KR100770802B1

KR100770802B1 - 엘피아이 방식 엘피지 공급장치 및 이를 이용한엘피지/가솔린 겸용차량

Info

Publication number: KR100770802B1
Application number: KR1020070016309A
Authority: KR
Inventors: 문상열; 채형도
Original assignee: (주)에코스타
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2007-10-29

Abstract

본 발명은 흡기매니폴드의 흡기관에 장착되어 연소실의 흡기밸브 선단으로 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터가 마련된 가솔린 차량에 있어서, 상기 가솔린 인젝터와 별개를 이루되, 상기 가솔린 인젝터의 가솔린 분사지점과 동일지점인 상기 흡기밸브 선단으로 액상 LPG를 이송 및 분사할 수 있는 LSI 방식 LPG 공급장치 그리고 이를 이용한 LPG/가솔린 겸용차량에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 상기 액상 LPG가 공급되는 공급관과; 상기 공급관의 상기 액상 LPG가 유입 및 충진되는 내부의 밸브공간을 제공하는 하우징과; 상기 밸브공간에 연결된 상태로 상기 흡기관에 관통 삽입되어, 상기 흡기밸브 선단으로 상기 액상 LPG를 분사하는 테프론 재질의 튜브와; 상기 밸브공간에 실장되어, 상기 밸브공간에 충진된 상기 액상 LPG를 상기 튜브로 공급하는 LPG 인젝터를 포함하는 LPI 방식 LPG 공급장치를 제공한다. 또한 본 발명은 상기의 LPI 방식 LPG 공급장치를 이용한 LPG/가솔린 겸용차량으로서, 상기 액상 LPG 가 충진되는 LPG 연료탱크와, 상기 LPG 연료탱크의 상기 액상 LPG를 상기 공급관으로 공급하는 연료펌프를 갖춘 LPG 연료공급계통과; 상기 인젝터로 가솔린을 공급하는 가솔린 연료공급계통을 포함하는 LPG/가솔린 겸용차량을 제공한다.

Description

엘피아이 방식 엘피지 공급장치 및 이를 이용한 엘피지/가솔린 겸용차량{LPI type LPG supply apparatus and LPG/gasoline car using the same}

도 1은 일반적인 가솔린 차량의 연료공급구조에 대한 블록도.

도 2는 일반적인 가솔린 차량의 일부에 대한 모식도.

도 3은 일반적인 LPI 차량의 연료공급구조에 대한 모식도.

도 4는 본 발명에 따른 LPG/가솔린 겸용차량의 연료공급구조에 대한 모식도.

도 5는 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치에 대한 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치에 대한 내부단면도.

도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치의 설치예를 보인 사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

66 : 공급관 70 : LPI 방식 LPG 공급장치

72 : 하우징 73 : LPG 전달유로

74 : 밸브공간 75 : 인젝터팁

76 : LPG 인젝터 78 : 니들밸브

82 : 튜브 84 : 리턴관

본 발명은 LPI(Liquid Petroleum Injection) 방식 LPG 공급장치 및 이를 이용한 LPG/가솔린 겸용차량에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 흡기매니폴드(inlet manifold)의 흡기관(inlet pipe)에 장착되어 연소실의 흡기밸브(inlet valve) 선단으로 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터(gasoline injector)가 갖추어진 가솔린 차량에 있어서, 상기 가솔린 인젝터와 별개를 이루되, 이의 가솔린 분사지점과 동일한 지점인 상기 흡기밸브 선단으로 액상 LPG를 안정적으로 이송 및 분사할 수 있는 LSI 방식 LPG 공급장치 및 이를 이용한 가솔린/LPG 겸용차량에 관한 것이다.

일반적으로 차량이란 광의(廣義)로는 레일(rail)을 따라 이동하는 철도차량 및 도로 상을 주행하는 모든 운송기계를 총칭하지만, 협의(狹義)로는 연료에 의한 내연기관의 4 행정 사이클(흡입, 압축, 팽창, 배기)을 통해 회전동력을 얻어 바퀴를 회전시킴에 따라 자력(自力)으로 움직이는 4륜 자동차를 의미한다.

