KR101396315B1 - 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치 - Google Patents

실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치를 제공한다. 특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용하여 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하기 위한 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치 및 이를 이용한 공급 연료량 편차 저감방법을 제공한다. 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치는 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 연료저장탱크(20)와; 연료저장탱크(20)와 연결되어 가스 연료를 이송시키는 연료 배관(30)과; 차량 엔진(40)의 각 실린더(42)에 설치된 인젝터(50)의 개수에 대응하는 개수로 설치되고, 연료 배관(30)에 분기되어 결합되며, 개폐동작하여 연료 배관(30)으로부터 공급되는 가스 연료의 인가 및 차단를 수행하는 복수개의 메인 개폐밸브(60)와; 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하는 가스연료 공급장치(10)를 구비하되, 서로 동일한 길이(L)를 갖는 연료호스(70)가 각 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결시켜 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스(70) 내벽과의 마찰에 따라 연료호스(70) 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스(70) 별 편차가 최소화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치{Gas fuel supply system of the vehicle where the cylinder by supply amount of fuel deviation is minimized}
본 발명은 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장에 관한 것이다.
특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용하여 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하기 위한 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치 및 이를 이용한 공급 연료량 편차 저감방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스 차량의 엔진에는 연료를 공급 및 회수하기 위한 연료공급장치가 설치되며, 상기 연료공급장치는 가스연료를 연료탱크인 봄베(bomb:이하, 연료탱크라 한다) 내에 일정한 압력으로 액화시켜 저장하였다가, 연료펌프에 의해 연료를 토출시킨 후 인젝터를 통해 연소실로 분사된다.
이와 같은 가스연료차량용 연료공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 연료를 저장하는 연료탱크(510)와, 상기 연료탱크(510) 내에 설치되며 상기 연료탱크(510) 내에 저장된 액상의 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(520)와, 상기 연료펌프(520)로부터 펌핑된 연료를 엔진(540)에 공급하는 멀티밸브(530)와, 상기 멀티밸브(530)를 통해 공급된 연료를 엔진(540) 내부에 분사하는 인젝터(550)를 포함한다.
그리고, 상기 연료펌프(520)는 I/F BOX(565)와 연결되고, 상기 I/F BOX(565)는 ECU(560)와 연결된다. 즉, 상기 ECU(560)에서 I/F BOX(565)로 신호를 주고, 상기 I/F BOX(565)는 이 신호를 받아 연료펌프(520) 및 멀티밸브(530)를 작동시키게 된다.
또한, 상기 멀티밸브(530)와 인젝터(550)를 연결하는 연료 공급라인(531)과 회수라인(532) 상에는 압력조정기 유닛(570)이 구비되고, 상기 압력조정기 유닛(570)은 연료 압력센서, 연료 온도센서, 압력조정기 및 전자 차단밸브로 이루어진다.
상기에서 설명한 바와 같이 가스 연료를 사용하는 차량의 가스연료 공급장치의 종래기술로는 특허문헌 1의 국내공개특허공보 공개번호 특1999-0068584호 "가스연료를 사용하는 자동차의 연료공급시스템"과 특허문헌 3의 국내등록특허공보 등록번호 제10-0437084호 "가스연료 차량의 연료공급장치"를 제안하고 있다.
한편, 특허문헌 2의 국내등록특허공보 등록번호 제10-0741672호 "차량용 인젝터의 설치구조"에서는 일단이 연료공급라인에 연결되는 인젝터와, 흡기매니폴드에 설치되고 상기 인젝터로부터 공급되는 연료를 엔진의 연소실에 분사하는 분사튜브를 가지는 어댑터를 구비하는 차량용 인젝터의 설치구조에 있어서, 상기 인젝터의 저면 및 어댑터의 상면에는 연료 배출구 및 분사튜브와 통하게 고정홈을 각각 형성하고, 상기 인젝터 및 어댑터의 고정홈에는 보호호스를 개재하여 연결 고정되는 연결튜브을 구비하며, 상기 보호호스의 외주면 양단부에는 상기 인젝터 및 어댑터의 고정홈에 삽입되어 고정되는 멈춤링을 구비하고, 상기 인젝터 및 어댑터의 고정홈에는 상기 멈춤링의 이탈을 방지하기 위한 압입링을 설치한 구성을 제안하고 있다.
