KR100285809B1 - Theoretical Performance Control System of Natural Gas Vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치에 관한 것으로, 종래에는 대기오염이 없고 옥탄가가 비교적 높다는 등의 효과는 있을 수 있으나, 천연가스가 산지(産地)에 따라 메탄과 에탄 프로판 등의 비율을 달리하기 때문에 이론공연비를 달리하여야 함에도 불구하고 일률적인 이론공연비를 적용하여야하는 문제점이 있었다.The present invention relates to a device for controlling the theoretical performance ratio of a natural gas vehicle, and in the related art, there may be an effect such as no air pollution and a relatively high octane number, but the ratio of methane and ethane propane may vary depending on the natural gas production site. Despite the fact that the theoretical performance ratio should be different, there was a problem of applying a uniform theoretical performance ratio.

따라서 본 발명은 천연가스를 연료로 사용하며 ECU에 설정된 이론공연비에 의한 연료량을 공급하는 천연가스 자동차에 있어서, 가변저항에 의해 이론공연비를 조절하는 이론공연비조절부(110); 상기 이론공연비조절부(110)와 전기적으로 연결되며 이곳에서 인가되는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A-D변환부(120); 상기 A-D변환부(120)와 전기적으로 연결되어 이론공연비의 조절된 신호를 입력하고 공기량미터기와도 전기적으로 연결되어 흡입되는 공기량에 따라 조절된 이론공연비에 대응되는 연료량의 분사정보를 전기적으로 연결된 인젝터로 출력하는 연료량제어부(130)로 구성하는 것을 특징으로하여, 천연가스의 산지에 따라 최적에 맞는 공연비를 자유롭게 조절할 수 있게 하여 완전연소를 꾀하고 출력의 향상 등의 효율성 향상과 저공해의 효과가 있다.Accordingly, the present invention provides a natural gas vehicle using natural gas as a fuel and supplying a fuel amount based on a theoretical performance ratio set in an ECU, comprising: a theoretical performance ratio adjusting unit 110 for adjusting the theoretical performance ratio by a variable resistance; An A-D converter 120 electrically connected to the theoretical performance ratio control unit 110 and converting an analog signal applied thereto into a digital signal; The injector electrically connected to the AD converter 120 to input the adjusted signal of the theoretical performance ratio, and electrically connected to the air volume meter, and electrically connected to the injection information of the fuel amount corresponding to the theoretical performance ratio adjusted according to the intake air amount. It is characterized in that the fuel amount control unit 130 to output to, the air-fuel ratio that is optimally adjusted according to the origin of the natural gas can be freely adjusted to achieve a complete combustion and improve efficiency, such as improved output and low pollution .

Description

천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치Theoretical Performance Control System of Natural Gas Vehicle

본 발명은 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가스(CNG)의 산지에 따라 최적에 맞는 공연비를 자유롭게 조절할 수 있게 하여 출력의 향상과 저공해를 더욱 꾀하는 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for adjusting the theoretical air fuel ratio of a natural gas vehicle, and more particularly, to improve the output and low pollution by allowing the air-fuel ratio to be optimally adjusted according to the production of natural gas (CNG). Theoretical performance ratio control device.

최근에 지구 환경파괴에 대한 세계적인 환경방위의식이 점차 고조되고 있는 가운데, 새로운 에너지원을 종래의 원유중심에서 탈피하여 저공해성 연료인 LPG,메탄올 그리고 수소(H2)와 메탄계(CH4)로 대체하려는 연구를 진행하고 있다. 상기 LPG차량은 이미 상용화되어 있고, 나머지 양자는 개발이 한창 진행중이다. 본 발명은 메탄계 천연가스를 연료로 하는 차량에 관한 것으로 LPG차량과 메탄올차량은 논외로 한다.In recent years, the global awareness of environmental defense on the destruction of the global environment is gradually increasing, and new energy sources are removed from conventional oil centers to LPG, methanol, hydrogen (H 2 ) and methane (CH 4 ). We are working on a replacement. The LPG vehicle is already commercialized, and the other two are in full development. The present invention relates to a vehicle fueled by methane-based natural gas, and LPG vehicles and methanol vehicles are not discussed.

