KR20090064074A

KR20090064074A - 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템

Info

Publication number: KR20090064074A
Application number: KR1020070131638A
Authority: KR
Inventors: 이우익
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18
Also published as: KR100999613B1; CN101457711A

Abstract

초기 시동시의 지연시간을 없애거나 최소화할 수 있으며, 시동 오프시 셔트-오프 밸브와 인젝터 사이에 잔존하는 회수함으로써, 인젝터를 통한 가스 누출을 방지할 수 있도록 한 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템을 제공할 목적으로;

LPG가 충진되는 연료 봄베와 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터는 연료 공급라인과 연료 리턴라인으로 연결되어 상기 연료 공급라인에는 연료 봄베내에서 연료펌프가 배치되고, 이 연료펌프에 하류측에 멀티밸브와 셔트-오프 밸브가 순차적으로 배치되며, 상기 연료 리턴라인에는 연료 압력 레귤레이터와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료 압력 및 온도 센서가 배치되어 LPG 연료를 고압 액상으로 분사하는 엘피아이(LPI) 차량에 있어서,

상기 셔트-오프 밸브와 가스 인젝터에 사이에 시동 오프시 일정량의 액상 LPG를 보관하였다가 시동 초기 액상의 LPG를 가스 인젝터로 공급할 수 있도록 하는 임시 연료 저장수단을 배치하여 이루어지는 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템을 제공한다.

개폐밸브, 솔레노이드, 가스 인젝터, 소형 봄베

Description

엘피아이 엔진의 연료 공급시스템{Fuel Supply System Of LPI Engine}

본 발명은 엘피아이(LIQUEFIED PETROLEUM GAS INJECTION: 이하 LPI 라고 칭함) 엔진의 연료 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초기 시동시 연료 공급 지연을 방지할 수 있도록 한 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템에 관한 것이다.

예컨대, 엘피아이(LPI) 차량이라고 함은 기존 LPG 차량의 가스 봄베내에 연료펌프를 장착하여 LPG를 액상의 상태에서 압송하여 가스 인젝터에서 분사되도록 하는 연료 계통을 채택하고 있는 차량을 지칭하며, 이러한 LPI 차량은 환경 규제 대응과 기존의 LPG 시스템이 가지고 있던 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

이러한 LPI 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, LPG가 충진되는 연료 탱크(102)와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터(104)는 연료 공급라인(106)과 연료 리턴라인(108)으로 연결된다.

상기 연료 공급라인(106)에는 연료 탱크(102)내에 연료펌프(110)가 배치되고, 이 연료펌프(110)에 하류측에 멀티밸브(112)와 셔트-오프 밸브(114)가 순차적으로 배치되며, 상기 연료 리턴라인(108)에는 연료 압력 레귤레이터(116)와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료 압력 및 온도 센서(118)가 배치된다.

그리고 상기 가스 인젝터(104), 연료펌프(110), 멀티밸브(112), 셔트-오프 밸브(114), 인터페이스(120)를 통해 전자제어유닛(ECU)와 전기적으로 연결되어 제어되며, 연료 압력 및 온도 센서(118) 또한 인터페이스(120)를 통해 전자제어유닛(ECU)와 전기적으로 연결되어 연료에 대한 정보를 전자제어유닛(ECU)에 공급한다.

또한, 흡기계통에는 흡기온 센서(122), 맵센서(124), 스로틀 포지션 센서(126), 아이들 스피드 액튜에이터(128) 등을 구비하며, 배기계통에는 산소센서(130)를 구비하고, 엔진 자체에는 수온센서(132) 및 크랭크 포지션 센서(134)등을 구비하여 엔진 운전에 필요한 정보를 전자제어유닛(ECU)에 공급하거나, 이의 신호에 따라 제어되면서 최적의 상태로 운전이 이루어지게 되는 것이다.

상기 구성에 의하여 연료탱크내에 연료펌프가 액상의 LPG 연료를 연료 공급 라인을 통해 인젝터로 공급하고, 인젝터에서는 액상의 LPG 연료를 연소실에 직접 분사하게 된다.

그러나 엔진룸 내부 dsufy가 충분히 액화될 때까지 인젝터의 연료분사는 이루지지 않고 운전자에게는 LPI 표시를 클러스터에 점등시킴으로써, 일정시간(약 2~3초) 동안 크랭킹을 못하도록 경고하고 있다.

