KR101114529B1

KR101114529B1 - Ｌｐｉ 시스템

Info

Publication number: KR101114529B1
Application number: KR1020090043964A
Authority: KR
Inventors: 황재근; 김재경; 이연홍; 김경남
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2012-02-27
Also published as: KR20100124982A

Abstract

본 발명은 봄베 내에 설치된 연료펌프를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브에 연결된 연료공급라인을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인을 통해 상기 봄베 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서, 상기 연료펌프는, 상기 연료공급라인과 연결되는 제1연료펌프와, 상기 연료공급라인과 연결되는 제2연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 봄베 내부에 2개의 연료펌프를 설치하여 엔진으로 연료를 균일하게 압송하여 엔진 부조 및 정지되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

LPI, 연료펌프, 봄베압력센서, 연료압력센서, 무단제어, ECU

Description

ＬＰＩ 시스템{LPI SYSTEM}

본 발명은 LPI 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 봄베 내부에 2개의 연료펌프를 설치하여 엔진으로 연료를 균일하게 압송하여 엔진 부조 및 정지되는 것을 방지하는 LPI 시스템을 제공함에 있다.

일반적으로 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection: LPG 액상 연료분사 장치)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 고압(5~15bar)으로 송출되는 액상 연료를 인젝터로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.

이러한 LPI 시스템은 액상의 연료를 분사하므로, 믹서 형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼라이저, 믹서 등의 구성 부품은 필요 없게 되었으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 펌프모듈, 연료공급라인, LPI 전용 ECU, 연료 압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.

이하, 종래의 LPI 시스템에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

즉, 종래의 LPI 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 연료가 저장되는 봄베(10)와, 상기 봄베(10) 내에 설치되며 봄베(10) 내에 저장된 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(20)와, 상기 연료펌프(20)를 통해 펌핑된 액상의 연료를 엔진(40)의 인젝터(41)에 공급하는 멀티밸브를 포함하며, 상기 연료펌프(20)는 ECU에 의해서 제어된다.

그리고 상기 멀티밸브와 인젝터(41)는 연료공급라인과 연료회수라인을 통해 연결되며, 이를 통해 멀티밸브로 공급되는 연료는 연료공급라인을 통과한 후 인젝터(41)에 의해 일부가 엔진(40)에 분사되고, 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인을 통과한 후 멀티밸브를 통해 다시 봄베(10) 내부에 회수된다.

또한, 연료공급라인과 연료회수라인에는 연료의 압력 및 공급량을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛(50)이 설치된다.

다시 말해, 상기 레귤레이터 유닛(50)은 봄베(10)에서 송출된 고압의 연료를 다이어프램과 스프링의 균형을 이용하여, 연료공급라인의 연료 공급량 및 회수라인 내의 압력을 항상 5bar로 유지시키는 역할을 한다.

상기 레귤레이터 유닛(50)은 연료 압력 레귤레이터(51), 가스 압력 측정센서(GPS: 52), 가스 온도 측정센서(GTS: 53) 및 연료 차단 솔레노이드 밸브(54)를 내장하고 있으며, 이를 통해 연료공급, 회수라인의 연료 공급 및 차단을 제어하게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성을 가지는 LPI 시스템을 통해 시동성 향상, 정밀한 연료 제어로 배출가스 저감 및 타르 생성 및 역화(BACK-FIRE) 발생문제를 개선할 수 있으며, 더불어 가솔린 엔진과 동등 수준의 뛰어난 동력 성능을 발휘할 수 있다.

그러나 종래기술에 따른 LPI 시스템은 연료펌프(20)의 이상동작이나 정지될 경우 엔진(40)으로 연료를 균일하게 압송하지 못해 엔진(40) 부조 및 정지되는 문제점이 있게 된다.

아울러, 급가속시에 하나의 연료펌프(20)만으론 압송할 수 있는 연료의 양이 한정되므로 엔진(40)의 울컥거림이 발생하거나 엔진(40)이 연료부족으로 충분한 토크를 발휘하지 못하는 문제점이 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 봄베 내부에 2개의 연료펌프를 설치하여 엔진으로 연료를 균일하게 압송하여 엔진 부조 및 정지되는 것을 방지하는 LPI 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 급가속시에 압송할 수 있는 연료의 양이 충분하므로 연료부족으로 인한 엔진의 토크 부족을 방지할 수 있는 LPI 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LPI 시스템, 봄베 내에 설치된 연료펌프를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브에 연결된 연료공급라인을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수 라인을 통해 상기 봄베 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서, 상기 연료펌프는, 상기 연료공급라인과 연결되는 제1연료펌프와, 상기 연료공급라인과 연결되는 제2연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료공급라인은, 상기 제1연료펌프와 연결되는 제1연료공급라인과, 상기 제2연료펌프와 연결되는 제2연료공급라인으로 분기되어 형성된다.

