KR102068058B1 - 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치 - Google Patents

가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 연료와 엘피지 연료를 교체시키는 체인지밸브유닛에 솔레노이드밸브, 웬웨이밸브, 부스트펌프 등이 일체화되어 구비됨으로써 소형화, 경량화 및 단순화되어서 차량 엔진룸에 장착하기 편리한 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치는 차량엔진에 연료를 공급하는 고압펌프유닛; 가솔린 또는 엘피지가 교체되어 상기 고압펌프유닛으로 공급되도록 하는 체인지밸브유닛;을 포함하여 이루어지되, 상기 체인지밸브유닛은 몸체와, 상기 몸체에 구비되고, 가솔린 탱크에 연결되어 가솔린을 공급받는 제1입구와, 상기 몸체에 구비되고, 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 공급받는 제2입구와, 상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 가솔린 또는 엘피지를 공급하는 공유출구와, 상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 리턴되는 엘피지를 공급받는 리턴입구와, 상기 몸체에 구비되고, 상기 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 리턴시키는 리턴출구와, 상기 몸체에 구비되고, 상기 리턴입구와 리턴출구를 연결하는 리턴유로를 개폐하는 리턴솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치{ELECTRONIC FUEL SWITCHING APPARATUS FOR A BI-FUEL VEHICLE USING A LPG AND A GASOLINE}
본 발명은 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 연료와 엘피지 연료를 교체시키는 체인지밸브유닛에 솔레노이드밸브, 웬웨이밸브, 부스트펌프 등이 일체화되어 구비됨으로써 소형화, 경량화 및 단순화되어서 차량 엔진룸에 장착하기 편리한 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린과 엘피지(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 겸용차량은 가솔린 연료를 사용하는 차량의 구조에 엘피지 연료를 사용할 수 있도록 엘피지 연료탱크(Bombe), 펌프, 밸브 등을 부가적으로 설치하여 가솔린 연료와 엘피지 연료를 운전자가 선택적으로 사용할 수 있도록 된 구조 변경된 차량을 칭한다.
가솔린과 엘피지 겸용차량에 관한 종래기술로는 공개특허 제10-2002-0079330호 "가솔린 엘피지 겸용 자동차 연료 자동 전환장치", 등록실용신안 제20-0199326호 "차량의 연료 자동변환장치" 등이 개시되었다.
도1은 종래기술에 따른 가솔린과 엘피지 겸용차량의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
종래기술에 따른 가솔린과 엘피지 겸용차량은 연료를 차량엔진에 공급하는 고압펌프유닛(1)과, 가솔린 또는 엘피지를 교체하여 고압펌프유닛(1)으로 공급하는 체인지밸브유닛(2)과, 고압펌프유닛(1)에 과공급되어 기화된 엘피지와 가솔린의 교체시 잔류 엘피지를 엘피지 탱크로 리턴시키는 리턴몸체(3)와, 가솔린으로 교체 초기에 가솔린의 공급압력을 높이는 부퍼트펌프(4)와, 가솔린과 엘피지의 유로에서 이들의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(5, 6) 등의 많은 부품(구성요소)들로 구성된다.
종래기술에 따른 가솔린과 엘피지 겸용차량은 부품들이 많아서 차량의 엔진룸에 장착하는 시간과 인력이 많이 소요되고, 차량의 종류마다 각 부품들을 좁은 엔진룸의 장착할 공간을 마련해야 하는 불편이 있다.
