KR100635097B1

KR100635097B1 - 차량용 엘피엘아이 연료시스템

Info

Publication number: KR100635097B1
Application number: KR1020050080918A
Authority: KR
Inventors: 신상익
Original assignee: 르노삼성자동차 주식회사
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-10-17

Abstract

본 발명에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템은, 연료를 저장하는 연료탱크(110)와, 연료탱크(110)에 저장된 연료를 송출시키기 위한 연료펌핑장치(120)와, 연료펌핑장치(120)에 의해 송출된 연료를 분사하기 위한 인젝터(140)와, 연료펌핑장치(120)와 인젝터(140)를 연결하는 연료 공급라인(130)과, 연료펌핑장치(120)와 연료 공급라인(130) 사이에 설치되어 연료의 급격한 방출을 막는 EFV(160)와, 연료탱크(110) 내부의 연료를 EFV(160)로 바이패스 시키기 위해 EFV(160)에 연결되는 바이패스관(186)과, 바이패스관(186)으로의 연료 유동을 제어하기 위해 바이패스관(186)에 연결되는 EFV작동밸브(180)를 포함한다. 이러한 본 발명에 의하면, 연료 공급라인(130)의 파손과 함께 연료펌핑장치(120)를 통한 연료의 유동이 원활하지 못하더라도 EFV작동밸브(180)와 바이패스관(186)을 통해 EFV(160)로 충분한 양의 연료가 공급될 수 있기 때문에, 연료탱크(110)에서의 급속한 연료 방출을 안정적으로 차단시킬 수 있다.

엘피엘아이, EFV, EFV작동밸브, 바이패스관

Description

차량용 엘피엘아이 연료시스템{LIQUID PHASE LPG INJECTION FUEL SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 종래 엘피엘아이 연료시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템의 동작을 설명하기 위해 요부구성을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110...연료탱크 110a...연료 저장실

120...연료펌핑장치 130...연료 공급라인

135...차단밸브 140...인젝터

150...연료 리턴라인 152...압력레귤레이터

160...EFV 161...과류차단부재

161a...미세통과공 162...시트부재

163,185...복귀스프링 170...매뉴얼밸브

180...EFV작동밸브 182...하우징

182a...유입구 183...베이스부재

183a...유출구 184...개폐부재

186...바이패스관 190...ECU

본 발명은 차량용 엘피엘아이 연료시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료탱크에 연결되는 각종 연료배관이나 연료펌핑장치에 이상이 발생하여 연료탱크에서 연료가 급속히 방출될 경우 이러한 연료의 방출을 안정적으로 차단시킬 수 있는 차량용 엘피엘아이 연료시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 엘피엘아이(LPLI) 연료시스템은 연료탱크 내부의 LPG 연료를 연료펌핑장치를 통해 가압하여 액상상태의 LPG 연료를 인젝터를 통해 연소실로 직접 분사하는 연료시스템이다.

이러한 엘피엘아이 연료시스템은 베이퍼라이저를 통해 기체 상태의 LPG 연료를 엔진으로 공급하던 기존 LPG 믹서시스템에 비해 연료밀도가 증가되어 엔진의 출력이 향상되고, 인젝터를 통한 연료의 정밀제어분사를 통해 배기가스 유해물질이 저감되는 이점이 있다.

도 1에는 종래 엘피엘아이 연료시스템의 구성이 개략적으로 나타나 있다.

도 1에 나타내 보인 것과 같이, 종래 엘피엘아이 연료시스템은 연료탱크(10) 와 인젝터(20)가 설치된 연료레일을 구비하며, 이들 사이에는 각각 연료공급라인(30)과 연료리턴라인(40)이 설치된다.

