KR100747240B1 - 엘피아이 가스인젝터 시스템 및 이를 이용한 연료누출방지방법 및 시동불량 방지방법 - Google Patents

엘피아이 가스인젝터 시스템 및 이를 이용한 연료누출방지방법 및 시동불량 방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, LPG가 충진되는 연료봄베와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스인젝터와, 상기 연료봄베와 가스인젝터를 연결하는 연료공급라인 및 연료리턴라인과, 상기 연료봄베 내에 설치되어 연료공급라인을 통해서 가스인젝터에 연료를 공급하는 연료펌프와, 상기 연료공급라인에서 순차적으로 설치된 멀티밸브 및 셔트-오프 밸브와, 상기 연료리턴라인에 배치되는 연료압력레귤레이터, 압력센서 및 온도센서와, 그리고 엔진 냉각수의 온도 및 흡기 온도를 감지하는 냉각수 온도센서 및 흡기 온도센서를 포함하여, 연료봄베 내의 LPG 연료를 가스인젝터를 통해서 고압 액상으로 분사하는 엘피아이 가스인젝터 시스템에 관한 것으로, 상기 가스인젝터와 연료봄베 사이를 연결하며, 연료리턴라인으로부터 분기되는 바이패스라인과, 상기 연료봄베 내에 설치되며 상기 바이패스라인을 통해서 수집되는 연료를 임시로 저장하는 보조연료봄베를 구비하며, 상기 연료공급라인, 연료리턴라인 및 바이패스라인에는 각각의 라인을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키는 연료공급라인밸브, 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 구성을 통해서 엔진측 연료공급라인 및 연료리턴라인 내의 잔존 연료를 바이패스라인을 통해서 보조연료봄베로 선택적으로 수집할 수 있다.

Description

엘피아이 가스인젝터 시스템 및 이를 이용한 연료누출 방지방법 및 시동불량 방지방법{LPI(liquefied petroleum gas injection) injector system and gas leakage preventing method and poor start preventing method using it}
도 1은 일반적인 엘피아이 가스인젝터 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템의 구성을 나타내는 도면; 그리고
도 3 및 도 4는 본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용한 연료누출 방지방법 및 시동불량 방지방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 연료봄베 6 : 연료공급라인
8 : 연료리턴라인 10 : 연료펌프
42 : 가스인젝터 110 : 보조연료봄베
120 : 바이패스라인 130 : 연료공급라인밸브
140 : 연료리턴라인밸브 150 : 바이패스라인밸브
본 발명은 엘피아이(Liquefied Petroleum Gas Injection : 이하 'LPI' 라고 칭함) 가스인젝터 시스템 및 이를 이용한 연료누출 방지방법 및 시동불량 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPI 인젝터에서의 가스 누출을 방지하여 시동성 및 배기가스 저감이 이루어지도록 하기 위한 엘피아이 가스인젝터 시스템 및 이를 이용한 연료누출 방지방법 및 시동불량 방지방법에 관한 것이다.
예컨대, LPI 차량이라고 함은 기존 LPG 차량의 연료봄베 내에 연료펌프를 장착하여 LPG를 액상의 상태에서 압송하여 가스인젝터에서 분사되도록 하는 연료 계통을 채택하고 있는 차량을 지칭하며, 이러한 LPI 차량은 환경 규제 대응과 기존의 LPG 시스템이 가지고 있던 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
이러한 LPI 가스인젝터 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, LPG가 충진되는 연료봄베(2)와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스인젝터(42)는 연료공급라인(6)과 연료리턴라인(8)으로 연결된다.
상기 연료공급라인(6)에는 연료봄베(2)내에서 연료펌프(10)가 배치되고, 이 연료펌프(10)의 하류 측에 멀티밸브(12)와 셔트-오프 밸브(14)가 순차적으로 배치되며, 상기 연료리턴라인(8)에는 연료압력 레귤레이터(16)와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료압력 및 온도 센서(18)가 배치된다.
