KR100277752B1 - 엘피지 자동차의 재시동성 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPG 자동차의 재시동성 향상방법에 관한 것으로서, LPG 자동차의 시동 온시 수온스위치가 냉각수의 온도를 감지하여 ECM에 인가하였을 때, 이 냉각수의 온도가 상기 ECM에 설정된 온도값보다 높으면 베이퍼라이저(6)의 2차 솔레노이드 밸브(41)를 설정된 시간동안 차폐시킴과 아울러 점화장치의 작동을 중지시켜서 1차 감압실(20)의 LPG가 이 설정된 시간만큼 2차 감압실(40)로 유동되는 것을 방지하도록 한 LPG 자동차의 재시동성 향상방법을 제공함으로써, LPG 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동하게 될 때, RPM이 순간적으로 급격히 떨어지는 등의 재시동성 불량을 방지할 수 있게 되는 효과가 있도록 한 것이다.

Description

엘피지 자동차의 재시동성 향상방법

본 발명은 LPG 자동차의 재시동성 향상방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPG 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동하게 될 때, 설정시간동안 점화장치의 작동을 제어하여 재시동성을 향상시키도록 한 LPG 자동차의 재시동성 향상방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시키면서 동력을 얻게 되는데, 종래에는 가솔린과 디젤을 주로 연료로 사용하였으나, 최근에는 그 가격이 저렴하고 배기가스중 일산화탄소의 함유량이 적은 등의 장점이 있는 LPG(Liquified Petroleum Gas)를 사용하는 자동차가 증가되고 있는 추세에 있다.

잘 알다시피 상기 LPG는 원유를 정제하는 도중에 나오는 부산물의 하나로서 프로판과 부탄이 주성분이며, 이에 프로필렌과 브틸렌등이 포함된 혼합물로서, 냉각이나 가압에 의해 쉽게 액화되고 가열이나 감압에 의해 쉽게 기화하는 특성을 가지고 있으며, 기체화한 것은 공기의 약 1.5∼2배 정도 무겁다.

첨부된 도면 도 1은 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 나타낸 계통흐름도이며, 도 3은 일반적인 LPG 자동차에서 베이퍼라이저의 내부구성을 나타낸 확대단면도이다.

도시된 바와같이, 상기와 같은 LPG는 이 LPG를 저장하는 연료탱크(3)에서 기체 및 액체상태로 유출되어 프리히터(5)와 베이퍼라이저(6)를 통과하고, 메인호스(7)를 거쳐 흡기계통을 거친 공기와 믹서(8)에서 혼합한 후, 엔진(1)의 연소실(2)로 유입되게 된다.

상기 연료탱크(3)에 저장되어 있는 LPG중 엔진의 냉각수 수온이 낮을 경우에는 기화되어 있는 LPG를 사용하는 것이 시동성이 양호하며, 시동 후에는 양호한 주행성능을 얻기 위해 액체 LPG의 공급이 필요하다.

상기 베이퍼라이저는(6) 액체 LPG에 소정의 증발잠열을 공급하여 일정한 압력을 지닌 기체 LPG로 전환시키는 장치로서, 가솔린 엔진의 기화기에 해당되며 LPG를 감압 기화시켜 일정한 압력으로 유지시키며 엔진의 부하 증감에 따라 기화량을 조절한다.

즉, 연료탱크(3)에 포함되어 있는 기체 LPG만을 사용하면 혹한시에 시동성을 대폭 향상시킬 수 있으나 고속시에는 엔진이 필요로 하는 연료량에 비해 연료탱크내에 액체 LPG가 기체 LPG로 변화되는 양이 적기 때문에 연료 부족 현상을 일으켜 엔진의 출력이 저하되며 정상 주행이 불가능하게 된다.

또한, 기체 LPG만을 사용하자면 연료탱크(3)의 용량을 크게 하여야 하므로써, 상기 베이퍼라이저(6)를 두어 액체 LPG를 강제적으로 증발시켜서 엔진(1)에 필요로 하는 기체 LPG를 공급하는 기능을 제공하게 된 것이다.

