KR101261836B1 - 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 봄베에 내장된 액체 상태의 엘피지 연료를 엔진의 연소실 내부로 직접분사하는 직접분사 엘피아이 시스템에 있어서, 상기 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터, 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프 및 상기 딜리버리 파이프에 연결되며 고압으로 충진된 액체 상태의 연료를 상기 연소실 내부로 직접분사하는 인젝터를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 고압펌프에 공급된 연료 중에서 일부를 바이패스시키는 바이패스 라인 및 딜리버리 파이프에 공급된 연료 중에서 연소실에 분사되고 남은 연료를 회수하는 연료회수라인을 제거하여 구조를 간단하게 할 수 있다.

Description

직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법{DIRECT INJECTION TYPE LIQUEFIED PETROLEUM-GAS INJECTION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEEREOF}
본 발명은 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사함으로써 차량의 동력성능을 향상시키고, 연비를 절감하며, 탄소발생량을 저감하는 효과를 구현하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 엘피지 연료 공급시스템은 카뷰레터(carburetor) 방식에 의해 공급되는 초기 1세대를 거쳐, 좀 더 배기가스 감소 효과를 위해 피드백(feed back) 제어 시스템이 적용이 되었다.
그렇지만 2003년부터 적용되는 차량시스템에는 이보다 더 가혹한 배기가스 배출규제가 시행이 되어 엘피지 연료를 가압 송출하는 연료를 액상으로 분사하든가 혹은 기상분사를 통해 현재까지의 배기규제에 대응해 왔다. 그렇지만 점차 강화되는 환경보호와 연비저감이라는 2가지 목적을 동시에 달성하기 위해서는 연료분사 시스템에 대해서도 많은 변화가 요구되고 있다.
통상의 가스차량용 엘피아이 시스템(Liquid Petroleum Injection: 액상 연료분사 장치)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 엘피지 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 연료펌프에 의해 고압(5~15bar)으로 송출되는 액상 연료를 인젝터로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.
종래의 엘피아이 시스템은 인젝터에서 공급된 연료가 흡기밸브 직전에서 공기와 혼합된 후 엔진으로 공급된다.
따라서 연료가 공기와 혼합된 후 엔진으로 분사되는 간접분사방식을 취하고 있어 가솔린연료의 직접분사방식보다 출력이 낮은 문제점이 있었다.
또한 가솔린 연료와 달리 엘피지 연료는 대기 온도 변화에 민감하게 반응하여 쉽게 기체 상태로 변화되므로, 봄베 내의 엘피지 연료 중 기상 부분은 에너지 변화로 쉽게 가압 송출시 캐비테이션(cavitation, 공동 현상)을 일으킨다.
이에 따라, 종래의 엘피아이 시스템은 펌프 능력이 저하되어 연료공급 시스템이 원활히 작동되지 못하는 문제점이 발생함에 따라 차량 운행에 심각한 악영향을 미치게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 대한민국 특허 출원번호 제10-2009-0070720호(2009년 7월 31일 출원, 이하 '특허문헌 1'이라 함),에 직접분사 엘피아이 시스템을 개시하여 출원한 바 있다.
도 1은 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베(1), 봄베(1) 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프(3), 연료펌프(3)에서 펌핑된 연료를 엔진(E)으로 공급하는 연료공급라인(S), 엔진(E)의 연료를 봄베(1)로 회수하는 연료회수라인(R), 연료공급라인(S) 상에 설치되어 연료펌프(3)에서 펌핑된 연료를 고압으로 가압시켜 엔진(E)으로 공급하는 고압펌프(7), 고압펌프(7)의 토출측에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프(9), 딜리버리 파이프(9) 내의 연료 압력을 고압상태로 일정하게 유지하는 고압레귤레이터(8)를 포함한다.
딜리버리 파이프(9)에 고압으로 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하는 인젝터(I)는 딜리버리 파이프(9)로부터 연결관을 통해 연결되고, 엔진(E)의 실린더 헤드에 점화플러그(P)와 인접하여 결합된다.
그리고 연료공급라인(S)에는 고압펌프(7)의 전단에 셧 오프 밸브(5)가 설치되며, 고압펌프(7)는 연료펌프(3)에서 펌핑되어 연료공급라인(S)으로 이송된 연료를 100~200bar로 가압시킨다.