그러나, 상기와 같이 흡기매니폴드 상에 설치되는 인젝터의 설치 위치를 변경하는 구성은 흡기매니폴드 상에 설치되는 위치는 한정되어 있어 동일한 길이로 연결튜브(연료호스)를 형성하기는 어려운 문제점이 있었다.
또한, 가스연료 공급장치의 연료호스는 도 2에서 보는 바와 같이 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 연료호스(70)는 길이가 다양하게 형성되어 있다. 이렇게 형성되는 연료호스(70)의 내부에 유동시 마찰력에 의해 각 연료호스(70) 내의 흐름이 단절되어 공급량이 차이가 나게 되어 엔진 출력이 저하되는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 국내공개특허공보 공개번호 특1999-0068584호 "가스연료를 사용하는 자동차의 연료공급시스템" 특허문헌 2: 국내등록특허공보 등록번호 제10-0741672호 "차량용 인젝터의 설치구조" 특허문헌 3 : 국내등록특허공보 등록번호 제10-0437084호 "가스연료 차량의 연료공급장치"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 새로운 형태의 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용하여 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하기 위한 새로운 형태의 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 연료저장탱크(20)와; 상기 연료저장탱크(20)와 연결되어 가스 연료를 이송시키는 연료 배관(30)과; 차량 엔진(40)의 각 실린더(42)에 설치된 인젝터(50)의 개수에 대응하는 개수로 설치되고, 상기 연료 배관(30)에 분기되어 결합되며, 개폐동작하여 상기 연료 배관(30)으로부터 공급되는 가스 연료의 인가 및 차단을 수행하는 복수개의 메인 개폐밸브(60)와; 상기 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하는 가스 연료 공급장치(10)를 구비하되, 서로 동일한 길이(L)를 갖는 연료호스(70)가 각 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결시켜 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스(70) 내벽과의 마찰에 따라 연료호스(70) 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스(70) 별 편차가 최소화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 상기 연료호스(70)의 길이는 각각의 연료호스(70)가 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 P지점(P₁, P₂, P₃…,Pn)과 각각의 연료호스(70)가 인젝터(50)에 결합되는 Q지점(Q₁, Q₂, Q₃…,Qn)을 연결하는 동일한 길이의 곡선경로에 대응하는 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 상기 가스 연료는 LPG와 CNG 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 상기 가스 연료 공급장치(10)는 CNG 연료 공급장치(100)와 LPG 연료 공급장치(200)로 이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스 연료 공급장치(10)인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 상기 CNG 연료 공급장치(100)는 CNG 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 CNG저장탱크(110)와; 상기 CNG저장탱크(110)에 저장된 액체 상태(액상)의 CNG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 레귤레이터(120)와; 상기 레귤레이터(120)로부터 토출되는 연료 내의 불순물을 제거하기 위한 연료필터(130)와; 상기 연료필터(130)를 통해 불순물이 제거된 연료를 저장하기 위한 레일(140)과; 상기 레일(140)에 설치되어 상기 레일(140)에 저장된 연료를 상기 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(150)와; 자동차의 상태를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서로 이루어지는 센서부(160)와; 상기 센서부(160)로부터 자동차의 상태에 관한 상태를 수신하여 엔진의 회전수(RPM)와 흡입 공기량, 흡입 압력, 액셀레이터 개방 정도 등에 맞추어 기 설정된 매니폴드 절대압력(MAP) 등을 조회하여 수온센서, 산소센서 등을 보정하고, 상기 인젝터(150)의 개폐율을 조정하기 위한 전자제어장치(170)와; 상기 전자제어장치(170)의 제어에 따라 LPG 및 CNG 가스 연료의 유입을 전환하는 전환스위치(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 상기 LPG 연료 공급장치(200)는 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 LPG저장탱크(210)와; 상기 LPG저장탱크(210)에 저장된 액체 상태(액상)의 LPG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 레귤레이터(220)와; 상기 레귤레이터(220)로부터 토출되는 연료를 저장하기 위한 레일(230)과; 상기 레일(230)에 설치되어 상기 레일(230)에 저장된 연료를 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(240)와; 자동차의 상태를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서로 이루어지는 센서부(250)와; 상기 센서부(250)로부터 자동차의 상태에 관한 상태를 수신하여 이상 신호를 검출하고, 상기 인젝터(240)의 연료 분사를 제어하기 위한 전자제어장치(260)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에 의하면, 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 효과가 있다.
