KR101389847B1 - 내연기관의 ｌｐｇ 공급방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 LPG 공급방법 및 장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 내연기관의 LPG 공급방법은, 엔진 작동의 다수 순간마다 상기 분사장치로 이송된 LPG의 각 온도를 측정하여, 상기 LPG 온도들의 대부분을 LPG를 기상으로 유지시키기 위한 최적 최대 압력 값과 매칭하는 단계; 및 상기 분사장치의 입구에서 상기 LPG 유효 압력을 그 유효 압력이 상기 측정된 최적 최대값과 실질적으로 동일하게 되는 방식으로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070040759
내연기관, LPG, LPG공급장치, 압력조절, 최적최대압력

Description

내연기관의 ＬＰＧ 공급방법 및 장치{Method and group for the LPG feeding of an internal combustion engine}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 내연기관의 LPG 공급장치를 도시한 블럭도,
도 2는 도 1의 장치에서 비교부를 발췌하여 도시한 단면도, 그리고,
도 3 내지 도 5는 도 1에 나타낸 장치의 동작시의 중요한 변수들을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1; 엔진 2; 공급장치
4; 분사장치 12; 측정부
15; 압력 측정부 18; 비교부
20; 유입구 21; 유출구
23; 챔버 24; 유로
31,32; 제 1 및 제 2 보정 솔레노이드 밸브
33; 밸브 제어유닛 34; 압력 비교부
35, 39; 제 1 및 제 2 압력센서 41; 제어유닛
본 발명은 내연기관에 LPG를 공급하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관의 LPG 공급 시스템은 액상 및 기상의 LPG가 수용된 LPG 탱크, 엔진 냉각액을 통하여 가열되는 리듀서/기화기 장치(group of reducer/vaporizer) 및 하나는 기상의 LPG를, 다른 하나는 액상의 LPG를 이송하도록 분리되어 상기 탱크에 개별적으로 연결된 2개의 가스 공급 시스템을 포함하는 공급장치의 사용을 수반한다. 또한, 공지된 공급장치는 상기 엔진 냉각액 온도가 측정된 경계값(threshold value)보다 낮으면 기상의 LPG가 공급되도록 하고, 상기 냉각액 온도가 상기 경계값을 초과하면 바로 액상의 LPG가 공급되도록 하는 선택장치(selecting group)를 포함한다. 다시 말해, 상기 선택장치는 냉각액이 액상 LPG의 기화를 위해 필요한 열 에너지를 공급할 수 있으면 바로 기상에서 액상으로 스위칭한다.
그러나, 상기와 같은 공지의 LPG 공급 시스템은, 두 개의 구별된 가스 공급 시스템과 선택장치를 구비하므로, 특히 제조적인 관점에서 복잡한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 제조가 용이하고 경제적이며, 동시에 엔진이 어떤 작동조건에서도 최대의 성능으로 작동할 수 있도록 내연기관에 LPG를 공급하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 내연기관의 LPG 공급방법은, 가변 유동의 LPG를 분사장치를 통해 기상으로 엔진으로 이송하는 단계를 포함하며, 상기 이송단계는 엔진 작동의 다수 순간마다 상기 분사장치로 이송된 LPG의 각 온도를 측정하여, 상기 LPG 온도들의 대부분을 LPG를 기상으로 유지시키기 위한 최적 최대 압력 값과 매칭하는 단계; 및 상기 분사장치의 입구에서 상기 LPG 유효 압력을 그 유효 압력이 상기 측정된 최적 최대값과 실질적으로 동일하게 되는 방식으로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 내연기관의 LPG 공급장치는, 가변 LPG 유동을 기상으로 엔진으로 이송하는 분사장치; 상기 엔진 작동의 다수의 순간에 상기 분사장치로 이송된 LPG의 대응하는 온도를 측정하는 제 1 측정수단; 상기 LPG 온도의 적어도 일부에 대하여 상기 LPG를 기상으로 유지하도록 상기 LPG의 최대 최적 압력에 대응하는 값을 측정하는 제 2 측정수단; 및 상기 분사장치로 가는 LPG의 유효 압력을 상기 측정된 최대 최적 압력에 대응하는 값과 동일하도록 조정하는 조정수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다.
도 1에서 참조부호 1은 차량(도시되지 않음), 바람직하게는 예를 들면 지게차(forklift)와 같은 움직이는 차량에 동력을 제공하는 전체 내연기관을 지칭한다.
