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KR101105206B1 - Ｌｐｌｉ 차량의 공조장치 - Google Patents

Ｌｐｌｉ 차량의 공조장치 Download PDF

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KR101105206B1
KR101105206B1 KR1020080131579A KR20080131579A KR101105206B1 KR 101105206 B1 KR101105206 B1 KR 101105206B1 KR 1020080131579 A KR1020080131579 A KR 1020080131579A KR 20080131579 A KR20080131579 A KR 20080131579A KR 101105206 B1 KR101105206 B1 KR 101105206B1
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르노삼성자동차 주식회사
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Abstract

LPLI 차량에 있어 차량 실내의 냉난방 기능 등을 수행하는 LPLI 차량의 공조장치를 개시한다. 공조 케이스는 내기 또는 외기가 흡입되는 흡입구가 형성되고, 벤트 덕트와 디프로스트 덕트 및 플로어 덕트와 연통된다. 증발기는 흡입구를 통해 흡입된 공기를 가열시키기 위한 것이다. 증발기는 흡입구를 통해 흡입된 공기를 냉각시키기 위한 것이다. 냉각용 유로부는 증발기를 거쳐 냉각되고 플로어 덕트로부터 토출되는 공기가 차량 뒷좌석을 거쳐 트렁크로 유입되게 하여, 연료 탱크가 냉각될 수 있게 한다. 이에 따라, 연료 탱크 내의 연료 온도가 낮춰져서 엔진 연소실로 분사될 수 있으므로, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등이 방지될 수 있다.
Figure R1020080131579
LPLI, LPG, 엘피엘아이, 공조

Description

ＬＰＬＩ 차량의 공조장치{Air conditioner of Liquid phase LPG Injection vehicle}
본 발명은 LPLI 차량에 있어 차량 실내의 냉난방 기능 등을 수행하여 운전자와 탑승자에게 쾌적한 환경을 제공하게 하는 LPLI 차량의 공조장치에 관한 것이다.
차량에 채용되는 LPLI(Liquid phase LPG Injection) 연료 시스템이란, LPG(Liquefied Petroleum Gas) 연료를 믹서와 기화기에 의해 기화시켜 엔진에 공급하는 LPG 연료 시스템과 달리, LPG 연료를 인젝터에 의해 고압의 액상으로 직접 분사하여 엔진에 공급하는 시스템을 말한다.
통상적으로, LPLI 연료 시스템은 LPG 연료가 저장되는 연료 탱크(bombe)와, 엔진 연소실로 액상의 LPG 연료를 분사하기 위한 연료 레일을 구비하며, 이들은 피드 라인(feed line)과 리턴 라인(return line)으로 이루어진 연료 라인에 의해 연결된다.
그리고, 연료 탱크의 내부에는 액상의 LPG 연료를 피드 라인을 통해 연료 레일로 공급하는 연료 펌프가 설치되며, 피드 라인에는 연료 펌프의 구동시에만 개방되는 차단 밸브가 설치되고, 리턴 라인에는 고온에서도 LPG 연료가 안정적인 액상 을 유지하게 하는 레귤레이터(regulator)가 설치된다.
따라서, 연료 펌프가 구동되면, 연료 탱크 내의 액상의 LPG 연료는 피드 라인을 따라 연료 레일로 공급되어 엔진 연소실로 분사되며, 분사되지 않은 잔여 연료는 리턴 라인을 따라 다시 연료 탱크로 복귀된다.
그런데, 전술한 LPLI 연료 시스템에 있어서, 엔진 연소실에서 발생된 열이 연료 레일, 리턴 라인, 및 레귤레이터를 통해 연료 탱크로 흡수된다. 즉, 리턴 라인을 따라 연료 탱크로 복귀되는 잔여 연료의 온도가 상승하게 되며, 이는 연료 탱크의 온도를 상승시키는 원인이 된다. 연료 탱크의 온도가 상승하게 되면, 연료 탱크 내의 연료 온도가 높아져 엔진 연소실로 분사되므로, 베이퍼록(vapor lock). 엔진 부조, 엔진 스톨(stall) 현상을 일으킬 수 있다.
