JP2014084861A - Ｌｐｉ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンからリターンされるＬＰＧ燃料を効率的に冷却させてボンベの圧力上昇を防止し、リターンされるＬＰＧ燃料の流れを制御するＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法。
【解決手段】燃料供給ライン７と燃料リターンライン９を通じて相互連結されたエンジン３とボンベ５が備えられ、前記エンジン３から前記ボンベ５にリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するため、前記燃料リターンライン９に備えられ、エアコンユニット１０の冷媒と前記ＬＰＧ燃料を相互熱交換させて冷却する熱交換器２０と、ＬＰＧ燃料を前記熱交換器２０をバイパスさせてボンベ５に供給するバイパスライン３０と、前記エアコンユニット１０の作動有無と前記ボンベ５の温度によって前記燃料リターンライン９を選択的に開閉して、前記熱交換器２０にＬＰＧ燃料を流入させるか又は前記バイパスライン３０にＬＰＧ燃料をバイパスさせるバルブ４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法に関するものであって、より詳しくは、エンジンからリターンされるＬＰＧ燃料を効率的に冷却させてボンベの圧力上昇を防止し、エアコンユニットの作動状態によってリターンされるＬＰＧ燃料の流れを制御するＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法に関するものである。

一般にＬＰＩ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジンは、ボンベ（Ｂｏｍｂｅ）の圧力に依存した機械式ＬＰＧ燃料方式とは異なり、ボンベ内に燃料ポンプを設置し、前記燃料ポンプによってＬＰＧ燃料を高圧（５〜１５ｂａｒ）液化させて、液状燃料をインジェクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を用いて気筒別に噴射して駆動されるエンジン（Ｍｏｎｏ−Ｆｕｅｌ方式）を意味する。

このようなＬＰＩエンジンは液状の燃料を噴射するので、ミキサー形式のＬＰＧエンジンの構成品であるベポライザー（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）、ミキサー（Ｍｉｘｅｒ）などの構成部品は必要なくなり、高圧インジェクター、ボンベに設けられる燃料ポンプ、燃料供給ライン、ＬＰＩ専用電子制御装置（ＥＣＵ）および燃料圧力を調節するレギュレーターユニットなどが備えられ。

このようなＬＰＩエンジンの電子制御装置は、各種センサーの入力信号を受信してエンジンの状態を判断し、最適の空燃比およびエンジン性能向上のために燃料ポンプ、インジェクターおよび点火コイルを制御する。

そして、エンジンで要求する燃料量によって燃料ポンプを制御して液状燃料をエンジンに供給し、ＬＰＩインジェクターはシリンダー別に順次に燃料を噴射して最適の空燃比を実現する。

しかし、前記従来のＬＰＩシステムが適用された車両は、エンジンから高温のリターン燃料がボンベにリターンされることによって、ＬＰＧ燃料の温度上昇によりボンベの内部圧力が高くなる現象が発生し、特に、ボンベの内部圧力が充填所の充填圧力より高い場合にはＬＰＧ燃料がボンベに充填されない問題点がある。

これにより、エンジンからリターンされる燃料の温度を低くするためには別途の燃料冷却装置を設置しなければならないため、製作および設置の費用が上昇し、狭いエンジンルーム内部での設置空間確保に制約が発生するなどの問題点も有している。