이러한 자동차는 크게 외관을 이루는 차체(body) 및 이를 제외한 나머지 부분으로서 성능 및 안전과 관련된 모든 장치인 섀시(chassis)로 구분되며, 섀시는 또 다시 회전동력을 생성하는 엔진(engine) 및 이의 회전동력을 바퀴의 차축으로 전달하는 동력전달장치(transaxle)와, 안전하고 편안한 주행을 위해 노면으로부터 가해지는 진동 및 충격을 흡수하는 현가장치(suspension)와, 주행 중 운전자의 의도에 따라 자동차의 방향을 바꾸기 위한 조향장치(steering system)와, 주행 중 속 도를 줄이거나 멈추기 위한 제동장치(break) 그리고 운전을 돕기 위한 각종 계기, 조명, 전기부품 등의 기타장치로 나누어 볼 수 있다.

그리고 이중 엔진은 실린더(cylinder)와 피스톤(piston)에 의한 연소실(combustion chamber)을 제공함에 따라 4행정 사이클에 의한 직접적인 회전동력을 발생시키는 엔진본체 및 이의 필요연료를 공급하는 연료공급계통을 포함하며, 그 밖에도 연료에 혼입될 외부공기를 흡입하는 흡기매니폴드(inlet manifold)와, 배기가스의 배출을 위한 배기매니폴드(exhaust manifold) 그리고 점화장치, 윤활장치, 냉각장치 등을 갖추고 있다.

한편, 일반적인 자동차의 연료로는 앤티노크(anti-knock)성, 휘발성, 안정성 등에서 뛰어난 석유계 액체연료인 가솔린(gasoline)이 가장 널리 사용된다.

이에 따라 첨부된 도 1은 일반적인 가솔린 차량의 연료공급구조를 나타낸 블록도이고, 도 2는 그 필요부분 만을 간략하게 보인 모식도로서, 보이는 것처럼 통상의 가솔린 차량은 가솔린과 공기의 혼합기(混合氣)를 실린더(cylinder : 22)의 연소실(20)에서 압축시킨 후 전기불꽃으로 점화 연소시켜 피스톤(piston : 24)을 왕복 운동시키는 방식을 취한다.

보다 자세히, 일반적인 가솔린 차량은 흡기매니폴드(12)의 흡기관(inlet pipe : 14)에 장착된 가솔린 인젝터(gasoline injector : 10)를 이용하여 연소실(20)의 흡기밸브(inlet valve)(26) 선단으로 가솔린을 분사함에 따라 흡입공기와 함께 연소실(20)로 공급되도록 하는바, 최초 연료탱크(2) 내의 가솔린은 연료펌 프(4)에 의해 연료필터(6) 등을 거친 후 배압조절기(pressure regulators : 8)로 전달되고, 여기에서 적절한 압력으로 배압된 후 흡기매니폴드(12)의 흡기관(14)에 장착된 가솔린 인젝터(10)에 의해 연소실(20)의 흡기밸브(26) 선단으로 분사된다. 이때 흡기관(14)에는 클리너(cleaner) 등에 의한 흡입공기가 공급되므로 가솔린은 흡입공기와 적절한 비율로 혼입되어 연소실(20)로 공급되며, 연소실(20) 내에서 점화장치(28)의 불꽃에 의해 피스톤(24)의 4행정 사이클을 유도한 후 배기가스는 배기관(30)을 비롯한 배기매니폴드를 통해서 외부로 배기된다.

또 다른 한편, 자동차의 연료로서 액화석유가스(liquefied petroleum gas)라 통칭되는 LPG 또한 옥탄가가 높고 내열성이 우수하며 연료비가 저렴한 장점을 보이므로 현재 그 사용이 허용된 승합차 및 승용차 등에서 널리 사용되고 있다. 이때 일반적인 LPG 차량은 연료탱크 내에 액상으로 저장된 LPG를 믹서(mixer) 및 기화기(carburettor)에서 기화시킨 후 엔진의 연소실로 공급하는 방식을 취하며, 그 결과 가솔린 엔진과 달리 믹서와 기화기를 필수구성 요소로 한다.