본 발명은 이처럼 종래기술에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치의 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 가솔린과 엘피지가 교체되어 공급되도록 하는 체인지밸브유닛에 웬웨이밸브들, 솔레노이드밸브들, 엘피지의 리턴을 위한 부품들, 부스트펌프 등이 일체화되도록 구비시켜서, 가솔린과 엘피지 겸용 차량을 위한 구성이 단순해지고, 소형화 및 경량화되어서 엔진룸에 장착하기 편리하고, 그에 따라 가솔린 차량이나 엘피지 차량을 겸용 차량으로 개조가 용이한 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치를 제공함을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치는
차량엔진에 연료를 공급하는 고압펌프유닛;
가솔린 또는 엘피지가 교체되어 상기 고압펌프유닛으로 공급되도록 하는 체인지밸브유닛;을 포함하여 이루어지되,
상기 체인지밸브유닛은
몸체와,
상기 몸체에 구비되고, 가솔린 탱크에 연결되어 가솔린을 공급받는 제1입구와,
상기 몸체에 구비되고, 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 공급받는 제2입구와,
상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 가솔린 또는 엘피지를 공급하는 공유출구와,
상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 리턴되는 엘피지를 공급받는 리턴입구와,
상기 몸체에 구비되고, 상기 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 리턴시키는 리턴출구와,
상기 몸체에 구비되고, 상기 리턴입구와 리턴출구를 연결하는 리턴유로를 개폐하는 리턴솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 체인지밸브유닛은
상기 몸체에 구비되고, 상기 제1입구에 연결되는 가솔린유로를 개폐하는 제1솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 체인지밸브유닛은
상기 몸체에 구비되고, 상기 제2입구에 연결되는 엘피지유로를 개폐하는 제2솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 제1입구에 연결되고, 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 구동되어 고압의 가솔린을 공급하고, 엘피지가 리턴되는 리턴유로의 압력이 기준치 이하가 되면 구동을 중지하는 부스트펌프를 더 포함하고,
상기 리턴솔레노이드밸브는 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 설정시간이 경과되면 리턴유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치는 가솔린과 엘피지 겸용을 위한 대부분의 부품들이 체인지밸브유닛에 일체화되어 구비됨으로써, 엔진룸에 간이신속하게 장착할 수 있고, 부품들을 엔진룸의 이곳저곳에 장착하고 서로를 연결해야 하는 번거로움이 없고, 그에 따라 가솔린 차량 또는 엘피지 차량을 가솔린 및 엘피지 겸용 차량으로 간편하게 개조할 수 있는 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
도 1 은 종래기술에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 연료 전환공급장치의 구조를 보여주는 도면.
도 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치의 구조를 보여주는 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치의 구조를 간략화하여 보여주는 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 고압펌프유닛에 관한 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 체인지밸브유닛에 관한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 전기 집진장치에 관하여 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도2a 내지 도2d와 도3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치는 고압펌프유닛(100), 체인지밸브유닛(200)으로 대별되고, 주변의 구성품으로 엘피지탱크(20), 가솔린탱크(10), ECU(30), 고압 인젝터(40) 등을 포함하여 이루어진다.
먼저, 도2a와 도3을 참조하여 본 발명에 따른 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 대해 간략하게 설명한다.
상기 고압펌프유닛(100)은 상기 체인지밸브유닛(200)으로부터 가솔린 또는 엘피지를 연료로 공급받고, 공급받은 연료를 압축 및 펌핑하여 고압레일(41)을 통해 차량엔진(90)에 구비되는 고압 인젝터(40)로 공급한다. 상기 고압 인젝터(40)는 공급되는 연료를 차량엔진(90)의 연소실로 주입하여 폭발행정이 이루어지도록 한다.
그리고 상기 고압펌프유닛(100)은 엘피지 연료를 공급하는 경우 과고압의 엘피지를 엘피지탱크(20)로 리턴시키고, 연료가 엘피지에서 가솔린으로 교체된 초기에 잔존 엘피지를 엘피지탱크(20)로 리턴시킨다.
상기 체인지밸브유닛(200)은 가솔린과 엘피지를 교체하여 상기 고압펌프유닛(100)으로 공급한다. 다시 말해, 상기 체인지밸브유닛(200)은 가솔린을 고압펌프유닛(100)으로 공급하다가 ECU(30)의 제어에 의해 엘피지로 교체하여 고압펌프유닛(100)으로 공급하고, 엘피지를 고압펌프유닛(100)으로 공급하다가 ECU(30)의 제어에 의해 가솔린으로 교체하여 고압펌프유닛(100)으로 공급한다.
상기 가솔린탱크(10)와 엘피지탱크(20)는 각각 가솔린과 엘피지를 저장하고, 내부에는 저장된 가솔린과 엘피지를 상기 체인지밸브유닛(200)으로 공급하기 위한 펌프(11, 21)가 내장된다.
그리고 상기 가솔린탱크(10)와 엘피지탱크(20)의 출력라인에는 가솔린이나 엘피지가 상기 체인지밸브유닛(200)으로 공급되는 것을 전자적으로 제어하기 위한 솔레노이드밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 ECU(30)는 스위치를 통한 사용자의 연료교체신호나, 각종 센서 등에 의해 감지되는 데이터와 기설정된 프로그램에 따른 연료교체신호에 따라 연료가 교체되도록 상기 체인지밸브유닛(200), 솔레노이드밸브 등을 제어하고, 차량의 기존 ECU와 통합되어 고압펌프유닛(100)도 제어할 수 있다.