특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용하여 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 가스연료차량용 연료공급장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래 가스연료 공급장치에 연결된 연료호스를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 개폐밸브와 인젝터에 결합되는 연료호스의 길이의 곡선 경로에 대응하는 길이를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치로이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스연료 공급장치의 전체 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 연료 공급장치의 실린더별 공급 연료량 편차 저감방법을 설명하기 위한 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명하며, 도 3 내지 도 7에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 3은 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치(10)는 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 연료저장탱크(20)와, 연료저장탱크(20)와 연결되어 가스 연료를 이송시키는 연료 배관(30)과, 차량 엔진(40)의 각 실린더(42)에 설치된 인젝터(50)의 개수에 대응하는 개수로 설치되고, 연료 배관(30)에 분기되어 결합되며, 개폐동작하여 연료 배관(30)으로부터 공급되는 가스 연료의 인가 및 차단를 수행하는 복수개의 메인 개폐밸브(60)와, 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하여 이루어진다. 이때, 연료호스(70)는 동일한 길이를 갖도록 구성되어 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결시켜 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스(70) 내벽과의 마찰에 따라 연료호스(70) 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스(70) 별 편차가 최소화되도록 한다.
이와 같은 구성을 갖는 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치는 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에서 개폐밸브와 인젝터에 결합되는 연료호스의 길이의 곡선 경로에 대응하는 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치(10)는 연료저장탱크(20), 연료배관(30), 메인 개폐밸브(60), 인젝터(50), 엔진(40) 및 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하여 이루어진다.
연료저장탱크(20)는 차량(600)의 후미측에 설치되어 내부에 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 것이다.
연료배관(30)은 연료저장탱크(20)와 연결되어 가스 연료를 이송시키기 위한 것으로, 차량(600)의 차체에 고정부재(32)에 의해 고정되어 진다.
메인 개폐밸브(60)는 차량 엔진(40)의 각 실린더(42)에 설치된 인젝터(50)의 개수에 대응하는 개수로 설치되고, 연료 배관(30)에 분기되어 결합되며, 개폐동작하여 연료 배관(30)으로부터 공급되는 가스 연료의 인가 및 차단을 수행하는 역할을 한다.
인젝터(50)는 메인 개폐밸브(60)의 개폐동작으로 공급되는 연료를 엔진(40)에 분사하기 위한 것으로, 엔진(40)의 각 실린더(42)와 대응되는 개수로 구성된다.
연료호스(70)는 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50) 사이에 형성되어 메인 개폐밸브(60)에서 공급되는 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 것으로, 인젝터(50)의 수와 대응되는 개수로 형성되고, 각 연료호스(70)는 동일한 길이로 형성되어 진다.
이와 같은 연료호스(70)의 길이(L)는 도 5a에서 보는 바와 같이 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 P지점(P₁, P₂, P₃…,Pn)과 인젝터(50)에 결합되는 Q지점(Q₁, Q₂, Q₃…,Qn)을 연결하는 동일한 길이의 곡선 경로에 대응하는 길이를 갖는다. 즉, P₁지점과 Q₁지점의 길이(L)는 P₂지점과 Q₂지점의 길이(L)와 동일한 길이로 형성되어 진다.
도 5b는 도 5a에 도시된 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 P지점(P₁, P₂, P₃…,Pn)과 인젝터(50)에 결합되는 Q지점(Q₁, Q₂, Q₃…,Qn)을 연결하는 연료호스(70)의 길이(L)을 상세히 설명하기 위한 도면으로, P₁지점과 Q₁지점의 길이(L), P₂지점과 Q₂지점의 길이(L)을 일 예로 설명한다.
도 5b에서 보는 바와 같이 P₁지점과 Q₁지점의 길이는 직선 길이 a와 곡선 길이 b와 직선 길이c로 형성되고, P₂지점과 Q₂지점의 길이는 직선 길이 d와 곡선 길이 e와 직선 길이f로 형성되어 진다. 이때, P₁지점과 Q₁지점 사이의 직선 길이 a와 c의 길이의 합의 길이는 P₂지점과 Q₂지점 사이의 직선 길이 d와 f의 길이의 합의 길이와 동일하고, P₁지점과 Q₁지점 사이의 곡선 길이 b의 길이는 P₂지점과 Q₂지점 사이의 곡선 길이 e의 길이와 동일하게 형성된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치(10)에서 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결하는 연료호스(70)의 길이는 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 직선과 곡선으로 표현하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경(곡선 결로만으로 형성)이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
한편, 연료호스(70) 상에는 연료필터(72)가 구성되어 메인 개폐밸브(60)에서 인젝터(50)로 공급되는 연료 내의 불순물을 제거한다.
