KR20120103833A - Direct injection type liquefied petroleum-gas injection system and control method theereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사함으로써 차량의 동력성능을 향상시키고, 연비를 절감하며, 탄소발생량을 저감하는 효과를 구현하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a direct injection Elpia system and a control method thereof, and more particularly, to pressurize the LPG fuel at high pressure and directly inject it into the engine to improve the power performance of the vehicle, reduce fuel consumption, and reduce carbon generation. The present invention relates to a direct injection elpia system and a control method thereof.
일반적으로 엘피지 연료 공급시스템은 카뷰레터(carburetor) 방식에 의해 공급되는 초기 1세대를 거쳐, 좀 더 배기가스 감소 효과를 위해 피드백(feed back) 제어 시스템이 적용이 되었다. In general, the LPG fuel supply system has been fed by a carburetor method, and a feed back control system has been applied to further reduce emissions.
그렇지만 2003년부터 적용되는 차량시스템에는 이보다 더 가혹한 배기가스 배출규제가 시행이 되어 엘피지 연료를 가압 송출하는 연료를 액상으로 분사하든가 혹은 기상분사를 통해 현재까지의 배기규제에 대응해 왔다. 그렇지만 점차 강화되는 환경보호와 연비저감이라는 2가지 목적을 동시에 달성하기 위해서는 연료분사 시스템에 대해서도 많은 변화가 요구되고 있다.However, vehicle systems that have been applied since 2003 have been subject to more severe exhaust emission regulations, and have been responding to the current exhaust regulations through the injection of fuels that pressurize or discharge Elpji fuel into the liquid phase or through gaseous injection. Nevertheless, many changes are required to the fuel injection system in order to simultaneously achieve the two goals of increasing environmental protection and fuel economy.
통상의 가스차량용 엘피아이 시스템(Liquid Petroleum Injection: 액상 연료분사 장치)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 엘피지 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 연료펌프에 의해 고압(5~15bar)으로 송출되는 액상 연료를 인젝터로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.The liquid petroleum injection system for a gas vehicle has a fuel pump installed in a cylinder and a high pressure (5 to 15 bar) by installing a fuel pump, unlike a mechanical LPG fuel system that depends on the pressure of the fuel tank. It is a structure for driving the engine by injecting the liquid fuel sent to the injector.
종래의 엘피아이 시스템은 인젝터에서 공급된 연료가 흡기밸브 직전에서 공기와 혼합된 후 엔진으로 공급된다.In the conventional ELPIA system, fuel supplied from an injector is mixed with air immediately before an intake valve and then supplied to an engine.
따라서 연료가 공기와 혼합된 후 엔진으로 분사되는 간접분사방식을 취하고 있어 가솔린연료의 직접분사방식보다 출력이 낮은 문제점이 있었다.Therefore, the indirect injection method in which the fuel is mixed with air and then injected into the engine has a problem of lower output than the direct injection method of gasoline fuel.
또한 가솔린 연료와 달리 엘피지 연료는 대기 온도 변화에 민감하게 반응하여 쉽게 기체 상태로 변화되므로, 봄베 내의 엘피지 연료 중 기상 부분은 에너지 변화로 쉽게 가압 송출시 캐비테이션(cavitation, 공동 현상)을 일으킨다.In addition, unlike gasoline fuels, the Elpji fuel is sensitive to changes in the air temperature and easily changes to a gaseous state, so the gaseous part of the Elpgi fuel in the bombe is easily changed by energy, causing cavitation (cavitation).
이에 따라, 종래의 엘피아이 시스템은 펌프 능력이 저하되어 연료공급 시스템이 원활히 작동되지 못하는 문제점이 발생함에 따라 차량 운행에 심각한 악영향을 미치게 된다.Accordingly, the conventional Elpia system has a serious adverse effect on the driving of the vehicle as the pump capacity is reduced and the fuel supply system does not operate smoothly.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 대한민국 특허 출원번호 제10-2009-0070720호(2009년 7월 31일 출원, 이하 '특허문헌 1'이라 함),에 직접분사 엘피아이 시스템을 개시하여 출원한 바 있다. In order to solve this problem, the present applicant discloses a direct injection Elpia this system in the Republic of Korea Patent Application No. 10-2009-0070720 (filed on July 31, 2009, hereinafter referred to as 'Patent Document 1') I've done it.
