KR100580459B1

KR100580459B1 - 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템

Info

Publication number: KR100580459B1
Application number: KR1020030077546A
Authority: KR
Inventors: 진정식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2006-05-15
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: DE102004052049A1; US6964267B2; KR20050042890A; CN1614221A; DE102004052049B4; JP2005140106A; US20050092304A1; JP4632197B2

Abstract

본 발명은 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템에 관한 것으로, 디젤 엔진의 연료 공급 계통에서 연료 공급 압의 저하를 300mbar이하로 줄여 항상 안정적인 연료 공급을 수행하면서 연료압에 관련된 기기의 오판을 방지하도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료를 담은 연료탱크(1)로부터 프라임펌프(3)를 이용해 고압으로 펌핑(Pumping)된 연료를 필터(4)를 거쳐 연료분사기(6)를 통해 연소실로 분사하도록 연료가 흐르는 연료공급라인과,

상기 프라임펌프(3)의 전·후로 연결되는 바이패스라인(7');

상기 연료분사기(6)로 공급되어 분사되지 못한 공급 연료를 연료필터(4)를 거친 후 연료탱크(1)로 다시 복귀시키는 연료리턴라인(8) 및;

상기 연료공급라인에 구비된 연료필터(4)와 연료리턴라인(8)간에 구비되어 연료를 가열하는 히터(5)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템{Diesel engine fuel supply system for preventing fuel pressure loss in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템의 구성도

도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 연료공급시스템에서 연료압 손실을 설명하기 위한 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연료탱크 2',2",2'" : 제1·2·3연료공급라인

3 : 프라임펌프 4 : 연료필터

5 : 히터 6 : 연료분사기

7 : 첵밸브 7' : 바이패스라인

8 : 연료리턴라인

A,B,C,D,E,F : 연료공급경로상 각 구성부에 따른 연료압 손실 상태도

본 발명은 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크에서 펌핑(Pumping)되어 엔진으로 분사되기까지 과정을 통해 저감되는 초기 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 형태에 따라서 승용차나 버스 및 트럭 등으로 분류하지만, 같은 차종이라도 사용하는 연료에 따라서 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 차량이나 디젤을 연료로 사용하는 디젤 차량 및 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는 LPG 차량으로 부르기도 한다.

이중, 디젤 차량은 통상적으로 약 40기압으로 연소실 내에 압축된 500℃ ~ 550℃ 정도의 공기 중에 100~300 기압의 높은 분사 압력으로 연료를 분사하여 동력을 얻는 즉, 공기의 압축열로 분사된 연료가 자기 착화를 일으켜 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 디젤 엔진을 사용하게 된다.

이와 같은 디젤 엔진은 연료 분사 압력이 매우 높기 때문에 연료 탱크에서 펌핑(Pumping)된 연료압을 인젝터에서 분사될 때까지 충분한 연료압을 유지하는 것이 매우 중요하며 만약, 연료 분사시 연료압이 너무 저하된 상태로 되면 특히, 급 가속시 적절한 연료공급이 이루어지기 힘들게 되는 현상이 있으므로 항상 적절한 연료 공급 압을 유지해야함은 물론이다.

그러나, 디젤엔진의 특성상 초기 연료 공급압이 매우 높게 공급되더라도 연료 공급 계통에서는 연료 탱크로부터 연료를 펌핑해 적절 온도로 가열한 후 이를 필터를 거쳐 인젝터로 분사하는 과정을 거쳐야 만 되고, 이로 인해 연료 공급 계통을 이루는 각 구성요소를 지나면서 연료압 손실이 필연적으로 약 360mbar 정도의 연료압 저하를 발생시키는 현상이 있게 된다.

이때, 상기 360mbar는 초기 연료압에서 분사시 연료압간의 연료압 손실 허용 한계점인 300mbar에 대한 기준 값이다.

이와 같이, 디젤 엔진의 연료 공급 계통상 필연적으로 약 360mbar 정도의 연료압 저하가 발생되는 경우에는 기간이 경과됨에 따라 그 저하 정도가 더욱 상승되는 현상이 있게 되며, 이로 인해 연료 공급 계통에서 360mbar 이상의 연료압 저하가 발생되는 순간에는 급 가속시 적절한 연료공급이 이루어지기 힘들어져 정상적인 엔진 작동이 어려워지는 현상이 있게 된다.

