KR20030087399A

KR20030087399A - 엘피아이 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와그 제어방법

Info

Publication number: KR20030087399A
Application number: KR1020020025458A
Authority: KR
Inventors: 최홍석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2003-11-14
Also published as: KR100633397B1

Abstract

본 발명은 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법에 관한 것으로서,

종래의 LPI 시스템의 경우 연료라인 내의 압력이 과도하게 높아질경우 연료라인 내의 연료(LPG)가 자동으로 연료탱크(봄베) 측으로 빠져나가도록 설계되어 있기 때문에 엔진 오프 후 연료라인 내에 모든 연료가 연료탱크 측으로 빠져나가게 되고, 이에 의해 엔진 초기 시동시 연료탱크로 부터 엔진으로 LPG가 공급되는데 소요되는 시간이 길어짐에 따라 시동시간이 길어지고, 겨울철 냉시동시에는 시동이 잘 걸리지 않게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 연료탱크와 엔진을 연결하는 연료라인의 일단에 연료탱크와 연통되는 별도의 바이패스라인을 설치하고, 상기 바이패스라인의 출구측에 연료라인의 압력이 과도하게 높을때 개방되어 연료라인의 압력상태가 일정치를 유지하도록 하는 압력제어밸브를 설치하므로서, LPG 차량의 엔진 오프 이후 연료라인 내의 연료압이 과도하게 강하되는 것을 방지하여 LPG 차량의 시동 지연현상을 방지하면서 냉시동성을 향상시킬 수 있도록 한 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

엘피아이 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법{Preventing device of pressure lose in fuel line and control method thereof}

본 발명은 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 LPG 차량의 엔진 오프 이후 연료라인 내의 연료압이 과도하게강하되는 것을 방지하여 LPG 차량의 시동 지연현상을 방지하면서 냉시동성을 향상시킬 수 있도록 한 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

현재 LPG를 연료로 사용하는 차량에서는 믹서와 증발기를 이용하여 액체상태의 LPG를 기화시켜 엔진의 연료로서 사용하고 있다.

하지만, 상기와같이 믹서와 증발기를 이용하는 시스템에서는 겨울철 엔진 시동이 어렵고 동력성능 및 연비수준이 저하될 뿐만 아니라 LPG 연료의 타르 문제로 인한 소비자의 정비 주기 미 준수로 인하여 아이들 불안정 및 시동 꺼짐 현상까지도 발생하는 문제점들이 발생하고 있었다.

이와같은 문제점을 해결을 위해 초기 시동시 가솔린 연료를 엔진으로 공급하는 Bi-Fuel system 이 유럽 등지에서 제공되고 있으나 이러한 시스템은 가격이 매우 고가일 뿐만 아니라 중량이 증대되어 차량의 연비가 매우 악화되는 문제점을 가지고 있다.

상기한 여러가지 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술이 LPI system이다.

LPI 시스템은 가솔린 차량과 같이 연료인 LPG를 인젝터(injector)를 통하여 연소실에 직접 분사시키는 방법을 채택한 것으로서, 이러한 경우 믹서와 증발기를 사용하지 않고 인젝터를 통한 ECU의 제어에 의해 LPG를 연소실에 공급함에 따라 연비 및 동력성능을 향상시키고, 정비주기의 불만 등 과거 LPG 차량의 고질적인 문제점들을 완전히 해결할 수 있는 시스템이다.

그러나, 종래의 LPI 시스템의 경우 연료라인 내의 압력이 과도하게 높아질경우 연료라인 내의 연료(LPG)가 자동으로 연료탱크(봄베) 측으로 빠져나가도록 설계되어 있기 때문에 엔진 오프 후 연료라인 내에 모든 연료가 연료탱크 측으로 빠져나가게 되고, 이에 의해 엔진 초기 시동시 연료탱크로 부터 엔진으로 LPG가 공급되는데 소요되는 시간이 길어짐에 따라 시동시간이 길어지고, 겨울철 냉시동시에는 시동이 잘 걸리지 않게되는 문제점이 발생하고 있었다.

