KR100819963B1

KR100819963B1 - 엘피아이 엔진

Info

Publication number: KR100819963B1
Application number: KR1020060127140A
Authority: KR
Inventors: 서유진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-04-07

Abstract

본 발명은 엘피아이 엔진에 관한 것으로, 특히 봄베 내에 연료펌프가 구비되고, 이 연료펌프의 구동에 의해 봄베에서부터 레귤레이터 유닛을 지나 인젝터까지 소정의 루트를 거쳐 차량의 초기 엔진 점화에 필요한 LPG 연료를 분사압력까지 상승시키는 엘피아이 엔진에 있어서, 상기 가스봄베 내의 연료펌프를 두개로 분할하여 하나는 봄베 내에 설치하고, 다른 하나는 인젝터와 레귤레이터 유닛의 사이에 위치시켜 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시 또는 선택적으로 어느 하나를 구동시켜 엔진의 시동성이 향상되도록 한 엘피아이 엔진에 관한 것이다.

Description

엘피아이 엔진{LPI ENGINE}

도 1 은 종래의 엘피아이 엔진의 시스템 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 시스템 구성도,

도 3a 본 발명의 엘피아이 엔진 시스템의 다이아그램도,

도 3b 는 본 발명의 엘피아이 엔진 시스템에 구비되는 조절밸브의 작동상태를 도시한 단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 엘피아이 엔진 시스템의 작동 순서도임.

<도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명>

10 : 봄베 20,20a,20b : 연료펌프

21 : 압력 레귤레이터 23 : 압력센서

30 : 레귤레이터 유닛 31 : 제2 밸브

35 : 제1 밸브 37 : 제2 밸브

40 : 조절밸브 50 : 인젝터

본 발명은 엘피아이 엔진에 관한 것으로, 특히 봄베 내의 연료펌프를 두개로 분할하여 하나는 봄베 내에 설치하고, 다른 하나는 인젝터와 레귤레이터 유닛의 사이에 위치시켜 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시 또는 선택적으로 구동시켜 엔진의 시동성이 향상되도록 엘피아이 엔진에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 엘피아이 엔진의 시스템 구성도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 엘피아이 엔진 시스템은 LPG 연료가스가 수용된 봄베(10)와, 상기 봄베(10) 내부에 구비된 하나의 연료펌프(20)와, 상기 봄베(10)로부터 LPG 인젝터(50)측으로 연결되는 연료라인의 봄베(10) 출구부상에 설치된 제1 밸브(35)와, 상기 연료펌프(20)에서 인젝터(50)로 연결되는 연료라인상에 설치된 압력 레귤레이터(21), 압력센서(23) 등을 포함하는 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 봄베(10)로부터 인젝터(50)에 이르는 연료라인상에는 제2 밸브(37), 온도센서(33)등이 설치되어 있다. 이때 상기 각 연료라인상에 설치된 상기 일련의 부품들은 전체적으로 레귤레이터 유닛(30)을 형성하게 된다.

상기와 같은 종래의 엘피아이 엔진 시스템에 있어서의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 봄베(10) 내에 있는 하나의 연료펌프(20)를 구동하여 초기 엔진 점화에 필요한 LPG 연료를 분사압력까지 상승시킨다. 이때 연료펌프(20)에 의해 압력이 상승되는 영역은 봄베(10)에서부터 레귤레이터 유닛(30)을 지나 인젝터(50)에 이르는 긴 연료라인 루트의 내부가 된다.

따라서 인젝터(50)에서 최초 폭발을 위해 필요한 목표 압력을 도달하기 위해 봄베(10)에서 인젝터(50)에 이르는 연료라인 호스의 전 구간에서 압력상승이 이루어지게 되며, 목표압력에 도달하기 위해 소정의 시간(약 2초)이 소요하게 되며, 이 시간은 사실 불필요한 시간으로 낭비적 요소로 작용하게 된다.

특히 엔진의 점화시 신속하게 목표압력에 도달하기 위해서는 펌프의 고속회전이 이루어져야 하므로, 이 경우 연료펌프(20)로부터 심각한 소음이 발생하게 되어 불가피하게 펌프의 속도를 줄이게 되고, 이로 인해 목표압력 도달시간이 더 길어지게 되는 문제점이 발생한다.

