KR100681062B1 - Ｌｐｉ엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPI엔진이 탑재된 차량에 있어 LPI엔진 정지시 초래되는 배기가스 배출량을 제어하는 장치에 관한 것이다.

이 같은 본 발명은, 공회전 운전시 진공이 이루어진 진공실을 LPI엔진에 설치한 상태에서 그 진공실을 흡기관과 연료라인에 연결하여 둠으로써, 엔진이 정지되어 연료라인의 압력이 증기압으로 낮아졌을 때 진공실과 연료라인을 연결시켜 연료라인의 압력을 일정수준 이하(예; 1bar 이하)로 떨어뜨려 인젝터와 그 주위의 압력차를 없애면서 연료가 누유되는 것을 방지함은 물론 그 연료누유로 인한 배기가스의 배출량을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치를 제공한다.

인젝터, LPI엔진, 진공실

Description

ＬＰＩ엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치{Exhaust gas output control device at LPI engine stop}

도 1은 종래 LPI엔진의 구성도.

도 2는 종래 바이패스라인이 포함된 LPI엔진의 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치에 대한 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11; 연료펌프 12; 체크밸브

13; 연료탱크 13; 제 1 슈트오프밸브

15; 압력조절기 16; 밸브

17; 바이패스라인 18; 연료라인

19; 인젝터 20; 흡기관

30; 진공실 31,32; 제 2,3 슈트오프밸브

33,34; 제 1,2 진공라인

본 발명은 LPI엔진이 탑재된 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPI엔진의 정지가 이루어질 때 초래되는 배기가스(HC)의 배출량을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치에 관한 것이다.

현재 국가별로 차량에 대한 대기오염 방지를 위해 배기가스 규제를 강화하고 있으며, 상기와 같은 배기가스 규제 강화에 적절히 대응할 수 있는 것이 LPG연료이며, 상기 LPG연료는 가솔린에 비해 유해 배출가스가 적어 저공해 연료로 사용된다.

이때, LPG엔진은 응답특성 및 성능을 개선하기 위하여 기상으로 연료를 공급하는 믹서 방식에서 흡기포트에 장착된 인젝터에서 액상으로 연료를 분사하는 LPI방식으로 개발되고 있다.

즉, 상기 LPI시스템은 도 1에서와 같이 연료가 연료탱크(1)에 설치된 연료펌프(2)에 의해 가압되어 연료라인(3)과 슈트오프밸브(shut-off valve)(4)를 통해 인젝터(5)로 공급된다.

상기 연료라인(3)은 주위로부터 열을 받게 되고, 또한 계속된 연료 순환으로 온도가 높게 올라가게 된다. 상기 온도 상승은 연료의 증발온도를 낮추게 되고, 이로인해 연료가 증발하여 기상으로 변화하게 된다.

이때, 액체가 기상으로 변하면 체적이 약 250배 커지므로 인젝터(5)로 기상의 연료가 분사되면 혼합가스가 희박해져 실화나 부분 연소가 발생하게 된다. 따라서 이와같은 현상을 막기 위해 연료공급압력을 증기압보다 높게 유지해야 하며, 이를 위해 연료라인(3)에 적절한 압력을 유지하기 위한 압력조절기(6)가 설치된다.

하지만, 종래 LPI엔진이 탑재된 차량의 경우 차량 운전 후 엔진을 정지하게 되면, 연료라인(3)에는 높은 압력의 LPG가 액상으로 존재하게 되며, 인젝터(5)의 노즐은 금속과 금속의 접촉으로 밀폐되므로 누유가 쉽게 발생할 수 있다.

즉, 연료라인(3)에 남아 있는 고압의 LPG연료는 엔진으로부터 열을 받아 증발하여 인젝터(5)를 통해 새어 나오게 되는 것이다.

강화되는 자동차 배기가스 규제는 이와같이 운전 후 차량에서 발생하는 미연탄화수소 배출량을 규제하는 것으로, 강화되는 배기가스 규제를 만족하기 위해서는 엔진 정지 후 연료라인(3)으로부터 배출되는 연료량을 감소시켜야 한다.