아울러, 상기 봄베에는 내부압력을 측정하는 봄베압력센서가 설치된다.

더불어, 상기 연료공급라인 또는 연료회수라인에는 압송되는 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서가 설치된다.

본 발명에 따른 LPI 시스템에 따르면, 봄베 내부에 2개의 연료펌프를 설치하여 엔진으로 연료를 균일하게 압송하여 엔진 부조 및 정지되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 급가속시에 압송할 수 있는 연료의 양이 충분하므로 연료부족으로 인한 엔진의 토크 부족을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LPI 시스템(A)은, 내부에 가스연료가 충전되는 봄베(100)와, 상기 봄베(100) 내의 가스연료를 펌핑에 의해 액상으로 송출하는 연료펌프(200)와, 상기 연료펌프(200)를 통해 공급되는 액상의 연료를 인젝터(310)에 의해 분사하여 구동하는 엔진(300)과, 상기 연료펌프(200)를 통해 공급되는 연료의 공급량을 조절하는 레귤레이터 유닛(400)으로 구성된다.

또한, 상기 봄베(100)에는 내부 압력을 측정하는 봄베압력센서(110)가 설치된다.

한편, 상기 봄베(100)에는 연료가 과충전되는 것을 방지하기 위한 과충전방지밸브(120)가 설치되며, 상기 과충전방지밸브(120)는 봄베(100) 내에 충전된 가스연료의 수위에 따라 부상하는 플로트의 작용으로 과충전 상태 이전에 밸브가 자동으로 닫히도록 되어 있다.

이와 같은, 상기 과충전방지밸브(120)는 공지된 기술로 통상적으로 사용되고 있는 과충전방지밸브라면 모두 적용가능하며, 그에 따라 자세한 설명은 생략한다.

여기서, 상기 봄베(100)와 인젝터(310)가 장착된 엔진(300)은 공지된 기술로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

상기 연료펌프(200)는 상기 봄베(100) 내에 설치되어 가스연료를 액상으로 펌핑하며, 상기 연료펌프(200)를 통해 펌핑된 액상의 연료는 멀티밸브(210)에 의해 상기 인젝터(310)로 송출한다.

상기 멀티밸브(210)는 액상의 연료를 엔진(300)의 인젝터(310)에 공급하거나 인젝터(310)로부터 회수되는 액상의 연료를 다시 봄베(100) 내부로 충전시키기 위 한 것으로, 상기 인젝터(310)와 연료공급라인(230) 및 연료회수라인(240)를 통해 연결된다.

즉, 멀티밸브(210)는 상기 봄베(100)에 설치되는 밸브하우징, 연료의 누출 시 연료를 차단하는 연료차단 솔레노이드 밸브, 남은 연료를 봄베로 리턴시키는 리턴 밸브, 열간 재시동을 향상시키는 릴리프 밸브로 구성되어 있다.

아울러, 상기 연료펌프(200)는 상기 연료공급라인(230)과 연결되는 제1연료펌프(200A)와, 상기 연료공급라인(230)과 연결되는 제2연료펌프(200B)로 구성되며, 상기 제1연료펌프(200A)와 제2연료펌프(200B) 중 하나만 동작하거나 상기 제1연료펌프(200A)와 제2연료펌프(200B)가 동시에 동작할 수 있다.

이와 같은 상기 제1연료펌프(200A)와 제2연료펌프(200B)는 ECU에 의해 구동 및 제어된다.

그리고, 상기 연료공급라인(230)은 상기 제1연료펌프(200A)와 연결되는 제1연료공급라인(230A)과, 상기 제2연료펌프(200B)와 연결되는 제2연료공급라인(230B)으로 분기되어 형성된다.

또한, 상기 연료공급라인(230) 또는 연료회수라인(240)에는 압송되는 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서(440)가 설치된다.

상기 연료압력센서(440)는 상기 연료공급라인(230)과 연료회수라인(240)의 둘 중 한 곳에 설치되거나, 상기 연료공급라인(230)과 연료회수라인(240)에 전부 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 레귤레이터 유닛(400)에 적용된 상태로 설명하며 상세한 설명은 후술한다.

한편, 상기 연료공급라인(230)과 연료회수라인(240)에는 연료의 압력 및 공급량을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛(400)이 설치되며, 상기 레귤레이터 유닛(400)은 상기 봄베(100)에서 송출된 고압의 연료를 조정하여, 연료공급라인(230)의 연료 공급량 및 연료회수라인(240) 내의 압력을 항상 일정수준을 유지시키는 역할을 한다.

