KR100587854B1 - 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

연료 온도가 소정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝터에 남아 있는 잔여 연료의 특성으로 인해 시동 시 저하되는 가스 인젝터의 열림 성능을 향상시킬 수 있도록 한 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 메인 이씨유에서 가솔린 인젝션 라인을 통해 수신된 가솔린 인젝션 신호로부터 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터로 공급하는 서브 이씨유를 가지는 LPI 차량의 가스 인젝션신호 제어 방법에 있어서, a) 연료 탱크 내의 온도 센서로부터 연료 온도신호를 수집하는 단계; b) 상기 a) 단계로부터 수집된 연료온도신호가 설정치 이상인 지를 체크하여 설정치 이상인 경우 시동 시 가스 인젝션 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터에 공급하고, 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 시동 시 가스 인젝션신호의 전압이 그라운드로 떨어진 후 다시 소정 전압으로 상승되는 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계를 포함한다.

자동차, LPI 시스템, ECU, 가스 인젝터, 가스 인젝션신호

Description

엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법{apparatus and method For controlling LPG injector of LPI car}

도 1은 일반적인 LPI 차량의 가스 인젝션신호의 전압 및 전류 파형을 보인 도이다.

도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 3은 도 2의 가스 인젝션신호의 전압 및 전류 파형을 보인 도이다.

도 4는 도 2의 가스 인젝션신호의 전압 및 전류 파형을 보인 도이다.

도 5는 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 연료 탱크 13 : 연료 펌프

17 : 가스 인젝터 23 : 압력 센서

31 : 서브 이씨유 33 : 메인 이씨유

본 발명은 엘피아이(Liquefied Petroleum Injection) 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료 온도가 소정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝터에 남아 있는 잔여 연료의 특성으로 인해 시동 시 저하되는 가스 인젝터의 열림 성능을 향상시킬 수 있도록 한 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 연료 중 엘피지(Liquefied Petroleum Gas) 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 장점이 있기 때문에 일부의 승용차와 승합차 등에 사용되고 있으며 대형차에도 적용시킬 예정에 있다.

상기 자동차의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 이를 기화시키게 되면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에 가솔린과 경유에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게 되며 베이퍼록(Vapor-Lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상의 발생을 방지할 수 있어 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 그 적용 범위가 점차로 증가되고 있는 추세이다.

여기서, 상기 엘피지 연료 장치는 연료 펌프를 이용하여 엘피지 연료를 액상으로 가스 인젝터에 공급하고, 이 가스 인젝터를 통해 엘피지 연료를 실린더로 분사하며, 이 분사된 이 엘피지 연료는 공기가 혼합한 후 기화하여 엔진을 구동시킨다.

따라서, 엘피지 및 가솔린 겸용 차량은 엘피지 연료 사용이 필요한 기화기(Vaporizer)와 믹서(Mixer) 및 엘피지 연료 탱크(Bomber), 엘피지 연료의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 서브 이씨유를 필수 적으로 구비되어야 한다.

그러나, 최근 차량에는 이씨유의 가스 인젝터 제어를 통해 LPG를 인젝터(Injector)를 통하여 연소실에 직접 분사 시키는 엘피아이(LPI: Liquefied Petroleum Injection) 방식을 채택하여 별도의 믹서와 증발기를 사용하지 않고, 연비 및 동력 성능이 향상시킬 수 있다.

이러한 일반적인 LPI 차량에 있어, 점화 스위치가 온되면, 메인 이씨유에서 출력된 가솔린 인젝션 신호를 수신한 서브 이씨유는 가솔린 인젝션 신호를 가스 인젝션신호로 변환시켜 가스 인젝터로 공급한다. 이 경우 서브 이씨유는 엔진의 상태에 따라 가솔린 인젝션 신호를 보정하기 위한 보정치를 생성하고, 이 생성된 보정치가 보상된 가솔린 인젝션신호로부터 가스 인젝션 신호를 발생한다.

상기 일반적인 LPI 차량에 있어, 가스 연료인 경우 연료 온도가 낮아지면 잔여 연료의 끈적임으로 인해 시동 시 가스 인젝터의 열림 성능이 저하된다. 이때 인젝터에 계속해서 전류가 흐르게 되면 인젝터의 내구성에 문제가 생기기 때문에 일반적인 경우에는 전류를 단락(hold) 하게된다.

즉, 상기 가스 인젝터는 상기 서브 이씨유에서 공급되는 가스 인젝션신호에 따라 도 1의 a)에 도시된 바와 같은 전압과 도 1의 b)에 도시된 바와 같은 전류가 공급된다.

