CN102562363A - 用于车辆的液化石油喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的液化石油喷射系统，包括：对燃料进行存储的罐体；燃料泵，所述燃料泵将从所述罐体导入的燃料经过吸入管线而传输到发动机；以及燃料截止阀，所述燃料截止阀安装在所述罐体上，并且对吸入管线的打开和关闭进行控制，其中燃料流动的路径在罐体中形成，并且具有预定尺寸的液体腔室在所述路径中形成，在液体腔室中包括入口和出口，燃料经过所述入口而被导入，燃料经过所述出口而被排出，所述燃料截止阀包括：线圈，电流施加到所述线圈；第一柱塞，随着电流施加到所述线圈，所述第一柱塞在纵向方向上向上运动；以及第二柱塞，该第二柱塞具有管状形状、插入到所述液体腔室内并设置在所述第一柱塞的端部处。

Description

用于车辆的液化石油喷射系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年12月6日在韩国知识产权局提交的专利申请No.10-2010-123370的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的液化石油喷射(LPI)系统，更特别地，本发明涉及一种用于车辆的LPI系统，其改进了相关技术中的燃料截止阀、燃料分配管道和燃料泵的结构，以便抑制热量产生并更有效地供应燃料。

背景技术

简称为LPG的液化石油气以液体形式进行存储。由于LPG在石化乙烯过程中一起产生，并且相对低廉，所以除了家用或工业燃料之外，LPG还用作车辆燃料。

利用LPG作为燃料的车辆包括罐体(bombe)以存储LPG。

公知的LPG车辆具有结构相似于汽油发动机的发动机，但是与汽油车辆的发动机相比差别最明显的特征在于，去掉了燃料喷射设备。由于LPG容易进行汽化，所以不需要是外部空气与燃料彼此混合并使得混合物汽化的燃料喷射设备。

然而，近年来，已经推出了具有稳定地供应燃料并提高了燃烧效率的燃料喷射设备的LPG车辆，从而防止在冬季出行起动故障，提高输出和燃料效率。本申请人已经开发并推出了一种按照将LPG燃料直接喷射到发动机汽缸的方法而驱动的液化石油喷射(LPI)系统。

同时，维持高压状态的状态下将LPG传输至发动机，其目的是为了直接将LPG传输到发动机。最初的LPI系统具有燃料泵嵌入罐体中的结构。然而，由于燃料泵嵌入罐体中，所以首先应当回收保持在罐体中的LPG，以进行维修。因此，维修需要大量的时间和成本花费。此外，由于嵌入了引起振动和噪声的燃料泵，所以需要另外安装用于抑制振动和噪声的减震设备。而且，罐体通过焊接金属容器而进行制造，但是在焊接操作时产生的杂质会使燃料泵出现故障。因此，为了解决该问题，在近来的LPI系统中，燃料泵分离地安装在罐体外部。

图1A显示了燃料泵安装在罐体外部的结构。参考该图，多阀组件安装在罐体的下部。根据起动信号而打开和关闭燃料(液体LPG)的燃料截止阀、在管道损坏时防止罐体中的燃料快速排出的溢流防止阀、以及在车辆长时间停车时手动抑制燃料排出的手动导出阀被模块化并安装在多阀组件上。

如电磁阀的公知的燃料截止阀安装在罐体上，以截止图1B所示的燃料流动的路径。也即，在形成该路径的位置处形成有液体腔室，并且分别在液体腔室的一侧和另一侧处形成入口和出口。在此情形下，柱塞安装为通过利用弹簧的弹性力而截止出口。此外，柱塞随着将电流施加到线圈所产生的电动力而升起，从而打开出口。

