KR100846426B1 - 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한연료 공급 장치 - Google Patents

엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한연료 공급 장치 Download PDF

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홍성태
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Abstract

본 발명은 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식을 선택하여 운전할 수 있도록 된 연료 공급 장치 연료공급장치에 관한 것에 관한 것으로,
본 발명에 따른 엘피지 차량용 연료공급장치는 LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; 메인 솔레노이드밸브(20)와; 믹서용 기화기(32)와, 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과; 센서(40)와; ECU(50)가 구비된 LPG차량에,
인젝터용 기화기(62)와, 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과; 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)으로 공급되는 LPG의 흐름을 제어하는 보조 솔레노이드밸브(70,71)와; 컨버젼 ECU(80)와; 보조 솔레노이드밸브(70,71)에 연결된 제어장치(90)를 더 구비하므로써, LPG차량용 엔진에 구비된 믹서방식의 연료공급장치를 활용하면서 새로운 인젝터 방식의 연료공급장치를 설치하여, 냉간 시동성을 향상시키면서도 코스트를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치{fuel supply system}
본 발명은 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식을 선택하여 운전할 수 있도록 된 연료 공급 장치 연료공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, LPG 차량의 엔진에 연료인 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 공급하는 연료공급장치는 도 1에 도시한 바와 같이, LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; LPG탱크(10)에 연결된 메인 솔레노이드밸브(20)와; 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 믹서용 기화기(32)와, 엔진(11)의 흡기매니폴드((12)에 구비되며 믹서용 기화기(32)에 연결된 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과; 차량의 각 부에 구비된 센서(40)와; 상기 센서(40)에 연결되며 메인 솔레노이드밸브(20)와 믹서용 기화기(32) 및 믹서(33)를 포함한 엔진(11)의 각부를 제어하는 ECU(50)로 이루어진다.
상기 메인 솔레노이드밸브(20)는 LPG탱크(10)에서 배출되는 액상 LPG와 기상 LPG의 배출을 제어하는 기능을 한다. 상기 센서(40)는 차량의 각 부에 구비되어, 운전자의 조작 및 엔진(11)의 운전상태를 감지하여 ECU(50)로 전송하는 기능을 한다.
따라서, 상기 ECU(50)의 제어신호에 따라, LPG탱크(10)에서 배출되는 LPG는 메인 솔레노이드밸브(20)를 통해 믹서용 기화기(32)에서 일정한 압력을 갖도록 기화된 후, 믹서(33)에서 공기와 혼합되어 흡기매니폴드(12)를 통해 엔진(11)의 연소실로 공급된다.
한편, 최근에는 전술한 바와 같은 믹서(33)를 이용하지 않고, 엔진(11)에 장착된 인젝터(63)를 이용하여 엔진(11)의 내부에 LPG를 직접 공급하는 인젝터 방식의 연료공급장치가 개발되었다.
상기 인젝터 방식의 연료공급장치는 도 2에 도시한 바와 같이, LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; LPG탱크(10)의 배출구에 연결된 메인 솔레노이드밸브(20)와; 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 인젝터용 기화기(62)와, 엔진(11)에 구비되며 인젝터용 기화기(62)에 연결된 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과; 차량의 각 부에 구비된 센서(40)와; 상기 센서(40)의 신호에 따라 메인 솔레노이드밸브(20)와 인젝터용 기화기(62) 및 인젝터(63)를 포함한 엔진(11)의 각부를 제어하는 ECU(50)로 구성된다.
이와같이 구성된 인젝터 방식의 연료공급장치는 ECU(50)의 제어에 의해 LPG탱크(10)에서 배출되는 LPG가 기화기(62)에서 LPG가 일정한 압력으로 기화된 후, 인젝터(63)를 통해 엔진(11)의 연소실로 직접 분사되므로, LPG의 공급량을 정밀하게 조절할 수 있어서 연비와 출력이 향상될 뿐 아니라, 배기가스의 오염물질 배출량과 오염물질에 의한 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.
따라서, 믹서방식의 연료공급장치를 인젝터 방식의 연료공급장치로 교체하고자 하는 수요가 많이 발생되고 있다.
