KR100802378B1 - 내연 기관용 액상 가스 연료 분사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력에서 내연 엔진으로 액체 형태로 분사하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 폐쇄 회로를 구비하며, 펌프(8), 바이패스 라인(13)에 의해 인젝터(2)에 연결된 급송 램프(4), 회로를 폐쇄시키기 위해 램프의 하류에 배치된 폐쇄 수단(7), 폐쇄 수단용 원격 제어 수단을 포함하며, 상기 펌프는 엔진의 작동 온도 조건하에서 상기 연료의 액화 압력과 적어도 동등한 허용 가능한 송출 압력을 가지며, 상기 액화 압력은 펌프가 상기 폐쇄 수단에 의해 폐쇄된 회로 상에 송출할 때 얻어진다. 본 발명은 또한 엔진으로 액체를 분사하는 방법에 관한 것이다.

Description

내연 기관용 액상 가스 연료 분사 장치 및 방법{LIQUID-PHASE GASEOUS FUEL INJECTION DEVICE AND METHOD FOR AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 엔진으로의 액체 연료의 분사에 관한 것이다. 이러한 분사는 본 발명에 따라 엔진의 실린더로 직접 실행(직접 분사)되거나 혹은 엔진의 배기 라인으로 실행(간접 분사)될 수 있다.

특히, 본 발명은 주위 온도(약 ±25℃)보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력(약 0.1 MPa)에서 내연 엔진의 흡입 라인으로 액체 형태로 분사하는 장치에 관한 것이다. 이러한 연료는 예컨대 LPG(액화 석유 가스), 디메틸 에테르(DME), 에틸알, 메틸알 혹은 디에틸 에테르, 혹은 이들 연료의 혼합물일 수 있다. 본 명세서에서, 액상 LPG 분사만을 한정하지 않을 것이다.

전술한 엔진의 시동 성능은 분사 명령이 행해지는 즉시 LPG를 액체 형태로 분사하는 분사 장치의 능력에 의해 결정된다. 따라서, 액상의 LPG 분사에 해당하는 기본 분사 시간 동안, 일반적으로 상기 분사 중에 분사 램프(ramp)에 혹은 다른 라인에서 기체상의 비제어된 LPG가 존재하면 엔진의 시동에 필요로 하는 다량의 LPG를 효과적으로 제어하지 못하게 된다. 더욱이, 탱크 및 분사 회로에 존재하는 연료의 증기압이 이들 부재 주위의 지배적인 온도에 따라 크게 좌우된다는 것이 해당 분야의 종사자들에게 공지되어 있다.

보다 일반적으로, LPG의 증발은,

- LPG의 온도가 증가하여 연료의 압력이 탱크 및/또는 분사 회로, 예컨대 엔진의 정지 단계에서 엔진이 여전히 고온일 때의 분사 램프 내에 해당하는 LPG의 포화 증기압보다 낮거나 동일하게 될 때,

- 주위 온도와 일치하는 포화 증기압보다 더 낮거나 동일한 임계값으로 주위 압력(일정한 온도에서)이 감소할 때에 후속하여 일어날 수 있으며, 후자의 경우 엔진이 정지할 때와 일반적으로 분사 램프 내에 존재하는 LPG 압력에 대하여 밀폐되지 않아 연료가 인젝터의 레벨에서 누설된 후에 현저하게 일어난다.

가솔린 분사를 위해 통상적으로 사용되는 것과 같은 액체 연료 분사 기술에 따르면, 액체 LPG 분사 조건하에서 인젝터의 상류와 하류 사이에 존재하는 큰 압력 차이는 인젝터의 레벨에서 연료 누설을 초래한다. 이러한 누설은 압력차가 가솔린 분사 용도를 위해 통상적으로 선택되는 압력차보다 훨씬 더 크게되는 것 이상으로 더욱 중요하다. 이것은 LPG 분사 램프가 내부 압력이 주위 온도에 따라 통상적으로 약 0.1 내지 1.5MPa 사이에서 정해지는 탱크와 직접 연통할 경우에 두드러진다.

이러한 누설은 다음과 같은 문제를 초래한다.

- 궁극적으로, 엔진의 흡입 라인이 기체상의 LPG로 포화된다는 점. 트윈-정적(twin-static) 점화 엔진의 경우, 흡입 라인에 존재하는 기체상의 LPG의 연소할 위험성과, 엔진의 흡입부를 손상 입힐 염려가 있는 역화(逆火) 발생의 위험성이 높아지게 된다.

- 상기 누설 후에 흡입 라인 내에 존재하는 기체상의 LPG의 양을 예측하기 곤란하여 엔진의 시동을 불안하게 한다는 점.

