KR101938259B1 - 이종연료 직접분사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종연료 직접분사장치에 관한 것으로서, 이종연료를 서로 전환 공급함에 있어서 동일 연료 도관을 이용하여 선택 연료를 고압펌프까지 공급하는 이종연료 직접분사장치에 관한 것이다. 이를 위해 액화연료가 저장되는 액화연료 저장통, 액체연료가 저장되는 액체연료 저장통, 및 액화연료 및 액체연료가 동일한 도관을 통하여 고압펌프까지 공급되도록 하는 연료 공급 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치가 개시된다.

Description

이종연료 직접분사장치{Direct injection apparatus of bi-fuel}
본 발명은 이종연료 직접분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종연료를 서로 전환 공급함에 있어서 동일 연료 도관을 이용하여 선택 연료를 고압펌프까지 공급하는 이종연료 직접분사장치에 관한 것이다.
선행문헌(KR 10-1557904)에는 내연 기관용 2종 연료를 직접 분사하는 장치 및 방법에 관한 내용이 개시되어 있다. 선행문헌의 개시된 내용에 따르면 LPG연료에서 가솔린연료의 전환 초기에 가솔린연료의 압력을 균등화하기 위해 별도의 부스터 펌프가 필요한 문제점이 있다.
또한, 선행문헌의 개시된 내용에 따르면 고압펌프의 내부에서 일어나는 상변화를 방지할 수 없어 고압펌프 내부에 퍼지연료가 잔존하게 되며, 더 나아가 고압펌프와 연료 분사레일을 연결하는 도관 내에 잔존하는 퍼지연료를 처리할 수 있는 방법이 개시되어 있지 않아 LPG연료에서 가솔린연료로 전환시에 시동의 부조화(또는 에러)를 초래하게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1557904(발명의 명칭 : 내연기관용 2종 연료를 직접 분사하는 장치 및 방법)
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 가솔린연료 및 LPG연료 공급시 고압펌프까지 공급되는 도관을 하나의 도관을 사용하여 공급하도록 함으로써 부스터펌프를 사용하지 않도록 하며, 고압펌프를 냉각시켜 퍼지연료의 생성을 억제하도록 하고, 퍼지연료를 회수시킬 수 있는 도관 및 밸브를 배치함으로써 시동의 부조화를 방지할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 액화연료가 저장되는 액화연료 저장통, 액체연료가 저장되는 액체연료 저장통, 및 액화연료 및 액체연료가 동일한 도관을 통하여 고압펌프까지 공급되도록 하는 연료 공급 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 액체연료 저장통의 액체연료를 액화연료 저장통의 연료 도관의 액체연료 합류점으로 이송하는 액체연료 이송 도관을 더 포함한다.
또한, 액체연료 저장통의 액체연료 펌프에서 공급된 액체연료가 액체연료 이송 도관에 설치된 액체연료 공급밸브의 온/오프에 따라 액체연료 합류점으로 공급됨으로써 연료 공급 도관에 의해 고압펌프로 액체연료가 공급된다.
또한, 액화연료 저장통의 액화연료 펌프는 액화연료 및 액체연료를 연료 공급 도관을 통하여 고압펌프까지 공급되도록 펌핑한다.
또한, 고압펌프의 주변영역에 설치됨으로써 고압펌프를 냉각시키는 냉각부를 더 포함한다.
또한, 연료 공급 도관의 일 지점에서 분기되어 냉각부로 냉매를 공급하는 냉매 공급 도관을 더 포함한다.
또한, 냉매는 액화연료 저장통에서 공급된 액화연료이며, 액화연료는 냉매 공급 도관에 설치된 냉매 공급밸브의 온/오프에 따라 냉각부로 공급된다.
또한, 냉각부에서 냉매로 사용된 액화연료를 액화연료 저장통으로 복귀시키는 냉매 복귀 도관을 더 포함한다.
또한, 고압펌프에서 연료 분사레일로 연료가 공급되도록 하는 고압연료 공급 도관을 더 포함하며, 고압연료 공급 도관에 잔존하는 액화연료의 상변화에 의해 생성된 기체를 퍼지하여 냉매 복귀 도관으로 이송시킨다.
