KR100681283B1 - 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크 - Google Patents

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신상익
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Abstract

본 발명에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크(100)는, 연료를 송출하기 위한 연료펌핑장치(52)가 설치되는 연료 저장실(110)을 구비하며, 연료 저장실(110)에는 연료 저장실(110)과 연통되며 연료펌핑장치(52)가 수용되는 연료 흡입실(121)을 형성하는 리저브 컵(120)이 설치되고, 리저브 컵(120)에 구비되어 연료 저장실(110)과 연료 흡입실(121)을 연통시키는 통공(122)에는 연료 저장실(110)에서 연료 흡입실(121)로는 연료를 유동시키되 연료 흡입실(121)에서 연료 저장실(110)로는 연료의 유동을 차단하는 체크밸브(130)가 설치된다. 이러한 본 발명에 의하면, 리저브 컵(120)의 통공(122)을 개폐하는 체크밸브(130)가 연료 흡입실(121) 쪽으로만 연료 유동이 가능하게 개방되기 때문에, 연료 흡입실(121)로 유입된 연료는 연료 저장실(110) 쪽으로 유동되지 못한다.
엘피엘아이, 연료탱크, 리저브 컵, 체크밸브

Description

차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크{FUEL TANK FOR LIQUID PHASE LPG INJECTION FUEL SYSTEM OF VEHICLE}
도 1은 종래 엘피엘아이 연료시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래 연료탱크의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래 연료탱크를 채용한 차량의 연료 송출압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크의 체크밸브를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크의 체크밸브의 동작을 설명하기 위해 도 4의 A부분을 발췌하여 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크를 채용한 차량의 연료 송출압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연료탱크의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
32,34...연료 공급라인 52,54...연료펌핑장치
100,200...연료탱크 110,210...연료 저장실
120,220...리저브 캡 121,221...연료 흡입실
122,222...통공 130...체크밸브
본 발명은 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료탱크 내부의 연료 쏠림현상으로 인해 공급 연료의 압력 저하를 방지할 수 있는 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크에 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.
도 2는 종래 연료탱크의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2에 나타내 보인 것과 같이, 종래 연료탱크(10)는 LPG 연료가 저장되는 연료 저장실(11)과, 연료 저장실(11)에 설치되는 리저브 컵(80)을 구비한다. 리저브 컵(80)은 상부가 개방된 형태의 용기로 연료 흡입실(81)을 형성한다. 리저브 컵 (80)의 일측에는 연료 저장실(11)과 연료 흡입실(81) 사이에 연료가 출입할 수 있도록 하기 위한 통공(82)이 구비된다. 연료를 외부로 송출시키기 위한 연료펌핑장치(50)는 그 하부의 연료흡입부(51)가 리저브 컵(80)의 연료 흡입실(81) 내에 위치하도록 연료 저장실(11)에 설치된다.
그런데, 상기와 같은 종래 연료탱크(10)는 연료 저장실(11)에 저장되어 있는 연료량이 적을 경우 연료펌핑장치(50)의 연료 송출압력이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
