KR101795296B1 - 바이퓨얼 차량의 lpg 충전 시스템 - Google Patents

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김창한
김근수
김종기
정진수
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Abstract

본 발명은 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서 LPG 연료가 저장되는 봄베내 온도 및 압력을 낮출 수 있도록 함으로써, 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있도록 한 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베내의 LPG 연료 온도보다 낮은 점을 이용하여 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시켜 LPG 봄베의 내부 쿨링(cooling) 및 LPG 연료의 증기압을 감소시킬 수 있도록 함으로써, 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서도 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템{SYSTEM FOR FILLING LPG TO THE BOMBE OF BI-FUEL VEHICLE}
본 발명은 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서 LPG 연료가 저장되는 봄베내 온도 및 압력을 낮출 수 있도록 함으로써, 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있도록 한 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 관한 것이다.
가솔린 연료와 LPG 연료를 함께 사용하는 바이-퓨얼 차량에는 가솔린 탱크를 포함하는 가솔린 연료공급계와 LPG 봄베를 포함하는 LPG 연료공급계가 별도로 탑재되어 있다.
상기 바이-퓨얼 차량의 LPG 봄베에 LPG 연료를 충전하는 과정은 도 1에서 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, 봄베의 연료주입구에 장착된 과류방지밸브의 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, 봄베의 연료주입구에 장착된 과류방지밸브의 체크밸브가 열리지 않게 되고, 결국 충전건으로부터 LPG 봄베로의 LPG 연료 충전이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베내의 LPG 연료 온도보다 낮은 점을 이용하여 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시켜 LPG 봄베의 내부 쿨링(cooling) 및 LPG 연료의 증기압을 감소시킬 수 있도록 함으로써, 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서도 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는: 가솔린 탱크와 엔진 간에 연결된 가솔린 연료공급라인로부터 분기되어, LPG 봄베에 연결되는 연료가압라인; 상기 연료가압라인에 장착되는 솔레노이드 밸브; 상기 LPG 봄베의 내부압력을 기반으로 상기 솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기; 및 상기 LPG 봄베에 장착되어, 솔레노이드 밸브의 열림시 가솔린 탱크로부터 연료가압라인을 경유한 가솔린 연료를 LPG 봄베내에 분사하는 노즐; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 노즐은 가솔린 연료를 분사할 때 기화시키는 제트노즐로 채택된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 연료가압라인에는 가솔린 탱크로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베쪽으로 가압하는 가압펌프가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료가압라인에는 가솔린 탱크로부터의 LPG 봄베로 이송되는 가솔린 공급압력을 감지하는 압력센서가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 솔레노이드 밸브와 노즐 간의 연료가압라인에 LPG 봄베에 대한 가솔린 공급량을 측정하는 유량계가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LPG 봄베의 내부에는 노즐이 존재하는 공간과 LPI 펌프가 존재하는 공간을 구획하면서 가솔린 연료가 LPI 펌프로 직접 유입되는 것을 차단하는 격벽이 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어기에서 LPG 봄베에 대한 가솔린 연료 공급량을 결정하기 위하여, LPG 봄베에 장착된 LPG 게이지로부터의 LPG 잔량 측정 신호와 연료가압라인에 장착된 유량계로부터의 가솔린 공급유량 신호를 기반으로, 솔레노이드 밸브의 열림 시간을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LPG 봄베의 내부압력은 LPG 연료공급라인 및 연료리턴라인에 장착된 레귤레이터의 압력센서에서 측정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는: 가솔린 탱크와 엔진 간에 연결된 가솔린 연료공급라인로부터 분기되어, LPG 봄베에 연결되는 연료가압라인; 상기 연료가압라인에 장착되는 체크밸브; 및 상기 LPG 봄베에 장착되어, 상기 체크밸브의 열림시 가솔린 탱크로부터 연료가압라인을 경유한 가솔린 연료를 LPG 봄베내에 분사하는 노즐; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 체크밸브의 열림을 위한 작동압은 가솔린 연료펌프의 작동에 따른 가솔린 토출압력과 가압펌프의 작동에 따른 가솔린 가압압력을 합친 압력보다는 작게 설정되고, 가솔린 연료펌프 또는 가압펌프의 단독 작동에 따른 가솔린 토출압력보다는 크게 설정된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서 LPG 연료에 비하여 저온 상태인 가솔린 연료를 이용하여 LPG 봄베의 내부 쿨링 및 LPG 연료의 증기압 감소가 이루어지도록 함으로써, LPG 봄베의 내압 감소로 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있다.
