KR20100117766A

KR20100117766A - Ｌｐｉ 시스템

Info

Publication number: KR20100117766A
Application number: KR1020090036397A
Authority: KR
Inventors: 신용남; 이병주
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-04

Abstract

본 발명은 봄베 내에 설치된 연료펌프를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브에 연결된 연료공급라인을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인을 통해 상기 봄베 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서, 상기 연료 공급라인과 회수라인에는 연료의 압력 및 공급량을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛이 설치되며, 상기 연료회수라인에는 가스연료가 역류하는 것을 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 엔진정지시 연료가 인젝터로 역류하는 것을 방지하여 인젝터로 연료가 누설되는 것을 방지하는 동시에 봄베로 연료가 리턴되는 효과를 제공한다. 또한, 연료의 누설이 발생하지 않아 배기가스 규제에 영향을 주지않는 효과를 제공한다.

LPI, 멀티밸브, 연료차단장치, 레귤레이터 유닛, 체크밸브

Description

ＬＰＩ 시스템{LPI SYSTEM}

본 발명은 LPI 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LPI 시스템의 연결구조를 개선하여 시스템의 안전성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 LPI 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection: LPG 액상 연료분사 장치)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 고압(5~15bar)으로 송출되는 액상 연료를 인젝터로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.

이러한 LPI 시스템은 액상의 연료를 분사하므로, 믹서 형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼라이저, 믹서 등의 구성 부품은 필요 없게 되었으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 펌프모듈, 연료공급라인, LPI 전용 ECU, 연료 압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.

이하, 종래의 LPI 시스템에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

즉, 종래의 LPI 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 연료가 저장되는 봄베(10)와, 상기 봄베(10) 내에 설치되며 봄베(10) 내에 저장된 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(20)와, 상기 연료펌프(20)를 통해 펌핑된 액상의 연료를 엔진(40)의 인젝터(41)에 공급하는 멀티밸브(30)를 포함하며, 상기 연료펌프(20)는 ECU(미도시)에 의해서 제어된다.

그리고 상기 멀티밸브(30)와 인젝터(41)는 연료공급라인(31)과 회수라인(32)을 통해 연결되며, 이를 통해 멀티밸브(30)를 통해 공급되는 연료는 연료공급라인(31)을 통과한 후 인젝터(41)에 의해 일부가 엔진(40)에 분사되고, 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인(32)을 통과한 후 멀티밸브(30)를 통해 다시 봄베(10) 내부에 회수된다.

또한, 연료공급라인(31)과 회수라인(32)에는 연료의 압력 및 공급량을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛(50)이 설치된다.

다시 말해, 상기 레귤레이터 유닛(50)은 봄베(10)에서 송출된 고압의 연료를 다이어프램과 스프링의 균형을 이용하여, 연료공급라인(31)의 연료 공급량 및 회수라인(32) 내의 압력을 항상 5bar로 유지시키는 역할을 한다.

상기 레귤레이터 유닛(50)은 연료 압력 레귤레이터(51), 가스 압력 측정센서(GPS: 52), 가스 온도 측정센서(GTS: 53) 및 연료 차단 솔레노이드 밸브(54)를 내장하고 있으며, 이를 통해 연료라인의 연료 공급 및 차단을 제어하게 된다.

또한, 상기 봄베(10)에는 내부에 충전된 가스연료의 과충전을 방지하기 위해 과충전방지밸브(70)가 설치되어 있으며, 상기 연료공급라인(31)에는 공급되는 연료에 포함되어 있는 이물질을 여과하기 위한 필터(60)가 설치되어 있다.

따라서, 상기와 같은 구성을 가지는 LPI 시스템을 통해 시동성 향상, 정밀한 연료 제어로 배출가스 저감 및 타르 생성 및 역화(BACK-FIRE) 발생문제를 개선할 수 있으며, 더불어 가솔린 엔진과 동등 수준의 뛰어난 동력 성능을 발휘할 수 있다.

그러나 종래의 LPI 시스템은 엔진정지시 인젝터(41)를 통해 분사 한 후 남은 연료가 연료회수라인(32)은 통해 봄베(10) 쪽으로 리턴될 때 봄베(10)의 압력이 연료회수라인(32)의 압력보다 높을 경우가 생기며, 이때 연료회수라인(32) 상의 연료가 봄베(10)로 리턴되지 않고 역류하여 인젝터(41)를 통해 연료가 누설될 수 있는 문제점 있었다.