또한, 퍼지된 기체가 냉매 복귀 도관으로 이송되도록 고압연료 공급 도관과 냉매 복귀 도관을 연결하는 퍼지 도관을 더 포함하며, 퍼지 도관에 설치되는 퍼지연료 공급밸브의 온/오프에 의해 퍼지된 기체가 냉매 복귀 도관으로 이송된다.
또한, 고압펌프의 저압부에 잔존하는 액화연료의 상변화에 의해 생성된 기체를 퍼지하여 냉매 복귀 도관으로 이송시킨다.
또한, 퍼지된 기체가 냉매 복귀 도관으로 이송되도록 고압펌프의 저압부와 냉매 복귀 도관을 연결하는 퍼지 도관을 더 포함한다.
또한, 액화연료 공급모드, 액체연료 공급모드, 연료 전환모드, 후레싱모드, 및 스타트모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 액화연료에서 액체연료로 전환되는 연료 전환모드는 액체연료 공급밸브를 온(ON)시키고, 액화연료 공급밸브를 오프(OFF)시키며, 액체연료의 공급압력을 액화연료 공급시의 연료 공급 도관내의 압력과 적어도 균등한 압력을 가지도록 액화연료 펌프를 모드전환 초기에 펌핑하도록 하며, 일정 시간 후에 모드전환 초기 압력보다 낮은 압력으로 공급하도록 액화연료 펌프를 펌핑하도록 한다.
또한, 액화연료 공급모드, 액체연료 공급모드, 연료 전환모드, 후레싱모드, 및 스타트모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 후레싱모드는 액화연료 공급모드로서 시동이 꺼진 후에 스타트모드로 들어가기 전에 퍼지연료 공급밸브를 온(ON)시켜 액화연료의 상변화에 의해 생성된 기체를 퍼지하여 냉매 복귀 도관으로 이송시키고, 냉매 공급밸브를 온(ON)시켜 고압펌프를 냉각시킨다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 가솔린연료 및 LPG연료 공급시 고압펌프까지 공급되는 도관을 하나의 도관을 사용하여 공급하도록 함으로써 부스터펌프를 사용하지 않도록 할 수 있는 효과가 있으며, 또한 고압펌프를 냉각시켜 퍼지연료의 생성을 억제하도록 하고, 퍼지연료를 회수시킬 수 있는 도관 및 밸브를 배치함으로써 시동의 부조화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종연료 직접분사장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종연료 직접분사장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 숏 타임 모드에서의 밸브 및 펌프의 동작을 시간에 따라 나타낸 도면이고,
도 4는 롱 타임 모드에서의 밸브 및 펌프의 동작을 시간에 따라 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이종연료 직접분사장치는 액체연료와 액화연료를 혼용하여 직접 분사하는 장치에 관한 것이다. 즉, 제어부의 제어나 사용자의 수동 선택에 의해 액체연료에서 액화연료로 선택적으로 전환되거나 액화연료에서 액체연료로 선택적으로 연료가 전환됨으로써 하나의 선택 연료를 직접 분사하는 장치이다. 이때 액체연료는 일예로서 가솔린 연료(또는 휘발유) 또는 디젤 연료가 될 수 있으며, 액화연료는 LPG 연료가 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 액체연료를 가솔린 연료로 하고, 액화연료를 LPG 연료로 가정하여 설명하기로 한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 제1 실시예에 따른 이종연료 직접분사장치는 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 연료 저장통에 구비된 가솔린 연료 및 LPG 연료를 고압펌프(300)까지 선택적으로 공급하고, 고압펌프(300)에서 연료를 압축하여 연료 분사레일(400)로 공급하는 장치이다. LPG연료 저장통(100)에는 LPG연료가 저장되며, 가솔린연료 저장통(200)에는 가솔린연료가 저장되어 있다. 