한편, 통상 엘피아이 엔진 차량에는 목표압력에 도달하기 전에 운전자가 크랭킹하는 것을 방지하기 위해, 차량 전면의 클러스터에 “LPI" 지시램프가 설치되어 있으며, 목표압력 도달시에는 상기 ”LPI"램프가 점등되도록 함으로써, 운전자로 하여금 비로소 시동을 걸 수 있는 상태임을 알려주고 있는데, 이는 또 다른 MPI 차량 대비 LPI 차량의 초기 시동성이 불리하게 만들게 되는 요인이 된다.

또한, 목표압력에 신속하게 도달하기 위해 연료펌프(20)를 고속으로 작동시킬 경우, 운전자와 승객에게, 특히 봄베에 가까운 뒷 좌석 승객에게 소음을 유발시켜 불편을 초래하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 봄베 내의 펌프를 두개로 분할하여 하나는 봄베 내에 설치하고, 다른 하나는 상기 인젝터와 레귤레이터 유닛의 사이에 위치시켜 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시 또는 선택적으로 어느 하나를 구동시켜 엘피아이 엔진의 시동성 향상을 도모할 수 있는 엘피아이 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엘피아이 엔진은 봄베 내에 하나의 연료펌프가 구비되고, 이 연료펌프의 구동에 의해 봄베에서부터 레귤레이터 유닛을 지나 인젝터까지 소정의 루트를 거쳐 차량의 초기 엔진 점화에 필요한 LPG 연료를 분사압력까지 상승시키는 엘피아이 엔진 시동방법에 있어서, 상기 가스봄베 내의 펌프를 두개로 분할하여 제1 펌프는 상기 봄베 내에 설치하고, 다 하나의 제2 펌프는 상기 인젝터와 레귤레이터 유닛의 사이에 위치시켜 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시 또는 선택적으로 어느 하나를 구동시켜 엔진의 시동성이 향상되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 제2 펌프와 상기 인젝터의 사이에 설치되어 봄베로부터 나오는 가스연료의 흐름이 상기 봄베 또는 상기 인젝터 측으로 흘러가도록 조절하는 조절밸브를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 연료가스의 압력이 차량의 초기 엔진 점화에 필요한 LPG 연료를 분사압력에 이르기 전까지의 상황에서는 차량 클러스터에 설치된 LPI 램프가 커져 있고, 적정 압력에 도달하는 순간 LPI 램프가 소등되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 LPI 엔진이 고부하 상태인 경우, 상기 제1 및 제2 연료펌프가 동시에 구동되도록 하고, 상기 LPI 엔진이 아이들 상태 및 저 부하영역 상태인 경우, 상기 두개의 펌프중 제1 펌프만 구동되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 LPI 엔진이 키 오프 및 파워 래치(Power Latch) 상황인 경우, 상기 제1 펌프는 미작동 상태하에서 상기 제2 펌프만 구동되고, 상기 조절밸브는 상기 제2 펌프의 구동에 의해 연료 가스압의 흐름이 봄베측으로 전달되는 방향으로 개방된 상태를 유지하도록 작동되게 한다.

또한, 상기 LPI 엔진이 키 오프 상태인 경우, 상기 제1 펌프와 제2 펌프는 미작동되고, 상기 조절밸브는 내부 연료가스의 흐름이 인젝터측으로 흐르도록 밸브가 자동 개방되도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 엘피아이 엔진 시스템의 구성도이고,

도 3a 는 본 발명의 엘피아이 엔진 시스템의 다이아그램도이며,

도 3b 는 상기 도 3a에서 제1 펌프와 제2 펌프의 작동원리를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에서는 두개의 연료펌프(20,a20b)를 사용하며, 상기 두개의 연료펌프(20a,20b)중 하는 봄베(10) 내에 설치하고, 다른 하나는 상기 인젝터(50)와 레귤레이터 유닛(30)의 사이에 위치시켜, 엘피아이 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시에 구동시키거나 또는 선택적으로 어느 하나를 구동시킴으로써, 엘피아이 엔진의 시동성이 개선되도록 한 것이다.