또한, 연료의 누설로 인해 배기가스 규제에 나쁜 영향을 끼치는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진정지시 연료가 인젝터로 역류하여 누설되지 않으며 봄베로 연료가 리턴되도록 구성되는 LPI 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LPI 시스템, 봄베 내에 설치된 연료펌프를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브에 연결된 연료공급라인을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인을 통해 상기 봄베 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서, 상기 연료 공급라인과 회수라인에는 연료의 압력 및 공급량 을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛이 설치되며, 상기 연료회수라인에는 가스연료가 역류하는 것을 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체크밸브는, 유로가 형성되는 중공케이스와, 상기 유로를 개폐하는 작용편과, 상기 작용편에 탄성력을 인가하는 스프링 및 상기 작용편 반대측에 설치되어 스프링을 고정하는 스토퍼로 구성되며, 상기 중공케이스는 상기 레귤레이터 유닛 방향의 상기 연료회수라인과 결합되는 제1결합부와, 상기 제1결합부의 반대방향으로 형성되는 제2결합부로 구성되고, 상기 유로는 상기 작용편이 설치된 방향으로 내경이 작아지는 인입부가 형성된다.

아울러, 상기 레귤레이터 유닛은, 액상의 가스연료의 압력을 조절하기 위한 레귤레이터와, 연료의 흐름을 차단하는 연료차단 솔레노이드밸브로 구성된다.

그리고, 상기 레귤레이터 유닛에는 가스연료의 온도를 측정하는 가스온도 측정센서와, 가스연료의 압력을 측정하는 가스압력 측정센서가 더 구비된다.

한편, 상기 연료공급라인 내의 가스연료를 여과하는 필터가 더 포함된다.

또한, 상기 봄베에는 가스연료의 과충전을 방지하는 과충전방지밸브가 설치된다.

본 발명에 따른 LPI 시스템에 따르면, 엔진정지시 연료가 인젝터로 역류되는 것을 방지하여 인젝터로 연료가 누설되는 것을 방지하는 동시에 봄베로 연료가 리턴되는 효과를 제공한다.

또한, 연료의 누설이 발생하지 않아 배기가스 규제에 영향을 주지않는 효과를 제공한다.

또한, 엔진정지 후 시간이 지남에 따라 봄베의 압력이 낮아지기 때문에 연료회수라인 상의 연료가 봄베로 리턴되어 재 시동성이 향상되는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 LPI 시스템을 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 LPI 시스템의 체크밸브를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 LPI 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 가스연료가 충전되는 봄베(100)와, 상기 봄베(100) 내의 가스연료를 펌프에 의해 액상으로 송출하는 펌프모듈(200)과, 상기 펌프모듈(200)을 통해 공급되는 액상의 연료를 인젝터(310)에 의해 분사하여 구동하는 엔진(300)과, 상기 펌프모듈(200)을 통해 공급되는 연료의 공급량을 조절하는 레귤레이터 유닛(400) 및 상기 엔진(300) 정지시에 가스연료가 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(500)를 포함한다.

여기서, 상기 봄베(100)와 인젝터(310)가 장착된 엔진(300)은 공지된 기술로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

한편, 상기 봄베(100)에는 연료가 과충전되는 것을 방지하기 위한 과충전방지밸브(110)가 설치되며, 상기 과충전방지밸브(110)는 봄베(100) 내에 충전된 가스연료의 수위에 따라 부상하는 플로트의 작용으로 과충전 상태 이전에 밸브가 자동으로 닫히도록 되어 있다.

이와 같은, 상기 과충전방지밸브(110)는 공지된 기술로 통상적으로 사용되고 있는 과충전방지밸브라면 모두 적용가능하며, 그에 따라 자세한 설명은 생략한다.

상기 펌프모듈(200)은 상기 봄베(100) 내에 설치되어 가스연료를 액상으로 펌핑하는 연료펌프(210)와, 상기 연료펌프(210)와 연결되어 연료펌프(210)를 통해 펌핑되는 액상의 연료를 상기 인젝터(310)에 송출하는 멀티밸브(220)를 포함한다.