상기 엔진(1)은 공급장치(2)에 의해 이송된 기상의 LPG만을 사용할 수 있도록 구성된다. 상기 공급장치(2)는 액상의 LPG를 수용하는 탱크(3)와, 적어도 하나 이상의 분사장치(4)를 포함한다. 상기 분사장치(4)는 상기 엔진(1)의 챔버(1a)에 유효 가스 유량(Qg)을 공급하기에 적당한 공지된 것이다. 또한, 상기 챔버(1a)는 이미 알려진 스로틀 조절 시스템 또는 장치(6)에 의해 공급되는 공기의 양이 조절된다. 또한, 도 1을 참조하면 상기 공급장치(2)는 LPG 압력 제어장치(7)와, LPG 가스 유동 조절장치(8)를 포함한다. 상기 LPG 압력 제어장치(7)와 상기 LPG 가스 유동 조절장치(8)는 분사장치(4) 입구에서의 LPG의 압력과 온도에 따라 스스로 상기 분사장치(4)에 공급되는 LPG의 압력과 가스 유동을 조절한다. 엔진(1) 동작 조건은 이후에 자세히 설명된다.
상기 LPG 압력 제어장치(7)는 메모리부(9)를 포함한다. 메모리부(9)는 도 3의 A로 지칭된 LPG 압력/온도 한계곡선(limit curve)을 저장하고 있다. 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 한계곡선 A는 액체 상태의 LPG 영역(10)과 기체 상태의 LPG 영역(11)으로 구분한다.
또한, 상기 LPG 압력 제어장치(7)는 측정부(12)를 포함한다. 상기 측정부(12)는 상기 분사장치(4)로 이송된 LPG의 온도를 측정한다. 개시된 예에서 상기 측정부(12)는 분사장치(4)의 상류 및/또는 분사장치(4) 자체에서 얻은 양쪽의 상기에서 언급한 온도를 측정하거나 또는 엔진(1)의 냉각액 온도 및/또는 LPG 유동 비율(flow rate)에 따라 그것을 계산할 수 있다. 이를 위해, 엔진(1)과 연결된 냉각액 파이프(13)의 일단은 측정부(12)에 연결된다. 차량 점화에 따른 시동시 도 4에서 라인 T에 의해 지시된 다양한 LPG의 온도 변화가 나타나고, 또 도 4에서 곡선 N에 의해 표시된 상기 엔진(1) 회전수(rpm) 변화가 나타난다.
메모리부(9)와 측정부(12)는 LPG 압력 제어장치(7)의 일부인 압력 측정 부(15)와 연결된다. 상기 압력 측정부(15)는 상기 측정부(12)에 수용된 각각의 온도값을 위한 가스 압력 한계치(limit value)를 측정할 수 있다. 기상으로 LPG를 공급하기 위하여, 상기 압력 한계치는 각 온도값에서의 안전한 작동을 위한 최대 최적 압력치(maximum optimal pressure value)로 구해지는 다양한 안전 보정 상수(variable safety correction factor)를 이용하는 압력 측정부(15)에 의해 감소된다. 바람직한 예에서, 상기 작동 최대 최적 압력치는 도 3에서 B 라인의 일부를 구성한다.
또한, 도 1를 참조하면, LPG 압력 제어장치(7)는 비교부(18)를 포함한다. 상기 비교부(18)는 상기 분사장치(4)에 이송된 LPG의 압력을 알맞게 체크하기 위하여 조절하고 매 순간마다 상기 측정된 최대 최적 압력치와 실질적으로 동일한지 비교한다.
도 2에 따르면, 상기 비교부(18)는 압력 차단/감쇠 밸브(19)를 포함한다. 상기 압력 차단/감쇠 밸브(19)는 상기 LPG 탱크(3)나 다른 압력 룸(room)에 연결되는 유입구(20), 상기 분사장치(4)에 연결되는 유출구(21) 및 상기 유입구(20)와 유출구(21)에 유로(24)를 통해 연결되는 챔버(23)를 포함한다. 상기 압력 차단/감쇠 밸브(19)는 방수챔버(25)를 더 구비한다. 상기 방수챔버(25)는 탄성격벽(flexible diaphragm)(27)과 셔터(28)에 의해 상기 챔버(23)로부터 분리된다. 상기 셔터(28)는 상기 탄성격벽(27)에 의해 이동 가능하며, 상기 챔버(23)가 유로(24) 폐쇄에 의해 유입구(20)로부터 차단된 폐쇄위치(도 2참조)와 상기 챔버(23) 및 상기 유입구(20) 사이의 LPG 유동을 허용하는 개방위치 사이에서 상기 탄성격벽(27)와 스프 링(29)의 작용하에 이동한다.
