KR20220070873A - Lpg 연료 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 LPG 연료 공급 시스템은 온도 센서에서 측정된 LPG의 온도를 통해 인젝터 내의 LPG 상태를 판단하고, 엔진의 작동이 정지된 상태에서 고압연료펌프를 제어하여 LPG의 압력을 조절한다. 엔진의 온도가 인젝터 내의 LPG를 기화시키는 일정 온도 이하로 냉각될 때까지 LPG의 압력을 조절한다. 이에 따라 엔진의 작동이 정지된 상태에서 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지할 수 있으므로, 엔진의 시동 불량 및 엔진 배출가스를 줄일 수 있다.

Description

LPG 연료 공급 시스템{LPG fuel supplying system}
본 발명은 LPG 연료 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 연소실에 LPG를 직접 분사하기 위한 LPG 연료 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, LPG 엔진은 LPG를 연료로 사용하는 내연기관이다. 상기 LPG 엔진은 가솔린 엔진보다 연료비가 저렴하고, 유해물질의 발생량도 적으며, 엔진의 수명도 긴 장점이 있다.
상기 LPG 엔진에 연료를 공급하는 방식으로 LPLI(liquid phase LPG injection) 방식이 있다. 상기 LPLI 방식은 액체 상태의 LPG가 연료탱크로부터 고압연료펌프에 공급되고, 상기 고압연료펌프가 액체상태의 LPG를 고압으로 송출하며, 상기 연료펌프로부터 송출된 액상 LPG가 인젝터에 의해 분사되는 구조이다. 또한, 상기 LPLI 방식은 상기 LPG의 냉각을 위해 상기 인젝터에서 사용하고 남은 연료는 상기 연료탱크로 회수하는 구조이다. 상기 LPLI 방식은 LPG 전용 인젝터를 사용한 전자식 분사 시스템에 의해 정교한 분사제어가 가능하며, 배기가스를 감소시킬 수 있으며 연비도 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기 인젝터에서 사용하고 남은 LPG를 상기 연료탱크로 회수하기 위해서는 상기 고압연료펌프의 구동에 따른 추가적인 에너지 소비가 필요하다.
상기 LPLI 방식은 상기 LPG의 순환을 통해 상기 LPG가 기화되는 것을 방지한다. 상기 LPG 엔진 정지 등으로 인해 상기 고압연료펌프가 작동하지 않는 경우, 상기 LPG 엔진에 남아있는 열기가 연료라인으로 공급되어 상기 LPG의 온도가 올라가면서 상기 LPG가 기화한다. 이로 인해 상기 LPG 엔진의 시동 불량이나 배출가스가 증가할 수 있다.
본 발명은 고압연료펌프의 에너지 소비를 최소화하고 LPG 엔진 정지 후에도 LPG가 기화되는 것을 억제할 수 있는 LPG 연료 공급 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 LPG 연료 공급 시스템은, 엔진의 연소실에 LPG를 직접 분사하는 인젝터와, 상기 인젝터에 고압의 LPG를 공급하는 고압연료펌프와, 상기 인젝터로 공급되는 LPG가 저장된 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 LPG를 전달받으며, 전달받은 LPG의 압력을 일정하게 조절하고 일정한 압력의 LPG를 상기 고압연료펌프에 전달하는 레귤레이터와, 상기 고압연료펌프에 구비되어 상기 고압펌프 내의 LPG 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 인젝터에 구비되어 상기 인젝터 내의 LPG 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 온도 센서에서 측정된 LPG의 온도를 통해 상기 인젝터 내의 LPG 상태를 판단하고, 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위해 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절하는 ECU를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엔진의 온도가 상기 인젝터 내의 LPG를 기화시키는 일정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 ECU는 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 LPG 연료 공급 시스템은, 상기 연료탱크에 저장된 LPG를 상기 인젝터로 공급하도록 상기 연료탱크, 상기 레귤레이터, 상기 고압연료펌프 및 상기 인젝터를 순차적으로 연결하는 연료공급라인과, 상기 고압연료펌프에서 펌핑되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터로 전달하도록 상기 고압연료펌프와 상기 레귤레이터를 연결하는 제1 연료회수라인과, 상기 인젝터에서 분사되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터로 전달하도록 상기 인젝터와 상기 레귤레이터를 연결하는 제2 연료회수라인 및 상기 제2 연료회수라인에 구비되며, 상기 인젝터 내의 LPG가 일정 압력을 유지하여 상기 인젝터 내의 LPG가 기화하는 것을 방지하기 위해 상기 레귤레이터 내의 LPG가 상기 제2 연료회수라인을 통해 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 LPG 연료 공급 시스템은 상기 온도 센서에서 측정된 LPG의 온도를 통해 상기 인젝터 내의 LPG 상태를 판단하고, 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위해 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절한다. 특히, 상기 엔진의 온도가 상기 인젝터 내의 LPG를 기화시키는 일정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 LPG의 압력을 조절한다. 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하므로, 상기 엔진의 시동 불량 및 상기 엔진의 배출가스 증가를 줄일 수 있다.
