KR101745272B1 - 보조 봄베를 이용한 lpg 연료 차량의 충전 시스템 - Google Patents

보조 봄베를 이용한 lpg 연료 차량의 충전 시스템 Download PDF

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fuel
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김창한
박재화
김종기
이재민
김근수
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Abstract

본 발명은 메인 봄베 외에 보조 봄베를 이용하여, 혹서기(여름철) 등과 같이 외부온도 급상승 조건에서도 메인 봄베 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 충전할 수 있도록 한 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 메인 봄베 외에 보조 봄베를 차량에 탑재하여, 혹서기 등과 같이 외부온도 급상승 조건에서 메인 봄베내의 압력이 충전건의 LPG 충전압력보다 높아지는 경우, 메인 봄베 내의 LPG 연료 일부를 보조 봄베로 이동시켜서 메인 봄베내의 압력을 충전압력보다 낮게 조절해줌으로써, 메인 봄베에 대한 LPG 재충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템{SYSTEM FOR FILLING LPG OF LPG VEHICLE USING AUXILIARY BOMBE}
본 발명은 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인 봄베 외에 보조 봄베를 이용하여, 혹서기(여름철) 등과 같이 외부온도 급상승 조건에서도 메인 봄베 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 충전할 수 있도록 한 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, LPG 연료 차량의 충전 과정은 도 7에서 보듯이, 충전소의 충전펌프(2) 구동 단계와, 충전펌프(2)의 구동에 의하여 충전소의 LPG 저장소(1)로부터 LPG 연료가 충전건(3)으로 송출되는 단계와, 충전건(3)의 LPG 충전압력에 의하여 차량의 LPG 봄베내에 LPG 연료가 충전되는 단계로 이루어진다.
그러나, 혹서기에 따른 외부온도가 급상승하는 조건에서 차량의 LPG 봄베내 압력이 LPG 충전압력보다 높아 LPG 연료 충전이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
즉, 차량의 LPG 봄베내 압력이 LPG 충전압력보다 높으면, 과류방지밸브에 포함된 체크밸브가 열리지 않게 되어, 충전건으로부터 LPG 봄베로의 LPG 연료 충전이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
예를 들어, 혹서기에 따른 대기온도가 약 40℃ 이상인 조건에서 차량의 LPG 봄베내 압력(예, 16.5 bar)이 충전건의 LPG 충전압력(16.3bar = 충전소의 LPG 저장소 압력 8.3bar + 충전펌프 구동에 따른 LPG 펌핑압력 8.0bar) 이상으로 상승함으로써, 과류방지밸브에 포함된 체크밸브가 열리지 않게 되고, 결국 충전건으로부터 LPG 봄베로의 LPG 연료 충전이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 메인 봄베 외에 보조 봄베를 차량에 탑재하여, 혹서기 등과 같이 외부온도 급상승 조건에서 메인 봄베내의 압력이 충전건의 LPG 충전압력보다 높아지는 경우, 메인 봄베 내의 LPG 연료 일부를 보조 봄베로 이동시켜서 메인 봄베내의 압력을 충전압력보다 낮게 조절해줌으로써, 메인 봄베에 대한 LPG 재충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: LPG 차량에 탑재되는 메인 봄베 및 보조 봄베; 상기 메인 봄베와 보조 봄베 간에 연결되는 연료이송라인; 상기 연료이송라인에 개폐 가능하게 장착되는 제1솔레노이드 밸브; 상기 보조 봄베의 내부온도 및 압력을 상승시키기 위하여 보조 봄베내에 장착되는 내부압력 상승수단; 및 상기 제1솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는 상기 메인 봄베내의 압력을 감지하는 제1압력센서와 상기 보조 봄베내의 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서의 상기 내부압력 상승수단은 보조 봄베내에 장착되어 LPG 연료를 가압하는 보조 연료펌프로 채택된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 내부압력 상승수단은 보조 봄베내에 장착되어 보조 봄베의 내부온도를 상승시키는 히터로 채택된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 메인 봄베내의 압력이 기준 충전압력보다 크거나, 상기 내부압력 상승수단의 작동에 따라 상승하는 보조 봄베내의 압력이 메인 봄베내의 