KR20140063573A - 직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료에서 액체 연료로의 절환 방법, 및 그러한 엔진을 위한 이중-연료 시스템 - Google Patents

직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료에서 액체 연료로의 절환 방법, 및 그러한 엔진을 위한 이중-연료 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화 가스 연료 소비 모드 동안의 액화 가스 연료로부터 액체 연료 소비 모드 동안의 엔진에 제공되는 액체 연료로 절환하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 액화 가스 연료를 고압 펌프(126)로 펌핑하는 단계; 액체 연료 소비 모드로 절환하는 단계; 액체 연료를 상기 펌프(126)로 펌핑하는 단계 - 액화 가스 연료는 리턴 연료 라인(129)을 통해 플러시됨 - ; 액화 가스 연료를 상기 펌프(126)에 펌핑하는 것을 중지하는 단계; 상기 반환 연료 라인(129)내의 반환 밸브(132)를 폐쇄함에 의해 액화 가스 연료의 배기를 중지하는 단계; 지연 이후에, 임의의 잔류 액화 가스 연료를 포함하는 액체 연료를 플러시하기 위하여 소정 시간 동안 복구 밸브(132)를 개방하는 단계; 및 상기 펌프(126)에 펌핑된 액체 연료의 압력을 액화 가스 연료의 증기압 보다 낮은 압력으로 감소시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 이중-연료 시스템과 관련된다.

Description

직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료에서 액체 연료로의 절환 방법, 및 그러한 엔진을 위한 이중-연료 시스템{METHOD OF SWITCHING FROM A LIQUEFIED GAS FUEL TO A LIQUID FUEL BEING PROVIDED TO A DIRECT INJECTION COMBUSTION ENGINE, AND DIRECT INJECTION BI-FUEL SYSTEM FOR SUCH AN ENGINE}
본 발명은 두 소스로부터 연료를 개별적으로 제공하도록 구성된 연소 엔진용 직분사 이중-연료 시스템에 관한 것이다. 특히, 시스템은 액체 연료 및 액화 가스 연료인 두 유형의 연료를 소망대로 연소 엔진에 개별적으로 제공하도록 구성된 직분사 이중-연료 시스템이다.
직분사 연료 시스템은 개별 주입 포트내에서 연료와 공기를 사전혼합하는 대신에 연소 엔진의 실린더로 직접 연료를 주입하도록 구성된다. 이 구성은 연소 및 방출을 더욱 정밀하게 제어하도록 하나, 이는 더욱 진보된 엔진 관리 기술을 필요로 한다. 현대직 직분사 가솔린 엔진에 의해 제공되는 높은 토크는 직분사, 과급(charging), 및 가변 밸브 타이밍의 상승적 효과의 결과이다. 연소시에, 직분사 기술의 이러한 측면들은 엔진 튜닝에 있어 상당한 유연성을 허용한다. 결과적으로, 노킹 성향이 감소된 우수한 실린더 차지(charge)가 된다.
자동차 산업에 있어서, 석유 또는 휘발유용 직분사 기술은 이미 수개의 엔진 유형에 대해 도입되었다. 이는 일반적 기존의 LPG(liquified petroleum gas) 기술이 기존의 석유용 직분사 기술에 따라 활용할 수 있도록 변경되거나 개선되거나 또는 완전히 재설계되었다는 것을 의미한다.
직분사 엔진용으로 LPG를 이용하기 위하여는 적어도 두개의 옵션이 있다. 먼저, 포트 주입을 통해 간접 LPG 분사를 제공하는 것이고, 둘째로는, 연소실로의 직접 LPG 분사를 제공하는 것이다. 간접 LPG 분사 시스템은 주로 기존의 마스터 슬레이브 순차 주입을 기초로 하며, 이는 또한 간접 분사 엔진용으로 이용된다. 직접 LPG 분사 시스템은 아직 개발중인 신규 시스템이다. LPG의 직접 분사 기술을 이용하는 경우, 대기로의 이산화탄소 및 입자의 감소를 통해 환경에 대한 이점을 얻을 수 있다.
일반 동작시, 직분사 연소 엔진은 고압 연료 펌프, 고압 연료 레일, 및 연료의 연소실로의 직분사를 위한 직분사기를 이용한다. 비용 및 전체 시스템 복잡성을 저감하고자, 연료 두 유형 모두에 대해 고압 구성 요소를 이용하는 것이 바람직하다. 이를 가능하게 하기 위하여, 시스템은 제1 유형의 연료를 제2 유형의 연료로 또는 그 반대로 교체할 수 있어야 한다.
두 유형의 연료 사이에서의 절환시 물리적 과제가 발생할 수 있다. 먼저, 엔진 동작 동안 한 연료를 다른 연료로 교체하는 경우, 바람직하지 않은 혼합이 발생할 수 있다. 둘째로, 시스템이 가스 조성 및 온도에 따라 일 유형의 연료로서 액화 가스 연료를 이용하고, 다른 유형의 연료로 액체 연료를 이용하는 경우, 액화 가스 시스템의 압력은 액체 연료 시스템 보다 더 높은 압력에서 동작할 가능성이 있다.