도 2를 참조하면, 상기 비교부(18)는 제 1 및 제 2 단안정 보정 솔레노이드 밸브(mono-stable adjusting solenoidvalve)(31)(32)를 포함한다. 상기 제 1 보정 솔레노이드 밸브(31)의 입구는 유입구(20)에 연결되고, 출구는 방수챔버(25)와 연결된다. 이 제 1 보정 솔레노이드 밸브(31)는 정상상태에서 폐쇄되어 있다. 상기 제 2 보정 솔레노이드 밸브(32)의 입구는 방수챔버(25)와 연결되고, 출구는 유출구(21)와 연결된다. 이 제 2 보정 솔레노이드 밸브(32)는 정상상태에서 폐쇄되어 있다. 제 1 및 제 2 보정 솔레노이드 밸브(31)(32)는 제 1 압력센서(35)와 연결된 제어유닛(33)에 의해 선택적으로 작동 및 제어된다. 상기 제 1 압력센서(35)는 상기 분사장치(4)로 이송된 LPG의 유효 압력치(effective pressure value)을 받도록 상기 유출구(21)에 연결되고, 또한 상기 최대 최적 압력치를 받도록 압력 측정부(15)에 연결된다.
상기 밸브 제어유닛(33)은 압력 비교부(34)를 포함하며, 상기 압력 비교부(34)는 제 1 또는 제 2 보정 솔레노이드 밸브(31)(32)의 작용에 따라 서로 다른 신호로 보낸 두 개의 압력값을 받아 비교한다.
시간에 대한 LPG의 유효압력의 추세는 도 4의 그래프에 예시한 바와 같이, C 곡선에 의해 나타난다.
도 1을 참조하면, 분사장치(4)는 적당한 제어유닛(37)에 의해 제어됨으로써 엔진(1)에 적절한 LPG가 공급된다. 바람직한 실시예에서 도 4의 곡선 F에 의해 가스 유동 추세가 나타난다.
상기 제어유닛(37)은 LPG 가스 유동 조절장치(8)의 일부이며, 제 1 압력센서(35)와 제 2 압력센서(39)를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 압력센서(35)(39)는 상기 분사장치(4)로 이송된 LPG의 유효 압력에 대응하는 신호와 일반적으로 Pmap라고 알려진 챔버(1a) 내의 압력에 대응하는 신호를 상기 제어유닛(37)으로 출력한다.
상기 제어유닛(37)은 상기 유효 압력 신호와 챔버 내의 압력 신호, 분사장치 제조 특성과 측정된 온도에 따라 상기 분사장치(4)의 개방시간과 정도를 제어함으로써 엔진(1)에서 요구되는 LPG 유동이 항상 있게 한다. 또한, 도 1을 참조하면, 상기 LPG 가스 유동 조절장치(8)는 엔진동작 중에 상기 챔버(1a) 내의 압력을 제한하는 제어유닛(41)을 더 포함한다. 특히 상기 제어유닛(41)은 메모리부를 포함하는데, 상기 메모리부는 상기 챔버(1a) 내의 복수의 Pmap 압력의 최대값을 저장하고 있다. 상기와 같은 최대 압력값은 도 4에서 D 곡선으로 정의된다. 상기 최대 압력값은 상기 분사장치(4)로 공급되는 LPG의 유효 압력값, 분사장치의 치수 특성, 제어유닛(37)에 의해 측정된 엔진(1)의 챔버(1a)로 이송된 LPG 유동 값과 측정된 LPG의 온도에 따라서 수치적으로 측정된다.
편리하게도, 상기 제어유닛(41)은 매 작동 순간마다 상기 챔버(1a)에서 수용 가능한 최대 압력값을 측정한다. 이는 가스 유동과 분사장치(4)에 공급되는 LPG의 온도와 압력의 변화에 따라서 챔버(1a) 내의 최대 압력값을 가리키는 도 5에 도시된 그래프에 기초하여 이루어진다. 도 5에 도시된 그래프는 단지 몇 가지 곡선을 나타낸다; 그 중 하나는 상기 분사장치(4)에 공급된 LPG 압력값 및 온도값에 따른 등압곡선(isobaric curve)이다. 곡선들은 도 5에서 화살표 K에 의해 지시된 방향으로 증가하는 압력에 따라 배치된다.