압력보다 큰 경우, 상기 제어기에 의하여 제1솔레노이드 밸브가 열림 작동되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 메인 봄베는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디에 장착되고, 상기 보조 봄베는 실내의 러기지룸 바닥패널에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: LPG 차량에 탑재되는 메인 봄베 및 보조 봄베; 상기 메인 봄베와 보조 봄베 간에 연결되는 연료이송라인; 상기 연료이송라인에 개폐 가능하게 장착되는 제1솔레노이드 밸브; 상기 보조 봄베내에 장착되는 보조 연료펌프; 상기 보조 연료펌프의 토출측에 장착되어, LPG 연료를 엔진으로 직접 공급할 때 열림 제어되는 제2솔레노이드 밸브; 및 상기 제1솔레노이드 밸브 및 제2솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 메인 봄베내의 압력을 감지하는 제1압력센서와 상기 보조 봄베내의 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 메인 봄베내의 압력이 기준 충전압력보다 큰 경우, 상기 제어기에 의하여 제1솔레노이드 밸브가 열림 작동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제2솔레노이드 밸브의 출구측 라인은 메인 봄베에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료공급라인에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제2솔레노이드 밸브는 엔진 저부하시 제어기의 제어 신호에 의하여 열림 구동되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 제2솔레노이드 밸브는 메인 봄베내의 연료가 엔진으로 펌핑되지 않는 비상 조건에서 제어기의 제어 신호에 의하여 열림 구동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 메인 봄베는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디에 장착되고, 상기 보조 봄베는 실내의 러기지룸 바닥패널에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 혹서기 등과 같이 외부온도 급상승 조건에서 메인 봄베내의 압력이 충전건의 LPG 충전압력보다 높아지는 경우, 메인 봄베 내의 LPG 연료 일부를 보조 봄베로 이동시켜서 메인 봄베내의 압력을 충전압력보다 낮게 조절해줌으로써, 메인 봄베에 대한 LPG 재충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있다.
둘째, 메인 봄베내의 압력이 충전압력보다 낮게 조절되면, 보조 봄베로 이송된 연료를 다시 메인 봄베로 재이송시켜 메인 봄베내의 연료 충전이 보충될 수 있다.
셋째, 엔진 저부하시 보조 봄베내로 이송된 연료를 엔진으로 직접 공급함으로써, 보조 봄베내에 연료 잔량을 남기지 않고 모두 사용할 수 있다.
넷째, 메인 봄베내의 연료가 모두 소진되거나, 메인 봄베내 연료펌프가 고장나는 등 비상 상황에서 보조 봄베로 이송된 연료를 엔진으로 직접 공급하여 비상 운전이 가능한 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템에 대한 작동 흐름도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템을 도시한 구성도
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템에 대한 작동 흐름도,
도 6은 본 발명에서 사용되는 메인 봄베와 보조 봄베의 차량 탑재 위치를 나타낸 개략도,
도 7은 LPG 연료 차량의 충전 과정을 도시한 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
제1실시예
첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LPG 연료 차량의 충전 시스템 구성을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시된 충전 시스템 구성은 모두 동일하고, 도 1 및 도 2에 도시된 구성 차이는 도 1에서는 보조 봄베내에 장착되는 내부압력 상승수단이 보조 연료펌프로 도시되고, 도 2에서는 히터로 도시된 점에 있다.
도 1 및 도 2에서, 도면부호 10은 LPG 차량의 메인 연료탱크인 메인 봄베를 지시한다.
상기 메인 봄베(10)의 내부 압력이 혹서기에 따른 외부온도가 급상승하는 조건에서 LPG 충전건의 충전압력보다 높아지면, 메인 봄베(10)에 대한 LPG 연료 충전이 불가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 메인 봄베(10)에 대한 LPG 연료 재충전이 불가능하게 되는 현상을 해결하기 위한 수단으로서, 차량에 메인 봄베(10) 외에 보조 봄베(20)가 더 탑재된다.
