KR20210039559A

KR20210039559A - Lpdi 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조

Info

Publication number: KR20210039559A
Application number: KR1020190121942A
Authority: KR
Inventors: 전완재; 홍용석; 박종웅; 신명훈; 박준민
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2021-04-12
Also published as: KR102239501B1

Abstract

본 발명은 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조에 있어서: 연료레일(10)은 메인 파이프(20)의 메인홀(22)에서 유로홀(32)과 분사부(25)로 연통되는 분사 경로를 구성하고, 상기 유로홀(32)은 메인홀(22)의 하단부와 분사부(25)의 유로 상단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, LPDI 차량의 연료레일에서 메인파이프와 연료 분사부를 연결하는 유로홀 위치를 변경하여 연료 분사부로 기상연료의 유입을 차단하는 동시에 양산시 가공성의 열화를 유발하지 않는 효과가 있다.

Description

LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조 {LPDI fuel rail structure for blocking vapor inflow}

본 발명은 LPDI 차량의 연료레일에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액상의 LPG 연료를 인젝터를 통해 실린더에 직접 분사하는 경로에 장착되는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조에 관한 것이다.

LPDI(Liquefied Petroleum-gas Direct Injection) 차량은 액상 LPG 연료를 직접 분사하는 연료레일을 갖추고 있다. 이는 연료계통으로 압송된 액상의 LPG 연료를 연료분사부의 인젝터를 통해 실린더에 직접 분사하는 구조이다.

종래의 연료레일은 연료 유로홀 구성 시, 연료 분사부의 형상 및 깊이에 따라 유로홀 가공에 제한이 있어 가공성이 좋지 않았으며, LPG 연료의 특성상 차량 운전 직후나 엔진이 완전히 식은 후에 메인 파이프 내부의 연료는 상단부의 기상연료 및 하단부의 액상연료가 함께 존재할 수 있다.

이 경우 LPDI 엔진에서는 연료 분사부와 연결된 유로홀이 메인 파이프 상단의 기상 연료 영역과 관통되어 엔진 시동시 기상의 연료가 연료 분사부를 통하여 인젝터로 분사가 된다. 기상의 연료가 연료 분사 경로에 유입되면 시동이 걸리지 않는 현상이 발생하게 된다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제0475803호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0487676호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 액상연료 공급라인에 접속하는 연료회수라인; 연료회수라인에 설치되는 제1솔레노이드 밸브; 회수연료저장봄베가 비어있는 경우 진공화하는 진공펌프; 엔진의 시동 오프시 기상 및 액상 솔레노이드 밸브를 닫고 제1솔레노이드 밸브를 개방토록 제어하는 전자제어장치;를 포함한다. 이에, 연료의 불필요한 소모 및 사고가능성을 방지하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 연료펌프에서 발생되는 LPG 기상연료를 연료탱크로 피드백시키기 위해 연료펌프의 입구측과 연료탱크에 연결되는 제 3라인을 포함하고, 연료펌프는 연료챔버의 LPG 기상 연료를 연료탱크로 피드백시키도록 제 3라인과 연결되는 어댑터를 더 포함한다. 이에, 따르면, 연료펌프의 공동현상으로 발생하는 버블을 실시간으로 제거하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌은 LPDI 차량에 적용하기에 적합하지 않고 설령 적용하더라도 연료계통의 상당한 구조적 변화를 수반하게 된다.

한국 등록특허공보 제0475803호 "혹한기시 엘피지 엔진의 시동성 향상을 위한 … 잔류 연료량 회수시스템" (공개일자 : 2003.04.23.) 한국 등록특허공보 제0487676호 "자동차연료의 기상-액상 제어장치" (공개일자 : 2005.05.04.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, LPDI 차량의 연료레일을 비롯한 연료계통의 구조적 변화를 수반하지 않으면서 기상 연료의 분사경로 유입을 차단하여 시동성을 유지하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조에 있어서: 연료레일은 메인 파이프의 메인홀에서 유로홀과 분사부로 연통되는 분사 경로를 구성하고, 상기 유로홀은 메인홀의 하단부와 분사부의 유로 상단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 유로홀은 메인홀 측에서 분사부 측으로 천공되고 메인홀에 인접한 연장홀을 폐쇄시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 유로홀은 분사부 측에서 메인홀 측으로 천공되고 분사부에 인접한 연장홀을 폐쇄시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3실시예로서, 상기 분사부는 유로 중심이 지지부와 이격되어 메인홀 및 유로홀과 동일한 선상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 메인 파이프는 말단부의 내측에 메인홀의 상단부와 연통하도록 형성되는 포켓부, 말단부의 외측에 포켓부와 대향하도록 형성되는 요철부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, LPDI 차량의 연료레일에서 메인파이프와 연료 분사부를 연결하는 유로홀 위치를 변경하여 연료 분사부로 기상연료의 유입을 차단하는 동시에 양산시 가공성의 약화를 유발하지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연료레일을 전체적으로 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 세부 구조의 제1실시예를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 세부 구조의 제2실시예를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 세부 구조의 제3실시예를 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 세부 구조의 변형예를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조에 관하여 제안한다. LPDI 차량의 경우 연료의 안정적인 공급 및 시동성 개선을 위해 인젝터로부터 액상 LPG의 분사가 요구된다. 이러한 액상 LPG 분사를 위해 연료 분사부와 인젝터로 기상(Vapor) 연료의 유입을 방지함이 중요하다.