즉, 도 1의 a)에 도시된 전압이 그라운드(ground)로 떨어질 때 가스 인젝터가 열리고, 이 가스 인젝터가 열리는 동안 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 약 1A 정도의 낮은 전류가 흐르게된다. 이 경우 시동 시 순간적인 가스 인젝터의 열림 속 도가 낮아져 가스 인젝터에 남아 있는 잔여 연료로 인해 시동성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료 온도에 따라 시동 시 저항이 낮은 가스 인젝터를 사용하여 전류를 순간적으로 흘러 가스 인젝터의 열림 성능을 향상시킴으로써, 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 LPI 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치는,

메인 이씨유에서 발생된 가솔린 인젝션 신호로부터 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터로 공급하는 서브 이씨유를 가지는 LPI 차량의 가스 인젝터 제어 장치에 있어서,

연료 탱크 내의 연료온도를 감지하는 연료온도 센서; 및

상기 연료온도센서의 연료온도가 설정치 이상일 때 시동 시 가스 인젝션 주기 중 폴링 에지에서 라이징 에지로 천이되는 동안에는 제1 소정 전류를 공급한 후 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하고, 연료온도가 설정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝션 주기 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 가스 인젝션신호를 발생하는 서브 이씨유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝션신호 제어 방법은,

메인 이씨유에서 가솔린 인젝션 라인을 통해 수신된 가솔린 인젝션 신호로부터 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터로 공급하는 서브 이씨유를 가지는 LPI 차량의 가스 인젝션신호 제어 방법에 있어서,

a) 연료 탱크 내의 온도 센서로부터 연료 온도신호를 수집하는 단계;

b) 상기 a) 단계로부터 수집된 연료온도신호가 설정치 이상인 지를 체크하여 설정치 이상인 경우 시동 시 가스 인젝션 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터에 공급하고, 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계;

c) 상기 b) 단계에서 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 시동 시 가스 인젝션신호의 전압이 그라운드로 떨어진 후 다시 소정 전압으로 상승되는 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 연료 온도센서로부터 공급되는 연료온도가 설정치 이상인 경우 가스 인젝션 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터에 공급하고 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하며, 상기 연료 온도가 설정치 이하일 때 가스 인젝션 주기 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급시킴으로써, 연료온도가 설정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝터의 순간 열림 속도를 신속하게 제어하여 가스 인젝터에 남아 있는 잔여 연료로 인해 저하된 시동성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한 다. 단 본 발명의 LPI 시스템을 채택한 차량을 일 예로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 인젝터 제어 장치는, 연료 탱크(11), 연료 펌프(13), 연료 온도 센서(15), 가스 인젝터(17), 압력 센서(23), 서브 이씨유(31), 메인 이씨유(33)로 구성된다.

상기 서브 이씨유(31)는 메인 이씨유(33)로부터 공급되는 가솔린 인젝션신호를 수신하여 가스 인젝션신호를 발생하는 프로그램과 상기 연료 탱크(11) 내에 설치되어 연료온도를 감지하는 연료 온도센서(15)로부터 공급되는 연료온도신호에 따라 상기 가스 인젝션신호의 전류를 가변시키는 프로그램을 포함한다.

즉, 상기 서브 이씨유(31)는 상기 연료온도신호가 설정치 이상인 경우 가스 인젝션신호의 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터(17)에 공급하고, 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급하도록 구비되고, 또한, 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 가스 인젝션 주기 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급하도록 구비된다.

여기서, 상기 가스 인젝터로 공급되는 전류는 도 3의 b)에 도시된 바와 같다. 즉, 상기 제1 소정 전류의 피크치가 4A이고, 제2 소정 전류의 피크치는 1A이다. 또한, 상기 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 제3 소정 전류의 피크치는 4A이다.

한편, 상기 연료 탱크(11)는 엘피지 연료를 액화 상태로 저장한다. 상기 연료 펌프(13)는 상기 서브 이씨유(31)로부터 공급되는 펌프제어신호에 따라 연료펌프 릴레이를 통해 공급되는 전원에 의해 동작되도록 구비된다. 따라서, 상기 연료 펌프(13)의 구동으로 상기 연료 탱크(11) 안의 엘피지 연료를 액화 상태로 토출된다.

그리고, 상기 가스 인젝터(17)는 상기 서브 이씨유(31)로부터 공급되는 가스 인젝션신호에 따라 상기 연료 탱크(11)에서 토출된 엘피지 연료를 액상 상태로 실린더(미도시됨) 내로 분사시킨다.