이때, 종래 선행문헌(KR 10-1557904, 도 1 참조)은 각각의 연료 저장통에서 각기 자신의 연료도관을 이용하여 고압펌프로 연료를 공급하나 본 발명에서는 동일한 연료 공급 도관(11)을 이용하여 고압펌프(300)로 연료를 공급한다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, LPG연료 저장통(100)에 저장된 LPG연료를 이송하는 연료도관이 LPG연료 저장통(100)으로부터 고압펌프(300)까지 배치된다. 이때, 연료도관을 좀 더 세부적으로 나누어 보면 LPG연료만을 이송하는 LPG연료 이송 도관(18)과 가솔린연료 또는 LPG연료 중 어느 하나의 선택된 연료를 고압펌프(300)까지 이송하는 연료 공급 도관(11)으로 나눌 수 있다. LPG연료 이송 도관(18)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 분기점(21)까지이고, 제1 분기점(21)에서 고압펌프(300)까지는 연료 공급 도관(11)으로 설명의 편의상 나눌 수 있다. LPG연료 공급밸브(120)는 LPG연료 이송 도관(18)의 일 지점에 배치되어 LPG연료의 공급을 온/오프한다. 즉, 제1 분기점(21)으로 가솔린연료가 공급되는 경우에는 LPG연료 공급밸브(120)가 오프(OFF)되어 LPG연료의 이송을 차단하며, 가솔린연료가 공급되지 않는 경우에는 온(ON)되어 LPG연료를 연료 공급 도관(11)으로 이송한다. 이때, LPG연료 공급밸브(120)는 후술하는 가솔린연료 공급밸브(220)와 함께 제어부(도면 미도시)에 의해 연동 제어되어 선택적으로 어느 하나의 연료가 연료 공급 도관(11)을 통하여 고압펌프(300)로 공급되도록 한다.
가솔린연료 저장통(200)에는 가솔린연료가 저장되며, 저장된 가솔린연료는 가솔린연료 펌프(210)에 의해 펌핑 공급된다. 이때 가솔린연료 펌프(210)는 일예로서 5~6bar의 압력으로 가솔린연료를 공급한다. 펌핑된 가솔린연료는 액체연료 이송 도관(12)을 통해 LPG연료 이송 도관(18)의 제1 분기점(21)으로 공급된다. 이렇게 가솔린연료가 제1 분기점(21)으로 이송됨으로써 제1 분기점(21)부터 고압펌프(300)까지는 선택적으로 선택된 어느 하나의 연료가 동일한 연료도관을 통하여 이송된다. 액체연료 이송 도관(12)에는 가솔린연료 공급밸브(220)가 배치되며, 제어부의 제어에 따라 온/오프되어 가솔린연료를 제1 분기점(21)으로 공급하거나 차단한다.
LPG연료 공급밸브(120) 또는 가솔린연료 공급밸브(220)의 온/오프 제어에 따라 가솔린연료 또는 LPG연료가 제1 분기점(21)에서 고압펌프(300) 측으로 이송 공급된다. 제1 분기점(21)의 상류측에는 LPG연료 공급밸브(120)가 LPG연료 이송 도관(18)의 일 지점에 배치되며, 제1 분기점(21)의 하류측에는 LPG연료 펌프(110)가 연료 공급 도관(11)의 일 지점에 배치된다. LPG연료 펌프(110)는 LPG연료를 펌핑하여 고압펌프(300) 측으로 LPG연료를 펌핑 공급하거나 또는 제1 분기점(21)으로 합류된 가솔린연료를 펌핑하여 고압펌프(300) 측으로 가솔린연료를 펌핑 공급한다. 이때, LPG연료 펌프(110)는 일예로서 10bar의 압력으로 LPG연료를 펌핑한다. 연료 공급이 LPG연료에서 가솔린연료로 전환되는 경우에 전환 전의 LPG연료의 펌핑에 의해 연료 공급 도관(11)에는 대략 10bar의 압력이 잔존하고, 전환 후의 가솔린연료의 펌핑 압력은 대략 5bar이므로 압력 불균형이 발생한다. 따라서 LPG연료 펌프(110)는 전환 후의 초기시에는 대략 10bar의 압력으로 가솔린연료가 펌핑되도록 하고 일정시간 후에(압력 균등화 후에) 다시 5bar의 압력으로 가솔린연료가 펌핑되도록 함으로써 연료 전환 초기에 LPG연료 압력과 동일한 압력이 가솔린연료에 가해지도록 압력을 균등화시킨다. LPG연료 펌프(110)에 의해 펌핑된 선택 연료는 고압펌프(300) 측으로 이송된다.