또한, 디젤 엔진의 연료 공급 계통에서 360mbar 이상의 연료압 저하가 발생되는 경우에는 콘트롤러가 연료압력을 조정하는 밸브(Inlet Metering Valve)를 고장이라고 오판하는 현상도 있게 됨은 물론이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 디젤 엔진의 연료 공급 계통에서 연료 공급 압의 저하를 300mbar이하로 줄여 항상 안정적인 연료 공급을 수행하면서 연료압에 관련된 기기의 오판을 방지하도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료를 담은 연료탱크로부터 제1연료공급라인을 통해 연료를 고압으로 펌핑(Pumping)시키는 프라임펌프와, 이 프라임펌프로부터 펌핑된 연료를 제2연료공급라인을 통해 공급받아 연료내 불순물을 거르는 연료필터 및 이 연료필터를 거친 연료를 제3연료공급라인을 통해 공급받아 연소실로 분사하는 연료분사기사이를 연결하는 연료공급라인과;

상기 프라임펌프의 전·후로 이어지는 제1·2연료공급라인이 프라임펌프를 사이에 두고 서로 연결시키면서 제2연료공급라인에서 제1연료공급라인쪽으로 만 연료를 일 방향 흐르도록 하는 첵밸브를 구비한 바이패스라인;

상기 연료분사기로 공급되어 분사되지 못한 공급 연료를 연료필터를 거친 후 연료탱크로 다시 복귀시키는 연료리턴라인 및;

상기 연료공급라인에 구비된 연료필터와 연료리턴라인간을 서로 연결하는 라인상에 구비되어 연료를 가열하는 히터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 연료 분사 계통은 연료를 담은 연료탱크(1)로부터 제1연료공급라인(2')을 통해 연료를 고압으로 펌핑(Pumping)시키는 프라임펌프(3)와, 이 프라임펌프(3)로부터 펌핑된 연료를 제2연료공급라인(2")을 통해 공급받아 연료내 불순물을 거르는 연료필터(4) 및, 이 연료필터(4)를 거친 연료를 제3연료공급라인(2'")을 통해 공급받아 연소실로 분사하는 연료분사기(6) 사이를 연결하는 연료공급라인과;

상기 프라임펌프(3)의 전·후로 이어지는 제1·2연료공급라인(2',2")이 프라임펌프(3)를 사이에 두고 서로 연결시키면서 제2연료공급라인(2")에서 제1연료공급라인(2')쪽으로만 연료를 일방향으로 유동되도록 하는 첵밸브(7)를 구비한 바이패스라인(7');

상기 연료공급라인에 구비된 연료필터(4)와 상기 연료리턴라인(8) 사이를 서로 연결하는 라인상에 구비되어 상기 연료공급라인을 통해 상기 연료분사기(6)로 공급되는 연료를 가열시키는 히터(5)를 포함하여 이루어진다.

이하 본 발명의 작동에 대해 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본원의 연료 공급 계통은 통상적으로 연료탱크(1)에 저장되어 있는 연료를 펌핑하여 프라임펌프(3)에서 일정 압력으로 가압해 제1·2연료공급라인(2',2")을 통해 연료필터(4)로 공급하면, 이 연료필터(4)는 공급된 연료속에 혼합되어 있는 먼지 등의 불순물과 수분을 제거한 후 제3연료공급라인(2'")을 통해 연료분사기(6)로 보내게 되고, 이에 따라 엔진의 부하에 알맞은 분사량을 계량하여 엔진의 크랭크각을 기초하여 적당한 시기에 연소 사이클에 적합한 분사율로 연료를 노즐을 통해 연소실로 분사해 엔진을 작동시키게 된다.

이후, 엔진 작동이 멈추면 연료분사기(6)로 공급되어 분사되지 못한 공급 연료는 연료리턴라인(8)을 통해 연료필터(4)를 거친 후 연료탱크(1)로 다시 복귀되어지게 된다.

한편, 엔진이 냉간 시동되는 경우에는 연료 분사 전 엔진 성능 향상을 위해 히터(5)를 통해 일정 온도로 가열시켜줌은 물론이다.

이와 같은 연료 공급 계통에서는 초기 펌핑된 후 분사될 때까지 연료압 손실이 약 360mbar(통상적인 연료 공급 계통을 기준)에서 274mbar 정도로 발생되는데, 이에 대해 다음과 같이 상세히 설명하다.

먼저, 연료탱크와 엔진간의 높이차에 따라 필연적으로 발생되는 연료압손실은 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 저부 부위로 위치되는 연료탱크(1)와 엔진부위로 장착된 연료필터(4)간 높이차(A)인 약 50Cm로 인해 연료압이 약 40mbar 정도 저하되게 된다.

이어, 상기 연료탱크(1)에 연결되어 엔진쪽으로 이어지도록 차량 저부 부위를 따라 배열되는 제1연료공급라인(2',B)을 통해서는 도 3에 도시된 바와 같이, 연료압이 약 46mbar 정도 저하되게 된다.

그리고, 상기 연료탱크(1)에서 연료를 펌핑하는 프라임펌프(3, 이는 그 주변 라인들을 포함함, C)를 통해서는 도 4에 도시된 바와 같이, 연료압이 약 140mbar 정도 저하되게 된다.