본 발명의 일 측면에서, 연소 엔진에 소망한 대로 액체 유형의 연료 및 액화 가스 유형의 연료를 제공할 수 있는 직분사 이중-연료 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액체 연료 서브시스템 및 액화 가스 연료 서브시스템을 포함하는 직분사 이중-연료 시스템이 제공된다. 액체 연료 서브시스템은 액체 연료의 공급을 유지하도록 구성된 액체 연료 탱크, 및 액체 연료 탱크로부터 액체 연료를 펌핑하도록 구성된 액체 연료 펌프를 포함한다. 액화 가스 연료 서스시스템은 액화 가스 연료의 공급을 유지하도록 구성된 액화 가스 연료 탱크 및 액화 가스 연료 탱크로부터 액화 가스 연료를 펌핑하도록 구성된 액화 가스 연료 펌프를 포함한다. 직분사 이중-연료 시스템은 시스템이 액체 연료 소비 모드로 동작하는 경우에 액체 연료 서브시스템으로부터 액체 연료를 수신하고, 시스템이 액화 가스 연료 소비 모드에서 동작하는 경우에는 액화 가스 연료 서브시스템으로부터 액화 가스 연료를 수신하도록 구성된 정션(junction), 정션을 통과하는 연료를 수신하고 연료를 직분사 연소 엔진의 고압 레일로 펌핑하도록 구성된 고압 펌프를 포함하며, 또한 액화 가스 연료 소비 모드로부터 액체 연료 소비 모드로 절환되는 시스템에 응답하여 액화 가스 연료를 연료 공급에서 고압 펌프로 플러시(flush)하도록 구성된 액체 연료 부스팅 수단을 포함할 수 있다. 부스팅 수단은 피스톤을 포함하며 피스톤의 일측의 액화 가스 연료 및 피스톤의 다른 측의 액체 연료를 수신하도록 구성된 배기 유닛(purging unit)의 형태일 수 있다. 부스팅 수단은 다르게는 피스톤을 포함하고 피스톤의 일측의 액체 연료 및 피스톤의 다른측의 또한 액체 연료를 수신하도록 구성된 배기 유닛의 형태일 수 있으며, 피스톤의 양측의 동작 표면은 상호 상이하다. 부스팅 수단은 다르게는 액체 연료 펌프로부터 연료를 수신하고, 액화 가스 연료로부터 액체 연료로의 절환에 응답하여 액화 가스 연료를 연료 공급으로부터 고압 펌프로 플러시하도록 제공되는 액체 연료의 압력을 증가시키도록 구성된 부스트 펌프의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 측면은 직분사 연소 엔진을 위하여 액화 석유 가스와 같은 액화 가스 연료와 석유 또는 디젤 또는 휘발유와 같은 액체 연료 사이에서의 절환을 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료로부터 액체 연료 소비 모드 동안 엔진에 제공되는 액체 연료로 절환하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
a) 액화 가스 연료를 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진의 고압 레일로 펌핑하도록 구성된 엑화 가스 연료 펌프를 이용하여 액화 가스 연료를 고압 펌프로 펌핑하는 단계;
b) 액화 가스 연료 소비 모드에서 액체 연료 소비 모드로 절환하는 단계;
c) 적어도 제1 액체 연료 펌프를 이용함에 의해 적어도 액화 가스 연료의 증기압과 동일한 압력에서 액체 연료를 고압 펌프로 펌핑하는 단계 - 액화 가스 연료는 고압 펌프와 연료 탱크 사이의 리턴 연료 라인을 통해 플러시됨 - ;
d) 액화 가스 연료의 고압 펌프로의 펌핑을 중지하는 단계;
e) 리턴 연료 라인내의 리턴 밸브를 폐쇄함에 의해 액화 가스 연료의 플러싱을 중지하는 단계;
f) 단계 e) 이후 소정 지연 이후에 액체 연료 소비 모드 동안, 리턴 연료 라인을 통해 임의의 잔류 액화 가스 연료를 포함하는 액체 연료를 플러시하도록 소정 시간 동안 리턴 밸브를 개방하는 단계; 및
g) 고압 펌프로 펌핑된 액체 연료의 압력을 액화 가스 연료의 증기압 보다 낮은 압력으로 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 이점은 액화 가스 연료의 펌핑이 중지된 이후 및 리턴 밸브가 폐쇄된 이후에 리턴 밸브를 다시 일시적으로 개방함으로 인하여, 존재할 수 있는 임의의 잔류 가스 연료를 포함하는 액체 연료가 연료 공급으로부터 고압 펌프의 저압 영역을 포함하는 고압 펌프로 고압 펌프와 연료 탱크 사이의 리턴 라인을 통해 매우 효과적인 방식으로 플러시된다는 점이다. 상기 방법의 이 단계가 이행되지 않는 경우, 시스템으로부터의 액화 가스 연료의 배기 이후에 시스템내에 존재하는 잔류, 기화된, 가스 연료로 인한 베이퍼 로크(vapor lock)의 발생의 위험이 여전히 있을 수 있다. 결과적으로, 베이퍼 로크로 인한 엔진 스톨(stall)이 방지되거나 또는 베이퍼 로크의 발생 확률이 적어도 현저히 감소되므로, 본 발명에 따른 방법이 이행되는 엔진의 신뢰도는 현저히 증가한다.
본 발명의 프레임워크내에서 액화 가스 연료의 증기압을 참조하는 경우, 이는 고압 펌프의 위치에서 액화 가스 연료의 (로컬) 증기압으로서 이해될 것이다. 상기 위치에서의 상대적으로 높은 온도로 인하여, 그 특정 위치에서 액화 가스 연료를 액체 상태로 유지하는 것이 중요하다.
바람직하게는, 단계 c)는 제1 액체 연료 펌프를 이용하여 액체 연료 부스팅 수단으로 액체 연료를 피딩함에 의해, 제1 액체 연료 펌프에 의해 부스팅 수단에 공급되는 액체 연료의 압력을 액화 가스 연료의 증기압과 적어도 동일한 압력으로 증가시킴에 의해, 및 증가된 압력에서 액체 연료를 부스팅 수단을 이용하여 고압 펌프에 피딩함에 의해 유효하게 된다. 부스팅 수단은 바람직하게는 액체 연료용 부스팅 펌프로 구성된다.
단계 f)는 일 실시예에서 부스팅 수단을 감소된 압력에서의 액체 연료를 적어도 고압 펌프로 펌핑하기에 충분할 정도로 디엑티베이팅함에 의해 유효하게 된다.
바람직하게는 단계 g)는 단계 f)의 종료에서 리턴 밸브의 폐쇄와 동시에 수행된다. 실시예에서, 단계 e)는 단계 d) 이후에 1 내지 30초, 바람직하게는 약 5 내지 10초 수행될 수 있다. 바람직하게는, 단계 f)의 소정 지연은 1 내지 180초 범위이다. 바람직하게는, 단계 f)의 소정 지연은 엔진의 연료 소비에 의존하여 결정된다. 단계 f)의 소정 시간은 1 내지 10초의 범위일 수 있다. 고압 펌프와 액화 가스 연료를 위한 연료 탱크 사이에 리턴 연료 라인이 존재한다면 유리하다.
본 발명은 직분사 이중-연료 시스템에 관한 것으로, 액체 연료 서브시스템 및 액화 가스 연료 서브시스템을 포함하며, 이전 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법에 따르면, 시스템은 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료로부터 액체 연료 소비 모드 동안 엔진에 제공되는 액체 연료로의 절환에 적응된다.
본 발명의 이러한 및 다른 측면, 특징, 및 이점은 이하의 상세한 설명, 첨부된 도면, 및 첨부된 특허 청구 범위로부터 명백해진다.
본 발명의 실시예들은 대응 참조 심볼이 대응하는 부품을 나타내는 첨부된 개략적 도면을 참조로 단지 예로써 설명될 것이다.
도 1은 연소 엔진용 직분사 이중-연료 시스템의 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 액체 연료 동작 모드인 도 1의 직분사 이중-연료 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 액화 가스 연료 동작 모드인 도 1의 직분사 이중-연료 시스템을 도시하는 도면.
도 4는 연소 엔진용 직분사 이중-연료 시스템의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 액체 연료 동작 모드인 도 4의 직분사 이중-연료 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 액화 가스 연료 동작 모드인 도 4의 직분사 이중-연료 시스템을 도시하는 도면.