고압레귤레이터(8)는 인젝터(I)를 통해 분사되는 연료의 압력이 딜리버리 파이프(9) 내에서 고압상태, 예컨대 약 120bar 정도로 일정하게 유지되도록 하고, 그 이상의 오버플로우되는 압력을 봄베(2)로 회수되도록 하는 기능을 한다.
연료회수라인(R)에는 고압펌프(7) 및 딜리버리 파이프(9)로부터 봄베(1)로 회수되는 연료의 압력을 감압하는 연료 압력 레귤레이터(6)가 설치된다.
즉, 고압펌프(7) 및 고압레귤레이터(8)로부터 회수되는 연료는 연료 압력 레귤레이터(6)에 의해 감압된 후 봄베(1) 내로 회수된다.
이에 따라, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 엔진에서 잔류된 연료 또는 고압레귤레이터에서 오버플로우된 연료를 봄베로 회수함으로써 봄베 내의 액상 연료 수위를 적정하게 유지하고, 봄베 내부의 빈 공간이 급격하게 증가하는 것을 방지하여 캐비테이션을 억제시켜 열평형 상태를 이루도록 한다.
그리고 특허문헌1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 고압상태의 연료를 딜리버리 파이프로 공급하는 과정에서 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수도 있다.
하지만, 엔진에서 잔류된 연료 또는 고압레귤레이터에서 오버플로우된 연료는 고온 고압 상태를 가진다.
즉, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료 압력 레귤레이터를 통해 회수되는 연료의 압력을 유지하여 봄베로 회수하지만, 봄베로 회수되는 연료가 여전히 고온 상태이므로 봄베 내부에 저장된 엘피지 연료 전체의 온도가 상승한다.
이에 따라, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 봄베 내부에서 엘피지 연료가 기체상태로 변화하면서 연료의 가압송출시 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있었다.
그리고 특허문헌 1은 딜리버리 파이프의 연료 압력을 일정하게 유지하는 고압레귤레이터와 회수되는 연료의 압력을 감압하는 연료 압력 레귤레이터를 각각 구비함에 따라 부품수가 증가하여 직접분사 엘피아이 시스템의 구성이 복잡해지고, 제작비용이 상승하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허 출원번호 제10-2009-0070720호(2009년 7월 31일 출원)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엘피지 연료의 회수라인을 제거하여 간단한 구조로 엘피지 연료를 공급하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 봄베에 내장된 액체 상태의 엘피지 연료를 엔진의 연소실 내부로 직접분사하는 직접분사 엘피아이 시스템에 있어서, 상기 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터, 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프 및 상기 딜리버리 파이프에 연결되며 고압으로 충진된 액체 상태의 연료를 상기 연소실 내부로 직접분사하는 인젝터를 포함한다.
본 발명은 상기 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 고압펌프로부터 가압된 연료를 연소실 내부에 직접분사하도록 상기 인젝터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 설정압력은 상기 봄베의 내부압력보다 5bar만큼 높은 압력으로 설정되고, 상기 레귤레이터는 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 상기 봄베로 리턴시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 봄베에 저장된 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 연료공급라인, 상기 봄베에 설치되고 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 상기 연료공급라인으로 송출하는 멀티밸브 및 상기 연료공급라인 상에 설치되고 상기 전자제어유닛의 제어신호에 기초하여 상기 고압펌프로 공급되는 연료를 선택적으로 차단하는 셧 오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고압펌프로 전달된 전체 연료는 상기 고압펌프에 의해 약 40 내지 150bar의 고압 상태로 가압되어 상기 딜리버리 파이프로 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 엔진을 목표 RPM으로 회전시키기 위한 연료펌프 모터의 제어신호를 발생하는 단계, (b) 상기 제 (a)단계에서 발생된 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 단계, (c) 상기 제 (b)단계에서 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료의 압력을 레귤레이터에서 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 단계, (d) 상기 제 (c)단계에서 상기 설정압력으로 유지된 전체 연료를 고압펌프에서 고압으로 가압하여 딜리버리 파이프로 전달하는 단계 및 (e) 상기 제 (d)단계에서 고압으로 가압된 연료를 엔진 내부에 직접분사하여 엔진을 구동하는 단계를 포함한다.