즉, 차량의 코너 주행 또는, 경사로 주행시 연료가 연료 저장실(11)의 한쪽으로 쏠리면 연료가 연료펌핑장치(50)의 연료흡입부(51)로부터 벗어나 연료가 흡입되지 못하는 상태가 될 수 있다. 이러한 이유로 도 3에 나타내 보인 것과 같이, 차량 주행시 연료펌핑장치(50)의 연료 송출압력의 변화량이 커져 엔진의 출력이 고르지 못한 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 코너 주행, 또는 경사로 주행시 연료의 쏠림현상이 발생되더라도 연료펌핑장치의 연료 송출압력이 크게 변하지 않고 일정하게 유지될 수 있도록 개선된 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크는, 연료를 송출하기 위한 연료펌핑장치가 설치되는 연료 저장실을 구비하 며, 상기 연료 저장실에는 상기 연료 저장실과 연통되며 상기 연료펌핑장치가 수용되는 연료 흡입실을 형성하는 리저브 컵이 설치되고, 상기 리저브 컵에 구비되어 상기 연료 저장실과 상기 연료 흡입실을 연통시키는 통공에는 상기 연료 저장실에서 상기 연료 흡입실로는 연료를 유동시키되 상기 연료 흡입실에서 상기 연료 저장실로는 연료의 유동을 차단하는 체크밸브가 설치된다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 리저브 컵은 상기 연료펌핑장치의 상부가 상기 연료 저장실로 노출되도록 그 상부가 개방될 수 있다.
그리고, 상기 리저브 컵은 상기 연료펌핑장치가 상기 연료 저장실로 노출되지 않도록 상기 연료펌핑장치를 덮도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 리저브 컵에 구비되는 삽입공에 삽입 결합되는 결합돌기를 구비하며, 상기 통공을 개폐할 수 있도록 탄성 변형될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 고무로 이루어지는 것이 좋다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크의 체크밸브를 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크의 체크밸브의 동작을 설명하기 위해 도 4의 A부분을 발췌하여 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크를 채용한 차량의 연료 송출압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4에 나타내 보인 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크(100)는, LPG 연료가 저장되는 연료 저장실(110)과, 연료 저장실(110)에 설치되는 리저브 컵(120)을 포함하여 이루어진다.
리저브 컵(120)은 연료 저장실(110)과 별도로 연료가 저장되는 연료 흡입실(121)을 구비한다. 이 연료 흡입실(121)은 리저브 컵(120)에 구비되는 통공(122)에 의해 연료 저장실(110)과 연통된다. 리저브 컵(120)의 통공(122)에는 연료 저장실(110)과 연료 흡입실(121) 사이의 연료 유동을 제한하기 위한 체크밸브(130)가 설치된다.
도 5에 나타내 보인 것과 같이, 체크밸브(130)는 리저브 컵(120)의 내벽면의 통공(122) 둘레에서 연료 흡입실(121)을 향해 돌출 구비되는 펜스부재(123)에 의해 형성되는 체크밸브 수용부(124)에 설치된다. 체크밸브(130)는 한 쌍의 결합돌기(131)를 구비하며 이 결합돌기(131)가 체크밸브 수용부(124)에 형성되는 한 쌍의 결합홈(125)에 삽입됨으로써 체크밸브 수용부(124)에 설치된다. 체크밸브(130)는 통공(122)을 통해 유동하는 연료의 유동압에 의해 통공(122)을 개폐시킬 수 있도록 탄성 변형이 가능한 재질로 이루어진다. 체크밸브(130)는 탄성 변형이 가능한 얇은 금속판이나 플라스틱 등으로 이루어질 수 있지만, 반복적인 변형 및 복원에 의한 파손 위험이 적은 고무로 이루어지는 것이 좋다.
체크밸브(130)는 연료 저장실(110)의 연료가 통공(122)을 통해 연료 흡입실(121)로 유동할 경우에는 그 흐름을 막지 않지만, 연료 흡입실(121)로 유입된 연료가 통공(122)을 통해 연료 저장실(110)로 빠져나가려고 할 경우에는 그 흐름을 막 는다. 따라서, 연료 흡입실(121)로 유입된 연료는 연료 저장실(110)로 빠져나가지 못하게 된다.
도 6a 및 6b에 나타내 보인 것과 같이, 연료 흡입실(121)의 압력이 연료 저장실(110)의 압력보다 낮아지면 그 차이 압력에 의해 체크밸브(130)가 연료 흡입실(121) 쪽으로 변형되면서 통공(122)이 개방된다. 이에 의해, 연료 저장실(110)의 연료가 통공(122)을 통해 연료 흡입실(121)로 유입된다. 그러나, 체크밸브(130)는 연료 저장실(110) 쪽으로 변형되지는 못하기 때문에, 연료 흡입실(121)의 연료가 체크밸브(130)를 가압하더라도 체크밸브(130)는 통공(122)을 차폐한 상태로 유지되고 연료 흡입실(121)의 연료는 통공(122)을 통해 연료 저장실(110) 쪽으로 유동하지 못하게 된다.
도 4에 나타내 보인 것과 같이, 연료 저장실(110)에는 연료를 송출하기 위한 연료펌핑장치(52)가 설치된다. 연료펌핑장치(52)는 연료를 흡입하기 위한 연료 흡입부(53)가 연료 흡입실(121)에 수용되도록 연료 저장실(110)에 배치된다. 연료펌핑장치(52)의 연료 흡입부(53)는 리저브 컵(120)의 바닥면에서 다소 이격된 상부에 위치되며, 연료펌핑장치(52)의 상부에는 연료펌핑장치(52)에서 송출되는 연료를 연료탱크(100)의 외부로 송출하기 위한 연료공급라인(32)이 연결된다. 연료 흡입실(121)로 유입된 연료는 연료펌핑장치(52) 내부의 펌프부에서 가압된 후 연료 공급라인(32)을 통해 연료탱크(100)의 상부로 송출된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크(100)의 작용에 대하여 설명한다.