연료 공급 도관(11)은 제1 분기점(21)에서부터 고압펌프(300)까지 선택 연료를 이송시키는 도관이다. 연료 공급 도관(11)의 일 지점에는 제2 분기점(22)이 형성된다. 제2 분기점(22)은 LPG연료 공급시에 고압펌프(300)로 공급되는 LPG연료와 후술하는 냉각부(500)로 이송되는 LPG연료가 서로 분기되는 지점이다. 냉각부(500)로 이송되는 LPG연료는 냉각부(500)의 냉매로 사용된다. 제2 분기점(22)에서 분기된 냉매(또는 LPG연료)는 냉매 공급 도관(13)을 따라 냉각부(500)로 공급된다. 냉매 공급 도관(13)은 제2 분기점(22)에서 냉각부(500)까지 냉매를 이송한다. 냉매 공급 도관(13)의 일 지점에는 냉매 공급밸브(510)가 배치되며, 제어부의 제어에 따라 온/오프되어 냉매를 공급 또는 차단한다.
고압펌프(300)는 공급받은 연료를 고압 압축하여 연료 분사레일(400)로 고압연료 공급 도관(14)을 통해 연료 공급한다. 고압펌프(300)는 저압부와 고압부(도면 미도시)로 설명의 편의상 나눌 수 있으며, 저압부는 연료 저장통으로부터 연료를 공급받는 측이고, 고압부는 연료 분사레일(400)로 연료를 토출하는 측이다. 고압연료 공급 도관(14)에는 제3 분기점(23)이 형성된다. 냉각부(500)에서 냉매로 사용된 LPG연료는 냉매 복귀 도관(15)을 통해 다시 LPG연료 저장통(100)으로 회수된다. 냉매 복귀 도관(15)의 일 지점에는 제4 분기점(24)이 형성된다. 제3 분기점(23)과 제4 분기점(24)을 잇는 제1 퍼지 도관(16)이 배치된다. 제1 퍼지 도관(16)의 일 지점에는 퍼지연료 공급밸브(610)가 배치된다. 고압펌프(300)에서 토출된 고압연료는 연료 분사레일(400)로 공급되어 선택연료가 직접 분사되며, 이때 퍼지연료 공급밸브(610)는 오프(OFF) 상태이다. 만약에 최종적으로 선택된 연료가 LPG연료로 사용되다가 시동이 꺼지고 일정 시간이 지난 후에 다시 시동을 켜는 경우 고압연료 공급 도관(14)에는 LPG연료의 상변화에 의해 생성된 기체(또는 퍼지연료)가 잔존하게 된다. 이러한 퍼지연료의 존재는 다시 시동을 켜는 경우 시동 에러를 일으키는 이유 중 하나이다. 따라서 이러한 경우(즉 LPG연료 모드로 최종 시동이 꺼진 후 다시 스타트모드에 의해 시동을 켜는 경우)에는 퍼지연료 공급밸브(610)을 온(ON)시키고, 이에 따라 고압연료 공급 도관(14)에 잔존하는 퍼지연료를 제1 퍼지 도관(16)을 통해 냉매 복귀 도관(15)으로 퍼지시키는 것이 바람직하다. 따라서 퍼지연료는 제3 분기점(23)에서 제4 분기점(24) 방향으로 퍼지된다.