상기 멀티밸브(220)는 액상의 연료를 엔진(300)의 인젝터(310)에 공급하거나 인젝터(310)로부터 회수되는 액상의 연료를 다시 봄베(100) 내부로 충전시키기 위한 것으로, 상기 인젝터(310)와 연료공급라인(230) 및 연료회수라인(240)를 통해 연결된다.

즉, 멀티밸브(220)는 상기 봄베(100)에 설치되는 밸브하우징, 연료의 누출 시 연료를 차단하는 연료차단 솔레노이드 밸브, 남은 연료를 탱크로 리턴시키는 리턴 밸브, 열간 재시동을 향상시키는 릴리프 밸브로 구성되어 있다.

또한, 상기 연료공급라인(230)에는 통과하는 연료에 포함되어 있는 이물질을 여과하기 위한 필터(231)가 설치되며, 상기 필터(231)를 통해 엔진(300)의 안정된 구동력을 확보할 수 있다.

한편, 상기 연료공급라인(230)과 회수라인(240)에는 연료의 압력 및 공급량 을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛(400)이 설치되며, 상기 레귤레이터 유닛(400)은 봄베(100)에서 송출된 고압의 연료를 조정하여, 연료공급라인(230)의 연료 공급량 및 연료회수라인(240) 내의 압력을 항상 일정수준을 유지시키는 역할을 한다.

상기 레귤레이터 유닛(400)은 상기 연료회수라인(240)을 통해 회수되는 연료의 압력을 설정된 압력으로 조절하기 위한 레귤레이터(410)가 설치되며, 상기 연료 공급라인(230) 내의 가스연료를 공급 및 차단하는 연료차단 솔레노이드밸브(420)가 설치되고, 상기 연료공급라인(230) 내의 가스연료의 온도를 측정하는 가스온도 측정센서(430)가 설치되며, 상기 연료 공급라인(230) 내의 가스연료의 압력을 측정하는 가스압력 측정센서(440)를 포함한다.

즉, 상기 레귤레이터 유닛(400)은 가스온도 측정센서(430) 및 가스압력 측정센서(440)를 통해 측정된 신호 값에 따라 연료차단 솔레노이드밸브(420)를 개방 또는 폐쇄함으로써 상기 연료 공급라인(230)을 통과하는 연료의 공급량을 조절하게 되며, 이에 따라 엔진(300)의 구동력을 조절할 수 있다.

또한, 상기 레귤레이터(410)는 연료회수라인(240)을 통해 회수되는 연료를 다이어프램과 스프링의 균형을 이용하여 연료 통로 내의 압력을 항상 5bar로 유지시키게 된다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 체크밸브(500)는 엔진(300)의 정지시에 상기 연료회수라인(240)을 통과하는 가스연료가 인젝터(310)로 역류하는 것을 방지하는 구성으로, 더욱 상세하게는, 유로(511)가 형성되는 중공케이스(510) 와, 상기 유로(511)를 개폐하는 작용편(520)과, 상기 작용편(520)에 탄성력을 인가하는 스프링(530) 및 상기 작용편(520) 반대 측에 설치되어 스프링(530)을 고정하는 스토퍼(540)로 구성된다.

또한, 상기 중공케이스(510)는 상기 레귤레이터 유닛(400) 후단에 설치된 상기 연료회수라인(240)과 결합되는 제1결합부(512)와, 상기 제1결합부(512)의 반대방향으로 형성되는 제2결합부(513)로 구성된다.

한편, 상기 유로(511)는 상기 작용편(520)이 설치되는 방향으로 내경이 작아지는 인입부(511a)가 형성된다.

이와 같이 구성되는 체크밸브(500)는, 상기 엔진(300)이 정지시에 봄베(100) 내부 연료의 압력이 상기 연료회수라인(240)의 압력보다 높아지며 상기 인젝터(310)로 연료가 역류될 수 있다. 이때, 상기 작용편(520)이 설치된 반대편 유로(511)로 연료가 역류되며, 역류된 연료에 의해 상기 작용편(520)은 상기 인입부(511a)를 막아주게 되어 연료의 역류를 방지하여 상기 인젝터(310)를 통한 연료의 누설을 방지하게 된다.