- 흡입 램프 내에 존재하는 LPG의 압력 감소가 램프 내에 존재하는 액체 LPG 의 부분적인 혹은 완전한 증발을 초래하여 이후에 분사된 양의 정확한 제어를 허용하지 않는다는 점.

- 상관적인 배출물이 증가한다는 점.

연료 복귀 라인을 구비하는 주입 램프 내의 저압 펌프의 작용하에서 연료의 압력 증가는 예컨대 일본 특허 출원번호 JP-11,036,990에 개시되어 있다.

미국 특허 US-5,377,465에는 인젝터의 하류에 위치하는 압력 조절기를 통해 탱크의 포화 증기압보다 일정하게 더 높은 압력에서 엔진이 운전될 때, 펌프의 작동하에서 연료(LPG)를 분사 램프 내에 액체 상태로 유지시키는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이들 시스템은 엔진이 정지 및/또는 재시동될 때 현저하게 나타나는 특유한 LPG 누설 및 증발 문제를 효율적으로 해결하지 못하였다.

유럽 특허 출원 EP-A1-1,036,935는 예컨대, 인젝터를 포함하는 공급 시스템을 격리시키고, 또 액체 연료를 적절한 저장 장치(캐니스터)로 유출시킴으로써 누설 문제를 해결하는 것에 목적이 있다. 따라서, 이러한 작동 모드는 회로와 추가의 연료 탱크를 필요로 하기 때문에 장치의 비용을 크게 증가시킨다.

본 발명에 따른 장치는 전술한 바와 같이, 예컨대 LPG 등의 연료를 사용하는 내연 엔진의 시동시 연료의 액체 분사 조작을 허용해준다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 결점을 극복하여, 특히 간단하고 효과적이고 낮은 비용으로 엔진의 시동시에 두드러진 연료의 증발을 방지하는 것을 허용하도록 내연 엔진으로 액체 형태로 연료를 분사하는 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 가능한 한 유해한 결과를 피함으로써 분사 회로 내의 상기 액체 LPG의 감금과 관련한 문제점을 해결해준다. 더욱이, 본 발명은 액체 LPG의 분사 주입에 있어서, LPG 분사 지점 및 엔진 내의 압력에 따라 직접 혹은 간접적인 가솔린 분사를 위해 통상적으로 시판되는 인젝터 및 펌프를 사용할 수 있게 해준다.

따라서, 본 발명은 폐쇄 회로를 구비하고, 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력에서 내연 엔진으로 액체 형태로 분사하는 장치에 관한 것으로, 이 장치는 펌프, 바이패스 라인에 의해 인젝터에 연결된 급송 램프를 포함한다. 이 장치는 또한,

- 상기 회로를 폐쇄시키기 위해 상기 램프의 하류에 배치된 폐쇄 수단과,

- 상기 폐쇄 수단용 원격 제어 수단을 더 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 펌프는 엔진의 작동 온도 조건하에서 연료의 액화 압력 이상인 허용 가능한 송출 압력을 가지며, 액화 압력은 펌프가 상기 폐쇄 수단에 의해 폐쇄된 회로 상에 송출할 때 얻어진다.

변형례에 따르면, 상기 회로는 램프의 상류에 회로용의 제2의 폐쇄 수단을 포함할 수 있다.

상기 제2의 폐쇄 수단은 역류 방지 밸브 타입이라도 좋다.

상기 회로는 급송 램프 내에 최소 압력을 유지하기 위해 램프의 하류에 압력 강하를 발생시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.

바이패스 라인은 상기 인젝터와 상기 램프 사이에 각각의 격리 수단을 포함할 수 있다.

상기 격리 수단은 상기 램프 내측의 지배적인 연료 압력에 의해 작동되는 안내 수단을 포함할 수 있다.

상기 격리 수단은 2위치 슬라이드 밸브를 포함할 수 있고, 폐쇄 위치는 복귀 수단의 작동을 통해 얻어지며, 개방 위치는 램프를 격리 수단에 연결시키는 안내 라인에 의해 전달된 연료 압력의 작용을 통해 얻어진다.

본 발명의 변형례에 따르면, 하류 폐쇄 수단은 직렬의 2개의 원격 제어 2방향 밸브를 포함할 수 있으며, 격리 수단은 일측이 램프 내의 연료 압력을 받고 타측이 2개의 밸브 사이의 회로에 연결된 연통 라인에 의해 운반된 연료의 압력을 받는 피스톤을 포함할 수 있고, 상기 피스톤은 램프와 인젝터 사이의 연료 공급 제어 수단에 부착된다.