도 1은 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a direct injection Elpii system according to
도 1에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베(1), 봄베(1) 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프(3), 연료펌프(3)에서 펌핑된 연료를 엔진(E)으로 공급하는 연료공급라인(S), 엔진(E)의 연료를 봄베(1)로 회수하는 연료회수라인(R), 연료공급라인(S) 상에 설치되어 연료펌프(3)에서 펌핑된 연료를 고압으로 가압시켜 엔진(E)으로 공급하는 고압펌프(7), 고압펌프(7)의 토출측에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프(9), 딜리버리 파이프(9) 내의 연료 압력을 고압상태로 일정하게 유지하는 고압레귤레이터(8)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, the direct injection ELPAI system according to
딜리버리 파이프(9)에 고압으로 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하는 인젝터(I)는 딜리버리 파이프(9)로부터 연결관을 통해 연결되고, 엔진(E)의 실린더 헤드에 점화플러그(P)와 인접하여 결합된다.The injector I which directly injects the fuel filled with the
그리고 연료공급라인(S)에는 고압펌프(7)의 전단에 셧 오프 밸브(5)가 설치되며, 고압펌프(7)는 연료펌프(3)에서 펌핑되어 연료공급라인(S)으로 이송된 연료를 100~200bar로 가압시킨다. In the fuel supply line S, a shut-off
고압레귤레이터(8)는 인젝터(I)를 통해 분사되는 연료의 압력이 딜리버리 파이프(9) 내에서 고압상태, 예컨대 약 120bar 정도로 일정하게 유지되도록 하고, 그 이상의 오버플로우되는 압력을 봄베(2)로 회수되도록 하는 기능을 한다.The
연료회수라인(R)에는 고압펌프(7) 및 딜리버리 파이프(9)로부터 봄베(1)로 회수되는 연료의 압력을 감압하는 연료 압력 레귤레이터(6)가 설치된다. The fuel recovery line R is provided with a
즉, 고압펌프(7) 및 고압레귤레이터(8)로부터 회수되는 연료는 연료 압력 레귤레이터(6)에 의해 감압된 후 봄베(1) 내로 회수된다. That is, the fuel recovered from the
이에 따라, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 엔진에서 잔류된 연료 또는 고압레귤레이터에서 오버플로우된 연료를 봄베로 회수함으로써 봄베 내의 액상 연료 수위를 적정하게 유지하고, 봄베 내부의 빈 공간이 급격하게 증가하는 것을 방지하여 캐비테이션을 억제시켜 열평형 상태를 이루도록 한다.Accordingly, the direct injection ELPAI system according to
그리고 특허문헌1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 고압상태의 연료를 딜리버리 파이프로 공급하는 과정에서 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수도 있다. In addition, the direct injection ELPI system according to
하지만, 엔진에서 잔류된 연료 또는 고압레귤레이터에서 오버플로우된 연료는 고온 고압 상태를 가진다. However, the fuel remaining in the engine or the fuel overflowed in the high pressure regulator has a high temperature and high pressure.
즉, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료 압력 레귤레이터를 통해 회수되는 연료의 압력을 유지하여 봄베로 회수하지만, 봄베로 회수되는 연료가 여전히 고온 상태이므로 봄베 내부에 저장된 엘피지 연료 전체의 온도가 상승한다.That is, the direct injection Elpiai system according to
이에 따라, 특허문헌 1에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 봄베 내부에서 엘피지 연료가 기체상태로 변화하면서 연료의 가압송출시 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있었다. Accordingly, the direct injection ELP system according to
그리고 특허문헌 1은 딜리버리 파이프의 연료 압력을 일정하게 유지하는 고압레귤레이터와 회수되는 연료의 압력을 감압하는 연료 압력 레귤레이터를 각각 구비함에 따라 부품수가 증가하여 직접분사 엘피아이 시스템의 구성이 복잡해지고, 제작비용이 상승하는 문제점이 있었다. In addition,
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a direct injection Elpiai system and a control method for direct injection to the engine by pressurizing the Elpji fuel at high pressure.
