KR100747211B1 - 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이그니션 오프시 인젝터의 전/후단측 연료의 공급경로를 차단시키고, 설정된 지연시간에 걸쳐 인젝터를 통한 LPG 연료의 분사와 이의 연소를 수행하여, 인젝터의 전/후단측 연료의 공급경로상에 잔류된 LPG 연료를 연소에 의해 소모함으로써, 이그니션 오프시 인젝터를 통해 엔진의 흡기 계통으로 LPG 연료가 누기되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진(1)의 흡기 계통에 설치되어 LPG 연료를 분사하는 인젝터(3)와; 상기 인젝터(3)에 제공되는 LPG 연료를 충전하여 저장하는 연료 봄베(5); 상기 인젝터(3)와 상기 연료 봄베(5) 사이를 연결하여 이를 통해 LPG 연료의 공급과 회수를 도모하는 공급라인(7)과 회수라인(9); 상기 인젝터(3)가 설치되는 연료의 공급 및 회수경로에 각각 설치되어, 이그니션 온/오프시 제어에 의해 각각 개폐가 조절되는 유로개폐밸브(11) 및; 상기 인젝터(3)를 통해 분사되는 LPG 연료의 분사 시기와 분사량을 각각 주행 상태에 따라 적절하게 제어하고, 이그니션 온/오프시 이를 검출하여 상기 유로개폐밸브(11)의 개폐를 제어하는 제어 유니트(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

LPI, 엔진, LPG, 인젝터, 이그니션, 연료, 누설

Description

엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치{system for preventing liquefied petroleum gas leaked of LPI engine}

도 1은 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치의 구성을 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-엔진 3-인젝터

5-연료 봄베 7-공급라인

9-회수라인 11-유로개폐밸브

13-제어 유니트 15-이그니션 스위치

본 발명은 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압 액상의 LPG 연료를 엔진의 흡기 계통에 인젝터를 통해 직접 분사하는 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 LPG(liquefied petroleum gas; 액화석유가스) 엔진은 봄베 (Bombe)에 저장되어 공급된 LPG 연료를 믹서와 기화기(Vaporizer)를 통해 기화시켜 엔진에 공급하도록 시스템이 구성되어 있으나, 이러한 LPG 엔진은 제어 유니트(ECU)에 의한 연료의 분사량에 대한 정밀 제어가 어려워서 겨울철 시동이 어렵고, 동력 성능 및 연비 수준이 저하될 뿐만 아니라, LPG 연료의 연소시 발생하는 타르 문제로 인해 아이들시 불안정하고 시동중 잦은 시동의 꺼짐 현상 등을 초래하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이 믹서와 기화기를 사용하지 않고 LPG 연료를 인젝터를 통해 고압의 액상으로 직접 분사하는 엘피아이(LPI;liquefied petroleum gas injection) 엔진인 것이다.

상기와 같은 엘피아이 엔진은 인젝터를 통해 LPG 연료를 직접 분사하기 때문에 분사되는 연료의 시기와 양을 보다 정밀하게 제어할 수 있어, 차량의 연비 특성과 동력 성능을 개선할 수 있고, 동절기 시동성의 향상과 불필요한 정비를 배제할 수 있는 효과를 제공하고 있다.

그러나, 종래 엘피아이 엔진의 경우, 시동중 이그니션 오프시 연료 시스템의 온도 상승으로 인해 연료 계통에서 압력이 과다하게 상승하게 되고, 이로 인해 LPG 연료가 인젝터를 통해 엔진의 흡기 계통으로 누설되는 문제가 있었다.

이와 같은 문제의 발생은 이그니션 오프시 고압의 액화 상태인 LPG 연료가 연료 계통에서 수반되는 온도의 상승에 따라 기화되어 부피가 팽창됨에 따라 기인되는 현상인 것이다. 즉, 주행중 연료 계통에 존재하는 고압의 액화 상태인 LPG 연료는 외기에 의한 자연 냉각으로 액상의 상태를 유지할 수 있으나, 주행을 종료하 는 등의 목적으로 이그니션 오프가 되면 외기에 의한 연료 계통의 자연 냉각이 이루어질 수 없는 반면에 엔진룸내의 고온의 환경에 의해 연료 계통이 전열되어 가열되기 때문이다.

한편, 상기와 같이 이그니션 오프시 엔진의 흡기 계통으로 LPG 연료가 누설되면, 다음번 시동시 제어 유니트의 제어에 따라 인젝터를 통해 초기에 정상적으로 분사되는 LPG 연료와 흡기 계통에 누설되어 잔류된 LPG 연료가 함께 혼합되어 연소되기 때문에, 배기 가스중 탄화수소의 성분이 과다하게 함유되는 문제가 있었다.