도 7은 시스템이 도 6의 액화 가스 연료 동작 모드 및 도 5의 액체 연료 동작 모드로부터 절환되는 경우의 도 4의 직분사 이중-연료 시스템을 도시하는 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 엔진용 직분사 이중-연료 시스템(100)을 도시한다. 이하 상세히 설명하는 것처럼, 시스템(100)은 엔진에 제공되는 두 유형의 연료 사이를 절환하도록 구성된다. 연료 중 하나는 석유, 디젤, 휘발유와 같은 액체 연료이고, 다른 연료는 프로판 또는 부탄 또는 그 혼합물을 포함할 수 있는 LPG와 같은 액화 가스 연료이다.
도 1에 도시된 것처럼, 직분사 이중-연료 시스템(100)은 액화 가스 연료 서브시스템(110) 및 액체 연료 서브시스템(150)과 서브시스템(110, 150)과 이하 상세히 설명하는 연소 엔진 사이에 위치한 고압 구성 요소를 포함한다.
액화 가스 연료 서브시스템(110)은 LPG와 같은 액화 가스 또는 기체 연료의 공급을 유지하도록 구성된 연료 저장 탱크(112)를 포함한다. 일 실시예에서, 연료 저장 탱크(112)내의 액화 가스 연료의 압력은 약 2-16 bar 일 수 있다. 연료 저장 탱크(112)내에 연료 펌프(114)가 장착된다. 연료 펌프(114)는 석션(suction)을 통하여 저장 탱크(112)로부터 액화 가스를 제거하고, 적어도 액화 가스 연료의 증기압 이상인 상승된 압력하에서 액화 가스를 안전 차단 밸브(safety lock-off valve: 118), 압력 제한 논리턴 밸브(120), 차단 밸브(122), 정션(124)을 통하여 고압 연료 펌프(126)로 펌핑하도록 구성될 수 있는 임의 유형의 연료 펌프일 수 있다. 다른 실시예에서, 연료 펌프(114)는 연료 저장 탱크(112) 외부에 장착될 수 있다.
도 1에 도시된 압력 제한 논리턴 밸브(120)는 논리턴 밸브(120a) 및 압력 제한 밸브(120b)를 갖는다. 논리턴 밸브(120a) 및 압력 제한 밸브(120b)는 논리턴 밸브 및 압력 제한 밸브의 기능을 수행하는 단일 일체형 밸브의 부분일 수 있으며, 따라서 이들이 함께 압력 제한 논리턴 밸브(120)로 칭할 수 있다. 논리턴 밸브(120a)는 액체 연료가 액화 가스 연료 서브시스템(110)으로 진입하는 것을 방지하도록 구성되고, 압력 제한 밸브(120b)는 차단 밸브(122)와 논리턴 밸브(120a) 사이의 차분 시스템 압력을 제한하도록 구성된다.
차단 밸브(122)는 액화 가스 연료가 연료의 소망되지 않은 혼합 및 소비를 초래할 수 있는 액체 연료 시스템(150)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된다. 정션(124)은 액화 가스 연료와 액체 연료가 고압 연료 펌프(126)에 개별적으로 공급되도록 액화 가스 연료 서브시스템(110)과 액체 연료 서브시스템(150)을 결합시킨다. 정션(124)과 고압 연료 펌프(126) 사이에는 고압 연료 펌프(126)에 공급되는 연료의 (온도 및)압력을 측정하도록 구성된 (온도 및)압력 센서(128)가 있다. 실시예에서, 제2 압력(및 온도) 센서(도시 없음)가 연료 저장 탱크(112) 상에 제공될 수 있으며, 연료 저장 탱크(112)내의 연료의 압력(및 온도)를 측정하도록 구성될 수 있다.
고압 연료 펌프(126)는 고압 연료 라인(127)에 연결되고, 연료가 액체 연료 또는 액화 가스 연료인지에 따라 그 연료를 상승된 압력에서 직분사 연소 엔진의 도 1에서 180으로 총괄해서 나타낸 고압 연료 레일 및 연료 분사기로 펌핑하도록 구성된다. 고압 레일내의 연료의 압력은 약 20 bar 내지 약 200 bar 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 도 1이 4개의 실린더형 연소 엔진 구성을 개략적으로 도시하였지만, 엔진은 추가 실린더 및/또는 고압 펌프를 포함할 수 있다. 도시될 실시예는 어떠한 경우라도 제한하려는 의도는 없다.
액화 가스 연료 리턴 서브시스템(190)은 고압 연료 레일 및 고압 연료 펌프(126)에 연결되고, 고압 연료 레일(180) 또는 고압 연료 펌프(126)에 대해 압력 이완이 필요한 경우에 및/또는 액화 가스 연료의 공급에서 증기포(vapor bubble)이 제거될 필요가 있는 경우에 액화 가스 연료의 연료 저장 탱크(112)로의 리턴 경로를 제공하도록 구성된다. 액화 가스 연료 리턴 서브시스템(190)은 액화 가스 연료가 리턴 연료 라인(129)에 의해 고압 연료 펌프(126)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 논리턴 밸브(130) 및 본 실시예에서 차단 밸브(132)의 형태이며 액체 연료가 연소 엔진에 공급되는 경우, 연료의 소망하지 않은 혼합 및 소비를 초래할 수 있는 액체 연료가 액화 가스 연료 서브시스템(110)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 리턴 밸브를 포함한다. 압력 제한 밸브(134)는 차단 밸브(132)와 논리턴 밸브(130) 사이의 차분 시스템 압력을 제한하도록 구성된다.
도 1에 도시된 것처럼, 고압 연료 펌프(126)와 고압 연료 레일과 같은 시스템의 고압 구성 요소로부터 리턴되는 임의의 액화 가스 연료는 리턴 연료 라인(129), 리스트릭션(136), 논리턴 밸브를 통과하여 연료 저장 탱크(112)로 흐른다. 연료 저장 탱크로 리턴되는 액화 가스 연료의 압력은 일반적으로 연료 저장 탱크(112)내의 액화 가스 연료의 압력과 고압 연료 펌프(126)로부터 고압 연료 레일(180)로 공급되는 액화 가스 연료의 압력 사이에 있다.
논리턴 밸브(138)는 연료 저장 탱크(112)에서 제공되고, 액화 가스 연료 서브시스템(110)으로의 손상의 경우에 연료 누출을 방지하도록 구성된다. 고정 또는 가변 리스트릭션일 수 있는 리스트릭션(136)은 연료 펌프(114)를 통한 흐름에 의해 상승된 시스템 압력을 제어하도록 구성된다. 연료 저장 탱크(112)와 관련된 압력 증가는 약 2 bar와 약 10 bar 사이의 범위내에 있을 수 있다.