즉, 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베내의 LPG 연료 온도보다 낮은 점을 이용하여 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시킴으로써, 가솔린 연료에 의하여 LPG 봄베의 내부 쿨링(cooling)이 이루어지는 동시에 LPG 봄베내의 압력을 낮출 수 있고, 그에 따라 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있다.
도 1은 바이-퓨얼 차량의 LPG 연료 충전 과정을 도시한 개략도,
도 2는 바이-퓨얼 차량의 가솔린 탱크와 LPG 봄베의 배치 상태를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 도시한 구성도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 유량계 및 LPG 게이지가 더 장착되고, LPG 봄베내에 격벽이 장착된 것을 도시한 구성도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템의 작동 흐름을 도시한 순서도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템의 작동 상태를 도시한 구성도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 도시한 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 바이-퓨얼 차량에는 가솔린 탱크를 포함하는 가솔린 연료공급계와 LPG 봄베를 포함하는 LPG 연료공급계가 별도로 탑재되어 있다.
첨부한 도 2에서 보듯이 상기 바이-퓨얼 차량의 차체프레임에 가솔린 탱크(10)와 LPG 봄베(20)가 별도로 장착되는데, 바이-퓨얼 차량의 레이아웃 상 LPG 봄베(20)와 배기가스 배출라인(12) 간의 거리(ⓐ)가 가솔린 탱크(10)와 배기가스 배출라인(12) 간의 거리(ⓑ) 대비 더 가깝기 때문에 LPG 봄베(20)는 열원의 영향을 많이 받고 가솔린 탱크는 열원의 영향을 덜 받는다.
따라서, 상기 가솔린 탱크(10)내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베(20)내의 LPG 연료 온도보다 낮게 유지된다.
또한, 상기 가솔린 탱크에서 엔진으로 공급된 가솔린 연료는 가솔린 탱크로 다시 리턴되지 않고 연소되고, 반면 LPG 봄베에서 엔진으로 공급된 LPG 연료 중 미연소 연료는 다시 LPG 봄베내로 리턴된다.
이에, 엔진에서 LPG 봄베로 리턴되는 LPG 연료는 엔진의 연소열에 의하여 그 온도가 상승된 상태이므로, LPG 봄베의 내부온도가 상승하게 된다.
따라서, 상기 LPG 봄베의 내부 온도는 위와 같은 원인 등으로 인하여 상대적으로 가솔린 탱크의 내부 온도에 비하여 더 높게 상승하게 되고, 더욱이 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 조건에서는 LPG 봄베의 내부온도가 더욱 상승하는 동시에 내부압력도 상승하게 되며, 결국 LPG 봄베내 압력이 LPG 충전압력보다 높지면 LPG 연료 재충전이 불가능하게 되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해소하고자, 본 발명은 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베내의 LPG 연료 온도보다 낮은 점을 감안하여, 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시킴으로써, 가솔린 연료에 의하여 LPG 봄베의 내부 쿨링(cooling) 및 LPG 연료의 증기압 감소가 이루어질 수 있고, 그에 따라 LPG 봄베에 대한 LPG 연료 재충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
여기서, 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 도시한 구성도로서, 도면부호 10은 가솔린 연료가 저장된 가솔린 탱크를 지시하고, 도면부호 20은 LPG 연료가 충전된 LPG 봄베를 지시한다.
상기 가솔린 탱크(10)와 LPG 봄베(20)는 하나의 엔진(30)에 각각 가솔린 및 LPG 연료를 공급할 수 있게 연결된다.
즉, 상기 가솔린 탱크(10)와 엔진(30)은 가솔린 연료공급라인(11)에 의하여 연결되고, 상기 LPG 봄베(20)와 엔진(30)은 LPG 연료공급라인(21)에 의하여 연결되어 있다.
이때, 상기 LPG 봄베(20)와 엔진(30) 간에는 LPG 연료공급라인(21) 외에 LPG 리턴라인(22)에 의하여 연결되어 있으며, LPG 연료공급라인(21) 및 LPG 리턴라인(22)에는 압력센서(23)를 갖는 레귤레이터(24)가 장착된다.
참고로, 상기 레귤레이터(24)는 LPG 봄베(20)내의 LPG 연료가 LPG 연료공급라인(21)을 통해 엔진(30)으로 공급되고, 미연소된 연료가 LPG 리턴라인(22)을 통해 LPG 봄베(20)로 복귀될 때, LPG 연료에 대한 유량 제어 및 압력 감지를 하게 된다.