특히, 상기와 같이 이그니션 오프시 인젝터를 통해 LPG 연료가 엔진의 흡기 계통으로 누설되는 정도는 인젝터내에서 니들과 밸브 시트면 사이의 유격에 의해 결정되는 데, 인젝터의 경우에는 내구시 니들과 밸브 시트면 사이의 유격이 더욱 증가하기 때문에 이그니션 오프시 누설되는 LPG 연료의 양은 더욱 더 증가하게 되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엘피아이 엔진의 연료공급 계통에 있어 인젝터가 설치되는 공급경로의 전/후단 부위에 대한 교통을 이그니션 오프시 인위적으로 차단시키고, 차단후 설정된 지연시간에 걸쳐 인젝터를 통한 LPG 연료의 분사와 이의 연소를 수행하여, 인젝터의 전/후단측 연료의 공급경로상에 잔류하는 LPG 연료를 연소에 의해 소모함으로써, 이그니션 오프시 인젝터를 통해 엔진의 흡기 계통으로 LPG 연료가 누설되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 흡기 계통에 설치되어 LPG 연료를 분사하는 인젝터와;

상기 인젝터에 제공되는 LPG 연료를 충전하여 저장하는 연료 봄베;

상기 인젝터와 상기 연료 봄베 사이를 연결하여 이를 통해 LPG 연료의 공급과 회수를 도모하는 공급라인과 회수라인;

상기 공급라인과 상기 회수라인에서 상기 인젝터와 인접한 위치에 설치되어, 이그니션 온/오프시 제어에 의해 각각 개폐가 조절되는 유로개폐밸브 및;

상기 인젝터를 통해 분사되는 LPG 연료의 분사 시기와 분사량을 각각 주행 상태에 따라 적절하게 제어하고, 이그니션 온/오프시 이를 검출하여 상기 유로개폐밸브의 개폐를 제어하는 제어 유니트를 포함하고;
상기 제어 유니트는 이그니션 온시 상기 유로개폐밸브를 개방시켜 정상적인 연료의 연소를 도모하고, 이그니션 오프시 상기 유로개폐밸브를 폐쇄시킨 다음, 상기 인젝터와 상기 유로개폐밸브 사이에 잔류된 연료를 연소에 의해 소모시키도록 상기 제어 유니트에 대한 래치 타임을 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(1)의 흡기 계통에 인젝터(3)가 LPG 연료의 분사를 위해 설치되고, 상기 인젝터(3)에 LPG(liquefied petroleum gas; 액화석유가스) 연료를 공급하기 위해 내부에 고압 액상의 LPG 연료를 충전하여 저장하는 연료 봄베(5)가 구비되며, 상기 인젝터(3)와 상기 연료 봄베(5) 사이에는 공급라인(7)과 회수라인(9)이 각각 설치되어 있어, 이를 통해 상기 인젝터(3)로의 LPG 연료의 공급과 상기 연료 봄베(5)로의 LPG 연료의 회수를 도모하게 된다.

그리고, 상기 인젝터(3)가 설치되는 연료의 공급 및 회수경로에는 이그니션 온/오프시 제어에 의해 연료의 공급 및 회수경로에 대한 개폐를 각각 조절하는 유로개폐밸브(11)가 설치된다.

또한, 상기 인젝터(3)와 상기 유로개폐밸브(11)는 제어 유니트(13)의 제어에 따라 작동되는 바, 상기 제어 유니트(13)는 주행 상태에 따라 상기 인젝터(3)를 통해 분사되는 LPG 연료의 분사 시기와 분사량을 각각 적절하게 조절하게 되고, 이그니션 온/오프시 이를 검출하여 상기 유로개폐밸브(11)의 개폐를 제어하게 된다.

이를 위해, 상기 제어 유니트(13)는 이그니션 스위치(15)와 연결되어 있어, 상기 제어 유니트(13)는 이그니션 스위치(15)를 통해 이그니션 온/오프를 실시간으로 검출하게 된다.

아울러, 상기 제어 유니트(13)는 이그니션 온/오프시 상기 유로개폐밸브(11)를 개폐시킴에 있어, 특히 이그니션 오프시에는 상기 인젝터(3)를 통해 설정된 지연시간 걸쳐 LPG 연료를 분사시키고 이를 연소시키도록 구성되는 바, 이는 상기 유로개폐밸브(11)의 폐쇄에 따라 연료의 공급경로내에 잔류되는 LPG 연료의 양을 소모하여, 다음번 시동시 연료의 공급경로내에 LPG 연료가 잔류되지 않도록 하여 시동성을 개선하고, 잔류된 LPG 연료에 의한 혼합비의 농후함에 따른 배기가스중 탄화수소(HC)가 과다하게 배출되지 않도록 하기 위함인 것이다.