그리고, 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치(100)에서 사용되는 가스 연료는 LPG와 CNG 중에서 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치로 이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스연료 공급장치의 전체 구성도이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치(10)는 CNG 연료 공급장치(100)와 LPG 연료 공급장치(200)로 이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스 연료 공급장치로 사용될 수 있을 것이다.
CNG 연료공급장치(100)는 CNG 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 CNG저장탱크(110), 레귤레이터(120), 연료필터(130), 레일(140), 인젝터(150), 센서부(160), 전자제어장치(170) 및 전자제어장치(170)의 제어에 따라 CNG 및 LPG 가스 연료의 유입을 전환하는 전환스위치(180)를 포함하여 이루어진다.
레귤레이터(120)는 CNG저장탱크(110)에 저장된 액체 상태(액상)의 CNG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 것으로, CNG저장탱크(110)와 고압에도 견딜 수 있는 연료배관(102)에 의해 연결되어 있다.
연료필터(130)는 레귤레이터(120)로부터 토출되는 연료 내의 불순물을 제거하기 위한 것이다.
레일(140)은 연료필터(130)를 통해 불순물이 제거된 연료를 저장하고, 일측에는 레일(140)에 저장된 연료를 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(150)가 설치되어 진다.
센서부(160)는 자동차의 상태를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하기 위한 것으로, CNG저장탱크(110)로부터 유입된 액상의 CNG 가스 연료의 압력을 검출하기 위한 압력센서(162)와, CNG저장탱크(110)로부터 유입된 액상의 CNG 가스 연료가 공급되도록 개폐조절되는 솔레노이드밸브(164)와, 엔진의 온도를 일정한 범위 내에 있도록 하는 냉각수의 온도를 조절하기 위한 냉각수온센서(166)를 포함하여 이루어진다. 이때, CNG 연료공급장치(100)의 레귤레이터(120)와 센서부(160)의 솔레노이드밸브(164)는 일체형으로 이루어진다.
전자제어장치(170)는 센서부(160)에서 수집된 정보를 토대로 최적 연소를 통해 엔진 효율을 높이고 운전자의 의도대로 엔진을 최적 제어해주기 위한 장치로써, 엔진의 회전수와 흡입 공기량, 흡입 압력, 액셀러레이터 개방 정도 등에 맞추어 기 설정한 점화시기 MAP(Manifold Absolute Pressure) 값과 연료분사 MAP 값 등을 조회하여 인젝터의 개폐율을 조정한다. 이렇게 하여 연료의 분사량과 점화시기를 결정하는 역할을 한다. 이와 같은 제어장치는 엔진이 망가지지 않도록 각 항목별 수치에 한계값이 설정되어 있다.
한편, CNG 연료공급장치(100)는 레귤레이터(120)로 공급되는 액상의 CNG 가스 연료에 잠열을 공급하여 쉽게 기화되도록 하는 히터(190)를 더 포함하여 이루어진다.
LPG 연료공급장치(200)는 LPG(LPG) 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 LPG저장탱크(210)와, LPG저장탱크(210)에 저장된 액체 상태(액상)의 LPG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 레귤레이터(220)와, 레귤레이터(220)로부터 토출되는 연료를 저장하기 위한 레일(230)과, 레일(230)에 설치되어 레일(230)에 저장된 연료를 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(240)와, 자동차의 상태를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서로 이루어지는 센서부(250)와, 센서부(250)로부터 자동차의 상태에 관한 상태를 수신하여 이상 신호를 검출하고, 인젝터(240)의 연료 분사를 제어하기 위한 전자제어장치(260)를 포함하여 이루어진다.
또한, CNG저장탱크(110) 및 LPG저장탱크(210)는 내부에 레귤레이(120, 220)터로 CNG 및 LPG 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 공급하기 위한 연료모터(112, 212)가 설치되고, 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장된 CNG 및 LPG 가스 연료의 양을 확인하기 위한 연료 게이지(114, 214)를 포함하여 이루어진다.
한편, CNG 연료 공급장치(100) 및 LPG 연료 공급장치(200)의 인젝터(150, 240)에 연결되는 연료호스(70)는 동일한 길이를 갖도록 형성되어 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차를 최소화되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치에 의하면, 동일한 엔진에 두 가지 이상의 연료를 사용 가능하게 함으로써, 사용자가 편의에 따라 하나의 연료를 선택하여 주행할 수 있기 때문에 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용함으로써 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하여 연료 효율을 향상시키는 효과가 있다.