또한, 상기 LPG 연료 공급 시스템은 상기 고압연료펌프와 상기 레귤레이터 사이 및 상기 인젝터와 상기 레귤레이터 사이에서만 연료회수라인을 구비하므로, 상기 잔여 LPG를 상기 연료탱크까지 회수할 필요가 없다. 따라서, 상기 잔여 LPG를 회수에 필요한 상기 고압연료펌프의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
그리고, 상기 LPG 연료 공급 시스템은 상기 체크 밸브를 이용하여 상기 레귤레이터 내의 LPG가 상기 제2 연료회수라인을 통해 역류하는 것을 방지한다. 따라서, 상기 인젝터 내의 LPG가 압력이상을 유지하여 상기 인젝터 내의 LPG가 기화하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 연료 공급 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LPG 연료 공급 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 연료 공급 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, LPG 연료 공급 시스템(100)은 연료탱크(110), 연료펌프(120), 레귤레이터(130), 고압연료펌프(140), 압력 센서(142), 인젝터(150), 온도 센서(152), 연료공급라인(160), 연료회수라인(170), 체크 밸브(180) 및 ECU(190)를 포함한다.
상기 연료탱크(110)는 액상의 LPG가 저장되는 LPG 봄베(bombe)이다.
상기 연료펌프(120)는 상기 연료탱크(110)에 내장된 펌프(pump)이다. 또한, 상기 연료펌프(120)는 상기 LPG를 엔진으로 공급하기 위해 상기 연료탱크(110)에 저장된 액상의 LPG를 펌핑한다.
상기 레귤레이터(130)는 상기 연료펌프(120)에서 펌핑된 LPG의 압력을 조절한다.
상기 고압연료펌프(140)는 액상의 LPG를 고압으로 송출하도록 펌핑을 수행하는 펌프(pump)이다.
상기 압력 센서(142)는 상기 고압연료펌프(140)에 구비되어 상기 고압연료펌프(140) 내의 LPG 압력을 측정한다.
상기 인젝터(150)는 엔진의 연소실에 LPG를 직접 분사한다.
상기 온도 센서(152)는 상기 인젝터(150)에 구비되어 상기 인젝터(150) 내의 LPG 온도를 측정한다.
상기 연료공급라인(160)은 상기 연료탱크(110)에 저장된 LPG를 상기 인젝터(150)로 전달하도록 형성된 LPG의 통로이다.
구체적으로, 상기 연료공급라인(160)은 제1 연료공급라인(162), 제2 연료공급라인(164) 및 제3 연료공급라인(166)을 갖는다.
상기 제1 연료공급라인(162)은 상기 연료 펌프(120)와 상기 레귤레이터(130)를 연결한다. 따라서, 상기 연료펌프(120)에서 펌핑된 액상의 LPG는 상기 제1 연료공급라인(162)을 통하여 상기 레귤레이터(130)에 전달된다.