액체 연료 서브시스템(150)은 휘발유, 석유 또는 디젤과 같은 액체 연료의 공급을 유지하도록 구성되는 연료 저장 탱크(152)를 포함한다. 연료 펌프(154)는 연료 저장 탱크(152)내에 장착되고, 석션을 통해 연료 저장 탱크(152)로부터 액체 연료를 제거하고, 차단 밸브(156)를 통해 액체 연료를 펌핑한다. 연료 저장 탱크(152)의 내부 또는 외부에 장착된 임의의 적절한 연료 펌프가 연료 저장 탱크(152)로부터 차단 밸브(156)를 통해 액체 연료를 펌핑하는데 이용될 수 있다. 차단 밸브(156)는 상술한 것처럼 액화 가스 연료가 액화 가스 연료 서브시스템(110)을 통해 정션(124)에 공급되는 경우 액체 연료가 정션(124)에 진입하는 것 및 연료의 소망되지 않은 혼합 및 소비를 방지하도록 구성된다.
바람직하게는 보조 연료 펌프(158)에 의해 구성되는 액체 연료 부스팅 수단 또는 다르게는 부스트 펌프(158)가 액체 연료가 정션(124)에 진입하기 이전에 액체 연료의 압력을 상승하는데 이용될 수 있다. 이는, 이하에 더욱 상세히 설명되는 것처럼, 연료 소비 모드가 액화 가스 연료 소비 모드에서 액체 연료 소비 모드로 절환되는 경우에 특히 바람직할 수 있다. 액체 연료 공급의 기본 액체 연료 압력과 관련한 보조 연료 펌프(158)에 의해 제공된 압력 증가는 약 2 bar 와 약 10 bar( 또는 그 이상의 bar), 또는 적어도 액화 가스 연료의 증기압 위의 압력의 범위내에 있을 수 있다. 논리턴 밸브(160)는 액화 가스 연료가 액체 연료 서브시스템(150)에 진입하는 것 및 연료의 소망되지 않은 혼합 및 소비를 초래하는 것을 방지하도록 구성된다.
도 1에 도시된 것처럼, 제어기(170)는 액화 가스 연료 펌프(114), 차단 밸브(118, 122), (온도 및)압력 센서(128)(및 연료 탱크(112) 상에 제공된 임의의 (온도 및) 압력 센서(128), 차단 밸브(132, 156) 및 보조 연료 펌프(158)와 소통하고, 밸브(118, 122, 132, 156)가 개방된 구성 또는 폐쇄된 구성인지, 또는 펌프(114, 158)가 온 또는 오프인지를 제어하도록 구성된다. 제어기(170)는 (온도 및) 압력 센서(128)(및 연료 탱크(112) 상에 제공된 선택적 온도/압력 센서)로부터 데이터를 수신하고, 제어기(170)가 소통하는 다양한 밸브 및 펌프의 조작을 통해 시스템의 동작을 제어하기 위하여 데이터를 이용한다. 연료 펌프(154) 및 고압 연료 펌프(126) 또한 제어기(170)와 소통될 수 있다. 도시된 실시예는 어떠한 형태로든 제한적인 것을 의도하지 않는다. 스위치(196)는 또한 제어기(170)와 소통하며, 차량의 조작자가 이하에 상세히 설명하는 것처럼 시스템(100)의 연료 소비 모드들 사이에서 절환하도록 스위치(196)를 이용할 수 있도록 차량의 선실내에 위치된다. 다르게는 또는 상기 스위치(196)와 결합하여, 제어기(170)는 예를 들면 연료 탱크의 연료 레벨과 같은 측정된 값을 기초로 연료 소비 모드들 사이에서 자동으로 절환하도록 스위치 알고리즘을 포함할 수 있다.
도 2는 연소 엔진이 액체 연료에서 구동되는 경우 및 직분사 이중-연료 시스템(100)이 액체 연료 소비 모드에서 동작되는 것을 도시한다. 도 2에 도시된 것처럼, 연료 펌프(154)는 액체 연료가 연료 저장 탱크(152)로부터 펌핑될 수 있도록 온이 된다. 차단 밸브(118, 122 및 132)는 폐쇄 구성이 되고, 연료 펌프(114)는 오프가 되며, 시스템(100)의 이들 구성 요소에 걸쳐 큰 X자로 표시된다. 논리턴 밸브(160)는 정션(124)으로부터의 연료의 임의의 역류가 액체 연료 서브시스템(150)으로 역류되지 않도록 방지하기 위하여 액티브가 된다. 차단 밸브(122)와 논리턴 밸브(120a) 사이의 임의의 갇힌(trapped) 액화 가스 또는 액체 연료가 압력 제한 밸브(120b)에 의해 풀려날 것이다. 차단 밸브(132)와 논리턴 밸브(130) 사이의 임의의 갇힌 액화 가스 또는 액체 연료는 압력 제한 밸브(134)에 의해 풀려날 것이다.
도 3은 연소 엔진이 액화 가스 연료로 주행하는 경우 및 직분사 이중-연료 시스템(100)이 액화 가스 연료 소비 모드에서 동작하는 경우를 도시한다. 도 3에 도시된 것처럼, 연료 펌프(114)는 액화 가스 연료가 연료 저장 탱크(112)로부터 펌핑되도록 온 된다. 차단 밸브(156)는 폐쇄 구조가 되고, 보조 연료 펌프(158)는 오프가 되며, 시스템(100)의 이들 구성 요소는 큰 X 자로 표시된 것처럼 된다. 논리턴 밸브(120, 130 및 138)은 액티브가 된다. 제어기(170)는 대략 10-35% 이상의 연료가 연료 분사기에 의해 연소 엔진으로 주입되도록 이용되는 액화 가스 연료를 기초로 시스템(100)의 동작 파라미터를 변경하도록 구성된다. 이러한 용적의 증가는 연소 엔진의 안정적 및 효율적 양태를 초래한다. 차단 밸브(132)가 액화 가스 연료 소비 모드 동안 개방되므로, 액화 가스 연료는 시스템을 통해 순환한다.
연소 엔진이 액체 연료로 동작하고 직분사 이중-연료 시스템(100)이 액체 연료 소비 모드에서 동작하는 경우, 도 2에 도시된 것처럼, 차량의 조작자는 도 3에 도시된 것처럼 액화 가스 연료 소비 모드로 절환할 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 차량의 조작자는 신호가 제어기(170)에 소통되도록 차량의 선실 내부에 위치된 스위치(196)를 조작할 수 있다. 제어기(170)는 스위칭 절차를 조작할 것이다.