그리고, 엔진 연소실에서 발생된 열은 연료 레일을 통해 피드 라인으로도 흡수될 수 있는바, 엔진 연소실로 공급되는 연료의 온도를 상승시켜, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등을 일으킬 수 있다.
또한, 연료 라인은 차량 하측에 외부로 노출되게 설치되는 것이 일반적이어서, 여름철과 같이 기온이 높은 계절에는 외기에 의해 온도가 상승할 수 있다. 이는 연료 라인을 통과하는 연료의 온도를 상승시켜, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등의 원인으로 작용할 수 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, LPLI 연료 시스템의 연료 탱크 또는 연료 라인 쪽으로 냉각을 위한 공기가 공급될 수 있게 하여, 베이퍼록 현상 등을 방지하게 하는 LPLI 차량의 공조장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 LPLI 차량의 공조장치는, 엔진 연소실과, 트렁크에 수용된 연료 탱크, 및 상기 연료 탱크로부터 상기 엔진 연소실로 LPG 연료를 공급하고 복귀시키기 위한 연료 라인을 구비한 LPLI 차량에 있어서, 내기 또는 외기가 흡입되는 흡입구가 형성되고, 벤트 덕트와 디프로스트 덕트 및 플로어 덕트와 연통된 공조 케이스; 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기를 가열시키기 위한 히터 코어; 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기를 냉각시키기 위한 증발기; 및 상기 증발기를 거쳐 냉각되고 상기 플로어 덕트로부터 토출되는 공기가 차량 뒷좌석을 거쳐 상기 트렁크로 유입되게 하여, 상기 연료 탱크가 냉각될 수 있게 하는 냉각용 유로부;를 구비한다.
본 발명에 따르면, 분사되지 않은 잔여 연료가 엔진 연소실에서 발생된 열에 의해 가열되어 연료 탱크로 복귀하더라도, 냉각용 공기가 연료 탱크 쪽으로 공급되어 연료 탱크가 냉각될 수 있다. 따라서, 연료 탱크 내의 연료 온도가 낮춰져서 엔진 연소실로 분사될 수 있으므로, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등이 방 지될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 냉각용 공기가 연료 라인 쪽으로 공급되게 구성되고, 연료 라인이 차량 외부에 노출되지 않게 구성되므로, 연료 라인이 냉각될 수 있다. 따라서, 엔진 연소실로 공급되거나 연료 탱크로 복귀하는 연료의 온도를 낮출 수 있게 되므로, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등의 문제가 방지될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPLI 차량의 공조장치에 대한 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LPLI 차량의 공조장치는, LPLI 차량에 있어서 차량 실내의 냉난방 기능 등을 수행하여 운전자와 탑승자에게 쾌적한 환경을 제공하게 하고, LPLI 연료 시스템의 연료 탱크 및/또는 연료 라인을 냉각시킬 수 있도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 공조장치(100)는 공조 케이스(110)와, 히터 코어(140)와, 증발기(150), 및 냉각용 유로부(160)를 포함하여 구성된다.
공조 케이스(110)는 내부 공간을 가지며, 일측에 내기 또는 외기가 흡입되는 흡입구(111)가 형성된다. 흡입구(111) 쪽에는 내기와 외기가 선택적으로 흡입될 수 있도록 인테이크 도어(intake door, 121)가 설치된다. 흡입구(111) 쪽에는 내기 또는 외기를 공조 케이스(110) 내로 흡입하거나 내기를 재순환하기 위한 블로 어(blower, 130)가 설치될 수 있다.
공조 케이스(110)는 벤트 덕트(vent duct, 112)와, 디프로스트 덕트(defrost duct, 113), 및 플로어 덕트(floor duct, 114)와 연통된다. 여기서, 벤트 덕트(112)로부터 토출되는 공기는 차량(10)의 좌우 좌석의 위쪽 방향으로 공급된다. 디프로스트 덕트(113)로부터 토출되는 공기는 차량(10)의 전면 및 측면 유리창으로 공급된다. 플로어 덕트(114)로부터 토출되는 공기는 차량(10)의 좌우 좌석의 아래쪽 방향으로 공급된다.