欧州特許出願公開第０３０２２７７号明細書 韓国登録特許第１０−０５５９８３７号公報 特開平６−２４１１３４号公報

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、エアコンユニットを循環する冷媒とエンジンからボンベにリターンされるＬＰＧ燃料を相互熱交換させる熱交換器を備えることによって、ＬＰＧ燃料の温度を低くした状態でボンベに流入させてボンベの内部圧力が上昇することを防止するようにするＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムは、ＬＰＧ燃料を使用するＬＰＩ車両で燃料供給ラインと燃料リターンラインを通じて相互連結されたエンジンとボンベが備えられ、前記エンジンから前記ボンベにリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するためのものであって、前記燃料リターンラインに備えられ、冷媒が循環するエアコンユニットから供給および循環する冷媒と前記ＬＰＧ燃料を相互熱交換させて前記ＬＰＧ燃料を冷却する熱交換器と、前記熱交換器を介して、前記燃料リターンラインを相互連結して前記ボンベにリターンされるＬＰＧ燃料を前記熱交換器をバイパスさせてボンベに供給するバイパスラインと、前記燃料リターンラインに備えられて前記バイパスラインと連結され、前記ボンベの温度によって前記熱交換器と連結された前記燃料リターンラインを選択的に開閉して、前記熱交換器にＬＰＧ燃料を流入させるか又は前記バイパスラインにＬＰＧ燃料をバイパスさせるバルブと、を含む。

前記ボンベは内部に温度センサーが備えられ、前記温度センサーは前記ボンベ内部の温度を測定して、車両のＥＣＵにその検出信号を出力することができる。

前記ＥＣＵは、前記エアコンユニットをコントロールするＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と連結され、前記温度センサーと前記ＦＡＴＣから出力された信号を通じて前記ボンベの温度とエアコンユニットの作動状態を判断して、前記バルブの作動を制御することができる。

そして前記のようなＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムの制御方法は、ＬＰＧ燃料を使用するＬＰＩ車両で燃料供給ラインと燃料リターンラインを通じて相互連結されたエンジンとボンベが備えられ、前記エンジンから前記ボンベにリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法において、（ａ）前記ボンベの内部温度を感知し、前記ボンベ内部温度によって前記燃料リターンラインに備えられたバルブの選択的な開閉を通じてリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスさせるか又は熱交換器に流入させる過程と、（ｂ）前記バルブの開放によって前記熱交換器にＬＰＧ燃料の流入時、エアコンユニットの作動有無を感知し、前記エアコンユニットの作動状態を判断する過程と、（ｃ）エアコンユニットの作動状態によってエアコンユニットを制御する過程と、を含む。

前記（ａ）過程は、前記ボンベの内部に備えられた温度センサーを通じて前記ボンベの温度を感知する段階と、前記段階で前記温度センサーを通じて感知された前記ボンベの温度が設定温度以上であるか否かを判断する段階と、前記ボンベの温度が設定温度未満である場合、前記バルブを閉鎖して、前記エンジンからリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスラインに迂回させて、リターンされたＬＰＧ燃料を前記ボンベに直接流入させる段階と、前記ボンベの温度が設定温度以上であると判断される場合、バルブを開放して、前記エアコンユニットから供給される冷媒が内部に流入する前記熱交換器に前記ＬＰＧ燃料を流入させ、冷媒との相互熱交換を通じて冷却して、前記ボンベに冷却されたＬＰＧ燃料をリターンさせる段階と、を含むことができる。

前記（ｃ）過程は、前記エアコンユニットが作動しない場合、前記エアコンユニットを強制的に駆動させる段階を含むことができる。

前記（ｃ）過程は、前記エアコンユニットが作動する場合、運転者が選択したセッティング温度、外気温度、室内温度、冷媒の温度、冷却効率、ＬＰＧ燃料の温度のうちの少なくともいずれか一つを含むマップによって前記エアコンユニットを制御する段階を含むことができる。

前述のように本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムおよびその制御方法によれば、エアコンユニットを循環する冷媒とエンジンからボンベにリターンされるＬＰＧ燃料を相互熱交換させる熱交換器を備えることによって、ＬＰＧ燃料の温度を低くした状態でボンベに流入させてボンベの内部圧力が上昇することを防止する効果がある。

また、ボンベの内部圧力が上昇することを防止することによって、燃料の充填時、ボンベへの燃料注入を円滑にし、商品性を向上させる効果もある。

本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムのブロック構成図である。 本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムの制御方法を説明するための制御フローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。

説明に先立ち、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物および変形例がある可能性があるのを理解しなければならない。