또한, 엔진의 냉시동시 연료를 가열하는 히터(5, 이는 주변라인들을 포함함, D)를 통해서는 도 5에 도시된 바와 같이, 연료압이 약 5mbar 정도만이 저하되는데 이는, 통상적인 히터에 의한 연료압 저하가 약 72mbar 인 경우에 비해 거의 연료압 손실이 발생되지 않음을 의미하게 된다.

이와 같이, 상기 히터(5)를 통해 연료압 손실이 거의 없는 것은 히터(5)가 통상적으로 연료공급라인(2',2",2'")상에 구비되어 있지 않고, 대신 히터(5)가 연료필터(4)를 거쳐 연료탱크(1)로 연결되는 연료리턴라인(8)상에 구비되었기 때문에 냉 시동시 요구되는 연료 가열이 복귀 연료를 통해 충분히 이루어지기 때문 즉, 연료 탱크(1)로부터 공급되는 연료를 가열하기 위해 히터(5)에서 발생되는 연료압 저하를 방지하기 때문임은 물론이다.

그리고, 공급된 연료내 불순물을 거르는 연료필터(4,이는 주변라인들을 포함함, E)를 통해서는 도 6에 도시된 바와 같이, 연료압이 약 41mbar 정도 저하되게 된다.

또한, 프라임펌프(3)로부터 토출된 연료를 연료필터(4)로 공급하는 제2연료공급라인(2", F)을 통해서는 도 7에 도시된 바와 같이, 연료압이 약 2mbar 정도만이 저하되는데 이는, 통상적인 제2연료공급라인(2"에 의한 연료압 저하가 약 27mbar 인 경우에 비해 거의 연료압 손실이 발생되지 않음을 의미하게 된다.

이와 같이, 상기 히터(5)를 통해 연료압 손실이 거의 없는 것은 프라임펌프(3)의 전·후로 이어지는 제1·2연료공급라인(2',2")사이에 바이패스라인(7')이 있기 때문인데 즉, 상기 바이패스라인(7')상에 구비된 첵밸브(7)가 프라임펌프(3)로부터 토출되어 제2연료공급라인(2")을 흐르는 연료를 막아 라인내 압력을 유지(이는 첵밸브(7)를 통해 목표 압력을 유지시키게 됨)하기 때문임은 물론이다.

이에 따라, 본원의 연료 공급 계통은 연료탱크(1)에서 연소실로 분사되기까지 공급 연료압의 손실이 총 274mbar 정도로 되는데 이는, 초기 연료압에서 분사시 연료압간의 연료압 손실 허용 한계점인 300mbar를 위협하는 연료압 저하정도인 360mbar에 훨씬 못 미치는 정도이므로 엔진 작동에 전혀 영향을 주지 않고 안정적인 연료 공급이 이루어지게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연료 공급 계통상 필연적으로 발생되는 연료압 저하를 약 300mbar 이하로 유지해 급 가속시 엔진으로 공급되는 적정 연료압 저하를 벗어날 때 발생되는 적절한 연료공급 장애를 완전히 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 연료압 저하를 항상 약 300mbar 이하로 유지하므로 정상적으로 작동하는 연료압력을 조정하는 밸브등을 고장이라고 오판하는 현상도 방지되어 안정성과 신뢰성을 동시에 확보 할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims

연료를 담은 연료탱크(1)로부터 제1연료공급라인(2')을 통해 연료를 고압으로 펌핑시키는 프라임펌프(3)와, 이 프라임펌프(3)로부터 펌핑된 연료를 제2연료공급라인(2")을 통해 공급받아 연료내 불순물을 거르는 연료필터(4) 및, 이 연료필터(4)를 거친 연료를 제3연료공급라인(2'")을 통해 공급받아 연소실로 분사하는 연료분사기(6)사이를 연결하는 연료공급라인과;

상기 연료분사기(6)로 공급되어 연소실로 분사되지 못한 공급 연료를 연료필터(4)를 거친 후 상기 연료탱크(1)로 다시 복귀시키는 연료리턴라인(8) 및;

상기 연료공급라인에 구비된 연료필터(4)와 상기 연료리턴라인(8) 사이를 서로 연결하는 라인상에 구비되어 상기 연료공급라인을 통해 상기 연료분사기(6)로 공급되는 연료를 가열시키는 히터(5)를 포함하고;

상기 프라임펌프(3)의 전·후로 이어지는 제1·2연료공급라인(2',2")이 프라임펌프(3)를 사이에 두고 서로 연결시키면서 제2연료공급라인(2")에서 제1연료공급라인(2')쪽으로만 연료를 일방향으로 유동되도록 하는 첵밸브(7)를 구비한 바이패스라인(7')이 구비된 것을 특징으로 하는 연료압력 손실 저감을 위한 디젤 엔진 차량의 연료공급시스템.
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