도2b는 도2a의 연료 전환공급장치와 비교하여, 체인지밸브유닛(200)에 엘피지유로를 개폐하는 제2솔레노이드밸브(222)가 구비되지 않은 연료 전환공급장치이고,
도2c는 도2a의 연료 전환공급장치와 비교하여, 체인지밸브유닛(200)에 부스트펌프(240)가 더 구비된 연료 전환공급장치이고,
도2d는 도2b의 연료 전환공급장치와 비교하여, 체인지밸브유닛(200)에 부스트펌프(240)가 더 구비된 연료 전환공급장치에 관한 것이다.
이하에서는 도4를 참조하여, 상기 고압펌프유닛(100)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도4a는 상기 고압펌프유닛(100)의 사시도이고, 도4b는 고압펌프유닛(100)의 내부구조를 보여주는 단면도이다.
상기 고압펌프유닛(100)는 상기 체인지밸브유닛(200)으로부터 가솔린이나 엘피지를 공급받는 주입구(111)와 엘피지를 리턴시키는 리턴니플(130)이 구비된 상부바디(110)와, 차량엔진(90)으로 가솔린이나 엘피지를 공급하는 배출구(121)가 구비된 하부바디(120)와, 상기 하부바디(120)로 유입된 가솔린이나 엘피지를 펌핑하여 차량엔진(90)으로 출력되도록 하는 고압펌프부재(140)와, 고압펌프유닛(100)을 엔진룸의 구조물에 장착시키는 브라켓(150)을 포함하여 이루어진다.
상기 상부바디(110)에는 상기 주입구(111)를 통해 주입되는 연료(즉, 가솔린 또는 엘피지)의 압력을 흡수하여 고압펌프유닛(100) 내부의 압력변화가 급변하지 않도록 하는 댐퍼(112)가 구비된다.
상기 하부바디(120)에는 연료가 상기 고압펌프부재(140)로 흡입되는 것을 단속하는 흡입밸브(122)와, 상기 흡입밸브(122)의 개폐압력을 조절하는 압력조절핀(123)과, 상기 고압펌프부재(140)에 의해 펌핑되는 연료가 상기 배출구(121)를 통해 배출되는 것을 단속하는 출구밸브(124)와, 상기 배출구(121)로 배출된 연료의 압력이 기준압력을 초과하는 경우에 배출된 연료의 일부가 하부바디(120)로 리턴되도록 하는 릴리프밸브(125)가 구비된다.
상기 고압펌프부재(140)는 실린더(141)와, 상기 실린더(141) 내부에서 승하강하는 피스톤(143)을 포함한다. 상기 피스톤(143)은 하강하여 연료를 압축실(142)로 흡입시키고, 승강하면서 압축실(142)로 흡입된 연료를 압축시켜서, 연료가 일정 압력 이상으로 압축되면 상기 출구밸브(124)를 개방시켜 상기 배출구(121)를 통해 배출되도록 한다.
상기 브라켓(150)은 상기 실린더(141)의 외주연에 회전 가능하게 결합되며, 승하강 가능하게 결합된다. 그리고 고정볼트(151)를 통해 실린더(141)의 외주연에 고정된다. 상기 브라켓(150)은 360도 회전 가능하여 상기 상부바디(110)와 하부바디(120)의 상대적인 방향을 조절할 수 있도록 하고, 승하강이 가능하여 상기 피스톤(143)의 상대적인 위치를 조절할 수 있도록 한다. 상기 피스톤(141)의 단부에는 캠(미도시)이 연결되어서 상기 피스톤(143)은 승하강 운동을 하게 된다. 이때, 상기 브라켓(150)을 통해 상기 피스톤(143)의 상대적인 위치를 조정함으로써 상기 피스톤(143)이 상기 실린더(141)의 압축실(142)에서 승하강하는 행정구간의 위치를 조절하게 된다. 그리고 실린더(141)와 피스톤(143) 사이에는 스프링(145)이 개재되어서 피스톤(143)의 승하강 완복운동이 부드럽게 행해지고 소음이 줄어들도록 완충작용을 한다.