図１は本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムのブロック構成図である。

図面を参照すれば、本発明の例示的な実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム１は、エアコンユニット１０を循環する冷媒とエンジン３からボンベ５にリターンされるＬＰＧ燃料を相互熱交換させる熱交換器２０を備えることによって、ＬＰＧ燃料の温度を低くした状態でボンベ５に流入させてボンベ５の内部圧力が上昇するのを防止することができる構造からなる。

また、車両のエアコン作動の有無によってボンベ５にリターンされるＬＰＧ燃料を選択的にバイパスさせて熱交換器２０に流入するのを防止することによって、エアコンユニット１０の冷房性能が低下するのを防止することができる構造からなる。

このために、本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム１は、図１に示したように、ＬＰＧ燃料を使用するＬＰＩ車両で、燃料供給ライン７と燃料リターンライン９を通じて相互連結されたエンジン３とボンベ５を含み、前記エンジン３から前記ボンベ５にリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するための熱交換器２０、バイパスライン３０、およびバルブ４０をさらに含む。

まず、前記熱交換器２０は前記燃料リターンライン９上に備えられ、冷媒が循環するエアコンユニット１０から供給および循環する冷媒と前記ＬＰＧ燃料を相互熱交換させることによって、前記ＬＰＧ燃料を冷却する。

このような熱交換器２０は、複数個のプレートが積層構成された板型熱交換器、または二重管構造を有するパイプ型熱交換器からなることができる。

本実施形態で、前記バイパスライン３０は前記熱交換器２０を介して、前記燃料リターンライン９に相互連結され、選択的にＬＰＧ燃料が前記熱交換器２０を迂回して前記ボンベ５にリターンされるようにする。

つまり、前記バイパスライン３０はＬＰＧ燃料を選択的に前記熱交換器２０を迂回してバイパスさせることによって、ＬＰＧ燃料が熱交換器２０に流入することを防止する。

前記バルブ４０は前記エンジン３側で前記燃料リターンライン９に備えて、前記バイパスライン３０と連結される。

このようなバルブ４０は前記エアコンユニット１０の作動有無と前記ボンベ３の温度によって、前記熱交換器２０と連結された前記燃料リターンライン９を選択的に開閉して、前記熱交換器２０にＬＰＧ燃料を流入させるか又は前記バイパスライン３０にＬＰＧ燃料をバイパスさせる。

前記エアコンユニット１０は圧縮器、凝縮機、ファンなどを含み、前記圧縮器にはＥＣＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）が備えられ、前記ＥＣＶはデューティー制御を通じて圧縮器の作動を制御する。

このようなエアコンユニットの構成および機能は当該技術分野の通常の技術者に自明な事項であるので、詳しい説明は省略する。

本実施形態で、前記ボンベ５は内部に温度センサー５０が備えられて、前記ボンベの温度をリアルタイムで測定する。

このような温度センサー５０は前記ボンベ５の温度を測定して、車両のＥＣＵ６０にその検出信号を出力する。

前記ＥＣＵ６０は前記エアコンユニット１０をコントロールするＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）７０と連結され、前記温度センサー５０と前記ＦＡＴＣ７０から出力された信号を通じて前記ボンベ５の温度とエアコンユニット１０の作動状態を判断して、前記バルブ４０の作動を制御する。

つまり、前記ＥＣＵ６０はＦＡＴＣ７０から出力されたエアコンユニット１０の作動状態によって前記バルブ４０の作動制御を通じてＬＰＧ燃料が熱交換器２０に流入しないようにＬＰＧ燃料を前記バイパスライン３０に迂回させて、冷媒の温度が上昇するのを防止することによって、エアコンユニットの冷房性能が低下するのを防止することができる。

また、前記ＥＣＵ６０は、ボンベ５の温度が設定温度以上に測定される場合には、前記バルブ４０を開放してボンベ５にリターンされるＬＰＧ燃料を熱交換器２０で冷却することによって、ボンベ内部の圧力が上昇するのを防止することができる。