상기 제2 연료공급라인(164)은 상기 레귤레이터(130)와 상기 고압연료펌프(140)를 연결한다. 따라서, 상기 레귤레이터(130)를 경유면서 압력이 조절된 액상의 LPG는 상기 제2 연료공급라인(164)을 통하여 상기 고압연료펌프(140)에 전달된다.
상기 제3 연료공급라인(166)은 상기 고압연료펌프(140)와 인젝터(150)를 연결한다. 따라서, 상기 고압연료펌프(140)로부터 고압으로 송출된 LPG는 상기 제3 연료공급라인(166)을 통하여 상기 인젝터(150)에 전달된다.
상기 연료회수라인(170)은 고압연료펌프(140)에서 펌핑되고 남은 잔여 LPG 또는 상기 인젝터(150)에서 분사되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터(130)로 전달하도록 형성된 LPG의 통로이다. 상기 잔여 LPG를 상기 레귤레이터(130)로 전달하는 연료의 회수(return)는 상기 인젝터(150)의 LPG 압력이 상기 레귤레이터(130)의 LPG 압력보다 설정값 이상 커지는 경우 수행될 수 있다.
상기 연료회수라인(170)은 제1 연료회수라인(172) 및 제2 연료회수라인(174)을 포함한다.
상기 제1 연료회수라인(172)은 고압연료펌프(140)와 레귤레이터(130)를 연결하며, 상기 고압연료펌프(140)에서 펌핑되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터(130)로 전달한다.
상기 제2 연료회수라인(174)은 상기 인젝터(150)와 상기 레귤레이터(130)를 연결하며, 상기 인젝터(150)에서 분사되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터(130)로 전달한다.
상기 연료회수라인(170)은 상기 고압연료펌프(140)와 상기 레귤레이터(130) 사이 및 상기 인적터(150)와 상기 레귤레이터(130) 사이에서만 구비되고, 상기 레귤레이터(130)와 상기 연료탱크(110) 사이에는 구비되지 않는다. 따라서, 상기 잔여 LPG를 상기 연료탱크(110)까지 회수할 필요가 없다. 그러므로, 상기 잔여 LPG를 회수에 필요한 상기 고압연료펌프(140)의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
상기 체크 밸브(180)는 상기 제2 연료리턴라인(174)에 구비되며, 상기 인젝터(150)에서 상기 레귤레이터(130)로 이동하는 LPG는 통과시키고, 상기 레귤레이터(130)에서 상기 인젝터(150)로 역류하는 LPG는 차단한다. 즉, 상기 체크 밸브(180)는 상기 레귤레이터(130) 내의 LPG가 상기 제2 연료리턴라인(174)을 통해 상기 인젝터(150)로 역류하는 것을 방지할 수 있다. LPG가 상기 인젝터(150)로 역류하는 것을 방지하므로, 상기 인젝터(150) 내의 LPG의 압력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 일정한 압력을 유지하여 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 기화하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 체크 밸브(180)는 상기 제1 연료리턴라인(172)에도 구비되며, 상기 고압연료펌프(140)에서 상기 레귤레이터(130)로 이동하는 LPG는 통과시키고, 상기 레귤레이터(130)에서 상기 고압연료펌프(140)로 역류하는 LPG는 차단한다. 즉, 상기 체크 밸브(180)는 상기 레귤레이터(130) 내의 LPG가 상기 제1 연료회수라인(172)을 통해 상기 고압연료펌프(140)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
LPG가 상기 고압연료펌프(140)로 역류하는 것을 방지하므로, 상기 고압연료펌프(140)와 연결된 상기 인젝터(150) 내의 LPG의 압력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 일정한 압력을 유지하여 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 기화하는 것을 방지할 수 있다.