而且，LPI系统的燃料泵包括适合汽缸数量(发动机汽缸的数量)的燃料腔室，以将燃料供应到发动机的每一个汽缸。燃料腔室具有的结构中，燃料分配管道联接到燃料泵的下部以接收燃料，该燃料分配管道具有环形形状并包括多个接头并且与吸入管线连接，这些接头突出以与每一个燃料腔室联接。此外，经过接头而导入到燃料腔室内的燃料根据由泵柱塞的往复运动操作引起的容积变化而经过燃料供应管线被输送到发动机，其如图1C所示。泵柱塞由隔膜支撑，并且随着偏心凸轮的旋转而往复运动，该偏心凸轮安装在电机的旋转轴上，并且一侧的直径大于另一侧的直径。因此，在泵柱塞往复运动的同时，隔膜也振动，因此燃料腔室的容积重复地增大和减小。内部压力根据容积变化重复地变化，并且燃料被排出到燃料泵的外部(排出到燃料供应管线)。同时，燃料泵包括润滑剂密封的部段，在此处润滑剂被密封以使电机平滑旋转。由于润滑剂是易挥发成分，因此在电机壳体中形成通气孔，并且安装在电机壳体外部的壳体安装为不在其内部进行密封，从而将经过通气孔排出的润滑剂的气体被排出到外部。

此外，从燃料泵排出的燃料被供应到燃料供应管线，并且经过主过滤器和调节器而被供应到发动机的喷射器，并且在发动机中并未消耗的残留燃料经过返回管线而被返回到罐体。

发明内容

然而，在上述配置的公知LPI系统中，在像如FTP模式(排气测试时使用的模式)驱动和宽开口节流(WOT)驱动时较大载荷施加到各部件的情况下，燃料流量变差，从而在燃料穿过燃料截止阀时产生热量，或者燃料排出性能经常出现问题。此外，热量的产生使得LPG汽化并且使阀的耐用性能变差，燃料排出性能的变差使得车辆的动力变差。

另外，当车辆发生外部碰撞时，结果会使隔膜受到损坏，经过通气孔排出到大气中的燃料引起火灾。

因此，本发明致力于提供一种用于车辆的液化石油喷射(LPI)系统，其能够抑制燃料截止阀的热量产生并平稳地传输燃料，并且甚至在隔膜受到损坏时能够防止燃料泄漏。

本发明的示例性实施方案提供了一种用于车辆的LPI系统，包括：罐体，所述罐体对燃料进行存储；燃料泵，所述燃料泵将从所述罐体导入的燃料经过吸入管线而传输到发动机；以及燃料截止阀，所述燃料截止阀安装在所述罐体上，并且对吸入管线的打开和关闭进行控制，其中燃料流动的路径在所述罐体中形成，并且具有预定尺寸的液体腔室在所述路径中形成，在所述液体腔室中包括入口和出口，燃料经过所述入口而被导入，燃料经过所述出口而被排出，所述燃料截止阀包括：线圈，电流施加到所述线圈；第一柱塞，随着电流施加到所述线圈，所述第一柱塞在纵向方向上向上运动；以及第二柱塞，所述第二柱塞具有管状形状，该第二柱塞插入到所述液体腔室内并设置在所述第一柱塞的端部处，所述第二柱塞在一侧处具有相对缩小的小直径部分，且在另一侧处具有相对扩张的大直径，并且所述第一柱塞对所述第二柱塞加压，并且截止所述出口，所述小直径部分的端部设置为面对所述第一柱塞的所述端部，并且所述大直径的端部设置为面对所述出口。

此外，电流施加到所述线圈，从而利用相对高的电压使所述第一柱塞向上运动，并且利用相对低的电压维持所述第一柱塞的向上运动。也即，在电流施加的所述线圈的情况下，维持所述第一柱塞的向上运动的维持电压被设置为低于使所述第一柱塞向上运动的初始电压。

具有扩张直径的凸缘在所述第二柱塞的小直径部分的端部处形成，并且接触所述凸缘的弹性构件安装在所述第一柱塞的端部处。

另外，多个燃料腔室以圆形形式设置在所述燃料泵中，以对于发动机的每一个汽缸分配燃料，并且与所述吸入管线一起联合起来将燃料分配到每一个所述燃料腔室的燃料分配设备包括：下杯部，其中圆形凹槽在所述下杯部的底部内表面上形成，并且所述圆形凹槽的一侧连接到所述吸入管线；以及分配板，所述分配板联接到所述下杯部的底部表面上的所述圆形凹槽的上部，并且该分配板具有多个路径凹槽，从而分别与多个燃料腔室连通。

