KR100705049B1

KR100705049B1 - 엘피아이 엔진의 연료 공급 시스템

Info

Publication number: KR100705049B1
Application number: KR1020050080392A
Authority: KR
Inventors: 이석훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20070024844A

Abstract

본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은, 봄베 내 LPG 연료를 LPI 엔진의 인젝터로 압송하는 연료 펌프가 상기 LPI 엔진의 회전속도와 흡기량에 따라 PWM 제어됨으로써, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 LPG 연료의 압력 및 유량이 현재 LPI엔진의 운전 상태에 맞춰 최적화될 수 있다.

LPI, LPI 엔진, LPG, PWM

Description

엘피아이 엔진의 연료 공급 시스템{LPG Supply System of Liquefied Petroleum Injection Engine}

도 1은 종래 기술에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 제어 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 제어 회로 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 중 연료 펌프를 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 봄베 52 : 연료 펌프

54 : 멀티 밸브 56 : 연료 공급 라인

58 : 연료 리턴 라인 60 : LPI 엔진

62 : 인젝터 64 : 연소실

66 : ECU 68 : RPM 센서

69 : 에어 플로우 센서 70 : LPI 제어 유닛

본 발명은 LPI엔진의 연료 공급 시스템에 관한 것으로서, LPG 연료의 압력 및 유량을 최적화하기 위해 연료 펌프를 LPI 엔진의 회전속도와 흡기량에 따라 PWM 제어하는 LPI 엔진의 연료 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 LPG의 경우 액상에서 기상으로 변하게 되면 부피가 약 250배로 증가되기 때문에 기상의 연료를 분사하게 되면 연료부족에 의한 시동성 악화 또는 엔진스톨(시동꺼짐)현상이 발생 할 수 있다.

따라서 액상의 LPG 연료가 저장된 봄베 내에 펌프를 설치하여 액상의 LPG연료를 가스 인젝터로 압송함으로써, 상기 인젝터로부터 액상의 LPG연료가 분사될 수 있도록 하는 LPI 엔진의 연료 공급 시스템이 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템의 구성도이다.

도 1와 같은 종래 기술에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은 봄베(2) 내 액상의 LPG 연료를 상기 봄베(2) 내 연료펌프(4)에 의해 펌핑하고, 상기 연료펌프(4)에 의해 펌핑된 LPG연료를 멀티밸브(6)를 통하여 연료공급라인(8)으로 보냄으로써, 상기 연료공급라인(8) 내 LPG 연료가 LPI엔진(10)의 인젝터(12)를 통해 LPI엔 진(10)의 연소실로 분사되게 한다.

이와 같이 LPG 연료 공급시 잉여된 LPG 연료는 연료리턴라인(20)을 통해 상기 봄베(2)로 리턴되도록 되어있다.

상기 연료펌프(4)로는 LPG연료가 상기 봄베(2)에서 인젝터(12)로 압송될 때까지 액상을 유지할 수 있도록, LPG 연료의 액화에 필요한 압력 이상으로 가압하기 위한 비알레 펌프가 구비된다.

한편, 상기 연료공급라인(8)에는 엔진 정지시 LPG 연료 공급을 차단하기 위한 연료공급차단밸브(22)(23) 및 LPG 연료 온도를 측정하기 위한 온도센서(24)가 설치된다.

상기 연료리턴라인(20)에는 LPG 연료의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(26) 및 LPG 연료의 압력을 일정 수준으로 유지하기 위한 압력조절기(28)가 설치된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 LPI엔진 전용 비알레 펌프로 구현되는 연료 펌프가 상대적으로 고가여서 제조비 상승의 원인이 되고, 소음이 상당하며, 상기 LPI엔진(10)의 운전상태와 상관없이 LPG 연료의 압력비를 동일하게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LPI 엔진의 회전속도와 흡기량에 따라 연료 펌프를 PWM제어함으로써, LPG 연료의 압력 및 유량을 최적화할 수 있는 LPI 엔진의 연료 공급 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 연료 펌프를 터빈 방식의 가솔린 펌프로 구현함으로써, 제조비 및 소음을 상대적으로 줄일 수 있는 LPI 엔진의 연료 공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은 봄베 내 LPG 연료를 LPI 엔진의 인젝터로 압송하는 연료 펌프와; 상기 연료 펌프를 PWM 제어하는 LPI 제어유닛을 포함하여 구성되고, 상기 LPI 제어유닛은 상기 LPI 엔진의 RPM 센서를 통해 판단된 상기 LPI 엔진의 회전속도와 상기 LPI 엔진의 에어 플로우 센서를 통해 판단된 상기 LPI 엔진의 흡기량에 의해 상기 연료펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 연료 펌프는 터빈 방식의 가솔린 펌프로 구현된 것을 특징으로 한다.