하지만, 통상의 LPG 차량은 엔진의 정밀제어가 어려워서 겨울철 시동이 어렵거나 동력성능이 저하되며, LPG 연료의 타르(tar) 문제 등을 나타낸다.

이에 따라 시동이나 기타 고출력이 필요한 경우에는 출력이 높은 가솔린을 사용하다가 엔진온도가 일정수준에 도달하면 LPG를 사용하는, 이른바 LPG/가솔린 겸용 차량이 소개되기도 하였지만, LPG 차량과 가솔린 차량은 서로 다른 연료공급계통을 요구하므로 가솔린 차량에 LPG 연료공급계통을 적용시키기 위해서는 차량 내 좁은 공간에 믹서와 기화기 등을 별도로 설치하여야 하고, 그 외에 가솔린과 LPG의 전환사용을 위한 추가적인 제어수단이 요구한다. 따라서 공간적 제약이 크고 개조에 드는 비용이 과다한 단점이 있다.

그 밖에 LPG 차량의 단점을 해소할 수 있는 또 다른 방법으로서, LPG 차량에 별도의 LPG 인젝터(LPG injector)를 장착함으로서 액상 LPG를 연소실에 직접 분사하는, 이른바 LPI(Liquid Petroleum Injection) 방식이 소개된 바 있다. 이때 해당방식을 이용한 LPG 차량은 ECU(Engine Control Unit) 등을 이용해서 LPG 인젝터를 정밀 제어함에 따라 믹서와 기화기를 생략할 수 있음은 물론, 가솔린 인젝터와 마찬가지로 흡기밸브 선단에서 액상 LPG를 직접 분사함에 따라 연비, 엔진내구성 및 동력성능을 향상시킬 수 있다.

첨부된 도 3은 일반적인 LPI 차량의 연료공급계통을 나타낸 도면으로서, 앞서의 도 1 및 도 2와 함께 참조한다. 이때 동일역할을 수행하는 동일부분에 대해서는 동일부호를 사용하였는바, 일반적인 LPI 차량은 연료펌프(4)가 실장된 연료탱크(2)와, 상기 연료펌프(4)에 의해 연료탱크(2) 내에 충진된 액상의 LPG가 공급되는 연료공급관(5) 및 이의 말단에 부설되어 액상의 LPG를 흡기밸브(26) 선단으로 분사하는 LPG 인젝터(10')를 포함하며, 그 밖에 연료분사 후 잉여 연료를 연료탱크(2)로 되돌려 보내기 위한 리턴관(return tube : 40)을 갖추고 있다.

이에 따라 연료탱크(2) 내에 저장된 고압의 액상 LPG는 액체 상태를 유지한 채 연료공급관(5)을 통해서 LPG 인젝터(10')로 공급되어 흡기매니폴드(12)의 흡기관(14)에서 흡기밸브(26) 선단으로 분사되고, 이는 흡기관(14)으로 공급되는 흡입 공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소실(20)로 공급됨에 따라 실린더(22) 및 피스톤(24)의 4행정 사이클을 유도한다. 그리고 연소실(20)의 잉여 연료는 리턴관(40)을 통해 연료탱크(12)로 되돌려 진다. 이때 미설명 부호 32,34는 각각 엔진의 정지 시(時) LPG 공급을 차단하는 제 1 및 제 2 차단밸브를 나타내고, 36과 42는 각각 온도 및 압력측정센서를 나타내며, 38은 연료공급관(5) 내의 기체를 포집하여 LPG의 액상을 유지시키는 서비스밸브를 나타내고 있다.

한편, 앞서 살펴본 일반적인 가솔린 차량과 LPI 방식의 LPG 차량은 액상연료를 사용하는 것은 물론, 흡기매니폴드(12)의 흡기관(14)에 장착된 전용의 인젝터(10,10')를 이용해서 각각의 액상연료를 흡기밸브(26) 선단으로 분사한다는 점에서 서로 유사한바, 이점에 착안하여 가솔린 엔진이 장착된 가솔린 차량에 액상 LPG의 LPI 방식을 적용시키려는 LPI 방식 LPG/가솔린 겸용차량이 연구되고 있다.

