KR101371761B1

KR101371761B1 - Lpg봄베장치

Info

Publication number: KR101371761B1
Application number: KR20120153735A
Authority: KR
Inventors: 송주태; 조철훈
Original assignee: 기아자동차(주); 현대자동차(주)
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-03-07
Also published as: DE102013206514A1; CN103895499A; US9139083B2; US20140174571A1; CN103895499B; JP6017346B2; JP2014125207A

Abstract

LPG봄베에 마련된 연료충전부; 상기 연료충전부에서 연료펌프까지 연료가 유동하도록 형성된 연료유로; 상기 LPG봄베 내부의 연료유로에 형성되며 연료펌프의 압력에 의해 연료를 흡입하는 제1체크밸브; 및 상기 LPG봄베 내부의 연료유로에 형성되되, 상기 제1체크밸브와는 이격되며 연료충전부를 통해 충전되는 연료를 LPG봄베에 토출하는 제2체크밸브;를 포함하는 LPG봄베장치가 소개된다.

Description

LPG봄베장치 {LPG BOMBE APPARATUS}

본 발명은 LPG연료를 사용하는 차량의 연료탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPG봄베의 압력이 일정하게 유지하도록 하는 LPG봄베장치에 관한 것이다.

기존에는 LPG(Liquefied Petroleum Gas))를 연료로 사용하는 LPG차량은 LPG를 기화시켜 엔진에 공급했으나 동절기 시동불량 등의 원인을 개선하기 위하여 LPG연료를 인젝터에 의해 고압의 액상으로 직접 분사하는 LPI(Liquefied Petroleum Injection) 방식을 주로 이용한다.

이러한 방식은 LPG 연료를 재충전하는 도중 LPG봄베 내부 연료의 온도나 압력 또는 연료 조성에 급격한 변화가 생길 경우 캐비테이션현상(공동현상, cavitation)으로 인해 연료펌프가 흡입 능력을 상실할 수 있다.

기존의 특허 KR10-2010-0097570 A "가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법"에서는 상기한 문제점을 해결하기 위해 충전파이프의 선단에 형성되는 액상 토출구와 충전파이프의 상부에 형성되는 기상 토출구를 통해 연료를 동시에 충전하여 LPG봄베 내부의 기상측 압력을 일정하게 유지함으로써 기상측 압력 상승으로 인한 충전지연현상을 방지한다.

도 1은 연료충전부(30)를 통해 주입된 연료가 일부는 기화하여 기상측(V)으로 충전되고, 일부는 충전액상파이프(51)를 통해 액상측(L)으로 충전되는 모습을 도시한다. 액상측(L)의 연료가 연료펌프(20)에 의해 흡입되게 된다.

도 2는 LPG봄베(10)의 충전관로(33)에 형성되어 연료펌프(20)측으로 연료를 흡입하는 제1체크밸브(70)과 제2체크밸브(90)을 나타내었다. 제1체크밸브(70)는 흡입관로 전방측에 형성되고 제2체크밸브(90)는 연료모터(20)측에 형성된다.

그러나 통상적으로 사용하는 차량은 충전을 할 때 만충전을 하고 충전 후 LPG봄베의 압력이 저하된 후 다시 압력이 상승하는 조건에서 자동으로 충전을 컷오프(cut-off) 한 후 재시동을 하기 때문에 문제가 없으나, 소량으로 자주 충전하고 저속 과부하 주행을 하여 LPG봄베 내부의 연료 온도가 높은 경우에는 충전 중 LPG봄베 앞력이 저하되는 시점에서 컷오프를 한 후 재시동을 하기 때문에 시동이 불가하는 문제점이 발생한다.

이것은 통상 흡입관로에 사용하는 체크밸브로 인해 충전 중 LPG봄베의 압력이 저하되어도 시동을 off하기 전의 압력이 유지되며, 시동 off 후에도 연료펌프의 발열이 계속 남아 LPG봄베 대비 흡입관로에 높은 압력이 형성되게 된다.

그렇기 때문에 충전 후 재시동시 LPG봄베의 압력이 흡입관로의 내부 압력에 대비하여 낮은 압력이 형성되어 재시동을 시도하더라도 LPG봄베 내의 연료가 흡입관로로 유입이 원활하지 않아 재시동이 불가하게 된다.