구체적으로, 연료 선택 스위치(196)가 액화 가스 연료 소비 모드를 선택하도록 동작한 이후에, 연료 펌프(114)가 턴 온하며, 차단 밸브(118, 122 및 132)가 개방될 것이다. 일부 상황에서, 차단 밸브(122)에 대한 압력 차이를 감소시키기 위하여 보조 연료 펌프(158)를 활성화시킬 필요가 있다. 지연 이후에, 차단 밸브(156)는 폐쇄되고, 보조 연료 펌프(158)는 턴 오프된다. 결과적으로 배기 동작은 액체 연료의 일부량이 연료 저장 탱크(112)내에서 소멸하고, 이는 허용 가능한 것이다. 이 시점에서, 고압 라인(127) 및 고압 연료 레일(180)내의 연료는 여전히 액체 연료로 구성된다. 제어기(170)는 제어기(170) 파라미터 및 제어기와 소통하는 다양한 시스템 구성 요소의 최종 제어가 변경되는 값에 대한 감쇄 인자를 결정하도록 프로그램된다. 감쇄 인자는 연료 소비 및 물리적 시스템 파라미터의 함수이다. 감쇄가 최종화된 이후에, 연료 시스템(100)은 액화 가스 연료로 절환하는 것을 완료한다.
연소 엔진이 액화 가스 연료로 동작하는 경우, 및 직분사 이중-연료 시스템(100)이 액화 가스 연료 소비 모드에서 동작하는 경우, 도 3에 도시된 것처럼, 차량의 조작자는 도 2에 도시된 것처럼 액체 연료 소비 모드로 절환할 수 있다. 이를 활성화하기 위하여, 차량의 조작자는 차량의 선실 내부에 위치한 스위치(196)를 조작할 수 있다. 제어기(170)는 스위칭 절차를 조작할 것이다.
구체적으로, 연료 선택 스위치(196)가 동작한 이후에, 보조 연료 펌프(158)는 턴 온되고, 차단 밸브(156)는 개방되며, 차단 밸브(118, 122)는 폐쇄(일부 프로그램 가능한 지연 이후)되며, 연료 펌프(114)는 턴 오프될 것이다. 보조 연료 펌프(158)는 액화 가스 연료가 액화 가스 연료 리턴 서브시스템(190)을 통해 시스템(100)으로부터 플러시 또는 배기되도록 액체 연료의 압력을 고압 연료 펌프(126)에 공급되는 액화 가스 연료의 압력으로 증가시키는데 이용된다. 지연 이후에, 차단 밸브(132)는 폐쇄될 것이다. 지연은 물리적 시스템 파라미터에 의존한다. 2차 지연 이후에, 보조 연료 펌프(158)는 턴 오프할 것이다. 이 2차 지연은 연료 소비 및 물리적 시스템 파라미터의 함수이다. 고안 연료 라인(127) 및 고압 레일내의 연료는 여전히 액화 가스 연료로 구성된다. 제어기(170)는 제어기(170) 파라미터 및 제어기와 소통하는 다양한 시스템 구성 요소의 최종 제어가 변경되는 값에 대한 감쇄 인자를 결정하도록 프로그램된다. 감쇄 인자는 연료 소비 및 물리적 시스템 파라미터의 함수이다. 감쇄가 최종화된 이후에, 연료 시스템(100)은 액체 연료 소비 모드로 절환을 완료한다.
실제로, 일부 잔류 가스 연료가 시스템내에 즉 고압 펌프로의 연료 공급 라인내에 및 상술한 것처럼 차단 밸브(132)가 폐쇄된 이후에 고압 펌프의 영역의 저압 영역내에 존재한다. 차단 밸브(132)의 폐쇄 단계로부터 바람직하게는 약 10 내지 180초의 범위인 소정 지연 이후 및 보조 연료 펌프(158)가 여전히 온으로 스위칭되는 동안, 차단 밸브는 연료 공급으로부터 리턴 연료 라인을 통해 고압 펌프로 임의의 잔류 액화 가스 연료를 포함하는 액체 연료를 플러시하기 위하여 소정 시간 동안 다시 개방된다. 이는 액체 연료 소비 모드 동안 잔류 액화 가스 연료를 시스템으로부터 제거하는 매우 효과적인 방법임을 증명된다. 결과적으로, 일부량의 액체 연료는 연료 저장 탱크(112) 내에서 소멸되고, 이는 허용 가능한 것이다. 이 방법 단계의 결과는 임의의 잔류 가스 연료가 매우 효과적인 방식으로 시스템으로부터 제거되고, 이에 따라 베이퍼 로크로 인한 엔진 스톨(stall)의 발생 확률이 현저하게 감소된다. 동시에 또는 차단 밸브(132)(리턴 밸브)를 다시 폐쇄한 직후에, 보조 연료 펌프(158)가 상술한 것처럼 오프로 절환된다.
고압 연료 펌프(126) 및 고압 연료 레일이 액화 가스 연료 외에도 액체 연료에 대해서도 이용되므로, 내연 엔진은 최종 사용된 연료로 시동될 것이다. 핫 엔진에서, 액화 가스 연료로 시동되는 조건은 일부 어플리케이션에서 베이퍼 로크 문제를 초래할 수 있다. 이 어플리케이션에서, 엔진 시동 동안 스위칭 오버가 발생할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 엔진용 직분사 이중-연료 시스템(200)을 도시한다. 전술한 직분사 이중-연료 시스템(100)과 유사하게, 도 4의 직분사 이중-연료 시스템(200)은 연소 엔진에 제공되는 연료의 두가지 유형 사이에서 절환되도록 구성된다. 연료 중 하나는 석유, 디젤, 휘발유와 같은 액체 연료이고, 다른 연료는 프로판 또는 부탄 또는 그의 혼합물을 포함할 수 있는 LPG와 같은 액화 가스 연료이다.
도 4에 도시된 것처럼, 직분사 이중-연료 시스템(200)은 액화 가스 연료 서브시스템(210) 및 액체 연료 서브시스템(250) 외에도 후술하는 것처럼 서브시스템(210, 250)과 연소 엔진 사이에 위치한 고압 구성 요소를 포함한다. 후술하는 직분사 이중-연료 시스템(200)과 상술한 직분사 이중-연료 시스템(100)의 차이 중 하나는 보조 연료 펌프(158) 대신에 배기부(258)로 구성된 액체 연료 부스팅 수단의 포함 여부이다. 후술하는 것처럼, 배기부(258)는 액화 가스 연료 서브시스템(210) 및 액체 연료 서브시스템(250)과 나란히 배치되고, 연료 시스템(200)내의 액화 가스 연료를 배기 동작을 이용하여 액체 연료로 대체하도록 구성된다.