연료탱크(10)의 내부에는 액상의 LPG를 가압하여 연료공급라인(30)을 따라 인젝터(20)로 공급하기 위한 연료펌핑장치(50)가 설치된다. 연료공급라인(30)에는 연료펌핑장치(50)의 구동시 개방되도록 체크밸브 형태의 차단밸브(62)가 설치되고, 연료리턴라인(40)에는 인젝터(20) 측 연료압이 연료탱크(10) 내부의 연료압보다 소정크기 더 크게 형성되도록 하여 연료 분사압을 형성하기 위한 압력레귤레이터(61)가 설치된다. 이 압력레귤레이터(61)는 차단밸브(62)와 함께 압력조절유닛(60)을 이룬다. 이러한 엘피엘아이 연료시스템의 각 구성은 엔진의 출력모드에 따라 ECU(70)를 통해 자동으로 제어된다.

ECU(70)의 제어에 의해 연료펌핑장치(50)가 구동되고 차단밸브(62)가 개방되면 연료탱크(10) 내부의 액상 LPG는 연료공급라인(30)을 따라 송출되어 인젝터(20)에 의해 액상상태로 엔진으로 분사된다. 이때, 인젝터(20)로부터 분사되지 않은 잔여 연료는 압력레귤레이터(62)를 거치면서 승압된 후 연료리턴라인(40)을 따라 다시 연료탱크(10)로 복귀된다.

이와 같은 기본적인 구성 이외에 엘피엘아이 연료시스템은 고압의 LPG를 사용하는 연료시스템이기 때문에, 가스안전에 대한 법규에 따라 여러 가지 안전장치를 구비한다. 이러한 안전장치로써 연료펌핑장치(50)와 연료 공급라인(30) 사이에는 EFV(Excess Flow prevention Valve, 과류방지밸브, 80)가 설치된다.

EFV(80)는 연료탱크(10)에서 엔진으로 연결되는 연료 공급라인(30)이 파손되 어 연료탱크(10)에서 대기 중으로 LPG가 급속하게 방출될 경우, 연료탱크(10)에서 급속하게 방출되는 연료를 차단하는 기능을 갖는 안전장치이다. EFV(80)는 연료의 누출이 발생될 때 연료탱크(10) 쪽 압력과 파손된 연료 공급라인(30) 사이의 압력차에 의해 구동되는데, 규격상 연료의 방출을 완전히 차단하지는 않고 1mm 이하의 균압노즐을 구비하여 연료를 미소량 누출시키게 된다.

그런데, 이와 같은 종래 엘피엘아이 연료시스템에 있어서 연료탱크(10)와 EFV(80) 사이에 내부구조가 복잡한 연료펌핑장치가 설치되는 경우, 연료 공급라인(30)의 파손과 함께 연료펌핑장치를 통한 연료 유동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 이러한 경우에 연료탱크(10) 내의 연료가 EFV(80)로 쉽게 전달되지 못하여 EFV(80)가 작동되지 않게 될 수 있으며, 이로 인해 연료의 과다 누출로 인한 위험한 상황이 초래될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, EFV로 연료를 공급하기 위한 별도의 EFV작동밸브를 설치하여, 연료 공급라인의 파손과 함께 연료펌핑장치에 이상이 발생할 경우 연료탱크에서의 급속한 연료 방출을 안정적으로 차단시킬 수 있는 차량용 엘피엘아이 연료시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템은, 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크에 저장된 연료를 송출시키기 위한 연료펌핑장치와, 상기 연료펌핑장치에 의해 송출된 연료를 분사하기 위한 인젝터 와, 상기 연료펌핑장치와 상기 인젝터를 연결하는 연료 공급라인과, 상기 연료펌핑장치와 상기 연료 공급라인 사이에 설치되어 연료의 급격한 방출을 막는 EFV와, 상기 연료탱크 내부의 연료를 상기 EFV로 바이패스 시키기 위해 상기 EFV에 연결되는 바이패스관과, 상기 바이패스관으로의 연료 유동을 제어하기 위해 상기 바이패스관에 연결되는 EFV작동밸브를 포함한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 있어서, 상기 EFV작동밸브는 상기 연료탱크 내부의 연료 저장실과 연결되는 유입구 및 상기 유입구와 상기 바이패스관의 유로를 연결하는 유출구를 갖는 본체와, 상기 유입구를 개폐시키도록 상기 본체 내부에 이동 가능하게 설치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재를 탄성 지지하는 복귀스프링을 포함한다.

