된 공간 내에 각각 오일과 액체상태연료가 별도로 저장됨에 따라, 액체상태 연료가 공급되지 않아 발생하는 연료펌프의 파손이나 손상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 격판을 하부 본체의 일측에 편심되게 마련하고, 격판을 단면이 반원 형상이나 호 형상, 다각형의 반쪽에 대응되는 형상을 갖는 기둥 형상으로 마련함에 따라, 오일이 충진되는 제1 공간을 최소화하고, 액체상태의 연료가 충진되는 제2 공간을 최대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 세퍼레이터 내부에 액체상태의 연료가 충진되는 용량을 증대함으로써, 세퍼레이터 및 연료펌프의 내구성을 향상시킬 수 있다효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 니플을 상부 본체에서 하부 본체의 하단판과 근접되도록 길게 연장 형성함으로써, 세퍼레이터에 유입된 액체상태의 연료를 신속하게 배출할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따른 연료펌프와 멀티밸브의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈에 적용되는 세퍼레이터의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 A-A'선에 대한 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 B-B'선에 대한 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 도 1에 도시된 엘피아이용 연료펌프와 멀티밸브 구성을 원용하여 설명한다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈에 적용되는 세퍼레이터의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A-A'선에 대한 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 B-B'선에 대한 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘피아이용 연료펌프모듈에 구비되는 세퍼레이터(10)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간을 갖는 하부 본체(20)와 하부 본체(20)의 상단에 결합되는 상부 본체(30)를 포함한다.

하부 본체(20)에는 내부 공간을 제1 공간(21)과 제2 공간(22)으로 구획하는 격판(23)이 형성될 수 있다.

하부 본체(20)의 저면에는 하방을 향해 연장되는 제1 연결부(24)가 형성되고, 하부 본체(20) 상단의 외주면에는 상부 본체(30)와 결합 가능하도록 복수의 결합공(25)이 미리 설정된 각도 간격으로 형성될 수 있다.

격판(23)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 본체(20)의 내부 공간을 제1 및 제2 공간(21,22)으로 구획하기 위해, 하부 본체(20)의 하단에서 상방으로 길게 연장 형성될 수 있다.

여기서, 제1 공간(21)은 연료펌프(1) 내부의 압력 변화에 따라 연료펌프(1)에서 오일이 전달되어 충진되는 공간이고, 제2 공간(22)은 액체상태의 연료가 충진되는 공간으로 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 제1 공간(21)은 연료가 충진되는 제2 공간(22)의 용량을 증대하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 상부에서 보았을 때, 단면이 대략 원 형상이나 타원 형상, 삼각이나 사각 형상과 같은 다각 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 제1 공간(21)은 하부 본체(20)의 일측에 편심되게 마련될 수 있다.

즉, 특허문헌 1은 측면에서 보았을 때, 단면이 대략 사각 판 형상을 갖는 격판을 하부 본체의 중앙부에 배치해서 하부 본체 내부의 공간을 2개로 구획함에 따라, 오일이 충진되는 공간의 용량이 상대적으로 크게 형성되었다.

반면, 본 실시 예에서 제1 공간(21)은 하부 본체(20)의 일측에 편심되게 마련되고, 제1 공간(21)의 단면이 상부에서 보았을 때, 대략 원 형상이나 타원 형상, 다각 형상으로 형성되도록, 격판(23)은 단면이 반원 형상이나 호 형상, 다각형의 반쪽에 대응되는 형상을 갖는 기둥 형상으로 마련될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 제1 공간을 하부 본체의 일측에 편심되게 마련하고, 격판을 단면이 반원 형상이나 호 형상, 다각형의 반쪽에 대응되는 형상을 갖는 기둥 형상으로 마련함에 따라, 오일이 충진되는 제1 공간을 최소화하고, 액체상태의 연료가 충진되는 제2 공간을 최대화할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 세퍼레이터 내부에 액체상태의 연료가 충진되는 용량을 증대함으로써, 세퍼레이터 및 연료펌프의 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 하부 본체(20)의 외면에는 하부 본체(20)의 강성을 향상시키기 위해, 원주 방향을 따라 대략 링 형상으로 형성되는 제1 리브(26)와, 상하 방향을 따라 바 형상으로 형성되는 제2 리브(27)가 각각 하나 이상 형성될 수 있다.