상기 레귤레이터 유닛(400)은 상기 연료회수라인(240)을 통해 회수되는 연료의 압력을 설정된 압력으로 조절하기 위한 레귤레이터(410)가 설치되며, 상기 연료 공급라인(230) 내의 가스연료를 공급 및 차단하는 연료차단 솔레노이드밸브(420)가 설치되고, 상기 연료공급라인(230) 내의 가스연료의 온도를 측정하는 가스온도 측정센서(430)가 설치되며, 상기 연료 공급라인(230) 내의 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서(440)를 포함한다.

즉, 상기 레귤레이터 유닛(400)은 가스온도 측정센서(430) 및 연료압력센서(440)를 통해 측정된 신호 값에 따라 연료차단 솔레노이드밸브(420)를 개방 또는 폐쇄함으로써 상기 연료 공급라인(230)을 통과하는 연료의 공급량을 조절하게 되며, 이에 따라 엔진(300)의 구동력을 조절할 수 있다.

또한, 상기 레귤레이터(410)는 연료회수라인(240)을 통해 회수되는 연료를 다이어프램과 스프링의 균형을 이용하여 연료 통로 내의 압력을 항상 5bar로 유지시키게 된다.

더불어, 상기 봄베압력센서(110)와 연료압력센서(440)의 측정값은 ECU로 보내진다.

따라서, 상기 ECU는 엔진(300)의 구동조건을 판단하여 상기 제1연료펌프(200A)와 제2펌프(200B) 중 하나만 구동시키거나 전부 구동시킨다. 예를 들어, 제1연료펌프(200A)만 구동중에 정지되거나 이상동작이 발생하는지를 봄베압력센서(110)와 연료압력센서(440)의 측정값을 ECU가 비교판단하여 제1연료펌프(200A)가 정지되거나 이상이 발생되었다고 판단되면 제2연료펌프(200B)를 구동시키는 방식이다.

또한, 제1연료펌프(200A)만을 구동하다가 급가속시에 ECU는 상기 제2연료펌프(200B)를 동시에 구동시켜 급가속에 따른 연료부족을 방지한다.

이와 같이 봄베압력센서(110)와 연료압력센서(440)의 측정값의 높고 낮음에 의해 연료의 압송량을 조정하게 되고, 연료의 압송량의 조정은 상기 인젝터(310)를 통해 엔진(300)으로 분사되는 연료의 분사량을 조정하게 되므로 엔진(300)의 구동력을 조정하게 된다.

이하, 상기 제1연료펌프(200A)와 제2펌프(200B)의 회전수 및 구동을 제어하는 수학식을 기술하여 설명하면 다음과 같다.

{봄베압력ΔP=연료측정압력-봄베측정압력}

상술한 수학식 1과 같이 봄베압력 ΔP값을 산출하여 ECU는 제1,2연료펌프(200A,200B)의 구동 여부 및 회전수를 판단한다. 이후, ECU는 상기 제1,2연료펌 프(200A,200B)를 압력차를 이용하여 무단제어한다.(DUTY CONTROL) 따라서, ECU는 제1,2연료펌프(200A,200B)의 구동 및 회전수를 조정하여 엔진(300)으로 공급되는 유량을 조정한다.

아울러, 제1,2연료펌프(200A,200B)는 5단으로 무단제어된다.

이러한, 연료펌프의 회전수를 ECU에 의해 무단제어하는 것은 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되는 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

도 1은 종래의 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 봄베 110 : 봄베압려센서

120 : 과충전방지밸브 200 : 연료펌프모듈

210 : 멀티밸브 300 : 엔진

310 : 인젝터 400 : 레귤레이터 유닛

410 : 레귤레이터 420 : 연료차단 솔레노이드밸브

430 : 가스온도 측정센서 440 : 연료압력센서

Claims

봄베(100) 내에 설치된 연료펌프(200)를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브(210)에 연결된 연료공급라인(230)을 통해 엔진(300)의 인젝터(310)로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인(240)을 통해 상기 봄베(100) 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서,

상기 연료펌프(200)는 제1연료펌프(200A)와 제2연료펌프(200B)를 포함하고,

상기 연료공급라인(230)은,

상기 제1연료펌프(200A)와 연결되는 제1연료공급라인(230A)과,

상기 제2연료펌프(200B)와 연결되는 제2연료공급라인(230B)으로 분기되어 형성되며,

급가속시 상기 제1연료펌프(200A)와 제2연료펌프(200B)는 각각 제1연료공급라인(230A)과 제2연료공급라인(230B)을 통해 레귤레이터 유닛(400)으로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 봄베(100)에는 내부압력을 측정하는 봄베압력센서(110)가 설치되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 연료공급라인(230) 또는 연료회수라인(240)에는 압송되는 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서(440)가 설치되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.