즉, 본 발명에서는 앞서 설명한 도 1 의 종래의 엘피아이 엔진 시스템에 있어서, 종래의 봄베(10) 내에 있는 하나의 펌프(도1 의 20)를 절반의 용량을 갖는 두개의 펌프(20a,20b)로 분할하고, 상기 펌프중 하나인 제1 펌프(20a)는 봄베(10) 내에 위치시키고, 나머지 제2 펌프(20b)는 인젝터(50)와 레귤레이터 유닛(30)의 사이에 위치시킨다. 또한 상기 제2 펌프(20b)에 연결되는 연료라인상에 조절밸브(40)가 설치되며, 상기 조절밸브(40)는 도 3a 에 도시된 바와 같이, 조절밸브(40)의 개폐 상황에 따라 인젝터(50) 또는 봄베(10) 측으로 연료의 이동이 조절되도록 하고 있다.

상기의 구성에서, 제1 펌프(20a)는 봄베(10) 내에 위치하고, 봄베(10)측의 제1 밸브(35)는 ECU 의 신호에 의해 LPG 호스를 차단하며, 레귤레이터 유닛(30)의 제2 밸브(37)도 역시 ECU 의 신호에 의해 LPG 호스를 차단한다. 상기 레귤레이터 유닛(30)에 위치한 압력 레귤레이터(21)는 제1 펌프(20a)에서 압력 레귤레이터(21) 이전까지 압력이 대략 5 바(bar) 정도 높게 유지시켜 주도록 한다.

또한, 상기 조절밸브(40)는 ECU 의 제어를 받는 솔레노이드의 작동에 따라 도 3b 의 플런저(43)를 움직이며, A 방향(인젝터 방향) 또는 B 방향(봄베 방향)으로의 전환이 가능하다. 즉 도 3b 에 도시된 바와 같이 본 발명의 상기 조절밸브(40)는 가운데 플런저(43)의 이동에 의해 내부 연료의 흐름이 조절되도록 한 것으로, 상기 플런저(43)의 배면에 스프링형의 탄성부재(41)가 결착되고, 그 양측에는 솔레노이드(45)가 설치된 구조를 이룬다. 즉 솔레노이드(45)에 작동여부에 따라 조절밸브의 내부 플런저(43)가 이동함에 의해 연료흐름의 방향을 조절할 수 있게 된다.

상기 제2 펌프(20b)는 엔진룸 내에 위치하며, 제1 밸브(35)와 제2 밸브(37) 와의 사이에서 분기된 연료라인을 통해 조절밸브(40) 측으로 LPG 연료의 압력을 높여 출력시킨다. .

상기와 같이 구성된 본 발명의 엘피아이 엔진의 작동에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 종래의 봄베(10)에서 인젝터(50)에 이르는 긴 영역에 결쳐 LPG 압력을 올리는 대신 엔진룸에 위치한 별도의 제2 펌프(20b)의 구동을 통해, 종래의 경우에 비해 상대적으로 상당히 짧은 구간 내에서 목표압력에 도달하게 하여, 초기폭발을 단시간 내에 성공시키게 된다. 이를 통해 LPI 차량의 초기 시동성을 개선할 수 있다.

또한, 인젝터(50)와 레귤레이터 유닛(40)의 사이에 형성되어 있는 압력으로 인해 생기는 LPG 가스 유실을 막기 위해, 제1 펌프(20a)와 별도의 조절밸브(40)를 이용하여, 키 오프시 인젝터(50)와 레귤레이터 유닛(30) 사이의 LPG를 봄베(10)로 리턴시켜 압력을 낮출 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 엘피아이 엔진 시스템의 작동 순서도이다.

먼저, 차량의 키 오프 단계(100)에서는, 제1 연료펌프(20a)와 제2 연료펌프(20b) 모두 오프 상태이고, 제1 밸브(350)와 제2 밸브(37) 모두 닫혀진 상태이며, 조절밸브(40)는 A 방향의 흐름이 이루어지는 상태로 된다.

엔진 점화단계(110)에서는, 제1 연료펌프(20a)와 제2 연료펌프(20b) 모두 온 상태이고, 제1 밸브(35)와 제2 밸브(37) 모두 개방된 상태이며, 조절밸브(40)은 A 방향 흐름을 이룬다.

이때, 점화시 운전자는 클러스트에 있는 LPI 램프가 소등될 때까지 대기한다. 이는, 인젝터(50)에 걸리는 압력이 적정 분사압에 오를 때까지, ECU 에 의해 LPI 램프가 점등되도록 되어있기 때문이다.