상기와같이 연료라인 내의 압력이 과도하게 높을 경우 연료라인 내부의 연료가 모두 연료탱크측으로 빠져나가도록 하고 있는 이유는 현행 고압가스 법규에 "LPG 연료의 연료라인에 이상 고압이 발생할때 LPG 연료는 연료탱크측으로 이동하여야 할 것" 이라고 규정되어 있기 때문이며, 상기와같은 이유로인해 LPI 시스템에 있어서도 시동시간이 지연될뿐만 아니라 냉시동성이 악화되는 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 연료탱크와 엔진을 연결하는 연료라인의 일단에 연료탱크와 연통되는 별도의 바이패스라인을 설치하고, 상기 바이패스라인의 출구측에 연료라인의 압력이 과도하게 높을때 개방되어 연료라인의 압력상태가 일정치를 유지하도록 하는 압력제어밸브를 설치하므로서, LPG 차량의 엔진 오프 이후 연료라인 내의 연료압이 과도하게 강하되는 것을 방지하여 LPG 차량의 시동 지연현상을 방지하면서 냉시동성을 향상시킬 수 있도록 한 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

일정양의 LPG가 저장되는 연료탱크의 내부에 LPG의 퍼핑을 위한 연료펌프가 장착되고, 상기 연료펌프에 의해 펌핑되는 LPG를 엔진으로 공급하기 위한 연료라인이 연료탱크로부터 엔진을 향해 설치되며, 상기 연료라인의 도중에는 엔진측과 연료펌프 측에 엔진 오프시 연료라인 내의 압력이 일정압 이상일때 연료라인 내의 LPG가 연료탱크 측으로 피드백되도록 하는 제 1 및 제 2 셧오프밸브가 형성되어 있는 LPI 시스템에 있어서,

연료탱크 내부에 형성되어 있는 연료라인으로부터 분기되는 바이패스라인과;

상기 바이패스라인의 출구측에 설치되고, ECU의 제어에 따라 개폐되어 연료라인 내의 LPG가 연료탱크로 배출되도록 함에 따라 연료라인 내의 압력이 제어되도록 하는 압력제어밸브와;

연료라인 내의 압력을 감지하는 압력센서와;

엔진 오프시 상기 압력센서에서 감지되는 압력에 따라 압력제어밸브를 적절히 개폐시켜 연료라인내의 압력이 일정한 상태를 유지하도록 하는 ECU; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 ECU는 상기 압력센서에서 감지되는 압력이 일정치 이상일때 압력제어밸브를 개방시켜 연료라인 내부의 압력이 감소되도록 하고, 이후 연료라인 내의 압력이 일정치 이하로 떨어지면 다시 압력제어밸브를 닫아서 연료라인 내의 압력강하가 더이상 발생하지 않도록하는 것을 특징으로 한다.

상기한 연료라인의 압력강하 방지장치의 제어방법으로서,

LPI 시스템에 있어서,

엔진이 오프되는 것을 감지하는 제 1 단계와;

엔진 오프 상태에서 압력센서에서 감지되는 연료라인 내부의 압력상태를 감시하는 제 2 단계와;

제 2 단계에서 감지되는 압력값이 일정압력 이상이면 압력제어밸브를 개방시켜 연료라인 내의 압력이 감소되도록 하는 제 3 단계와;

제 3 단계 이후 압력센서에서 감지되는 압력값이 일정값 이하이면 압력제어밸브를 오프시켜 연료라인 내에서 더이상의 압력감소가 일어나지 않도록 하는 제 4 단계; 로 진행되는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 연료라인의 압력강하 방지장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 제어방법을 보인 플로우챠트.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료탱크 2 : 연료펌프

3 : 연료라인 4 : 바이패스라인

5 : 체크밸브 6 : 제 1 셧오프밸브

7 : 제 2 셧오프밸브 8 : 릴리프밸브

9 : 압력제어밸브 10 : 압력센서

11 : ECU

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 연료이 LPG가 저장되는 연료탱크를 나타내며, 이 연료탱크(1)의 내부에는 연료를 엔진측으로 펌핑하기 위한 연료펌프(2)가 설치된다.

