KR20180013080A - 직접분사식 엘피아이 시스템 - Google Patents

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전완재
곽민환
이준혁
박승진
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Abstract

직접분사식 엘피아이 시스템에 관한 것으로, 연료가 저장되는 봄베, 상기 봄베 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프, 상기 연료펌프에서 펌핑된 연료를 엔진으로 공급하는 연료공급라인, 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 고압 상태로 가압시키는 고압연료펌프, 상기 고압연료펌프로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 연료레일, 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 연료펌프 내부의 모터 및 인젝터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 전자제어유닛 및 상기 고압연료펌프와 연료레일 사이를 연결하는 연료공급라인 상에 설치되고 외부 온도 변화에 따른 엘피지 연료의 기화 및 압축 현상에 의해 상기 연료레일에서 고압연료펌프 측으로 연료의 누설을 차단하는 연료누설 차단부를 포함하는 구성을 마련하여, 고압연료펌프와 연료레일 사이에 연료누설 차단부를 적용해서 엔진 시동이 중지된 상태에서 연료레일에 충진된 연료의 누설을 차단함으로써, 연료레일의 연료압력을 고압 상태로 일정하게 유지함으로써, 저온 조건 및 고온 조건에서 시동 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

직접분사식 엘피아이 시스템{LIQUID PETROLEUM-GAS DIRECT INJECTION SYSTEM}
본 발명은 직접분사식 엘피아이 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사하는 직접분사식 엘피아이 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 직접분사식 엘피아이 시스템(Liquid Petroleum Direct Injection)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 엘피지 연료 방식과는 달리 연료공급라인에 고압연료펌프를 설치하고, 고압연료펌프에 의해 고압으로 송출되는 액상 연료를 인젝터에서 실린더 내부로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.
이러한 직접분사식 엘피아이 시스템은 차량의 동력 성능을 향상시키고, 연료소비량을 절감하여 연비를 향상시키고, 탄소발생량을 저감하는 효과를 가진다.
본 출원인은 하기의 특허문헌 1 등 다수에 직접분사식 엘피아이 시스템 기술을 개시하여 출원한 바 있다.
특허문헌 1에는 연료가 저장되는 봄베, 봄베 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프, 연료펌프에서 펌핑된 연료를 엔진으로 공급하는 연료공급라인, 엔진의 연료를 봄베로 회수하는 연료회수라인, 연료공급라인 상에 설치되어 연료펌프에서 펌핑된 연료를 고압으로 가압시켜 엔진으로 공급하는 고압연료펌프, 고압연료펌프의 토출측에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 연료레일 및 연료의 압력이 연료레일 내에서 고압상태로 일정하게 유지하는 고압레귤레이터를 포함하는 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성이 기재되어 있다.
연료레일에 고압으로 충진된 연료를 엔진의 연소실에 직접분사하는 인젝터는 연료레일로부터 연결관을 통해 연결되고, 엔진의 실린더 헤드에 점화플러그와 인접하여 장착된다.
그리고 연료공급라인에는 고압연료펌프의 전단에 셧오프밸브가 설치되며, 고압연료펌프는 연료펌프에서 펌핑되어 연료공급라인으로 이송된 연료를 약 100 내지 200bar로 가압한다.
고압레귤레이터는 인젝터를 통해 분사되는 연료의 압력이 연료레일 내에서 고압상태, 예컨대 약 120bar 정도로 일정하게 유지되도록 하고, 그 이상의 오버플로우되는 압력을 봄베로 회수되도록 하는 기능을 한다.
여기서, 고압레귤레이터로부터 회수되는 연료는 연료 압력 레귤레이터에 의해 감압된 후 봄베 내로 회수된다.
이에 따라, 특허문헌 1은 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.
즉, 특허문헌 1을 포함하는 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 봄베에 저장된 엘피지 연료를 약 Δ5bar의 압력으로 고압연료펌프까지 공급하고, 연료레일로 공급하고 남은 나머지 연료를 회수하는 저압연료부와 고압연료펌프에서 약 40 내지 100bar로 가압된 고압연료를 연료레일을 거쳐 인젝터로 공급하는 고압연료부로 구성된다.