그러나, 어떤 운전 조건하에서는 상기 베이퍼라이저(6)로 순환되는 엔진 냉각수의 가열만으로는 충분한 증발잠열을 공급할 수 없으므로 LPG의 일부가 기화되지 못하여 여러 가지 작동 불량을 초래할 수가 있다.

이에 도 2에 도시된 바와같이 베이퍼라이저(6) 직전에 LPG를 가열하여 LPG의 일부 또는 전부를 기화시켜 베이퍼라이저(6)에 공급하기 위하여 프리히터(5)를 설치하여 이 냉각수가 프리히터(5) 가스통로 아래에 벽을 사이에 두고 순환하여 가열된 증발잠열을 공급하게 된다.

상기 베이퍼라이저(6)는 첨부도면 도 3에 상세도시한 바와같이 수온스위치(미도시됨), 스타트 솔레노이드 밸브(45), 1차 감압실(20), 2차 감압실(40) 및 진공록 챔버(49)로 구성되어 있다.

상기 수온스위치는 베이퍼라이저(6)로 순환되는 냉각수의 수온을 감지하여 LPG 솔레노이드 밸브(4)의 전류를 차단 및 통전시키는 역할을 하는 스위치로서 상기 베이퍼라이저(6)내의 냉각수 수온이 15℃이하에서는 기체 솔레노이드 밸브를 열어 기체 LPG가 공급될 수 있도록 하고, 15℃이상일 경우에는 기체 솔레노이드 밸브는 닫고 액체 솔레노이드 밸브를 열어 액체 LPG가 공급될 수 있도록 한다.

그리고 연료탱크(3)로부터 나온 LPG는 프리히터(5)를 거쳐 베이퍼라이저(6)의 연료입구까지 연료탱크(3) 압력을 그대로 유지한 채 공급되는데, 이 베이퍼라이저(6)에 도달한 LPG는 1차 솔레노이드 벨브(21)를 열고 1차 감압실(20)로 들어간다.

LPG의 유입이 계속되어 1차 감압실(20)의 압력이 약 0.3kg/cm²이상이 되면 1차 다이어프램(22)은 1차 다이어프램 스프링(23)의 장력을 이기고 이동하며 이때 1차 다이어프램(22)에 고정되어 있는 훅(24)이 1차 솔레노이드 밸브 레버(25)를 잡아당겨 1차 솔레노이드 밸브(21)를 닫아 1차 감압실(20)에 LPG의 유입을 차단한다. 그리고 LPG가 소비되어 1차 감압실(20)의 압력이 0.3kg/cm²이하로 되면 1차 다이어프램 스프링(23)의 장력이 LPG 압력보다 높게 되어 1차 다이어프램(22)이 밀려 이동되므로 이 1차 다이어프램(22)에 고정되어 있는 훅(24)이 1차 솔레노이드 밸브 레버(25)를 밀어 1차 솔레노이드 밸브(21)를 열어 LPG를 다시 유입시킨다.

또한, 1차 감압실(20) 압력이 규정보다 높을 경우 연료 소모 과대의 원인이 되며 낮을 경우는 출력이 저하되므로 규정치로 맞추어 주어야 하며, 필요시에는 1차 다이어프램 스프링(23) 장력을 조정이 가능하도록 1차 감압실(20)에 압력조정 스크우류(26)가 설치되어 있다.

연료탱크(3)내의 LPG 압력이 일정한 경우는 1차 감압실(20) 압력은 1차 다이어프램(22)과 1차 다이어프램 스프링(23)에 의해 일정하게 유지되나 연료탱크(3)내의 압력이 외부 기온보다 LPG 조성에 의해 변동되면 1차 감압실(20)의 압력에 영향을 주게 된다.