그러므로, 소량의 연료를 자주 재충전하고, LPG봄베 내부의 연료 온도가 높아진 상태에서 충전을 한 후 재시동을 하더라도 LPG봄베의 압력이 저하되지 않도록 하여 충전 후 시동 불량을 개선하는 장치가 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2010-0097570

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소량의 연료를 자주 재충전하고, 가혹한 상태에서 주행하여 LPG봄베 내부의 연료 온도가 높아진 상태에서 충전 후 재시동 시에도 LPG봄베의 압력이 저하되지 않아 연료충전 후 시동 불량을 개선하는 LPG봄베장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LPG봄베장치는 LPG봄베에 마련된 연료충전부; 상기 연료충전부에서 연료펌프까지 연료가 유동하도록 형성된 연료유로; 상기 LPG봄베 내부의 연료유로에 형성되며 연료펌프의 압력에 의해 연료를 흡입하는 제1체크밸브; 및 상기 LPG봄베 내부의 연료유로에 형성되되, 상기 제1체크밸브와는 이격되며 연료충전부를 통해 충전되는 연료를 LPG봄베에 토출하는 제2체크밸브;를 포함한다.

상기 연료유로는 상단이 상기 연료충전부에 연결되고 하단은 LPG봄베의 저면까지 연장형성된 충전액상파이프;와 충전액상파이프에 연결되어 흡입된 연료를 연료펌프로 이송하는 흡입관로;로 형성될 수 있다.

상기 충전액상파이프는 유연성이 있는 재질일 수 있다.

상기 충전액상파이프는 플라스틱 튜브일 수 있다.

상기 제1체크밸브와 상기 제2체크밸브는 상기 흡입관로에 형성될 수 있다.

상기 제1체크밸브와 상기 제2체크밸브는 상기 흡입관로의 하방에 형성될 수 있다.

상기 연료유로의 상단에는 분사홀이 형성되어 연료충전 시 정해진 비율에 따라 일부가 기화하여 LPG봄베의 기상측에 분사될 수 있다.

상기 제1체크밸브는 우산형으로써 밸브가 열리는 압력에 의해 연료 흡입성능에 영향을 받지 않을 수 있다.

상기 제1체크밸브는 차량의 주행 시 열려 연료펌프로 연료가 유입될 수 있다.

상기 제2체크밸브는 연료충전 시 연료유로에 발생하는 압력이 설정된 압력 이상이 되면, 제2체크밸브가 열려 LPG봄베의 액상측에 연료가 충전될 수 있다.

상기 연료유로의 상부에는 퀵커넥터가 형성되어 연료유로와 연료충전부의 조립을 용이할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 LPG봄베장치에 따르면, 소량의 연료를 자주 재충전하거나 저속 과부하의 가혹한 상태에서 주행하거나 혹은 혹서기에 LPG봄베 내부의 온도가 높아진 상태에서 충전 후 재시동하더라도 LPG봄베의 압력이 흡입관로의 압력보다 높은 상태를 유지하여, 정상적으로 LPG봄베의 연료를 연료모터로 이송할 수 있도록하여 연료 충전 후의 시동 불량을 개선하는 장점이 있다.

도 1은 기존의 LPG봄베장치를 도시한 도면.
도 2는 기존의 LPG봄베장치의 흡입관로를 상세히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG봄베장치를 도시한 도면.
도 4는 충전 시작 시의 LPG봄베장치를 도시한 도면.
도 5는 충전 중의 LPG봄베장치를 도시한 도면.
도 6은 주행 중의 LPG봄베장치를 도시한 도면.
도 7은 조립 1단계를 도시한 도면.
도 8은 조립 2단계를 도시한 도면.
도 9는 조립 완성 단계를 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LPG봄베장치에 대하여 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG봄베장치를 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 6은 충전 또는 주행 시의 LPG봄베장치를 도시한 도면이며, 도 7 내지 도 9는 조립단계를 도시한 도면이다.

도 3에 따르면, LPG봄베(100)에 마련된 연료충전부(300); 상기 연료충전부(300)에서 연료펌프(200)까지 연료가 유동하도록 형성된 연료유로(500); 상기 LPG봄베(100) 내부의 연료유로(500)에 형성되며 연료펌프(200)의 압력에 의해 연료를 흡입하는 제1체크밸브(700); 및 상기 LPG봄베(100) 내부의 연료유로(500)에 형성되되, 상기 제1체크밸브(700)와는 이격되며 연료충전부(300)를 통해 충전되는 연료를 LPG봄베(100)에 토출하는 제2체크밸브(900);를 포함한다.

상기 연료유로(500)는 상단이 상기 연료충전부(300)에 연결되고 하단은 LPG봄베(100)의 저면까지 연장형성된 충전액상파이프(510);와 충전액상파이프(510)에 연결되어 흡입된 연료를 연료펌프(200)로 이송하는 흡입관로(530);로 형성되며, 충전액상파이프(510)는 유연성이 있는 재질로 성형되는데 특히, 유연성이 있으면서도 액상의 연료를 충전할 때 부식이 일어나지 않도록 플라스틱 튜브로 성형한다.

연료유로(500)의 흡입관로(530) 중 특히 흡입관로(530)의 하방에 상기 제1체크밸브(700)와 상기 제2체크밸브(900)는 서로 이격되어 형성된다.