另外，取决于隔膜的振动，所述燃料泵根据容积变化而传输燃料，并且随着电机的操作(该电机具有在旋转轴上形成的偏向凸轮)，所述隔膜进行振动，并且排出孔在联接到所述电机的外部的壳体中形成，并且当内部压力达到预定压力时，安装有关闭所述排出孔的止回阀，以对所述壳体的内部进行密封。

所述止回阀包括：弹簧，所述弹簧安装在形成于所述壳体中的所述排出孔的入口处；以及截止构件，所述截止构件联接到所述弹簧的端部，并且当所述壳体的内部压力达到预定压力时，所述截止构件克服所述弹簧的弹性而截止所述排出孔的入口。

本发明的示例性实施方案包括第一柱塞和第二柱塞，所述第一柱塞根据电信号进行操作，所述第二柱塞根据内部和外部之间的压力差进行操作，从而减小动力消耗。因此，由于具有相同尺寸的线圈和柱塞能够打开和关闭的路径的直径能够扩张(尽管该路径更大，但是抑制了热量的产生，并且该路径能够打开和关闭)，所以能够提高燃料的传输效率。

另外，当入口被最初打开时需要相对大的电动力，并且电流施加通过利用电磁阀的电特性而受到控制，该电磁阀能够利用相对较小的电动力而维持在打开状态，从而进一步减小从所述线圈产生的热量。

而且，根据本发明的示例性实施方案的燃料分配设备具有简单的结构从而节省了成本，该燃料分配设备用于取代由于形状复杂而生产成本增大的燃料分配管道。此外，根据本发明的示例性实施方案的燃料泵安装到壳体的内部，并且止回阀安装为甚至在隔膜损坏时防止燃料泄漏到外部。

附图说明

图1A为显示燃料泵安装在外部的用于车辆的LPI系统的配置的视图；

图1B为公知燃料截止阀的横截面图；

图1C为显示安装在燃料泵的下部中的公知燃料泵和燃料分配管道的形状的视图；

图2为显示根据本发明的示例性实施方案的燃料截止阀的横截面图；

图3为显示根据本发明的示例性实施方案的燃料截止阀在打开出口时的操作的横截面图；

图4显示了根据本发明的示例性实施方案的燃料分配设备；

图5为根据本发明的示例性实施方案的燃料泵的横截面图，该燃料泵上安装有止回阀。

[部分元件符号说明]

1c罐体             2c多阀组件        3c电磁阀

7a吸入管线         5c燃料泵          6c主过滤器

7c燃料供应管线     8c返回管线        9c调节器

11c发动机          1b线圈            2b入口

3b路径             4b柱塞            5b液体腔室

6b出口             1a润滑剂密封的部段

2a燃料腔室         3a通气孔          4a电机壳体

5a壳体             6a接头            8a燃料分配管道

9a吸入管线         11a隔膜           12a泵柱塞

13a偏心凸轮        14a旋转轴         111液体腔室

112出口            120吸入管线       113电机壳体

114壳体            115通气孔         119旋转轴

116润滑剂密封的部段117隔膜           118泵柱塞。

具体实施方式

根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的LPI系统包括罐体、燃料泵以及燃料截止阀，罐体对燃料进行存储，燃料泵与罐体分离并将从罐体导入的燃料经过吸入管线而传输到发动机，燃料截止阀安装在罐体上并且对吸入管线的打开和关闭进行控制。下面，将更为具体地描述根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的LPI系统。