이 영향을 제어하기 위해 밸런스 다이어프램(27)과 밸런스 로드(28)로 구성되는 1차 압력 밸런스 기구(29)가 있다. 즉, 연료탱크(3) 압력이 높게되면 밸런스 다이어프램(27)에 걸리는 압력도 높게 되어 밸런스 로드(28)를 통하여 1차 솔레노이드 밸브 레버(25)를 밀어 1차 솔레노이드 밸브(21)가 닫히는 방향으로 작동되어 연료의 통로를 좁게 한다. 또한 연료탱크(3)의 압력이 낮게되면 밸런스 다이어프램(27)은 반대방향으로 작용하여 1차 감압실(20) 압력을 항상 일정하게 유지하게 한다.

그리고, 엔진(1)이 회전하고 있는 경우는 믹서(8)의 벤투리부에 발생한 부압에 의해 2차 다이어프램(47)이 잡아당겨지고 동시에 2차 솔레노이드 밸브(41)를 열어 2차 감압실(40)에 LPG가 유입된다.

이로 인해 1차 감압실(20)에서 0.3kg/cm²의 압력으로 조정된 LPG는 열려있는 2차 솔레노이드 밸브(41)와 밸브 시이트(42)의 틈새로 2차 감압실(40)에 들어와 대기압 정도로 감압된다. 즉 엔진이 정지하여 부압이 없어지면 진공록 다이어프램 스프링(50) 장력에 의해 2차 솔레노이드 밸브(41)를 닫게하여 2차 감압실(40)에 LPG의 유입이 차단된다.

그리고, 엔진이 회전하기 시작하면 진공록 다이어프램(43)에는 엔진 부압이 작용하고 이로 인해 2차 다이어프램(47)이 잡아당겨져서 2차 솔레노이드 밸브 레버(44)는 진공록 다이어프램 스프링(50) 장력의 영향을 받지 않으므로 2차 솔레노이드 밸브(41)는 밸브 시트(42)에 완전히 접촉되지 못해 2차 솔레노이드 밸브(41)는 어느정도 열리게 된다.

이로 인해 LPG는 1차 감압실(20)에서 2차 감압실(40)로 유입되어 즉시 시동이 가능한 상태로 된다. 상기 진공록 다이어프램(43)은 엔진이 회전하고 있는 동안에는 부압에 의해 잡아당겨진 상태이므로 2차 솔레노이드 밸브 레버(44)는 관계없이 작동될 수 있다.

그리고, 냉간 시동시에는 기체 LPG로 시동을 걸도록 되어 있으나 보통 냉간시의 연료압력은 시동 연료로 공급하기에 충분하지 못하므로 냉간 시동시 시동 스위치를 넣으면 1차 감압실(20)에서 2차 감압실(40)로 통하는 변도의 연료통로를 열어 냉간 시동시에 부족한 연료를 확보토록 해주는 것이 상기한 스타트 솔레노이드 밸브(45)이다.

상기 스타트 솔레노이드 밸브(45)는 일단 시동후엔 닫혀 보통의 운전 상태에선 정상적인 혼합비의 연료가 공급되도록 한 장치이며 솔레노이드(미도시됨)와 아이들링 조정 스크류우(46)가 설치되어 있다.

첨부된 도면에서 미설명부호 (48),(49)는 각각 2차 다이아프램 스프링과 진공록 챔버를 나타낸 것이다.

그리고, 상기 믹서(8)는 베이퍼라이저(6)에서 기화된 LPG를 공기와 혼합하여 연소실(2)에 공급하는 장치로서 이론적 완전연소 혼합비는 15:3이며 가솔린 엔진의 기화기와 같은 역할을 한다.

이러한 믹서(8)는 기화 성능이 우수하며 기화기보다 구조가 간단한 장점이 있다.

