KR100559874B1

KR100559874B1 - 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법

Info

Publication number: KR100559874B1
Application number: KR1020030083948A
Authority: KR
Inventors: 이우직
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2006-03-13
Also published as: KR20050050246A

Abstract

본 발명은 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 엘피아이 엔진의 연료압력을 이원화시켜서 부분적 냉각상태에서는 연료라인압을 고압으로 제어하고, 정상시에는 연료라인압을 저압으로 제어함으로써, 부분적 냉각 상태에서의 시동성을 향상시킴과 더불어 시동대기시간을 단축 할 수 있고, 정상작동시의 연료라인압을 더욱 낮출 수 있어 연료펌프 구동력 저감에 의해 연비를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 연료계통의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

엘피아이 엔진의 연료 공급 방법 {Fuel feeding method in LPI engine}

도 1은 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연료탱크 12 : 연료펌프

14 : 연료라인 16 : 인젝터

18 : 저압용 압력레귤레이터 20 : 고압용 압력레귤레이터

32 : 저압용 솔레노이드밸브

본 발명은 엘피아이(LPI; Liquefied Petroleum Injection) 엔진에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 엘피아이 엔진의 운전 조건에 따라 연료라인압을 이원화시켜서 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액화 석유 가스(LPG)를 연료로 사용하는 차량은 봄베로부터 공급되는 액화 석유 가스가 베이퍼라이저(vaporizer)와 믹서(mixer)를 거치면서 기체 상태로 엔진에 분사되는 구조로 되어 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 타입은 출력성능, 연비, 저온 시동성, 배기가스 등에서 많은 문제점을 가지고 있어, 최근에는 LPI(Liquefied Petroleum Injection) 엔진 차량이 개발되어 사용되고 있다.

상기한 LPI 엔진 차량은 봄베에 내장된 연료 펌프를 사용하여 액상의 LPG연료를 연료라인을 통하여 압송한 후 인젝터로 보내고 인젝터가 연료를 액체 상태로 엔진에 분사하도록 되어 있어 LPG 차량과 대비하여 출력성능, 연비, 저온 시동성, 배기가스 등에서 우수하다.

그러나, 상기한 바와 같은 LPI 엔진은, 엔진 작동 중에는 봄베내에 있는 상대적으로 차가운 연료가 계속적으로 엔진에 공급되므로 연료라인내의 연료온도가 봄베의 온도와 비슷하게 유지되나, 엔진 시동 오프 후 특히 엔진을 고속 고부하로 주행시킨 후 엔진 시동을 오프 한 경우에는 엔진의 복사열에 의해 엔진룸내의 연료라인에 정체되어 있는 연료가 기체 상태로 변화하면서 압력레귤레이터 작동압력 이상이 되어 압력레귤레이터를 통과하여 봄베쪽으로 리턴되면서 결국에는 연료라인 상에 액체 상태과 기체 상태의 연료가 혼재하는 상태가 되고, 이 상태로 연료를 분사하게 되면 혼합기가 상당히 희박한 상태가 되어 시동성이 악화되거나 엔진 스톨 현상이 발생할 수 있다.