도 4에 도시된 것처럼, 액화 가스 연료 서브시스템(210)은 LPG와 같은 액화 가스 증기 연료의 공급을 유지하도록 구성된 연료 저장 탱크(212)를 포함한다. 실시예에서, 연료 저장 탱크(212)내의 액화 가스 연료의 압력은 약 2-16 bar 일 수 있다. 연료 펌프(214)는 연료 저장 탱크(212)내에 장착된다. 연료 펌프(214)는 석션을 통해 연료 저장 탱크(212)로부터 액화 가스 연료를 제거하고, 연료 공급 라인(217)을 통해, 안전 차단 밸브(218)를 통해, 정션(224)을 통해 상승된 압력 하의 액화 가스 연료를 고압 연료 펌프(226)로 펌핑하도록 구성될 수 있는 임의의 적절한 유형의 연료 펌프일 수 있다.
압력 제한 논리턴 밸브(220)는 논리턴 밸브(220a) 및 압력 제한 밸브(220b)를 갖는 것으로 도 4에 도시된다. 논리턴 밸브(220a) 및 압력 제한 밸브(220b)는 논리턴 밸브 및 압력 제한 밸브의 기능을 수행하는 단일 일체형 밸브의 일부일 수 있으며, 따라서 함께 압력 제한 논리턴 밸브(220)로 칭할 수 있다. 논리턴 밸브(220a)는 액체 연료가 액화 가스 연료 서브시스템(210)으로 진입하는 것을 방지하도록 구성되며, 압력 제한 밸브(220b)는 차단 밸브(222)와 논리턴 밸브(220a) 사이에 차분 시스템 압력을 제한하도록 구성된다.
차단 밸브(222)는 액화 가스 연료가, 연료의 원치않는 혼합 및 소비를 초래할 수 있는, 액체 연료 시스템(250)으로의 진입을 방지하도록 구성된다. 정션(224)은 액화 가스 연료와 액체 연료가 고압 연료 펌프(226)로 개별적으로 공급되도록 액화 가스 연료 서브시스템(210)과 액체 연료 서브시스템(250)을 결합한다. 정션(224)과 고압 연료 펌프(226) 사이에는 고압 연료 펌프(226)에 공급되는 연료의 온도 및 압력을 측정하도록 구성되는 결합된 압력 및 온도 센서(228)가 있다.
고압 연료 펌프(226)는 고압 연료 라인(227)에 연결되고, 연료가 액체 연료 또는 액화 가스 연료인 연료를 상승된 압력에서 직분사 연소 엔진의 도 4에서 280로 일괄적으로 표시된 고압 연료 레일 및 연료 분사기로 펌핑하도록 구성된다. 고압 레일내의 연료의 압력은 약 20 bar 내지 약 200 bar의 범위일 수 있다. 도 4가 4개의 실린더 연소 엔진 구조를 개략적으로 도시하지만, 엔진은 추가 실린더, 고압 펌프, 전자 제어 유닛 등을 포함할 수 있다. 도시된 실시예는 어떠한 경우에도 제한적인 것을 의도하지 않는다.
액화 가스 연료 리턴 서브시스템(290)은 고압 연료 레일 및 고압 연료 펌프(226)에 연결되고, 필요에 따라 증기 기포(vapor bubbles)를 제거하거나 및/또는 액화 가스 연료의 공급의 온도를 낮추기 위해서, 고압 연료 레일(280) 또는 고압 연료 펌프(226)에 대해 압력 이완이 필요한 경우 액화 가스 연료에 대해 연료 저장 탱크(212)로의 리턴 경로를 제공하도록 구성된다. 액화 가스 연료 리턴 서브시스템(290)은 액화 가스 연료가 리턴 연료 라인(229)에 의해 고압 연료 펌프(226)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 논리턴 밸브(230) 및 액체 연료가 연소 엔진에 공급되는 경우 액체 연료가 연료의 소망되지 않은 혼합 및 소비를 초래할 수 있는 액화 가스 연료 서브시스템(210)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 차단 밸브(232) 형태의 리턴 밸브를 포함한다. 압력 제한 밸브(234)는 차단 밸브(232)와 논리턴 밸브(230) 사이의 차분 시스템 압력을 제한하도록 구성된다.
도 4에 도시된 것처럼, 고압 연료 펌프(226)와 고압 연료 레일과 같은 시스템의 고압 구성 요소로부터 리턴하는 임의의 액화 가스 연료는 리턴 연료 라인(229)을 통하여, 리스트릭션(236)을 통하여, 논리턴 밸브를 통하여 연료 저장 탱크(212)로 흐른다. 연료 저장 탱크로 리턴되는 액화 가스 연료의 압력은 일반적으로 연료 저장 탱크(212)내의 액화 가스 연료의 압력과 고압 연료 펌프(226)로부터 고압 연료 레일 및 분사기(280)로 공급되는 액화 가스 연료의 압력 사이에 있다.
논리턴 밸브(238)는 연료 저장 탱크(212)에 제공되며, 액화 가스 연료 서브시스템(210)에 손상을 주는 경우에 연료 누출을 방지하도록 구성된다. 리스트릭션(236)은 연료 펌프(214)을 통과시킴에 의해 상승된 시스템 압력을 제어하도록 구성된다. 연료 저장 탱크(212)와 관련된 압력 증가는 약 2 bar와 약 10 bar 사이의 범위내에 있다.
액체 연료 서브시스템(250)은 휘발유, 석유 또는 디젤과 같은 액체 연료의 공급을 유지하도록 구성된 연료 저장 탱크(252)를 포함한다. 연료 펌프 유닛(254)은 연료 저장 탱크(252)내에 장착되고, 연료 저장 탱크(252)로부터 석션을 통해 액체 연료를 제거하고, 액체 연료를 논리턴 밸브(256)를 통해 배기부(258)로 펌핑하도록 구성된다. 논리턴 밸브(256)는 배기부(258)의 배기 동작 동안 액체 연료가 연료 탱크(212)로 되돌아가는 것을 방지하도록 구성된다. 논리턴 밸브(260)는 연료의 원치않은 혼합 및 소비를 초래할 액화 가스 연료의 액체 연료 서브시스템(250)으로의 진입을 방지하도록 구성된다. 차단 밸브(262)는 연료의 원치않은 혼합 및 소비를 초래할 액체 연료의 액화 가스 연료 서브시스템(210)으로의 진입을 방지하도록 구성된다.
배기부(258)는 액화 가스 연료 서브시스템(210) 및 액체 연료 서브시스템(250)과 나란히 배치된다. 배기부(258)는 연료의 배기 동작을 생성하기 위하여 액체 연료내에서의 압력 증가를 생성하도록 구성된 피스톤(258a)을 포함한다. 배기부(258)의 액화 가스 연료측은 차단 밸브(264)를 통해 공급 연료 라인(217)에 연결된다. 제2 차단 밸브(266)는 배기부(258)의 액화 가스 연료측에 연결되고, 배기부(258)의 배기 동작이 완료된 이후에 배기부(258)의 압력을 서서히 이완하도록 구성된다. 이완된 액화 가스 연료는 도 4에서 265로 표시되는 것처럼 흡기 매니폴드 또는 액체 연료 브리더(breather) 시스템내에서 배기될 수 있다.