그리고 상기 가스인젝터(42), 연료펌프(10), 멀티밸브(12), 셔트-오프 밸브(14), 인터페이스(20)를 통해 전자제어유닛(30, ECU)과 전기적으로 연결되어 제어되며, 연료압력 및 온도센서(18) 또한 인터페이스(20)를 통해 전자제어유닛(30)과 전기적으로 연결되어 연료에 대한 정보를 전자제어유닛(30)에 공급한다.
또한, 흡기계통에는 흡기온 센서(24), 맵센서(26), 스로틀 포지션 센서(28), 아이들 스피드 액튜에이터(27) 등을 구비하며, 배기계통에는 산소센서(32)를 구비하고, 엔진 자체에는 수온센서(34) 및 크랭크포지션센서(36)등을 구비하여 엔진운전에 필요한 정보를 전자제어유닛(30)에 공급하거나, 이의 신호에 따라 제어되면서 최적의 상태로 운전이 이루어지게 되는 것이다.
이러한 LPI 차량의 연료 계통에 있어서 시동을 오프(off)하게 되면, 가스인젝터(42) 근처에 위치하는 연료공급라인 및 연료리턴라인(이하, 두 라인을 모두 지칭할 경우'연료라인'이라고 한다.) 내의 압력은 봄베압 +5bar를 시작으로 점차로 증가하게 되어(엔진룸의 온도 영향) 봄베(bombe)(2) 내의 릴리프 밸브(relief valve) 작동압(현재 10 bar)까지 상승될 수 있다.
차량이 베드인(bed-in) 됨에 따라 가스인젝터(42)에는 내구성이 저하됨에 따라서, 연료 라인 내에 압력이 상승하게 되면 연료 가스인젝터(42)로부터 가스 누출될 가능성이 있고(실제 시험결과 누출되고 있음), 이렇게 누출이 발생하게 되면 시동 시 실린더 내의 연료가 너무 농후(rich)하여 시동지연 및 HC 배출량 증가의 원인이 된다는 문제점을 내포하고 있다. 또한, 시동 오프(off) 후, 엔진의 고열에 의하여 연료공급라인(6) 내의 연료압이 상승하게 되면, 결국 가스인젝터(42)에도 고압이 형성되어 가스인젝터(42)의 팁(tip, 미도시)으로부터 가스 누출이 발생되며, 이렇게 가스 누출이 발생되면, 시동성이 악화되고 배기가스 증가의 원인이 된다.
한편 본 발명은, 단시간 주차 후 시동 시 시동성과 관련된다. 일반적으로 LPG는 냉각이나 감압에 의해 쉽게 액화되고 반대로 가열이나 감압에 의하여 기화하는 특성이 있는데, 이와 같이 기체화된 LPG는 공기의 약 1.5 내지 2배 정도 무거우며 보통 LPG는 가압(액화)된 상태로 고압용기 봄베에 저장되어 있고, 기타 가스에 비하여 취급이 쉬우며 발열량이 높다. 이와 같이 LPG를 연료로 하는 차량에서 종래에는 액화되어 있는 가스를 엔진에 기체상태로 공기와 함께 유입하도록 하여 엔진의 연소실에서 착화될 수 있도록 구성하였다. 반면에 본 발명의 대상이 되는 LPI 엔진은 상기와 같이 연료봄베(2)에 액화된 상태로 저장되어 있는 액체 LPG를 엔진에 기체상태로 공기와 같이 유입시키는 것이 아니라 가솔린 엔진과 동일한 방법으로 액체 액체상태로 분사될 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같은 LPI 엔진의 경우에는 차량주행 후 엔진 시동을 끄게 되면 연료리턴라인(8) 상에 구비된 연료압력 레귤레이터(16)가 연료의 압력을 조절하여 잔존 연료를 연료봄베(2)쪽으로 리턴시키면서 엔진 측 부분의 연료라인에 잔존하는 잔존 연료가 어느 정도의 연료압력을 유지하게 한다. 하지만 엔진시동의 꺼짐과 동시에 엔진룸의 온도는 어느 정도 상승한 상태를 유지하게 되기 때문에, 엔진측 부분의 연료라인의 잔존연료는 온도상승으로 인해 액상상태가 아닌 기체상태로 변환된다. 이러한 상태에서 엔진시동을 거는 경우 액체 상태가 아니기 때문에 시동성이 저하되는 문제가 발생된다.