또한, 연료라인내의 기체 상태 연료를 액체 상태로 변환시키기 위해서는 일정시간 동안 연료펌프를 강제적으로 고압 작동시켜서 연료압을 충분히 상승시켜야 하는데, 이 경우 연료계통의 내구성이 악화될 뿐만 아니라 시동대기시간도 길어지게 되며, 특히 압력 상승 전에 시동을 걸게 되면 인젝터에서 연료가 누출되므로 결국 연료압 형성시간이 더욱 길어지게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 엘피아이 엔진의 연료압력을 이원화시켜서 부분적 냉각상태에서는 연료라인압을 고압으로 제어하여 엘피아이 엔진의 시동성을 향상시킴과 더불어 시동대기시간을 단축 할 수 있고, 정상작동시에는 연료라인압을 더욱 낮출 수 있어 연료펌프 구동력 저감에 의해 연비를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 연료계통의 내구성을 향상시킬 수 있는 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치는, 연료탱크내에 저장된 연료를 가압하여 송출하는 연료펌프와; 상기 연료펌프에 의해 가압되어 송출된 연료를 인젝터로 이송시키기 위한 연료라인과; 상기 연료라인의 라인압을 저압으로 제어하기 위한 저압용 압력레귤레이터와; 상기 연료라인의 라인압을 고압으로 제어하기 위한 고압용 압력레귤레이터와; 상기 라인압이 저압용 압력레귤레이터 또는 고압용 압력레귤레이터에 의해 제어되도록 개폐동작하는 저압용 솔레노이드밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법은, 이그니션키가 온 됨에 따라 시동경고 램프를 온시키고 연료펌프를 작동시키는 단계와; 연료가 액체상태와 기체상태로 혼재하는 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 연료라인의 라인압이 고압용 압력레귤레이터에 의해 제어되도록 저압용 솔레노이드밸브를 폐쇄시키는 단계와; 연료압이 목표치에 도달했으면 시동경고 램프를 오프시키고 엘피아이 엔진을 시동시키는 단계와; 엘피아이 엔진 운전 중에 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 연료온도 평균차이가 목표치 보다 작은 경우 즉, 연료온도가 안정된 경우에는 저압용 솔레노이드밸브를 개방하여 연료라인의 라인압이 저압용 압력레귤레이터에 의해 제어되도록 하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치의 구성도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치는, 연료탱크(10)내에 저장된 연료(LPG)를 연료펌프(12)가 가압하여 송출하며, 이와 같이 송출된 연료는 연료라인(14)을 통해 인젝터(16)로 이송되도록 되어 있다. 또, 상기 인젝터(16)를 통과한 연료는 저압용 압력레귤레이터(18) 또는 고압용 압력레귤레이터(20)를 통과하여 연료탱크(12)로 리턴되도록 되어 있다.

이때, 상기 연료펌프(12)와 인젝터(16) 사이의 연료라인(14) 상에는 체크밸브(22)와 봄베측 솔레노이드밸브(24) 및 엔진측 솔레노이드밸브(26)가 차례로 설치되어 있고, 상기 체크밸브(22)와 봄베측 솔레노이드밸브(24) 사이에는 릴리프밸브(28)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 저압용 압력레귤레이터(18)의 앞단에는 연료라인압을 감지하는 압력센서(30)가 설치되어 있고, 상기 저압용 압력레귤레이터(18)의 후단에는 저압용 솔레노이드밸브(32)가 설치되어 있다.

상기 저압용 압력레귤레이터(18)는 상기 연료라인(14)의 라인압을 저압으로 제어하기 위한 것이고, 상기 고압용 압력레귤레이터(20)는 상기 연료라인(14)의 라인압을 고압으로 제어하기 위한 것이다.

또, 상기 저압용 솔레노이드밸브(32)는 미도시된 엔진제어기(ECU)에 의해 개폐작동하여 상기 연료라인의 라인압이 저압용 압력레귤레이터(18) 또는 고압용 압력레귤레이터(20)에 의해 제어되도록 한다.

상기 제어기는, 부분적 냉각상태 (엔진을 고속 고부하로 주행시킨 후 엔진 시동을 오프하여 약 20 ~ 30분 경과한 경우에는 엔진의 복사열에 의해 엔진룸내의 연료라인에 정체되어 있는 연료가 기체 상태로 변화하면서 압력레귤레이터 작동압력 이상이 되어 압력레귤레이터를 통과하여 봄베쪽으로 리턴되면서 결국에는 연료라인 상에 액체상태과 기체상태의 연료가 혼재하는 상태) 조건을 만족하지 않으면 상기 저압용 솔레노이드밸브(32)를 개방하여 연료라인의 라인압을 저압으로 제어하고, 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 상기 저압용 솔레노이드밸브(32)를 폐쇄시켜서 연료라인의 라인압을 고압으로 제어하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 엘피아이 엔진의 연료 공급 장치 및 그 방법의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서 운전자가 이그니션키를 온시키면 제어기가 시동경고램프(미도시됨)를 온시키고 연료펌프(12)를 작동시킨다.

이어서, 단계(S2)에서는 제어기가 액체상태 연료와 기체상태 연료가 혼재하는 부분적 냉각상태 조건을 만족하는지를 판단하여 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 단계(S3)를 수행하고, 부분적 냉각상태 조건을 만족하지 않으면 단계(S4)를 수행한다.

즉, 이그니션키가 온되면 센서에 의해 감지된 냉각수온, 흡기온도, 연료온도등을 입력받아서, 냉각수온이 기준범위 이내이고, 흡기온도가 제1기준치 보다 크고, 현재 연료온도와 전 사이클의 시동 오프시 연료온도의 온도차이가 제2기준치 보다 크며, 냉각수온과 연료온도 및 흡기온도가 모두 동일하지 않다면, 부분적 냉각상태 조건을 만족하는 것이라 판단하는 것이다.