상기 격리 수단은 피스톤의 양측에서의 차압이 예정된 값 이내일 때 공급 라인을 폐쇄하기 위해 피스톤과 공급 제어 수단을 이동시키는 복귀 스프링을 포함할 수 있다.

상기 원격 제어 수단은 작동, 정지 및 시동 단계를 고려하여 2개의 밸브에 명령을 전달할 수 있다.

본 발명은 또한, 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력에서 내연 엔진으로 액체 형태로 분사하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 아래의 단계, 즉

- 펌프, 바이패스 라인에 의해 인젝터에 연결된 급송 램프, 회로를 폐쇄시키기 위해 램프의 하류에 배치된 폐쇄 수단, 상기 폐쇄 수단용 원격 제어 수단을 설치하는 단계와,

- 엔진의 작동 온도 조건하에서 연료의 액화 압력 이상인 허용 가능한 송출 압력을 갖도록 펌프를 선택하는 단계와,

- 펌프로 하여금 상기 폐쇄 수단에 의해 폐쇄된 회로에 송출하게 함으로써 폐쇄 수단의 상류에 상기 연료를 액화하는 단계에 의해 실행된다.

격리 수단은 상기 바이패스 라인 상에 배치되어도 좋다.

상기 바이패스 수단은 램프 내의 지배적인 압력에 의해 제어될 수 있다.

상기 폐쇄 수단은 직렬 연결된 2개의 2방향 밸브를 포함할 수 있으며, 각각의 격리 수단은 일측이 램프 내의 연료 압력을 받고 타측이 상기 2개의 밸브 사이의 회로에 연결된 연통 라인에 의해 운반된 연료의 압력을 받는 피스톤을 포함한다. 이러한 구조에 따르면, 다음의 단계가 실행될 수 있다. 즉,

- 엔진이 정지할 때는 펌프가 정지되고, 하류 밸브는 차단되며,

- 엔진이 시동할 때는 상기 밸브는 차단되고, 펌프가 시동되며,

- 작동 중에는 양 밸브가 개방된다

본 발명의 다른 특징, 상세 내용 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 비한정적인 예로서 기재된 이하의 실시예들의 설명을 읽음으로서 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 장치는 전술한 바와 같이, 예컨대 LPG 등의 연료를 사용하는 내연 엔진의 시동시 연료의 액체 분사 조작을 허용해준다.

따라서, 본 발명은 전술한 결점을 극복하여, 특히 간단하고 효과적이고 낮은 비용으로 엔진의 시동시에 두드러진 연료의 증발을 방지하는 것을 허용하도록 내연 엔진으로 액체 형태로 연료를 분사하는 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 가능한 한 유해한 결과를 피함으로써 분사 회로 내의 상기 액체 LPG의 감금과 관련한 문제점을 해결해준다. 더욱이, 본 발명은 액체 LPG의 분사 주입에 있어서, LPG 분사 지점 및 엔진 내의 압력에 따라 직접 혹은 간접적인 가솔린 분사를 위해 통상적으로 시판되는 인젝터 및 펌프를 사용할 수 있게 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 분사 장치 회로의 개략적인 레이아웃을 도시한 도면이며,

도 2는 도 1d에 도시된 격리 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이고

도 3은 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이며,

도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 인젝터-격리 밸브 블록을 상세히 모식적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖고, 주위 압력(대략 0.1Mpa)에서 LPG 등의 연료가 저장되어 있는 밀폐 탱크(1)를 포함한다. 이 연료는 공지의 형태이고 또 종래에 가솔린 분사용으로 사용되는 인젝터(2)에 의해 엔진(도시 생략)의 실린더를 향해 흡입 매니폴드(도시 생략)로 분사된다. 인젝터는 실린더의 수만큼 설치된다. LPG는 라인(3)에 의해 펌프(8)의 작동하에서 탱크(1)로부터 분사 램프(4)로 흘려 보내진다. 엔진의 실린더로 분사되지 않은 LPG는 복귀 라인(5)을 통해 탱크(1)로 복귀된다. 소정의 사용 조건, 특히 시동시 상기 회로의 잔여 부분으로부터 연료가 램프(4) 내에 존재하는 조건에서 격리를 허용하는 폐쇄 수단(6, 7)은 상기 램프(4)의 상류 및 하류에 배치되어 있다. 폐쇄 수단(7)은 외부의 제어 수단에 의해 전기적으로 제어되는 시스템이며, 이 수단이 폐쇄함으로써 펌프(8)에 의해 발생된 압력의 작용하에서 분사 램프(4) 내에 존재하는 LPG의 액화를 허용하게 된다. 폐쇄 수단(6)은 공지 형태의 역류 방지 밸브이다.