이를 방지하기 위해서 종래에는 엔진 측 연료라인에 잔존하는 잔존 연료가 기체상태로 되지 않도록 하는 방법으로, 시동성이 좋아질 때까지 연료압력을 설정범위까지 상승시킨 후 시동이 개시되는 장치를 구비함으로써 공급연료의 희박 (LEAN)성을 방지하고 있는 실정이다. 그러나 이와 같은 시동성 저하, 특히 단시간 주차(Partial Cool Down)후 빈번하게 발생되는 엔진룸 온도상승에 의한 연료의 기체화에 따른 연료의 희박성과 같은 문제점은 운전자가 설정된 연료압력까지 상승을 기다리게 하기 때문에 차량의 상품성을 저하시키는 요인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 먼저 엔진 시동 정지 후 엔진룸의 온도상승으로 인해 압력이 높아진 가스가 가스인젝터(4)로부터 누출되는 것을 방지하여 시동성 향상 및 배기가스 저감이 이루어질 수 있도록 한 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용한 연료누출 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 엘피아이 엔진에서 초기 시동(특히 단시간 주차 후 시동)시 종래 연료압력의 설정범위까지 도달한 후 시동이 되는 등 시동 시간 지연으로 인한 시동성 문제를 개선하기 위한 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용한 시동불량 방지방법을 설명하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, LPG가 충진되는 연료봄베와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스인젝터와, 상기 연료봄베와 가스인젝터를 연결하는 연료공급라인 및 연료리턴라인과, 상기 연료봄베 내에 설치되어 연료공급라인을 통해서 가스인젝터에 연료를 공급하는 연료펌프와, 상기 연료공급라인에서 순차적으로 설치된 멀티밸브 및 셔트-오프 밸브와, 상기 연료리턴라인에 배치되는 연료 압력레귤레이터, 압력센서 및 온도센서와, 그리고 엔진 냉각수의 온도 및 흡기 온도를 감지하는 냉각수 온도센서 및 흡기 온도센서를 포함하여, 연료봄베 내의 LPG 연료를 가스인젝터를 통해서 고압 액상으로 분사하는 엘피아이 가스인젝터 시스템으로서: 상기 가스인젝터와 연료봄베 사이를 연결하며, 연료리턴라인으로부터 분기되는 바이패스라인과, 상기 연료봄베 내에 설치되며 상기 바이패스라인을 통해서 수집되는 연료를 임시로 저장하는 보조연료봄베를 구비하며, 상기 연료공급라인, 연료리턴라인 및 바이패스라인에는 각각의 라인을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키는 연료공급라인밸브, 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 구성을 통해서 엔진측 연료공급라인 및 연료리턴라인 내의 잔존 연료를 바이패스라인을 통해서 보조연료봄베로 선택적으로 수집할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 구성을 구비한 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용하여 엔진 정지 후 가스인젝터를 통해서 연료가 누출되는 되는 것을 방지하는 연료누출 방지방법으로서, 엔진이 정지하고 있는지 여부를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 엔진이 정지한 경우 가스인젝터로부터의 가스 누출 가능조건을 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 가스인젝터로부터의 가스 누출 가능성이 있다고 판단된 경우 연료공급라인밸브 및 연료리턴라인밸브를 차단하고 바이패스라인밸브를 개방하여 보조연료봄베로 연료를 수집하는 제3 단계와; 그리고 연료공급라인의 잔존연료의 압력 및 온도가 미리 설정된 기준 압력값 및 기준 온도값 이하인 경우 보조연료봄베에 수집된 연료를 연료봄베로 리턴시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하며 이를 통해서 바이패스라인으로 연료라인 내의 고압 가스를 보조연료봄베로 이동시켜 가스인젝터로부터의 가스 누출을 방지한다.