본 발명의 다른 목적은 엘피지 연료의 회수라인을 제거하여 간단한 구조로 엘피지 연료를 공급하는 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a direct injection Elpiai system and a control method thereof for supplying the Elpji fuel in a simple structure by removing the recovery line of the Elpji fuel.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 봄베에 내장된 액체 상태의 엘피지 연료를 엔진의 연소실 내부로 직접분사하는 직접분사 엘피아이 시스템에 있어서, 상기 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터, 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프 및 상기 딜리버리 파이프에 연결되며 고압으로 충진된 액체 상태의 연료를 상기 연소실 내부로 직접분사하는 인젝터를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a direct injection Elpia system for directly injecting the liquid lipid fuel in the cylinder into the combustion chamber of the engine, in the interior of the cylinder And a fuel pump for pumping the fuel and supplying the fuel to the engine, a regulator for constantly maintaining the fuel pumped by the fuel pump at a preset set pressure, and a high pressure pump pressurizing the fuel held at the set pressure by the regulator at a high pressure. And a delivery pipe connected to the high pressure pump and filled with the fuel pressurized to a high pressure, and an injector connected directly to the delivery pipe and directly injecting the fuel in a liquid state filled with high pressure into the combustion chamber.
본 발명은 상기 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 고압펌프로부터 가압된 연료를 연소실 내부에 직접분사하도록 상기 인젝터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises an electronic control unit for controlling the driving of the injector to directly spray the fuel pressurized from the high pressure pump in the combustion chamber based on the target RPM of the engine.
상기 설정압력은 상기 봄베의 내부압력보다 5bar만큼 높은 압력으로 설정되고, 상기 레귤레이터는 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 상기 봄베로 리턴시키는 것을 특징으로 한다.The set pressure is set to a pressure 5bar higher than the internal pressure of the cylinder, and the regulator is characterized in that to return the fuel to the cylinder when the pressure of the fuel pumped by the fuel pump is higher than the set pressure.
본 발명은 상기 봄베에 저장된 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 연료공급라인, 상기 봄베에 설치되고 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 상기 연료공급라인으로 송출하는 멀티밸브 및 상기 연료공급라인 상에 설치되고 상기 전자제어유닛의 제어신호에 기초하여 상기 고압펌프로 공급되는 연료를 선택적으로 차단하는 셧 오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a fuel supply line for supplying fuel stored in the cylinder to the high pressure pump, a multi-valve for supplying fuel, which is installed in the cylinder and maintained at the set pressure by the regulator, to the fuel supply line and the fuel supply line. It is characterized in that it further comprises a shut-off valve installed on the top and selectively shut off the fuel supplied to the high pressure pump based on the control signal of the electronic control unit.
상기 고압펌프로 전달된 전체 연료는 상기 고압펌프에 의해 약 40 내지 150bar의 고압 상태로 가압되어 상기 딜리버리 파이프로 전달되는 것을 특징으로 한다.The entire fuel delivered to the high pressure pump is pressurized to a high pressure of about 40 to 150 bar by the high pressure pump is characterized in that it is delivered to the delivery pipe.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 엔진을 목표 RPM으로 회전시키기 위한 연료펌프 모터의 제어신호를 발생하는 단계, (b) 상기 제 (a)단계에서 발생된 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 단계, (c) 상기 제 (b)단계에서 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료의 압력을 레귤레이터에서 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 단계, (d) 상기 제 (c)단계에서 상기 설정압력으로 유지된 전체 연료를 고압펌프에서 고압으로 가압하여 딜리버리 파이프로 전달하는 단계 및 (e) 상기 제 (d)단계에서 고압으로 가압된 연료를 엔진 내부에 직접분사하여 엔진을 구동하는 단계를 포함한다.According to another feature of the invention, the present invention (a) generating a control signal of the fuel pump motor for rotating the engine to the target RPM, (b) based on the control signal generated in the (a) step Driving the motor, (c) maintaining the pressure of the fuel pumped by the driving of the motor in step (b) at a predetermined set pressure in the regulator, and (d) in step (c) Pressurizing the entire fuel maintained at the set pressure to a high pressure in a high pressure pump and delivering the fuel to the delivery pipe; and (e) directly injecting the fuel pressurized at high pressure in the step (d) into the engine to drive the engine. It includes.