연료 회로는 안내관(9)을 포함하는데, 이 안내관은 램프(4)로부터 유입하는 연료용 통로(13)(또한, 본 명세서에서 연통 라인 혹은 바이패스 라인이라 함)를 개폐하도록 되어 있는 시스템(10)(혹은 격리 수단)에 유압을 전달한다. 각각의 통로(13)는 연료를 각 인젝터(2)에 공급한다. 램프 하류의 폐쇄 수단(7)에 의해 전달되는 램프(4) 내의 지배적인 압력이 안내관(9)의 압력이 된다.

도 1에 도시된 실시예에 따르면, 안내관(9)은 폐쇄 수단(7)에 연결되어 있다. 이러한 모드에 따르면, 폐쇄 수단(7)은 안내관(9)의 폐쇄(혹은 개방)와 연료 회로 하류에서의 램프(4)의 폐쇄를 독립적으로 제어하는 적어도 2개의 2방향 솔레노이드 밸브로 구성된다. 이것의 작동 모드는 도 3과 관련하여 이하에 설명될 것이다. 그러나, 안내를 위한 압력을 격리 수단(10)에 전달하는 또 다른 부재에 안내관(9)을 연결하는 것이 또한 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 가능하다.

엔진이 시동될 때, 펌프(8)는 시동되고, 폐쇄 위치에 있는 폐쇄 수단(7)은, 펌핑된 LPG의 램프(4) 및 바이패스 라인(13) 내에서의 감금을 허용하며, 이에 따라 압력 상승과, 인젝터의 상류, 특히 램프 내에 존재하는 LPG를 액화하게 된다.

연료의 완전 액화 및 최적의 엔진 운전 조건을 부여하기 위해 상기 램프에 요구되는 압력에 따라, 외부의 제어 수단에 의해 폐쇄 수단(7)을 제어하면, 다음의 장점을 제공하게 된다. 즉,

- 연료 복귀 라인(5) 상류에서 램프(4)를 폐쇄하여 엔진의 시동 단계 이전에 램프 내의 LPG의 거의 순간적인 압력 상승을 허용하며, 이 압력 상승은 상기 라인 내에 존재하는 가스의 체적에 따라 결정됨.

- 안내관(9)과 격리 수단(10)에 의해 램프 내에 존재하는 LPG 압력으로부터 라인(13)의 개방을 제어.

- 표준 운전 조건하에서 엔진 실린더로 분사되지 않은 연료를 탱크(1)로 복귀.

예컨대, 표준 엔진 운전 조건하에서, 램프(4)와 라인(5) 사이에서 수단(7)의 제어된 개방을 통해 LPG 순환을 유지하면, 램프(4)의 레벨과 인젝터(2)의 레벨에서 압력을 조절할 수 있게 해주며, 이에 따라 분사 시간 및 분사 단계 중에 도입된 연료의 양을 더 바람직하게 제어하게 된다. 더욱이, 인젝터(2)에 의해 분사된 연료의 양을 효과적으로 제어하기 위해, 압력(P) 및/또는 온도(T) 검출기는 램프의 레벨에서 설치되고, 인젝터(도 1에는 도시 생략)의 개방 시간을 제어하는 외부의 수단에 연결되어 있다.

격리 시스템(10)은 엔진의 조작 중에 LPG가 인젝터에 공급되는 것을 허용하고, 엔진이 운전되지 않을 때 폐쇄 수단(6, 7)에 의해 램프(4)를 밀폐한다. 따라서, 격리 시스템은 평상시에 폐쇄 위치에 있게 된다. 상기 시스템(10)의 개방은 안내관(9)에 존재하는 LPG의 유압의 작용하에서 실행된다. 엔진이 정지할 때, 안내관(9)에 존재하는 LPG의 압력 레벨의 제어는 시스템(10)의 폐쇄를 야기한다.

이러한 액체 LPG 운송 회로의 원리는 펌프의 레벨에서 액화 처리의 복잡한 규제 제어를 요하지 않는다는 현저한 장점을 제공한다. 실제로, 허용 가능한 압력 용량이 모든 온도 조건하에서 LPG의 액화를 허용할 수 있는 펌프를 선택해야 하고, 이 펌프는 검출기(P 및 T)에 의해 결정된 압력값 또는 램프 내에 들어있는 연료의 전체 액화에 해당하는 것으로 알려진 소정 시간 이후에 개방되는 폐쇄 수단(7)에 의해 폐쇄된 회로에 시동시 LPG를 송출한다. 양자의 경우, 유일한 명령은 유리한 압력에서 액체 LPG 순환시키도록 상기 폐쇄 수단(7)을 개방하는 것과 관련이 있다.