그런데, 상기한 바에서 엔진을 회전시키고자 시동스위치를 온하게 되면, 1차 감압실(20)에 있던 LPG가 2차 감압실(40)로 유입되고, 이 2차 감압실(40)의 LPG가 메인호스(7)를 통과하여 공기와 믹서(8)에서 혼합된 후, 연소실(2)에 혼합기를 공급하도록 되어 있는데, 이때 자동차의 시동스위치를 오프하면 상기 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 개폐하는 2차 솔레노이드 밸브(41)가 닫히게 되어 LPG의 유출입을 단속하게 된다.

하지만, 잘 알다시피 자동차의 시동을 오프하게 되면, 적정온도(약 90℃)를 유지하던 냉각수가 엔진열에 의해 대략 130℃까지 상승하게 되며, 이에따라 베이퍼라이저(6) 주위를 순환하는 고온의 냉각수에 의해 상기 베이퍼라이저(6)가 열을 받게 됨으로써, 1차 감압실(20)에 잔존하던 액체 LPG는 기화되게 된다.

따라서, 이와 같이 기화된 LPG는 압력이 상승하여 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 차단하는 2차 솔레노이드 밸브(41)를 밀어 2차 감압실(40)로 소정량 유입되게 된다.

그런데, 이와 같은 상태에서 장시간이 경과하면 상기 2차 감압실(40) 및 메인호스(7)에 잔존하는 LPG가 대기중으로 증발되어 아무런 문제가 없으나, 운전자의 부주위로 인하여 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동을 하게 되면 문제가 발생하게 된다. 즉, 시동이 오프되었다가 다시 재시동을 하게 되면, 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 차폐하던 2차 솔레노이드 밸브(41)가 닫혔다가 열리면서 상기 1차 감압실(20)의 LPG가 2차 감압실(40)로 이동하여 메인호스(7)를 거친후 공기와 믹서(8)에서 혼합되며, 이 혼합기가 연소실(2)로 공급되면서 시동이 걸리게 되는데, 이때 상기 2차 감압실(40)과 메인호스(7)에 잔존하던 LPG만으로도 충분히 시동일 걸리는 바, 이 LPG들이 혼합되어 농후해짐으로써, 시동시간이 지연되는등 시동성이 불량해지는 문제가 있었다.

이에, 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 LPG 자동차를 주행중에 시동이 커져서 바로 재시동할 경우에, 상기 베이퍼라이저(6)의 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 개폐하는 2차 솔레노이드 밸브(41)를 일정시간동안 닫혀 있다가 열리도록 하여 재시동성을 향상시키도록 한 LPG 자동차의 재시동성 향상을 위한 제어방법이 제안되었다.

이러한 LPG 자동차의 재시동성 향상을 위한 제어방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

LPG 자동차를 주행중에 운전자의 부주위로 인하여 시동이 꺼져서 바로 재시동을 하고자 시동스위치를 온 하게 되면, ECM이 냉각수의 설정온도값을 판독하고, 수온스위치로부터 인가된 냉각수의 온도와 상기 설정온도값을 비교하게 된다.

이때, 상기 수온스위치로부터 인가된 냉각수의 온도가 설정온도값보다 낮으면, 베이퍼라이저(6)의 2차 솔레노이드 밸브(41)에 개방신호를 보내 1차 감압실(20)의 LPG가 2차 감압실(40)로 유동되게 한다.

참고로, 이 경우 냉각수의 설정온도값은 엔진회전시 유지하게 되는 90℃안팎으로 설정한다.

그러나, 상기 냉각수의 온도가 설정온도값보다 높으면, 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)에 차폐신호를 보내 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 차폐시키고, 설정된 시간이 경과하면, 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)에 개방신호를 인가하며, 반대로 설정된 시간이 경과하지 않으면 계속해서 2차 솔레노이드 밸브(41)를 차폐시키도록 한다.