상기 단계(S3)에서는 제어기가 저압용 솔레노이드밸브(32)를 폐쇄시키고, 이에 따라 연료라인(14)의 라인압이 고압용 압력레귤레이터(△P=8BAR)에 의해 제어되어 고압상태를 유지하도록 한다.

상기 단계(S4)에서는 연료압이 목표치에 도달했는지를 판단하여 목표치에 도달했으면 단계(S6)를 수행하고, 목표치에 도달하지 않았으면 단계(S5)를 수행한다. 이때, 연료조성과 라인온도로부터 포화증기압을 결정하는 테이블값을 엔진제어유니트에 미리 저장하였다가 이로부터 압력목표치를 결정한다. 특히 시동시에는 연료라인 온도 보다는 인젝터 내부 온도를 기준으로 목표압을 설정하는 것이 필요하다.

그리고, 단계(S5)에서는 시동경고램프의 온시간이 미리 설정되어 있는 최대시간(예를 들어, 2.5초)을 초과하였는가를 판단하여 초과하였으면 단계(S6)를 수행하고, 그렇지 않으면 단계(S4)를 반복한다.

상기 단계(S6)에서는 시동경고 램프를 오프시키고, 단계(S7)에서는 엘피아이 엔진을 시동시킨다. 이때 단계(S7) 이전에 운전자가 시동을 걸게 되면 ECU는 연료분사를 억제시킴에 의하여 시동이 불가하게 된다.

이어서, 단계(S8)에서는 상기와 같이 엘피아이 엔진 운전 중에 부분적 냉각 상태조건을 만족하는지를 판단하여 만족하면 단계(S9)를 수행한다.

상기 단계(S9)에서는 연료온도 평균차이가 목표치 보다 큰지를 판단하여 목표치 보다 크면 상기 단계(S8)를 반복하고, 목표치 이하이면 단계(S10)를 수행한다. 즉, 부분적 냉각 상태는 연료온도 특히 인젝터 내부의 온도가 높기 때문에 시동 종료 후에도 연료온도가 충분히 저하되었는지 확인후 저압용 솔레노이드밸브(32)를 개방시키기 위한 것이다.

이때, 연료온도 평균차이는, 먼저 소정 시간단위(예를 들어, 100ms)로 연료온도를 샘플링하고, 연속된 소정갯수(예를 들어, 10개, 즉 1초 동안)의 연료온도의 평균치를 구한 다음, 상기와 같이 연속적으로 구해지는 연료온도 평균치들의 차이로부터 구해진다.

상기 단계(S10)에서는 제어기가 저압용 솔레노이드밸브(32)를 개방하여 연료라인(14)의 라인압이 저압용 압력레귤레이터(18)에 의해 제어되도록 한다. 이때, 상기 저압용 솔레노이드밸브(32)는 상기 개방형 타입으로써 저압용 솔레노이드밸브(32)로 공급되는 전원을 차단하면 자동적으로 개방된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 엘피아이 엔진의 연료압력을 이원화시켜서 부분적 냉각상태에서는 연료라인압을 고압으로 제어하여 엘피아이 엔진의 시동성을 향상시킴과 더불어 시동대기시간을 단축 할 수 있고, 정상작동시에는 연료라인압을 더욱 낮출 수 있어 연료펌프 구동력 저감에 의해 연비를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 연료계통의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

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이그니션키가 온됨에 따라 시동경고 램프를 온시키고 연료펌프를 작동시키는 단계와;

연료가 액체상태와 기체상태로 혼재하는 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 연료라인의 라인압이 고압용 압력레귤레이터에 의해 제어되도록 저압용 솔레노이드밸브를 폐쇄시키는 단계와;

연료압이 목표치에 도달했으면 시동경고 램프를 오프시키고 엘피아이 엔진을 시동시키는 단계와;

엘피아이 엔진 운전 중에 부분적 냉각상태 조건을 만족하면 연료온도 평균차이가 목표치보다 작은 경우 저압용 솔레노이드밸브를 개방하여 연료라인의 라인압이 저압용 압력레귤레이터에 의해 제어되도록 하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 부분적 냉각상태 조건은 냉각수온이 기준범위 이내이고, 흡기온도가 제1기준치 보다 크고, 현재 연료온도와 전 사이클의 시동 오프시 연료온도의 온도차이가 제2기준치 보다 크며, 냉각수온과 연료온도 및 흡기온도가 모두 동일하지 않으면 부분적 냉각상태 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 엔진의 연료 공급 방법.