参考图2，在燃料流动的路径上，燃料导入其内的入口(定位在图中第一柱塞的后部，并且未示出)和燃料经其排出到燃料泵的出口与具有预定尺寸的液体腔室中的吸入管线相连通。

此外，燃料截止阀包括线圈23，当电流施加到线圈23时，线圈23产生电动力；第一柱塞20，其设置为通过弹簧22向下运动，并且通过从线圈23产生的电动力而克服弹簧22的弹性力向上运动；以及第二柱塞10，其以管道形式插入到液体腔室内并设置在第一柱塞20的端部处，第二柱塞10在其一侧处具有直径相对缩小的小直径部分10b，且在另一侧处具有直径相对扩张的大直径部分10c。第二柱塞10被安装为通过第一柱塞20而被加压，第一柱塞20通过弹簧22而向下运动以截止出口。此外，第二柱塞10的小直径部分10b的端部设置为面对第一柱塞20的端部，并且大直径部分10c的端部设置为面对所述出口。

由橡胶材料制成的弹性构件21安装在第一柱塞20的端部上，并且具有扩张直径的凸缘10a在第二柱塞10的小直径部分10b的端部上形成。(尽管图中未示出，但是第二柱塞通过支架等而被引导，以便在不分离的同时随着第一柱塞的上下运动而在纵向方向上运动)。

当出口被打开时，如上配置的燃料截止阀按照图3所示进行操作。参考图3，第一柱塞20对第二柱塞10加压，并且关闭连接到吸入管线的出口，从而在车辆起动之前截止燃料的排出。在此情况下，作为凸缘10a接触弹性构件21的状态，燃料(经过入口从罐体导入)充满液体腔室。(当(随着车辆起动)电流施加到线圈23时)，第一柱塞20通过电动力而向上运动。因此，由于凸缘10a和弹性构件21彼此分离，所以燃料被导入到第二柱塞10。此外，随着燃料的导入，第二柱塞10的内部和外部压力彼此相同。在此情况下，(小直径部分10b的横截面A小于大直径部分10c的横截面B，并且大直径部分10c长于小直径部分10b)大直径部分10c的表面面积大于小直径部分10b的表面面积，从而浮力超过重力。因此，第二柱塞10向上运动以接触弹性构件21。从而，关闭出口的大直径部分10c的端部与出口分离，以起动燃料的排出。

此外，当停止将电流施加到线圈23时，第一柱塞20向下运动，并且第二柱塞10通过弹簧22的弹性力而被加压，并且第二柱塞10关闭出口。在此情况下，填充在第二柱塞10中的燃料排出到出口。

同时，在根据本发明的示例性实施方案的LPI系统中，在电流施加到线圈23的情况下，使第一柱塞20向上运动的初始电压(13至14V)设置为低于使第一柱塞20向上运动的维持电压(4至6V)。也即，只有在第一柱塞20初始向上运动时才直接供应车辆的电压，从而最大化地抑制从线圈23产生热量，并且当在经过预定时间之后电压稳定时，供应到第一柱塞20的电压降低并进行供应。

根据如上所述的本发明的示例性实施方案，由于抑制了通过温度升高而产生的气泡，并且(管道阻力降低)能够打开和关闭具有进一步扩张的直径的路径，所以该路径可以配置为大于相关技术中的路径。

而且，本发明的示例性实施方案提供了一种燃料分配设备，其由下杯部30和分配板32构成，而不是公知的燃料分配管道(如图1C所示)。如上所述，在LPI系统的燃料泵中，为发动机的多个汽缸的每一个提供燃料腔室，以将燃料供应到每一个发动机汽缸，并且燃料腔室设置为形成为了圆形形式。因此，燃料分配设备具有杯状形状，并且圆形凹槽31在其底部内表面上形成，圆形凹槽31的一侧由连接到吸入管线的下杯部30形成，并且分配板在下杯部30的底部内表面上联接到圆形凹槽31的上部，并且该分配板具有多个路径凹槽33，以分别与燃料腔室连通，其如图4所示。优选地，图4显示了下杯部30的内部形状被切割以进行更具体显示的状态。具有这样的结构的燃料分配设备具有使路径长度最小化(因为去掉了公知的接头)并使燃料循环的结构，因此抑制了气泡的产生，并且燃料分配设备具有更为简单的形状(与公知燃料分配管道相比)，进而节省了制造成本。

另外，在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的LPI系统中，止回阀在燃料泵的壳体中形成，从而甚至在隔膜损坏时防止燃料泄漏。