챔버(1a)의 압력, 실제 LPG 가스의 압력과 온도, 분사장치의 특성 및 가스 흐름 사이에 링크된 수학적 관계는 다음과 같다.
Figure 112007031564763-pat00001
여기서 Pg는 상기 제 1 압력센서(35)로부터 얻은 유효 가스 압력을 가리키며, Pmap는 제 2 압력센서(39)에 의해 얻은 챔버(1a) 내의 압력을 가리킨다. 또한, Qg는 엔진(1)으로 이송된 LPG 유동을 가리키고, S는 노즐들의 동일 단면적을 가리키며, R과 T는 탄성계수와 가스 온도, k는 가스 팽창 폴리트로픽 지수(polytropic exponent)이다. 상기 변수들이 상기 수학식에서 정해지면, 상기 챔버(1a)의 최대 압력은 상기 분사장치(4)에 공급되는 가스의 유동을 통해 계산된다.
또한, 상기 제어유닛(41)은 압력 비교부(45)를 더 포함한다. 상기 압력 비교부(45)는 상기 챔버(1a) 내 압력의 현재 값과 계산된 최대값을 비교하고, 비교 결과 검지된 압력 값이 계산된 압력 값을 초과하면, 스로틀 조절 장치(6)가 상기 챔버(1a) 내의 압력을 제한하도록 제어부(46)로 신호를 보냄으로써 계산된 최대값보다 낮아지게 한다. 도 4의 E 곡선은 엔진 작동 중의 상기 챔버(1a) 내부의 압력 변화를 도시한 것이다.
LPG 공급장치(2)는 엔진(1)이 작동을 시작한 후, 도 1 및 도 3 내지 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이 작동한다. 즉, 엔진(1)이 작동을 시작하면, 동작 환경에 도달할 때까지, 상기 측정부(12)는 상기 분사장치(4)로 이송되는 LPG 가스의 온도를 측정하고, 제 1 및 제 2 압력센서(35)(39)는 각각 상기 분사장치(4)의 유입구(20)와 엔진 챔버(1a) 내의 LPG 압력을 검출한다.
각 작동 또는 적어도 일부에서 상기 측정부(12)는 상기 압력 측정부(15)로 온도 값을 보낸다. 상기 압력 측정부(15)는 상기 메모리부(9)에 저장된 A 곡선을 참조하여 LPG가 기상으로 유지되는 LPG의 최대 최적 압력 값을 구한다. 상기 A 곡선의 압력 제한 값으로 구해진 최대 최적 압력 값은 안전 보정 상수를 통해 감소되어 도 3에서 라인 B로 정의된 최적 압력 값으로 얻어진다. 각 상태에서 상기 비교부(18)는 최대 최적 압력 값과 대응하여 밸브를 폐쇄하도록 이끔으로써 분사장치에 이송된 가스 유효 압력을 조절한다.
상기 조절은 다음과 같이 이루어진다; 제 1 압력센서(35)가 유출구(21)의 LPG 유효 압력을 측정하고, 그 값을 상기 제어유닛(33)으로 출력하여 측정된 최대 최적 압력 값과 비교한다. 측정된 압력이 대응하는 최대 최적 압력 값보다 높을 경우, 제어유닛(33)은 상기 제 2 보정 솔레노이드 밸브(32)를 작동하여 상기 방수 챔버(25)와 유출구(21)를 연결한다. 그러면, 상기 방수 챔버(24)의 압력은 유출구(21)의 압력과 같아질 때까지 떨어진다. 상기 탄성격벽(27)과 스프링(29)의 서로 다른 압력 때문에 셔터(28)는 압력 감소의 원인으로 폐쇄위치로 움직인다.
반면, 유출구(21)의 압력이 최대 최적 압력 값보다 낮아질 경우, 상기 제어 유닛(33)은 제 1 보정 솔레노이드 밸브(31)를 작동하여 상기 방수 챔버(25)의 압력을 증가시킴으로써 탄성격벽(27) 위의 압력을 높게 하여 셔터가 압력 증가의 원인으로 개방위치로 움직이도록 한다. 그러면, 상기 유출구(21)의 LPG 유효압력은 계산된 최대 최적 압력 값과 큰 차이가 없는 근사치를 가지게 된다.
