KR100693647B1 - ＬＰＬｉ 연료펌프 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LPG 연료가 연료탱크 외부로 배출되는 공급유로와, 연료탱크 외부에서 연료가 리턴되는 리턴유로와, 상기 공급유로를 통한 LPG 연료의 토출을 단속하는 밸브를 구비한 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상기 공급유로에 가요성의 연료라인이 연결되고, 상기 연료라인에 직렬로 설치되어 LPG 연료의 압력이 다단으로 상승되게 하는 복수개의 연료펌프; 및 상기 복수개 연료펌프를 상기 베이스 플레이트 및 상기 연료펌프 각각에 대해 일정한 위치로 고정시키는 펌프 지지대를 포함하여 구성된 LPLi 연료펌프 시스템을 제공한다.
LPG, 연료펌프

Description

ＬＰＬｉ 연료펌프 시스템{Liquid Phase LPG injection Fuel Pump System}
도 1 은 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템의 구성도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 터빈형 가솔린 연료펌프의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템의 작동도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 베이스 플레이트 12: 공급유로
14: 리턴유로 18: 매뉴얼 밸브
22: 셧오프 밸브 24: 연료라인
26,28: 연료펌프 50: 펌프 지지대
42: 펌프 지그 51: 제1고정바
52: 제2고정바
본 발명은 LPLi 연료펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPG 차량에서 LPG 연료를 액상 상태로 인젝터에 공급하는 LPLi 연료펌프 시스템에 관한 것 이다.
최근 트럭 또는 버스 등의 대형 상용 디젤차량으로부터 배출되는 입자성 물질과 질소산화물 등의 유해배출가스가 대도시의 주된 환경오염원으로 인식되면서 여러가지 환경 친화적 대체연료 엔진의 개발이 모색되고 있다.
그중 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화 석유 가스) 연료는 저공해성뿐만 아니라 안전성, 경제성의 측면에서 가장 각광받고 있으며, 이러한 LPG 연료와 관련된 연료공급기술은 1세대 단순 믹서방식에서 2세대의 피드백 믹서방식으로 발전하였고, 현재 3세대의 가스 또는 액상 포트 분사방식으로 전환이 이루어지고 있다.
특히, LPLi(Liquid Phase LPG injection) 방식은 LPG 연료를 가압하여 액상상태로 펌핑하여 분사하는 방식으로, 분사시 액상 LPG 연료의 기화잠열에 의한 흡입공기온도의 감소로 인한 흡입 체적 효율 및 출력의 상승과 배기가스온도 감소 및 노킹(knocking) 저감 등의 이점을 가지고 있다.
이러한 LPLi 시스템을 장착한 LPG 차량에서 있어서 LPG 연료는 액상분사가 이루어지도록 인젝터까지 연료공급라인을 따라 이송되는 동안 액상으로 유지되어야 하며, 이를 위해 연료펌프는 LPG의 액화에 필요한 압력 이상으로 LPG 연료를 가압 공급할 수 있어야 한다.
일반적으로 LPLi 시스템용 연료펌프는 연료탱크 내부의 압력에 비해 5bar 이상의 승압을 필요로 하는데, 이를 위해 공지의 LPLi 연료펌프 시스템은 토출유량 및 토출압력 조건을 만족할 수 있도록 전용 펌프를 마련하여 사용하고 있으며, 일반적으로 BLDC 모터에 의해 구동되는 베인 타입의(Vane Type) 비알레 펌프를 사용 하고 있다.
그러나, 이와 같이 베인 타입의 전용 펌프는 토출유량이나 토출압력 측면에서 성능 조건을 만족하지만 펌프의 구동시 소음이 발생하는 문제점이 있으며, 설계 및 부품 비용의 과다로 비용을 상승시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 복수개의 연료펌프를 직렬로 연결하여 압력이 다단으로 상승되도록 함으로써 전용 펌프의 설계 및 채용없이 터빈형 가솔린 연료펌프를 이용하여 LPG 연료를 액상 상태로 인젝터로 공급할 수 있게 하는 LPLi 연료펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, LPG 연료가 연료탱크 외부로 배출되는 공급유로와, 연료탱크 외부에서 연료가 리턴되는 리턴유로와, 상기 공급유로를 통한 LPG 연료의 토출을 단속하는 밸브를 구비한 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상기 공급유로에 가요성의 연료라인이 연결되고, 상기 연료라인에 직렬로 설치되어 LPG 연료의 압력이 다단으로 상승되게 하는 복수개의 연료펌프; 및 상기 복수개 연료펌프를 상기 베이스 플레이트 및 상기 연료펌프 각각에 대해 일정한 위치로 고정시키는 펌프 지지대를 포함하여 구성된 LPLi 연료펌프 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 연료펌프는 복수개가 직렬로 설치된 터빈형 가솔린 연료펌프인 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템의 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템은 베이스 플레이트(10)와, 직렬로 연결된 2개의 연료펌프(26,28)와, 펌프 지지대(40)를 포함하여 구성된다.