상기 제 (c)단계는 상기 제 (b)단계에서 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베로 리턴시키고, 상기 설정압력 이하이면 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고압펌프에 공급된 연료 중에서 일부를 바이패스시키는 바이패스 라인 및 딜리버리 파이프에 공급된 연료 중에서 연소실에 분사되고 남은 연료를 회수하는 연료회수라인을 제거하여 구조를 간단하게 할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 부품수를 줄이고, 시스템의 구성을 간결하게 함으로써 작업성을 향상시키고, 제작 비용을 절감할 수 있다.
그리고 본 발명은 봄베 내부에 설치된 레귤레이터를 이용해 연료펌프로부터 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지시켜 연료공급라인을 통해 고압펌프로 공급함에 따라 연료공급과정에서 연료의 기화를 방지할 수 있다
이에 따라, 본 발명은 고압펌프로 공급되는 연료량 및 압력을 일정하게 유지하여 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수 있다.
또 본 발명은 연료의 가압 송출과정에서 엘피지 연료의 기화로 인해 발생되는 캐비테이션을 최소화하여 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 레귤레이터를 이용해 연료펌프의 과도한 구동을 방지하여 연료펌프의 부하를 경감시킴으로써, 연료펌프의 고장 및 손상을 방지할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 엔진의 연소실에 분사되는 고압의 액체 상태인 엘피지 연료의 분사량을 정밀하게 제어하여 가솔린 연료의 직접분사 방식과 유사하게 엘피지 연료 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도이다.
본 실시 예에서는 엔진 시동시 연료펌프(12)의 펌핑동작에 의해 연료를 초기에 일정 압력, 예컨대 약 2bar의 압력으로 펌핑하는데, 이와 같이 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료 압력을 '저압 상태'라 하고, 고압펌프(14)에 의해 가압된 연료 압력을 '고압 상태'라 한다.
그리고 연료공급라인(S)을 통해 공급된 엘피지 연료를 고압펌프(14)의 유입구로부터 연료의 맥동을 감소시키는 댐퍼부까지의 경로를 '저압부'라 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베(11), 봄베(11) 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프(12), 연료펌프(12)에서 펌핑된 연료를 미리 설정된 압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터(16), 승압된 연료를 엔진(E)으로 공급하는 연료공급라인(S), 연료공급라인(S)을 통해 공급된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프(14), 고압펌프(14)로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 딜리버리 파이프(15), 딜리버리 파이프(15)에 고압으로 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하는 인젝터(I), 엔진(E)의 목표 RPM에 기초하여 연료펌프(12) 내부의 모터 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 ECU(17) 및 ECU(17)의 제어신호에 따라 상기 모터 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 모터 컨트롤러(18)를 포함한다.
그리고 연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단에는 셧 오프 밸브(19)가 설치된다. 셧 오프 밸브(19)는 ECU(17)의 제어신호에 따른 모터 컨트롤러(18)의 구동신호에 의해 개폐 동작하여 봄베(11)로부터 공급되는 연료를 선택적으로 차단한다.
연료펌프(12)는 봄베(11) 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑한다.
레귤레이터(16)는 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료의 압력을 미리 설정된 설정압력, 예컨대 봄베 압력+Δ5bar로 유지한다.
이를 위해, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베(11) 내부로 리턴시키고, 설정압력 이하이면 연료를 멀티밸브(13)로 전달한다.
즉, 레귤레이터(16)는 연료펌프(12)로부터 펌핑된 연료에 의해 내부 압력이 상기 설정압력보다 높아지면 내부에 구비된 밸브를 폐쇄하고, 설정압력이 다시 설정압력보다 낮아지면 상기 밸브를 개방하는 동작을 반복 수행한다.
예를 들어, 봄베(11) 내부의 압력은 계절에 따라 약 0-5bar이고, 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료는 최대 약 18bar까지 상승하게 된다.
상기 설정압력은 봄베(11)로부터 송출되는 연료를 일정 압력으로 유지하여 연료공급라인(S)에서 연료의 기화를 방지하도록 미리 설정되는 압력이다.
따라서 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료를 설정압력인 봄베 압력+Δ5bar로 유지하게 된다.