한편, 상기한 동작을 수행할 때, 상기 제 1 및 제 2 압력센서(35)(39)는 압력값을 측정하고, 측정값을 상기 제어유닛(37)으로 출력한다. 그리고, 상기 제어유닛(37)은 온도에 따라 상기 분사장치(4)의 개방 시간을 조절하여 공급이 필요한 LPG 양을 제어한다. 미임계 조건(subcritical condition)에서 작동할 때 상기 분사장치(4)를 통하여 상기 가스 유동을 물리적으로 제어하는 것은 제어유닛(41)에 의해 이루어진다. 상기 제어유닛(41)은 상기 엔진 챔버(1a)의 압력, LPG 유효 압력, 분사장치에 공급되는 가스 유동과 가스 온도에 따라 챔버(1a) 내부에 적용될 수 있는 최대 압력 값을 작동 상태에서 결정하도록 상기 분사장치(4)를 통하여 가스 흐름을 물리적으로 제어한다. 상기 엔진 챔버(1a)의 압력이 이값을 초과하면, 상기 제어유닛(41)이 작동하여 제한 값 또는 이보다 낮은 압력을 유지하도록 하기 위하여 스로틀 조절 장치(6)가 상기 엔진 챔버(1a)의 압력을 조절하도록 한다.
상기 엔진 챔버(1a)의 최대 압력은 상기 최대 압력에 따른 LPG 가스의 유량을 실제 필요한 LPG 가스의 유량보다 높게 형성하므로, 고려사항으로 유지할 필요가 있다. 하지만, 과급기관(supercharged engine)이 아닌 대기압기관(atmospheric engine)이라면, 엔진 챔버(1a)의 압력 제한값을 결정하는 것이 좋다.
상기와 같은 과정에 의해, 공급되는 LPG 가스의 온도와, 상기 온도에 따른 한계조건에 근접하는 대응되는 압력은 순간적으로 측정 및 계산되기 때문에, LPG가 액상으로 공급되지 않고, 항상 기상으로 공급되어 최적 효율로 작동하는 것이 가능하다.
또한, 상기 분사장치(4)는 직접 측정되는 공급 유효 압력과, 공급된 LPG 가스의 유효 온도에 의해 제어되므로, 엔진(1)이 정상상태 또는 임계상태에서 동작할 때, LPG의 가스 유동을 정밀하게 제어 및 보정하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, LPG 공급장치(2)에 의하면, LPG가 공급되는 엔진 챔버(1a)의 압력을 제한하고, 분사장치(4)의 전후의 압력을 조절하여 상기 분사장치(4)로 공급되는 LPG의 기하학적 특성(geometric characteristics)에 따른 온도 및 유효가스의 유량을 조정할 수 있다. 이는 매우 중요하며, 엔진 점화에 따른 일시적인 특이값(particular value)은 도 4에 도시된 상수들로 표시하였다.
일시적으로, LPG의 압력은 상기 LPG 가스의 온도가 프로그램상 최대가 될 때까지 증가한다. 상기 최대치는 상기 엔진(1)이 필요로 하는 LPG 가스의 유량과, 상기 분사장치(4)의 특성에 따라 결정된다.