따라서, LPG 자동차를 주행중에 시동이 꺼진 상태에서 바로 재시동을 하게될 때, 냉각수의 고온에 의해 베이퍼라이저(6)의 2차 감압실(40) 및 메인호스(7)에 유입된 소량의 LPG로서 충분히 재시동이 가능하게 되는 바, 이 시간만큼 상기 베이퍼라이저(6)의 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 개폐하는 2차 솔레노이드 밸브(41)를 차폐함으로써, LPG의 농후화에 따른 재시동성이 저하되지 않게 된다.

그러나, 상기와 같은 방법에 의하여 이루어진 LPG 자동차의 재시동성 향상방법은 도 6a에 도시된 바와 같이, LPG 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동하게 될 때, 베이퍼라이저의 2차 감압실과 메인호스에 잔존하던 LPG가 연소실에 공급되어 시동이 걸리게 되나, 이 순간 즉, 냉각수의 온도가 설정온도값 이상이면, 2차 솔레노이드 밸브가 닫혀있기 때문에, 이 2차 솔레노이드 밸브가 열리기 까지 상기 베이퍼라이저의 2차 감압실과 메인호스에 잔존하던 LPG가 모두 소모되고 나면, 더 이상의 LPG공급이 이루어지지 않게 되어 RPM이 급격하게 떨어지게 됨으로써, 재시동성이 불량해지게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, LPG 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동하게 될 때, 설정시간동안 점화장치의 작동을 제어하여 재시동성을 향상시키도록 한 LPG 자동차의 재시동성 향상방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 LPG 자동차의 시동 온시 수온스위치가 냉각수의 온도를 감지하여 ECM에 인가하였을 때, 이 냉각수의 온도가 상기 ECM에 설정된 온도값보다 높으면 베이퍼라이저의 2차 솔레노이드 밸브를 설정된 시간동안 차폐시킴과 아울러 점화장치의 작동을 중지시켜서 1차 감압실의 LPG가 이 설정된 시간만큼 2차 감압실로 유동되는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 도시한 분해사시도,

도 2는 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 도시한 계통흐름도,

도 3은 일반적인 LPG 자동차에서 베이퍼라이저의 내부구성을 도시한 확대단면도,

도 4는 종래에 LPG 자동차의 재시동성을 향상하기 위한 제어방법을 나타낸 순서도,

도 5는 본 발명에 따라서 LPG 자동차의 재시동성을 향상하기 위한 제어방법을 나타낸 순서도,

도 6a는 종래에 LPG 자동차의 재시동성을 향상하기 위한 제어방법에 따른 작동관계를 그래프로 도시한 것이고, 도 6b는 본 발명에 의한 LPG 자동차의 재시동성 향상방법에 따른 작동관계를 그래프로 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 연료탱크 5 : 프리히터

6 : 베이퍼라이저 7 : 메인호스

8 : 믹서 20 : 1차 감압실

21 : 1차 솔레노이드 밸브 40 : 2차 감압실

41 : 2차 솔레노이드 밸브 42 : 밸브 시트

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부 도면 도 5는 본 발명에 따라서 LPG 자동차의 재시동성을 향상하기 위한 제어방법을 나타낸 순서도이고, 도 6a는 종래에 LPG 자동차의 재시동성을 향상하기 위한 제어방법에 따른 작동관계를 그래프로 도시한 것이며, 도 6b는 본 발명에 의한 LPG 자동차의 재시동성 향상방법에 따른 작동관계를 그래프로 도시한 도면이다.

본 발명의 이해를 돕고자 종래기술에 대하여 반복설명한다.

LPG를 사용하는 자동차를 주행중에 운전자의 부주위로 인하여 시동이 꺼지게 된 경우, 엔진열에 의하여 냉각수의 온도는 상승하게 되고, 이와같은 냉각수의 고온에 의해 베이퍼라이저(6)의 1차 감압실(20)에 액체상태로 있던 LPG가 기화되어 압력이 상승하면서, 2차 솔레노이드 밸브(41)를 밀면서 2차 갑압실(40)로 유입되게 된다.