이와 같이 CNG 연료 공급장치와 LPG 연료 공급장치로 이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스 연료 공급장치(10)의 연료공급계통을 살펴보면, LPG저장탱크(210) 내의 연료모터(212)의 작동에 의해 LPG저장탱크(210)에 저장된 LPG 가스 연료는 레귤레이터(220)로 공급되고, 레귤레이터(220)에 유입된 LPG 가스 연료는 대기압 이상으로 제어되어 레일(230)로 공급되어 저장된다. 이후, 레일(230)에 접속된 복수개의 인젝터(240)에 의해 엔진으로 LPG 가스 연료를 분사되어 진다. 이때, 전자제어장치(260)는 센서부(250)로부터 자동차의 상태를 수신하여 자동차의 상태에 따라 인젝터(240)로부터 분사되는 LPG 가스 연료의 분사량을 제어하게 된다. 그리고 시간이 지남에 따라 전자제어장치(260)는 LPG 가스 연료의 소모량 및 저장된 LPG 가스 연료량을 확인하여 LPG 가스 연료를 차단하고, CNG 가스 연료의 유입되도록 전환스위치(180)를 조절하여 CNG저장탱크(110)로부터 CNG 가스 연료를 레귤레이터(120)로 공급하게 된다. 이때, 레귤레이터(120)로 공급되는 CNG 가스 연료는 히터(190)에 의해 잠열이 공급되어 쉽게 기화되어 레귤레이터(120)에 공급되어 진다. 레귤레이터(120)에 유입된 CNG 가스 연료는 대기압 이상의 압력으로 CNG 가스 연료를 토출하게 되고, 토출되는 CNG 가스 연료는 연료필터(130)에 의해 연료 내의 불순물이 제거되어 레일(140)에 공급되게 된다. 레일(140)에 저장된 CNG 가스 연료는 복수개의 인젝터(150)에 의해 엔진으로 분사하게 되고, 전자제어장치(170)는 센서부(160)로부터 자동차의 상태를 수신하여 자동차의 상태에 따라 인젝터(150)로부터 분사되는 CNG 가스 연료의 분사량을 제어하게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 연료 공급장치의 실린더별 공급 연료량 편차 저감방법을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 연료 공급장치(10)의 실린더별 공급 연료량 편차 저감방법은 도 4 내지 도 5b에 도시된 연료저장탱크(20), 연료배관(30), 메인 개폐밸브(60), 인젝터(50), 엔진(40) 및 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하는 가스 연료 공급장치(10)에서 각 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결시키는 연료호스(70)의 길이를 동일하게 하여, 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되면서 연료호스(70) 내벽과의 마찰에 따라 연료호스(70) 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스(70) 별 편차가 최소화되도록 하는 방법을 포함한다.
이와 같이 연료호스(70)의 길이를 동일하게 하는 방법은 각각의 연료호스(70)가 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 P지점(P₁, P₂, P₃…,Pn)의 위치정보를 검출하는 단계(S100)와, 각각의 연료호스(70)가 인젝터(50)에 결합되는 Q지점(Q₁, Q₂, Q₃…,Qn)의 위치정보를 검출하는 단계(S200)와, 각각의 P지점과 Q지점을 연결하는 각각의 경로의 길이가 동일해지도록 하는 곡선들을 산출하는 단계(S300)와, 각 곡선에 각 연료호스(70)를 대응시켜 연료호스(70)의 길이가 동일해지도록 하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 본 발명에 의하면 동일한 길이를 갖는 연료호스가 각 메인 개폐밸브와 인젝터를 연결시킴으로써 가스 연료의 각 연료호스 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스 내벽과의 마찰에 따라 연료호스 길이에 반비례하는 연료 공급량의 각 연료호스 별 편차가 최소화되도록 하는 효과가 있다.