바람직하게는, 도 6에서 보듯이 상기 메인 봄베(10)는 봄베 용량 증대에 유리한 위치로서 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디(30)에 장착되고, 상기 보조 봄베(20)는 봄베 내부온도 변화율이 작은 위치로서 실내의 러기지룸 바닥패널(32)에 장착된다.
여기서, 상기 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20)가 연료이송라인(12)을 매개로 연통 가능하게 연결되고, 이 연료이송라인(12)에는 연료 이송을 차단하거나 허용하는 제1솔레노이드 밸브(14)가 장착된다.
이때, 상기 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20) 간의 LPG 연료 이송을 위하여 각 봄베(10,20) 내의 압력을 측정해야 한다.
이를 위해, 상기 메인 봄베(10)에는 메인 봄베(10)내의 압력을 감지하는 제1압력센서(16)가 장착되고, 상기 보조 봄베(20)에는 보조 봄베(20)내의 압력을 감지하는 제2압력센서(18)가 장착된다.
바람직하게는, 상기 제1압력센서(16)는 연료공급라인(24) 및 연료리턴라인(26)에 장착되는 레귤레이터(28)에 포함된 것을 사용하도록 한다.
참고로, 상기 레귤레이터(28)는 메인 봄베(10)내의 LPG 연료가 연료공급라인(24)을 통해 엔진(22)으로 공급되고, 미연소된 연료는 연료리턴라인(26)을 통해 메인 봄베(10)로 복귀될 때, 연료에 대한 유량 및 압력 제어를 한다.
이에, 상기 메인 봄베(10)내의 연료가 연료공급라인(24)을 통해 엔진(22)으로 공급될 때, 레귤레이터(28)를 통과하는 연료 압력을 레귤레이터(28)에 포함된 제1압력센서(16)에서 감지하게 되고, 감지된 연료압력은 메인 봄베(10)내의 압력으로서 제어기(38)에 전송된다.
또한, 상기 제2압력센서(18)에서 감지된 보조 봄베(20)내의 압력신호도 제어기(38)로 전송됨으로써, 상기 제어기(38)는 제1 및 제2압력센서(16,18)의 감지신호를 기반으로 제1솔레노이드 밸브(14)를 개폐 제어하게 된다.
바람직하게는, 상기 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 충전압력보다 크거나, 상기 내부압력 상승수단의 작동에 따라 상승하는 보조 봄베(20)내의 압력이 메인 봄베(10)내의 압력보다 큰 경우, 상기 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어하고, 그 밖의 상황에서는 닫힘으로 제어한다.
한편, 상기 메인 봄베(10)에서 보조 봄베(20)로 LPG 연료가 이송된 후, 다시 보조 봄베(20)로부터 메인 봄베(10)로 연료를 재이송시키기 위해서 보조 봄베(20)내의 연료 압력 또는 보조 봄베(20)의 내부압력을 상승시켜야 한다.
이를 위해, 상기 보조 봄베(20)내에는 보조 봄베(20)의 내부온도 및 압력을 상승시키기 위하여 내부압력 상승수단이 장착된다.
바람직하게는, 상기 내부압력 상승수단은 보조 봄베(20)내에 장착되어 LPG 연료를 가압하는 보조 연료펌프(34)로 채택될 수 있고, 또는 보조 봄배(20)내의 내압을 증가시킬 수 있도록 보조 봄베(20)내에 장착되어 보조 봄베(20)내의 온도를 승온시키는 히터(36)로 채택될 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 충전 시스템에 대한 작동 흐름을 도 1 내지 도 3을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 메인 봄베(10)내의 압력을 감지한다.
즉, 상기 제1압력센서(16)에서 메인 봄베(10)내의 압력을 감지하고, 감지된 신호를 제어기(38)로 전송한다.