상기 제 (c)단계는 상기 제 (b)단계에서 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베로 리턴시키고, 상기 설정압력 이하이면 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 한다.In the step (c), when the pressure of the fuel pumped in the step (b) is higher than the set pressure, the fuel is returned to the cylinder, and when the pressure is lower than the set pressure, the fuel is supplied to the high pressure pump.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고압펌프에 공급된 연료 중에서 일부를 바이패스시키는 바이패스 라인 및 딜리버리 파이프에 공급된 연료 중에서 연소실에 분사되고 남은 연료를 회수하는 연료회수라인을 제거하여 구조를 간단하게 할 수 있다.As described above, the present invention can simplify the structure by removing the bypass line for bypassing a part of the fuel supplied to the high pressure pump and the fuel recovery line for recovering the remaining fuel injected into the combustion chamber from the fuel supplied to the delivery pipe. can do.
이에 따라, 본 발명은 부품수를 줄이고, 시스템의 구성을 간결하게 함으로써 작업성을 향상시키고, 제작 비용을 절감할 수 있다.Accordingly, the present invention can reduce the number of parts, simplify the configuration of the system to improve workability and reduce manufacturing costs.
그리고 본 발명은 봄베 내부에 설치된 레귤레이터를 이용해 연료펌프로부터 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지시켜 연료공급라인을 통해 고압펌프로 공급함에 따라 연료공급과정에서 연료의 기화를 방지할 수 있다In addition, the present invention maintains the fuel pumped from the fuel pump at a predetermined set pressure using a regulator installed inside the cylinder to supply a high pressure pump through the fuel supply line to prevent the vaporization of fuel in the fuel supply process.
이에 따라, 본 발명은 고압펌프로 공급되는 연료량 및 압력을 일정하게 유지하여 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수 있다. Accordingly, the present invention can maintain a constant fuel amount and pressure supplied to the high pressure pump to prevent cavitation generated in the low pressure portion of the high pressure pump.
또 본 발명은 연료의 가압 송출과정에서 엘피지 연료의 기화로 인해 발생되는 캐비테이션을 최소화하여 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the pump efficiency by minimizing the cavitation generated by the vaporization of the LLP fuel in the pressurized delivery of fuel.
또한 본 발명은 레귤레이터를 이용해 연료펌프의 과도한 구동을 방지하여 연료펌프의 부하를 경감시킴으로써, 연료펌프의 고장 및 손상을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can prevent the excessive driving of the fuel pump using a regulator to reduce the load of the fuel pump, it is possible to prevent the failure and damage of the fuel pump.
결과적으로, 본 발명은 엔진의 연소실에 분사되는 고압의 액체 상태인 엘피지 연료의 분사량을 정밀하게 제어하여 가솔린 연료의 직접분사 방식과 유사하게 엘피지 연료 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감할 수 있다.As a result, the present invention precisely controls the injection amount of the high-pressure liquid state of the liquid oil injected into the combustion chamber of the engine to improve the power performance and fuel economy of the fuel oil vehicle, similar to the direct injection of gasoline fuel, and improves the carbon generation amount. Can be reduced.
도 1은 종래기술에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.1 is a block diagram of a direct injection Elpii system according to the prior art.
Figure 2 is a block diagram of a direct injection elpied system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart illustrating a step-by-step method for controlling a direct injection elpia system according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a direct injection Elpia system and a control method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 구성도이다. Figure 2 is a block diagram of a direct injection Elpiyi system according to a preferred embodiment of the present invention.