상기 공조 케이스(111) 내에는 풍향 및 풍배를 제어하기 위한 벤트 도어(122), 디프로스트 도어(123), 플로어 도어(124), 믹스 도어(125) 등이 설치된다. 상기 도어들(122,123,124,125)의 작동에 따라, 디프로스트 모드, 벤트 모드, 플로어 모드, 바이-레벨(Bi-level) 모드, 믹스 모드 등과 같은 다양한 모드들이 구현될 수 있다.
히터 코어(140)는 흡입구(111)를 통해 공조 케이스(110) 내로 흡입된 공기를 차량(10)의 엔진 냉각수를 이용하여 가열시키기 위한 것이다. 히터 코어(140)의 공기 유입 쪽에 설치된 믹스 도어(125)에 작동에 따라, 공조 케이스(110) 내의 공기가 히터 코어(140)로 거치거나, 히터 코어(140)를 우회할 수 있다. 증발기(150)는 흡입구(111)를 통해 공조 케이스(110) 내로 흡입된 공기를 냉매의 순환을 이용하여 냉각시키기 위한 것이다.
냉각용 유로부(160)는 증발기(150)를 거쳐 냉각되고 플로어 덕트(114)로부터 토출되는 공기가 차량 뒷좌석(11)을 거쳐 트렁크(14)로 유입되게 한다. 이는 트렁 크(14) 내에 장착된 연료 탱크(21)를 냉각될 수 있도록 하여, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.
상술하면, 연료 탱크(21) 내에는 액상의 LPG 연료가 저장된다. 연료 탱크(21) 내의 LPG 연료는 피드 라인을 따라 연료 레일로 공급되어 엔진 연소실(23)로 분사되며, 분사되지 않은 잔여 연료는 리턴 라인을 따라 다시 연료 탱크(21)로 복귀된다.
이 과정에서, 엔진 연소실(23)에서 발생된 열이 연료 레일과 레귤레이터 및 리턴 라인을 통해 연료 탱크(21)로 흡수될 수 있다. 즉, 리턴 라인을 흐르는 잔여 연료의 온도가 상승되어 연료 탱크(21)로 복귀될 수 있다. 이에 따라, 연료 탱크(21)의 온도가 상승하게 되는데, 증발기(150)를 거쳐 냉각된 공기가 냉각용 유로부(160)를 통해 트렁크(14)로 공급되므로, 연료 탱크(21)가 냉각될 수 있다. 그 결과, 연료 탱크(21) 내의 연료 온도가 낮춰져서 엔진 연소실(23)로 분사될 수 있으므로, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등이 방지될 수 있는 것이다.
상기 냉각용 유로부(160)는 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 제1,2 유로(161,162)와, 연통 홀(163)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 유로(161)는 플로어 덕트(114)로부터 뒷좌석(11)까지 연장되게 형성된다. 여기서, 플로어 덕트(114)에 상부 취출구(114a)와 하부 취출구(114b)가 형성되는 경우, 제1 유로(161)는 하부 취출구(114b)와 연통되고 뒷좌석(11)까지 연장되게 형성될 수 있다. 상기 상부 취출구(114a)는 냉각된 공기가 차량 실내로 유입되어 냉방이 이루어지게 할 수 있다.
제2 유로(162)는 제1 유로(161)와 연통되고, 뒷좌석(11)의 시트(12)와 시트(12)를 지지하는 지지 플레이트(13) 사이에 형성된다. 상기 제2 유로(162)는 뒷좌석(11)의 시트(12)나, 지지 플레이트(13)에 제1 유로(161)와 연통 홀(163) 사이를 잇는 홈 또는 홀의 형태로 형성될 수 있다.
연통 홀(163)은 제2 유로(162)와 연통되고 지지 플레이트(13)에 트렁크(14)와 연통되게 형성된다. 상기 연통 홀(163)은 연료 탱크(21)의 냉각 효과를 높일 수 있게, 트렁크(14) 내의 연료 탱크(21)에 인접하게 배치됨이 바람직하다.