하지만, 이러한 LPI 방식의 LPG/가솔린 겸용차량은 현재로서는 별다른 효용성을 나타내지 못하는데, 그 이유는 첫째, 가솔린 연료공급계통이 구비된 기존 가솔린 차량의 제한된 내부공간에 LPI 방식의 연료공급계통을 도입하기에는 공간상 제약이 크고, 둘째, 가솔린 인젝터(10)가 기(旣) 장착된 흡기관(14)에 액상 LPG의 분사를 위한 별도의 LPG 인젝터(10')를 추가 장착하는 것은 사실상 불가능하며, 셋째, 액상 LPG의 안정적인 이송 및 공급이 매우 어렵기 때문이다.

이중에서 두 번째와 세 번째 이유를 좀 더 상세히 살펴보면, 일반적인 가솔린 차량에 있어서 흡기메니폴드(12)의 흡기관(14)에 장착된 가솔린 인젝터(10)는 액상 가솔린을 흡기밸브(26) 선단으로 분사하여 기화시키는데 최적의 분사방향 및 각도로 설정되어 있다. 반면, 액상 LPG를 사용하는 LPI 방식에서 그 고유의 효과를 얻기 위해서는 가솔린 인젝터(10)와 동일한 위치에 LPG 인젝터(10')를 설치함으로서 흡기밸브(26) 선단을 향해 동일방향 및 동일각도로 액상 LPG를 분사하여야 하는바, 차량 내 좁은 공간을 감안하면 흡기관(14)의 동일위치에 서로 다른 두 가지 액상연료를 위한 인젝터(10,10')를 장착하기에는 구조적 어려움이 크다. 다시 말해, 가솔린 인젝터(10)가 기(旣) 장착된 가솔린 엔진의 흡기관(14)에 액상 LPG를 분사하기 위한 별도의 인젝터(10')를 또 다시 동일위치로 장착하는 것은 사실상 불가능하다.

이에 따라 가솔린 인젝터(10) 후단에 해당되는 흡기관(14)의 다른 지점으로 LPG 인젝터(10')를 옮겨 설치하는 방안이 고려될 수 있지만, 이 경우 액상 LPG의 분사 후 흡기밸브(26)까지 도달되는 동안 이미 액상 LPG의 기화가 완료되므로 LPI 방식이 될 수 없고, LPI 방식에 따른 고유의 효과로서 엔진내구성 및 동력성능향상을 기대할 수 없다. 이에 또 다른 방법으로는 액상 LPG를 흡기관(14) 외부의 별도지점에서 분사하는 대신, LPG의 액상을 유지시킨 채 흡기밸브(26) 선단으로 이송 및 분사하는 방법이 있을 수 있겠지만, 액상 LPG는 이송과정에서 쉽게 기화되므로 안정적인 공급이 매우 까다로운 바, 이를 위한 서비스밸브 등의 추가적 요소가 필요하며, 이는 결국 차량 내의 좁은 공간을 감안하면 첫 번째 이유와 맞물려서 공간상 제약을 더욱 크게 하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 흡기 매니폴드의 흡기관에 장착되어 연소실의 흡기밸브 선단으로 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터가 갖추어진 가솔린 차량에 있어서, 상기 가솔린 인젝터와 별개로, 이의 가솔린 분사지점과 동일한 위치로 액상의 LPG를 안정적으로 이송 및 분사할 수 있는 구체적인 방도를 제시하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흡기매니폴드의 흡기관에 장착되어 연소실의 흡기밸브 선단으로 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터가 마련된 가솔린 차량에 있어서, 상기 가솔린 인젝터와 별개를 이루되, 상기 가솔린 인젝터의 가솔린 분사지점과 동일지점인 상기 흡기밸브 선단으로 액상 LPG를 이송 및 분사할 수 있는 LSI 방식 LPG 공급장치로서, 상기 액상 LPG가 공급되는 공급관과; 상기 공급관의 상기 액상 LPG가 유입 및 충진되는 내부의 밸브공간을 제공하는 하우징과; 상기 밸브공간에 연결된 상태로 상기 흡기관에 관통 삽입되어, 상기 흡기밸브 선단으로 상기 액상 LPG를 분사하는 테프론 재질의 튜브와; 상기 밸브공간에 실장되어, 상기 밸브공간에 충진된 상기 액상 LPG를 상기 튜브로 공급하는 LPG 인젝터를 포함하는 LPI 방식 LPG 공급장치를 제공한다.