상기 연료펌프(2)에는 펌핑되는 LPG를 엔진측으로 이송하기 위한 연료라인(3)이 연결되고, 연료펌프(2)의 출구측에는 체크밸브(5)를 설치하였으며, 또한 연료펌프(2)의 일측으로는 연료펌프(2)의 펌핑 동작시 연료라인(3) 내의 압력이 과도하게 높아질때 연료펌프(2)의 펌핑연료가 연료탱크(1)로 바이패스되도록 하는 릴리프밸브(8)가 설치된다.

상기 연료라인(3)의 도중에는 엔진측과 연료탱크(1) 측에 각각 별도의 제 1 및 제 2 셧오프밸브(6,7)를 형성하였는데, 상기 셧오프밸브(6,7)는 연료탱크(1) 측에서 엔진 측으로의 연료 이동은 허용하고, 엔진측으로부터 연료탱크(1) 측으로의 연료이동을 차단하는 것이며, 엔진 오프시 연료라인(3) 내의 압력이 과도하게 높아질때 완전히 개방되어 연료라인(3) 내의 LPG가 연료탱크(1) 측으로 빠져나갈 수 있도록 한다.

이와같은 셧오프밸브(6,7)는 종래의 LPI 시스템에도 적용되는 것으로서, 이 셧오프밸브(6,7)를 이용하여 연료라인(3) 내부의 압력이 과도하게 상승하였을때 그 내부의 연료가 자동으로 연료탱크(1) 측으로 빠져나가도록 하여 고압가스 법규를 만족하도록 하는 것이다.

본 발명에서는 상기와같은 셧오프밸브(6,7)의 동작에 의해 엔진오프시 연료라인(3) 내의 연료가 모두 연료탱크(1) 측으로 빠져나가는 것을 방지하여 엔진시동시간을 단축하면서 냉시동성을 향상시킬 수 있도록 하기위해 압력제어밸브(9), 압력센서(10), ECU(11) 등을 구성하였다.

상기 압력제어밸브(9)의 설치를 위해 도 1 에 도시된 바와같이 연료탱크(1) 내부에 위치하도록 연료라인(3)의 일측으로부터 바이패스라인(4)을 분기시키고, 이 바이패스라인(4)의 출구측에 상기 압력제어밸브(9)를 설치하였다.

압력센서(10)는 연료라인(3)의 도중에 설치하여 연료라인(3) 내부의 연료압을 감지하도록 하고, ECU(11)는 상기 압력센서(10)에서 감지되는 압력값에 따라 압력제어밸브(9)를 개폐시켜 연료라인(3) 내의 압력이 일정한 상태를 유지하도록 하였다.

본 발명의 동작을 도 1 과 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면 연료펌프(2)의 펌핑동작에 의해 LPG가 펌핑되어 연료라인(3)을 통해 엔진으로 공급된다.

이후, 엔진이 오프되면 ECU(11)는 이를 감지하고 압력센서(10)에서 감지되는 연료라인(3)의 압력상태를 감시한다.

엔진이 오프되면 연료라인(3) 내에서의 연료의 움직임이 없어지게되고, 엔진의 온도에 의해 연료라인(3) 내의 온도가 상승하면서 연료라인(3)의 내부 압력이 점차 상승하게 되며, 압력이 일정치를 넘어서게 되면 제 1 및 제 2 셧오프밸브(6,7)가 모두 개방되면서 LPG가 연료탱크(1) 측으로 역류하려고 한다.

하지만, 본 발명에서는 바이패스라인(4)의 출구측에 설치되어 있는 압력제어밸브(9)가 닫혀있는 상태이므로 상기 압력제어밸브(9)가 열릴때까지 연료의 역류는 발생하지 않게된다.

한편, 압력센서(10)는 연료라인(3) 내부의 압력상태를 감지하여 ECU(11)로 전송하고, ECU(11)는 압력센서(10)에서 감지되는 압력값이 일정값(약 12bar) 보다 커지게되면 이때부터 압력제어밸브(9)를 개방시킨다.

상기 압력제어밸브(9)가 개방됨에 따라 연료라인(3) 내부의 연료가 연료탱크(1) 로 역류하게되며, 이에의해 연료라인(3) 내부의 연료압은 순간적으로 감소하게되며, 압력센서(10)는 이 압력상태를 감지하여 ECU(11)로 전달한다.