더욱이, 인젝터 격리 수단(10)이 누설을 제한하여 램프 내의 감압을 행하기 때문에, 펌프의 액화 작용은 짧은 것으로 알려져 있다.

도 2는 격리 수단(10)의 실시예를 도시한 것이다. 이 수단은 하우징(12)에 존재하는 슬라이드 밸브(11)로 구성된다. 슬라이드 밸브(11)는 하우징(12) 내에서 기밀하게 격리된 2개의 영역, 즉

- 예컨대, 라인(9)과 연료 연통하는 안내 압력 입구 영역,

- 탱크와 연통 상태로 유지되어 탱크와 실질적으로 동일한 압력으로 유지되고, 축방향 추력을 슬라이드 밸브(11)에 가하여 슬라이드 밸브가 하우징(12) 내에서 활주되게 하는 스프링(15)을 포함하는 조절 영역(17)의 범위를 정한다.

하우징(12) 내에서 움직이는 상기 슬라이드 밸브 혹은 피스톤(11)의 운동은, 상기 라인(9)과 연통하는 영역(16)에서 펌프(8)의 작동에 의해 야기된 LPG 압력에 의해 가해진 힘과, 피스톤의 표면의 반대편에 배치된 복원 스프링(15)에 의해 가해진 힘 사이의 균형에 따라 좌우된다.

피스톤(11), 스프링(15) 및 하우징(12)의 치수는, 펌프(8)가 정지할 때, 피스톤의 각 표면 상에 가해진 압력(실질적으로 탱크의 압력)의 균형이 완료된 후 스프링(15)에 의해 가해진 힘이 피스톤(11)을 소정 위치, 즉 피스톤이 바이패스 채널 혹은 램프(4)와 인젝터(2) 사이의 연통 라인(13)을 기밀하게 밀폐되는 위치로 이동되는 방식인 공지의 방법에 따라 정해진다. 상기 위치에서, 상기 피스톤(11)에 기계 가공된 통로(14)는 하우징(12)의 벽에 의해 배출 포트로부터 인젝터(2)까지 기밀하게 격리되어 있다. 펌프(8)가 작동 상태에 있을 때, 상기 영역(16)에서 피스톤(11) 상의 안내관(9)으로부터 유입되는 연료에 의해 가해진 과도한 압력은, 피스톤(11)이 이동함에 따라 압축되는 스프링(15)에 의해 가해진 힘보다 더 큰 힘을 발생시킨다. 따라서, 통로(14)는 라인(13)과 연통되며, 이로 인해 연료가 램프(4)에서 인젝터(2)로 유동하는 것을 허용한다. 펌프가 정지될 때, 상기 영역(16) 내에서의 연료의 압력 강하는 복귀 스프링(15)의 힘 작용하에서 연통 라인(13)의 기밀한 폐쇄와, 램프(4)의 격리를 초래한다.

전술한 액화 처리를 고려하면, 안내 압력이 시동시 높아, 인젝터 격리 시스템(10)의 신속한 개방에 유리하다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 도 3에 도시되어 있다. 도면 부호 40은 분사 장치를 지시한다. 격리 수단은 문자 B로 표시한 인젝터-격리 밸브 블록의 형태로 각각의 인젝터(2)에 연결되어 있으며, 이것의 상세한 특징은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 이하에 설명될 것이다. 엔진 실린더(도시 생략)는 각각의 블록(B)과 일치한다. 탱크(1)로부터의 순환 LPG 연료는 펌프(8)(도 1 참조)의 작용하에서 라인(3)을 통해 가압 조건 하에 분사 램프(4)의 입구(41)로 공급된다. 도 3에 도시된 장치(40)의 출구(42)에서, 라인(5)은 엔진 실린더로 분사되지 않은 연료가 탱크의 원위치로 공급되도록 해준다. 도 3에 도시된 장치는 램프(4)로 공급된 LPG가 탱크로 역류하는 것을 방지하는 극소형 직경의 역류 방지 밸브(A)를 포함한다. 이 밸브(A)는 펌프의 정지 후 만약 램프(4)의 출구가 폐쇄될 경우 램프(4)의 밀폐가 유효해지고 압력과 함께 증가하도록 선택된다. 수단(C), 노즐 혹은 예컨대 다이어프램은 연료가 눈금이 정해진 오리피스를 통과할 때 압력 강하의 발생을 허용한다. 상기 수단(C)은 인젝터로 공급되는 충분한 압력을 생성하기 위해 인젝터 밸브 블록의 하류에서 램프(4) 상의 연료 회로 내에 설치된다. 2개의 2방향 솔레노이드 밸브(D, E)[이는 도 1의 폐쇄 수단(7)을 구성함]는 부재(C)의 하류에 설치되어 있다. 정상시에 개방 위치에 있는 솔레노이드 밸브(D)는 그것이 폐쇄될 때, 분사 램프(4)의 밀폐와, 그것을 연통 라인 혹은 각각의 인젝터-밸브 블록(B)의 격리 장치에 연결된 램프(43)로부터 격리되도록 해준다. 정상시에 폐쇄 위치에 있는 솔레노이드 밸브(E)는 분사 장치(40)를 탱크(1)로부터 격리되도록 해준다. "정상시" 폐쇄 혹은 개방되어 있다는 것은, 전기적으로 제어되지 않는 솔레노이드 밸브의 휴지 상태에서의 위치를 의미한다.