이때 상기 밸브공간은 일측으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상의 인젝터팁을 이루며, 상기 튜브는 상기 인젝터팁에 관통 삽입되어 상기 밸브공간에 연결 되는 것을 특징으로 하고, 상기 튜브의 내경은 1mm 이하인 것을 특징으로 하며, 상기 밸브공간은 상호 연통된 상태로 상기 연소실의 실린더와 동수(同數)를 이루도록 복수 개로 구분 정의되고, 상기 LPG 인젝터는 상기 각 밸브공간에 일대일 대응 실장되며, 상기 튜브는 상기 각 밸브공간을 상기 연소실에 일대일 대응 연결시키는 복수 개인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 밸브공간 내에 잔류된 상기 액상 LPG를 회수하는 리턴관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는바, 이 경우 특히 상기 밸브공간과 연결되도록 상기 하우징 내부를 관통하여, 일 끝단에 상기 공급관이 연결되고, 타 끝단에 상기 리턴관이 연결되는 LPG 전달유로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 상기의 기재에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치를 이용한 LPG/가솔린 겸용차량으로서, 상기 액상 LPG 가 충진되는 LPG 연료탱크와, 상기 LPG 연료탱크의 상기 액상 LPG를 상기 공급관으로 공급하는 연료펌프를 갖춘 LPG 연료공급계통과; 상기 인젝터로 가솔린을 공급하는 가솔린 연료공급계통을 포함하는 LPG/가솔린 겸용차량을 제공한다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 LPG/가솔린 겸용차량의 연료공급구조를 나타낸 모식도로서, 이는 동일한 엔진본체(100)를 공유하는 가솔린 공급계통(50)과 LPG 공급계통(60)이 별개로 갖추어져 있다.

이에 따라 가솔린과 LPG는 각각 가솔린 공급계통(50)과 LPG 공급계통(60)을 통해서 엔진본체(100)의 연소실(110)에 선택적으로 공급되는데, 이중 가솔린 공급계통(50)은 일반적인 기술내용을 토대로 할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 LPG/가솔린 겸용차량의 가솔린 공급계통(50)은, 비록 도면에 상세히 표시되지는 않았지만, 가솔린탱크 및 여기에 충진된 가솔린을 가솔린공급관(52)으로 강제 압송하는 가솔린펌프를 비롯해서, 강제압송 중의 가솔린으로부터 이물질을 걸러 제거하는 필터 및 상기 가솔린을 적절한 압력으로 배압하는 배압조절기를 갖출 수 있다. 그리고 이중 가솔린공급관(52)의 끝단에는 가솔린 인젝터(54)가 부설되어 흡기메니폴드의 흡기관(102)에 장착되며, 이로써 가솔린펌프에 의해 가솔린공급관(52)으로 압송된 가솔린은 필터와 배압조절기를 거친 후 가솔린 인젝터(54)에 의해 연소실(110)의 흡기밸브 선단(116)으로 분사된다. 이때 흡기관(102)에는 외부의 흡입공기가 공급되고, 가솔린은 흡입공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소실(110)로 유입됨에 따라 점화장치(118)의 불꽃에 의해 피스톤(114)의 4행정 사이클을 유도한다.

여기에 덧붙여, 필요하다면 가솔린 공급계통(50)에는 가솔린 인젝터(54)의 연료분사 후 잔류 연료를 회수하기 위한 리턴관이 별도로 마련될 수 있지만, 리턴레스(returnless) 방식인 경우 생략 가능하며, 상술한 가솔린 공급계통(50)에 의한 가솔린 공급은 일례로 차량 시동이나 기타 고출력을 얻기 위해 진행될 수 있다.