또한 본 발명의 상기 제2 단계에서 가스인젝터로부터의 가스누출 가능조건은, 상기 연료공급라인밸브 및 연료리터라인밸브를 개방하고 바이패스라인밸브를 개방한 상태에서 엔진의 냉각수 온도 및 흡기 온도를 감지하여 각각의 감지된 온도값이 미리 설정된 각각의 기준 온도값 이상인지를 판단하고, 냉각수 온도 및 흡기 온도가 기준 온도값 이상인 경우 상기 연료공급라인밸브, 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브를 차단하고 소정 간격을 두고 연료리턴라인의 압력을 측정하여 압력기울기가 미리 설정된 기준 기울기값 이상일 경우 누출가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 기술한 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용하여 엔진의 단시간 정지후 재시동할 경우 시동불량을 방지하는 시동불량 방지방법으로서, 연료공급라인 내의 연료가 단시간 정차후 재시동되는 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제5 단계와; 단시간 정차후 재시동되는 조건을 만족하는 경우 연료리턴라인밸브를 차단하고 연료공급라인밸브 및 바이패스라인밸브를 개방하고 연료봄베 내의 연료 펌프를 소정 시간 가동시켜 연료공급라인 내의 연료압력을 상승시키는 제6 단계와; 소정 시간 경과 후 연료공급라인밸브를 개방하고 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브를 차단하고 연료공급라인의 연료압력이 미리 설정된 기준 압력값에 도달하도록 하는 제7 단계와; 그리고 연료공급라인의 연료압력이 기준 압력값에 도달하면, 시동 후 연료공급라인밸브 및 연료리턴라인밸브를 개방하고, 바이패스라인밸 브를 차단하는 제8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이렇게 함으로써 단시간 주차 후 재시동시 발생하는 엔진룸 온도상승에 의한 연료의 기체화에 따른 연료의 희박성으로 인해서 발생하는 시동불량을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 상기 제5 단계에서 연료가 재시동 조건을 만족하는지 여부는, 시동 정지 후부터 재시동까지의 경과시간, 시동 정지시 냉각수온과 재시동시의 냉각수온의 차이, 재동시의 냉각수온 및 흡기온도 각각이 미리 설정한 기준값 이상인 경우에 재시동 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 엘피아이 연료 시스템 및 이를 이용한 연료누출 및 시동불량 방지방법의 실시예에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템을 나타내는 도면이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용한 연료누출 및 시동불량 방지방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 도 2를 참조하면 본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템은 종래와 같이 LPG가 충진되는 연료봄베(2)와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스인젝터(42)와, 상기 연료봄베(2)와 가스인젝터(42)를 연결하는 연료공급라인(6) 및 연료리턴라인(8)과, 상기 연료봄베(2) 내에 설치되어 연료공급라인(6)을 통해서 가스인젝터(42)에 연료를 공급하는 연료펌프(10)와, 상기 연료공급라인(6)에 설치된 셔트-오프 밸브(14)와, 상기 연료리턴라인(8)에 배치된 연료압력 레귤레이터(16), 압력 및 온도센서(18)와, 그리고 엔진 냉각수의 온도 및 흡기 온도를 감지하는 냉각수온도센서(34) 및 흡기온도센서(24)를 포함한다. 상기 구성들에 대해서는 이미 종래기술에서 설명하였으므로 그 구체적인 작용에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템은 연료봄베(2) 내에 별도로 연료를 임시적으로 저장하는 보조연료봄베(110)를 구비하고 있다. 상기 보조연료봄베(110)는 일방향체크밸브(111)를 통해서 연료봄베(2)와 연결되어 있으며, 상기 일방향체크밸브(111)는 보조연료봄베(110)의 압력이 연료봄베(2)의 압력보다 높을 경우에 자동으로 보조연료봄베(110)와 연료봄베(2)를 연통시켜 보조연료봄베(110)에 저장된 연료가 연료봄베(2)로 흘러들어가도록 한다.
상기 보조연료봄베(110)는 가스인젝터(42)와 바이패스라인(120)을 통해서 연결되어 있으며, 상기 바이패스라인(120)은 상기 연료리턴라인(8)으로부터 분기되는 구성을 가지고 있다. 상기 바이패스라인(120)을 통과하는 연료는 보조연료봄베(100)에 일시적으로 저장되고 이후 연료봄베(2)로 수집되어 재사용된다.