이에 종래에는 도 2에서와 같이 연료라인(3)에 밸브(7)가 설치된 바이패스라인(8)을 설치하여 엔진을 정지하면 고압상태의 연료가 바이패스라인(8)을 통해 연료탱크(1) 안으로 다시 리턴되도록 하였으며, 이는 차량의 시동 정지후 연료라인(3)의 고압 액상 LPG 연료가 바이패스라인(8)을 통해 연료탱크(1)로 리턴되어 연료탱크(1)의 증기압과 가은 압력에서 기상으로 존재하도록 한 것이다.

그리고, 상기 연료탱크(1) 안에는 체크밸브(9)를 달아 연료탱크(1)의 연료가 역류되는 것을 차단하도록 하였으며, 더불어 상기 바이패스라인(8)에는 압력강하를 방지하기 위해 도시하지 않았지만 오리피스를 설치하여 유량을 조절하도록 하였다.

그러나, 현재 한국에서 LPG 연료의 조성이 여름은 부탄 100％를, 겨율에는 증발성을 좋게 하기 위해 프로판을 30％정도 혼합하므로, 연료의 온도가 40℃일 때 부탄의 증기압은 약 3bar이고, 프로판은 30％ 혼합되었을 때 6bar정도이므로 연료라인(3)에는 고압의 액상 LPG연료가 존재할 수 밖에 없다.

이에따라 상기 연료라인(3)의 압력과 인젝터(5) 주위의 압력차에 의해 연료는 새어 나올 수 밖에 없었다. 즉 연료라인(3)의 압력이 주위의 압력과 같아(대기압)질때까지 인젝터(5)를 통해 새오 나오게 된다.

따라서, 종래의 시스템은 시동 정지 후 인젝터(5)를 통해 새어 나오는 연료량을 많이 개선하였다고는 하지만, 강화되는 배기가스 규제를 만족하기에는 다소 어려움이 따를 수 밖에 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은, 공회전 운전시 진공이 이루어진 진공실을 LPI엔진에 설치한 상태에서 그 진공실을 흡기관과 연료라인에 연결하여 둠으로써, 엔진이 정지되어 연료라인의 압력이 증기압으로 낮아졌을 때 진공실과 연료라인을 연결시켜 연료라인의 압력을 일정수준 이하(예; 1bar 이하)로 떨어뜨려 인젝터와 그 주위의 압력차를 없애면서 연료가 누유되는 것을 방지함은 물론 그 연료누유로 인한 배기가스의 배출량을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예로 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치에 대한 구성도 이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예인 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치는,

연료펌프(11), 체크밸브(12), 연료탱크(13), 제 1 슈트오프밸브(14), 압력조절기(15), 밸브(16), 바이패스라인(17), 연료라인(18), 그리고 연료라인(18)으로부터 공급되는 연료를 분사하는 인젝터(19)를 포함하는 LPI엔진 시스템에 있어서,

상기 LPI엔진의 엔진실(미도시)에는 LPI엔진의 정지시 주위와의 압력차에 의해 인젝터(19)에서 연료가 누유되는 것을 방지하기 위한 진공실(30)을 설치 구성하며,

상기 진공실(30)은 제 2,3 슈트오프밸브(31)(32)가 각각 설치된 제 1,2 진공라인(33)(34)을 통해 흡기관(20) 및 연료라인(18)에 각각 연결 구성함을 특징으로 한다.

다른 일면에 따라, 상기 제 2 슈트오프밸브(31)는,

LPI엔진의 시동 후 흡기관(20)에 설치된 절대압센서로부터 압력이 측정될 때 그 측정된 압력이 소정의 증기압(약 0.5bar)보다 낮을 경우 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 의해 열림제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 3 슈트오프밸브(32)는,

LPI엔진 정지 후 소정의 시간이 경과된 상태에서(약 1분정도) 연료라인(18)과 진공실(30)이 서로 연결되면서 연료라인(18)이 소정의 증기압 이하(약 1 bar 이하)로 낮아지도록 전자제어유닛에 의해 열림제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 도 3에서와 같이, LPI엔진의 시동 후 흡기관(20)에 설치된 절대압센서(MAP)로부터 흡기관(20)의 압력을 측정한 후 그 측정결과를 전자제어유닛으로 출력한다.