다음으로 LPG 공급계통(60)은 LPG 탱크(62) 및 여기에 저장된 LPG를 강제 압송하는 LPG 펌프(64)와 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)를 포함한다.

이중 특히 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)는 LPG 펌프(64)에 연결된 공급관(66) 및 이를 통해서 액상의 LPG가 공급되며 LPG 인젝터(76)가 내장된 하우징(housing : 72)과, 상기 하우징(72)으로부터 인출되어 흡기매니폴드의 흡기관(102)에 관통 삽입되는 튜브(82) 그리고 하우징(72)과 LPG 탱크(62)를 연결하는 리턴관(84)을 갖추고 있다. 한편, 이하에 자세히 언급되어 있지만 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)의 역할을 미리 간략하게 살펴보면, 공급관(66)을 통해 하우징(72)으로 압송된 액상 LPG는 LPG 인젝터(76)에 의해 튜브(82)로 분사된 후, 액상 그대로를 유지한 채 흡기관(102)으로 이송되어 연소실(110)의 흡기밸브(116) 선단으로 분사되고, 이 과정 중에 하우징(72) 내에 잔류된 잉여의 LPG는 리턴관(84)을 통해 연료탱크(62)로 리턴된다.

여기에 덧붙여, 필요하다면 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)의 공급관(66)과 리턴관(84)에는 각각 적어도 하나의 차단밸브(92,94)와 온도센서(96)가 장착될 수 있다.

보다 구체적으로, 첨부된 도 5는 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)의 외관 사시도이고, 도 6은 그 일부에 대한 내부구조를 보인 일부단면도로서, 앞서의 도 4와 함께 참조한다.

보이는 것처럼 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)는 일정부피를 나타내는 하우징(72) 및 이로부터 인출된 공급관(66)과 튜브(82)와 리턴관(84)을 포함한다.

이때 하우징(72) 내에는 적어도 하나의 밸브공간(74)이 정의되어 하우징(72)을 관통하는 LPG 전달유로(73)에 의해 상호 연결되는데, 특히 밸브공간(74)은 실린더(114)와 동수(同數)를 이루도록 열을 지어 배열될 수 있고, LPG 전달유로(73)의 일 끝단에는 공급관(66)이 접속되어 LPG 펌프(64)에 의한 액상의 고압 LPG가 전달되며, 그 반대편에 해당되는 LPG 전달유로(73)의 타 끝단에는 리턴관(84)이 접속되어 LPG 탱크(62)에 연결되어 있다.

그리고 이중 밸브공간(74)은 각각 일측을 향해 점차 직경이 줄어드는 테이퍼(taper) 형상의 인젝터팁(injector tip : 75)을 통해 외부와 연통되며, 이러한 밸브공간(74)에는 각각 해당 인젝터팁(75)을 개폐하는 LPG 인젝터(76)가 일대일 대응 실장되어 있다. 이때 도면상에는 LPG 인젝터(76)의 일례로, 외부단자(80)를 통해 입력되는 전기신호에 기초해서 니들밸브(needle valve : 78)가 인젝터팁(75)을 단속하도록 하는, 이른바 셧-오프(shut-off) 방식의 솔레노이드 타입이 나타나 있지만, 그밖에 소정 전기신호를 통해서 인젝터팁(75)을 개폐할 수 있는 어떠한 방식이 사용되어도 무방하다.

이에 따라 연료탱크(62)에 저장된 액상의 고압 LPG는 공급관(66)을 통해 하우징(72)의 LPG 전달유로(73)를 비롯한 밸브공간(74)으로 유입 및 충진되고, 이와 같이 밸브공간(74)에 충진된 액상 LPG는 LPG 인젝터(76)에 의해 각각의 인젝터팁(75)으로 전달된다. 이때 하우징(72)의 인젝터팁(75)에는 각각 튜브(82)가 접속되어 LPG 인젝터(76)에 의해 분사된 LPG를 액체상태 그대로 이송하며, 이 같은 튜브의 말단은 각각 흡기매니폴드의 흡기관(102)으로 관통 삽입되어 가솔린 인젝 터(54)의 분사지점과 동일한 연소실(110)의 흡기밸브(116) 선단에 액상 LPG를 분사한다.