한편, 엘피지 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 장점으로 인해, 승용차와 승합차 등에 사용되었으며, 대형차에도 적용되고 있다.
차량의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 기화되면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에, 가솔린과 경유에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게 되며 베이퍼록(Vapor-Lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상의 발생을 방지할 수 있다.
이로 인해, 최근에는 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 엘피지 연료의 적용 범위가 점차로 증가하고 있고, 가솔린 직접분사식 엔진을 직접분사식 엘피아이 엔진 또는 가솔린 엘피지 겸용 엔진으로 개조하는 기술이 상용화되고 있다.
본 출원인은 하기의 특허문헌 2 및 특허문헌 3 등에 직접분사식 엘피아이 시스템 및 엘피지 가솔린 겸용 차량의 연료공급 제어장치 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0012836호(2011년 2월 9일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-1261836호(2013년 5월 7일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1261831호(2013년 5월 8일 공고)
한편, 엘피지 연료는 외부 온도 변화에 따라 기화 및 압축 현상이 발생하는 취약점을 가진다.
이로 인해, 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템에서는 저온 및 고온 조건 시 엘피지 연료 특성에 기인한 연료의 기화 및 압축 현상에 의해 연료레일 내부의 연료 압력이 변동할 수 있다.
또한, 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 고압연료펌프의 토출구에 적용된 체크밸브의 기밀 성능 저하시 연료레일에 충진된 연료가 고압연료펌프 측으로 누설됨에 따라, 저온 및 고온 조건에서의 시동 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 가솔린 직접분사식 엔진이 적용된 차량을 직접분사식 엘피아이 방식으로 개조하는 경우, 가솔린 연료공급장치의 구동을 제어하는 전자제어유닛의 프로그램 수정이 불가능하다.
따라서 상기 가솔린 연료공급장치 구동용 전자제어유닛은 엔진 구동시 엘피지 연료의 특성을 고려해서 연료레일에 미리 설정된 연료압력이 생성되는 시간을 고려하지 않고, 엔진을 기동하도록 제어한다.
이로 인해, 봄베에 저장된 엘피지 연료가 연료레일에 공급되어 상기 연료압력에 도달하기 이전에 크랭킹 과정을 수행함에 따라, 직접분사식 엘피아이 개조 차량의 엔진 시동성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체 상태의 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사하는 직접분사식 엘피아이 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엘피지 연료 특성에 따라 외부 온도 변화에 따른 연료레일에 충진되는 연료의 압력을 일정하게 유지해서 저온 및 고온 조건에서의 시동 성능을 향상시킬 수 있는 직접분사식 엘피아이 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료레일에 충진된 연료의 누설을 차단하여 엔진의 시동 성능을 향상시킬 수 있는 직접분사식 엘피아이 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베, 상기 봄베 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프, 상기 연료펌프에서 펌핑된 연료를 엔진으로 공급하는 연료공급라인, 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 고압 상태로 가압시키는 고압연료펌프, 상기 고압연료펌프로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 연료레일, 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 연료펌프 내부의 모터 및 인젝터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 전자제어유닛 및 상기 고압연료펌프와 연료레일 사이를 연결하는 연료공급라인 상에 설치되고 외부 온도 변화에 따른 엘피지 연료의 기화 및 압축 현상에 의해 상기 연료레일에서 고압연료펌프 측으로 연료의 누설을 차단하는 연료누설 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료누설 차단부는 상기 고압연료펌프의 토출구 측에 설치되는 제1 체크밸브, 상기 연료레일의 유입구 측에 설치되는 제2 체크밸브 그리고 상기 고압연료펌프의 토출구와 연료레일의 유입구 사이에 설치되는 제3 체크밸브 중에서 적어도 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 연료누설 차단부는 엔진 시동시 상기 전자제어유닛의 제어신호에 따라 개방 동작하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템에 의하면, 고압연료펌프와 연료레일 사이에 연료누설 차단부를 적용해서 엔진 시동이 중지된 상태에서 연료레일에 충진된 연료의 누설을 차단함으로써, 연료레일의 연료압력을 고압 상태로 일정하게 유지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 저온 조건 및 고온 조건 등의 외부 온도와 무관하게 직접분사식 엘피아이 시스템의 시동 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 가솔린 직접분사 방식에서 직접분사식 엘피아이 방식 또는 엘피지 가솔린 직접분사 방식으로 개조된 차량에도 적용해서 연료레일 내부의 연료압력을 고압 상태로 유지함으로써, 시동 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템에 연료누설 차단부가 미적용된 경우와 적용된 경우의 시동 성능 평가 그래프.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 봄베(11)에 저장된 엘피지 연료를 약 Δ5bar의 압력으로 고압연료펌프(14)까지 공급하는 연료공급라인(S)과 고압연료펌프(14)에서 연료레일(15)로 공급하고 남은 나머지 연료를 약 Δ5bar의 저압 상태에서 회수하는 연료회수라인(R)을 저압연료부라 한다.