상기 ECU(30)은 차량엔진(90)의 RPM 신호, 고압펌프유닛(100)의 온도, 엘피지의 온도와 압력, 가솔린의 압력, 리턴되는 엘피지의 양과 압력, 고압레일의 압력 등의 감지신호와 사용자의 조작에 따른 조작신호를 입력받고, 펌프, 솔레노이드밸브 등을 구동시키는 신호를 출력한다.
상기 ECU(30)는 엘피지로 운행되는 중에 인젝터(40)로 공급되는 엘피지의 압력이 낮은 경우 자동으로 가솔린으로 전환시켜 안정성을 높여준다.
상기 ECU(30)는 엘피지 연료로 초기 시동할 때 엘피지 연료의 공급압력을 빨리 상승시키기 위해 리턴솔레노이드밸브(223)가 일정 시간동안 닫혀있는 상태를 유지한 후에 열어줘서 엘피지를 순환시킨다.
상기 ECU(30)는 엘피지 호스의 파손이나 연료라인이 막히는 등의 이유로 엘피지가 원활하게 공급되지 않는 것으로 판단되면, 즉시 가솔린으로 전환하여 안정성을 확보한다.
상기 ECU(30)는 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 상기 리턴솔레노이드밸브를 설정시간이 경과한 후에 리턴유로를 폐쇄시킨다. 즉, 가솔린으로 교체시 리턴유로에 남아있는 잔존 엘피지가 엘피지탱크로 안전하게 리턴된 후에 리턴유로를 폐쇄시킨다.
도4c에는 상기 상부바디(110)에 구비되는 리턴니플(130)들이 도시되어 있다.
상기 리턴니플(130)에는 상기 상부바디(110)의 내부 압력이 기준치 이하가 되면 유로를 폐쇄시키는 리턴원웨이밸브(133)가 내장된다.
엘피지가 가솔린보다 열에 의한 팽창성이 커서, 엘피지의 압력이 가솔린보다 높게 공급된다. 그래서 상기 리턴원웨이밸브(133)는 상기 고압펌프유닛(100)에 가솔린이 공급되는 경우에는 개방되지 않고 폐쇄상태를 유지하고, 엘피지가 공급되는 경우로서 고압펌프유닛(100)의 내부 압력이 기준치 이상이 되면 개방되어 엘피지의 일부가 리턴니플(130)을 통해 체인지밸브유닛(200)으로 리턴되도록 한다. 그리고 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에도 잔량의 엘피지가 팽창하면서 압력이 기준치 이상으로 상승되어 리턴원웨이밸브(133)가 개방되어서 잔량의 엘피지가 리턴니플(130)을 통해 체인지밸브유닛(200)으로 리턴되도록 한다.
도4c의 [A]는 리턴호스가 수평방향으로 연결되는 수평형 리턴니플(130)이고, [B],[C]는 리턴호스가 수직방향으로 연결되는 수직형 리턴니플(130)이다. 그리고 [A],[B]는 오링(131)을 이용해 상부바디(110)에 밀폐되어 결합되는 리턴니플(130)이고, [C]는 테이퍼진 표면 구조를 통해 상부바디(110)에 밀폐되어 결합되는 리턴니플(130)이다.
이하에서는 도5를 참조하여, 체인지밸브유닛(200)에 관해 구체적으로 설명한다.
상기 체인지밸브유닛(200)은 몸체(210)와, 상기 몸체(210)에 결합되는 제1입구(211), 제2입구(212), 공유출구(213), 리턴입구(214), 리턴출구(215), 제1원웨이밸브(231), 제2원웨이밸브(232), 리턴솔레노이드밸브(223)를 포함하고, 제1솔레노이드밸브(221), 제2솔레노이드밸브(222), 부스트펌프(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1입구(211)는 호스를 통해 상기 가솔린탱크(10)에 연결되어서 가솔린이 몸체(210)로 유입되도록 하고, 상기 제2입구(212)는 호스를 통해 상기 엘피지탱크(20)에 연결되어서 엘피지가 몸체(210)로 유입되도록 한다.
상기 공유출구(213)는 호스를 통해 상기 고압펌프유닛(100)의 주입구(111)에 연결되어서 몸체(210)로 유입된 가솔린 또는 엘피지가 고압펌프유닛(100)으로 유출되도록 한다.
상기 리턴입구(214)는 호스를 통해 상기 고압펌프유닛(100)의 리턴니플(130)에 연결되어서 리턴되는 엘피지가 몸체(210)로 유입되도록 하고, 상기 리턴출구(215)는 호스를 통해 상기 엘피지탱크(20)에 연결되어서 리턴된 엘피지가 엘피지탱크(20)로 유출되도록 한다. 상기 리턴입구(214)는 조절볼트(216)을 통해 유로의 내경이 조절되어서 엘피지의 리턴량이 조절된다.