도 4a 및 도 4b는 인젝터-격리 밸브 블록(B)의 실시예를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 4b에는 개방 위치, 즉 액체 연료가 분사 램프(4)에서 인젝터(2)로 통과할 수 있는 때의 위치에 있는 블록(B)이 도시되어 있다. 도 4a에는 폐쇄 위치에 있는 전술한 것과 동일한 블록(B)이 도시되어 있다. 블록은 액체 가솔린 분사용으로 산업 분야에서 통상적으로 사용되는 인젝터(2)를 포함한다. 밀폐 피스톤(53)은 3개의 챔버, 즉 상부 통로(56)에 의해 램프(43)와 연통하는 상부 챔버(54)와, 하부 통로(57)에 의해 공급 램프(4)와 연통하는 중간 챔버(58)와, 그리고 피스톤(53)이 상부 위치(도 4b)에 있을 때에만 소형 직경의 슬롯(55)에 의해 중간 챔버(58)와 연통하는 하부 챔버(52)로 구획되어 있다. 상부 위치에 있어서, 밀폐 수단(63)들은 안착부를 떠나고 챔버(58, 52)는 연통하게 된다. 하부 챔버(52)는 인젝터(2)의 입구와 연통하게 된다. 그 결과, 인젝터(2)와 램프(4) 사이의 연통 라인은 상기 실시예에 따르면, 부재(52, 55, 58, 57)를 포함한다. 피스톤(53)이 본체(51) 내에서 이동함에 따라 그 피스톤의 편향은 정지 수단(60), 예컨대 로드에 의해, 그리고 피스톤이 조인트(62) 상에 안착하는 것에 의해 한정된다. 통상적으로 엔진이 정지하는 단계(도 4a)에서 중간 챔버(58)와 상부 챔버(54) 사이의 압력차가 충분히 작을 때, 스프링(59)은 상기 조인트(62) 상에 혹은 실린더의 바닥에 안착하는 피스톤(53)을 유지하게 된다. 피스톤(53)은 상부 챔버(54)와 중간 챔버(58) 사이의 압력차의 영향을 받아, 즉 중간 챔버(58)의 지배적인 압력이 통상적으로 시동 및 작동 단계에서 상부 챔버(54) 내의 압력보다 충분히 더 높아서 스프링(59)의 압축이 초래될 때, 상부 위치(도 4b)에 유지된다. 이 경우, 엔진에 의해 소모된 LPG는 하부 통로(57), 중간 챔버(58), 소형 직경의 슬롯(55) 및 하부 챔버(52)를 연속적으로 통과하여 램프(4)에서 인젝터(2)로 가압 상태로 이송된다.

엔진이 운전되지 않을 때, 펌프는 보통 정지하며, 램프(4)는 이것의 지배적인 압력과 솔레노이드 밸브(E)의 폐쇄 및 솔레노이드 밸브(D)의 개방 작용의 조합하에서 역류 방지 밸브(A)의 폐쇄에 의해 회로의 나머지 부분으로부터 격리된다. 압력은 램프(4)와 연통 라인(43) 내에서 균형이 맞춰지며, 이에 따라 피스톤(53)은 중간 챔버(58)로부터 하부 챔버(52)를 격리시키는 복귀 스프링(59)의 작용을 받게 된다. 인젝터는 램프(4)로부터 격리된다.