이에, 상기 제어기(38)에서 메인 봄베(10)내의 압력과 기준 상한압력(예, 10bar)을 비교한다(S101).
비교 결과, 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 상한압력(예, 10bar) 보다 작으면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다(S102).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 상한압력보다 작으면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 낮은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다.
이에, 충전소의 충전건으로부터 LPG 연료가 메인 봄베(10) 내에 용이하게 재충전될 수 있고, 이와 동시에 제1솔레노이드 밸브(14)의 닫힘 상태로 인하여 메인 봄베(10)로부터 보조 봄베(20)로 연료가 이송되지 않게 된다.
반면, 상기 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 상한압력(예, 10bar) 보다 크면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어한다(S103).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 상한압력보다 크면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 높은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어한다.
따라서, 상기 메인 봄베(10)내에 잔존하던 일부 LPG 가스 연료가 연료이송라인(12)을 따라 보조 봄베(20)로 이송된다(S104).
이때, 상기 메인 봄베(10)는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디(30)에 외부로 노출된 상태로 장착되어, 혹서기 등의 조건에서 복사열 또는 지열 등을 받아 내부압력이 증가된 상태이고, 반면 상기 보조 봄베(20)는 내부온도 변화율이 작은 실내의 러기지룸 바닥패널(32)에 장착된 상태이므로 메인 봄베(10)에 비하여 내부온도 및 압력이 낮은 상태로 유지된다.
이에, 상기 메인 봄베(10)내에 잔존하던 일부 LPG 가스 연료가 연료이송라인(12)을 따라 보조 봄베(20)로 원활하게 이송됨으로써, 메인 봄베(10)의 내압이 점차 하강하게 된다.
이렇게 메인 봄베(10)의 내압이 하강할 때, 메인 봄베(10)의 내압과 기준 하한압력(예, 8bar)을 비교한다(S105).
비교 결과, 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 하한압력보다 작으면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다(S106).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 하한압력보다 작으면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 낮은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다.
이에, 충전소의 충전건으로부터 LPG 연료가 메인 봄베(10) 내에 용이하게 재충전될 수 있고, 이와 동시에 제1솔레노이드 밸브(14)의 닫힘 상태로 인하여 메인 봄베(10)로부터 보조 봄베(20)로 연료가 이송되지 않게 된다.
이와 같이, 상기 메인 봄베(10)내의 연료를 보조 봄베(20)로 이송시킴으로써, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전압력보다 낮은 수준으로 조절될 수 있으므로, 메인 봄베에 대한 LPG 연료 재충전이 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 차량의 주행에 따라 메인 봄베(10)내의 연료가 엔진으로 공급되어, 메인 봄베(10)내의 연료가 계속 소모되는 점을 감안하여, 보조 봄베(20)로 이송되었던 연료를 다시 메인 봄베(10)로 재이송시켜 보충시킬 수 있다.
이에, 상기 보조 봄베(20)로 이송되었던 연료를 다시 메인 봄베(10)로 재이송시키기 위하여, 보조 봄베(20)의 내부압력을 메인 봄베(10)의 내부압력보다 크게 만들어 주어야 한다.
예를 들어, 차량의 야간 주행 중 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20) 간의 내부압력 차이가 기준 압력차(예, 3bar) 미만으로 줄어들면, 즉 보조 봄베(20)의 내부압력에서 메인 봄베(10)의 내부압력을 차감한 압력 차이가 기준 압력차 미만이면, 상기 보조 봄베(20)의 내부압력을 메인 봄베(10)의 내부압력보다 기준 압력차보다 크게 만들어 주어야 한다.
따라서, 상기 제어기(38)에서 메인 봄베(10)내의 압력을 감지한 제1압력센서(16)의 감지신호 및 보조 봄베(20)내의 압력을 감지한 제2압력센서(18)의 감지신호를 기반으로, 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20) 간의 내부압력 차이를 연산하게 되고, 연산 결과를 기준 압력차와 비교한다(S107).