상기 제1원웨이밸브(231)는 상기 제1입구(211)와 연결되는 유로에 구비되고, 제1입구(211)로 유입되는 가솔린의 압력에 의해 개방되어서 가솔린이 몸체(210)로 유입되도록 하고, 연료의 교체로 몸체(210)로 엘피지가 유입되는 때에는 유입된 엘피지의 압력에 의해 폐쇄되어서 엘피지가 가솔린 탱크로 역류하지 않도록 한다.
상기 제2원웨이밸브(232)는 상기 제2입구(212)와 연결되는 유로에 구비되고, 제2입구(212)로 유입되는 엘피지의 압력에 의해 개방되어서 엘피지가 몸체(210)로 유입되도록 하고, 연료의 교체로 몸체(210)로 가솔린이 유입되는 때에는 유입된 가솔린의 압력에 의해 폐쇄되어서 가솔린이 엘피지 탱크로 역류하지 않도록 한다.
상기 리턴솔레노이드밸브(223)는 상기 리턴입구(214)와 리턴출구(215)를 연결하는 몸체(210)의 리턴유로를 개폐시킨다.
상기 리턴솔레노이드밸브(223)는 가솔린이 연료로 차량엔진(90)에 공급되는 경우에는 리턴유로를 폐쇄시키고, 엘피지가 연료로 차량엔진(90)에 공급되는 경우에는 리턴유로를 개방시켜 과압의 엘피지가 리턴되도록 한다.
그리고 리턴솔레노이드밸브(223)는 연료가 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 일정시간 지연되어 리턴유로를 폐쇄시킴으로써 교체 초기에 잔존 엘피지가 리턴되도록 하고, 이후에 리턴유로에 남아있는 엘피지가 고압펌프유닛(100)으로 역류하지 않도록 한다.
상기 제1솔레노이드밸브(221)와 제2솔레노이드밸브(222)는 상기 ECU(30)의 제어에 의해 각각 제1입구(211)와 연결되는 유로와 제2입구(212)와 연결되는 유로를 개폐한다. 즉, 가솔린이 공급되는 때에는 제1솔레노이드밸브(221)가 개방되어 가솔린이 몸체(210)로 유입될 수 있고 제2솔레노이드밸브(222)는 폐쇄되어 몸체(210)로 유입된 가솔린이 엘피지탱크(20)로 역류하지 않도록 하고, 엘피지가 공급되는 때에는 반대로 제2솔레노이드밸브(222)가 개방되어 엘피지가 몸체(210)로 유입될 수 있고 제1솔레노이드밸브(221)는 폐쇄되어 몸체(210)로 유입된 엘피지가 가솔린탱크(10)로 역류하지 않도록 한다.
상기 제1솔레노이드밸브(221)와 제2솔레노이드밸브(222)는 상기 제1원웨이밸브(231)와 제2원웨이밸브(232)와 함께 가솔린 유로와 엘피지 유로를 이중으로 개폐하여 가솔린과 엘피지의 전환공급의 안전사고를 보다 확실하게 방지한다.
상기 부스트펌프(240)는 상기 제1입구(211)에 연결되고, 연료가 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 구동되어서 고압의 가솔린이 몸체(210)로 유입되도록 하고, 엘피지가 리턴되는 리턴유로의 압력이 기준치 이하가 되면 구동을 중지한다.
일반적으로 엘피지의 압력이 가솔린의 압력보다 높기 때문에 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 엘피지가 있는 몸체(210)의 압력이 가솔린이 공급되는 압력보다 높아서 가솔린이 몸체(210)로 유입되지 못할 수 있다. 이때, 상기 부스터펌프가 가솔린의 압력을 높임으로써 교체 초기에 가솔린이 몸체(210)로 유입될 수 있다. 그리고 리턴유로의 압력이 기준치 이하로 낮아진 경우는 엘피지에서 가솔린으로 교체가 완료된 것이기에 부스트펌프(240)의 구동은 중지된다.
이하에서는 도2a와 도3을 참조하여, 엘피지로 운행되는 경우와 가솔린으로 운행되는 경우 구성요소들의 작동관계를 설명한다.