상기 연료 펌프는 두 개로 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 LPI엔진의 운전상태는 상기 LPI 엔진의 회전속도를 감지하는 RPM 센서를 통해 판단되는 것을 특징으로 한다.

상기 LPI엔진의 운전 상태는 상기 LPI 엔진의 흡기량을 감지하는 에어 플로우 센서를 통해 판단되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 제어 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 제어 회로 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템 중 연료 펌프를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은 LPG 연료가 저장된 봄베(50)와, 상기 봄베(50) 내부에 설치되어 상기 봄베(50) 내 LPG 연료를 압송하는 연료 펌프(52)와, 상기 연료 펌프(52)에서 압송된 LPG 연료를 멀티 밸브를 통해 받아서 LPI 엔진(60)의 인젝터(62)로 안내하는 연료 공급 라인(56)과, 상기 LPI 엔진(60)의 인젝터(62)와 봄베(50) 사이에 설치되어 잉여된 LPG 연료가 상기 봄베(50)로 리턴되게 하는 연료 리턴 라인(58)과, 상기 연료 펌프(52)를 상기 LPI 엔진(60)의 RPM 센서(68)를 통해 판단된 상기 LPI 엔진(60)의 회전속도와 상기 LPI 엔진(60)의 에어 플로우 센서(69)를 통해 판단된 상기 LPI 엔진(60)의 흡기량에 따라 PWM 제어하는 LPI 제어유닛(70)을 포함하여 구성된다.

상기 연료 펌프(52)는 터빈 방식의 가솔린 펌프로 구현될 수 있으며, 상기 봄베(50) 내 LPG 연료를 고압으로 압송하기 위해 상기 봄베(50) 내 LPG 연료를 다단계로 압송할 수 있도록 적어도 두 개로 구비될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 연료 펌프(52)는 상기 봄베(50) 내 연료 여과기(80)와 바로 연결되어 상기 봄베(50) 내 LPG 연료를 일차적으로 압송하는 1차 연료 펌프(51)와, 상기 1차 연료 펌프(51)와 연결되어 상기 1차 연료 펌프(51)에 의해 1차 압송된 LPG 연료를 이차적으로 압송하는 2차 연료 펌프(53)로 구현된다.

상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53)는 연료 펌프 지그(82)에 의해 지지된다.

상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53)의 전원선(51a)(53a)은 상호 컴먼(Common) 상태에서 상기 봄베(50)에 설치된 베이스 플레이트(84) 아래의 펌프 전원 단자(84a)에 연결된다.

도 3의 미 설명 부호 56은 연료 공급 라인이고, 미 설명 부호 86은 매뉴얼 밸브이고, 미 설명 부호 88은 연료 공급 차단 밸브(Shut off valve)이고, 미 설명 부호 84b는 상기 연료 공급 라인(56)과 연결되는 공급 유로이고, 미 설명 부호 84c는 상기 연료 리턴 유로(58)와 연결되는 리턴 유로이다.

상기 연료 공급 라인(56)에는 엔진(60) 정지시 LPG 연료 공급을 차단하기 위한 연료공급차단밸브(88) 및 LPG 연료 온도를 측정하기 위한 온도센서(90)가 설치된다.

상기 연료리턴 라인(58)에는 LPG 연료의 압력을 감지하기 위한 압력 센서(92) 및 LPG 연료의 압력을 일정 수준으로 유지하기 위한 압력조절기(94)가 설치된다.

상기 LPI 제어유닛(70)은 상기 LPI 엔진(60)의 회전속도 및 흡기량 등을 나타내는 운전 상태를 입력받는 인풋(Input) 단자가 ECU(66)와 연결되고, 상기 LPI 엔진(60)의 운전 상태에 따른 상기 연료 펌프(52)의 제어 신호를 출력하는 아웃풋(Output) 단자가 상기 베이스 플레이트(84) 위의 펌프 전원 단자(84a)에 연결된다.

상기 LPI엔진(60)의 운전 상태는 상기 LPI 엔진(60)의 회전속도를 감지하는 RPM 센서(68)의 신호를 통해 판단될 수 있다.