이에, 상기 LPG 봄베(20)내의 연료가 LPG 연료공급라인(21)을 통해 엔진(30)으로 공급될 때, 레귤레이터(24)를 통과하는 연료 압력을 레귤레이터(24)에 포함된 압력센서(23)에서 감지하게 되고, 감지된 압력신호는 LPG 봄베(20)내의 압력으로서 제어기(50, ECU)에 전송된다.
본 발명에 따르면, 상기 LPG 봄베(20)에는 가솔린 탱크(10)로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베의 내부로 분사하는 노즐(40)이 장착되는 바, 이 노즐(40)로부터 분사되는 가솔린 연료는 LPG 봄베의 내부공간 및 LPG 연료와 열교환을 하여, LPG 봄베 및 LPG 연료를 냉각시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 노즐(40)에는 가솔린 연료공급라인(11)으로부터 분기된 연료가압라인(13)이 연결된다.
즉, 상기 가솔린 탱크(10)와 엔진(30) 간에 연결된 가솔린 연료공급라인(11)으로부터 분기된 연료가압라인(13)이 LPG 봄베(20)에 장착된 노즐(40)에 연통 가능하게 연결된다.
바람직하게는, 상기 노즐(40)은 연료가압라인(13)으로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베(20)내에 빠른 시간내에 분사할 수 있고, 일정 고정량으로 분사할 수 있는 일종의 제트펌프인 제트노즐을 사용하도록 한다.
이때, 상기 노즐(40)을 제트노즐로 사용하는 이유는 고압의 유체(가솔린 연료)가 저압의 팽창공간(LPG 봄베)로 분사될 때, 유체 입자가 잘게 부수어지면서 기화 잠열(흡열반응)을 유도할 수 있도록 함에 있다.
한편, 상기 가솔린 탱크(10)과 노즐(40) 간에 연결된 연료가압라인(13)에는 가솔린 탱크쪽에서부터 순차적으로 가압펌프(43)와 압력센서(42)와 솔레노이드밸브(41)가 장착된다.
상기 가압펌프(43)는 LPG 봄베의 내압이 상항 기준치(예, 11bar)에 도달할 때 구동되어, 가솔린 탱크(10)로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베의 내압 이상으로 가압하여 가솔린 연료가 노즐(40)을 통해 가솔린 탱크(10)내에 용이하게 이동되도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 압력센서(42)는 가압펌프(43)의 정상 작동 여부를 점검하기 위하여 채택된 것으로서, 가솔린 탱크(10)로부터 가압펌프(43)를 통과하여 노즐(40)로 흐르는 가솔린 연료의 공급압력을 감지하여 제어기(50)로 전송한다.
이에, 상기 압력센서(42)에서 감지된 가솔린 연료의 공급압력이 기준치(예, 12bar)에 미달되는 것으로 감지하면, 제어기(50)는 솔레노이드 밸브(41)를 닫힘으로 제어하게 되며, 그 이유는 가솔린 연료의 공급압력이 기준치(예, 12bar)에 미달하면 LPG 봄베(20)내의 LPG 연료가 열림 상태의 솔레노이드 밸브(41)를 통해 가솔린 탱크(10)로 역류할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 솔레노이드 밸브(41)는 제어기(50)의 제어신호에 의하여 개폐되면서 가솔린 탱크(10)로부터의 연료를 노즐(40)로 흐름 허용하거나 차단하는 역할을 한다.
또한, 첨부한 도 4에서 보듯이 상기 연료가압라인(13)의 노즐(40) 입구부에는 LPG 봄베(20)에 대한 가솔린 공급량을 측정하여 제어기(50)로 전송하는 유량계(44)가 더 장착된다.
또한, 상기 LPG 봄베(20)에는 LPG 봄베내의 LPG 연료 잔량을 측정하는 LPG 게이지(45)가 장착되며, 이 LPG 게이지(45)에서 측정된 LPG 연료 잔량신호도 제어기(50)로 전송된다.
따라서, 상기 제어기(50)에서 압력센서(23)로부터의 신호를 수신하여 LPG 봄베(20)내의 입력이 기준압력 이상으로 판정되면, 솔레노이드 밸브(41)를 열림 제어하고, 또한 상기 제어기(50)에서 LPG 게이지(45)로부터의 신호를 수신하여 LPG 봄베내의 LPG 연료 잔량에 따라 솔레노이드 밸브(41)의 열림 시간을 제어하게 된다.