그리고 시동 오프시 셔트-오프 밸브로부터 연료가 차단되지만 셔트-오프 밸 브와 인젝터 사이에 잔존하는 액상의 연료가 온도 상승등으로 인하여 기화됨으로써, 압력이 급증하고 이로 인하여 인젝터의 가스 누출을 초래한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 초기 시동시의 지연시간을 없애거나 최소화할 수 있으며, 시동 오프시 셔트-오프 밸브와 인젝터 사이에 잔존하는 회수함으로써, 인젝터를 통한 가스 누출을 방지할 수 있도록 한 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, LPG가 충진되는 연료 봄베와 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터는 연료 공급라인과 연료 리턴라인으로 연결되어 상기 연료 공급라인에는 연료 봄베내에서 연료펌프가 배치되고, 이 연료펌프에 하류측에 멀티밸브와 셔트-오프 밸브가 순차적으로 배치되며, 상기 연료 리턴라인에는 연료 압력 레귤레이터와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료 압력 및 온도 센서가 배치되어 LPG 연료를 고압 액상으로 분사하는 엘피아이(LPI) 차량에 있어서,

상기에서 임시 연료 저장수단은 일정 용량을 가는 소형 봄베로서, 연료 공급라인과 연결되는 연료 유입구와, 상기 연료 유입구로 공급되 연료를 가스 인젝터로 공급하는 연료 출구와, 연료를 리턴시키는 리턴 출구와, 내부의 연료압력을 검출할 수 있도록 일측에 배치되는 압력센서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 3개의 연료 출입구에는 솔레노이드 밸브에 의하여 구동되는 개폐밸브가 각각 배치되고, 상기 솔레노이드 밸브는 시동키와 내붕녀료 압력을 근거로 한 ECU에 의하여 제어됨을 특징으로 한다.

상기 구성되는 본 발명에 의하면, 자동차 주행중에 임시 저장수단에 일정량의 연료와 압력이 유지될 수 있도록 하여 엔진이 시동되면 임시 연료 저장수단에 충전되어 있는 연료를 가스 인젝터로 공급하여 연료의 액상 변환에 따른 시동 지연시간을 없애거나, 최소화할 수 있게 되는 것이다.

또한, 시동 오프시에 연료 공급라인에 잔존하는 고압의 연로를 회수하거나, 리턴시킴으로서, 인젝터를 통한 가스의 누출을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 공급시스템의 구성도로서, LPG가 충진되는 연료 탱크(LPG Fuel Tank; 2)와, 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터(Gas Injector; 4)는 연료 공급라인(6)과 연료 리턴라인(8)으로 연결된다.

상기 연료 공급라인(6)에는 연료 탱크(2)내에 연료펌프(10)가 배치되고, 이 연료펌프(10)에 하류측에 멀티 밸브(Multi-Valve; 12)와 셔트-오프 밸브(Shut-Off Valve; 4)가 순차적으로 배치된다.

그리고 상기 연료 리턴라인(8)에는 연료 압력 레귤레이터(Fuel Pressure Regulator; 16)와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료 압력 및 온도 센서(Fuel Pressure /Temperature Sensor; 18)가 배치된다.

상기 가스 인젝터(4), 연료펌프(10), 멀티 밸브(12), 셔트-오프 밸브(14), 인터페이스(20)를 통해 전자제어유닛(ECU)와 전기적으로 연결되어 제어되며, 연료 압력 및 온도 센서(18) 또한 인터페이스(20)를 통해 전자제어유닛(ECU)와 전기적으로 연결되어 연료에 대한 정보를 전자제어유닛(ECU)에 공급한다.

또한, 흡기계통에는 흡기온 센서(Air Temperature Sensor; 22), 맵센서(MAF sensor; 24), 스로틀 포지션 센서(Throttle Position sensor; 26), 아이들 스피드 액튜에이터(Idle Speed Actuator; 28) 등을 구비한다.

그리고 배기계통에는 산소센서(30)를 구비하고, 엔진 자체에는 수온센서(water Temperature Sensor; 32) 및 크랭크 포지션 센서(Creank Position sensor; 34)등을 구비하여 엔진 운전에 필요한 정보를 전자제어유닛(ECU)에 공급하거나, 이의 신호에 따라 제어되면서 최적의 상태로 운전이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템에 있어서, 본 발명은 상기 셔트-오프 밸브(140와 가스 인젝터(4)에 임시 연료 저장수단을 배치하였다.

상기에서 임시 연료 저장수단이라고 함은 소형 봄베(40)를 의미하며, 이는 보저 연료 저장수단은 시동 오프시 일정량의 액상 LPG를 보관하였다가 시동 초기 액상의 LPG를 가스 인젝터(4)로 공급할 수 있도록 배치한 것이다.