냉각부(500)는 고압펌프(300)를 냉매에 의해 냉각시킨다. 즉, 제2 분기점(22)에서 분기된 냉매는 냉매 공급 도관(13)을 통해 냉각부(500)로 공급되며, 냉매를 통해 고압펌프(300)를 냉각시킨다. 사용된 냉매는 냉매 복귀 도관(15)을 통해 다시 LPG연료 저장통(100)으로 회수된다. 이때, 냉각부(500)는 고압펌프(300)를 냉각시키도록 냉매가 순환될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 일측에는 냉매를 유입받고 타측에는 냉매가 토출되도록 한다. 또한, 냉각부(500)는 고압펌프(300)와 접촉 또는 비접촉되어 고압펌프(300)를 냉각시킨다. 다만, 냉매의 열교환이 가장 효율적으로 이루어질 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 냉각부(500)가 고압펌프(300)를 냉각시키는 경우에는 일예로서 뜨거운 자동차의 엔진 열에 의해 LPG연료가 고압펌프(300)의 저압부에서 상변화(액화연료에서 기체로 변화됨)를 일으키는 것을 방지할 수 있다. 이렇게 상변화를 방지하는 방법으로 고압펌프(300)에 공급되는 LPG연료의 분사량을 조절할 수도 있다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제2 실시예에 따른 이종연료 직접분사장치는 도 2에 도시된 바와 같으며, 제1 실시예와 차이점만 설명하기로 한다. 제2 실시예에서는 제1 실시예와 비교하여 제1 퍼지 도관(16) 및 퍼지연료 공급밸브(610)가 구비되지 않는 대신에 제2 퍼지 도관(17)이 구비된다.
제2 퍼지 도관(17)은 고압펌프(300)의 저압부와 서로 연통 되도록 배치되며, 또한, 냉매 복귀 도관(15)의 제5 분기점(25)에 접속된다. 따라서 고압펌프(300)의 저압부에 잔존하는 퍼지연료를 제2 퍼지 도관(17)을 통해 냉매 복귀 도관(15)으로 이송시켜 LPG연료 저장통(100)으로 회수한다. 따라서 LPG연료를 사용 후에 시동이 꺼지고 일정 시간 후에 다시 스타트모드로 들어서는 경우 시동의 부조화를 방지할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따르는 경우 냉각부(500)에 의해 시동의 부조화를 1차적으로 방지하고, 이에 더 나아가 고압펌프의 저압부에 잔존하는 퍼지연료를 다시 LPG연료 저장통으로 회수함으로써 시동의 부조화를 2차적으로 방지할 수 있다. 상술한 설명이외의 내용은 앞서 상술한 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.
<동작 모드>
제어부는 상술한 각각의 밸브 및 펌프의 동작을 제어한다. 이러한 밸브 및 펌프를 제어하는 제어부(도면 미도시)는 대략적으로 액화연료 공급모드(LPG연료 공급모드), 액체연료 공급모드(가솔린연료 공급모드), 연료 전환모드, 후레싱모드, 및 스타트모드로 운용할 수 있다. 액화연료 공급모드는 LPG연료가 선택되어 공급되는 모드이고, 액체연료 공급모드는 가솔린연료가 선택되어 공급되는 모드이다. 연료 전환모드는 LPG연료에서 가솔린연료로 전환되거나 또는 가솔린연료에서 LPG연료로 전환되는 모드이다. 후레싱모드의 경우에는 LPG연료로 사용되다가 시동이 꺼진 경우 다시 스타트모드로 들어서기 전에 고압펌프의 냉각 및 잔존하는 퍼지연료를 퍼징하기 위한 모드이다. 스타트모드는 운전자가 외부에서 차문을 열고 운전석으로 들어오는 순간(또는 무선으로 차문을 여는 순간)에서 시동키를 삽입하는 순간까지 중 어느 일 시점의 이후에 운전자가 시동을 켜려고 하는 모드이다. 따라서 스타트 모드 전까지는 후레싱모드가 진행된다.
후레싱모드는 가솔린연료 공급모드로 시동이 꺼진 경우에는 동작되지 않는다. 이때에는 퍼지연료가 잔존하지 않기 때문이다. 후레싱모드는 LPG연료 공급모드로 시동이 꺼지고 일정 시간이 지난 후 다시 시동을 켜려고 하는 경우에 스타트모드 전에 동작되는 모드이다.
