KR100999624B1

KR100999624B1 - 고압 연료 공급회로

Info

Publication number: KR100999624B1
Application number: KR1020080087320A
Authority: KR
Inventors: 이봉상
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-12-08
Also published as: US20100050994A1; KR20100028331A; US7931011B2

Abstract

본 발명은 고압연료 공급회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인젝션펌프에 연료가 공급되기 전에 지글밸브에 의해 유입공기가 차단되는 고압연료 공급회로에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 연료탱크로부터 내연기관의 인젝터로 연료를 공급하기 위한 고압 연료 공급회로에 있어서, 상기 연료탱크의 연료를 빨아들여서 공기분리장치로 압송하기 위한 리프트펌프; 상기 리프트펌프에 의해 공급된 연료에 함유된 공기를 분리할 수 있도록 내부에 지글밸브를 구비한 공기분리장치; 및 상기 공기분리장치를 경유하고, 인젝터로 고압의 연료를 압송하기 위한 인젝션펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 공급회로를 제공한다.

공기분리장치, 지글밸브, 공기포집실, 집유실, 인젝션펌프

Description

고압 연료 공급회로{HIGH-PRESSURE FUEL SUPPLY CIRCUIT}

일반적으로 가솔린 직접 분사(GDI; Gasoline Direct Injection)엔진의 연료펌프는 연료탱크로부터 연료라인을 통하여 연료를 공급받아 연료를 연소실 내로 분사하는데 필요한 압력을 만들고 엔진의 부하나 회전수 변화에 따라 정해진 정량의 연료를 각 실린더에 균일하게, 또한 최적의 분사시기에 분사하기 위한 장치이다.

즉, 연료탱크 내의 연료 중에 혼합되어 있는 이물질을 연료필터를 통해 걸러내고, 여과된 연료를 연료 인젝터로 빨아올려서 연소실에 분사시켜주는 시스템으로 구성된다.

이때, GDI엔진이 실장된 차량의 연료탱크와 인젝터 사이의 거리가 멀기 때문에 대부분의 GDI엔진 차량에는 연료관 내에 존재하는 공기를 제거하기 위해 별도의 프라이밍 펌프(Priming Pump)를 갖추고 있다.

만약, 초기 시동 시 연료 공급 문제에 있어 공기가 연료라인에 유입된다면, 연료압 조절 및 분사타이밍에 대한 오차가 발생되어 엔진의 시동 및 운전성능이 현저하게 떨어지기 때문에 연료펌프 내의 공기를 외부로 배출할 필요성이 요구된다.

또한, 공기의 물성은 압축성이기 때문에 스펀지(sponge) 현상을 야기하여 고압연료분사에 장애가 되며 펌프 구동에도 문제를 발생시키므로 고압형성에 치명적인 결함을 유도한다.

이와 같이 유입된 압축성의 공기로 인하여 압축되는 만큼 압력이 약해지므로연료분사에 장애가 되며 스펀지 현상이 발생된다.

이러한 상태의 자동차를 계속 사용할 경우 시동불량 및 가속불량 등으로 이어지는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 종래의 가솔린 엔진보다 높은 압력의 연료를 분사하는 GDI 엔진의 경우에 더욱 심각하였다.

그런데, 종래의 GDI엔진 차량에서는 프라이밍 펌프를 수동으로 작동하도록 구성되어 있으므로 운전자 스스로가 연료탱크와 인젝터 사이의 관 내에 공기가 유입되었는지를 감각적으로 인지(즉, 시동이 걸리지 않거나 가속이 잘 되지 않을 시 관 내에 공기가 찬 것으로 인식)하고 상기 프라이밍 펌프를 작동시켜야 하므로 운전자의 감각에 의존하는 데에는 한계가 존재하게 된다.

또한, 프라이밍 펌프는 실린더와 피스톤을 나사식으로 풀어주거나 조여주는 구성이어서 기밀성이나 펌핑 기능에 대한 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

즉, 필요에 따라 운전자가 직접 프라이밍 펌프를 수동조작해야만 하는 번거로움 및 육체적인 노동력을 필요로 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 실제 연료탱 크와 분사펌프 사이의 관내에 공기가 유입되었음에도 불구하고 이를 인지하지 못한 채 프라이밍 펌프를 수동으로 조작시키지 못하고 자동차를 계속 사용할 경우 시동불량 및 가속불량 등의 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료 회로 내에 설치되는 지글밸브에 의해 연료에 포함되어 있는 공기를 자동으로 분리시켜줌으로써, 엔진의 시동성과 가속성을 대폭 향상시키고, 상품성과 신뢰성을 증진시키는데 있다.

또한, 운전자 스스로가 별도의 수동조작을 할 필요가 없으므로 번거로움 및 육체적인 노동력을 감소시키는 고압 연료 공급 회로를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고압 연료 공급 회로는 연료탱크로부터 내연기관의 인젝터로 연료를 공급하기 위한 고압 연료 공급회로에 있어서, 상기 연료탱크의 연료를 빨아들여서 공기분리장치로 압송하기 위한 리프트펌프; 상기 리프트펌프에 의해 공급된 연료에 함유된 공기를 분리할 수 있도록 내부에 지글밸브를 구비한 공기분리장치; 및 상기 공기분리장치를 경유하고, 인젝터로 고압의 연료를 압송하기 위한 인젝션펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기분리장치는 분리된 공기가 저장되는 공기포집실 및 공기와 분리되는연료가 저장되는 집유실로 구획되고, 상기 공기포집실과 집유실 사이에 지글밸브가 개재되는 형상인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지글밸브는 저밀도 유체는 통과시키고 고밀도 유체는 차단하는 선택통과형 밸브인 것을 적용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고압 연료 공급 회로에 의하면, 연료 회로 내에 설치되는 지글밸브에 의해 연료에 포함되어 있는 공기를 자동으로 분리시켜주므로, 엔진의 시동성과 가속성을 대폭 향상시킬 수 있어, 상품성과 신뢰성을 증진시킬 수 있다.