그런데, 전술한 믹서방식의 연료공급장치와 인젝터 방식의 연료공급장치는 ECU(50)를 포함한 각 구성품이 상호 호환되지 않으므로, 믹서방식의 연료공급장치를 인젝터 방식의 연료공급장치로 교체하는 것이 매우 복잡하고, 비용이 많이 소요되므로, 믹서방식의 연료공급장치를 인젝터 방식으로 교체하는 것이 현실적으로 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LPG차량용 엔진에 구비된 믹서방식을 활용하면서 새로운 인젝터 방식의 연료공급장치를 설치하여, 냉간 시동성을 향상시키면서도 코스트를 절감할 수 있도록 된 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; LPG탱크(10)에 연결된 메인 솔레노이드밸브(20)와; 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 믹서용 기화기(32)와, 엔진(11)의 흡기매니폴드(12)에 구비되며 믹서용 기화기(32)에 연결된 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과; 차량의 각 부에 구비된 센서(40)와; 상기 센서(40)에 연결되며 메인 솔레노이드밸브(20)와 믹서용 기화기(32) 및 믹서(33)를 포함한 엔진(11)의 각부를 제어하는 ECU(50)로 구성된 LPG차량용 연료공급장치에 있어서,
상기 믹서용 기화기(32)와 병렬을 이루도록 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 인젝터용 기화기(62)와, 엔진(11)에 구비되며 인젝터용 기화기(62)에 연결된 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과; 상기 센서(40)에 연결되며 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)를 제어하는 컨버젼 ECU(Conversion ECU, 80)와; 상기 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)에 구비되어 믹서용 기 화기(32)와 인젝터용 기화기(62)로 공급되는 LPG의 흐름을 제어하는 보조 솔레노이드밸브(70,71)와; 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 제어하는 제어장치(90)가 더 보강된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치는 LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; 메인 솔레노이드밸브(20)와; 믹서용 기화기(32)와, 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과; 센서(40)와; ECU(50)가 구비된 LPG차량에, 인젝터용 기화기(62)와, 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과; 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)으로 공급되는 LPG의 흐름을 제어하는 보조 솔레노이드밸브(70,71)와; 컨버젼 ECU(80)와; 보조 솔레노이드밸브(70,71)에 연결된 제어장치(90)를 더 구비하므로써, LPG차량용 엔진에 구비된 믹서방식의 연료공급장치를 활용하면서 새로운 인젝터 방식의 연료공급장치를 설치하여, 냉간 시동성을 향상시키면서도 코스트를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3에 의하면, 본 발명에 따른 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치는 LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와; LPG탱크(10)의 배 출구에 연결된 메인 솔레노이드밸브(20)와;메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 믹서용 기화기(32)와, 엔진(11)의 흡기매니폴드(12)에 구비되며 믹서용 기화기(32)에 연결된 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과; 차량의 각 부에 구비된 센서(40)와; 상기 센서(40)에 연결되며 메인 솔레노이드밸브(20)와 믹서용 기화기(32) 및 믹서(33)를 포함한 엔진(11)의 각 부를 제어하는 ECU(50)가 구비된 것은 종래의 연료공급장치와 동일하다.
그리고, 이와같이 구성된 연료공급장치에는, 상기 믹서용 기화기(32)와 병렬을 이루도록 상기 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 인젝터용 기화기(62)와, 엔진(11)에 구비되며 인젝터용 기화기(62)에 연결된 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과; 상기 센서(40)에 연결되며 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)를 제어하는 컨버젼 ECU(Conversion ECU, 80)와; 상기 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)에 구비되어 믹서용 기화기(32)와 인젝터용 기화기(62)로 공급되는 LPG의 흐름을 제어하는 보조 솔레노이드밸브(70,71)와; 보조 솔레노이드밸브(70,71)에 연결된 제어장치(90)가 더 보강된다.
이때, 메인 솔레노이드밸브(20)에 구비된 배기관(21)의 후단은 한쌍의 연결관(31,61)으로 분기되며, 상기 믹서용 기화기(33)와 인젝터용 기화기(62)는 연결관(31,61)에 각각 연결된다.
그리고, 상기 보조 솔레노이드밸브(70,71)는 믹서식 연료공급라인(30)의 연결관(31)에 구비된 제1 보조 솔레노이드밸브(70)와, 인젝터식 연료공급라인(60)의 연결관(61)에 구비된 제2 보조 솔레노이드밸브(71)로 구성되며, 제1 및 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)가 서로 반대로 개폐되므로써, 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)에 교대로 LPG를 공급할 수 있다.