본 발명에 따른 연료레일(10)은 메인 파이프(20)의 메인홀(22)에서 유로홀(32)과 분사부(25)로 연통되는 분사 경로를 구성하는 구조이다. 도 1에서, 연료레일(10)을 구성하는 선단부(21), 말단부(23), 분사부(25), 지지부(27) 등이 메인 파이프(20)에 갖추어진 상태가 나타난다. 선단부(21)는 액상의 LPG 연료가 유입되는 부분이고, 말단부(23)는 선단부(21)의 반대측으로 폐쇄된 부분이고, 분사부(25)는 각각의 인젝터(15)가 결합되는 부분이고, 지지부(27)는 연료레일(10)을 엔진에 장착하기 위한 부분이다. 메인 파이프(20)의 내부에 형성된 메인홀(22)은 분사부(25)의 유로를 통하여 인젝터(15)와 연통된다. 유로홀(32)은 메인홀(22)과 분사부(25)의 유로를 연통하도록 형성된다.

한편, 메인 파이프(20)의 말단부(23)에 인접하게 설치되는 감지부(38)는 메인홀(22)과 연통되고 센서(도시 생략)를 장착하는 부분이다. 감지부(38)에는 압력센서가 장착될 수 있다.

LPG 연료의 특성상 차량 운전 직후나 엔진이 완전히 식은 후 메인 파이프(20)의 메인홀(22) 내부에는 상단부에의 기상 연료와 하단부의 액상의 연료가 함께 존재할 수 있다. 이 상황에서 차량의 운전 및 재시동 시 연료레일(10)의 내부에 존재하는 기상의 연료가 유로홀(32)을 통해 분사부(25)와 인젝터(15)로 유입되어 시동이 걸리지 않는 문제가 발생한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 유로홀(32)은 메인홀(22)의 하단부와 분사부(25)의 유로 상단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다. 메인홀(22)의 하단부는 항시 액상 연료가 존재하는 영역이므로 유로홀(32)을 통하여 분사부(25)의 유로로 액상 연료를 송출하는 신뢰성을 높인다. 이는 후술하는 도 2 내지 도 4의 방식으로 구현될 수 있다. 다만 유로홀(32)이 메인홀(22)과 분사부(25) 사이의 은폐된 영역에 배치되기에 양산에서 가공성 불량에 의한 생산성 저하를 유발하는 요인으로 작용할 수 있다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 유로홀(32)은 메인홀(22) 측에서 분사부(25) 측으로 천공되고 메인홀(22)에 인접한 연장홀(34)을 폐쇄시킨 구조이다.

도 2를 참조하면, 유로홀(32)과 분사부(25)를 연결하는 유로홀(32)이 우측으로 연장홀(34)을 형성한 상태가 나타난다. 메인 파이프(20)는 스테인레스강, 탄소강, 알루미늄 재질 등에서 선택되는 소재를 이용하여 주조나 단조 공법으로 성형된다. 어느 경우에나 유로홀(32)과 연장홀(34)은 드릴링으로 한 번에 가공함이 좋으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가공후 연장홀(34)은 불필요한 부분이므로 막음재(36)를 이용하여 막는다. 막음재(36)는 플러그 부재를 용접이나 나선 맞물림 방식으로 결합하여 설치한다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 유로홀(32)은 분사부(25) 측에서 메인홀(22) 측으로 천공되고 분사부(25)에 인접한 연장홀(34)을 폐쇄시킨 구조이다.

