KR100475333B1

KR100475333B1 - 차량의 액체 가스연료 분사 장치

Info

Publication number: KR100475333B1
Application number: KR10-2001-0084810A
Authority: KR
Inventors: 장원익
Original assignee: 씨멘스 오토모티브 주식회사
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20030054613A

Abstract

액화가스를 차량의 기관내로 공급하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 차량의 흡입 매니폴드에 장착되는 다수의 가스 인젝터; 연료 탱크내의 가스를 액체 상태의 압력으로 가압하기 위한 연료 펌프; 흡입 공기량 대비 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 기 설정된 데이터 정보를 보유하고, 차속 센서로부터 엔진의 속도 정보를 산출하며, 엔진의 속도 정보와 비례 상수 정보를 토대로 가스 인젝터 제어를 위한 시간 정보를 산출하고, 시간 정보에 기초하여 가스 인젝터를 제어하기 위한 펄스 신호를 생성하는 이씨유(ECU); 및 이씨유에 접속되어, 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 기 설정된 데이터 정보를 수신하고, 연료 펌프의 압력에 반비례하도록 기 설정된 데이터 정보를 보정하며, 보정된 데이터 정보에 기초하여 가스 연료 공급시 연료 분사 시간에 따른 비례 상수 정보를 산출 및 이씨유로 제공하며, 이씨유에서 제공되는 펄스 신호를 입력받아 다수의 가스 인젝터 구동을 위한 구동 신호로 변환 출력하는 엘피쥐 이씨유로 이루어져, 가솔린 ECU 및 가스 ECU를 각각으로 설치 제어함에 반해 가솔린 ECU의 검출 신호를 이용하여 가스 ECU를 동작시켜 원가 상승을 저하시키는 효과를 얻는다.

Description

차량의 액체 가스연료 분사 장치{A LIQUID GAS INJECTION SYSTEM FOR CAR}

본 발명은 차량의 연료 분사 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 가스연료를 액화상태로 가압하여 엔진의 흡입 매니폴드로 공급하기 위한 연료 공급 장치와 이 때 연료량 조절을 수행하기 위한 차량의 액체 가스연료 분사 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 연료는 가솔린 또는 가스를 사용하며, 상호 장단점을 보완하기 위해 가솔린과 가스를 겸용토록 하고 있다. 이 때, 가솔린 인젝터와 가스 인젝터는 각각으로 설치되며, 각각의 분사 구조를 통해 엔진 변경에 많은 비용이 추가된다. 또한, 가스연료는 연료계 내에서 증기화가 발생되어 엔진 내부로 공급되는 연료량이 적절하지 못하는 경우가 발생된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스 연료를 액화 상태로 엔진으로 공급토록 하여, 가스의 증기화를 방지하며 가솔린 연료 제어를 이용함에 따라 시스템의 개발이 용이한 차량의 액체 가스연료 분사 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치는, 차량의 흡입 매니폴드에 장착되는 다수의 가스 인젝터; 연료 탱크내의 가스를 액체 상태의 압력으로 가압하기 위한 연료 펌프; 흡입 공기량 대비 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 기 설정된 데이터 정보를 보유하고, 차속 센서로부터 엔진의 속도 정보를 산출하며, 상기 엔진의 속도 정보와 비례 상수 정보를 토대로 상기 가스 인젝터 제어를 위한 시간 정보를 산출하고, 상기 시간 정보에 기초하여 상기 가스 인젝터를 제어하기 위한 펄스 신호를 생성하는 이씨유(ECU); 및 상기 이씨유에 접속되어, 상기 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 기 설정된 데이터 정보를 수신하고, 상기 연료 펌프의 압력에 반비례하도록 상기 기 설정된 데이터 정보를 보정하며, 상기 보정된 데이터 정보에 기초하여 가스 연료 공급시 연료 분사 시간에 따른 상기 비례 상수 정보를 산출 및 상기 이씨유로 제공하며, 상기 이씨유에서 제공되는 펄스 신호를 입력받아 상기 다수의 가스 인젝터 구동을 위한 구동 신호로 변환 출력하는 엘피쥐 이씨유로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 전체 구성도이고, 도 2는 ECU와 결합되는 본 발명의 LPG ECU 장치를 나타낸 구성도이다. 예시된 바와 같이, 엔진의 흡입 매니폴드(119)에 장착되는 가스 인젝터(117), 가스 인젝터(117)로 액화 연료를 공급하기 위한 연료 레일의 공급라인에 연결되는 연료 펌프(109), 상기 연료 레일의 연료 리턴 라인(111)에 연결되는 압력 제어기(115), 상기 연료 펌프(109)를 보유하고 있는 연료 탱크(107), 가솔린 연료 제어를 수행하는 ECU(103) 및 상기 ECU(103)의 동작신호에 기초하여 상기 액화 연료 공급을 제어하기 위한 LPG ECU(105)로 이루어진다.