비교 결과, 상기 보조 봄베(20)의 내부압력에서 메인 봄베(10)의 내부압력을 차감한 압력 차이가 기준 압력차 미만이면, 제어기(38)에서 상기한 내부압력 상승수단을 구동시킨다(S108).
이때, 상기 내부압력 상승수단으로서 보조 봄베(20)내에 장착된 보조 연료펌프(34)가 LPG 연료를 가압하여 보조 봄베(20)내의 압력을 증가시킬 수 있고, 또는 보조 봄베(20)내에 장착된 히터(36)를 작동시켜 보조 봄베(20)내의 온도를 승온시키는 동시에 내압을 증가시킬 수 있다.
이어서, 상기 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20) 간의 내부압력 차이를 다시 판정하고(S109), 판정 결과 보조 봄베(20)의 내부압력이 메인 봄베(10)의 내부압력에 비하여 기준 압력차 이상 더 큰 것으로 판정되면, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어한다(S110).
따라서, 상기 보조 봄베(20)내로 이송되었던 LPG 연료가 연료이송라인(12)을 따라 다시 메인 봄베(10)로 재이송된다(S111).
이와 같이, 상기 보조 봄베(20)내로 이송되었던 LPG 연료가 메인 봄베(10)내로 다시 재순환되어, 메인 봄베(10)내에 연료가 보충될 수 있다.
제2실시예
첨부한 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 LPG 연료 차량의 충전 시스템 구성을 나타낸다.
본 발명의 제2실시예에 따른 충전 시스템은 메인 봄베(10)로부터 보조 봄베(20)내로 이송된 LPG 연료를 엔진으로 직접 공급할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.
본 발명의 제2실시예에서도 상기 메인 봄베(10)에 대한 LPG 연료 재충전이 불가능하게 되는 현상을 해결하기 위한 수단으로서, 차량에 메인 봄베(10) 외에 보조 봄베(20)가 더 탑재된다.
또한, 상기 메인 봄베(10)와 보조 봄베(20)가 연료이송라인(12)을 매개로 연통 가능하게 연결되고, 이 연료이송라인(12)에는 연료 이송을 차단하거나 허용하는 제1솔레노이드 밸브(14)가 장착되며, 이 제1솔레노이드 밸브(14)는 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 충전압력보다 큰 경우, 제어기(38)의 제어에 의하여 열림 작동된다.
또한, 상기 메인 봄베(10)에는 메인 봄베(10)내의 압력을 감지하는 제1압력센서(16)가 장착되고, 상기 보조 봄베(20)에는 보조 봄베(20)내의 압력을 감지하는 제2압력센서(18)가 장착된다.
마찬가지로, 상기 제1압력센서(16)는 연료공급라인(24) 및 연료리턴라인(26)에 장착되는 레귤레이터(28)에 포함된 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 보조 봄베(20)내에 보조 연료펌프(34)가 장착되고, 보조 연료펌프(34)의 토출측에 LPG 연료를 엔진으로 직접 공급할 때 열림 제어되는 제2솔레노이드 밸브(40)가 장착된다.
이때, 상기 제2솔레노이드 밸브(40)의 출구측 라인은 메인 봄베(10)에서 엔진(22)으로 연료를 공급하는 연료공급라인(24)에 연결된다.
따라서, 상기 제2솔레노이드 밸브(40)가 엔진 저부하시 제어기(38)의 제어 신호에 의하여 열림 구동됨으로써, 보조 봄베(20)내의 LPG 연료가 연료공급라인(24)으로 토출되어 엔진으로 직접 공급된다.
또는, 상기 제2솔레노이드 밸브(40)가 메인 봄베(10)내의 연료가 엔진으로 펌핑되지 않는 비상 조건에서 제어기(38)의 제어 신호에 의하여 열림 구동됨으로써, 비상 조건에서 보조 봄베(20)내의 LPG 연료가 연료공급라인(24)으로 토출되어 엔진으로 직접 공급될 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 제2실시예에 따른 충전 시스템에 대한 작동 흐름을 첨부한 도 4 및 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인 봄베(10)내의 압력을 감지한다.