상기 연료공급라인(6), 연료리턴라인(8) 및 바이패스라인(120)에는 각각의 라인을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키는 밸브(130, 140, 150)가 설치되어 있다. 상기 연료공급라인밸브(130), 연료리턴라인밸브(140), 및 바이패스라인밸브(150)는 각각 인터페이스(20)를 통해서 전자제어유닛(30)과 연결되어 있어, 전자제어유닛(30)에 의해서 각각의 라인이 선택적으로 개폐되기 때문에 바람직하게는 솔레노이드밸브를 사용한다.
상기 바이스패스라인(120)은 엔진 정지 후, 엔진의 고열에 의하여 엔진 룸 내 연료공급라인(6) 및 연료리턴라인(8) 내의 연료가 고온의 기체상태로 변화하여 압력이 상승하게 될 경우, 바이패스라인밸브(150)를 개방하여, 일시적으로 고온의 연료를 보조연료봄베(110)로 저장함으로써 압력상승으로 인해 가스인젝터(42)의 팁(tip)으로부터 가스가 누출되는 것을 방지하며, 또한 단시간 주차 이후 재시동시 연료공급라인(6) 및 연료리턴라인(8)에 잔존하는 기체상태의 연료를 바이패스라인밸브(150)를 통해서 보조연료봄베(110)로 이동시킨 후 시동이 되도록 함으로써, 액체 상태의 연료가 엔진에 공급되도록 하여 시동 불량을 방지한다.
이하 본 발명에 따르는 엘피아이 가스인젝터 시스템을 사용하여 가스인젝터로부터의 연료누출 방지방법 및 단시간 주차 이후 재시동시 발생하는 시동성 불량을 방지하는 시동불량 방지방법에 대해서 설명한다. 먼저 도 3을 참조하여 연료누출 방지방법에 대해서 살펴보면, 제1 단계(S100)에서는 엔진이 정지하고 있는지 여부를 판단한다. 이를 위해서 먼저 각종 센서로부터 엔진에 대한 정보를 입력 받은 단계(S110)와, 그리고 엔진 점화키의 온/오프 상태를 감지하는 단계(S120)를 거치게 된다.
이후 엔진이 정지하고 있는 경우에 제2 단계(S200)에서는 가스인젝터(42)로부터 연료가 누출될 수 있는 조건인지 여부를 판단한다. 구체적으로 먼저 상기 연료공급라인밸브(130) 및 연료리턴라인밸브(140)를 개방하고 바이패스라인밸브(150)를 차단한 상태(S210)를 유지한다. 이때 가스인젝터(42) 내의 연료의 이동은 연료리턴라인(8)에 설치된 연료압력 레귤레이터(16)에 의해서 제어되어 연료압력이 소정 압력을 유지하도록 한다. 이후 고온의 엔진 및 엔진룸에 의해서 전달된 열에 의해서 가스인젝터(42) 내의 연료가 고온으로 되며 압력이 증가하게 된다. 따라서 전자제어유닛(30)은 엔진의 냉각수 온도센서(34) 및 흡기 온도센서(24)를 사용하고 냉각수 온도 및 흡기 온도를 감지하고 감지된 온도값이 이를 미리 설정된 각각의 기준 온도값을 초과하는 경우 가스인젝터(42) 내의 연료의 온도가 과도하게 상승되었다고 판단한다(S220). 즉 냉각수의 온도가 기준 온도값 이상이 될 경우 엔진의 냉각이 용이하게 이루어지지 않게 되기 때문에 엔진의 온도가 상승할 우려가 있으며, 또한 흡기 온도가 기준 온도값 이상인 경우에는 주위 온도가 높은 것으로 엔진이 대기에 의해서 냉각되지 않음을 알려주게 된다.