상기 ECU(103)는 차량의 에어 크리너 내부에 설치되는 공기 유량 센서(AFS:Air Flow Sensor)로부터 흡입 공기량을 측정하여 가솔린 엔진의 연료 분사 시간을 기 설정된 데이터 정보에 기초하여 산출한다. 산출된 정보는 상기 LPG ECU(105)로 제공되며, 또한 ECU(103)는 차량의 엔진속도, 즉 연료 분사량에 따른 엔진속도를 검출한다. ECU(103)는 이외의 공기 흐름 센서, 흡기온도 센서, 공전위치 스위치, TDC 센서, 크랭크각 센서..등의 입력신호에 기초하여 기 프로그램화된 정보에 따라 인젝터 구동을 위한 펄스 신호를 생성한다.

상기 LPG ECU(105)는 차량의 연료 압력센서로부터 연료 탱크(107)내 연료 압력에 비례한 전압을 검출하여 상기 ECU(103)로부터 얻어진 연료 공급 시간 정보와 반비례적 신호를 생성한다. 반비례적 신호는 차량의 연료 탱크(107)내 압력이 클 경우에는 연료 분사 시간을 줄이고, 연료 탱크(107)내 압력이 작을 경우에는 연료 분사 시간을 늘려 기관내로 공급되는 연료량이 일정하도록 하는 것이다. 이러한 연산은 가솔린 사용시에도 마찬가지이므로 가솔린시 사용되는 연산 정보를 이용하여도 무관할 것이다.

LPG ECU(105)는 상기 연산 정보의 결과에 기초하여 액화 가스 연료 대비 가솔린 연료의 분사량 보정 계수를 산출한다. 즉, 가솔린 연료 분사량이 액화 가스 연료 분사량과 동일하도록 가솔린 연료 분사량의 비례 상수를 산출하고, 산출 결과를 ECU(103)로 제공하여 가스 인젝터 제어를 위한 펄스 신호의 듀티를 설정하도록 하는 것이다. 그리고 상기 펄스 신호의 듀티 신호는 LPG ECU(105)에서 공급받아 인젝터 드라이버를 통해 가스 인젝터(117)의 연료 공급 제어를 수행한다.

가스 인젝터(117)는 흡입 매니폴트(119)에 장착되도록 하여 액화 가스의 기화 현상을 최대한 방지토록 하고 있으며, 압력 제어기(115)는 연료의 리턴 라인(111) 상에 존재하는 연료, 즉 연료 펌프(109)를 통해 가스 인젝터(117)로 공급되고 남은 잔여 연료를 연료 탱크(107)로 회수하여 이후 공급되는 연료의 공급 오차를 줄이도록 하고 있다.