후레싱모드의 일예로서 도시된 도 3은 LPG연료 공급모드로 시동이 꺼지고 다시 스타트모드로 진입하기까지 짧은 시간(Short time Mode)이 소요되는 경우를 가정하여 도시한 도면이다. 즉, 이러한 예로서 운전자가 연료를 충전하기 위해 잠시 주유하는 것을 가정할 수 있다. 운전자가 연료를 충전하기 위해 LPG연료 공급모드에서 시동을 꺼고, 연료 주유가 다 된 경우 다시 시동을 켤 때까지를 후레싱모드와 스타트모드로 나누어 설명하기로 한다. 운전자가 시동을 꺼면 후레싱모드가 동작되며, 후레싱모드에서는 고압펌프(300)를 냉각함과 동시에 퍼지연료를 배출하도록 하는 동작을 간헐적으로 실시한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 n차 후레싱모드가 반복적으로 동작되며, 1차 후레싱모드는 LPG연료 공급밸브(120)를 온(ON)시켜 LPG연료 펌프를 가동시킴과 동시에 퍼지연료 공급밸브(610) 및 냉매 공급밸브(510)를 온(ON)시킴으로써 고압펌프(300)를 냉각시키고, 잔존하는 퍼지연료를 배출하도록 한다. 다만, 퍼지연료 공급밸브(610)는 후레싱모드 시작 초기에 잠깐 온(ON)시키면 되고, 냉매 공급밸브(510)는 사용환경에 따라 퍼지연료 공급밸브(610)와 온/오프 연동시키거나 또는 LPG연료 공급밸브(120)와 온/오프가 연동되도록 할 수도 있다. 이러한 1차 후레싱모드가 끝난 후 일정시간 후에 동일한 방식으로 2차 후레싱모드가 시작된다. 스타트모드 전까지 반복적으로 n차 후레싱모드가 반복된다.
스타트모드는 운전자가 무선으로 자동차 문을 열거나 또는 운전석에 착석하는 경우 등에 시작된다. 스타트모드의 초기시에 LPG연료 공급밸브(120)는 온(ON)되며, 이와 동시에 LPG연료 펌프(110)는 대략 10bar의 압력으로 LPG연료를 고압펌프(300)로 공급한다. 이때, 냉매 공급밸브(510)도 연동되어 온(ON)되며 퍼지연료 공급밸브(610)는 오프(OFF)상태이다. 일정시간 후에 가솔린연료 공급밸브(220)가 온(ON)되어 가솔린연료가 공급되기 시작하면 LPG연료 공급밸브(120)는 오프(OFF)된다. 다만, 냉매 공급밸브(510)는 LPG연료 펌프(110)와 연동되어 오프(OFF)되거나 사용환경에 따라 약간의 시간이 더 지난 후에 오프(OFF) 될 수도 있다. 가솔린연료 공급밸브(220)가 온(ON)되어 가솔린연료가 공급되는 초기에는 LPG연료 펌프(110)는 가솔린연료를 10bar의 압력으로 공급하며(왜냐하면, 연료 공급 도관에는 아직 LPG연료가 남아 있으며 이때 압력이 10bar이므로), 도관내에 잔존하는 LPG연료가 모두 소진된 후에(또는 일정 시간 후에는) 다시 5bar의 압력으로 가솔린연료를 공급한다.
후레싱모드의 또 다른 일예로서 도시된 도 4는 LPG연료 공급모드로 시동이 꺼지고 다시 스타트모드로 진입하기까지 긴 시간(Long time Mode)이 소요되는 경우를 가정하여 도시한 도면이다. 이렇게 시동이 꺼진 후에 다시 스타트모드로 진입하기까지 긴 시간이 지난 경우에는 앞서 도 3에 비해 후레싱모드가 한 번만 진행되는 것 이외에는 동작원리가 동일하다. 다만, 롱 타임 모드의 경우에는 도면에는 도시되어 있지 않으나 앞서 설명한 숏 타임 모드의 후레싱모드가 n차 반복되다가 운전자의 운전석 복귀가 이루어지지 않아(왜냐하면, 적어도 숏 타임 모드보다는 더 긴 시간이 지나기 때문에) 후레싱모드가 완전히 꺼진 후에 다시 운전자의 복귀에 의해 롱 타임 모드의 후레싱 모드가 동작되는 것이 일반적일 것이다.