그리고 고압연료펌프(14)에서 약 40 내지 150bar로 가압된 고압연료를 엔진으로 공급하는 연료레일(15) 및 인젝터를 고압연료부라 한다.
또한, 이하에서는 직접분사식 엘피아이 시스템(10)의 구성을 설명하나, 본 발명은 가솔린 직접분사 차량을 직접분사식 엘피아이 방식 또는 엘피지 가솔린 직접분사 방식으로 개조한 차량에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도이다.
본 실시 예에서는 엔진 시동시 연료펌프(12)의 펌핑동작에 의해 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료가 초기에 일정 압력, 예컨대 Δ5bar의 압력으로 고압연료펌프(14)로 전달되는데, 이와 같이 시동 초기에 공급되는 연료 압력을 '저압 상태'라 한다.
그리고 저압 상태인 엘피지 연료를 고압연료펌프(14)의 흡입구로부터 회수구를 통해 연료회수라인(R)으로 전달하는 전달경로를 '저압부'라 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 연료가 저장되는 봄베(11), 봄베(11) 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프(12), 연료펌프(12)에서 펌핑된 연료를 엔진(E)으로 공급하는 연료공급라인(S), 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료를 고압으로 가압시키는 고압연료펌프(14), 고압연료펌프(14)에 공급된 연료 중에서 일부를 고압으로 가압하기 이전에 고압연료펌프(14)의 저압부를 통해 봄베(11)로 회수하는 연료회수라인(R), 고압연료펌프(14)로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 연료레일(15), 연료레일(15)에 고압으로 충진된 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접 분사하는 인젝터(I), 엔진(E)의 목표 RPM에 기초하여 연료펌프(12) 내부의 모터 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 전자제어유닛(이하 'ECU'라 함)(17) 및 ECU(17)의 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 컨트롤러(18)를 포함할 수 있다.
연료공급라인(S)의 고압연료펌프(14) 전단에는 ECU(17)의 제어신호에 의한 모터 컨트롤러(18)의 구동신호에 따라 개폐 동작하여 봄베(11)로부터 공급되는 연료를 차단하는 셧오프 밸브(SV)가 설치되고, 연료회수라인(R)의 고압연료펌프(14) 후단에는 고압연료펌프(14)의 저압부로부터 봄베(11)로 회수되는 연료의 압력을 감압하는 연료 압력 레귤레이터(16)가 설치될 수 있다.
연료펌프(12)는 봄베(11) 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑하여 연료공급라인(S)으로 공급한다. 여기서, 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료는 초기에는 저압 상태, 예컨대 약 Δ5bar의 압력으로 고압연료펌프(14)로 전달된다.
고압연료펌프(14)는 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 연료공급라인(S)을 통해 저압으로 공급되는 연료 중에서 일부를 고압, 예컨대 약 40 내지 150bar로 가압하여 연료레일(15)로 공급하고, 나머지 연료를 내부의 저압부로부터 연료회수라인(R)을 통해 봄베(11)로 회수한다.
여기서, 연료공급라인(S)의 고압연료펌프(14) 전단과 연료회수라인(R)의 고압펌프(14) 후단에는 이동하는 연료 압력을 확인할 수 있도록, 연료 압력을 감지하는 제1 및 제2 압력센서(도면 미도시)가 설치되고, 연료레일(15)에는 제3 압력센서(도면 미도시)가 설치될 수 있다.