베이스 플레이트(10)는 그 상면으로 연료탱크(미도시) 외부로 연료가 공급되는 공급유로(12)와 연료탱크 내부로 연료가 리턴되는 리턴유로(14)가 형성된 밸브블럭(15)을 구비하며, 이 밸브블럭(15)에는 수동으로 LPG 연료의 토출을 단속하기 위한 매뉴얼 밸브(18)와, 전기적 신호에 의해 LPG 연료의 토출을 단속하는 셧오프(shut off) 밸브(22)가 설치되어 있다.
공급유로(12)와 연결된 연료라인(24)에는 2개의 연료펌프(26,28)가 직렬로 설치되며, 연료라인(24)은 소정의 규격을 갖는 가요성 튜브가 사용된다.
본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템은 연료펌프로서, 가솔린 차량에서 사용되는 터빈형 가솔린 연료펌프를 사용하여 2개를 직렬로 연결한 구조를 구비한다.
터빈형 가솔린 연료펌프(26,28)는 가솔린 차량에서 사용되는 일반적인 터빈 타입 연료펌프로서, 도 2 를 참조하면, 펌프 케이스(34) 내부에 DC 모터(36)가 내장되고, 연료유입구(32) 측에 터빈(38)이 설치되어 터빈(38)의 회전에 의해 가압된 연료가 연료유출구(44)를 통해 배출되도록 구성되어 있다. 연료유출구(44)에는 첵 밸브(42)를 구비하여 연료유출구를 통해 배출되는 연료가 일정한 압력을 유지할 수 있도록 구성된다.
LPLi 연료펌프는 연료탱크로부터 인젝터까지 연료를 액상으로 공급하기 위하여 승압 △P 가 5bar 이상의 조건을 만족할 수 있도록 설계되는 데, 종래의 차량용 연료펌프는 압력 상승이 제한적이므로 이를 위해서는 베인 타입의 전용펌프가 사용되어야 한다.
그러나, 본 발명은 터빈형 가솔린 연료펌프(26,28)를 직렬로 연결하여 압력이 다단 상승되도록 함으로써 LPLi 시스템용 전용 연료펌프를 사용함이 없이도 인젝터까지 LPG 연료를 액상으로 공급할 수 있도록 한 것이다. 이는 가솔린 차량과 LPG 차량 특히, LPLi 시스템을 갖춘 LPG 차량에서 연료펌프를 공용화하는 것을 가능하게 하고, LPLi 시스템을 위하여 별도의 전용펌프를 설계할 필요없이 저가의 연료펌프 시스템을 마련할 수 있게 한다.
다시 도 1 을 참조하면, 본 발명은 직렬로 연결된 2개의 터빈형 가솔린 연료펌프(26,28)가 안정적으로 설치될 수 있도록 펌프 지지대(40)를 포함한다.
펌프 지지대(40)는 각각의 터빈형 가솔린 연료펌프(26,28)의 외통을 지지하는 펌프 지그(42)와, 상기 펌프 지그(42)에 지지된 상기 연료펌프(26,28)들이 서로에 대해 소정의 각 및 적절한 이격거리를 갖으며 서로에 대해 일정한 위치에 고정되도록 상기 펌프 지그들(42) 사이에 고정되는 제1고정바(51)와, 상기 펌프 지그(42) 중 어느 하나(48)가 베이스 플레이트(10)로부터 적절한 일정한 위치에 고정되게 하는 제2고정바(52)를 포함한다. 이로 인해 상기 연료펌프(26,28)들은 베이스 플레이트(10)로부터 일정한 위치에 고정적으로 된다.
상기 펌프 지그(42)는 연료펌프의 외통이 삽입가능한 개구가 일측으로 형성되어 있으며 연료펌프 외통의 형상의 홀을 구비한 고정블럭(44,48)과 상기 개구를 지지하여 고정블럭(44.48)에 의해 연료펌프가 단단히 고정되도록 하는 고정하는 고정핀(46)을 포함한다.