따라서 ECU(103)는 가솔린 엔진의 연료 분사 제어 신호를 생성하고, LPG ECU(105)는 상기 가솔린의 연료분사 제어신호를 인가받아 연료 펌프(109)의 연료 압력 정보에 기초하여 가스 인젝터(117)로 공급되는 액화 연료량을 제어하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, ECU(103)는 분사시간 산출모듈(201), 엔진 속도 산출모듈(203), 인젝터 제어모듈(205), 펄스신호 생성 모듈(207) 및 상기 LPG ECU(105)와의 CAN 통신을 위한 통신 모듈(미도시함)이 마련된다. LPG ECU(105)는 연료압 산출모듈(209), 연산 모듈(211), 비례상수 산출 모듈(213), 인젝터 드라이버(215)를 포함하며, 상기 LPG ECU(105)는 상기 LPG ECU(105)에서 제공되는 상기 비례 상수 정보와 상기 ECU(103)에서 제공되는 펄스 신호와의 상호 통신을 위해 켄(CAN : Controller Area Network) 통신이 가능한 CAN 통신모듈(217)을 더 포함하고 있다.

상기 분사시간 산출모듈(201)은 공기유량 센서(AFS)에서 검출된 흡입 공기량을 디지트화된 신호로 입력받으며, 흡입 공기량에 따라 기 설정된 데이터 정보에 기초하여 가솔린 인젝션 시간을 산출한다. 상기 인젝션 시간 정보는 LPG ECU(105)로 제공되며, LPG ECU(105)는 연료 탱크내 압력 정보를 입력받아 상기 인젝션 시간 정보를 보정한다. 보정은 연산 모듈(211)에 의해 이루어지며, 기 설명된 바와 같이 인젝션 시간은 연료 탱크압과의 반비례적으로 시간이 설정된다.

즉, 가스 압력의 기준치에서는 상기 인젝션 시간을 변형없이 사용할 수 있으나, 압력 탱크의 가스압이 기준치를 넘을 경우 그 차이값에 상승 비례하여 상기 인젝션 시간을 단축시키거나, 차이값에 하강 비례하여 인젝션 시간을 늘리는 것이다. 이와 같이, 인젝션 시간은 가솔린 상태에서의 분사 시간으로써, 비례상수 산출 모듈(213)을 통해 가스 인젝터에 적용될 수 있는 분사 시간을 설정하기 위해 가스 인젝션의 비례상수(TI_FAC)를 산출한다.

비례 상수(TI_FAC)에 따른 그래프는 베르누이 방정식에 근거를 두고 있으며,

" 비례 상수(TI_FAC) = root(기준압력/현재 LPG 압력) " 으로 산출된다. 기준압력은 10bar로 설정하고 있으며, 이를 기준으로 연료 탱크의 현재 압력에 따라 상기 비례 상수가 결정되는 것이다. 이와 같이 결정되는 비례 상수는 기준 압력 대비 현재 LPG 압력에 따라 기 설정된 데이터 정보에 기초한다. 연산 장치를 통해 비례 상수 값을 산출하여도 무관하지만, 현재 LPG 압력에 대응한 비례 상수 값을 정해 놓은 기 설정된 데이터 정보를 사용하여도 무관할 것이다.

본 발명에서는 상기 기 설정된 데이터 정보에 의해 인젝션 시간 대비 액화 가스 연료의 비례 상수(TI_FAC)을 설정한다. 상기 액화 가스 연료의 비례 상수(TI_FAC) 정보는 ECU(103)의 인젝터 제어 모듈(205)로 공급되며, 인젝터 제어 모듈(205)은 가솔린에서의 인젝션 시간에 상기 액화 가스 연료시의 비례 상수(TI_FAC)를 곱하여 액화 가스시의 인젝션 시간(TI_INJ)을 산출하는 것이다.