엘피지로 운행 시, 엘피지 탱크의 펌프가 작동되고, 솔레노이드 밸브가 개방되어서 엘피지탱크(20)에 저장된 엘피지가 체인지밸브유닛(200)으로 공급된다. 엘피지가 공급되면 제2솔레노이드밸브(222)에 전원이 공급되어 유로를 개방하고, 유로로 공급된 엘피지의 압력에 제2원웨이밸브(232)를 개방시켜 엘피지가 몸체(210) 내부로 유입된다. 이때, 엘피지의 공급압력은 가솔린의 공급압력 보다 높아 제1원웨이밸브(231)를 차단(폐쇄)하고 엘피지가 가솔린탱크(10)로 유입되는 것을 방지한다. 몸체(210)로 유입된 고압의 엘피지는 공유출구(213)로 배출되어 고압펌프유닛(100)으로 유입되고, 고압펌프유닛(100)은 펌핑하여 유이된 고압의 엘피지를 차량엔진(90)의 인젝터(40)로 보내고, 인젝터(40)는 엘피지를 연속실로 분사한다. 고압펌프유닛(100)에서 고압 엘피지의 일부는 리턴니플(130)과 리턴솔레노이드밸브(223)를 통해 체인지밸브유닛(200)으로 유입되고 다시 엘피지탱크(20)로 리턴되어서, 엘피지가 기화팽창하여 고압펌프의 펌핑이 안되는 것을 방지한다. 리턴되는 엘피지는 고압펌프를 냉각시키는 역할을 하고, 기화된 엘피지 가스를 탱크로 다시 회수하는 역할을 한다.
사용자의 스위치 조작 또는 엘피지의 부족으로 인한 가솔린 운행으로 전환시 엘피지탱크(20)의 펌프와 솔레노이드밸브는 전원공급이 차단되고 체인지밸브유닛(200)으로의 엘피지 공급이 멈추고, 가솔린탱크(10)의 펌프는 전원공급이 시작되어 가솔린을 펌핑한다. 그리고 체인지밸브유닛(200)의 제2솔레노이드밸브(222)는 차단(폐쇄)되고, 제1솔레노이드밸브(221)는 개방되어서 가솔린탱크(10)의 가솔린이 공급된다. 이때, 리턴솔레노이드밸브(223)는 타이머로 인해 지연되어 리턴유로를 차단함으로써, 리턴유로상 잔류 엘피지를 다시엘피지탱크(20)로 회수 되고, 리턴니플(130)의 리턴원웨이밸브(133)(133)도 닫혀 리턴 라인의 연료가 고압펌프유닛(100)으로 역류되는것을 막아주고, 엘피지의 기화팽창으로 인한 고압펌프유닛(100)의 펌핑이 안되는 것을 막아준다. 엘피지의 리턴으로 가솔린의 공급압력 보다 낮아지면 제1원웨이밸브(231)가 열리고 제2원웨이밸브(232)는 압력차에 의해 기계적으로 닫혀 가솔린이 엘피지탱크(20)로 넘어가는것을 방지하과 가솔린이 고압펌프유닛(100)으로 유입되어 차량엔진(90)이 가솔린 연료로 운행되도록 전환된다. 이런과정을 거쳐 가솔린으로 전환시 엘피지의 가스팽창으로 인한 가솔린 유입이 안되 시동이 꺼지는 현상을 해결하고, 부스트펌프(240) 없이도 엘피지와 휘발유 간 전환활수 있다.
도2b는 제2솔레노이드밸브(222)를 사용하지 않고 제2원웨이밸브(232)의 스프링 강도를 높여 엘피지라인에 일정 압력의 엘피지를 보유하고 있게 하고, 시동 시 엘피지 기준압력이 보다 더 빨리 사용 압력으로 도달 하게하여 시동성을 좋게 한다. 가솔린으로 전환시 엘피지탱크(20)의 펌프와 솔레노이드밸브가 닫히고, 제2원웨이밸브(232)의 강한 스프링에 의해 제2원웨이밸브(232)가가 빨리 닫이고, 엘피지와 가솔린의 공유 라인에 있는 엘피지가 더 빨리 리턴되어 기화팽창으로 인한 고압펌프유닛(100)의 펌핑이 안되는 것을 막아준다. 기화팽창으로 압력이 상승 될시 제2솔레노이드밸브(222)가 오작동 할 가능성 있기에 제2솔레노이드밸브(222)를 사용 하지 않아 고장율을 낮출 수 있다. 그리고 제2솔레노이드밸브(222)를 사용 하지않아 체인지밸브유닛(200)을 보다 더 소형화,경량화,단순화 하여 장착성이 편리 하고 제조원가도 줄어들며 제품 불량률도 낮다.