一方、前記燃料供給ライン７には燃料フィルター６が備えられて、ボンベ５からエンジン３に供給されるＬＰＧ燃料をフィルタリングする。

以下、前記のように構成されるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法を説明する。

図２は本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システムの制御方法を説明するための制御フローチャートである。

本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法は、（ａ）前記ボンベ５の内部温度を感知し、前記測定されたボンベ５内部の温度によって前記燃料リターンライン９に備えられたバルブ４０を選択的に開閉して、エンジン３からリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスさせるか又は熱交換器２０に流入させる過程と、（ｂ）前記バルブ４０の開放によって前記熱交換器２０にＬＰＧ燃料の流入時、エアコンユニット１０の作動の有無を感知し、前記エアコンユニット１０の作動状態を判断する過程と、（ｃ）前記過程を通じて判断されたエアコンユニット１０の作動状態によってＦＡＴＣ７０を制御する過程とを含む。

まず、前記ボンベ５の内部に備えられた温度センサー５０を通じて前記ボンベ５の温度を感知し（Ｓ１）、前記温度センサー５０を通じて感知された前記ボンベ５の温度が設定温度以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。

前記ボンベ５の内部温度が設定温度（例えば３５°Ｃ）未満であれば、前記バルブ４０を閉鎖して、前記エンジン３からリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスライン３０に迂回させて、リターンされたＬＰＧ燃料を前記ボンベ５に直接流入させ（Ｓ４）、再び前記ボンベ５の温度を感知する段階（Ｓ１）にリターンして、前述の段階を反復して行う。

反面、前記ボンベ５の温度が設定温度以上と判断される場合、バルブ４０を開放して、前記エアコンユニット１０から供給される冷媒が内部に流入する前記熱交換器２０に前記ＬＰＧ燃料を流入させ、冷媒との相互熱交換を通じて冷却して、前記ボンベ５に冷却されたＬＰＧ燃料をリターンさせる（Ｓ５）。

その後、前記ＥＣＵ６０はＦＡＴＣ７０から出力される信号を通じて前記エアコンユニット１０の作動状態を感知し（Ｓ６）、前記エアコンユニット１０が作動するか否かを判断する（Ｓ７）。

しかし、もし前記エアコンユニット１０が作動していなければ、前記エアコンユニット１０を強制的に作動させて、前記ＬＰＧ燃料を冷却させる（Ｓ９）。

前記エアコンユニット１０が作動していれば、前記エアコンユニット１０の作動状態によって前記ファンとＥＣＶをデューティー制御する（Ｓ８）。例えば、前記ファンとＥＣＶのデューティー制御は実験を通じて定められたマップによって実現でき、前記マップは運転者が選択したセッティング温度、外気温度、室内温度、冷媒の温度、冷却効率、ＬＰＧ燃料の温度のうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。

したがって、前記のような本発明の実施形態によるＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム１およびその制御方法を適用すれば、エアコンユニット１０を循環する冷媒とエンジン３からボンベ５にリターンされるＬＰＧ燃料を相互熱交換させる熱交換器２０を備えることによって、ＬＰＧ燃料の温度を低くした状態でボンベ５に流入させてボンベ５の内部圧力が上昇するのを防止することができる。

また、ボンベ５の内部圧力が上昇するのを防止することによって、燃料の充填時、ボンベ５への燃料注入を円滑にし、商品性を向上させることができる。

また、ボンベ５の内部温度によってエアコンユニットと熱交換を選択的に行うことによって、エアコンユニットの冷却性能が維持されるようにする。

以上のように、本発明はたとえ限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能であるのはもちろんである。

１ ＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム
３ エンジン
５ ボンベ（ｂｏｍｂｅ）
６ 燃料フィルター
７ 燃料供給ライン
９ 燃料リターンライン
１０ エアコンユニット
２０ 熱交換器
３０ バイパスライン
４０ バルブ
５０ 温度センサー
６０ ＥＣＵ
７０ ＦＡＴＣ