그래서 ECU(17)는 제1 및 제2 압력센서와 연료레일(15)에 설치된 제 3압력센서로부터 감지된 연료 압력에 따라 셧오프 밸브(SV), 연료펌프(12), 멀티밸브(13) 및 연료 압력 레귤레이터(16)의 구동을 제어하도록 모터 컨트롤러(18)에 제어신호를 발생할 수 있다.
특히, 연료공급라인(S)에는 고압연료펌프(14)와 연료레일(15) 사이에 외부 온도 변화에 따른 엘피지 연료의 기화 및 압축 현상에 의해 연료레일(15)에서 고압연료펌프(14) 측으로 연료의 누설을 차단하는 연료누설 차단부(20)가 마련될 수 있다.
예를 들어, 연료누설 차단부(20)는 연료공급라인(S) 상에 설치되고, 연료레일(15)에 충진된 연료가 고압연료펌프(14) 측으로 누설되는 연료를 차단하는 적어도 하나 이상의 체크밸브로 마련될 수 있다.
예를 들어, 연료누설 차단부(20)는 고압연료펌프(14)의 토출구 측에 설치되는 제1 체크밸브(21), 연료레일(15)의 유입구 측에 설치되는 제2 체크밸브(22) 그리고 고압연료펌프(14)의 토출구와 연료레일(15)의 유입구 사이의 위치에 설치되는 제3 체크밸브(23) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
즉, 연료누설 차단부(20)는 제1 내지 제3 체크밸브(21 내지 23) 중에서 어느 하나로 마련되거나, 제1 및 제2 체크밸브(21,22)로 마련되거나, 제1 내지 제3 체크밸브(21 내지 23)로 마련될 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 연료누설 차단부(20)가 체크밸브로 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 엔진 정지 상태에서는 폐쇄 동작하고, 엔진 시동시 ECU의 제어신호에 따라 개방 동작하는 전자식 솔레노이드 밸브로 마련되도록 변경될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 고압연료펌프와 연료레일 사이에 연료누설 차단부를 마련해서 외부 온도 변화에 따른 엘피지 연료의 기화 또는 압축 현상으로 인한 연료레일 내부에 충진된 연료가 고압연료펌프로 누설되는 것을 완전하게 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 연료레일 내부에 충진된 연료의 압력을 일정하게 유지함으로써, 저온 및 고온 조건에서 시동 성능을 향상시킬 수 있다.
다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 시동 성능 시험결과를 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템에 연료누설 차단부가 미적용된 경우와 적용된 경우의 시동 성능 평가 그래프이다.
도 2과 도 3에는 각각 직접분사식 엘피아이 시스템에 연료누설 차단부가 미적용된 경우와 적용된 경우의 시동 전압과 저압연료부 및 고압연료부 압력, 엔진 회전수가 도시되어 있다.
그리고 표 1은 도 2 및 도 3에 도시된 시동 성능 평가결과 테이블이다.
저압연료부 연료압력 생성시간 시동시간(@1000RPM)
연료누설 차단부 미적용 5.41초 6.73초
연료누설 차단부 적용 1.43초 0.93초
일반적으로, 고압연료펌프(14)의 토출구에는 토출측 체크밸브가 적용된다.
이러한 토출측 체크밸브만으로는 연료레일(15)에서 고압연료펌프(14) 측으로 누설되는 엘피지 연료를 완벽하게 차단하기에는 한계가 있다.
그래서 연료레일(15)에 충진된 엘피지 연료는 외부 온도에 따라 기화 또는 압축되면서 연료공급라인(S)을 통해 고압연료펌프(14) 측으로 누설된다.
이에 따라, 연료누설 차단부(20)가 미적용된 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 저압연료부 연료압력 생성시간은 약 5.41초이고, 엔진이 시동되어 엔진 회전수가 약 1000RPM에 도달하는 시간으로 설정된 시동시간은 약 6.73초이다.
특히, 고압연료펌프(14)에 적용된 토출측 체크밸브가 손상이나 파손된 경우, 기밀 성능이 현저하게 저하됨에 따라, 상기 저압연료부 연료압력 생성시간 및 시동시간은 더욱 지연될 수 있다.