이에, 상기 가솔린 탱크(10)로부터의 가솔린 연료가 솔레노이드 밸브(41)를 통과하여 노즐(40)을 통해 LPG 봄베(20)내로 분사된 후, LPG 봄베의 내부 공간 및 LPG 연료와 열교환을 하게 됨으로써, LPG 봄베의 내부 쿨링에 따라 내부 온도가 낮아지게 되고, LPG 연료의 증기압도 낮아지게 된다.
또한, LPG 봄베(20)의 내부 쿨링 및 LPG 연료의 증기압 감소에 따라, LPG 봄베(20)의 내압이 기준 상한압력 미만으로 감소되어, 결국 LPG 봄베(20) 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있는 상태가 된다.
이때, 상기 LPG 연료에 가솔린 연료가 혼합될 때, 가솔린 연료온도가 더 낮으므로 LPG 연료의 증기압을 감소시키게 된다.
참고로, 가솔린과 LPG 연료의 경우 C와 H으로 이루어진 화합물(C와 H개수만 상이)이므로 서로 혼합되어도 연소에 문제가 없지만, 법규 만족을 위하여 제어기(50)에서 솔레노이드 밸브의 열림 시간을 제어하여 LPG 봄베에 대한 가솔린 연료 유입량을 LPG 연료량 대비 10% 이내로 규제하는 것이 바람직하다.
한편, 첨부한 도 4에서 보듯이 상기 LPG 봄베(20)의 내부에는 보조챔버가 존재하는 공간과 LPI 펌프(28)가 존재하는 공간을 구획하는 격벽(18)이 장착되는 바, 이 격벽(18)은 가솔린 연료가 LPI 펌프로 직접 유입되는 것을 차단하는 역할을 하게 된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 LPG 충전 시스템에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템의 작동 흐름을 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 LPG 봄베 냉각 시스템의 작동 상태를 나타낸다.
먼저, 상기 LPG 봄베(20)내의 압력을 감지한다.
즉, 상기 압력센서(23)에서 LPG 봄베(20)내의 압력을 감지하고, 감지된 신호를 제어기(50)로 전송한다.
연이어, 상기 제어기(50)에서 LPG 봄베(20)내의 압력과 기준 상한압력(예, 11bar)을 비교한다(S101).
비교 결과, LPG 봄베(20)내의 압력이 기준 상한압력(예, 11bar) 보다 작으면, 제어기(50)는 솔레노이드 밸브(41)를 닫힘으로 제어한다(S102).
이에, 상기 솔레노이드 밸브(41)가 닫힘으로 제어됨에 따라, 가솔린 탱크(10)내의 가솔린 연료는 엔진으로만 공급 가능하고, LPG 봄베(20)로는 흐름 차단된다.
상기 S101 단계의 비교 결과, LPG 봄베(20)내의 압력이 기준 상한압력(예, 11bar) 보다 크면, 제어기(50)는 상기 가압펌프(43)에 전원을 인가하는 제어를 하여, 가압펌프(43)의 구동이 이루어진다(S103).
이에, 엔진으로부터 연료가압라인(13)을 흐르는 가솔린 연료 압력이 상승하게 된다(예, 5bar에서 12bar로 상승).
이때, 상기 연료가압라인(13)에 장착된 압력센서(42)에서 가솔린 연료 압력을 감지하여 제어기(50)로 전송한다.
연이어, 상기 제어기(50)에서 가솔린 연료압력 즉, 연료가압라인(13)에서의 가솔린 연료압력을 LPG 봄베의 내부압력보다 높은 기준압력(예, 12bar)과 비교하고(S104), 비교 결과 가솔린 연료압력이 더 높으면 상기 솔레노이드 밸브(41)를 열림으로 제어한다(S105).
따라서, 첨부한 도 6에서 보듯이 상기 가솔린 탱크(10)내의 가솔린 연료가 가솔린 연료펌프(14)의 작동에 의하여 엔진으로 공급되는 동시에 일부 가솔린 연료가 가압펌프(43)의 펌핑력에 의하여 솔레노이드 밸브(41)를 통과하여 노즐(40)로 공급되고, 노즐(40)로부터 가솔린 연료가 LPG 봄베(20)내로 분사된다.