즉, 상기 제1압력센서(16)에서 메인 봄베(10)내의 압력을 감지하고, 감지된 신호를 제어기(38)로 전송한다.
이에, 상기 제어기(38)에서 메인 봄베(10)내의 압력과 기준 상한압력(예, 10bar)을 비교한다(S201).
비교 결과, 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 상한압력(예, 10bar) 보다 작으면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다(S202).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 상한압력보다 작으면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 낮은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다.
이에, 충전소의 충전건으로부터 LPG 연료가 메인 봄베(10) 내에 용이하게 재충전될 수 있고, 이와 동시에 제1솔레노이드 밸브(14)의 닫힘 상태로 인하여 메인 봄베(10)로부터 보조 봄베(20)로 연료가 이송되지 않게 된다.
반면, 상기 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 상한압력(예, 10bar) 보다 크면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어한다(S203).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 상한압력보다 크면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 높은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 열림으로 제어한다.
따라서, 상기 메인 봄베(10)내에 잔존하던 일부 LPG 가스 연료가 연료이송라인(12)을 따라 보조 봄베(20)로 이송된다(S204).
이때, 상기 메인 봄베(10)는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디(30)에 외부로 노출된 상태로 장착되어, 혹서기 등의 조건에서 복사열 또는 지열 등을 받아 내부압력이 증가된 상태이고, 반면 상기 보조 봄베(20)는 내부온도 변화율이 작은 실내의 러기지룸 바닥패널(32)에 장착된 상태이므로 메인 봄베(10)에 비하여 내부온도 및 압력이 낮은 상태로 유지된다.
이에, 상기 메인 봄베(10)내에 잔존하던 일부 LPG 가스 연료가 연료이송라인(12)을 따라 보조 봄베(20)로 원활하게 이송됨으로써, 메인 봄베(10)의 내압이 점차 하강하게 된다.
이렇게 메인 봄베(10)의 내압이 하강할 때, 메인 봄베(10)의 내압과 기준 하한압력(예, 8bar)을 비교한다(S205).
비교 결과, 메인 봄베(10)내의 압력이 기준 하한압력보다 작으면, 제어기(38)는 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다(S206).
다시 말해서, 현재 메인 봄베(10)의 내부압력이 기준 하한압력보다 작으면, 메인 봄베(10)내의 압력이 충전건에 의한 LPG 충전압력보다 낮은 상태로 판정하여, 제어기(38)에서 제1솔레노이드 밸브(14)를 닫힘으로 제어한다.
따라서, 충전소의 충전건으로부터 LPG 연료가 메인 봄베(10) 내에 용이하게 재충전될 수 있고, 이와 동시에 제1솔레노이드 밸브(14)의 닫힘 상태로 인하여 메인 봄베(10)로부터 보조 봄베(20)로 연료가 이송되지 않게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 메인 봄베(10)에서 보조 봄베(20)로 이송된 연료를 다시 메인 봄베(10)로 재이송시키지 않고, 엔진 저부하시 엔진으로 직접 공급되도록 한다.
이를 위해, 엔진이 저부하 상태인지 판정한다(S207).
엔진 저부하 상태로 판정되면, 상기 제어기(38)에서 보조 봄베(20)내에 장착된 보조 연료펌프(34)를 구동시키는 제어를 하고(S208), 아울러 보조 봄베(20)의 출구측에 장착된 제2솔레노이드 밸브(40)를 열림으로 제어한다(S209).
따라서, 상기 보조 봄베(20)내의 LPG 연료가 연료공급라인(24)을 따라 엔진(22)으로 직접 공급되어 연소됨으로써, 메인 봄베(10)에서 보조 봄베(20)내로 이송된 연료를 소모할 수 있다(S210).
한편, 상기 메인 봄베(10)에서 보조 봄베(20)로 LPG 연료가 이송된 상태에서 비상 조건(예, 메인 봄베내의 연료 소진, 메인 봄베측 연료펌프 고장 등)에 직면하면, 제어기(38)에서 보조 봄베(20)에 장착된 제2압력센서(18)의 감지신호를 확인한다.