본 실시 예에서는 엔진 시동시 연료펌프(12)의 펌핑동작에 의해 연료를 초기에 일정 압력, 예컨대 약 2bar의 압력으로 펌핑하는데, 이와 같이 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료 압력을 '저압 상태'라 하고, 고압펌프(14)에 의해 가압된 연료 압력을 '고압 상태'라 한다.In the present embodiment, the fuel is initially pumped to a predetermined pressure, for example, a pressure of about 2 bar by the pumping operation of the
그리고 연료공급라인(S)을 통해 공급된 엘피지 연료를 고압펌프(14)의 유입구로부터 연료의 맥동을 감소시키는 댐퍼부까지의 경로를 '저압부'라 한다.The path from the inlet of the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베(11), 봄베(11) 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프(12), 연료펌프(12)에서 펌핑된 연료를 미리 설정된 압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터(16), 승압된 연료를 엔진(E)으로 공급하는 연료공급라인(S), 연료공급라인(S)을 통해 공급된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프(14), 고압펌프(14)로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 딜리버리 파이프(15), 딜리버리 파이프(15)에 고압으로 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하는 인젝터(I), 엔진(E)의 목표 RPM에 기초하여 연료펌프(12) 내부의 모터 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 ECU(17) 및 ECU(17)의 제어신호에 따라 상기 모터 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 모터 컨트롤러(18)를 포함한다. As illustrated in FIG. 2, the direct injection Elpiai system according to a preferred embodiment of the present invention is installed in a
그리고 연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단에는 셧 오프 밸브(19)가 설치된다. 셧 오프 밸브(19)는 ECU(17)의 제어신호에 따른 모터 컨트롤러(18)의 구동신호에 의해 개폐 동작하여 봄베(11)로부터 공급되는 연료를 선택적으로 차단한다.In addition, a shut-off
연료펌프(12)는 봄베(11) 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑한다.The
레귤레이터(16)는 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료의 압력을 미리 설정된 설정압력, 예컨대 봄베 압력+Δ5bar로 유지한다. The
이를 위해, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베(11) 내부로 리턴시키고, 설정압력 이하이면 연료를 멀티밸브(13)로 전달한다. To this end, the
즉, 레귤레이터(16)는 연료펌프(12)로부터 펌핑된 연료에 의해 내부 압력이 상기 설정압력보다 높아지면 내부에 구비된 밸브를 폐쇄하고, 설정압력이 다시 설정압력보다 낮아지면 상기 밸브를 개방하는 동작을 반복 수행한다.That is, the
예를 들어, 봄베(11) 내부의 압력은 계절에 따라 약 0-5bar이고, 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료는 최대 약 18bar까지 상승하게 된다.For example, the pressure inside the
상기 설정압력은 봄베(11)로부터 송출되는 연료를 일정 압력으로 유지하여 연료공급라인(S)에서 연료의 기화를 방지하도록 미리 설정되는 압력이다. The set pressure is a pressure set in advance to maintain the fuel discharged from the
따라서 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료를 설정압력인 봄베 압력+Δ5bar로 유지하게 된다.Therefore, the
이와 같이, 레귤레이터(16)에 의해 연료 압력이 설정압력으로 일정하게 유지되면, 봄베(11)에 설치된 멀티밸브(13)는 연료공급라인(S)을 통해 고압펌프(14) 측으로 연료를 송출한다. As such, when the fuel pressure is constantly maintained at the set pressure by the
본 발명은 봄베 내부에 구비된 레귤레이터를 이용해 미리 설정된 설정압력을 유지하여 연료공급라인을 통해 공급함에 따라 공급과정에서 연료의 기화를 방지하여 고압펌프로 공급되는 연료량 및 압력을 일정하게 유지한다.The present invention maintains a predetermined set pressure using a regulator provided inside the cylinder to be supplied through the fuel supply line to prevent vaporization of the fuel in the supply process to maintain a constant amount of fuel and pressure supplied to the high pressure pump.
그리고 본 발명은 레귤레이터를 이용해 연료펌프의 과도한 구동을 방지함으로써 연료펌프의 부하를 감소시켜 연료펌프의 고장 및 손상을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can reduce the load of the fuel pump by preventing excessive driving of the fuel pump using a regulator can prevent the failure and damage of the fuel pump.
또한 본 발명은 고압펌프로 공급되는 연료를 설정압력으로 공급함에 따라 고압펌프의 저압부에서 발생하는 캐비테이션을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can prevent the cavitation generated in the low pressure portion of the high pressure pump by supplying the fuel supplied to the high pressure pump at a set pressure.