또한, 상기 LPI 엔진(60)의 운전 상태는 상기 LPI 엔진(60)의 흡기량을 감지하는 에어 플로우 센서(69)의 신호를 통해 상기 LPI 엔진(60)의 부하를 연산함으로써 판단될 수있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LPI 엔진(60)의 연료 공급 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량이 시동되면, 상기 ECU(66)에서 상기 RPM 센서(68) 및 에어 플로우 센서(69)의 신호를 통해 상기 LPI 엔진(60)의 회전속도와 흡기량을 판단하고, 그 판단된 LPI 엔진(60)의 회전속도와 흡기량에 따른 듀티 값을 연산하여, 그 연산된 듀티 값에 따른 인풋 PWM 시그널(Input PWM signal)을 상기 LPI 제어 유닛(70)에 출력한다.

상기 LPI 제어 유닛(70)은 상기 ECU(66)로부터 소정의 인풋 PWM 시그널을 입력받아 그에 따른 소정의 아웃풋 PWM 시그널(Output PWM signal)을 출력한다.

상기 LPI 제어 유닛(70)으로부터 출력된 아웃풋 PWM 시그널은 상기 제1,2차 연료펌프(51)(53)의 전원선(51a)(53a)을 통해 상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53))에 입력된다.

그러면, 상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53)는 상기 LPI 제어유닛(70)으로부터 입력받은 아웃풋 PWM 시그널에 따라 상기 봄베(50) 내 LPG 연료를 압송하되, 상기 LPG 연료의 압력 및 유량이 현재 LPI 엔진(60)의 운전 상태에 최적이도록, 구동된다.

즉, 상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53)는 그 전압값이 바뀌지 않으면서도 상기 LPI 제어유닛(70)으로부터 입력받은 아웃풋 PWM 시그널에 따라 그 회전속도가 조절된다.

상기 제1,2차 연료 펌프(51)(53)가 구동되면, 상기 봄베(50) 내 LPG 연료가 상기 제1차 연료 펌프(51)에 의해 1차적으로 압송되고, 다음으로 상기 제2차 연료 펌프(53)에 의해 2차적으로 압송된 후, 상기 멀티 밸브를 통해 상기 연료 공급 라인(56)으로 공급된다.

상기 연료 공급 라인(56) 내 LPG 연료는 상기 연료 공급 라인(56)을 따라 상기 LPI 엔진(60)의 인젝터(62)로 안내된 후, 상기 LPI 엔진(60)의 인젝터(62)에 의해 상기 LPI 엔진(60)의 연소실(64)로 분사된다.

이 때 상기 LPI 엔진(60)의 인젝터(62) 내 잉여 LPG 연료는 상기 연료 리턴 라인(58)을 통해 상기 봄베(50)로 리턴된다.

한편, 본 발명에 따른 LPI 엔진(60)의 연료 공급 시스템은, 시험시 상기 LPI 제어유닛(70)이 상기 ECU(66) 대신 펑션 제너레이터(Function generator)가 연결된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 LPI 엔진의 연료 공급 시스템은, 봄베 내 LPG 연료를 LPI엔진의 인젝터로 압송하는 연료 펌프가 상기 LPI 엔진의 회전속도와 흡기량에 따라 PWM 제어됨으로써, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 LPG 연료의 압력 및 유량이 현재 LPI엔진의 운전 상태에 맞춰 최적화될 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 연료 펌프가 터빈 방식의 가솔린 펌프로 구현됨과 아울러, 상기 봄베 내 LPG 연료를 다단계로 압송할 수 있도록 적어도 두 개 이상으로 구비됨으로써, 기존 연료펌프와 마찬가지로 상기 LPG 연료를 액상 상태로 유지하기 위하여 충분히 가압할 수 있음은 물론이고, 기존 연료펌프보다 저렴함과 아울러 그 구동 소음이 더 작은 이점이 있다.

Claims

봄베 내 LPG 연료를 LPI 엔진의 인젝터로 압송하는 연료 펌프와;

상기 연료 펌프를 PWM 제어하는 LPI 제어유닛을 포함하여 구성되고, 상기 LPI 제어유닛은 상기 LPI 엔진의 RPM 센서를 통해 판단된 상기 LPI 엔진의 회전속도와 상기 LPI 엔진의 에어 플로우 센서를 통해 판단된 상기 LPI 엔진의 흡기량에 의해 상기 연료펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 LPI 엔진의 연료 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 펌프는 터빈 방식의 가솔린 펌프로 구현된 것을 특징으로 하는 LPI엔진의 연료 공급 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연료 펌프는 적어도 두 개 이상으로 구비된 것을 특징으로 하는 LPI엔진의 연료 공급 시스템.
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