도 4에 나타내 보인 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료탱크(100)가 탑재된 차량이 코너 주행을 하거나, 내리막 길 또는 오르막 길 등의 경사로를 주행하게 될 경우, 연료탱크(100) 내부의 연료가 한 쪽으로 쏠리는 현상이 발생된다. 이때, 연료가 쏠리는 쪽의 통공(122)은 체크밸브(130)에 의해 차폐된 상태에 있기 때문에 연료는 연료 흡입실(121)에서 빠져나가지 못하게 된다. 따라서, 연료 흡입실(121)의 연료량은 변하지 않게 되며, 연료가 연료펌핑장치(52)의 연료흡입부(53)에서 벗어나 연료펌핑장치(52)의 연료 송출압력이 크게 저하되는 일은 쉽게 발생되지 않는다.
이와 같이, 소량의 연료가 연료탱크(100) 내부에 남아있는 상태에서 연료가 한 쪽으로 쏠리게 되더라도 연료가 연료펌핑장치(52)로 흡입되는 데에는 크게 문제가 되지 않기 때문에, 도 7에 나타내 보인 것과 같이, 차량의 주행시 연료펌핑장치(52)의 연료 송출압력은 크게 변하지 않으며, 차량의 출력도 거의 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연료탱크(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8에 나타내 보인 것과 같이, 연료탱크(200)는 연료 저장실(210)과, 연료 저장실(210)에 설치되는 리저브 컵(220)을 구비하며, 연료를 송출하기 위한 연료펌핑장치(54)는 그 일부가 연료탱크(200)의 하부 외측으로 노출되도록 연료탱크(200)의 하부에 결합된다. 리저브 컵(220)은 연료펌핑장치(54)의 상부를 덮도록 연료 저장실(210)에 설치된다. 리저브 컵(220)에 의해 연료 저장실(210)은 리저브 컵(220) 내부의 연료 흡입실(221)과 리저브 컵(220) 외부의 연료 저장실(210)로 구획된다. 리저브 컵(220)에는 연료 흡입실(221)과 연료 저장실(210) 사이의 연료 유동을 가능하게 하기 위한 통공(222)이 구비되고, 통공(222)은 체크밸브(230)에 의해 개폐된다.
체크밸브(230)는 상기 바람직한 실시예에 의한 연료탱크(200)의 체크밸브(230)와 동일한 것으로, 연료 저장실(210)에서 연료 흡입실(221) 방향으로는 변형될 수 있지만 연료 흡입실(221)에서 연료 저장실(210) 방향으로는 변형되지 못한다. 따라서, 연료 저장실(210)의 연료는 연료 흡입실(221)로 유입될 수 있지만, 연료 흡입실(221)의 연료가 연료 저장실(210)로 유동하지는 못한다.
이러한 체크밸브(230)의 작용에 의해 연료탱크(200) 내부에서 연료의 쏠림 현상이 발생되더라도 연료 흡입실(221)에는 적정량의 연료가 남아있게 되기 때문에, 연료펌핑장치(54)가 연료를 흡입하는 데에는 큰 문제가 없게 된다. 따라서, 차량의 주행시 연료펌핑장치(54)의 연료 송출압력은 큰 변화없이 거의 일정하게 유지될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 리저브 컵의 통공을 개폐하는 체크밸브가 연료 흡입실 쪽으로만 연료 유동이 가능하게 개방되기 때문에, 연료 흡입실로 유입된 연료는 연료 저장실 쪽으로 유동되지 못한다. 따라서, 연료탱크의 연료 쏠림 현상이 발생되더라도 연료 흡입실에는 적정량의 연료가 남아있게 되며, 연료펌핑장치의 연료 송출압력은 큰 변화없이 거의 일정하게 유지된다.
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 (5)

  1. 연료가 저장되는 연료 저장실을 구비하며, 상기 연료 저장실에는 연료를 송출하기 위한 연료펌핑장치가 설치되는 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크에 있어서,
    상기 연료 저장실에는 상기 연료 저장실과 연통되고 상기 연료펌핑장치가 수용되는 연료 흡입실을 형성하되 상기 연료펌핑장치가 상기 연료 저장실로 노출되지 않도록 상기 연료펌핑장치를 덮는 리저브 컵이 설치되고, 상기 리저브 컵에 구비되어 상기 연료 저장실과 상기 연료 흡입실을 연통시키는 통공에는 상기 연료 저장실에서 상기 연료 흡입실로는 연료를 유동시키되 상기 연료 흡입실에서 상기 연료 저장실로는 연료의 유동을 차단하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 리저브 컵에 구비되는 삽입공에 삽입 결합되는 결합돌기를 구비하며, 상기 통공을 개폐할 수 있도록 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 체크밸브는 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엘피엘아이 연료시스템의 연료탱크.
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