연이어, 상기 제2압력센서의 감지압력이 일정 수준 이상이면, 제어기(38)에서 보조 봄베(20)내에 LPG 연료가 존재하는 것으로 판정하여, 보조 봄베(20)의 출구측에 장착된 제2솔레노이드 밸브(40)를 열림으로 제어한다.
따라서, 상기 보조 봄베(20)내의 LPG 연료가 연료공급라인(24)을 따라 엔진(22)으로 직접 공급되어 연소됨으로써, 비상 조건(예, 메인 봄베내의 연료 소진, 메인 봄베측 연료펌프 고장 등)에서도 차량의 주행이 이루어질 수 있다.
10 : 메인 봄베
12 : 연료이송라인
14 : 제1솔레노이드 밸브
16 : 제1압력센서
18 : 제2압력센서
20 : 보조 봄베
22 : 엔진
24 : 연료공급라인
26 : 연료리턴라인
28 : 레귤레이터
30 : 언더바디
32 : 러기지룸 바닥패널
34 : 보조 연료펌프
36 : 히터
38 : 제어기
40 : 제2솔레노이드 밸브

Claims (13)

  1. LPG 차량에 탑재되는 메인 봄베 및 보조 봄베;
    상기 메인 봄베와 보조 봄베 간에 연결되는 연료이송라인;
    상기 연료이송라인에 개폐 가능하게 장착되는 제1솔레노이드 밸브;
    상기 보조 봄베의 내부온도 및 압력을 상승시키기 위하여 보조 봄베내에 장착되는 내부압력 상승수단; 및
    상기 제1솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 봄베내의 압력을 감지하는 제1압력센서와 상기 보조 봄베내의 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부압력 상승수단은 보조 봄베내에 장착되어 LPG 연료를 가압하는 보조 연료펌프로 채택된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부압력 상승수단은 보조 봄베내에 장착되어 보조 봄베의 내부온도를 상승시키는 히터로 채택된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 봄베내의 압력이 기준 충전압력보다 크거나, 상기 내부압력 상승수단의 작동에 따라 상승하는 보조 봄베내의 압력이 메인 봄베내의 압력보다 큰 경우, 상기 제어기에 의하여 제1솔레노이드 밸브가 열림 작동되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 봄베는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디에 장착되고, 상기 보조 봄베는 실내의 러기지룸 바닥패널에 장착되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  7. LPG 차량에 탑재되는 메인 봄베 및 보조 봄베;
    상기 메인 봄베와 보조 봄베 간에 연결되는 연료이송라인;
    상기 연료이송라인에 개폐 가능하게 장착되는 제1솔레노이드 밸브;
    상기 보조 봄베내에 장착되는 보조 연료펌프;
    상기 보조 연료펌프의 토출측에 장착되어, LPG 연료를 엔진으로 직접 공급할 때 열림 제어되는 제2솔레노이드 밸브; 및
    상기 제1솔레노이드 밸브 및 제2솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메인 봄베내의 압력을 감지하는 제1압력센서와 상기 보조 봄베내의 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 메인 봄베내의 압력이 기준 충전압력보다 큰 경우, 상기 제어기에 의하여 제1솔레노이드 밸브가 열림 작동되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2솔레노이드 밸브의 출구측 라인은 메인 봄베에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료공급라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2솔레노이드 밸브는 엔진 저부하시 제어기의 제어 신호에 의하여 열림 구동되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2솔레노이드 밸브는 메인 봄베내의 연료가 엔진으로 펌핑되지 않는 비상 조건에서 제어기의 제어 신호에 의하여 열림 구동되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 메인 봄베는 차체의 뒤쪽 저부 위치인 언더바디에 장착되고, 상기 보조 봄베는 실내의 러기지룸 바닥패널에 장착되는 것을 특징으로 하는 보조 봄베를 이용한 LPG 연료 차량의 충전 시스템.
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