상부 본체(30)의 상단에는 상방으로 향해 연장되는 제2 연결부(31)가 마련되고, 제2 연결부(31)의 하단에는 니플(32)이 제2 연결부(31)와 연통되어 하방을 향해 연장 형성될 수 있다.

제1 연결부(24)와 제2 연결부(21)는 각각 격판(23)을 중심으로 각각 구획된 제1 공간(21) 및 제2 공간(22)과 연결되고, 니플(32)은 하부 본체(20)의 격판(23)에 의해 구획된 제2 공간(22) 내에 위치한다.

즉, 니플(32)는 제2 연결부(31)를 통해 유입되는 액체상태의 연료가 다른 공간으로 비산되지 않도록, 상부 본체(30)에서 하방을 향해 길게 연장 형성된다.

특히, 니플(32)은 하부 본체(20)의 하단판과 근접하도록 하방으로 향해 길게 연장되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 니플(32)의 하단은 하부 본체(20)의 하단판과 약 1 내지 2㎝ 정도 간격만큼 이격될 수 있다.

이와 같이, 니플(32)이 상부 본체(30)에서 하부 본체(20)의 하단판과 근접되도록 길게 연장 형성됨에 따라, 하부 본체(20) 내부에 유입되는 액체상태의 연료가 신속하게 배출될 수 있다.

상부 본체(30)의 외주면에는 하부 본체(20)의 결합공(25)에 결합되는 복수의 결합돌기(33)가 형성될 수 있다.

상부 본체(30)의 결합돌기(33) 하부에는 오링(34)이 삽입되는 결합홈(35)이 형성될 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈의 결합관계 및 작동방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 작업자는 세퍼레이터(10) 조립시 상부 본체(30)의 결합홈(35)에 오링(34)을 끼운 상태에서 상부 본체(30)를 하부 본체(20)의 상부에 배치한다.

이어서, 작업자가 하부 본체(20)를 하방으로 가압해서 강하게 누르면, 상부 본체(30)의 결합돌기(33)가 하부 본체(20)의 결합공(25)에 끼워져 결합된다.

이때, 결합돌기(33)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하방으로 갈수록 두께가 감소하도록 경사지게 형성됨에 따라 상부 본체(30)가 하부 본체(20)에 용이하게 결합될 수 있다.

그리고 결합돌기(33)가 결합공(24)에 끼워진 상태 즉, 결합돌기(33) 상단의 수평면이 결합공(25)에 걸림에 따라, 외부에서 진동이나 충격이 가해지더라도 상부 본체(30)는 하부 본체(20)와 분리되지 않는다.

이와 같은 과정을 과정을 통해 세퍼레이터의 조립이 완료된 후, 하부 본체(20)의 제1 연결부(24)에는 연료펌프(1)의 펌핑부에 연결된 연결호스(3)가 연결되고, 상부 본체(30)의 제2 연결부(31)에는 멀티밸브(2)의 벤트부에 연결된 연결호스(3)가 연결된다.

그래서 연료펌프(1)는 모터부의 구동에 의한 펌핑부의 펌핑 동작에 의해 봄베 내의 액체상태의 연료를 펌핑해서 멀티밸브(2)를 통해 엔진으로 공급한다.

이렇게 액체상태의 연료가 공급되는 도중에 연료펌프(1)에 과도한 압력이 발생하면, 연료펌프(1)의 압력은 연결호스(3)와 세퍼레이터(10)를 통해 배출된다.

이때, 배출되는 압력과 함께 연료펌프(1)의 오일 일부가 연결호스(3)를 따라 세퍼레이터(10)로 유입된다.

세퍼레이터(10)로 유입되는 오일은 제1 연결부와 연통되고, 하부 본체(20)의 격판(23)에 의해 구획된 제1 공간(21) 내에 충진된다.

여기서, 하부 본체(20) 내부의 제2 공간(24)은 격판(23)에 의해 제1 공간(21)과 구획됨에 따라, 오일은 제2 공간(22)으로 이동하지 못한다.

그리고 봄베에 액체상태의 연료가 가득 채워져서 멀티밸브(2)의 벤트부를 통해 액체상태 연료의 일부가 연결호스(3)를 통해 유입되면, 액체상태의 연료는 상기 벤트부와 연결호스(3)를 통해 하부 본체(20) 내부로 유입된다.