이와 같이, 제트노즐로 채택된 노즐(40)로부터 가솔린 연료 입자가 LPG 봄베내로 분사될 때, 가솔린 연료의 일부가 잘게 부수어지면서 기화 잠열(흡열반응)이 이루어짐과 함께 가솔린 연료가 LPG 봄베의 내부 공간 및 LPG 연료와 열교환을 하게 됨으로써, LPG 봄베의 내부 쿨링이 이루어지고, 그에 따라 LPG 봄베의 내부 공간 온도 및 LPG 연료 온도가 낮아지게 되고, LPG 연료의 증기압도 낮아지게 된다.
이때, 상기 LPG 봄베의 내부 압력(예, 11bar) 대비 가솔린 연료의 기화 잠열에 따른 증기압(예, 0.44~0.82bar)은 매우 미미하여, 가솔린 연료가 기화되더라도 가솔린에 의한 LPG 봄베의 내부 압력 상승은 거의 미미한 수준에 불과하고, 오히려 가솔린 기화로 인하여 LPG 봄베의 내부온도가 하강하는 효과를 얻을 수 있다.
이렇게 LPG 봄베(20)의 내부 쿨링 및 LPG 연료의 증기압 감소에 따라, 제어기(50)에서 LPG 봄베(20)의 내압이 기준압력 미만(예, 8bar)으로 감소되었는지 여부를 판정하여(S106), 기준압력 미만(예, 8bar)으로 감소되면 LPG 봄베에 대한 LPG 연료 재충전이 가능한 상태이므로, 솔레노이드 밸브(41) 및 가압펌프(43)를 오프시키는 제어를 한다(S107,S108).
한편, 상기 제어기(50)에서 LPG 게이지(45)로부터의 신호를 수신하여 LPG 봄베내의 LPG 연료 잔량을 파악하고, 동시에 상기 유량계(44)로부터 가솔린 공급유량 신호를 파악하여, 솔레노이드 밸브(41)의 열림 시간을 제어하게 된다.
이렇게 상기 솔레노이드 밸브(41)의 열림 시간을 제어하여, LPG 봄베에 대한 가솔린 연료 유입량을 LPG 연료량 대비 10% 이내로 규제할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LPG 충전 시스템이 적용되는 바이퓨얼 차량의 주행 조건은 가솔린 연료를 사용하는 가솔린 모드와, LPG 연료를 사용하는 LPG 모드로 구분되지만, LPG 모드라 하더라도 LPG 봄베가 기준압력 미만(약, 8bar) 수준까지 감소될 때까지는 가솔린 모드로 전환되도록 한다.
이상에서 본 바와 같이, 혹서기 등과 같이 외부온도가 급상승하는 상황에서 LPG 연료에 비하여 저온 상태인 가솔린 연료를 이용하여 LPG 봄베의 내부 쿨링 및 LPG 연료의 증기압 감소가 이루어지도록 함으로써, LPG 봄베의 내압 감소를 유도할 수 있고, 그에 따라 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템에 대한 구성 및 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템을 도시한 구성도로서, 도면부호 46은 체크밸브를 지시한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 LPG 충전 시스템은 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 동일하되, 단지 제1실시예에서의 솔레노이드 밸브(41)를 대신하여 원웨이 체크밸브(46)로 채택한 점에 특징이 있다.
이렇게 상기 솔레노이드 밸브(41)는 제어기(50)에 의하여 개폐 제어되어야 하지만, 상기 체크밸브(46)의 경우에는 제어기의 의한 별도의 제어라인없이도 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시키는 기능 구현이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 이송시키는 체크밸브의 기능 구현을 위하여 체크밸브의 사양 및 열림 작동압 등을 고려해야 한다.
이를 위해, 상기 체크밸브(46)의 작동압 즉, 체크밸브의 열림 작동을 위하여 체크밸브에 작용하는 압력은 상기 가솔린 연료펌프(14)의 작동에 따른 가솔린 토출압력과 상기 가압펌프(43)의 작동에 따른 가솔린 가압압력을 합친 압력보다는 작게, 그리고 가솔린 연료펌프(14) 또는 가압펌프(43)의 단독 작동에 따른 가솔린 토출압력보다는 크게 설정하도록 한다.