또한, 상기 유로개폐밸브(11)는 상기 인젝터(3)를 중심으로 이의 전/후단 부위에서 상기 공급라인(7)과 상기 회수라인(9)에 대해 각각 인접한 부위로 설치되는 것이 바람직한 바, 이는 이그니션 오프시 상기 제어 유니트(13)의 제어에 따라 상 기 공급라인(7)과 회수라인(9)에 각각 설치된 상기 유로개폐밸브(11)가 폐쇄될 때, 폐쇄된 연료의 공급경로내에 잔류되는 LPG 연료의 양을 최소화하기 위함인 것이다.

도면중 미설명 부호 17은 연료 봄베(5)내에 설치되어 연료를 송출하는 연료 펌프이고, 19는 비상시 연료의 공급을 제한하는 차단 밸브이며, 21은 연료의 공급라인(7)에 설치되어 연료의 온도를 검출하는 온도센서이고, 23은 연료의 회수라인(9)에 설치되어 연료의 압력을 검출하는 압력센서이다.

따라서, 상기 엔진(1)의 시동시 제어 유니트(13)는 주행 상태에 따라 인젝터(3)를 통해 분사되는 LPG 연료의 분사 시기와 분사량을 각각 적절하게 제어하게 된다.

이때, 상기 공급라인(7)과 상기 회수라인(9)에 각각 설치된 유로개폐밸브(11)의 개방은 상기 제어 유니트(13)의 제어에 따라 선행됨은 물론이다.

또한, 상기 제어 유니트(13)는 이그니션 오프시 이를 이그니션 스위치(15)를 매개로 검출하고, 상기 공급라인(7)과 상기 회수라인(9)에 각각 설치된 유로개폐밸브(11)를 폐쇄시키게 된다.

이어, 상기 제어 유니트(13)는 설정된 지연시간에 걸쳐 상기 인젝터(3)를 작동시켜 상기 공급라인(7)과 상기 회수라인(9)에 각각 설치된 유로개폐밸브(11) 사이에 위치하는 연료의 공급경로내에 잔류하고 있는 LPG 연료의 잔류량을 연소에 의해 소모할 수 있게 된다.

이 경우에 있어 이그니션 오프시 상기 제어 유니트(13)가 인젝터(3)의 작동을 설정된 지연시간에 걸쳐 허용하는 것은 상기 제어 유니트(13)의 래치 타임 (latch time; 이그니션 오프후 제어 유니트에 전원공급이 이루어지는 시간임)의 조정을 통해 이루어짐은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치에 의하면, 이그니션 오프시 인젝터(3)의 전/후단측 연료의 공급경로를 폐쇄시킴과 더불어 폐쇄된 공급경로상에 잔류된 연료를 인젝터(3)의 구동을 통해 소모함으로써, 이그니션 오프시 인젝터(3)를 통해 LPG 연료가 엔진(1)의 흡기 계통으로 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 이그니션 오프시 엔진의 흡기 계통으로 누설되는 LPG 연료를 차단하게 되면, 다음번 시동시 인젝터(3)를 통해 분사되는 초기 LPG 연료의 양이 정상적으로 제어될 수 있어 배기 가스중 포함되는 탄화수소의 성분이 과다해지는 문제를 해소할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 엔진(1)의 흡기 계통에 설치되어 LPG 연료를 분사하는 인젝터(3)와;

   상기 인젝터(3)에 제공되는 LPG 연료를 충전하여 저장하는 연료 봄베(5);

   상기 인젝터(3)와 상기 연료 봄베(5) 사이를 연결하여 이를 통해 LPG 연료의 공급과 회수를 도모하는 공급라인(7)과 회수라인(9);

   상기 공급라인(7)과 상기 회수라인(9)에서 상기 인젝터(3)와 인접한 위치에 설치되어, 이그니션 온/오프시 제어에 의해 각각 개폐가 조절되는 유로개폐밸브(11) 및;

   상기 인젝터(3)를 통해 분사되는 LPG 연료의 분사 시기와 분사량을 각각 주행 상태에 따라 적절하게 제어하고, 이그니션 온/오프시 이를 검출하여 상기 유로개폐밸브(11)의 개폐를 제어하는 제어 유니트(13)를 포함하고;

   상기 제어 유니트(13)는 이그니션 온시 상기 유로개폐밸브(11)를 개방시켜 정상적인 연료의 연소를 도모하고, 이그니션 오프시 상기 유로개폐밸브(11)를 폐쇄시킨 다음, 상기 인젝터(3)와 상기 유로개폐밸브(11) 사이에 잔류된 연료를 연소에 의해 소모시키도록 상기 제어 유니트(13)에 대한 래치 타임을 조절하여 이루어지는 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 유니트(13)는 이그니션 스위치(15)로부터 이그니션 온/오프를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료누설 방지장치.

Images