천연가스는 세계각국에 풍부히 매장되어 있어서 구입이 용이하며, 저가이고, 기존의 원유탱커를 LNG탱커로 전환하여 사용할 수 있으며, 무엇보다도 저공해성, 엔진효율등이 우수하기 때문에 자동차용 대체연료로 주목 받게 되었다.Natural gas is buried abundantly around the world, so it is easy to purchase, inexpensive, and can be used by converting existing crude oil tanker to LNG tanker. Above all, it is noted as an alternative fuel for automobile because it has excellent low pollution and engine efficiency. I got it.

이와 같은 천연가스를 연료로 사용하는 천연가스 자동차는 천연가스의 탑재방법에 차이에 따라서 크게 CNG 자동차와 LNG자동차로 나뉘는 데, 후자의 경우 천연가스를 영하160℃를 유지하여 액화상태에서 유지하여야 하기 때문에 세계적으로 주로 개발이 진행되는 것이 CNG 자동차이고 본 발명 역시 이에 관한 것이다.Natural gas vehicles that use natural gas as fuel are divided into CNG and LNG vehicles according to the difference in the method of loading natural gas. In the latter case, natural gas should be maintained at liquefaction by maintaining below minus 160 ℃. Therefore, the development mainly in the world is a CNG vehicle and the present invention also relates to this.

도1은 종래의 기술에 따른 천연가스 자동차의 개략적인 연료계통도이다.1 is a schematic fuel system diagram of a natural gas vehicle according to the prior art.

이 천연가스 자동차의 연료계통은 천연가스실린더(10), 그리고 고압레귤레이터(20), 저압레귤레이터(30)외에 일반 가솔린 엔진의 경우와 같다. 즉, 에어크리너(40)와 카뷰레이터(42), 인젝터(44),ECU(45) 및 엔진(48)이 있다.The fuel system of this natural gas vehicle is the same as the case of a normal gasoline engine in addition to the natural gas cylinder 10 and the high pressure regulator 20 and the low pressure regulator 30. That is, there are the air cleaner 40, the carburator 42, the injector 44, the ECU 45, and the engine 48.

따라서, 천연가스는 천연가스실린더(10)로부터 고압레귤레이터(20)로 공급되고, 이 고압레귤레이터(20)에서 약 250기압으로 압축된 천연가스의 압력을 낮추어 공기와 혼합시키기 위해 저압레귤레이터(30)를 통한다.Therefore, natural gas is supplied from the natural gas cylinder 10 to the high pressure regulator 20, and the low pressure regulator 30 is mixed with air to lower the pressure of the natural gas compressed to about 250 atm in the high pressure regulator 20. Through.

이 저압레귤레이터(30)는 에어크리너(40)를 통한 공기를 카뷰레이터(42)나 인젝터(44)등으로 감압된 천연가스를 공급한다.This low pressure regulator 30 supplies the natural gas which decompressed the air through the air cleaner 40 to the carburator 42, the injector 44, etc.

상기 인젝터(44)는 여느 가솔린 엔진과 같이 O2센서 등으로부터 전해진 정보를 바탕으로 ECU(46)가 보내온 명령에 따라 연료량을 분사한다.The injector 44 injects the fuel amount according to a command sent by the ECU 46 based on information transmitted from the O 2 sensor or the like like any gasoline engine.

상기한 종래의 기술에 따른 천연가스 자동차는 대기오염이 없고 옥탄가가 비교적 높다는 등의 효과는 있을 수 있으나, 천연가스가 산지(産地)에 따라 메탄과 에탄 프로판 등의 비율을 달리하기 때문에 이론공연비를 달리하여야 함에도 불구하고 일률적인 이론공연비를 적용하여야하는 문제점이 있었다.The natural gas vehicle according to the conventional technology may have an effect such as no air pollution and a relatively high octane number. However, since the ratio of natural gas varies between the methane and the ethane propane, the theoretical performance ratio is increased. Despite having to be different, there was a problem of applying a uniform theoretical performance ratio.