고압펌프(14)는 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료를 고압상태, 예컨대 약 40~150bar로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 공급한다.The
즉, 본 실시 예에서는 연료회수라인이 제거된 상태이므로, 고압펌프(14)에는 종래의 직접분사 엘피아이 시스템에 적용되는 고압펌프(7)에 형성된 바이패스 통로가 미형성된 상태이다. That is, in this embodiment, since the fuel recovery line is removed, the bypass passage formed in the
따라서 고압펌프(14)는 연료공급라인(S)을 통해 공급된 모든 연료를 고압상태로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 공급한다. Therefore, the
한편, 딜리버리 파이프(15)에는 인젝터(I)를 통해 분사된 연료의 분사량과 동일한 양의 연료가 고압펌프(14)에 의해 고압으로 가압된 상태로 공급됨에 따라, 딜리버리 파이프(15) 내부의 압력을 상기한 고압, 즉 약 40~150bar, 바람직하게는 약 120bar로 일정하게 유지된다.On the other hand, as the fuel of the same amount as the injection amount of the fuel injected through the injector I is supplied to the
이와 같이, 고압으로 유지되는 딜리버리 파이프(15) 내부에서는 높은 압력으로 인해 연료의 기화가 발생되지 않음에 따라 인젝터(I)를 통해 엔진(E)의 연소실에 공급되는 엘피지 연료는 액체상태로 유지된다. As such, in the
본 발명은 연료의 가압 송출과정에서 엘피지 연료의 기화로 인해 발생되는 캐비테이션을 최소화하여 펌프 효율을 향상시키고, 연료를 원활하게 공급하여 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention has the effect of minimizing the cavitation caused by the vaporization of the LPG fuel in the pressurized delivery of the fuel to improve the pump efficiency, smoothly supply the fuel to improve the power performance and fuel economy of the vehicle, and reduce the amount of carbon generated You can get it.
한편, 연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단에는 이동하는 연료 압력을 확인할 수 있도록 연료 압력을 감지하는 제 1압력센서(도면 미도시)가 설치되고, 딜리버리 파이프(15)에는 제 2압력센서(도면 미도시)가 설치되는 것이 바람직하다. On the other hand, a first pressure sensor (not shown) for detecting the fuel pressure is installed in front of the high-
ECU(17)는 상기 제 1압력센서와 딜리버리 파이프(15)에 설치된 제 2압력센서로부터 감지된 연료 압력에 따라 셧 오프 밸브(19), 연료펌프(12), 멀티밸브(13) 및 레귤레이터(16)의 구동을 제어하도록 모터 컨트롤러(18)에 제어신호를 발생한다. The
모터 컨트롤러(18)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동신호를 발생하여 상기 각 장치(19,12,13,16)의 구동을 제어한다.The
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어 방법을 상세하게 설명한다.Next, with reference to Figure 3 will be described in detail the control method of the direct injection Elpia system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a step-by-step method for controlling a direct injection Elpia system according to an embodiment of the present invention.