일반적인 시동의 경우에, 예컨대 엔진이 여전히 고온으로 있는 임계적인 경우에, 펌프의 시동은 솔레노이드 밸브(D)의 폐쇄와, 솔레노이드 밸브(E)의 개방보다 앞선다. 펌프에 의해 가압하에 놓인 LPG는 과압의 영향을 받아 개방되는 밸브(A)를 통해 램프(4)로 유입된다. 펌프의 작용하에서, 솔레노이드 밸브(D)가 폐쇄되어 있을 때 밀폐된 램프에 들어있는 LPG의 압력은, 상기 공간 내의 연료가 부분적으로 기화될 경우 상기 램프(4)에 들어있는 LPG를 모두 액화하기에 충분한 임계치에 도달하게 된다. 솔레노이드 밸브(D)의 폐쇄의 결과인, 혹은 이 폐쇄와 거의 동시에 일어나는 솔레노이드 밸브(E)의 개방은 라인(43) 내의 압력, 나아가 블록(B)의 격리 밸브의 상부 챔버(54) 내의 압력을 저하시키는 것을 허용한다. 중간 챔버(58)는 액화 처리에 해당하는 펌프의 압력을 받게 되며, 이는 피스톤(53)의 상승과 그리고 이와 동시에 상기 밸브의 개방을 초래한다. 이러한 개방은 실질적으로 온전한 액체 형태로 램프(4)내에 존재하는 LPG가 인젝터로 공급되도록 해준다. 그 후, 점화 및 분사는 어떠한 위험 없이 엔진을 시동시키도록 제어될 수 있다.

본 발명의 장치의 유리한 작동 방법에 따르면, 솔레노이드 밸브(E)를 개방시키고 그것을 개방 위치에 유지하며, 그리고 솔레노이드 밸브(D)를 개방 위치로 되돌리는 것이 가능하기 때문에, 분사되지 않은 연료는 탱크로 되돌아 흐르게 된다. 이러한 작동 방법은 램프(4)와 인젝터(2) 내의 압력을 실질적으로 감소시킨다는 현저한 장점을 부여하기 때문에 분사 시간 및 분사 중에 도입된 연료의 양을 더 양호하게 제어하는 것이 가능해진다. 엔진 시동 및 정지 단계를 제외하고, 상기 엔진이 운전될 때 장치를 표준 방법으로 조작하는 것이 유리하다. 표준 모드에서의 작동 중에서, 블록(B)의 격리 밸브는 격리 밸브의 피스톤(53)의 2개의 표면 사이의 압력차, 즉 상부 챔버(54)와 중간 챔버(58) 사이의 충분한 압력차로 인하여 개방 상태로 유지된다. 따라서, 이러한 작동 방법에 따르면, 상기 압력차는 LPG의 순환 동안 부재(C)에 의해 발생된 압력 강하에 의해 주로 제공된다. 더욱이, 램프(4)에 들어있는 과잉의 LPG는 이러한 작동 방법에 따라 연료 복귀 라인(5)을 통해 탱크로 되돌아 유입되며, 연통 램프(43)는 LPG 유동에 의해 스윕되지 않는 체적이라는 것을 알 수 있다.

엔진 정지 단계 동안, 연료 펌프의 공급 차단과 램프(4)의 격리[솔레노이드 밸브(E)의 폐쇄에 의함]가 실질적으로 실행되며, 솔레노이드 밸브(D)는 개방된 상태로 남게된다. 블록(B)의 격리 밸브의 피스톤(53) 양측에서의 압력 균형은 복귀 스프링(59)의 힘의 작용하에서 상기 밸브의 폐쇄를 유발한다. 블록(B)의 격리 밸브의 하부 챔버(52)에 들어있는 잔류 연료를 제거할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따르면 일부 크랭크 샤프트의 회전에 대해, 전반적인 차단 이전에 설정된 엔진 속도치를 약간 증가시킴으로써 점화 및 인젝터(2) 개방의 엔진 제어를 유지하는 것이 가능해진다. 이러한 방법은 인젝터(2)의 잠재적인 누설 결과를 한정해줄 뿐만 아니라, 이 영역에서의 LPG 압력을 감소시켜, 격리 밸브의 피스톤(53)의 양측 사이의 압력차를 증가시킴으로써 격리 밸브의 기밀성을 향상시키게 된다.

길어진 고온 운전 후의 엔진 시동이 중요할 수 있다. 실제, 온도는 엔진에 의해 방출된 칼로리 작용하에 증가하여 램프(4) 및 부재(A, E)에 의해 격리된 램프(43) 내의 연료 압력의 높은 증가를 초래한다. 매우 높은 압력의 존재는 인젝터의 양호한 작동 순서에 해로울 수 있기 때문에, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면 예정된 순서에 따라 솔레노이드 밸브(E)를 개방시켜 LPG를 연료 복귀 라인을 통해 탱크로 배출하는 것이 허용되며, 이는 탱크내의 압력에 근접한 수준까지 상기 압력 감소를 발생시킨다.