다시 말해, 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치는, 기존 LPG 전용의 LPI 방식과 비교할 경우, 액상 LPG를 분사하는 LPG 인젝터(76)가 흡기관(102)이 아닌 별도의 하우징(76)에 실장되는 대신, 이로부터 분사된 액상 LPG는 튜브(82)를 통해서 액상을 유지한 채 흡기관(102) 까지 이송되어 가솔린 인젝터(54)의 가솔린 분사지점과 동일한 흡기밸브(116) 선단에 분사되는 것으로, 그 핵심적인 기술적 사상은 흡기관(102)이 아닌 외부의 별도 위치에서 액상 LPG를 분사하는 LPG 분사방법 및 이를 가능케 하는 하우징(72)과, LPG의 액상을 유지한 채 흡기관(102) 까지 이송하여 가솔린 인젝터(54)와 동일하게 흡기밸브(116) 선단으로 분사하는 이송방법 및 이를 가능케 하는 튜브(82)에서 찾아볼 수 있다.

한편, 이를 가능케 하는 튜브(82)는 테프론(teflron) 재질 또는 적어도 그 내면이 테프론으로 코팅된 것을 특징으로 한다.

이때 테프론이란 미국 뒤퐁사에서 개발한 폴리플루오르에틸렌 계열의 수지 및 섬유의 상품명이지만 통상 해당조성의 수지를 지칭하며, 특수 압출기계를 동원해서 사불화 에칠렌수지를 압출 성형함으로서 얻어질 수 있는데, 내화학성, 내유성, 절연성은 물론 -270℃에서 315℃에 달하는 우수한 내한 및 내열성을 나타내고, 매우 얇은 코팅 피막에도 월등히 큰 비점착성을 나타내는 것은 물론 0.05∼0.20 정도의 아주 낮은 마찰계수를 나타낸다.

이에 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)는 상기한 특성을 지닌 테프 론 재질의 튜브(82) 일 끝단을 하우징(72)의 인젝터팁(75)에 접속시키고 그 반대편의 타 끝단을 흡기매니폴드의 흡입관(102)에 관통 삽입함으로서, 하우징(72) 내부의 LPG 인젝터(76)로부터 분사된 액상 LPG를 액체상태 그대로 이송함과 동시에 가솔린 인젝터(54)의 가솔린 분사지점과 동일한 연소실(110)의 흡기밸브(116) 선단으로 액상 LPG를 분사할 수 있다. 이를 위해 튜브(82)의 일단은 인젝터팁(75)을 관통해서 밸브공간(74)으로 삽입되고, 그 내경은 1mm 이하를 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 밸브공간(74)과 튜브(82)의 유격에서 나타날 수 있는 아이싱(icing) 현상을 방지하고, 튜브(82) 내에서 액상 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위함이다.

이에 따라 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)는 액상 LPG를 안정적으로 이송하여 튜브(82)를 통해 흡기밸브(116) 선단으로 분사할 수 있다. 이때 도 4에 나타난 것처럼, 흡기관(102)에는 외부의 흡입공기가 공급되는바, 튜브(82)를 통해 분사된 LPG는 흡입공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소실(110)로 유입됨에 따라 점화장치의 불꽃에 의해 피스톤의 4행정 사이클을 유도한다.

참고로, 첨부된 도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)의 실제 설치모습을 보이기 위한 사진이다.

이중 도 7은 각각 세 개의 튜브(82) 및 LPG 인젝터를 갖춘 한 쌍의 LPG 공급장치(70)가 한 조의 흡기메니폴드에 각각 장착된 상태를 보이고 있고, 도 8은 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치(70)가 흡기메니폴드와 함께 차량 내부에 장착된 상태를 보이고 있으며, 도 9는 튜브(82)의 말단이 가솔린 인젝터(54)와 함께 흡 기매니폴드의 흡기관(102)에 관통 삽입된 상태를 보이고 있다. 이때 사진 상에는 비록 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치의 튜브 및 LPG 인젝터의 수량이 3개인 경우가 나타나 있지만, 이는 일례에 지나지 않는 것으로, 목적에 따라 그 수량은 자유로이 조절될 수 있음은 이상의 설명을 토대로 당업자라면 쉽게 예상할 수 있을 것이다.