상기 ECU(11)는 연료라인(3) 내부의 압력이 일정값(약 12bar) 이하로 감소한 것으로 판단되면 다시 압력제어밸브(9)를 닫아주어 더이상 연료가 연료탱크(1) 측으로 빠져나가지 않도록 하는 것이다.

상기와같이 연료라인(3) 내부의 압력이 일정값(약 12bar) 이상이 되면 압력제어밸브(9)를 열어주고, 압력이 일정값(약 12bar) 이하이면 다시 압력제어밸브(9)를 닫아주는 제어동작을 반복함에 따라 연료라인(3) 내의 연료압은 항상 일정한 상태를 유지하게되면서 연료압의 과도한 강하를 방지할 수 있게되고, 이에의해 엔진 시동시 연료가 엔진으로 공급되는 시간을 현저히 단축할 수 있게됨에 따라 엔진시동시간을 단축시킬 수 있으며, 냉시동성을 향상시킬 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 연료탱크와 엔진을 연결하는 연료라인의 일단에 연료탱크와 연통되는 별도의 바이패스라인을 설치하고, 상기 바이패스라인의 출구측에 연료라인의 압력이 과도하게 높을때 개방되어 연료라인의 압력상태가 일정치를 유지하도록 하는 압력제어밸브를 설치하므로서, LPG 차량의 엔진 오프 이후 연료라인 내의 연료압이 과도하게 강하되는 것을 방지하여 LPG 차량의 시동 지연현상을 방지하면서 냉시동성을 향상시킬 수 있도록 한 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치와 그 제어방법을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

일정양의 LPG가 저장되는 연료탱크(1)의 내부에 LPG의 퍼핑을 위한 연료펌프(2)가 장착되고, 상기 연료펌프(2)에 의해 펌핑되는 LPG를 엔진으로 공급하기 위한 연료라인(3)이 연료탱크(1)로부터 엔진을 향해 설치되며, 상기 연료라인(3)의 도중에는 엔진측과 연료펌프(2) 측에 엔진 오프시 연료라인(3) 내의 압력이 일정압 이상일때 연료라인(3) 내의 LPG가 연료탱크(1) 측으로 피드백되도록 하는 제 1 및 제 2 셧오프밸브(6,7)가 형성되어 있는 LPI 시스템에 있어서,

연료탱크(1) 내부에 형성되어 있는 연료라인(3)으로부터 분기되는 바이패스라인(4)과;

상기 바이패스라인(4)의 출구측에 설치되고, ECU(11)의 제어에 따라 개폐되어 연료라인(3) 내의 LPG가 연료탱크(1)로 배출되도록 함에 따라 연료라인(3) 내의 압력이 제어되도록 하는 압력제어밸브(9)와;

연료라인(3) 내의 압력을 감지하는 압력센서(10)와;

엔진 오프시 상기 압력센서(10)에서 감지되는 압력에 따라 압력제어밸브(9)를 적절히 개폐시켜 연료라인(3)내의 압력이 일정한 상태를 유지하도록 하는 ECU(11); 로 구성된 것을 특징으로 하는 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치.
제 1 항에 있어서,

상기 ECU(11)는 상기 압력센서(10)에서 감지되는 압력이 일정치 이상일때 압력제어밸브(9)를 개방시켜 연료라인(3) 내부의 압력이 감소되도록 하고, 이후 연료라인(3) 내의 압력이 일정치 이하로 떨어지면 다시 압력제어밸브(9)를 닫아서 연료라인(3) 내의 압력강하가 더이상 발생하지 않도록하는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치.
LPI 시스템에 있어서,

엔진이 오프되는 것을 감지하는 제 1 단계와;

엔진 오프 상태에서 압력센서(10)에서 감지되는 연료라인(3) 내부의 압력상태를 감시하는 제 2 단계와;

제 2 단계에서 감지되는 압력값이 일정압력 이상이면 압력제어밸브(9)를 개방시켜 연료라인(3) 내의 압력이 감소되도록 하는 제 3 단계와;

제 3 단계 이후 압력센서(10)에서 감지되는 압력값이 일정값 이하이면 압력제어밸브(9)를 오프시켜 연료라인 내에서 더이상의 압력감소가 일어나지 않도록 하는 제 4 단계; 로 진행되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템에서의 연료라인의 압력강하 방지장치.