특히, 연료호스의 길이를 동일하게 적용하여 연료 호스 내의 저항을 줄여 연료 호스 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하는 효과가 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치 및 이를 이용한 공급 연료량 편차 저감방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 차량의 가스연료 공급장치
20 : 연료저장탱크 30 : 연료 배관
40 : 엔진 42 : 실린더
50 : 인젝터 60 : 메인 개폐밸브
70 : 연료호스

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 연료저장탱크(20)와;
    상기 연료저장탱크(20)와 연결되어 가스 연료를 이송시키는 연료 배관(30)과;
    차량 엔진(40)의 각 실린더(42)에 설치된 인젝터(50)의 개수에 대응하는 개수로 설치되고, 상기 연료 배관(30)에 분기되어 결합되며, 개폐동작하여 상기 연료 배관(30)으로부터 공급되는 가스 연료의 인가 및 차단을 수행하는 복수개의 메인 개폐밸브(60)와;
    상기 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)에 결합되어 인가된 가스 연료를 인젝터(50)로 공급하는 복수개의 연료호스(70)를 포함하는 가스연료 공급장치(10)를 구비하되,
    서로 동일한 길이(L)를 갖는 연료호스(70)가 각 메인 개폐밸브(60)와 인젝터(50)를 연결시켜 가스 연료의 각 연료호스(70) 내부 유동시 구간마찰 편차가 최소화되도록 하여, 연료호스(70) 내의 저항을 줄여 연료호스(70) 내의 압력 흐름이 단절되지 않고, 일정하게 연료를 공급하도록 하여 연료호스(70) 별 편차가 최소화되도록 하고,
    상기 연료호스(70)의 길이는 각각의 연료호스(70)가 메인 개폐밸브(60)에 결합되는 P지점(P, P, P,Pn)과 각각의 연료호스(70)가 인젝터(50)에 결합되는 Q지점(Q, Q, Q,Qn)을 연결하는 동일한 길이의 곡선경로에 대응하는 길이를 갖고,
    상기 가스 연료 공급장치(10)는 CNG 연료 공급장치(100)와 LPG 연료 공급장치(200)로 이루어지는 바이퓨얼 차량용 가스 연료 공급장치(10)이며,
    상기 가스 연료는 LPG와 CNG 중에서 선택된 어느 하나이고,

    상기 CNG 연료 공급장치(100)는 CNG 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 CNG저장탱크(110)와;
    상기 CNG저장탱크(110)에 저장된 액체 상태(액상)의 CNG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 레귤레이터(120)와;
    상기 레귤레이터(120)로부터 토출되는 연료 내의 불순물을 제거하기 위한 연료필터(130)와;
    상기 연료필터(130)를 통해 불순물이 제거된 연료를 저장하기 위한 레일(140)과;
    상기 레일(140)에 설치되어 상기 레일(140)에 저장된 연료를 상기 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(150)와;
    자동차의 가스연료 공급장치(10)를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서로 이루어지는 센서부(160)와;
    상기 센서부(160)로부터 자동차의 가스연료 공급장치(10)에 관한 상태를 수신하여 엔진의 회전수(RPM)와 흡입 공기량, 흡입 압력, 액셀레이터 개방 정도에 맞추어 기 설정된 매니폴드 절대압력(MAP)을 조회하여 수온센서, 산소센서를 보정하고, 상기 인젝터(150)의 개폐율을 조정하기 위한 전자제어장치(170)와;
    상기 전자제어장치(170)의 제어에 따라 LPG 및 CNG 가스 연료의 유입을 전환하는 전환스위치(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 LPG 연료 공급장치(200)는 가스 연료를 액화 또는 압축 상태로 저장하기 위한 LPG저장탱크(210)와;
    상기 LPG저장탱크(210)에 저장된 액체 상태(액상)의 LPG 가스 연료가 유입되며, 유입된 액상의 가스 연료의 압력을 대기압 이상의 압력으로 제어하여 토출하기 위한 레귤레이터(220)와;
    상기 레귤레이터(220)로부터 토출되는 연료를 저장하기 위한 레일(230)과;
    상기 레일(230)에 설치되어 상기 레일(230)에 저장된 연료를 엔진에 분사하기 위한 복수개의 인젝터(240)와;
    자동차의 가스연료 공급장치(10)를 확인하여 자동차의 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서로 이루어지는 센서부(250)와;
    상기 센서부(250)로부터 자동차의 가스연료 공급장치(10)에 관한 상태를 수신하여 이상 신호를 검출하고, 상기 인젝터(240)의 연료 분사를 제어하기 위한 전자제어장치(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더별 공급 연료량 편차가 최소화된 차량의 가스연료 공급장치.
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KR19990018373U (ko) * 1997-11-10 1999-06-05 이관기 엘.피.지자동차 연료분사시스템

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