이그니션 키(도면 미도시)가 조작되어 전원이 공급되면(S10), ECU(17)는 연료펌프(12)에 내장된 모터를 구동하고 셧 오프 밸브(19)를 개방하기 위한 제어신호와 엔진(E)을 목표 RPM으로 회전시키도록 점화플러그(P) 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생한다(S11).When the ignition key (not shown) is operated to supply power (S10), the
그러면, 모터 컨트롤러(18)는 상기 제어신호에 따라 상기 모터를 구동하고 셧 오프 밸브(19)를 개방하며(S12), 점화플러그(P) 및 인젝터(I)를 구동한다.Then, the
이에 따라, 봄베(11) 내부의 연료펌프(12)가 구동되어 봄베(11) 내부에 저장된 연료를 펌핑하고, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력인 봄베 압력+Δ5bar로 일정하게 유지한다.Accordingly, the
상세하게 설명하면, 레귤레이터(16)는 펌핑된 연료 압력과 설정압력을 비교하고(S13), 펌핑된 연료압력이 설정압력보다 높으면 연료를 봄베(11)로 리턴시키고(S14), 설정압력 이하이면 연료를 멀티밸브(13)로 전달한다.In detail, the
그러면, 멀티밸브(13)는 설정압력으로 유지된 연료를 연료공급라인(S)을 통해 송출하고(S15), 셧 오프 밸브(19)는 개방된 상태이므로, 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료를 고압펌프(14)로 전달한다.Then, the multi-valve 13 delivers the fuel maintained at the set pressure through the fuel supply line S (S15), and since the shut-off
이때, 딜리버리 파이프(15) 내부에는 고압의 액체상태인 엘피지 연료가 충진된 상태이므로, 인젝터(I) 및 점화플러그(P)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동되어 엔진(E) 구동이 시작된다.At this time, since the
그러면, 고압펌프(14)는 엔진(E)의 캠축과 연통하여 엔진(E)의 구동력을 이용해 구동되고, 개방 동작된 셧 오프 밸브(19)를 통해 공급된 연료를 고압상태로 가압하여 딜리버리 파이프(15)로 전달한다(S16).Then, the
이어서 인젝터(I)는 ECU(17)의 제어신호에 따라 구동되어 딜리버리 파이프(15)에 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하고, 점화플러그(P)는 불꽃을 발생시켜 분사된 연료를 점화시킨다.Then, the injector I is driven in accordance with the control signal of the
이와 같이, 인젝터(I)에서 고압의 액체상태인 엘피지 연료가 엔진(E)의 연소실에 직접분사됨에 따라 연소실에 분사된 연료량과 동일한 양만큼의 고압 연료가 딜리버리 파이프(15)로 공급된다(S17).In this way, as the high-pressure liquid state of the liquid oil is injected directly into the combustion chamber of the engine E in the injector I, the high-pressure fuel is supplied to the
이로 인해, 딜리버리 파이프(15)는 항상 고압상태를 유지하므로, 딜리버리 파이프(15) 내부의 연료는 지속적으로 액체 상태를 유지할 수 있다.For this reason, since the
이에 따라, ECU(17)는 엔진(E)의 연소실에 분사되는 고압의 액체 상태인 엘피지 연료의 분사량을 정밀하게 제어하여 가솔린 연료의 직접분사 방식과 유사하게 엘피지 연료 차량의 동력성능 및 연비를 향상시키며, 탄소 발생량을 저감할 수 있다.Accordingly, the
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 고압펌프에 공급된 연료 중에서 일부를 바이패스시키는 바이패스 라인 및 딜리버리 파이프에 공급된 연료 중에서 연소실에 분사되고 남은 연료를 회수하는 연료회수라인을 제거하여 구조를 간단하게 하고, 봄베 내부에 설치된 레귤레이터를 이용해 연료펌프로부터 펌핑된 연료압력을 미리 설정된 가압압력으로 가압하여 가압된 연료를 고압펌프로 공급함으로써 고압펌프의 캐비테이션을 방지한다. Through the process as described above, the present invention is structured by removing a fuel recovery line for recovering the remaining fuel is injected into the combustion chamber from the bypass line for bypassing a part of the fuel supplied to the high-pressure pump and the fuel supplied to the delivery pipe Simplify, by using a regulator installed inside the cylinder to pressurize the pumped fuel pressure from the fuel pump to a predetermined pressure pressure to supply the pressurized fuel to the high pressure pump to prevent the cavitation of the high pressure pump.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.
10: 직접분사 엘피아이 시스템 11: 봄베
12: 연료펌프 13: 멀티밸브
14: 고압펌프 15: 딜리버리 파이프
16: 레귤레이터 17: ECU
18: 모터 컨트롤러 19: 셧 오프 밸브10: Direct Injection Elpiai System 11: Bombe
12: fuel pump 13: multi-valve
14: high pressure pump 15: delivery pipe
16: Regulator 17: ECU
18: motor controller 19: shut off valve
Claims (7)
상기 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프,
상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 레귤레이터,
상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프,
상기 고압펌프에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 딜리버리 파이프 및
상기 딜리버리 파이프에 연결되며 고압으로 충진된 액체 상태의 연료를 상기 연소실 내부로 직접분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.In the direct injection Elpiai system that directly injects the liquid Elfiji fuel in the cylinder into the combustion chamber of the engine,
A fuel pump embedded in the cylinder and pumping fuel to supply the engine to the engine;
A regulator for constantly maintaining the fuel pumped by the fuel pump at a preset set pressure;
A high pressure pump pressurizing the fuel maintained at the set pressure by the regulator to a high pressure;
A delivery pipe connected to the high pressure pump and filled with fuel pressurized to a high pressure;
And an injector connected to the delivery pipe and directly injecting the liquid fuel filled at high pressure into the combustion chamber.