한편, 증발기(150)가 작동하지 않고 내기 모드가 선택되지 않는다면, 외기가 냉각용 유로부(160)로 항시 유입되도록, 차량(10)의 전자제어장치(ECU; Electronic Control Unit)에 의해 공조장치(100)가 제어됨이 바람직하다. 이는 증발기(150)가 작동하지 않더라도, 외기에 의해 연료 탱크(21)가 항시 냉각될 수 있도록 하기 위함이다. 이 경우, 외기 모드의 선택 여부에 따라, 외기가 차량(10) 실내로 선택적으로 유입되도록 제어될 수 있다.
즉, 외기 모드와 내기 모드가 모두 선택되지 않는다면, 차량(10) 실내로 외기가 유입되게 하는 모든 덕트들을 도어들에 의해 폐쇄하여 외기가 차량(10) 실내로 유입되지 않게 함과 아울러, 냉각용 유로부(160)로만 유입되도록 공조장치(100)가 제어될 수 있다. 반면, 외기 모드가 선택된다면, 외기가 냉각용 유로부(160)로 유입되도록 할 뿐 아니라, 차량(10) 실내로 외기가 유입되게 하는 덕트들을 도어들에 의해 공조 모드에 맞게 개방시켜 외기가 차량(10) 실내로 유입되도록 공조장 치(100)가 제어될 수 있다.
그리고, 히터 코어(140)가 작동하게 되면, 히터 코어(140)를 거쳐 가열된 공기가 냉각용 유로부(160)로 유입되지 않게 제어됨이 바람직하다. 이는 히터 코어(140)를 거쳐 가열된 공기가 냉각용 유로부(160)를 거쳐 트렁크(14) 내로 유입됨에 따라, 연료 탱크(21)가 가열될 수 있는 것을 방지하기 위함이다. 냉각용 유로부(160)는 히터 코어(140)가 작동하게 되면, 냉각용 유로부(160)의 개폐를 위한 도어(미도시)에 의해 입구가 폐쇄되어 가열 공기의 유입이 차단될 수 있다.
한편, 플로어 덕트(114)는 내부로 연료 라인(22)이 통과하도록 연장될 수 있다. 여기서, 연료 라인(22)은 피드 라인과 리턴 라인을 포함한 것으로, 이들 중 하나가 도시되어 있으나, 피드 라인과 리턴 라인 모두가 플로어 덕트(114) 내를 통과할 수 있다.
상기 플로어 덕트(114)에 상부 취출구(114a)와 하부 취출구(114b)가 형성되는 경우, 하부 취출구(114b)로부터 연장될 수 있다. 전술한 경우, 플로어 덕트(114)의 연장된 부위는 전술한 제1 유로(161)에 해당할 수 있다. 연료 라인(22)이 플로어 덕트(114) 내를 통과하게 되면, 플로어 덕트(114)를 흐르는 냉각 공기에 의해 연료 라인(22)이 냉각되어, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등이 방지될 수 있다.
상술하면, 엔진 연소실(23)에서 발생된 열은 연료 레일을 통해 리턴 라인으로 흡수될 뿐 아니라, 피드 라인으로도 흡수될 수 있다. 그러면, 연료 탱크(21)로 복귀하거나 엔진 연소실(23)로 공급되는 연료의 온도가 상승되는데, 리턴 라인과 피드 라인을 냉각시키게 되면, 연료 탱크(21)로 복귀하거나 엔진 연소실(23)로 공급되는 연료의 온도를 낮출 수 있게 된다. 따라서, 베이퍼록, 엔진 부조, 엔진 스톨 현상 등이 방지될 수 있는 것이다.
또한, 연료 라인(22)은 플로어 덕트(114) 내를 통과하게 되므로, 차량(10) 외부로 노출되지 않게 되어, 여름철과 같이 기온이 높은 계절에도, 외기에 의해 연료 라인(22)의 온도가 상승함에 따라 연료의 온도가 높아지는 현상을 줄일 수 있다.
한편, 연료 라인(22)은 도 3에 도시된 바와 같이, 플로어 덕트(114)로부터 분기된 바이패스 유로부(170) 내를 통과할 수 있다. 즉, 플로어 덕트(114)의 연장된 부위 내로 연료 라인(22)을 통과시키지 않고, 바이패스 유로부(170)를 추가로 구성하여 그 내부로 연료 라인(22)을 통과시키도록 한 것이다.