상기 컨버젼 ECU(Conversion ECU, 80)는 센서(40)에 연결되어, ECU(50)에 전송되는 정보중에서 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)의 제어에 필요한 신호(ex: 점화 스위치 ON 신호, 배터리 12V or 24V 전원, 자동차 접지 신호( 배터리(-) 신호 ), 크랭크 위치 감지 신호, 캠 위치 감지 신호, 상사점 감지 신호, 쓰로틀 밸브 위치 감지 신호, 배출가스 산소 농도 감지 신호, 흡입 공기량 감지 신호, 냉각수 온도 감지 신호, 흡기 다기관 압력 감지 신호, 차속 센서 감지 신호, 에어콘 작동 감지 신호 등)를 선별적으로 수신하여, 수신된 신호에 따라 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)를 제어한다.
상기 제어장치(90)는 차량의 운전석에 설치되며 제1 및 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)에 연결되는 제어스위치로서, 운전자가 수동으로 조작하여 엔진(11)에 LPG가 공급되는 방식을 믹서방식과 인젝션 방식으로 선택할 수 있도록 구성된다.
즉, 운전자가 제어장치(90)를 조작하여, 제1 및 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)가 교대로 개폐되도록 제어하므로써, 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)으로 선택적으로 LPG를 공급할 수 있다. 이때, 상기 제어장치(90)는 컨버젼 ECU(80)에 연결되어, 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 on 시켜 개방할 때 컨버젼 ECU(80)가 함께 on 시키고, 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 off 시킬 때 컨버젼 ECU(80)도 off 되도록 구성된다.
따라서, 운전자가 제어장치(90)를 조작하여 인젝션 방식을 선택하면, 컨버젼 ECU(80)와 제2 보조 솔레노이드밸브(71)가 on 되어, 인젝터식 연료공급라인(60)의 인젝터(63)를 통해 엔진(11)에 LPG를 공급하여 엔진(11)을 구동시킬 수 있다.
이때, 제1 보조 솔레노이드(70)가 off 되어, 상기 믹서용 기화기(32)와 믹서(33)로 공급되는 LPG가 차단되어 믹서용 연료공급라인(30)의 작동이 정지되지만, 상기 ECU(50)는 on 상태를 유지하여 차량의 엔진(11)에서 컨버젼 ECU(80)에 의해 작동되는 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)를 제외한 나머지 부분(ex; 냉각펌프, 발전기, 냉각장치, 오일센서 등)을 제어한다.
또한, 기온이 낮아져 인젝션 방식의 시동성이 나빠질 경우, 운전자는 제어장치(90)를 조작하여 믹서방식으로 엔진(11)을 구동시킬 수 있다. 즉, 운전자가 제어장치(90)를 조작하여 믹서방식을 선택하면, 컨버젼 ECU(80)와 제2 보조 솔레노이드밸브(71)가 off 됨과 동시에, 제1 보조 솔레노이드가 on 되어, 믹서식 연료공급라인(30)의 믹서(33)를 통해 엔진(11)에 LPG를 공급하여 엔진(11)을 구동시킬 수 있다.
그리고, 엔진(11)의 냉각수 온도가 일정온도로 상승되면, 운전자는 제어장치(90)를 조작하여, 인젝터식 연료공급라인(60)을 통해 인젝터(63)로 엔진(11)에 LPG를 공급할 수 있다.
이와같이 구성된 연료 공급 장치는 종래의 믹서방식의 연료공급장치가 구비된 차량에, 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라 인(60)과; 컨버젼 ECU(80)와; 보조 솔레노이드밸브(70,71)와; 제어장치(90)를 추가로 설치하여 제작된다. 따라서, 종래에 교체가 현실적으로 불가능하였던 믹서방식의 연료공급장치를 간단하게 인젝터방식의 연료공급장치로 교체가능하며, 시공이 용이하고, 코스트를 절감할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 컨버젼 ECU(80)는 센서(40)의 신호에 따라 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)만을 제어하면 되므로, 구성이 일반적인 ECU(50)에 비해 간단하고 매우 저렴하면서도 일반적인 ECU(50)의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 인젝터 방식의 연료공급장치를 설치함에 있어서, 코스트를 더욱 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료공급장치는 믹서방식과 인젝터 방식을 선택적으로 사용할 수 있으므로, 믹서방식이나 인젝터 방식의 연료공급장치 중에서 하나가 고장이 날 경우, 다른 하나를 비상용으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 연료공급장치는, 겨울철에는 냉간시동성이 좋은 믹서방식의 연료공급장치를 이용하여 엔진(11)에 시동을 걸고, 엔진(11)의 온도가 적정온도로 상승되면 제어장치(90)를 조작하여 인젝션 방식의 연료공급장치로 전환하므로써, 냉간시동성을 확보할 뿐 아니라, 엔진의 출력향상과 오염물질의 배출절감을 실현할 수 있다.