냉각수 온도 및 흡기 온도가 각각 기준 온도값 이상인 경우, 연료라인 내의 압력이 급격히 상승하는지 여부를 판단하기 위해서 연료라인(엔진 근처의 연료공급라인 및 연료리턴라인) 내의 압력 상승률을 측정하게 된다. 구체적으로 상기 연료공급라인밸브(130), 연료리턴라인밸브(140) 및 바이패스라인밸브(150)를 차단한 상태에서(S230), 소정 시간 간격을 두고 연료리턴라인(8)의 압력센서(18)를 사용하여 연료라인 압력을 측정하고 압력기울기를 계산한다(S240, S250, S260, S270). 이후 상기 계산된 압력기울기가 미리 설정된 기준 기울기값 이상인 경우 가스인젝터(42)로부터 가스가 누출될 가능성이 있다고 판단한다(S280).
제3 단계(300)에서는, 상기 제2 단계에서 가스인젝터(42)로부터 가스누출 가능성이 있다고 판단된 경우, 가스누출 방지를 위한 제어방법을 시작한다. 먼저 연료공급라인밸브(130) 및 연료리턴라인밸브(140)를 차단하고, 바이패스라인밸브(150)를 개방하여, 압력이 상승된 잔존 연료가 바이패스라인(120)을 따라서 보조연료봄베(110)로 연료를 리턴시키며 이후 바이패스라인밸브(150)를 개방한 상태로 유지한다(S310). 이후 계속적으로 연료리턴라인(8) 내의 압력 및 온도를 측정하고 (S320) 측정된 압력값 및 온도값이 미리 설정된 기준 압력값 및 기준 온도값과 비교하고(S330), 연료리턴라인(8) 내의 압력 및 온도가 기준 압력값 및 기준 온도값이하인 경우, 즉 고온 고압의 잔존 연료가 바이패스라인(120)을 따라서 이동하여 충분히 제거된 경우, 일방향체크밸브(111)를 개방하여 보조연료봄베(110)에 수집된 고온 고압의 연료가 자연스럽게 연료봄베(21)로 유입되도록 한다(S340). 이때 기준 압력값은 엘피아이 차량이 엔진정지 후 냉각정도를 나타내는 것으로서 보조연료봄베(110)로부터 연료봄베(2) 내로 수집된 연료가 방출되기 적정한 압력 즉 보조연료봄베(110) 내의 압력이 연료봄베(2) 내의 압력보다 높게 되는 압력으로 설정하는 것이 바람직하다. 이후 연료공급라인밸브(130) 및 연료리턴라인밸브(140)를 개방하고 바이패스라인밸브(150)를 차단하여 각각의 밸브를 원상태로 복원시킨다.
이러한 과정에 의해서 시동 정지 후 연료라인 내에 잔존하고 있던 연료가 엔진 및 엔진 룸의 고열에 의해서 가열되어 기화됨으로써 압력이 상승하게 되더라도 이를 바이패스라인(120)을 통해서 보조연료봄베(110)로 이동시킴으로써 잔존 연료의 압력을 조절함으로써 가스인젝터(42)의 팁을 통해서 잔존 연료가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 방법을 사용하여 가스인젝터(42) 부근의 연료공급라인(6) 및 연료리턴라인(8) 즉 연료라인의 연료를 일시적으로 제거한다고 하더라도 충분히 가스인젝터 내의 잔존연료가 시동을 위한 조건을 만족하지 않을 수 있다. 특히 단시간 정차후 다시 시동을 거는 경우 가스인젝터(42) 내의 연료는 기체상태를 유지하고 있기 때문에 액체상태를 시동조건으로 하는 엘피아이 가스인젝터 시스템을 사용하는 엔진에서 시동이 쉽게 걸리지 않게 된다. 이를 방지하기 위해서 본 발명은 도 4에 도시한 것과 같은 단계를 진행한 후 시동이 되도록 한다.