也即，与公知结构一样，通气孔在电机壳体中形成，从而将作为挥发性成分的润滑剂的气体成分排出到外部，并且如图5所示，在壳体的一侧处冲压出了排出孔42并且安装了止回阀安装。也即，联接到电机外部的壳体被安装成对其内部进行密封，并且排出孔42在一侧处形成，并且当内部压力达到预定压力时，止回阀关闭排出孔，以对壳体的内部进行密封。该止回阀包括安装在排出孔42的入口处的弹簧41以及联接到弹簧41的端部的止回阀40，排出孔42在壳体中形成。

因此，在排出孔42通过弹簧的弹性力而打开的同时，截止阀40待命，并且当燃料导入到壳体内并且壳体的内部压力随着隔膜受损而增大时，截止构件40克服弹簧41的弹性以截止排出孔42的入口。

如上所述，公开于本说明书和附图中的示例性实施方案仅是用于帮助理解本发明的预定实例，并非旨在限定本发明的范围。本领域技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围和精神的条件下可以进行各种修改和改变。

Claims (6)

1.一种用于车辆的液化石油喷射系统，包括：

罐体，所述罐体对燃料进行存储；

燃料泵，所述燃料泵将从所述罐体导入的燃料经过吸入管线而传输到发动机；以及

燃料截止阀，所述燃料截止阀安装在所述罐体上，并且对吸入管线的打开和关闭进行控制，

其中燃料流动的路径在所述罐体中形成，并且具有预定尺寸的液体腔室在所述路径中形成，在所述液体腔室中包括入口和出口，燃料经过所述入口而被导入，燃料经过所述出口而被排出，

所述燃料截止阀包括：线圈，电流施加到所述线圈；第一柱塞，随着电流施加到所述线圈，所述第一柱塞在纵向方向上向上运动；以及第二柱塞，所述第二柱塞具有管状形状，该第二柱塞插入到所述液体腔室内并设置在所述第一柱塞的端部处，所述第二柱塞在一侧处具有相对缩小的小直径部分，且在另一侧处具有相对扩张的大直径，并且

所述第一柱塞对所述第二柱塞加压并且截止所述出口，所述小直径部分的端部设置为面对所述第一柱塞的所述端部，并且所述大直径的端部设置为面对所述出口。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的液化石油喷射系统，其中施加到所述线圈的电流被设置为使得维持所述第一柱塞的向上运动的维持电压低于使所述第一柱塞向上运动的初始电压。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的液化石油喷射系统，其中在所述第二柱塞的小直径部分的端部处形成了具有扩张直径的凸缘，并且接触所述凸缘的弹性构件安装在所述第一柱塞的端部处。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的用于车辆的液化石油喷射系统，其中多个燃料腔室以圆形形式设置在所述燃料泵中，以对于发动机的每一个汽缸分配燃料，并且

与所述吸入管线一起联合起来而将燃料分配到每一个所述燃料腔室的燃料分配设备包括：下杯部，其中圆形凹槽在所述下杯部的底部内表面上形成，并且所述圆形凹槽的一侧连接到所述吸入管线；以及分配板，所述分配板联接到所述下杯部的底部表面上的所述圆形凹槽的上部，并且该分配板具有多个路径凹槽，以分别与所述多个燃料腔室连通。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的用于车辆的液化石油喷射系统，其中取决于隔膜的振动，所述燃料泵根据容积变化而传输燃料，并且随着具有在旋转轴上形成的偏向凸轮的电机的操作，所述隔膜进行振动，并且

在联接到所述电机的外部的壳体中形成有排出孔，并且当内部压力达到预定压力时，安装有关闭所述排出孔的止回阀，以对所述壳体的内部进行密封。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的液化石油喷射系统，其中所述止回阀包括：弹簧，所述弹簧安装在形成于所述壳体中的所述排出孔的入口处；以及截止构件，所述截止构件联接到所述弹簧的端部，并且

当所述壳体的内部压力达到预定压力时，所述截止构件克服所述弹簧的弹性而截止所述排出孔的入口。

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