좀 더 상세하게는, 상기 체크밸브(46)는 상기 가솔린 연료탱크내 가솔린 연료펌프(14)의 작동에 따른 가솔린 토출압력과 상기 가압펌프(43)의 작동에 따른 가솔린 가압압력을 합친 압력이 작용하는 경우 열리고, 가솔린 연료펌프(14) 또는 가압펌프(43)의 단독 작동에 따른 가솔린 토출압력에는 열리지 않는 사양으로 채택하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 제2실시예에 다르면, 솔레노이드 밸브를 대신하여 체크밸브를 채택하는 경우에도 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 온도가 LPG 봄베내의 LPG 연료 온도보다 낮은 점을 이용하여 가솔린 탱크내의 가솔린 연료 일부를 LPG 봄베내로 용이하게 이송시킬 수 있고, 가솔린 연료에 의하여 LPG 봄베의 내부 쿨링(cooling)이 이루어지는 동시에 LPG 봄베내의 압력을 낮출 수 있으며, 그에 따라 LPG 봄베 내에 LPG 연료를 용이하게 재충전할 수 있다.
본 발명의 제2실시예는 솔레노이드 밸브를 대신하여 체크밸브를 채택한 점 외에 나머지 구성 및 동작이 상기한 제1실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
10 : 가솔린 탱크
11 : 가솔린 연료공급라인
12 : 배기가스 배출라인
13 : 연료가압라인
14 : 가솔린 연료펌프
18 : 격벽
20 : LPG 봄베
21 : LPG 연료공급라인
22 : LPG 리턴라인
23 : 압력센서
24 : 레귤레이터
28 : LPI 펌프
30 : 엔진
40 : 노즐
41 : 솔레노이드밸브
42 : 압력센서
43 : 가압펌프
44 : 유량계
45 : LPG 게이지
46 : 체크밸브
50 : 제어기

Claims (12)

  1. 가솔린 탱크와 엔진 간에 연결된 가솔린 연료공급라인로부터 분기되어, LPG 봄베에 연결되는 연료가압라인;
    상기 연료가압라인에 장착되는 솔레노이드 밸브;
    상기 LPG 봄베의 내부압력을 기반으로 상기 솔레노이드 밸브를 개폐 제어하는 제어기; 및
    상기 LPG 봄베에 장착되어, 솔레노이드 밸브의 열림시 가솔린 탱크로부터 연료가압라인을 경유한 가솔린 연료를 LPG 봄베내에 분사하는 노즐;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 가솔린 연료를 분사할 때 기화시키는 제트노즐로 채택된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료가압라인에는 가솔린 탱크로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베쪽으로 가압하는 가압펌프가 장착된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료가압라인에는 가솔린 탱크로부터의 LPG 봄베로 이송되는 가솔린 공급압력을 감지하는 압력센서가 장착된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브와 노즐 간의 연료가압라인에 LPG 봄베에 대한 가솔린 공급량을 측정하는 유량계가 장착된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 LPG 봄베의 내부에는 노즐이 존재하는 공간과 LPI 펌프가 존재하는 공간을 구획하면서 가솔린 연료가 LPI 펌프로 직접 유입되는 것을 차단하는 격벽이 장착된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기에서 LPG 봄베에 대한 가솔린 연료 공급량을 결정하기 위하여, LPG 봄베에 장착된 LPG 게이지로부터의 LPG 잔량 측정 신호와 연료가압라인에 장착된 유량계로부터의 가솔린 공급유량 신호를 기반으로, 솔레노이드 밸브의 열림 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 LPG 봄베의 내부압력은 LPG 연료공급라인 및 연료리턴라인에 장착된 레귤레이터의 압력센서에서 측정되는 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  9. 가솔린 탱크와 엔진 간에 연결된 가솔린 연료공급라인로부터 분기되어, LPG 봄베에 연결되는 연료가압라인;
    상기 연료가압라인에 장착되는 체크밸브;
    상기 LPG 봄베에 장착되어, 상기 체크밸브의 열림시 가솔린 탱크로부터 연료가압라인을 경유한 가솔린 연료를 LPG 봄베내에 분사하는 노즐;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 노즐은 가솔린 연료를 분사할 때 기화시키는 제트노즐로 채택된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 연료가압라인에는 가솔린 탱크로부터의 가솔린 연료를 LPG 봄베쪽으로 가압하는 가압펌프가 장착된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 체크밸브의 열림을 위한 작동압은 가솔린 연료펌프의 작동에 따른 가솔린 토출압력과 가압펌프의 작동에 따른 가솔린 가압압력을 합친 압력보다는 작게 설정되고, 가솔린 연료펌프 또는 가압펌프의 단독 작동에 따른 가솔린 토출압력보다는 크게 설정된 것을 특징으로 하는 바이퓨얼 차량의 LPG 충전 시스템.
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