도시 생략한 제어 수단은 내연 엔진의 제어 수단을 아는 당업자들에게 공지되어 있다. 이러한 수단은 일반적으로 작동 함수 및 데이터가 저장되는 컴퓨터로 그 신호를 전달하는 압력, 온도 및 연소 분석 검출기를 포함한다. 작동 조건에 따라, 명령은 액츄에이터, 예컨대 솔레노이드 밸브로 전송된다.

Claims (7)

1. 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력에서 내연 엔진으로 액체 형태로 분사하는 장치로서, 펌프(8), 바이패스 라인(13, 57)에 의해 인젝터(2)에 연결된 급송 램프(4)를 포함하는 폐쇄 회로를 구비하고,

   상기 회로는,

   - 상기 회로를 폐쇄시키기 위해 상기 램프의 하류에 배치된 폐쇄 수단(7; E, D)과,

   - 상기 폐쇄 수단용 원격 제어 수단(E, D)을 더 포함하고,

   상기 펌프는 엔진의 작동 온도 조건하에서 상기 연료의 액화 압력 이상인 허용 가능한 송출 압력을 가지며, 상기 액화 압력은 펌프가 상기 폐쇄 수단에 의해 폐쇄된 회로 상에 송출할 때 얻어지고,

   상기 바이패스 라인(13; 57)은 상기 인젝터(2)와 상기 램프(4) 사이에 각각의 격리 수단(10; B)을 포함하며,

   상기 하류의 폐쇄 수단은 2개의 원격 제어 2방향 밸브(E, D)를 포함하고,

   상기 격리 수단은 일측(54)이 램프 내의 연료 압력을 받고 타측(58)이 상기 2개의 밸브(E, D) 사이의 회로에 연결된 연통 라인(43)에 의해 운반된 연료의 압력을 받는 피스톤(53)을 포함하며, 이 피스톤은 램프와 인젝터 사이의 연료 공급 제어 수단(55)에 부착되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 회로는 램프의 상류에 회로용의 제2의 폐쇄 수단(6; A)을 포함하는 것인 분사 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2의 폐쇄 수단은 역류 방지 밸브 타입인 것인 분사 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격리 수단은 피스톤의 양측에서의 차압이 예정된 값 미만일 때 공급 라인을 폐쇄하기 위해 피스톤(53)과 공급 제어 수단(55)을 이동시키는 복귀 스프링(59)을 포함하는 것인 분사 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격 제어 수단은 작동, 정지 및 시동 단계를 고려하여 2개의 밸브에 명령을 전달하는 것인 분사 장치.
6. 주위 온도보다 낮은 비등점을 갖는 연료를 주위 압력에서 내연 엔진으로 액체 형태로 분사하는 방법으로서,

   - 펌프(8), 바이패스 라인(13, 57)에 의해 인젝터(2)에 연결된 급송 램프(4), 회로를 폐쇄시키기 위해 램프의 하류에 배치된 폐쇄 수단(7; E, D), 상기 폐쇄 수단용 원격 제어 수단을 설치하는 단계와,

   - 엔진의 작동 온도 조건하에서 상기 연료의 액화 압력 이상인 허용 가능한 송출 압력을 갖도록 상기 펌프를 선택하는 단계와,

   - 펌프로 하여금 상기 폐쇄 수단에 의해 폐쇄된 회로에 송출하게 함으로써 폐쇄 수단의 상류에서 상기 연료를 액화하는 단계

   를 실행하는 것이고,

   상기 바이패스 라인(13) 상에는 격리 수단(10)이 배치되고,

   상기 폐쇄 수단은 직렬 연결된 2개의 2방향 밸브(E, D)를 포함하며, 각각의 격리 수단은 일측이 램프 내의 연료 압력을 받고 타측이 상기 2개의 밸브 사이의 회로에 연결된 연통 라인에 의해 운반된 연료의 압력을 받는 피스톤(53)을 포함하며,

   - 엔진이 정지할 때는 펌프(8)가 정지되고, 하류 밸브(E)는 차단되며,

   - 엔진이 시동할 때는 상기 밸브(D)는 차단되고, 펌프(8)가 시동되며,

   - 작동 중에는 양 밸브(E, D)가 개방되는 것인 분사 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 격리 수단은 상기 램프 내의 지배적인 압력에 의해 제어되는 것인 분사 방법.