한판, 첨부된 사진들을 토대로, 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치는 그 사이즈가 작은 것은 물론, 튜브(82)의 길이 및 수량을 각 차량별 내부공간에 따라 가변적으로 조절할 수 있어 공간적 제약 없이 자유로이 설치될 수 있음을 확인할 수 있고, 이로써 별도의 복잡한 설계변경 없이도 가솔린 차량을 간단하게 LPG/가솔린 겸용으로 변형시키고 있다.

이상에서 살펴본 것처럼 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치는 가솔린 차량에 기(旣) 장착된 가솔린 인젝터와는 별개로 이의 가솔린 분사지점과 동일한 위치에 액상의 LPG를 안정적으로 이송 및 분사할 수 있는 잇점이 있다. 이로써 본 발명에 따른 LPG/가솔린 겸용차량은 LPI 방식을 구현함에 따라 엔진열, 급기계통의 열을 기화잠열에 의해 빼앗을 수 있으므로 연소온도를 낮출 수 있고, 고열에서 증가하는 NOx의 배출량 제어에 유리하며, 더불어 본 발명에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치는 간단한 소형의 구성을 나타내므로 기존의 가솔린 차량에 범용적으로 간편하게 적용될 수 있는 잇점이 있다.

Claims

흡기매니폴드의 흡기관에 장착되어 연소실의 흡기밸브 선단으로 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터가 마련된 가솔린 차량에 있어서, 상기 가솔린 인젝터와 별개를 이루되, 상기 가솔린 인젝터의 가솔린 분사지점과 동일지점인 상기 흡기밸브 선단으로 액상 LPG를 이송 및 분사할 수 있는 LSI 방식 LPG 공급장치로서,

상기 액상 LPG가 공급되는 공급관과;

상기 공급관의 상기 액상 LPG가 유입 및 충진되는 내부의 밸브공간을 제공하는 하우징과;

상기 밸브공간에 연결된 상태로 상기 흡기관에 관통 삽입되어, 상기 흡기밸브 선단으로 상기 액상 LPG를 분사하는 테프론 재질의 튜브와;

상기 밸브공간에 실장되어, 상기 밸브공간에 충진된 상기 액상 LPG를 상기 튜브로 공급하는 LPG 인젝터

를 포함하는 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 1항에 있어서,

상기 밸브공간은 일측으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상의 인젝터팁을 이루며, 상기 튜브는 상기 인젝터팁에 관통 삽입되어 상기 밸브공간에 연결되는 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 1항에 있어서,

상기 튜브의 내경은 1mm 이하인 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 1항에 있어서,

상기 밸브공간은 상호 연통된 상태로 상기 연소실의 실린더와 동수(同數)를 이루도록 복수 개로 구분 정의되고, 상기 LPG 인젝터는 상기 각 밸브공간에 일대일 대응 실장되며, 상기 튜브는 상기 각 밸브공간을 상기 연소실에 일대일 대응 연결시키는 복수 개인 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 1항에 있어서,

상기 밸브공간 내에 잔류된 상기 액상 LPG를 회수하는 리턴관

을 더 포함하는 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 5항에 있어서,

상기 밸브공간과 연결되도록 상기 하우징 내부를 관통하여, 일 끝단에 상기 공급관이 연결되고, 타 끝단에 상기 리턴관이 연결되는 LPG 전달유로

를 더 포함하는 LPI 방식 LPG 공급장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 선택된 항의 기재에 따른 LPI 방식 LPG 공급장치를 이용한 LPG/가솔린 겸용차량으로서,

상기 액상 LPG 가 충진되는 LPG 연료탱크와, 상기 LPG 연료탱크의 상기 액상 LPG를 상기 공급관으로 공급하는 연료펌프를 갖춘 LPG 연료공급계통과;

상기 가솔린 인젝터로 가솔린을 공급하는 가솔린 연료공급계통

을 포함하는 LPG/가솔린 겸용차량.