이를 위하여 상기 임시 연료 저장수단을 형성하는 소형 봄베(40)는 도 2에서와 같이, 3개의 출입구를 갖게 되는데, 먼저 연료 공급라인(6)과 연결되는 연료 유입구(42)와, 상기 연료 유입구(42)로 공급되 연료를 가스 인젝터(4)로 공급하는 연료 출구(44)와, 잉여되는 유압을 리턴시키는 리턴 출구(46)를 포함하여 이루어지며, 소형 봄베(40)내의 연료압을 검출할 수 있는 압력센서(48)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 연료 입출구(42)(44)(46)에는 각각 솔레노이드에 의하여 동작되는 제1,2,3개폐밸브(50)(52)(54)가 배치되며, 상기 개폐밸브(50)(52)(54)를 구동시키는 제1,2,3 솔레노이드(SOL1)(SOL2)(SOL3)는 도 3에서와 같이 ECU에 의하여 제어되며, ECU에서는 시동키와 상기 압력센서(48)로부터 보내어지는 신호에 의하여 상기 제1,2,3 솔레노이드(SOL1)(SOL2)(SOL3)를 제어하게 된다.

상기 구성에 의하여 차량의 주행중에는 연료탱크(2)로부터 공급되는 연료가 소형 봄베(40)에 채워지면서 가스 인젝터(4)연료를 전달하여 주는 역할을 수행하게 된다.

그리고 상기와 같은 운행 과정에서 소형 봄베(40)내의 압력을 압력센서(54)에서 실시하여 규정 압력(5bar) 이상인 경우에는 제3 솔레노이드 밸브(SOL3)를 제어하여 제3 개폐밸브(54)를 개방 조작함으로써, 연료 리턴이 이루어지게 되는 것이 다.

또한, 시동이 오프되는 경우에는 우선적으로 제2 개폐밸브(52)를 차단하고, 연료 공급라인(6)에 남아 있는 고압의 연료를 회수하거나 리턴시킨 후에 모든 개폐밸브(50)(52)(54)가 차단된 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 모든 개폐 밸브(50)(52)(54)가 차단된 상태에서 소형 봄베(40)내의 연료는 분사 압력을 유지하면서 액상의 상태를 유지하며, 그 유량은 초기 시동시 연료탱크(2)로부터 액상의 연료가 공급될 때까지 가스 인젝터(4)로 공급할 수 있을 정도로 저장되는 것이다.

이에 따라 시동을 위하여 시동키를 조작하면 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)가 구동되면서 제2 개폐밸브(52)를 개방하여 상기 소형 봄베(40)내에 임시 저장되었던 연료가 가스 인젝터(4)로 공급되어 지연 시간 없이 시동이 이루어지게 되는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 공급시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 적용되는 입시 연료 저장수단의 단면도.

도 3은 본 발명을 운용하기 위한 블록도.

도 4는 종래 연료 공급시스템의 구성도이다.

Claims

LPG가 충진되는 연료 봄베와 엔진의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터는 연료 공급라인과 연료 리턴라인으로 연결되어 상기 연료 공급라인에는 연료 봄베내에서 연료펌프가 배치되고, 이 연료펌프에 하류측에 멀티밸브와 셔트-오프 밸브가 순차적으로 배치되며, 상기 연료 리턴라인에는 연료 압력 레귤레이터와 연료의 압력 및 온도를 검출할 수 있는 연료 압력 및 온도 센서가 배치되어 LPG 연료를 고압 액상으로 분사하는 엘피아이(LPI) 차량에 있어서,

상기 셔트-오프 밸브와 가스 인젝터에 사이에 시동 오프시 일정량의 액상 LPG를 보관하였다가 시동 초기 액상의 LPG를 가스 인젝터로 공급할 수 있도록 하는 임시 연료 저장수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템.
제1항에 있어서, 임시 연료 저장수단은 일정 용량을 가는 소형 봄베로서, 연료 공급라인과 연결되는 연료 유입구와, 상기 연료 유입구로 공급되 연료를 가스 인젝터로 공급하는 연료 출구와, 연료를 리턴시키는 리턴 출구와, 내부의 연료압력을 검출할 수 있도록 일측에 배치되는 압력센서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템,
제2항에 있어서, 상기 소형 봄베에 형성되는 3개의 연료 출입구에는 솔레노 이드 밸브에 의하여 구동되는 개폐밸브가 각각 배치됨을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템.
제3항에 있어서, 개폐밸브를 구동시키는 솔레노이드 밸브는 시동키와 내붕녀료 압력을 근거로 한 ECU에 의하여 제어됨을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급시스템.