도2c와 도2d는 도2a와 도2b의 체인지밸브유닛(200)에 부스트펌프(240)가 더 구비된 타입이다. 부스터펌프는 엘피지 운행에서 가솔린 운행으로 전환되는 초기에 작동하여 가솔린이 체인지밸브유닛(200)으로 안정적으로 공급되도록 하고, 리턴유로의 잔류 엘피지가 엘피지탱크(20)로 회수된 때에 작동을 멈춘다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 가솔린탱크 20 : 엘피지탱크
30 : ECU 40 : 고압 인젝터
100 : 고압펌프유닛 110 : 상부바디
120 : 하부바디 130 : 리턴니플
133 : 리턴원웨이밸브 140 : 고압펌프부재
150 : 브라켓 200 : 체인지밸브유닛
210 : 몸체 211 : 제1입구
212 : 제2입구 213 : 공유출구
214 : 리턴입구 215 : 리턴출구
221 : 제1솔레노이드밸브 222 : 제2솔레노이드밸브
223 : 리턴솔레노이드밸브 231 : 제1원웨이밸브
232 : 제2원웨이밸브 240 : 부스트펌프

Claims (4)

  1. 차량엔진에 연료를 공급하는 고압펌프유닛;
    가솔린 또는 엘피지가 교체되어 상기 고압펌프유닛으로 공급되도록 하는 체인지밸브유닛;을 포함하여 이루어지되,

    상기 체인지밸브유닛은
    몸체와,
    상기 몸체에 구비되고, 가솔린 탱크에 연결되어 가솔린을 공급받는 제1입구와,
    상기 몸체에 구비되고, 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 공급받는 제2입구와,
    상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 가솔린 또는 엘피지를 공급하는 공유출구와,
    상기 몸체에 구비되고, 상기 고압펌프유닛에 연결되어 리턴되는 엘피지를 공급받는 리턴입구와,
    상기 몸체에 구비되고, 상기 엘피지 탱크에 연결되어 엘피지를 리턴시키는 리턴출구와,
    상기 몸체에 구비되고, 상기 리턴입구와 리턴출구를 연결하는 리턴유로를 개폐하는 리턴솔레노이드밸브를 포함하고,

    상기 고압펌프유닛은
    상기 체인지밸브유닛으로부터 가솔린이나 엘피지를 공급받는 주입구와 엘피지를 리턴시키는 리턴니플이 구비된 상부바디와,
    차량엔진으로 가솔린이나 엘피지를 공급하는 배출구가 구비된 하부바디와,
    상기 하부바디로 유입된 가솔린이나 엘피지를 펌핑하여 차량엔진으로 출력되도록 하는 고압펌프부재와,
    고압펌프유닛을 엔진룸의 구조물에 장착시키는 브라켓을 포함하고,

    상기 상부바디에는 상기 주입구를 통해 주입되는 연료의 압력을 흡수하여 고압펌프유닛 내부의 압력변화가 급변하지 않도록 하는 댐퍼가 구비되고,
    상기 고압펌프부재는 실린더와, 상기 실린더 내부에서 승하강하는 피스톤을 포함하고,
    상기 브라켓은 상기 실린더의 외주연에 회전 가능하게 결합되며, 승하강 가능하게 결합되고, 고정볼트를 통해 실린더의 외주연에 고정 결합되고,
    상기 실린더와 피스톤 사이에는 스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는
    가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 체인지밸브유닛은
    상기 몸체에 구비되고, 상기 제1입구에 연결되는 가솔린유로를 개폐하는 제1솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 체인지밸브유닛은
    상기 몸체에 구비되고, 상기 제2입구에 연결되는 엘피지유로를 개폐하는 제2솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1입구에 연결되고, 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 구동되어 고압의 가솔린을 공급하고, 엘피지가 리턴되는 리턴유로의 압력이 기준치 이하가 되면 구동을 중지하는 부스트펌프를 더 포함하고,
    상기 리턴솔레노이드밸브는 엘피지에서 가솔린으로 교체되는 초기에 설정시간이 경과되면 리턴유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는
    가솔린과 엘피지 겸용 차량의 전자식 연료 전환공급장치.
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