또한, 운전자 스스로가 별도의 수동조작을 할 필요가 없으므로 번거로움 및 육체적인 노동력을 요하지 않으므로 편리성을 제공하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 공급 회로를 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 공급 회로가 적용된 상태를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 공급 회로는 리프 트펌프(100), 공기분리장치(200) 및 인젝션펌프(300)로 구성된다.

여기서 리프트펌프(100)는 연료탱크(미도시)에 저장된 연료를 빨아올려서 공기분리장치(200)로 압송하기 위한 것이다.

이때, 도시하지 않았지만 상기 연료탱크로부터 빨아올린 연료는 통상적으로 적용될 수 있는 연료필터를 통과하도록 하여 연료 내에 포함된 불순물을 걸러낼 수 있다.

상기와 같은 연료필터를 경유한 후, 공기분리장치(200)로 압송된다.

이러한 공기분리장치(200)는 인젝션펌프(300)의 내부에 배치되며, 상기 공기분리장치(200)의 내부는 공기포집실(210)과 집유실(220)로 격벽(240)에 의하여 구획되고, 상기 공기포집실(210)과 집유실(220)의 사이에는 지글밸브(230)가 개재된다.

이때, 지글밸브(230)는 일종의 체크밸브 기능으로 저밀도 유체는 통과시키고 고밀도 유체는 차단하는 선택통과형 밸브를 일컫는다. 이러한 지글밸브(230)의 구조는 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 리프트펌프(100)는 유입관로(110)를 통하여 상기 집유실(220)에 연결되어 상기 집유실(220)로 연료를 공급한다. 집유실(220)은 리프트펌프(100)에서 공급되는 연료를 일시적으로 저장할 수 있을 만큼 충분한 크기로 형성되어 있다.

즉, 공기분리장치(200)에 압송되는 연료는 우선적으로 집유실(220)에 저장되고, 지글밸브(230)에 의해 저밀도 유체인 공기만 지글밸브(230)를 통과하게 되므로 집유실(220)의 반대측에 위치하고 있는 공기포집실(210)로 공기가 이동하게 된다.

따라서, 고밀도 유체인 연료는 집유실(220)에 저장된 채로 인젝션펌프(300)로 압송되며, 공기는 공기포집실(210)에 저장된다.

이후, 인젝션펌프(300)에 저장된 연료는 내부에 설치된 공급펌프(미도시)와 조정밸브(미도시)의 작동에 의해 고압으로 압축되어 복수개의 인젝터(310)로 각각 압송된다.

또한, 상기 인젝션펌프(300)로부터 인젝터(310)로 과잉공급된 연료는 리턴파이프(미도시)를 경유하여 연료탱크로 돌아갈 수 있도록 리턴파이프를 추가적으로 설치할 수도 있다.

이러한 공급펌프, 조정밸브 및 리턴파이프의 구성은 당업자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 인젝션펌프(300)의 내부에 공기분리장치(200)가 설치되는 것을 예시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 도 2에 도시한 바와 같이 실린더헤드(미설명부호)의 캠샤프트(미설명부호)에 연동되도록 설치된 인젝션펌프(300)의 유입부(I)에 도달하기 전에 공기분리장치(미도시)가 별도로 장착될 수도 있다.

즉, 리프트펌프(100)로부터 압송되는 연료는 상기와 같은 공기분리장치(200)에서 연료로부터 공기가 분리된 후, 인젝션펌프(300)의 유입부(I)로 압송되고, 상기와 같이 공기가 제거된 연료는 인젝션펌프(300)에서 고압으로 압축된 후, 공급부(S)를 통하여 복수개의 인젝터로 압송될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 공급 회로를 개략적으로 도시한 흐름도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 공급 회로가 적용된 상태를 도시한 사시도.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *

100 : 리프트펌프 110 : 유입관로

200 : 공기분리장치 210 : 공기포집실

220 : 집유실 230 : 지글밸브

240 : 격벽 300 : 인젝션펌프

310 : 인젝터 I : 유입부

S : 공급부

Claims

연료탱크로부터 내연기관의 인젝터로 연료를 공급하기 위한 고압 연료 공급회로에 있어서,

상기 연료탱크의 연료를 빨아들여서 공기분리장치로 압송하기 위한 리프트펌프;

상기 리프트펌프에 의해 공급된 연료에 함유된 공기를 분리할 수 있도록 내부에 지글밸브를 구비한 공기분리장치; 및

상기 공기분리장치로부터 연료를 전달 받고, 이 연료의 압력을 높인 후 인젝터로 압송하는 인젝션펌프;를 포함하며,

상기 공기분리장치가 상기 인젝션펌프 내 또는 상기 인젝션펌프와 상기 리프트펌프 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 공급회로.
제 1항에 있어서,

상기 공기분리장치는 분리된 공기가 저장되는 공기포집실 및 공기와 분리되는 연료가 저장되는 집유실로 구획되고, 상기 공기포집실과 집유실 사이에 지글밸브가 개재되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 공급회로.
제 2항에 있어서,

상기 지글밸브는 저밀도 유체는 통과시키고 고밀도 유체는 차단하는 선택통 과형 밸브인 것을 특징으로 하는 고압 연료 공급회로.
제 2항에 있어서,

상기 공기포집실에는 외부와 연결되어 분리된 공기를 배출하는 배출라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 연료 공급회로.