여기에서, 상기 EFV작동밸브의 본체는 상부에 상기 유입구가 구비되고 하부는 개방되는 하우징과, 상기 유출구가 구비되고 상기 하우징의 개방된 하부를 덮도록 설치되는 베이스부재를 포함한다.

그리고, 상기 EFV작동밸브는 상기 연료탱크 내부에 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템의 동작을 설명하기 위해 요부구성을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

도 2에 나타내 보인 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템은, 연료 저장실(110a)을 구비하는 연료탱크(110)와, 연료 저장실(110a)의 연료를 연료 공급라인(130)을 통해 송출시키는 연료펌핑장치(120)와, 연료 공급라인(130)을 통해 송출되는 LPG 연료를 엔진에 액상상태로 분사시키는 인젝터(140)와, 분사되지 않은 연료를 연료탱크(110)로 재유입시키기 위해 연료 리턴라인(150)을 통해 유동하는 연료를 승압시키는 압력레귤레이터(152)와, 연료탱크(110)와 연료 공급라인(130) 사이에 설치되는 EFV(160)를 포함하여 이루어진다.

LPG 연료가 저장되는 연료탱크(110)의 연료 저장실(110a)에는 리저브 컵(112)이 설치된다. 리저브 컵(112)은 연료 저장실(110a)과 별도의 연료 흡입실(112a)을 형성하며, 이 연료 흡입실(112a)에 연료펌핑장치(120)가 설치된다.

연료펌핑장치(120)에는 연료를 인젝터(140)로 송출하기 위한 연료 공급라인(130)이 연결되는데, 연료펌핑장치(120)와 인젝터(140) 사이의 연료 공급라인(130) 상에는 연료펌핑장치(120)가 작동될 때 개방되어 연료의 역류를 방지하는 차단밸브(135)가 설치된다. 연표펌핑장치(120), 인젝터(140) 및 차단밸브(135)는 엔진의 출력모드에 따라 ECU(190)에 의해 제어되며, 인젝터(140)는 연료펌핑장치(120)에 의해 송출된 연료를 엔진에 액상상태로 분사한다.

인젝터(140)에는 분사되지 않은 연료를 연료탱크(110)로 재유입시키기 위해 연료탱크(110)에까지 연장되는 연료 리턴라인(150)이 연결된다. 이 연료 리턴라인(150) 상에는 분사되지 않은 연료의 상태를 감지하기 위한 온도 및 압력센서(154)(156)와, 연료 리턴라인(150)을 따라 연료탱크(110)로 향하는 연로를 승압시 키기 위한 압력레귤레이터(152)가 설치된다. 연료가 액상상태로 연료탱크(110)로 재유입되기 위해서는 연료 리턴라인(150)을 따라 유동하는 연료가 연료 저장실(110a)의 압력보다 높은 압력으로 연료탱크(110)로 유입되어야 하기 때문에 압력레귤레이터(152)는 연료를 연료 저장실(110a)의 압력보다 높은 압력으로 승압시키는 것이다.

EFV(Excess Flow prevention Valve, 과류방지밸브, 160)는 연료펌핑장치(120)와 연료 공급라인(130) 사이에 설치되며, 도 3에 나타내 보인 것과 같이, 매뉴얼밸브(170)와 함께 멀티밸브유닛을 이룬다. EFV(160)는 연료 공급라인(130)이 파손되어 연료탱크(110)의 연료가 급격하게 방출될 경우 연료의 누출을 막는 역할을 하며, 과류차단부재(161)와, 시트부재(162)를 포함하여 이루어진다.