또한, 상기 연료유로(500)의 상단에는 분사홀(550)이 형성되어 연료충전 시 정해진 비율에 따라 일부가 기화하여 LPG봄베(100)의 기상측(V)에 분사되고 기화한 연료의 나머지는 충전액상파이프(510)를 통해 액상측(L)에 충전되게 된다.

도 4 내지 도 6의 충전 및 주행 시의 도면을 살펴보면, 도 4는 충전 시작 시 LPG봄베(100)의 내부를 도시한 도면으로 LPG봄베(100)에 연료를 충전하기 위해 시동을 끄게 되면, LPG봄베(100)의 온도가 높아진 상태에서 충전되는 연료가 기화하며 LPG봄베(100)의 압력이 급격히 낮아지게 된다. 재시동 시 LPG봄베(100) 압력이 저하되더라도 시동 OFF 하기 전의 압력이 유지되고, 시동 OFF 후에도 연료펌프(200)에는 열이 남아 있게 되어 LPG봄베(100)의 압력보다 연료펌프(200)의 압력이 높아 연료가 연료펌프(200)측으로 유입이 되지 않아 재시동이 걸리지 않게 된다.

LPG봄베(100)에 연료를 충전하게 되면, 도 4에 표시한 화살표 방향으로 연료가 이동하게 되는데, 연료충전부(300)를 통해 연료유로(500)를 지나 연료펌프(200)까지 액상의 연료가 도달하게 된다. 이 때, 액상의 연료 중 일부는 분사홀(550)을 통해 기화하여 기상측(V)에 분사된다. 보통 기상측(V)에 분사되는 연료의 양과 액상측(L)에 분사되는 연료의 양은 차종이나 상태에 따라 다르나, 본 발명에 따른 일실시예에서는 기상측과 액상측의 비율을 5:95로 하는 경우에 대해 설명한다.

충전 시작 시에는 연료펌프(200)에서 압력이 발생하지 않는 상태이므로 연료유로(500) 내부에 압력이 형성되어 LPG봄베(100)의 높은 온도에 의해 충전되는 연료의 기화가 방지되고 연료의 온도 및 압력과 연료 조성이 LPG봄베(100) 내부의 연료와 연료유로(500)의 연료가 같아지게 된다.

도 5에서 화살표로 나타낸 것처럼 연료유로(500)에 연료가 가득 찬 상태에서도 계속해서 충전이 되게 되면, 연료펌프(200)측으로 연료가 더 이상 진행하지 못하고 계속해서 압력이 발생하게 되어 흡입관로(530)측에서 LPG봄베(100)의 액상측(L)으로 연료를 배출할 수 있는 제2체크밸브(900)가 밸브의 탄성력에 의해 열려 충전액상파이프(510)를 통해 흡입관로(530)로 유입되는 액상의 연료를 액상측(L)에 토출하게 된다.

상기 제2체크밸브(900)는 충전 시 연료유로(500)에 발생하는 압력이 설정된 압력 이상이 되면, 제2체크밸브(900)가 열려 LPG봄베(100)의 액상측(L)에 연료가 충전되게 되는데, 제2체크밸브(900)가 열리는 압력은 설계자에 따라 다르게 설정할 수 있으며 LPG봄베(100) 압력보다는 높게 설정하게 된다.

도 6은 주행 중 연료의 흐름을 도시한 도면으로 주행 중에는 연료펌프(200)에서 압력이 발생하여 연료를 흡입하게 되는데, 압력이 발생하면 흡입관로(530) 내측으로 연료를 빨아당기는 방향이고, 설정된 압력 이상으로 압력이 작용되어야 열리게 되는데, 흡입관로(530)에는 연료펌프(200)로부터 부압이 발생하고, 제2체크밸브(900)는 반대의 형상이어서 열리지 않게 된다.

상기 제1체크밸브(700)가 열려 제1체크밸브(700)를 통해 연료가 LPG봄베(100)측에서 흡입관로(530)측으로 흡입되게 되는데, 제1체크밸브(700)는 우산형으로써 밸브가 열리는 압력에 의해 연료 흡입성능에 영향을 받지 않게 된다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LPG봄베장치를 실제에 적용하기 위해 조립단계를 나타내었다.

LPG봄베(100)에는 연료충전부(300)와 연료유로(500)가 각각 따로 조립이 되는데, 본 발명의 일실시예에 따른 LPG봄베장치는 제1체크밸브(700)와 제2체크밸브(900)가 반드시 연결되어야하기 때문에 조립성과 AS(after service)성을 모두 고려한 구조 설정이 필요한다.

도 7은 조립 1단계로 제1체크밸브(700)를 장착하는 단계이다.