구체적으로 본 발명의 제5 단계(S500)에서는, 엔진정지 후 소정시간 경과 후 점화키가 온되었는지 여부를 판단하고(S510) 및 연료공급라인(6) 내의 연료가 단시간 정차후 재시동되는 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 구체적으로 시동 정지 후부터 재시동까지의 경과시간이 미리 설정된 기준 경과시간값 이상인지 여부를 판단하고(S520), 시동 정지시 냉각수온도와 재시동시의 냉각수온도의 차이를 측정하여 미리 설정한 기준 차이값 이상인지 여부를 판단하고(S530), 또한 재시동시의 냉각수온 및 흡기온도가 미리 설정한 각각의 기준 온도값 이상인지를 판단한다(S540, S550). 일반적으로 엔진의 시동이 정지한 후 일정 시간 동안은 엔진 및 엔진 룸의 온도가 증가한 후 다시 냉각되기 시작한다. 따라서 시동 정지 후 엔진 및 엔진룸의 온도가 상승하는 시점에서 재시동하게 되면 고온의 연료가 가스인젝터에 잔존하는 상태에서 시동이 걸리게 된다. 상기 단계들은 엔진 및 엔진룸의 온도가 증가하고 있는 상태에서 가스인젝터의 잔존연료가 열을 받아 기체상태로 되었는지 여부를 확인하는 것이다.
상기 조건을 만족할 경우 제6 단계(S600)에서는 연료봄베(2) 내의 연료펌프(10)를 소정 시간 동안 가동시켜(S610), 연료라인 내의 압력을 상승시킨다. 동시에 연료리턴라인밸브(140)를 차단하고 연료공급라인밸브(130) 및 바이패스라인밸브(150)를 개방하여 연료공급라인(6)을 통해서 공급되는 연료에 의해서 가스인젝터(42)에 잔존하는 기체상태의 잔존 연료가 바이패스라인(120)을 통해서 보조연료봄 베(110)로 이동되도록 한다.
제7 단계(S700)에서는 제6 단계로부터 소정 시간 경과 후 연료공급라인밸브(130)만을 개방하고 연료리턴라인밸브(140) 및 바이패스라인밸브(150)를 차단하여, 연료봄베(2)로부터 연료가 공급됨과 동시에 가스인젝터(42)의 압력이 공급된 연료에 의해서 상승되도록 한다. 이후 연료공급라인(6)의 연료압력이 미리 설정된 기준 압력값에 도달하도록 한다. 상기 기준 압력값은 시동시에 요구되는 목표 압력값이다.
제8 단계(S800)은, 제7 단계에서 연료공급라인(6)의 연료압력이 기준 압력값에 도달하면, 시동램프를 오프시켜 운전자에게 시동이 가능함을 알려준다(S710). 이후 운전자가 시동을 걸게 되면 시동이 완료되었는지 확인하고(S820), 시동완료시 연료공급라인밸브(130) 및 연료리턴라인밸브(140)를 개방하고, 바이패스라인밸브(150)를 차단하여(S830), 정상적인 연료압력에 대응하여 연료가 공급되도록 한다. 이후 일정시간 동안 일방향체크밸브(111)를 개방시켜 보조연료봄베(110)에 수집된 연료가 연료봄베(2)로 유입되도록 한다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 시동 오프(off) 후, 엔진 및 엔진룸의 고열에 의하여 연료라인 내 연료압력의 상승으로 인해서 가스인젝터 내에 형성된 고압의 연료가스를 바이패스라인을 통해서 연료보조봄베로 유출시킴으로써, 가스인젝터의 팁(tip)으로부터 가스가 누출되지 않도록 할 수 있으며, 또한 종래 가스인젝터에 가해지는 고압의 연료로 인한 내구성저하를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 단시간 주차 후 재시동시 엔진의 재시동 불량상태를 판단하고 바이패스라인을 통해서 잔존 연료를 제거하고 새롭게 공급된 연료를 사용하여 재시동이 가능하게 함으로써 단시간 주차 후 재시동시 발생하는 엔진룸 온도상승에 의한 연료의 기체화에 따른 연료의 희박성으로 인해서 발생하는 시동불량을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. LPG가 충진되는 연료봄베와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스인젝터와, 상기 연료봄베와 가스인젝터를 연결하는 연료공급라인 및 연료리턴라인과, 상기 연료봄베 내에 설치되어 연료공급라인을 통해서 가스인젝터에 연료를 공급하는 연료펌프와, 상기 연료공급라인에서 순차적으로 설치된 멀티밸브 및 셔트-오프 밸브와, 상기 연료리턴라인에 배치되는 연료압력레귤레이터, 압력센서 및 온도센서와, 그리고 엔진 냉각수의 온도 및 흡기 온도를 감지하는 냉각수 온도센서 및 흡기 온도센서를 포함하여, 연료봄베 내의 LPG 연료를 가스인젝터를 통해서 고압 액상으로 분사하는 엘피아이 가스인젝터 시스템으로서,
    상기 가스인젝터와 연료봄베 사이를 연결하며, 연료리턴라인으로부터 분기되는 바이패스라인과,
    상기 연료봄베 내에 설치되며 상기 바이패스라인을 통해서 수집되는 연료를 임시로 저장하는 보조연료봄베를 구비하며,
    상기 연료공급라인, 연료리턴라인 및 바이패스라인에는 각각의 라인을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키는 연료공급라인밸브, 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브가 설치되어 있으며, 엔진 및 엔진룸의 고열에 의하여 연료라인내 연료 압력의 상승으로 인해서 가스인젝터내에 형성된 고압의 연료가스를 바이패스라인을 통해서 보조연료봄베로 유출시켜 가스인젝터로부터 가스가 누출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 가스인젝터 시스템.