시트부재(162)는 연료펌핑장치(120)의 토출부와 매뉴얼밸브(170)로 이어지는 연결로(170a)를 연결하는 유로(162a)를 구비하며, 과류차단부재(161)는 유로(162a)를 개폐시키도록 시트부재(162)에 상하 이동이 가능하게 설치된다. 과류차단부재(161)는 시트부재(162)에 설치되는 복귀스프링(163)에 의해 탄성 지지되며, 정상 상태에서는 시트부재(162)의 유로(162a)를 개방하여 연료펌핑장치(120)에서 송출되는 연료가 매뉴얼밸브(170)로 원활하게 이동되도록 한다.

그러나, 과류차단부재(161)는 연료 공급라인(130)이 파손되어 연료탱크(110)의 연료가 급격히 방출될 경우, 방출되는 연료의 유동압에 의해 하부방향으로 이동하여 시트부재(162)의 유로(162a)를 차폐시킨다. 이에 의해 연료탱크(110)에서 연료의 급격한 방출은 차단된다. 이때, 연료탱크(110)에서 연료의 방출이 완전히 차 단되는 것이 아니며, 과류차단부재(161)에 구비된 미세통과공(161a)을 통해 소량의 연료가 방출된다.

매뉴얼밸브(170)는 사용자의 조작에 의해 작동되며, 연료 공급라인(130)을 통한 연료 공급을 완전히 차단시키는 역할을 한다.

도 2에 나타내 보인 것과 같이, EFV(160)에는 연료탱크(110)의 연료를 EFV(160)로 바이패스 시키기 위한 바이패스관(186)의 일단이 연결된다. 바이패스관(186)의 타단은 바이패스관(186)을 통한 연료의 바이패스를 제어하기 위해 연료탱크(110) 내부에 설치되는 EFV작동밸브(180)와 연결된다.

EFV작동밸브(180)는 도 3에 나타내 보인 것과 같이, 유입구(182a) 및 유출구(183a)를 갖는 본체(181)와, 유입구(182a)를 개폐시키는 개폐부재(184)를 포함하여 이루어진다.

본체(181)는 하부가 개방되는 하우징(182)과, 하우징(182)의 개방된 하부를 덮도록 설치되는 베이스부재(183)를 포함한다. 유입구(182a)는 하우징(182)의 상부에 구비되어 연료 저장실(110a)과 하우징(182)의 내부 공간을 연결한다. 유출구(183a)는 베이스부재(183)에 구비되며 하우징(182)의 내부 공간과 연료탱크(110) 일측에 구비된 통공(110b)을 연결한다. 이 연료탱크(110)의 통공(110b)에 바이패스관(186)의 타단이 결합됨으로써 유출구(183a)는 바이패스관(186)과 연결된다.

개폐부재(184)는 하부 방향으로 연장되는 결합축(184a)을 구비하며, 이 결합축(184a)은 베이스부재(183)의 중심에 구비된 결합공(183b)에 상하 슬라이드 가능하게 결합된다. 개폐부재(184)의 하부는 베이스부재(183)에 설치되는 복귀스프링 (185)에 의해 탄성 지지된다. 이러한 구성에 의해, 개폐부재(184)는 유입구(182a)에서 하우징(182)의 내부 공간으로 연장 구비된 시트부(182b)에 밀착된 상태에 있게 된다. 개폐부재(184)는 유입구(182a)와 유출구(183a) 사이의 압력차가 크게 발생될 경우에만 하부 방향으로 이동되어 시트부(182b)에서 이격된다.

이하, 도 2내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘피엘아이 연료시스템의 동작에 대하여 설명한다.

엘피엘아이 연료시스템의 동작을 설명함에 있어서, 연료펌핑장치(120)에 의해 연료 공급라인(130)을 따라 송출된 연료가 인젝터(140)에 의해 액상상태로 분사되는 정상상태 동작은 종래와 같으므로 이에 대한 설명은 생략하고, 연료 공급라인(130)이 파손되어 연료탱크(110)에서 연료가 급격하게 방출되는 비정상상태에서의 동작을 설명한다.