이상에서 설명한 LPG 공급장치(2)는 청구범위에 기재된 방법 이외로도 변형하여 사용하는 것이 가능하다. 특히, 곡선 및 비율 등은 엔진 챔버(1a) 내부의 최적 최대 압력(optimal maximum pressure)을 결정하기 위해 다르게 결정될 수도 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 제조가 용이하고 경제적이며, 동시에 엔진이 어떤 작동조건에서도 최대의 성능으로 작동할 수 있도록 내연기관에 LPG를 공급하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 가변 유동의 LPG를 분사장치를 통해 기상으로 엔진으로 이송하는 단계를 포함하는 내연기관의 LPG 공급방법에 있어서,
    상기 이송단계는 엔진 작동의 다수 순간마다 상기 분사장치로 이송된 LPG의 각 온도를 측정하여, 상기 LPG 온도들의 대부분을 LPG를 기상으로 유지시키기 위한 최대 압력 값과 매칭하는 단계; 및 상기 분사장치의 입구에서 상기 LPG 유효 압력을 그 유효 압력이 상기 측정된 최대값과 동일하게 되는 방식으로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 온도 측정은 상기 분사장치의 입구 또는 내부에서 LPG의 온도에 대응하는 부분을 직접 검출함으로써 되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LPG의 각각의 온도 측정은 정확한 같은 순간에서 상기 엔진의 냉각액 온도에 기초하여서 된 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LPG의 최대 압력 값 검출은 액상의 가스 영역으로부터 기상의 가스 영역을 분리하여 저장한 LPG의 한계곡선(limit curve)에 상기 측정된 온도의 적어도 일부를 대입하여 상기 곡선에 따라 대응하는 압력 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도에 따라 측정된 저감지수(reduction factor) 및 변수(variable)를 통해 얻은 상기 압력 값을 저감하여 상기 최대 압력 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유효 압력의 조정은 상기 매 순간에서 상기 분사장치로 이송된 가스의 압력을 측정하고 이를 상기 최대 압력 값에 대응하여 검출된 압력과 비교하여 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브를 선택적으로 작동시켜 상기 유효 압력을 보정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순간에서 상기 LPG 유동은 상기 분사장치의 개방시간을 변화시킴으로써 적어도 상기 가스 유효 압력의 함수로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    여러 순간의 적어도 일부에서 상기 LPG 가스 유동은 상기 엔진의 에어-LPG 유입구의 챔버 내의 압력과 상기 LPG의 유효 압력 사이 비율 함수로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 작동하는 순간의 적어도 일부에서 상기 에어-LPG 유입구 챔버 내부의 상기 압력은 적어도 상기 에어-LPG 유입구의 챔버 내로 이송된 LPG의 유동과 상기 유효 압력에 따라 측정된 경계값(threshold value) 미만으로 제한되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급방법.
  10. 가변 LPG 유동을 기상으로 엔진으로 이송하는 분사장치;
    상기 엔진 작동의 다수의 순간에 상기 분사장치로 이송된 LPG의 대응하는 온도를 측정하는 제 1 측정수단;
    상기 LPG 온도의 적어도 일부에 대하여 상기 LPG를 기상으로 유지하도록 상기 LPG의 최대 압력에 대응하는 값을 측정하는 제 2 측정수단; 및
    상기 분사장치로 가는 LPG의 유효 압력을 상기 측정된 최대 압력에 대응하는 값과 동일하도록 조정하는 조정수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 측정수단은,
    액상의 가스 영역으로부터 기상의 가스영역을 분리한 LPG의 한계곡선을 저장하는 메모리 수단; 및
    상기 곡선을 이용하여 상기 온도의 적어도 일부에 대응하는 압력 값을 측정하는 계산수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 조정수단은,
    LPG 탱크에 연결되는 유입구와 상기 분사장치에 연결되는 유출구를 가지는 차단밸브;
    상기 유입구 및 유출구에 연결되는 제 1 챔버;
    상기 탄성격벽에 의해 상기 제 1 챔버로부터 분리된 제 2 챔버;
    상기 탄성격벽에 의해 작동되며, 폐쇄위치에서 상기 유입구로부터 상기 제 1 챔버를 격리하도록 움직이고, 개방위치에서 상기 유입구와 상기 제 1 챔버 사이에 가스 유동을 허용하도록 움직이는 셔터;
    상기 유입구와 상기 제 2 챔버 사이에 위치된 제 1 보정 솔레노이드 밸브;
    상기 제 2 챔버와 상기 유출구 사이에 위치된 제 2 보정 솔레노이드 밸브; 및
    상기 제 1 및 제 2 보정 솔레노이드 밸브를 선택적으로 작동하도록 제공된 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
    상기 매 순간마다 상기 유출구에서의 LPG 압력 값을 상기 최대 압력 값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제 1 및 제 2 보정 솔레노이드 밸브 중 어느 하나를 향하여 작동신호를 보내는 비교수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급장치.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 상기 에어-LPG 유입구 챔버 안으로 이송된 LPG 유동과 상기 유효 압력에 따라 에어-LPG 유입구 챔버 안의 압력 경계값을 상기 순간의 적어도 일부에서 측정하는 측정수단; 및
    상기 유입구 챔버의 압력을 상기 경계값 미만으로 제한하는 제한수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 LPG 공급장치.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010016903A2 (en) * 2008-08-06 2010-02-11 Keith Long Propane injection control for gasoline and gaseous fuel internal combustion engines
US20110214644A1 (en) * 2010-03-05 2011-09-08 Woodward, Inc. Cold-Start Fuel Control System