즉, 제어부는 숏 타임 모드 또는 롱 타임 모드와 관계없이 LPG연료 공급모드에 의해 시동이 꺼진 경우에 일정시간 동안 숏 타임 모드의 후레싱 모드가 동작되도록 하며, 이때 스타트모드로 진입하는 시간이 숏 타임 모드인 경우에는 도 3과 같이 동작되도록 하며, 스타트모드로 진입하는 시간이 롱 타임 모드인 경우에는 숏 타임 모드의 후레싱 모드가 일정시간 지속되다가 후레싱 모드가 완전히 꺼지게 되며, 추후 운전자가 복귀하면 도 4와 같이 동작되도록 한다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
11 : 연료 공급 도관
12 : 액체연료 이송 도관
13 : 냉매 공급 도관
14 : 고압연료 공급 도관
15 : 냉매 복귀 도관
16 : 제1 퍼지 도관
17 : 제2 퍼지 도관
18 : LPG연료 이송 도관
21 : 제1 분기점(액체연료 합류점)
22 : 제2 분기점(냉매 분기점)
23 : 제3 분기점(퍼지연료 분기점)
24 : 제4 분기점(퍼지연료 합류점)
25 : 제5 분기점(퍼지연료 합류점)
100 : LPG연료 저장통
110 : LPG연료 펌프
120 : LPG연료 공급밸브
200 : 가솔린연료 저장통
210 : 가솔린연료 펌프
220 : 가솔린연료 공급밸브
300 : 고압펌프
400 : 연료 분사레일
500 : 냉각부(또는 Cooler)
510 : 냉매 공급밸브
610 : 퍼지연료 공급밸브(Purge valve)

Claims (14)

  1. 액화연료가 저장되는 액화연료 저장통,
    액체연료가 저장되는 액체연료 저장통,
    상기 액화연료 및 액체연료가 동일한 도관을 통하여 고압펌프까지 공급되도록 하는 연료 공급 도관,
    상기 고압펌프의 영역에 설치됨으로써 상기 고압펌프를 냉각시키는 냉각부,
    상기 액체연료 저장통의 액체연료를 상기 액화연료 저장통의 연료 도관의 액체연료 합류점으로 이송하는 액체연료 이송 도관,
    상기 액화연료 저장통의 액화연료를 상기 합류점인 분기점까지 이송하는 액화연료 이송 도관,
    상기 연료 공급 도관의 일 지점에서 분기되어 상기 냉각부로 냉매를 공급하는 냉매 공급 도관,
    액화연료의 상변화에 의해 생성되는 퍼지된 기체를 이송하는 퍼지 도관,
    상기 냉각부에서 사용된 냉매 및 상기 퍼지된 기체가 상기 액화연료 저장통으로 회수되도록 하는 냉매 복귀 도관,
    상기 액체연료 이송 도관의 일 지점에 배치되어 액체연료를 공급 또는 차단하는 액체연료 공급밸브,
    상기 분기점의 상류측의 일 지점에 배치되어 액화연료를 공급 또는 차단하는 액화연료 공급밸브,
    상기 냉매 공급 도관의 일 지점에 배치되어 냉매를 공급 또는 차단하는 냉매 공급밸브,
    상기 퍼지 도관의 일 지점에 배치되어 퍼지된 기체를 공급 또는 차단하는 퍼지연료 공급밸브,
    상기 분기점의 하류측의 일 지점에 배치되어 선택된 액화연료 또는 액체연료를 상기 고압펌프 측으로 펌핑 공급하는 연료 펌프, 및
    액화연료 공급모드, 액체연료 공급모드, 연료 전환모드, 후레싱모드, 및 스타트모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 제어하는 제어부를 포함하며,
    액화연료에서 액체연료로 전환되는 연료 전환모드시에는,
    상기 고압펌프를 냉각시키고 퍼지된 기체를 배출하는 상기 후레싱모드가 먼저 수행된 후에 액화연료의 공급압력을 균등화시키고 상기 고압펌프를 적어도 균등화 시간동안 냉각시키는 스타트모드가 수행되며,
    상기 후레싱모드에서는,
    상기 제어부에 의해 상기 연료 펌프, 액화연료 공급밸브, 및 퍼지연료 공급밸브를 기 설정된 시간동안 온(ON)시켜 퍼지된 기체를 상기 냉매 복귀 도관으로 배출하도록 하고, 상기 냉매 공급밸브를 기 설정된 시간동안 온(ON)시켜 상기 고압펌프를 냉각시키며,