바이패스 유로부(170)는 플로어 덕트(114)로부터 분기됨에 따라, 내부에 냉각 공기가 유입될 수 있다. 따라서, 연료 라인(22)은 냉각 공기가 흐르는 바이패스 유로부(170) 내를 통과하게 되는바, 냉각 공기에 의해 냉각될 수 있을 뿐 아니라, 고온의 외기에 의한 영향이 줄어들 수 있다.
만일, 증발기(150)가 작동하지 않고 내기 모드가 선택되지 않는다면, 외기가 바이패스 유로부(170)로 항시 유입되도록 제어되는 것이 바람직하다. 이는 증발기(150)가 작동하지 않더라도, 외기에 의해 연료 라인(22)이 항시 냉각될 수 있도 록 하기 위함이다.
그리고, 히터 코어(140)가 작동하게 되면, 히터 코어(140)를 거쳐 가열된 공기가 바이패스 유로부(170)로 유입되지 않게 제어되는 것이 바람직하다. 이는 히터 코어(140)를 거쳐 가열된 공기가 바이패스 유로부(170)로 유입되어 연료 라인(22)이 가열될 수 있는 것을 방지하기 위함이다. 바이패스 유로부(170)는 히터 코어(140)가 작동하게 되면, 바이패스 유로부(170)의 개폐를 위한 도어(171)에 의해 입구가 폐쇄되어 가열 공기의 유입이 차단될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPLI 차량의 공조장치에 대한 구성도.
도 2는 도 1에 있어서, 냉각용 유로부 영역을 발췌하여 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 있어서, 바이패스 유로부가 더 구비된 예를 도시한 단면도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
21..연료 탱크 22..연료 라인
110..공조 케이스 114..플로어 덕트
140..히터 코어 150..증발기
160..냉각용 유로부 170..바이패스 유로부

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 엔진 연소실과, 트렁크에 수용된 연료 탱크, 및 상기 연료 탱크로부터 상기 엔진 연소실로 LPG 연료를 공급하고 복귀시키기 위한 연료 라인을 구비한 LPLI 차량에 있어서,
    내기 또는 외기가 흡입되는 흡입구가 형성되고, 벤트 덕트와 디프로스트 덕트 및 플로어 덕트와 연통된 공조 케이스;
    상기 흡입구를 통해 흡입된 공기를 가열시키기 위한 히터 코어;
    상기 흡입구를 통해 흡입된 공기를 냉각시키기 위한 증발기; 및
    상기 증발기를 거쳐 냉각되고 상기 플로어 덕트로부터 토출되는 공기가 차량 뒷좌석을 거쳐 상기 트렁크로 유입되게 하여, 상기 연료 탱크가 냉각될 수 있게 하는 냉각용 유로부;를 구비하고,
    상기 냉각용 유로부는, 상기 플로어 덕트로부터 상기 뒷좌석까지 연장된 제1 유로와, 상기 제1 유로와 연통되고 상기 뒷좌석의 시트와 상기 시트를 지지하는 지지 플레이트 사이에 형성된 제2 유로, 및 상기 제2 유로와 연통되고 상기 지지 플레이트에 상기 트렁크와 연통되게 형성된 연통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 증발기가 작동하지 않고 내기 모드가 선택되지 않는다면, 외기가 상기 냉각용 유로부로 항시 유입되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    외기 모드의 선택 여부에 따라, 외기가 차량 실내로 선택적으로 유입되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 히터 코어가 작동하게 되면, 상기 히터 코어를 거쳐 가열된 공기가 상기 냉각용 유로부로 유입되지 않게 제어되는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플로어 덕트는 내부로 상기 연료 라인이 통과하도록 연장된 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  7. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플로어 덕트로부터 분기되며, 내부로 상기 연료 라인이 통과하도록 형성된 바이패스 유로부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 증발기가 작동하지 않고 내기 모드가 선택되지 않는다면, 외기가 상기 바이패스 유로부로 항시 유입되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 히터 코어가 작동하게 되면, 상기 히터 코어를 거쳐 가열된 공기가 상기 바이패스 유로부로 유입되지 않게 제어되는 것을 특징으로 하는 LPLI 차량의 공조장치.
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