이때, 하부 본체(20) 내부로 유입된 연료는 제2 연결부(31) 및 니플(32)을 통해서 격판(12)에 의해 구획되어 있는 제2 공간(22) 내에 채워진다.

따라서 제2 공간(22)에 채워지는 액체상태의 연료는 제1 공간(21)으로 이동하지 못한다.

즉, 세퍼레이터(10)의 제1 공간(21)에는 연료펌프(1)에서 압송된 오일이 채워지고, 제2 공간(21)에는 멀티밸브(2)의 벤트부를 통해 유입된 액체상태의 연료가 채워진다.

이와 같이 제1 및 제2 공간에 채워진 오일과 액체상태의 연료는 격판(23)에 의해 서로 섞이지 않게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 연료펌프와 멀티밸브 사이에 세퍼레이터를 적용해서 연료펌프에서 전달되는 오일과 봄베에서 전달되는 액체상태의 연료가 서로 섞이지 않게 분리하고, 세퍼레이터의 구획된 공간 내에 각각 오일과 액체상태연료가 별도로 저장됨에 따라, 액체상태 연료가 공급되지 않아 발생하는 연료펌프의 파손이나 손상을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은 격판을 하부 본체의 일측에 편심되게 마련하고, 격판을 단면이 반원 형상이나 호 형상, 다각형의 반쪽에 대응되는 형상을 갖는 기둥 형상으로 마련함에 따라, 오일이 충진되는 제1 공간을 최소화하고, 액체상태의 연료가 충진되는 제2 공간을 최대화할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 세퍼레이터 내부에 액체상태의 연료가 충진되는 용량을 증대함으로써, 세퍼레이터 및 연료펌프의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 니플을 상부 본체에서 하부 본체의 하단판과 근접되도록 길게 연장 형성함으로써, 세퍼레이터에 유입된 액체상태의 연료를 신속하게 배출할 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 오일과 봄베의 액체상태 연료가 서로 섞이지 않도록 분리하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈 기술에 적용된다.

1: 연료펌프 2: 멀티밸브
3: 연결호스 4: 세퍼레이터
5: 연료공급관 6: 밸브블록
10: 세퍼레이터
20: 하부본체 21,22: 제1,제2 공간
23: 격판 24: 제1 연결부
25: 결합공 26,27: 제1,제2 리브
30: 상부본체 31: 제2 연결부
32: 니플 33: 결합돌기
34: 오링 35: 결합홈

Claims (4)

1. 모터부의 구동에 의한 펌핑부의 펌핑 동작에 의해 봄베 내부에 충진된 액체상태의 연료를 미리 설정된 압력으로 펌핑해서 엔진으로 공급하는 연료펌프 및
   상기 연료펌프 내의 과도한 압력이 멀티밸브의 벤트부를 통해 배출되도록 상기 연료펌프와 멀티밸브를 연결하는 연결호스에 설치되는 세퍼레이터를 포함하고,
   상기 세퍼레이터에는 내부 공간을 제1 및 제2 공간으로 구획하는 격판이 형성되며,
   상기 제1 공간은 상기 세퍼레이터 내부 공간의 일측에 편심되게 마련되는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세퍼레이터는 내부 공간을 상기 제1 및 제2 공간으로 구획하는 격판이 형성되는 하부 본체와
   상기 하부 본체의 상단에 결합되는 상부 본체를 포함하고,
   상기 격판은 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 비해 크게 구획하도록, 상부에서 보았을 때, 단면이 반원 형상이나 호 형상, 다각 형상의 반쪽에 대응되는 형상을 갖는 기둥 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 세퍼레이퍼가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하부 본체에는 상기 연료펌프와 연결되는 제1 연결부가 마련되고,
   상기 상부 본체에는 상기 멀티밸브와 연결되는 제2 연결부 및
   상기 제2 연결부와 연통되고 상기 격판에 의해 구획된 상기 제2 공간에 배치되도록 하방으로 연장되는 니플이 마련되는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 니플의 하단은 상기 하부 본체의 하단판에 근접하도록 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터가 구비된 엘피아이용 연료펌프 모듈.
   
   

Images