또한, 가솔린 직접분사 방식에서 직접분사식 엘피아이 방식으로 개조된 차량인 경우, 가솔린 연료공급장치 구동용 전자제어유닛은 엔진 시동시 가솔린 직접분사식 엔진의 시동 방식에 기초해서 봄베(11)에 저장된 엘피지 연료가 연료레일(15)에 공급되어 상기 연료압력, 약 Δ5bar에 도달하기 이전에 크랭킹 과정을 반복 수행하도록 제어함에 따라, 상기 저압연료부 연료압력 생성시간 및 시동시간이 더욱 지연될 수 있다.
반면, 연료누설 차단부(20)가 적용된 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 저압연료부 연료압력 생성시간은 약 1.43초이고, 상기 시동시간은 약 0.93초이다.
즉, 본 발명은 연료누설 차단부에 의해 연료레일에 충진된 연료 압력이 고압상태로 일정하게 유지됨에 따라, 엔진 시동시 저압연료부 연료압력 생성시간 및 시동시간을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 고압연료펌프와 연료레일 사이에 연료누설 차단부를 적용해서 엔진 시동이 중지된 상태에서 연료레일에 충진된 연료의 누설을 차단함으로써, 연료레일의 연료압력을 고압 상태로 일정하게 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 저온 조건 및 고온 조건 등의 외부 온도와 무관하게 직접분사식 엘피아이 시스템의 시동 성능을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
즉, 상기의 실시 예에서는 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성을 설명하였으나, 본 발명은 가솔린 직접분사 차량을 직접분사식 엘피아이 방식 또는 엘피지 가솔린 직접분사 방식으로 개조한 차량에도 적용되도록 변경될 수 있다.
본 발명은 고압연료펌프와 연료레일 사이에 연료누설 차단부를 적용해서 엔진 시동이 중지된 상태에서 연료레일에 충진된 연료의 누설을 차단함으로써, 연료레일의 연료압력을 고압 상태로 일정하게 유지하는 직접분사식 엘피아이 시스템 기술에 적용된다.
10: 직접분사식 엘피아이 시스템
11: 봄베 12: 연료펌프
13: 멀티밸브 14: 고압펌프
15: 연료레일 16: 연료 압력 레귤레이터
17: ECU 18: 모터 컨트롤러
20: 연료누설 차단부 21 내지 23: 제1 내지 제3 체크밸브
SV: 셧오프 밸브 S: 연료공급라인
R: 연료회수라인 E: 엔진
I: 인젝터

Claims (3)

  1. 연료가 저장되는 봄베,
    상기 봄베 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프,
    상기 연료펌프에서 펌핑된 연료를 엔진으로 공급하는 연료공급라인,
    상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 미리 설정된 고압 상태로 가압시키는 고압연료펌프,
    상기 고압연료펌프로부터 가압된 연료가 고압으로 충진되는 연료레일,
    엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 연료펌프 내부의 모터 및 인젝터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 전자제어유닛 및
    상기 고압연료펌프와 연료레일 사이를 연결하는 연료공급라인 상에 설치되고 외부 온도 변화에 따른 엘피지 연료의 기화 및 압축 현상에 의해 상기 연료레일에서 고압연료펌프 측으로 연료의 누설을 차단하는 연료누설 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료누설 차단부는
    상기 고압연료펌프의 토출구 측에 설치되는 제1 체크밸브,
    상기 연료레일의 유입구 측에 설치되는 제2 체크밸브 그리고
    상기 고압연료펌프의 토출구와 연료레일의 유입구 사이에 설치되는 제3 체크밸브 중에서 적어도 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료누설 차단부는
    엔진 시동시 상기 전자제어유닛의 제어신호에 따라 개방 동작하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150333A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Aisan Ind Co Ltd 液化ガス内燃機関の燃料供給装置
KR20050070820A (ko) * 2003-12-31 2005-07-07 현대자동차주식회사 엘피아이 시스템
KR20120103834A (ko) * 2011-03-11 2012-09-20 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150333A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Aisan Ind Co Ltd 液化ガス内燃機関の燃料供給装置
KR20050070820A (ko) * 2003-12-31 2005-07-07 현대자동차주식회사 엘피아이 시스템
KR20120103834A (ko) * 2011-03-11 2012-09-20 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법

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