배기부(258)에 의해 제공되는 압력 증가는 연료 펌프(254) 이후의 액체 연료의 압력 보다 높은 액화 가스 연료 공급 라인(217)내의 압력 및 배기부(258)의 물리적 파라미터와 관련된다. 배기부(258)의 동작은 직분사 이중-연료 시스템(200)의 액화 가스 연료 소비 모드에서 액체 연료 소비 모드로의 절환에 대해 이하에 상세히 설명된다.
도 4에 도시된 것처럼, 제어기(270)는 액화 가스 연료 펌프(214), 차단 밸브(218, 222, 232, 262, 264, 266) 및 (온도 및) 압력 센서(228)와 소통하고, 밸브(218, 222, 232, 262, 264, 266)가 개방 구성인지 또는 폐쇄 구성인지 및 펌프(214)가 온 또는 오프인지를 제어하도록 구성된다. 제어기(270)는 (온도 및) 압력 센서(228)로부터 데이터를 수신하고, 제어기(270)가 소통하는 펌프 및 다양한 밸브의 조작을 통해 시스템의 동작을 제어하기 위하여 데이터를 이용한다. 연료 펌프(254) 및 고압 연료 펌프(226) 또한 제어기(270)와 소통할 수 있다. 도시된 실시예는 어떠한 경우라도 제한적인 것을 의도하지 않는다. 스위치(296)는 또한 제어기(270)와 소통하고, 차량의 조작자는 이후 설명하는 것처럼 시스템(200)의 연료 소비 모드들 사이에서 절환하도록 스위치(296)를 이용할 수 있도록 차량의 선실내에 위치된다.
도 5는 연소 엔진이 액체 연료에서 구동되는 경우 및 직분사 이중-연료 시스템(200)이 액체 연료 소비 모드에서 동작하는 경우를 도시한다. 도 5에 도시된 것처럼, 연료 펌프(254)는 온이되고, 차단 밸브(218, 222, 264, 232)는 폐쇄 구조에 있으며, 연료 펌프(214)는 오프가 되며, 시스템(200)의 이들 구성 요소에 걸쳐 큰 X자로 표시된다. 논리턴 밸브(256 및 260)는 액티브가 된다. 차단 밸브(222)와 논리턴 밸브(220a) 사이의 임의 포착된 액화 가스 또는 액체 연료는 압력 제한 밸브(220b)에 의해 이완된다. 차단 밸브(232)와 논리턴 밸브(230) 사이의 임의의 포착된 액화 가스 연료 또는 액체 연료는 압력 제한 밸브(234)에 의해 이완된다.
도 6은 연소 엔진이 액화 가스 연료로 구동되고, 직분사 이중-연료 시스템(200)이 액화 가스 연료 소비 모드에서 동작하는 경우를 도시한다. 도 6에 도시된 것처럼, 연료 펌프(214)는 온이되고, 차단 밸브(262, 264 및 266)는 폐쇄 구조가 된다. 논리턴 밸브(220a, 230 및 238)은 액티브이다. 제어기(270)는 약 10 내지 35% 이상의 연료가 연료 분사기에 의해 연소 엔진으로 분사되도록 사용되는 액화 가스 연료를 기초로 시스템(200)의 동작 파라미터를 변경하도록 구성된다. 이러한 체적의 증가는 연소 엔진의 안정적 및 효율적 양태를 초래한다.
도 5에 도시된 것처럼, 연소 엔진이 액체 연료로 구동되고 직분사 이중-연료 시스템(200)이 액체 연료 소비 모드에서 동작하는 경우, 차량의 조작자는 원하는 경우, 도 6에 도시된 것처럼 액화 가스 연료 소비 모드로 절환할 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 차량의 조작자는 신호가 제어기(270)와 소통하도록 차량의 선실내부에 위치된 스위치(296)를 조작할 수 있다. 제어기(270)는 스위칭 절차를 조절할 것이다. 다르게는 또는 상기 스위치(296)와 결합하여, 제어기(270)는 예를 들면 연료 탱크내의 연료 레벨과 같은 측정된 값을 기초로 연료 소비 모드 사이에서 자동으로 절환하도록 스위치 알고리즘을 포함할 수 있다.
구체적으로, 연료 선택 스위치(296)를 액화 가스 연료 소비 모드를 선택하도록 조작한 이후에, 연료 펌프(214)는 턴 온되고, 차단 밸브(218, 222 및 232)는 개방될 것이다. 일부 상황에서, 차단 밸브(222)에 걸쳐 압력 차이를 감소시키기 위하여 차단 밸브(264)를 개방함에 의해 배기부(258)를 일시적으로 활성화시키는 것이 필요할 수 있다. 지연 이후에, 차단 밸브(262)는 개방되고, 선택적으로 배기부(258)는 차단 밸브(264)를 폐쇄함에 의해 턴 오프한다. 배기 동작은 결과적으로 연료 저장 탱크(212)내에서 상당량의 액체 연료가 소멸되도록 한다. 고압 레일(280)내의 연료는 여전히 액체 연료로 구성된다. 제어기(270)는 제어기(270) 파라미터 및 제어기와 소통하는 다양한 시스템 구성 요소의 최종 제어가 변경되는 값에 대한 감쇄 인자를 결정하도록 프로그램된다. 감쇄 인자는 연료 소비 및 물리적 시스템 파라미터의 함수이다. 감쇄가 최종화된 이후에, 연료 시스템(200)은 액화 가스 연료 소비 모드로 절환을 완료한다.
도 6에 도시된 것처럼, 연소 엔진이 액화 가스 연료로 조작되고, 직분사 이중-연료 시스템(200)이 액화 가스 연료 소비 모드에서 조작되는 경우, 차량의 조작자는 도 5에 도시된 것처럼 원하는 경우 액체 연료 소비 모드로 절환할 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 차량의 조작자는 신호가 제어기(270)로 소통되도록 차량의 선실내부에 위치된 연료 선택 스위치(296)를 조작할 수 있다. 제어기(270)는 스위칭 절차를 조절할 수 있다.