제2 연료펌프(20b)에 의해 제2 연료펌프(20b) 출구에서부터 인젝터(50)를 지나 압력 레귤레이터(21)까지 압력을 빠르게 상승시킴으로써 종래에 비해 적정 LPG 분사압에 도달하는 시간을 줄일 수 있게 된다.

엔진의 아이들(idle) 상태 및 저 로드(load) 영역 단계(130)에서는, 제1 연료펌프(20a)는 온 상태, 제2 연료펌프(20b)는 오프 상태이고, 제1 밸브(35) 및 제2 밸브(37)는 개방상태이며, 조절밸브(40)는 A 방향으로 열려진 상태이다.

즉, 분사압을 유지하기 위해서는 작은 부하가 요구되므로, 제2 연료펌프(20b)를 오프 시키고, 제1 연료펌프(20a)만 구동하여, 종래의 대용량 펌프를 구동하는 것에 비해 상대적으로 전기적 부하를 낮춰 연비 향상에 도움이 되도록 한다.

다음, 고 로드(high load) 영역 단계(150)에서는, 2개의 펌프(20a,20b)를 동시에 작동시킨다.

이 단계에서는 제1 및 제2 연료펌프(20a,20b)가 모두 온 상태이고, 제1 및 제2 밸브(35,31)도 개방상태이며, 조절밸브(40)는 A 방향으로 개방된 상태이다.

다음, 키 오프 및 파워 래치(power latch)된 단계(170)에 있어서, 종래에는 키 오프시, 제1 및 제2 밸브(35,31)가 동시에 닫히는 것에 비해, 본 발명에서는 파워 래치 구간동안, 제2 밸브(35)는 개방시키고, ECU 에 의해 조절밸브(40)를 B 방 향으로 열리게 하여, 제2 연료펌프(20b)에 의해 제1 밸브(35)에서부터 레귤레이터 유닛(30) 사이에 갇힌 액체 LPG 가 조절밸브(40)의 B 방향을 지나 봄베(10)로 리턴하게 된다.

이로 인해, 종래에는 압력 레귤레이터(21) 전후의 압력이 약 5 바(bar) 정도 였던 것에 비해, 아주 낮은 압력, 예컨대 인젝터(50)로 누기되지 않을 정도의 압력까지 낮출 수 있다.

다음, 키 오프 된 단계(190)에서는, 조절밸브(40)에 전류가 끊어지고 플런저(43)는 리턴스프링(41)에 의해 A 방향으로 복귀한다.

즉, 이 단계에서는 제1 연료펌프(20a) 및 제2 연료펌프(20b)가 모두 오프 상태이고, 제1 밸브(35)및 제2 밸브(37)도 모두 닫힌 상태이며, 조절밸브(40)는 A 방향을 향한다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이 엔진은 초기 시동시간을 단축시킴으로써, 소비자의 만족을 시킬 수 있어 상품성이 향상되고, 아이들 영역과 저 부하 영역 하에서는 두개의 연료펌프 중 하나를 오프 시켜 전기적 부하를 낮춤으로 연비향상을 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.

또한, 제1 밸브와 압력 레귤레이터 사이의 압력을 빠르게 봄베로 리턴시켜, 키 오프 후 엔진룸의 고열에 의해 액체 LPG 가 팽창함으로써 생기는 인젝터 누기 현상을 막을 수 있는 효과를 얻는다.

Claims

봄베 내에 하나의 연료펌프가 구비되고, 이 연료펌프의 구동에 의해 봄베에서부터 레귤레이터 유닛을 지나 인젝터까지 소정의 루트를 거쳐 차량의 초기 엔진 점화에 필요한 LPG 연료를 분사압력까지 상승시키는 엘피아이 엔진에 있어서,

상기 가스봄베 내의 펌프를 두개로 분할하여 하나의 제1 펌프는 상기 봄베 내에 설치하고, 다른 하나의 제2 펌프는 상기 인젝터와 레귤레이터 유닛의 사이에 위치시켜 엔진의 구동 상황에 따라 상기 두개의 펌프를 동시 또는 선택적으로 어느 하나를 구동시켜 엔진의 시동성이 향상되도록 한 것을 특징으로 하는 엘피아이 엔진.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 펌프와 상기 인젝터의 사이에 설치되어 봄베로부터 나오는 가스연료의 흐름이 상기 봄베 또는 상기 인젝터 측으로 흘러가도록 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 엔진.