이때, 바로 재시동을 하게되면 즉, 운전자가 시동스위치를 온하게 되면, ECM이 냉각수의 설정온도값을 판독하고, 수온스위치로부터 인가된 냉각수의 온도와 설정온도값을 비교하게 된다.

이때, 상기 수온스위치로부터 인가된 냉각수의 온도가 설정온도값보다 낮으면, 베이퍼라이저(6)의 2차 솔레노이드 밸브(41)에 개방신호를 보내 1차 감압실(20)의 LPG가 2차 감압실(40)로 유동하게 된다.

그러나, 냉각수의 온도가 설정온도값보다 높으면, 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)에 차폐신호를 인가하여 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 차폐시키고, 설정된 시간이 경과하면, 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)에 개방신호를 인가하며, 반대로 설정된 시간이 경과하지 않으면 계속해서 2차 솔레노이드 밸브(41)를 차폐시키도록 한다.

이와 같이 설정된 시간동안 2차 솔레노이드 밸브(41)를 차폐시키는 ECM은 이 설정된 시간동안 점화장치에 작동중지 신호를 인가한다.

그러면, 상기 냉각수의 고온에 따라 베이퍼라이저(6)의 2차 감압실(40) 및 메인호스(7)에 남아 있던 LPG가 시동스위치의 온에 따라 흡기계통을 통과한 공기와 믹서(8)에서 혼합된 후, 연소실(2)로 공급되더라도, 이 LPG가 연소되지 않고 바로 배기계통을 통해 외부로 배출되게 되며, 상기 ECM이 설정된 시간이 경과하여 2차 솔레노이드 밸브(41)에 개방신호를 인가하게 될 때, 동시에 점화장치에 재작동명령을 인가함으로써, 상기 베이퍼라이저(6)의 1차 감압실(20)에서 기화된 LPG가 2차 감압실(40)을 통해 메인호스(7)를 거친 후, 흡기계통을 통과한 공기와 믹서(8)에서 혼합되어 연소실(2)로 공급될 때, 비로소 시동이 걸리게 된다.

참고로, 이와 같이 냉각수의 고온에 따라 베이퍼라이저(6)의 2차 감압실(40)과 메인호스(7)에 잔존하던 LPG를 그대로 배기계통을 통해 방출하게 되면, 도 6b에 도시된 바와 같이 혼합기의 순간적인 공급차단에 따른 RPM의 급격한 저하를 방지할 수 있으므로, 재시동성이 향상되게 된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 LPG 자동차의 재시동성 향상방법을 LPG 자동차에 적용하게 되면, 이 LPG 자동차의 주행중 시동이 꺼져서 바로 재시동하게 될 때, RPM이 순간적으로 급격히 떨어지는 등의 재시동성 불량을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 베이퍼라이저(6)의 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)이 2차 솔레노이드 밸브(41)에 의하여 개폐되되, 엔진의 회전시에 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)가 이 1차 감압실(20)과 2차 감압실(40)을 개방하고, 엔진의 정지시에는 상기 2차 솔레노이드 밸브(41)가 1차 감압실(20) 및 2차 감압실(40)을 차폐하여 엔진의 회전시에만 LPG가 연료탱크(3)로부터 베이퍼라이저(6)를 통해 흡기계통을 통과한 공기와 믹서(8)에서 혼합된 후, 연소실(2)로 공급되는 LPG 자동차에 있어서,

   상기 LPG 자동차의 시동 온시 수온스위치가 냉각수의 온도를 감지하여 ECM에 인가하였을 때, 이 냉각수의 온도가 상기 ECM에 설정된 온도값보다 높으면 상기 베이퍼라이저(6)의 2차 솔레노이드 밸브(41)를 설정된 시간동안 차폐시킴과 아울러 점화장치의 작동을 중지시켜서 1차 감압실(20)의 LPG가 이 설정된 시간만큼 2차 감압실(40)로 유동되는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 LPG연료 자동차의 재시동성 향상방법.