또한, 냉간시동성을 향상시키기 위해 인젝터용 기화기(62)에 별도의 히터를 구비하여야 하는 종래의 인젝션 방식의 연료공급장치와 달리, 별도의 히터를 구비할 필요가 없으므로, 연료공급장치 전체의 코스트를 절감할 수 있으며, 연료공급장치를 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 보조 솔레노이드밸브(70,71)는 2개로 이루어져 각 연결관(31,61)에 하나씩 설치되는 것을 예시하였으나, 필요에 따라, 각 연결관(31)의 분기점에 하나의 유입구와 2개의 배출구가 형성되어 조작에 따라 배출구를 교대로 개폐하는 절환밸브를 이용하여, 하나의 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 이용하여, 믹서(33)와 인젝터(63)로 LPG를 선택적으로 공급하도록 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 제어장치(90)는 수동으로 제1 및 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 on-off 하도록 구성하였으나, 컨버젼 ECU(80)가 엔진(11)의 냉각수 온도에 따라 제어장치(90)를 자동으로 제어하여, 제1 및 제2 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 자동으로 제어하도록 하는 것도 가능하다.
도 1은 종래의 믹서방식의 엘피지 차량용 연료공급장치를 도시한 구성도,
도 2는 종래의 인젝션방식의 엘피지 차량용 연료공급장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; LPG 탱크, 20; 메인 솔레노이드밸브,
30; 믹서식 연료공급라인, 32; 믹서용 기화기,
33; 믹서, 40; 센서,
50; ECU, 60; 인젝터식 연료공급라인,
62; 인젝터용 기화기, 63; 인젝터,
70,71; 보조 솔레노이드밸브, 80; 컨버젼 ECU,
90; 제어장치.

Claims (2)

  1. LPG가 저장되는 LPG탱크(10)와;
    LPG탱크(10)에 연결된 메인 솔레노이드밸브(20)와;
    메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 믹서용 기화기(32)와, 엔진(11)의 흡기매니폴드(12)에 구비되며 믹서용 기화기(32)에 연결된 믹서(33)로 구성된 믹서식 연료공급라인(30)과;
    차량의 각 부에 구비된 센서(40)와;
    상기 센서(40)에 연결되며 메인 솔레노이드밸브(20)와 믹서용 기화기(32) 및 믹서(33)를 포함한 엔진(11)의 각부를 제어하는 ECU(50)로 구성된 LPG차량용 연료공급장치에 있어서,
    상기 믹서용 기화기(32)와 병렬을 이루도록 메인 솔레노이드밸브(20)에 연결되는 인젝터용 기화기(62)와, 엔진(11)에 구비되며 인젝터용 기화기(62)에 연결된 인젝터(63)로 구성된 인젝터식 연료공급라인(60)과;
    상기 센서(40)에 연결되며 인젝터용 기화기(62)와 인젝터(63)를 제어하는 컨버젼 ECU(80)와;
    상기 믹서식 연료공급라인(30)과 인젝터식 연료공급라인(60)에 구비되어 믹서용 기화기(32)와 인젝터용 기화기(62)로 공급되는 LPG의 흐름을 제어하는 보조 솔레노이드밸브(70,71)와;
    보조 솔레노이드밸브(70,71)를 제어하는 제어장치(90)가 더 보강된 것을 특 징으로 하는 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어장치(90)는 상기 보조 솔레노이드밸브(70,71)를 on-off 제어하는 조작스위치로서, 컨버젼 ECU(80)에 연결되어 믹서용 기화기(32)로 LPG를 공급할 때는 컨버젼 ECU(80)를 off 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 엘피지 믹서 및 인젝터 분사방식으로 선택적 운전이 가능한 연료 공급 장치.
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