연료 공급라인(130)이 파손되면 그 파손부위에서 연료가 누출되면서 연료탱크(110)와 연료 공급라인(130) 사이에는 커다란 압력차가 발생된다. 이러한 압력차에 의해 도 4에 나타내 보인 것과 같이, 연료탱크(110) 내에 저장된 고압의 연료가 EFV작동밸브(180)의 개폐부재(184)를 하부 방향으로 가압하면서 개폐부재(184)가 시트부(182b)에서 이격된다.

이에 의해, 유입구(182a)가 개방되며 개방된 유입구(182a)를 통해 연료탱크(110) 내부의 연료가 하우징(182) 내부로 유입된다. 하우징(182) 내부로 유입된 연료는 베이스부재(183)의 유출구(183a)를 통해 바이패스관(186)으로 유동하고, 바이패스관(186)을 통해 유동된 연료는 연료펌핑장치(120)에서 배출되는 연료와 함께 EFV(160)의 과류차단부재(161)를 하부 방향으로 가압한다. 이에 의해, 과류차단부재(161)가 하부 방향으로 이동하여 시트부재(162)에 접하면서 시트부재(162) 내부의 유로(162a)를 차단한다. 따라서, 연료탱크(110)에서의 연료의 급격한 방출이 차단되며 연료 공급라인(130)의 파손부위에서의 연료 누출은 현저히 줄어들게 된다.

EFV(160)의 과류차단부재(161)가 연료 공급라인(130)으로 연결되는 유로(162a)를 차단한 상태에서도 연료탱크(110)의 연료는 과류차단부재(161)의 미세통과공(161a)을 통해 미소량이 방출된다.

이와 같은 본 발명에 의한 엘피엘아이 연료시스템은, 연료 공급라인(130)의 파손과 함께 연료펌핑장치(120)의 고장 등으로 인해 연료펌핑장치(120) 내부의 유로를 통한 연료의 유동이 원활하지 못하더라도 EFV작동밸브(180) 및 바이패스관(186)을 통해 충분한 양의 연료가 EFV(160)로 공급되기 때문에, EFV(160)가 작동되는 데에는 문제가 없다.

이상에서 설명한 것과 같은 본 발명에 의하면, 연료탱크에서의 연료의 급격한 방출을 막아주는 EFV에 연료탱크의 연료를 바이패스시키기 위한 바이패스관이 연결되고 바이패스관을 통한 연료의 유동을 EFV작동밸브가 제어하기 때문에, 연료 공급라인의 파손과 함께 연료펌핑장치를 통한 연료의 유동이 원활하지 못하더라도 EFV로 충분한 양의 연료가 공급될 수 있다. 따라서, 종래에 비해 연료탱크에서의 급속한 연료 방출을 안정적으로 차단시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 도면화되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다.

Claims

연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크에 저장된 연료를 송출시키기 위한 연료펌핑장치와, 상기 연료펌핑장치에 의해 송출된 연료를 분사하기 위한 인젝터와, 상기 연료펌핑장치와 상기 인젝터를 연결하는 연료 공급라인과, 상기 연료펌핑장치와 상기 연료 공급라인 사이에 설치되어 연료의 급격한 방출을 막는 EFV를 구비하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템에 있어서,

상기 연료탱크 내부의 연료를 상기 EFV로 바이패스 시키기 위해 상기 EFV에 연결되는 바이패스관과, 상기 바이패스관으로의 연료 유동을 제어하기 위해 상기 바이패스관에 연결되는 EFV작동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 EFV작동밸브는, 상기 연료탱크 내부의 연료 저장실과 연결되는 유입구 및 상기 유입구와 상기 바이패스관의 유로를 연결하는 유출구를 갖는 본체와, 상기 유입구를 개폐시키도록 상기 본체 내부에 이동 가능하게 설치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재를 탄성 지지하는 복귀스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 본체는 상부에 상기 유입구가 구비되고 하부는 개방되는 하우징과, 상기 유출구가 구비되고 상기 하우징의 개방된 하부를 덮도록 설치되는 베이스부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 EFV작동밸브는 상기 연료탱크 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템.