도 3을 참조하면, 유로홀(32)과 분사부(25)를 연결하는 유로홀(32)이 좌측으로 연장홀(34)을 형성한 상태가 나타난다. 이 경우에도 유로홀(32)과 연장홀(34)은 드릴링으로 한 번에 가공할 수 있다. 연장홀(34)에 막음재(36)를 결합한 후에는 유로홀(32)이 전술한 도 2와 동일한 구성을 유지한다. 즉, 연료레일(10)의 양산에서 메인 파이프(20)를 비롯한 연료계통의 구조적 변화가 크게 수반되지 않고 유로홀(32)의 가공성도 양호하다.

본 발명에서 제1실시예 또는 제2실시예는 연료레일(10)의 재질, 형상 등을 고려하여 선택된다.

본 발명의 제3실시예로서, 상기 분사부(25)는 유로 중심이 지지부(27)와 이격되어 메인홀(22) 및 유로홀(32)과 동일한 선상에 배치되는 구조이다.

도 4를 참조하면, 분사부(25)가 지지부(27)와 분리되므로 연료레일(10)의 구조적 변화가 상대적으로 다소 수반된다. 다만 제1실시예 및 제2실시예와 같은 연장홀(34) 및 막음재(36)는 배제할 수 있다. 메인홀(22)의 중심점, 유로홀(32)의 중심선, 분사부(25)의 중심선이 일직선상으로 배치된다. 이에 따라, 유로홀(32)이 상측으로 메인홀(22)의 하단부에 연통하므로 액상 연료만 분사부(25)와 인젝터(15)로 분배하여 분사할 수 있다.

본 발명의 변형예로서, 상기 메인 파이프(20)는 말단부(23)의 내측에 메인홀(22)의 상단부와 연통하도록 형성되는 포켓부(40), 말단부(23)의 외측에 포켓부(40)와 대향하도록 형성되는 요철부(42)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 5를 참조하면, 메인 파이프(20)의 말단부(23)에 포켓부(40)와 요철부(42)가 설치된 상태가 나타난다. 포켓부(40)는 메인홀(22)에서 기상 연료가 존재하는 상단부와 다소 높은 높이로 연통하도록 형성된다. 이에, 차량 엔진의 완전정지나 부분정지(PCD) 상태에서 메인홀(22)의 기상 연료의 감소를 유발한다. 요철부(42)는 포켓부(40)에 대한 단순한 냉각 외에 별도의 냉각장치(도시 생략)를 연계하여 기상 연료의 부분적 액화를 유발할 수 있다. 포켓부(40)와 요철부(42)도 연료레일(10)의 양산에서 성형성을 크게 약화시키지 않는다.

물론, 본 발명에 의한 연료레일(10)의 구조는 연료계통의 고압펌프, 연료제어기 등과 유기적으로 연계하여 더욱 효과를 나타낸다.

한편, 도 5에서 메인 파이프(20)에 기상 연료의 또 다른 처리를 위한 통기부(44)를 형성한 상태를 나타낸다. 통기부(44)는 메인 파이프(20)의 말단부(23)나 포켓부(40)에 형성될 수도 있다.

미설명 부호 46은 메인 파이프(20)의 말단부(23)를 폐쇄하는 막음재이다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 연료레일 15: 인젝터
20: 메인 파이프 21: 선단부
22: 메인홀 23: 말단부
25: 분사부 27: 지지부
32: 유로홀 34: 연장홀
36: 막음재 38: 감지부
40: 포켓부 42: 요철부
44: 통기부 46: 막음재

Claims

LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조에 있어서:
연료레일(10)은 메인 파이프(20)의 메인홀(22)에서 유로홀(32)과 분사부(25)로 연통되는 분사 경로를 구성하고,
상기 유로홀(32)은 메인홀(22)의 하단부와 분사부(25)의 유로 상단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 유로홀(32)은 메인홀(22) 측에서 분사부(25) 측으로 천공되고 메인홀(22)에 인접한 연장홀(34)을 폐쇄시킨 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 유로홀(32)은 분사부(25) 측에서 메인홀(22) 측으로 천공되고 분사부(25)에 인접한 연장홀(34)을 폐쇄시킨 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 분사부(25)는 유로 중심이 지지부(27)와 이격되어 메인홀(22) 및 유로홀(32)과 동일한 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 파이프(20)는 말단부(23)의 내측에 메인홀(22)의 상단부와 연통하도록 형성되는 포켓부(40), 말단부(23)의 외측에 포켓부(40)와 대향하도록 형성되는 요철부(42)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 기상 유입방지 연료레일 구조.