이때, 상기 측정된 흡기관(20)의 압력이 0.5bar보다 높을 경우 LPI엔진의 엔진실에 설치된 진공실(30)에서 흡기관(20)과 연결되는 제 1 진공라인(33)의 제 2 슈트오프밸브(31)를 닫힘제어하지만, 만약 흡기관(20)의 압력이 0.5bar보다 낮을 경우에는 상기 제 2 슈트오프밸브(31)를 열림제어하게 된다.

그러면, 상기 진공실(30)과 흡기관(20)이 제 1 진공라인(31)을 통해 서로 연결되면서, 상기 진공실(30)의 압력은 흡기관(20)의 압력과 같아지거나 또는 낮아지게 된다.

이때, 상기와 같이 진공실(30)의 압력이 흡기관(20)의 압력보다 같거나 낮아진 상태에서 LPI엔진이 정지되면, 상기 LPI엔진이 정지된 후 소정시간(약 1분)이 경과된 시점에서 전자제어유닛은 연료라인(18)과 연결되는 제 2 진공라인(34)의 제 3 슈트오프밸브(32)를 열림 제어하게 되는 바,

상기 연료라인(18)내의 압력은 상기 제 3 슈트오브밸브(32)의 열림과 동시에 제 2 진공라인(34)을 통해 진공실(30)로 빠져나가면서 1bar이하로 낮아져, 상기 연료라인(18)에 연결된 인젝터(19)에서는 연료 누유가 발생하지 않게 된다.

즉, 상기 진공실(30)의 압력은 흡기관(20)과의 연결로부터 그 진공압력이 0,5bar 또는 그 이하이므로, 상기 진공실(30)이 제 2 진공라인(34)을 통해 연료라인(18)로 연통되는 경우, 상기 연료라인(18)의 높은 압력은 상기 제 2 진공라인 (34)을 통해 압력이 낮은 진공실(30)로 흐르면서, 상기 연료라인(18)내의 압력은 낮아지고, 이에따라 상기 연료라인(18)에 연결된 인젝터(19)에서의 연료 누유가 방지될 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 공회전 운전시 진공이 이루어진 진공실을 LPI엔진에 설치한 상태에서 그 진공실을 흡기관과 연료라인에 연결하여 둠으로써, 엔진이 정지되어 연료라인의 압력이 증기압으로 낮아졌을 때 진공실과 연료라인을 연결시켜 연료라인의 압력을 일정수준 이하(예; 1bar 이하)로 떨어뜨려 인젝터와 그 주위의 압력차를 없애면서 연료가 누유되는 것을 방지함은 물론 그 연료누유로 인한 배기가스의 배출량을 효율적으로 제어하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (3)

1. 연료펌프, 체크밸브, 연료탱크, 제 1 슈트오프밸브, 압력조절기, 밸브, 바이패스라인, 연료라인, 그리고 연료라인으로부터 공급되는 연료를 분사하는 인젝터를 포함하는 LPI엔진 시스템에 있어서,

   상기 LPI엔진의 엔진실에는 LPI엔진의 정지시 주위와의 압력차에 의해 인젝터에서 연료가 누유되는 것을 방지하기 위한 진공실을 설치 구성하며,

   상기 진공실은 제 2,3 슈트오프밸브가 각각 설치된 제 1,2 진공라인을 통해 흡기관 및 연료라인에 각각 연결 구성함을 특징으로 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 슈트오프밸브는,

   LPI엔진의 시동 후 흡기관에 설치된 절대압센서로부터 압력이 측정될 때 그 측정된 압력이 소정의 증기압보다 낮을 경우 전자제어유닛에 의해 열림제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 슈트오프밸브는,

   LPI엔진 정지 후 소정의 시간이 경과된 상태에서 연료라인과 진공실이 서로 연결되면서 연료라인이 소정의 증기압 이하로 낮아지도록 전자제어유닛에 의해 열림제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 LPI엔진 정지시 배기가스 배출량 제어장 치.

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