이러한 구성으로 의해 2개의 터빈형 가솔린 연료펌프(26,28)는 연료라인(24)에 베이스 플레이트(10)로부터 소정의 위치에 고정적으로 설치되는 것이 가능하게 되며, 이에 따라 연료탱크 등 관련 부품의 형상을 변경함이 없이 다른 부품들과 간섭없이 전용 펌프가 설치된 시스템과 호환성 있는 구조로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 베이스 플레이트(10)는 베인 타입의 전용 펌프가 설치된 경우에도 형상의 변경없이 사용가능함으로 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템은 전용 펌프를 이용한 LPLi 연료펌프 시스템과도 공용화된 연료탱크 및 베이스 플레이트를 사용할 수 있게 한다.
한편, 연료라인(24)의 하단에는 연료 여과기(29)가 설치되어 LPG 연료가 연료 여과기(29)에 의해 여과된 후 터빈형 가솔린 연료펌프로 유입된다.
이때, 상기 연료펌프(26,28)는 연료탱크의 내부에 설치되므로 연료펌프의 냉각 성능을 향상시켜 내구성의 개선을 도모하고, 그 연료탱크의 구조물에 의해 소음 측면에서도 유리하다.
이하, 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 LPLi 연료펌프 시스템의 작동을 설명한다.
전기적 신호에 의해 연료탱크에서 외부로의 연료 토출을 단속하는 셧오프 밸브(22)가 열리고, 연료펌프(26,28) 등의 작동이 시작되면 LPG 연료가 연료 여과기(29)를 통해 흡입된다.
흡입된 LPG 연료는 제1 연료펌프(26)를 통과하면서 가압되고, 가압된 상태로 제2 연료펌프(28)를 지나면서 다시 가압된다. 이와 같은 다단 가압을 통해 LPG 연 료를 액상으로 인젝터로 공급될 수 있는 상태가 된다. 그리고 가압된 상태의 액상 LPG 연료는 밸브블럭(15)의 공급유로(12)를 통해 외부로 토출된다.
한편, 리턴유로(14)는 과급된 연료의 일부가 다시 연료탱크로 순환하는 통로가 된다.
이상에서 설명된 본 발명은 특정된 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 벗어남이 다양한 변형이 가능할 것이다. 첨부된 청구항들은 전술한 실시예 뿐만 아니라 이러한 다양한 변형예들을 포함하기 위해 의도된 것이다.
본 발명에 의하면, LPLi 시스템용 전용 펌프의 설계 및 채용없이 터빈형 가솔린 펌프를 이용하여 LPG 연료를 액상 상태로 인젝터로 공급할 수 있게 하는 LPLi 연료펌프 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 가솔린 차량과 LPG 차량에서 연료펌프를 공용화할 수 있고, 전용 펌프의 설계비용 및 고압 설계로 인한 부품 비용 상승을 방지할 수 있어, 저가의 LPLi 연료펌프 시스템을 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한 터빈형 연료펌프의 경우 베인형 연료펌프에 비해 소음 발생이 적으므로 공지의 LPLi 연료펌프 시스템의 문제점인 소음 문제를 해결할 수 있게 한다.

Claims (4)

  1. LPG 연료가 연료탱크 외부로 배출되는 공급유로와, 연료탱크 외부에서 연료가 리턴되는 리턴유로와, 상기 공급유로를 통한 LPG 연료의 토출을 단속하는 밸브를 구비한 베이스 플레이트;
    상기 연료탱크 내부에 설치되며, 상기 베이스 플레이트의 상기 공급유로에 가요성의 연료라인이 연결되며, 상기 연료라인에 직렬로 설치되어 LPG 연료의 압력이 다단으로 상승되게 하는 복수개의 연료펌프; 및
    상기 복수개 연료펌프를 상기 베이스 플레이트 및 상기 연료펌프 각각에 대해 일정한 위치로 고정시키되, 각각의 연료펌프의 외통을 지지하는 펌프 지그와, 상기 펌프 지그 상호간을 연결하여 상기 연료펌프들이 서로에 대해 일정한 위치로 고정되게 하는 제1고정바와, 상기 펌프 지그 중 어느 하나와 상기 베이스 플레이트 사이에 고정되어 상기 베이스 플레이트에 대해 상기 연료펌프들이 일정한 위치로 고정되게 하는 제2고정바로 구성되는 펌프 지지대를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LPLi 연료펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료펌프는 터빈형 가솔린 연료펌프인 것을 특징으로 하는 LPLi 연료펌프 시스템.
  4. 삭제
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