상기 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 고압펌프로부터 가압된 연료를 연소실 내부에 직접분사하도록 상기 인젝터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템.The method of claim 1,
And an electronic control unit for controlling the driving of the injector to directly inject the fuel pressurized from the high pressure pump into the combustion chamber based on the target RPM of the engine.
상기 봄베의 내부압력보다 5bar만큼 높은 압력으로 설정되고,
상기 레귤레이터는 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 상기 봄베로 리턴시키는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템. The method of claim 2, wherein the set pressure is
The pressure is set to 5bar higher than the internal pressure of the cylinder,
And the regulator returns the fuel to the cylinder when the pressure of the fuel pumped by the fuel pump is higher than the set pressure.
상기 봄베에 저장된 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 연료공급라인,
상기 봄베에 설치되고 상기 레귤레이터에 의해 상기 설정압력으로 유지된 연료를 상기 연료공급라인으로 송출하는 멀티밸브 및
상기 연료공급라인 상에 설치되고 상기 전자제어유닛의 제어신호에 기초하여 상기 고압펌프로 공급되는 연료를 선택적으로 차단하는 셧 오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템. The method of claim 3, wherein
A fuel supply line for supplying fuel stored in the bomb to the high pressure pump;
A multi-valve installed in the bomb and delivering the fuel maintained at the set pressure by the regulator to the fuel supply line;
And a shut-off valve installed on the fuel supply line and selectively shutting off the fuel supplied to the high pressure pump based on a control signal of the electronic control unit.
상기 고압펌프에 의해 약 40 내지 150bar의 고압 상태로 가압되어 상기 딜리버리 파이프로 전달되는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템. The method of claim 4, wherein the total fuel delivered to the high pressure pump is
The high pressure pump by the high pressure of about 40 to 150 bar is injected directly to the delivery pipe, characterized in that delivered to the delivery pipe.
(b) 상기 제 (a)단계에서 발생된 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 단계,
(c) 상기 제 (b)단계에서 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료의 압력을 레귤레이터에서 미리 설정된 설정압력으로 일정하게 유지하는 단계,
(d) 상기 제 (c)단계에서 상기 설정압력으로 유지된 전체 연료를 고압펌프에서 고압으로 가압하여 딜리버리 파이프로 전달하는 단계 및
(e) 상기 제 (d)단계에서 고압으로 가압된 연료를 엔진 내부에 직접분사하여 엔진을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법.(a) generating a control signal of a fuel pump motor for rotating the engine to a target RPM,
(b) driving the motor based on the control signal generated in step (a);
(c) maintaining the pressure of the fuel pumped by the driving of the motor in the step (b) at a predetermined preset pressure in the regulator;
(d) pressurizing the entire fuel maintained at the set pressure in step (c) to a high pressure in a high pressure pump and delivering the fuel to a delivery pipe; and
and (e) directly injecting the fuel pressurized to a high pressure in the step (d) into the engine to drive the engine.
상기 제 (b)단계에서 펌핑된 연료의 압력이 상기 설정압력보다 높으면 연료를 봄베로 리턴시키고, 상기 설정압력 이하이면 연료를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 하는 직접분사 엘피아이 시스템의 제어방법.
The method of claim 6, wherein step (c)
If the pressure of the fuel pumped in the step (b) is higher than the set pressure, the fuel is returned to the cylinder, and if the set pressure is less than the control method of the direct injection elpia system, characterized in that for supplying the fuel to the high pressure pump. .
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