  2. 청구항 제1항의 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용하여 엔진 정지 후 가스인젝터를 통해서 연료가 누출되는 되는 것을 방지하는 연료누출 방지방법으로서,
    엔진이 정지하고 있는지 여부를 판단하는 제1 단계와;
    상기 제1 단계에서 엔진이 정지한 경우 가스인젝터로부터의 가스누출 가능조건을 판단하는 제2 단계와;
    상기 제2 단계에서 가스인젝터로부터의 가스 누출 가능성이 있다고 판단된 경우 연료공급라인밸브 및 연료리턴라인밸브를 차단하고 바이패스라인밸브를 개방하여 보조연료봄베로 연료를 수집하는 제3 단계와; 그리고
    연료공급라인의 잔존연료의 압력 및 온도가 미리 설정된 기준 압력값 및 기준 온도값 이하인 경우 보조연료봄베에 수집된 연료를 연료봄베로 리턴시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료누출 방지방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 가스인젝터 누출가능조건은,
    상기 연료공급라인밸브 및 연료리터라인밸브를 개방하고 바이패스라인밸브를 개방한 상태에서 엔진의 냉각수 온도 및 흡기 온도를 감지하여 각각의 감지된 온도값이 미리 설정된 각각의 기준 온도값 이상인지를 판단하고,
    냉각수 온도 및 흡기 온도가 기준 온도값 이상인 경우 상기 연료공급라인밸브, 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브를 차단하고 소정 간격을 두고 연료리턴라인의 압력을 측정하여 압력기울기가 미리 설정된 기준 기울기값 이상일 경우 누출가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 연료누출 방지방법.
  4. 청구항 제1항의 엘피아이 가스인젝터 시스템을 이용하여 엔진의 단시간 정차후 재시동할 경우 시동불량을 방지하는 시동불량 방지방법으로서,
    연료공급라인 내의 연료가 단시간 정차후 재시동되는 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제5 단계와;
    단시간 정차후 재시동되는 조건을 만족하는 경우 연료리턴라인밸브를 차단하고 연료공급라인밸브 및 바이패스라인밸브를 개방하고 연료봄베 내의 연료 펌프를 소정 시간 가동시켜 연료공급라인 내의 연료압력을 상승시키는 제6 단계와;
    소정 시간 경과 후 연료공급라인밸브를 개방하고 연료리턴라인밸브 및 바이패스라인밸브를 차단하고 연료공급라인의 연료압력이 미리 설정된 기준 압력값에 도달하도록 하는 제7 단계와; 그리고
    연료공급라인의 연료압력이 기준 압력값에 도달하면, 시동 후 연료공급라인밸브 및 연료리턴라인밸브를 개방하고, 바이패스라인밸브를 차단하는 제8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시동불량 방지방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제5 단계에서 연료가 재시동 조건을 만족하는지 여부는,
    시동 정지 후부터 재시동까지의 경과시간, 시동 정지시 냉각수온과 재시동시의 냉각수온의 차이, 재동시의 냉각수온 및 흡기온도 각각이 미리 설정한 기준값 이상인 경우에 재시동 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 시동불량 방지방법.
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