상기 ECU(190)는 상기 연료펌프(120), 상기 레귤레이터(130), 상기 고압연료펌프(140) 및 상기 인젝터(150)의 동작을 제어한다. 또한, 상기 ECU(190)는 상기 압력 센서(142)로부터 상기 고압연료펌프(140) 내의 LPG 압력 정보 및 상기 온도 센서(152)로부터 상기 인젝터(150) 내의 LPG 온도 정보를 전달받을 수 있다. 특히, 상기 ECU(190)는 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 고압연료펌프(140)가 동작하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 ECU(190)는 상기 압력 센서(152)에서 측정된 LPG의 온도를 전달받고, 상기 온도를 통해 상기 인젝터(150) 내의 LPG 상태를 판단한다. 상기 판단 결과에 따라 상기 ECU(190)는 상기 인젝터(150) 내의 LPG 온도와 상기 고압연료펌프(140) 내의 LPG 압력 정보를 이용하여 상기 LPG 온도에 따라 상기 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위해 필요한 LPG를 가압하기 위한 가압 압력을 연산한다. 상기 ECU(190)는 상기 고압연료펌프(140)를 제어하여 상기 LPG에 상기 가압 압력이 가해지도록 상기 LPG의 압력을 조절한다. 따라서 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 기화되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 상기 ECU(190)는 상기 엔진의 온도가 상기 인젝터(150) 내의 LPG를 기화시키는 일정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 LPG의 압력을 조절한다. 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터(150) 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하므로, 상기 엔진의 시동 불량 및 상기 엔진의 배출가스를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LPG 연료 공급 시스템은 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절한다. 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하므로, 상기 엔진의 시동 불량 및 상기 엔진의 배출가스를 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : LPG 연료 공급 시스템 110 : 연료탱크
120 : 연료펌프 130 : 레귤레이터
140 : 고압연료펌프 142 : 압력 센서
150 : 인젝터 152 : 온도 센서
160 : 연료공급라인 170 : 연료회수라인
180 : 체크 밸브 190 : ECU

Claims (3)

  1. 엔진의 연소실에 LPG를 직접 분사하는 인젝터;
    상기 인젝터에 고압의 LPG를 공급하는 고압연료펌프;
    상기 인젝터로 공급되는 LPG가 저장된 연료탱크;
    상기 연료탱크로부터 LPG를 전달받으며, 전달받은 LPG의 압력을 일정하게 조절하고 일정한 압력의 LPG를 상기 고압연료펌프에 전달하는 레귤레이터;
    상기 고압연료펌프에 구비되어 상기 고압펌프 내의 LPG 압력을 측정하는 압력 센서;
    상기 인젝터에 구비되어 상기 인젠터 내의 LPG 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서에서 측정된 LPG의 온도를 통해 상기 인젝터 내의 LPG 상태를 판단하고, 상기 엔진의 작동이 정지된 상태에서 상기 인젝터 내의 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위해 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 연료 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진의 온도가 상기 인젝터 내의 LPG를 기화시키는 일정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 ECU는 상기 고압연료펌프를 제어하여 상기 LPG의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 LPG 연료 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료탱크에 저장된 LPG를 상기 인젝터로 공급하도록 상기 연료탱크, 상기 레귤레이터, 상기 고압연료펌프 및 상기 인젝터를 순차적으로 연결하는 연료공급라인;
    상기 고압연료펌프에서 펌핑되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터로 전달하도록 상기 고압연료펌프와 상기 레귤레이터를 연결하는 제1 연료회수라인;
    상기 인젝터에서 분사되고 남은 잔여 LPG를 상기 레귤레이터로 전달하도록 상기 인젝터와 상기 레귤레이터를 연결하는 제2 연료회수라인; 및
    상기 제2 연료회수라인에 구비되며, 상기 인젝터 내의 LPG가 일정 압력을 유지하여 상기 인젝터 내의 LPG가 기화하는 것을 방지하기 위해 상기 레귤레이터 내의 LPG가 상기 제2 연료회수라인을 통해 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브를 포함하는 LPG 연료 공급 시스템.
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