DE102010037003A1 (de) * 2010-08-16 2012-02-16 Ford Global Technologies, Llc. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Gas als Kraftstoff und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
ITRM20110203A1 (it) * 2011-04-21 2012-10-22 Icomet Spa Riduttore regolatore di pressione per l'alimentazione con metano od altri combustibili simili di motori a combustione interna
CA2893826C (en) 2011-12-07 2021-11-16 Agility Fuel Systems, Inc. Systems and methods for monitoring and controlling fuel systems
US9422900B2 (en) * 2012-03-27 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc System and method for closing a tank valve
US9091240B2 (en) * 2013-01-24 2015-07-28 Caterpillar Inc. Compressed natural gas fuel mass control system
US9644556B2 (en) * 2013-05-31 2017-05-09 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel injector activation
US9702307B2 (en) * 2013-09-05 2017-07-11 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling fuel pressure for a LPG engine
DE102013219025B4 (de) * 2013-09-23 2015-07-02 Continental Automotive Gmbh Kraftstoffverteilervorrichtung mit integriertem Gasdruckminderer
US10082109B2 (en) * 2016-09-02 2018-09-25 Caterpillar Inc. System, method, and apparatus to control engine intake manifold air temperature
US10174853B2 (en) * 2016-10-13 2019-01-08 Itt Manufacturing Enterprises Llc Compressed natural gas (CNG) pressure regulator
CN111919757B (zh) * 2020-06-19 2022-03-29 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种畜牧养殖场生长环境智能监控***及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040011384A (ko) * 2002-07-30 2004-02-05 아이상 고교 가부시키가이샤 내연기관의 연료공급장치
JP2005180221A (ja) 2003-12-16 2005-07-07 Toyota Motor Corp Ｌｐｇ燃料エンジン
JP2005351189A (ja) 2004-06-11 2005-12-22 Nikki Co Ltd エンジンの気体ｌｐｇ供給装置
KR20060028554A (ko) * 2004-09-25 2006-03-30 르노삼성자동차 주식회사 엘피지 액상 인젝션 시스템의 연료 공급 장치 및 그제어방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0084219A1 (en) * 1982-01-15 1983-07-27 Solex (U.K.) Limited - In Liquidation An air/fuel induction system for spark ignition internal combustion engines, and electromagnetic valves
GB2135729B (en) 1983-02-25 1986-07-16 Nippon Carburettor Co Ltd Regulating liquefied petroleum gas supply to an engine
NZ205140A (en) * 1983-08-04 1987-02-20 H M Reid Electronically controlled dual fuel system for diesel engines
JPH0223813Y2 (ko) * 1984-10-05 1990-06-28
JPS62199957A (ja) * 1986-02-27 1987-09-03 Toyota Motor Corp Ｌｐｇエンジンの燃料制御装置
US5010868A (en) * 1990-04-03 1991-04-30 Jerry Clements Gas-phase propane fuel delivery system
JP3483509B2 (ja) * 1999-12-13 2004-01-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射システム
CA2298324A1 (en) 2000-02-09 2001-08-09 Michael T. Sulatisky High volume electronic gas regulator
JP2003090237A (ja) 2001-09-17 2003-03-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料供給装置
JP3830826B2 (ja) 2002-02-13 2006-10-11 株式会社ニッキ エンジンのｌｐｇ供給装置
JP3906747B2 (ja) * 2002-06-14 2007-04-18 株式会社日立製作所 低沸点燃料を使用する燃料供給装置およびその制御方法
WO2005038227A2 (en) 2003-10-20 2005-04-28 Mike Thompson Engine management system
US7066155B2 (en) * 2004-06-28 2006-06-27 Autotronic Controls Corporation Method and system for the control of fumigation
KR100747210B1 (ko) * 2005-08-30 2007-08-07 현대자동차주식회사 엘피아이 엔진 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040011384A (ko) * 2002-07-30 2004-02-05 아이상 고교 가부시키가이샤 내연기관의 연료공급장치
JP2005180221A (ja) 2003-12-16 2005-07-07 Toyota Motor Corp Ｌｐｇ燃料エンジン
JP2005351189A (ja) 2004-06-11 2005-12-22 Nikki Co Ltd エンジンの気体ｌｐｇ供給装置
KR20060028554A (ko) * 2004-09-25 2006-03-30 르노삼성자동차 주식회사 엘피지 액상 인젝션 시스템의 연료 공급 장치 및 그제어방법

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