그러므로, 특정산지에 맞게 설정된 이론공연비에 따라 타지역 연료를 사용할 때에는 자동차 간의 편차가 발생하여 이론공연비에 맞게 실제공연비로 엔진에서 완전한 연소시키기 어렵거나 효율이 떨어지는 등의 한계가 있었다. 따라서, 천연가스 자동차의 장점에도 불구하고 이를 최대한으로 이용할 수 없는 큰 문제점이 있었다.Therefore, when using fuels in other regions according to the theoretical performance ratio set for a specific mountain region, there is a limit such as the difference between the cars occurs, it is difficult to completely burn in the engine with the actual performance ratio or the efficiency is lowered according to the theoretical performance ratio. Therefore, in spite of the advantages of natural gas cars, there was a big problem that can not be used to the maximum.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기위한 것으로, 천연가스(CNG)의 산지에 따라 최적에 맞는 공연비를 자유롭게 조절할 수 있게 하여 출력의 향상과 저공해를 더욱 꾀하는 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to freely adjust the air-fuel ratio that is optimal according to the origin of natural gas (CNG) to improve the output and low pollution of the theoretical gas ratio of the natural gas vehicle To provide.

이와 같은 본 발명의 목적은, 천연가스를 연료로 사용하며 ECU에 설정된 이론공연비에 의한 연료량을 공급하는 천연가스 자동차에 있어서, 가변저항에 의해 이론공연비를 조절하는 이론공연비조절부와; 상기 이론공연비조절부와 전기적으로 연결되며 이곳에서 인가되는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A-D변환부와; 그리고, 상기 A-D변환부와 전기적으로 연결되어 이론공연비의 조절된 신호를 입력하고 공기량미터기와도 전기적으로 연결되어 흡입되는 공기량에 따라 조절된 이론공연비에 대응되는 연료량의 분사정보를 전기적으로 연결된 인젝터로 출력하는 연료량제어부로 구성하는 것을 특징으로하는 달성될 수 있는 것이다.Such an object of the present invention is a natural gas vehicle that uses natural gas as a fuel and supplies a fuel amount according to a theoretical performance ratio set in an ECU, comprising: a theoretical performance ratio adjusting unit for adjusting the theoretical performance ratio by a variable resistance; An A-D conversion unit electrically connected to the theoretical performance ratio control unit and converting an analog signal applied thereto into a digital signal; In addition, the AD converter is electrically connected to input the adjusted signal of the theoretical performance ratio, and is also electrically connected to the air volume meter to the injector electrically connected to the injection information of the fuel amount corresponding to the theoretical performance ratio adjusted according to the amount of air sucked What can be achieved is characterized by comprising an output fuel amount control unit.

따라서, 사용자가 예를 들어 북미산 천연가스를 연료로 사용하다가 인도네시아산의 천연가스를 대체하여 사용하려고 할 때에 이론공연비조절부를 조절하면, 이 신호가 A-D변환부에서 디지털신호로 변환되어 연료량제어기를 통해 조절된 이론공연비에 따라 흡입된 공기량에 상응하는 연료량을 인젝터에 명령하게 된다.Therefore, if the user adjusts the theoretical performance ratio control unit, for example, when using natural gas from North America and replaces natural gas from Indonesia, this signal is converted into a digital signal by the AD conversion unit, and the fuel flow controller According to the adjusted theoretical fuel ratio, the injector is commanded with a fuel amount corresponding to the amount of intake air.