흡입관로(530)에 제1체크밸브(700)와 제2체크밸브(900)가 형성되고, 제2체크밸브(900)에 유동성이 있는 플라스틱 튜브로 성형된 충전액상파이프(510)가 압입되며, 연료유로(500)의 충전액상파이프(510)의 상부에는 간편한 조립 및 AS를 위해 퀵커넥터(570)가 형성되어 연료유로(500)와 연료충전부(300)의 조립을 용이하게 된다. 퀵커넥터(570)는 연료충전부(300)의 조립을 위해 LPG봄베(100)에 형성된 연료충전부조립홀(110)을 통해 접근이 가능하도록 충전액상파이프(510)의 경로를 설정한다.

도 8은 조립 2단계로 연료충전부(300)를 장착하는 단계이다.

충전액상파이프(510)에 연결된 퀵커넥터(570)를 연료충전부조립홀(110)을 통해 외부로 돌출시킨다. 실제 충전액상파이프(510)는 유동성이 있는 재질이며 충전액상파이프(510)의 경로는 3차원이므로 잡아당길 때 어느 정도의 유격이 발생이 가능하므로 외부로 돌출이 가능하다. 외부로 돌출된 퀵커넥터(570)와 연료충전부(300)의 액상의 연료 토출 부위를 결합한 후 연료충전부(300)를 LPG봄베(100)의 연료충전부조립홀(100)에 완전히 체결한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LPG봄베장치의 결합이 완료된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LPG봄베장치는 LPG봄베 내측에 에어를 제거하고 연료 잔량이 20% 정도의 상태에서 LPG봄베가 고온(약 50~58℃) 일 때 연료 충전 중 LPG봄베의 압력이 최저인 시점에서 충전을 완료하고 재시동하여 평가하였을 때 기존과는 다르게 LPG봄베의 압력이 저하되어 충전 도중 흡입관로에 액상의 충전연료가 유입되어 충전 완료 후 재시동이 가능하였다.

소량의 연료를 자주 재충전하거나 저속 과부하의 가혹한 상태에서 주행하거나 혹은 혹서기에 LPG봄베 내부의 온도가 높아진 상태에서 충전 후 재시동하더라도 LPG봄베의 압력이 흡입관로의 압력보다 높은 상태를 유지하여, 정상적으로 LPG봄베의 연료를 연료모터로 이송할 수 있도록하여 연료 충전 후의 시동 불량을 개선하는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : LPG봄베 110 : 연료충전부조립홀
200 : 연료펌프 300 : 연료충전부
500 : 연료유로 510 : 충전액상파이프
530 : 흡입관로 550 : 분사홀
570 : 퀵커넥터 700 : 제1체크밸브
900 : 제2체크밸브

Claims

LPG봄베(100)에 마련된 연료충전부(300);
상기 연료충전부(300)에서 연료펌프(200)까지 연료가 유동하도록 형성된 연료유로(500);
상기 LPG봄베(100) 내부의 연료유로(500)에 형성되며 연료펌프(200)의 압력에 의해 연료를 흡입하는 제1체크밸브(700); 및
상기 LPG봄베(100) 내부의 연료유로(500)에 형성되되, 상기 제1체크밸브(700)와는 이격되며 연료충전부(300)를 통해 충전되는 연료를 LPG봄베(100)에 토출하는 제2체크밸브(900);를 포함하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료유로(500)는 상단이 상기 연료충전부(300)에 연결되고 하단은 LPG봄베(100)의 저면까지 연장형성된 충전액상파이프(510);와 충전액상파이프(510)에 연결되어 흡입된 연료를 연료펌프(200)로 이송하는 흡입관로(530);로 형성된 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 2에 있어서,
상기 충전액상파이프(510)는 유연성이 있는 재질인 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 2에 있어서,
상기 충전액상파이프(510)는 플라스틱 튜브인 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1체크밸브(700)와 상기 제2체크밸브(900)는 상기 흡입관로(530)에 형성되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1체크밸브(700)와 상기 제2체크밸브(900)는 상기 흡입관로(530)의 하방에 형성된 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료유로(500)의 상단에는 분사홀(550)이 형성되어 연료충전 시 정해진 비율에 따라 일부가 기화하여 LPG봄베(100)의 기상측(V)에 분사되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1체크밸브(700)는 우산형으로써 밸브가 열리는 압력에 의해 연료 흡입성능에 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1체크밸브(700)는 차량의 주행 시 열려 연료펌프(200)로 연료가 유입되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2체크밸브(900)는 연료충전 시 연료유로(500)에 발생하는 압력이 설정된 압력 이상이 되면, 제2체크밸브(900)가 열려 LPG봄베(100)의 액상측(L)에 연료가 충전되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료유로(500)의 상부에는 퀵커넥터(570)가 형성되어 연료유로(500)와 연료충전부(300)의 조립을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.