이와 같이, 레귤레이터(16)에 의해 연료 압력이 설정압력으로 일정하게 유지되면, 봄베(11)에 설치된 멀티밸브(13)는 연료공급라인(S)을 통해 고압펌프(14) 측으로 연료를 송출한다.
본 발명은 봄베 내부에 구비된 레귤레이터를 이용해 미리 설정된 설정압력을 유지하여 연료공급라인을 통해 공급함에 따라 공급과정에서 연료의 기화를 방지하여 고압펌프로 공급되는 연료량 및 압력을 일정하게 유지한다.
그리고 본 발명은 레귤레이터를 이용해 연료펌프의 과도한 구동을 방지함으로써 연료펌프의 부하를 감소시켜 연료펌프의 고장 및 손상을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 고압펌프로 공급되는 연료를 설정압력으로 공급함에 따라 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수 있다.
고압펌프(14)는 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료를 고압상태, 예컨대 약 40~150bar로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 공급한다.
즉, 본 실시 예에서는 연료회수라인이 제거된 상태이므로, 고압펌프(14)에는 종래의 직접분사 엘피아이 시스템에 적용되는 고압펌프(7)에 형성된 바이패스 통로가 미형성된 상태이다.
따라서 고압펌프(14)는 연료공급라인(S)을 통해 공급된 모든 연료를 고압상태로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 공급한다.
한편, 딜리버리 파이프(15)에는 인젝터(I)를 통해 분사된 연료의 분사량과 동일한 양의 연료가 고압펌프(14)에 의해 고압으로 가압된 상태로 공급됨에 따라, 딜리버리 파이프(15) 내부의 압력을 상기한 고압, 즉 약 40~150bar, 바람직하게는 약 120bar로 일정하게 유지된다.
이와 같이, 고압으로 유지되는 딜리버리 파이프(15) 내부에서는 높은 압력으로 인해 연료의 기화가 발생되지 않음에 따라 인젝터(I)를 통해 엔진(E)의 연소실에 공급되는 엘피지 연료는 액체상태로 유지된다.
본 발명은 연료의 가압 송출과정에서 엘피지 연료의 기화로 인해 발생되는 캐비테이션을 최소화하여 펌프 효율을 향상시키고, 연료를 원활하게 공급하여 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단에는 이동하는 연료 압력을 확인할 수 있도록 연료 압력을 감지하는 제 1압력센서(도면 미도시)가 설치되고, 딜리버리 파이프(15)에는 제 2압력센서(도면 미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.
ECU(17)는 상기 제 1압력센서와 딜리버리 파이프(15)에 설치된 제 2압력센서로부터 감지된 연료 압력에 따라 셧 오프 밸브(19), 연료펌프(12), 멀티밸브(13) 및 레귤레이터(16)의 구동을 제어하도록 모터 컨트롤러(18)에 제어신호를 발생한다.
모터 컨트롤러(18)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동신호를 발생하여 상기 각 장치(19,12,13,16)의 구동을 제어한다.
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어 방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
이그니션 키(도면 미도시)가 조작되어 전원이 공급되면(S10), ECU(17)는 연료펌프(12)에 내장된 모터를 구동하고 셧 오프 밸브(19)를 개방하기 위한 제어신호와 엔진(E)을 목표 RPM으로 회전시키도록 점화플러그(P) 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생한다(S11).
그러면, 모터 컨트롤러(18)는 상기 제어신호에 따라 상기 모터를 구동하고 셧 오프 밸브(19)를 개방하며(S12), 점화플러그(P) 및 인젝터(I)를 구동한다.
이에 따라, 봄베(11) 내부의 연료펌프(12)가 구동되어 봄베(11) 내부에 저장된 연료를 펌핑하고, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력인 봄베 압력+Δ5bar로 일정하게 유지한다.
상세하게 설명하면, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료 압력과 설정압력을 비교하고(S13), 펌핑된 연료압력이 설정압력보다 높으면 연료를 봄베(11)로 리턴시키고(S14), 설정압력 이하이면 연료를 멀티밸브(13)로 전달한다.
그러면, 멀티밸브(13)는 설정압력으로 유지된 연료를 연료공급라인(S)을 통해 송출하고(S15), 셧 오프 밸브(19)는 개방된 상태이므로, 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료를 고압펌프(14)로 전달한다.