도1은 종래의 기술에 따른 천연가스 자동차의 개략적인 연료계통도,1 is a schematic fuel system diagram of a natural gas vehicle according to the prior art,

도2는 본 발명에 따른 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치를 갖춘 개략적인 연료계통도,Figure 2 is a schematic fuel system diagram with a theoretical air fuel ratio control device of a natural gas vehicle according to the present invention,

도3은 도2의 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치의 회로도.3 is a circuit diagram of a theoretical performance ratio adjusting device of the natural gas vehicle of FIG.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 이론공연비조절장치 101 : 공기량미터기100: theoretical performance ratio control device 101: air volume meter

102 : 인젝터 103 : 천연가스실린더102: injector 103: natural gas cylinder

104 : 고압레귤레이터 105 : 저압레귤레이터104: high pressure regulator 105: low pressure regulator

106 : 에어크리너 107 : 카뷰레터106: air cleaner 107: carburettor

108 : ECU 109 : 엔진108: ECU 109: engine

110 : 이론공연비조절부 120 : A-D변환부110: theoretical performance ratio control unit 120: A-D conversion unit

130 : 연료량제어부130: fuel amount control unit

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예로서 그 기술 구성 및 작용효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which the technical constitution and operational effects as an exemplary embodiment can effectively achieve the object of the present invention.

도2는 본 발명에 따른 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치를 갖춘 개략적인 연료계통도이다.Figure 2 is a schematic fuel system diagram with a theoretical air fuel ratio control device of a natural gas vehicle according to the present invention.

이 천연가스 자동차의 이론공연비조절장치(100)는 공기량메터기(101)과 인젝터(102)와 전기적으로 연결되어 있어 흡입되는 공기량에 따라 조절된 이론공연비를 근거로 연료량을 결정한다.The theoretical performance ratio adjusting device 100 of the natural gas vehicle is electrically connected to the air volume meter 101 and the injector 102 to determine the fuel amount based on the theoretical performance ratio adjusted according to the amount of air sucked.

따라서, 본 실시예는 도1과 같이 천연가스실린더(103), 고압레귤레이터(104), 저압레귤레이터(105) 그리고 에어크리너(106), 카뷰레터(107), ECU(108) 및 엔진(109)을 구성하며 그 설명은 이미 한 바와 같다.Therefore, the present embodiment is a natural gas cylinder 103, high pressure regulator 104, low pressure regulator 105 and the air cleaner 106, carburetor 107, ECU 108 and engine 109 as shown in FIG. It is as described above.

도3은 도2의 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치의 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram of a theoretical performance ratio adjusting device of the natural gas vehicle of FIG. 2.

이 이론공연비 조절장치(100)는 자유롭게 조절할 수 있게 하는 이론공연비조절부(110)와, A-D변환부(120), 연료량제어부(130)로 구성된다.The theoretical performance ratio adjusting device 100 is composed of a theoretical performance ratio control unit 110, the A-D conversion unit 120, the fuel amount control unit 130 to be freely adjusted.

상기 이론공연비조절부(110)는 가변저항을 이용하기 때문에 사용자등이 선택하는 정도에 따라 특정의 저항이 발생하여 아날로그신호를 발생시킨다. 이 신호는 그대로 연료량제어부(130)에서 인식하지 못하기 때문에 이를 상기 A-D변환부(120)에서 디지탈신호로 변환된다.Since the theoretical performance ratio adjusting unit 110 uses a variable resistor, a specific resistance is generated according to a degree selected by the user and the like to generate an analog signal. Since the signal is not recognized by the fuel amount controller 130 as it is, it is converted into a digital signal by the A-D converter 120.

상기 A-D변환부(120)는 상기 이론공연비조절부(110)와 연료량제어부(130)에 전기적으로 연결되어 있어 중간에서 상기한 바와 같이 매개역할을 한다.The A-D conversion unit 120 is electrically connected to the theoretical performance ratio control unit 110 and the fuel amount control unit 130 plays a role as a medium in the middle as described above.

상기 연료량제어부(130)는 상기 A-D변환부(120)외에 공기량미터기(101)와도 전기적으로 연결되어 있어 흡입되는 공기량에 따라 이론공연비의 조절치에 부응하는 연료량을 인젝터에 명령하는 신호를 출력한다. 그러므로, 이 연료량제어부(130)은 ECU(100)를 그대로 원용할 수 있게 된다.The fuel amount control unit 130 is also electrically connected to the air volume meter 101 in addition to the A-D conversion unit 120, and outputs a signal for instructing the injector a fuel amount corresponding to the control value of the theoretical performance ratio according to the amount of air sucked. Therefore, this fuel amount control unit 130 can utilize the ECU 100 as it is.