    상기 스타트모드에서는,
    상기 제어부에 의해 상기 연료 펌프 및 상기 액화연료 공급밸브를 기 설정된 시간동안 온(ON)시켜 액체연료의 공급압력을 액화연료 공급시의 연료 공급 도관 내의 압력과 적어도 균등한 압력을 가지도록 상기 연료 펌프를 모드전환 초기에 펌핑하여 압력을 균등화시키며, 일정 시간 후에 상기 모드전환 초기 압력보다 낮은 압력으로 공급하도록 상기 연료 펌프를 구동하며,
    상기 퍼지연료 공급밸브는 오프(OFF)이고, 상기 냉매 공급밸브를 모드전환 초기부터 기 설정된 시간동안 온(ON)시켜 상기 고압펌프를 냉각시키며,
    상기 액화연료 공급밸브 및 냉매 공급밸브가 오프(OFF)되고, 상기 액체연료 공급밸브를 온(ON)시켜 상기 고압펌프로 액체연료가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후레싱모드에서의 상기 냉매 공급밸브는,
    상기 퍼지연료 공급밸브 또는 액화연료 공급밸브와 연동되어 동작되는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후레싱모드는,
    상기 스타트모드 전까지 상기 후레싱모드가 간헐적이면서 반복적으로 구동되는 숏 타임 모드와 상기 후레싱모드가 한 번만 진행되는 롱 타임 모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 숏 타임 모드는 롱 타임 모드에 비해 상기 스타트모드로 진입하는 시간이 더 짧으며,
    상기 롱 타임 모드의 후레싱모드는,
    상기 숏 타임 모드의 후레싱모드가 일정시간 동안 먼저 n차 반복되다가 후레싱모드가 완전히 꺼진 후에 상기 스타트모드 구동 전에 상기 후레싱모드가 한 번만 진행되는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매는 액화연료 저장통에서 공급된 액화연료이며,
    상기 액화연료는 상기 냉매 공급 도관에 설치된 냉매 공급밸브의 온/오프에 따라 상기 냉각부로 공급되는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압펌프에서 연료 분사레일로 연료가 공급되도록 하는 고압연료 공급 도관을 더 포함하며,
    상기 고압연료 공급 도관에 잔존하는 액화연료의 상변화에 의해 생성된 기체를 퍼지하여 상기 냉매 복귀 도관으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  10. 제 9 항에 있어서
    상기 퍼지 도관은,
    퍼지된 기체가 상기 냉매 복귀 도관으로 이송되도록 상기 고압연료 공급 도관과 상기 냉매 복귀 도관을 연결하는 제1 퍼지 도관을 포함하며,
    상기 제1 퍼지 도관에 설치되는 상기 퍼지연료 공급밸브의 온/오프에 의해 상기 퍼지된 기체가 상기 냉매 복귀 도관으로 이송되는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압펌프의 저압부에 잔존하는 액화연료의 상변화에 의해 생성된 기체를 퍼지하여 상기 냉매 복귀 도관으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 퍼지 도관은,
    퍼지된 기체가 상기 냉매 복귀 도관으로 이송되도록 상기 고압펌프의 저압부와 상기 냉매 복귀 도관을 연결하는 제2 퍼지 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종연료 직접분사장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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