또한, 상기 엔진(300)의 구동시에는 상기 인입부(511a)를 통해 연료가 인입되며, 인입된 연료에 의해 작용편(520)은 뒤로 밀리며 상기 스프링(530)을 압축하여 상기 인입부(511a)를 통과한 연료가 상기 인입부(511a) 반대편 유로(511)를 통해 배출되어 상기 봄베(100)로 이동하게 된다. 이후, 상기 엔진(300)의 정지시에 상기 스프링(530)은 신장하여 상기 작용편(520)은 상기 인입부(511a)를 막아주게 된다.

한편, 상기 스프링(530)의 탄성력을 조정함에 따라 상기 봄베(100)로 리턴되는 연료의 압력을 조정하는 것이다.

이와 같은 구성을 가지는 LPI 시스템은 상기 봄베(100) 내에 설치된 펌프모듈(200)의 연료펌프(210)를 통해 액상의 가스연료를 펌핑하면, 멀티밸브(220)와 연료공급라인(230)을 통해 엔진(300)의 인젝터(310)로 공급하여 분사시킨다.

이때, 상기 연료 공급라인(230)을 통과하는 액상의 연료는 레귤레이터 유닛(400)의 연료차단 솔레노이드(420), 가스온도 측정센서(430) 및 가스압력 측정센서(440)를 통해 공급량이 조절된다.

이후, 상기 인젝터(310)에 의해 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인(240)을 통해 상기 레귤레이터 유닛(400)의 레귤레이터(410)를 통과하면서 일정한 압력으로 조절되고, 상기 봄베(100) 내부로 회수된다.

여기서, 봄베(100) 내부에 연료가 설정된 수위 이상 충전되었을 경우 상기 봄베(100)에 설치된 과충전방지밸브(110)에 의해 차단됨으로써 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이후, 엔진(300)의 정지시에 상기 체크밸브(500)에 의해 연료의 역류를 방지하여 상기 인젝터(310)를 통한 연료의 누설을 방지하는 것이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되는 않고 특허청구범위에 의하여 해석되 어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

도 1은 종래의 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LPI 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 LPI 시스템의 체크밸브를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 봄베 110 : 과충전방지밸브

200 : 펌프모듈 210 : 연료펌프

220 : 멀티밸브 300 : 엔진

310 : 인젝터 400 : 레귤레이터 유닛

410 : 레귤레이터 420 : 연료차단 솔레노이드밸브

430 : 가스온도 측정센서 440 : 가스압력 측정센서

500 : 체크밸브 510 : 중공케이스

511 : 유로 520 : 작용편

530 : 스프링 540 : 스토퍼

Claims

봄베 내에 설치된 연료펌프를 통해 액상의 가스연료를 펌핑한 후 멀티밸브에 연결된 연료공급라인을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 분사시키며 분사되지 않은 나머지 연료는 연료회수라인을 통해 상기 봄베 내부로 회수되도록 하는 LPI 시스템(Liquid Petroleum Injection)에 있어서,

상기 연료 공급라인과 회수라인에는 연료의 압력 및 공급량을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터 유닛이 설치되며,

상기 연료회수라인에는 가스연료가 역류하는 것을 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 체크밸브는,

유로가 형성되는 중공케이스와, 상기 유로를 개폐하는 작용편과, 상기 작용편에 탄성력을 인가하는 스프링 및 상기 작용편 반대측에 설치되어 스프링을 고정하는 스토퍼로 구성되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 중공케이스는 상기 레귤레이터 유닛 방향의 상기 연료회수라인과 결합되는 제1결합부와, 상기 제1결합부의 반대방향으로 형성되는 제2결합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 유로는 상기 작용편이 설치된 방향으로 내경이 작아지는 인입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 레귤레이터 유닛은,

액상의 가스연료의 압력을 조절하기 위한 레귤레이터와, 연료의 흐름을 차단하는 연료차단 솔레노이드밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 레귤레이터 유닛에는 가스연료의 온도를 측정하는 가스온도 측정센서와, 가스연료의 압력을 측정하는 가스압력 측정센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 연료공급라인 내의 가스연료를 여과하는 필터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 봄베에는 가스연료의 과충전을 방지하는 과충전방지밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템.