ECU(103)는 상기 액화 가스의 인젝션 시간(TI_INJ) 정보에 기초하여 인젝터 제어를 위한 펄스 신호를 펄스신호 생성모듈(207)을 통해 출력한다. 상기 펄스신호 생성모듈(207)은 LPG ECU(105)의 인젝터 드라이버(215)로 공급되며, 상기 인젝터 드라이버(215)는 현재 입력되는 펄스 신호를 가스 인젝터의 구동 신호로 보정하여 상기 가스 인젝터(117)로 각각 공급한다.

미설명된 CAN(Control Area Network) 통신 모듈(217)은 LPG ECU(105)와 ECU (103)간의 정보 교환을 위해 사용된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치는 ECU로부터 가솔린 연료 분사에 따른 인젝션 시간 정보를 수신하고, 가솔린 인젝션 시간 정보를 연료압에 따라 가변시킨 인젝션 시간 정보를 통해 액화 가스 인젝션을 수행하기 위한 비례상수를 산출한 후, 상기 가솔린 인젝션 시간 정보에 비례 상수를 곱하여 액화 가스 연료 공급시의 인젝션 시간을 산출 및 이에 따른 인젝터 제어를 위한 펄스 신호를 생성 및 LPG ECU로 공급토록 하여, 가솔린 ECU 및 가스 ECU를 각각으로 설치 제어함에 반해 가솔린 ECU의 검출 신호를 이용하여 가스 ECU를 동작시켜 원가 상승을 저하시키는 효과를 얻는다.

또한 가솔린 인젝터의 위치에 LPG 인젝터를 장착하여 LPG 연료를 흡입 밸브를 향해 분사토록 하여 가스의 냉각 시동성과 가속 응답성을 향상시킬 뿐만 아니라, 정밀한 공연비 제어가 가능하고 가스의 증기화를 방지할 수 있는 효과를 얻는다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 분사 장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 주요 부분을 설명하기 위한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

103 : 이씨유 105 : 엘피쥐 이씨유

107 : 연료 탱크 109 : 연료 펌프

117 : 가스 인젝터 119 : 흡입 매니폴드

201 : 분사시간 산출모듈 203 : 엔진속도 산출모듈

205 : 인젝터 제어모듈 207 : 펄스신호 생성모듈

209 : 연료압 산출모듈 213 : 비례상수 산출모듈

215 : 인젝터 드라이버 217 : 켄 통신모듈

Claims

차량의 흡입 매니폴드에 장착되는 다수의 가스 인젝터;

연료 탱크내의 가스를 액체 상태의 압력으로 가압하기 위한 연료 펌프;

흡입 공기량 대비 가솔린 연료의 분사 시간에 따라 기 설정된 데이터 정보를 보유하고, 차속 센서로부터 엔진의 속도 정보를 산출하며, 상기 엔진의 속도 정보와 비례 상수 정보를 토대로 상기 가스 인젝터 제어를 위한 시간 정보를 산출하고, 상기 시간 정보에 기초하여 상기 가스 인젝터를 제어하기 위한 펄스 신호를 생성하는 이씨유(ECU); 및

상기 이씨유에 접속되어, 상기 가솔린 연료의 분사 시간에 따라 기 설정된 데이터 정보를 수신하고, 상기 연료 펌프의 압력에 반비례하도록 상기 기 설정된 데이터 정보를 보정하며, 보정된 데이터 정보에 기초하여 가스 연료 공급시 연료 분사 시간에 따른 상기 비례 상수 정보를 산출 및 산출된 상기 비례 상수 정보를 이씨유로 제공하며, 상기 이씨유에서 제공되는 펄스 신호를 입력받아 상기 다수의 가스 인젝터 구동을 위한 구동 신호로 변환 출력하는 엘피쥐 이씨유로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 엘피쥐 이씨유는 상기 엘피쥐 이씨유에서 제공되는 상기 비례 상수 정보와 상기 이씨유에서 제공되는 펄스 신호와의 상호 통신을 위해 켄(CAN : Controller Area Network) 통신이 가능한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가스의 액체 상태 압력은 5Bar 이상인 것을 특징으로 하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치.