Claims (7)

1. ＬＰＧ燃料を使用するＬＰＩ車両で燃料供給ラインと燃料リターンラインを通じて相互連結されたエンジンとボンベが備えられ、前記エンジンから前記ボンベにリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するためのものであって、
   前記燃料リターンラインに備えられ、冷媒が循環するエアコンユニットから供給および循環する冷媒と前記ＬＰＧ燃料を相互熱交換させて、前記ＬＰＧ燃料を冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器を介して、前記燃料リターンラインを相互連結して前記ボンベにリターンされるＬＰＧ燃料を前記熱交換器をバイパスさせてボンベに供給するバイパスラインと、
   前記燃料リターンラインに備えられて前記バイパスラインと連結され、前記ボンベの温度によって前記熱交換器と連結された前記燃料リターンラインを選択的に開閉して、前記熱交換器にＬＰＧ燃料を流入させるか又は前記バイパスラインにＬＰＧ燃料をバイパスさせるバルブと、
   を含むことを特徴とするＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム。
2. 前記ボンベは、内部に温度センサーが備えられ、
   前記温度センサーは、前記ボンベ内部の温度を測定して、車両のＥＣＵにその検出信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載のＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム。
3. 前記ＥＣＵは、
   前記エアコンユニットをコントロールするＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と連結され、前記温度センサーと前記ＦＡＴＣから出力された信号を通じて前記ボンベの温度とエアコンユニットの作動状態を判断して、前記バルブの作動を制御することを特徴とする、請求項２に記載のＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム。
4. ＬＰＧ燃料を使用するＬＰＩ車両で燃料供給ラインと燃料リターンラインを通じて相互連結されたエンジンとボンベが備えられ、前記エンジンから前記ボンベにリターンされる高温のＬＰＧ燃料を冷却するＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法において、
   （ａ）前記ボンベの内部温度を感知し、前記ボンベ内部温度によって前記燃料リターンラインに備えられたバルブの選択的な開閉を通じてリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスさせるか又は熱交換器に流入させる過程と、
   （ｂ）前記バルブの開放によって前記熱交換器にＬＰＧ燃料の流入時、エアコンユニットの作動有無を感知し、前記エアコンユニットの作動状態を判断する過程と、
   （ｃ）エアコンユニットの作動状態によってエアコンユニットを制御する過程と、
   を含むことを特徴とするＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法。
5. 前記（ａ）過程は、
   前記ボンベの内部に備えられた温度センサーを通じて前記ボンベの温度を感知する段階と、
   前記段階で前記温度センサーを通じて感知された前記ボンベの温度が設定温度以上であるか否かを判断する段階と、
   前記ボンベの温度が設定温度未満である場合、前記バルブを閉鎖して、前記エンジンからリターンされるＬＰＧ燃料をバイパスラインに迂回させて、リターンされたＬＰＧ燃料を前記ボンベに直接流入させる段階と、
   前記ボンベの温度が設定温度以上であると判断される場合、バルブを開放して、前記エアコンユニットから供給される冷媒が内部に流入する前記熱交換器に前記ＬＰＧ燃料を流入させ、冷媒との相互熱交換を通じて冷却して、前記ボンベに冷却されたＬＰＧ燃料をリターンさせる段階と、
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法。
6. 前記（ｃ）過程は、
   前記エアコンユニットが作動しない場合、前記エアコンユニットを強制的に駆動させる段階
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法。
7. 前記（ｃ）過程は、
   前記エアコンユニットが作動する場合、運転者が選択したセッティング温度、外気温度、室内温度、冷媒の温度、冷却効率、ＬＰＧ燃料の温度のうちの少なくともいずれか一つを含むマップによって前記エアコンユニットを制御する段階
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＬＰＩ車両用リターン燃料冷却システム制御方法。

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