상술한 바와같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 천연가스실린더로부터 고압레귤레이터 그리고 저압레귤레이터를 통하여 공급되는 연료가 에어크리너 카뷰레이터를 거쳐 공급되는 공기와 혼합되는 데, 이 때에 ECU의 명령에 따라 인젝터는 적정한 연료량을 분사한다. 그런데, 이미 설정된 이론공연비값이 아니고, 다른 이론공연비값으로 변환된 신호가 입력되면, 이론공연비조절부를 조절하면, 이 신호가 A-D변환부에서 디지털신호로 변환되어 연료량제어기를 통해 조절된 이론공연비에 따라 흡입된 공기량에 상응하는 연료량을 인젝터에 명령하게 된다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, the fuel supplied from the natural gas cylinder through the high pressure regulator and the low pressure regulator is mixed with the air supplied through the air cleaner carburator, at which time the injector Injects the appropriate amount of fuel. However, when a signal converted to another theoretical performance ratio value is input, instead of the theoretical performance ratio value already set, if the theoretical performance ratio control unit is adjusted, the signal is converted into a digital signal by the AD converter and then adjusted to the theoretical performance ratio adjusted through the fuel amount controller. Therefore, the fuel amount corresponding to the amount of air sucked in is instructed to the injector.

상술한 바와같이 본 발명의 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치는, 천연가스의 산지에 따라 최적에 맞는 공연비를 자유롭게 조절할 수 있게 하여 완전연소를 꾀하고 출력의 향상 등의 효율성 향상과 저공해의 효과가 있다.As described above, the apparatus for adjusting the theoretical air fuel ratio of the natural gas vehicle of the present invention allows the air-fuel ratio to be optimally adjusted according to the origin of the natural gas so as to achieve complete combustion and improve efficiency such as output improvement and low pollution. have.

이상에서 서술된 것은 모든 점에서 단순한 예시에 불과한 것이기 때문에, 이를 바탕으로 본 발명을 한정적으로 해석해서는 안될 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위 내에 존재하는 변형예 및 균등한 실시예는 모두 본 발명의 청구 범위에 속하는 것이다.Since what has been described above is merely a mere example in all respects, the present invention should not be limitedly interpreted based on this. Therefore, modifications and equivalent embodiments that fall within the true spirit and scope of the present invention shall fall within the claims of the present invention.

Claims (1)

천연가스를 연료로 사용하며 ECU에 설정된 이론공연비에 의한 연료량을 공급하는 천연가스 자동차에 있어서,In a natural gas vehicle that uses natural gas as a fuel and supplies fuel by the theoretical performance ratio set in the ECU, 가변저항에 의해 이론공연비를 조절하는 이론공연비조절부(110);A theoretical performance ratio adjusting unit 110 for controlling the theoretical performance ratio by a variable resistor; 상기 이론공연비조절부(110)와 전기적으로 연결되며 이곳에서 인가되는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A-D변환부(120);An A-D converter 120 electrically connected to the theoretical performance ratio control unit 110 and converting an analog signal applied thereto into a digital signal; 상기 A-D변환부(120)와 전기적으로 연결되어 이론공연비의 조절된 신호를 입력하고 공기량미터기와도 전기적으로 연결되어 흡입되는 공기량에 따라 조절된 이론공연비에 대응되는 연료량의 분사정보를 전기적으로 연결된 인젝터로 출력하는 연료량제어부(130);The injector electrically connected to the AD converter 120 to input the adjusted signal of the theoretical performance ratio, and electrically connected to the air volume meter, and electrically connected to the injection information of the fuel amount corresponding to the theoretical performance ratio adjusted according to the intake air amount. A fuel amount control unit 130 to output to the; 로 구성하는 것을 특징으로하는 천연가스 자동차의 이론공연비 조절장치.The theoretical performance ratio adjusting device of a natural gas vehicle, characterized in that consisting of.
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