도 7에 도시된 것처럼, 연료 선택 스위치(296)가 액체 연료 소비 모드를 선택하도록 조작된 이후에, (배기부(258)의 우측 챔버내의 액체 연료를 갖는) 배기부(258)가 고압 액화 가스 연료에 의해 가압될 수 있도록 차단 밸브(264)는 개방하고, 차단 밸브(266)는 폐쇄된다. 예를 들면, 액화 가스 연료는 배기부(258)로 진입하는 경우 약 10-20 bar의 압력을 가질 것이다. 연료 펌프(254)가 온이되므로, 액체 연료는 예를 들면 약 6bar의 압력에서 배기부(258)로 공급될 수 있다. 차단 밸브(222)는 폐쇄되고, 차단 밸브(262)는 배기 동작을 시작하도록 개방될 것이다. 차단 밸브(222, 262)는 일부 프로그램 가능한 지연 이후에 폐쇄 및 개방한다. 배기부(258)내의 압력이 피스톤(258a)의 액화 가스 연료측에서 더 높으므로, 피스톤(258a)은 배기부의 액체 연료측으로 향해 이동할 것이며, 저장 유닛(212)내의 액화 가스 연료의 압력 및 온도와 액화 가스 연료의 화학적 조성에 의존하여 액체 연료의 압력을 액화 가스 연료의 증기압과 같거나 큰, 예를 들면 15bar로 증가시킬 것이다. 이러한 액체 연료의 압력의 증가는 액체 연료가 정션(224) 및 고압 연료 펌프(226)로부터 액화 가스 연료를 배기하도록 한다.
물리적 시스템 파라미터 및 연료 소비에 의존하는 지연 이후에, 배기 동작은 완료된다. 차단 밸브(218, 264 및 232)는 폐쇄되고, 연료 펌프(214)는 턴 오프된다. 바람직하게는 상기 차단 밸브(232)의 폐쇄 단계로부터 약 10 내지 180초의 범위에서 및 배기부가 여전히 액티브인 동안의 소정 지연 이후에, 차단 밸브(232)는 소정 시간 동안 다시 바람직하게는 약 1 내지 10초 동안 개방되어, 연료 공급으로부터 임의의 잔류 액화 가스 연료를 포함하는 액체 연료를 리턴 연료 라인을 통해 고압 펌프로 플러시한다. 그 후, 차단 밸브(266)를 개방함에 의해, 배기부(258)는 피스톤(258a)의 액화 가스 연료측의 압력을 서서히 약 0 bar로 감소되도록함에 의해 그 시동 구성을 리셋할 수 있다. 피스톤(258a)의 액체 연료측은 예를 들면 6bar의 액체 연료의 일반 압력으로 감소될 것이다.
플러시 동작이 완료된 이후에, 고압 레일(280)내의 연료는 여전히 액화 가스 연료로 구성된다. 제어기(270)는 제어기(270) 파라미터 및 제어기와 소통하는 다양한 시스템 구성 요소의 최종 제어가 변경되는 값에 대한 감쇄 인자를 결정하도록 프로그램된다. 감쇄 인자는 연료 소비 및 물리적 시스템 파리미터의 함수이다. 감쇄가 완료된 이후에, 연료 시스템(200)은 액체 연료 소비 모드로의 그 절환을 완성한다. 제어기(270)는 제어기(270)의 파라미터가 변경되는 값에 대한 감쇄 인자를 결정한다. 감쇄 인자는 연료 소비 및 물리적 시스템 파라미터의 함수이다. 감쇄가 완료되고 액체 연료가 고압 연료 레일내의 액화 가스 연료를 완벽히 대체한 이후에, 연료 시스템(200)은 그 절환을 완료한다.
본 발명의 특정 실시예를 상술하였지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 이행될 수 있다. 상기 설명은 제한적이지 않고 구체화하도록 의도된다. 그러므로, 당업자에게는 첨부한 청구의 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대해 개조가 가능할 것이라는 것이 명백하다.

Claims (11)

  1. 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료로부터 액체 연료 소비 모드 동안 엔진에 제공되는 액체 연료로 절환하는 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 액화 가스 연료를 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진의 고압 레일로 펌핑하도록 구성된 엑화 가스 연료 펌프를 이용하여 액화 가스 연료를 고압 펌프로 펌핑하는 단계;
    b) 액화 가스 연료 소비 모드로부터 액체 연료 소비 모드로 절환하는 단계;
    c) 적어도 제1 액체 연료 펌프를 이용함에 의해 적어도 액화 가스 연료의 증기압과 동일한 압력에서 액체 연료를 상기 고압 펌프로 펌핑하는 단계 - 액화 가스 연료는 상기 고압 펌프와 연료 탱크 사이의 리턴 연료 라인을 통해 플러시됨(flushed) - ;
    d) 액화 가스 연료의 상기 고압 펌프로의 펌핑을 중지하는 단계;
    e) 상기 리턴 연료 라인내의 리턴 밸브를 폐쇄함에 의해 액화 가스 연료의 플러싱을 중지하는 단계;
    f) 단계 e) 이후 소정 지연 이후에 액체 연료 소비 모드 동안, 상기 리턴 연료 라인을 통해 임의의 잔류 액화 가스 연료를 포함하는 액체 연료를 플러시하도록 소정 시간 동안 상기 리턴 밸브를 개방하는 단계; 및
    g) 상기 고압 펌프로 펌핑된 액체 연료의 압력을 액화 가스 연료의 증기압 보다 낮은 압력으로 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 c)는 제1 액체 연료 펌프를 이용하여 액체 연료를 액체 연료 부스팅 수단으로 피딩함에 의해, 제1 액체 연료 펌프에 의해 부스팅 수단에 공급되는 액체 연료의 압력을 적어도 액화 가스 연료의 증기압과 동일한 압력으로 증가시킴에 의해, 및 증가된 압력에서 액체 연료를 부스팅 수단을 이용하여 상기 고압 펌프에 피딩함에 의해 유효하게 되는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 부스팅 수단은 액체 연료를 위한 부스트 펌프로 구성되는, 방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 단계 f)는 적어도 감소된 압력에서의 액체 연료를 고압 펌프로 펌핑하기에 충분할 정도로 상기 부스팅 수단을 디엑티베이팅함에 의해 유효하게 되는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 단계 g)는 상기 단계 f)의 종료시 상기 리턴 밸브의 폐쇄와 동시에 수행되는, 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 e)는 상기 단계 d) 이후에 1 내지 30초, 바람직하게는 약 5 내지 10초 수행되는, 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 f)의 소정 지연은 1 내지 180초 범위인, 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 f)의 소정 지연은 엔진의 연료 소비에 의존하여 결정되는, 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 f)의 소정 시간은 1 내지 10초의 범위인, 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리턴 연료 라인은 상기 고압 펌프와 액화 가스 연료를 위한 연료 탱크 사이에 있는, 방법.
  11. 액체 연료 서브시스템 및 액화 가스 연료 서브시스템을 포함하는 직분사 이중-연료 시스템으로서, 상기 시스템은, 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라, 액화 가스 연료 소비 모드 동안 직분사 연소 엔진에 제공되는 액화 가스 연료로부터 액체 연료 소비 모드 동안 엔진에 제공되는 액체 연료로 절환하도록 되는, 직분사 이중-연료 시스템.
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