이때, 딜리버리 파이프(15) 내부에는 고압의 액체상태인 엘피지 연료가 충진된 상태이므로, 인젝터(I) 및 점화플러그(P)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동되어 엔진(E) 구동이 시작된다.
그러면, 고압펌프(14)는 엔진(E)의 캠축과 연통하여 엔진(E)의 구동력을 이용해 구동되고, 개방 동작된 셧 오프 밸브(19)를 통해 공급된 연료를 고압상태로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 전달한다(S16).
이어서 인젝터(I)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동되어 딜리버리 파이프(15)에 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하고, 점화플러그(P)는 불꽃을 발생시켜 분사된 연료를 점화시킨다.
이와 같이, 인젝터(I)에서 고압의 액체상태인 엘피지 연료가 엔진(E)의 연소실에 직접분사됨에 따라 연소실에 분사된 연료량과 동일한 양만큼의 고압 연료가 딜리버리 파이프(15)로 공급된다(S17).
이로 인해, 딜리버리 파이프(15)는 항상 고압상태를 유지하므로, 딜리버리 파이프(15) 내부의 연료는 지속적으로 액체 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, ECU(17)는 엔진(E)의 연소실에 분사되는 고압의 액체 상태인 엘피지 연료의 분사량을 정밀하게 제어하여 가솔린 연료의 직접분사 방식과 유사하게 엘피지 연료 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감할 수 있다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 고압펌프에 공급된 연료 중에서 일부를 바이패스시키는 바이패스 라인 및 딜리버리 파이프에 공급된 연료 중에서 연소실에 분사되고 남은 연료를 회수하는 연료회수라인을 제거하여 구조를 간단하게 하고, 봄베 내부에 설치된 레귤레이터를 이용해 연료펌프로부터 펌핑된 연료압력을 미리 설정된 가압압력으로 가압하여 가압된 연료를 고압펌프로 공급함으로써 고압펌프의 캐비테이션을 방지한다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 직접분사 엘피아이 시스템 11: 봄베
12: 연료펌프 13: 멀티밸브
14: 고압펌프 15: 딜리버리 파이프
16: 레귤레이터 17: ECU
18: 모터 컨트롤러 19: 셧 오프 밸브

Claims (7)

  1. 봄베에 내장된 액체 상태의 엘피지 연료를 엔진의 연소실 내부로 직접분사하는 직접분사 엘피아이 시스템에 있어서,
    상기 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프,
    상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터,
    상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프,
    상기 고압펌프에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프 및
    상기 딜리버리 파이프에 연결되며 고압으로 충진된 액체 상태의 연료를 상기 연소실 내부로 직접분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 고압펌프로부터 가압된 연료를 연소실 내부에 직접분사하도록 상기 인젝터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 설정압력은 상기 봄베의 내부압력 + 5bar로 설정되고,
    상기 레귤레이터는 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 상기 봄베로 리턴시키는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 봄베에 저장된 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 연료공급라인,
    상기 봄베에 설치되고 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 상기 연료공급라인으로 송출하는 멀티밸브 및
    상기 연료공급라인 상에 설치되고 상기 전자제어유닛의 제어신호에 기초하여 상기 고압펌프로 공급되는 연료를 선택적으로 차단하는 셧 오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고압펌프로 전달된 전체 연료는
    상기 고압펌프에 의해 40 내지 150bar의 고압 상태로 가압되어 상기 딜리버리 파이프로 전달되는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.
  6. (a) 엔진을 목표 RPM으로 회전시키기 위한 연료펌프 모터의 제어신호를 발생하는 단계,
    (b) 상기 제 (a)단계에서 발생된 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 단계,
    (c) 상기 제 (b)단계에서 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료의 압력을 레귤레이터에서 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 단계,
    (d) 상기 제 (c)단계에서 상기 설정압력으로 유지된 전체 연료를 고압펌프에서 고압으로 가압하여 딜리버리 파이프로 전달하는 단계 및
    (e) 상기 제 (d)단계에서 고압으로 가압된 연료를 엔진 내부에 직접분사하여 엔진을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 (c)단계는
    상기 제 (b)단계에서 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베로 리턴시키고, 상기 설정압력 이하이면 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법.

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