그리고, 상기 가스 인젝터(17)의 여분의 엘피지 연료를 연료 탱크(11) 내로 되돌리고, 상기 압력 센서(23)는 상기 연료 탱크(11)와 가스 인젝터(17) 간의 연료 압력을 일정하기 유지하기 위하여 연료 탱크(11)로 되돌려진 엘피지 연료의 압력을 감지하고, 이 감지된 엘피지 연료의 압력을 서브 이씨유(31)로 제공한다.

상기 서브 이씨유(31)는 이 감지된 연료 호스(21)내의 엘피지 연료압에 따라 연료 호스(21) 내의 연료압과 연료 탱크(11) 내의 연료압의 차를 일정하게 유지시킨다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 엘피아이 차량에 있어, 점화 스위치(미도시됨)을 온(on)임을 나타내는 시동키 신호가 상기 서브 이씨유(31)에 공급되면, 상기 서브 이씨유(31)는 상기 연료 탱크(11)로부터 가스 인젝터(17)까지 연료의 압력을 생성시켜 운전을 위한 조건을 갖춘다.

즉, 점화 스위치가 온(on)되면, 연료 펌프(13)가 온(on)상태로 동작되어 연료 탱크(11)와 가스 인젝터(17)까지의 연료압은 연료 탱크(11)내의 연료압보다 소정치 이상으로 유지되며, 엘피지 가스는 액상을 유지된다.

이때 점화 스위치가 시동 위치에 놓으면, 상기 메인 이씨유(33)는 외부로부 터 공급되는 공기량에 따라 가솔린 인젝션신호를 발생하여 가솔린 인젝션 라인을 통해 서브 이씨유(31)로 공급된다. 또한, 상기 연료 탱크(11) 내의 연료온도센서(15)로부터 발생된 연료 온도신호가 서브 이씨유(31)로 공급된다.

상기 서브 이씨유(31)는 연료온도신호가 설정치 이상인 지를 체크하여 설정치 이상인 경우 가스 인젝션신호의 한 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 4A의 피크치를 가지는 제1 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급하고, 전압이 소정 전압을 상승될 때 1A의 피크치를 가지는 제2 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급한다,

또한, 상기 서브 이씨유(31)는 상기 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 가스 인젝션 주기 동안 4A의 피크치를 가지는 제3 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급한다.

상기 서브 이씨유(31)로부터 공급되는 가스 인젝션신호를 받은 가스 인젝터(17)는 연료 펌프(13)의 동작에 의해 연료 탱크(11)에서 토출된 액상의 엘피지 가스를 상기 가스 인젝션신호에 따라 실린더 내로 분사시킨다.

그리고, 상기 가스 인젝터(17)에 의해 분사된 액상 엘피지 연료는 에어 클리너(미도시됨)을 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭발 행정을 실행한다. 그리고, 상기 여분의 엘피지 연료는 연료 탱크(11)로 되돌려진다.

상기 가스 인젝터(17)의 여분의 엘피지 연료를 연료 탱크(11) 내로 되돌리고, 상기 압력 센서(23)는 상기 연료 탱크(11)와 가스 인젝터(17) 간의 연료 압력을 일정하기 유지하기 위하여 연료 탱크(11)로 되돌려진 엘피지 연료의 압력을 감지하고, 이 감지된 엘피지 연료의 압력을 서브 이씨유(31)로 제공한다.

상기 서브 이씨유(31)는 이 감지된 연료 호스(21)내의 엘피지 연료압에 따라 연료 호스(21) 내의 연료압과 연료 탱크(11) 내의 연료압의 차를 일정하게 유지시킨다.

도 5는 도 2에 도시한 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 메인 이씨유(33)는 외부로부터 공급되는 공기량을 수신하고, 이 수신된 공기량에 따라 가솔린 인젝션신호를 발생하며, 상기 발생된 가솔린 인젝션신호는 인젝션 라인을 통해 서브 이씨유(31)로 제공된다(단계 301). 또한, 연료 온도센서(15)로부터 발생된 연료온도신호가 서브 이씨유(31)로 공급된다(단계 303)

상기 서브 이씨유(31)는 수신되 연료온도신호가 설정치 이상인 지를 체크하여(단계 305) 연료온도신호가 설정치 이상인 경우 발생된 가스 인젝션신호의 한 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 4A의 피크치를 가지는 제1 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급한 후(단계 307), 전압이 소정 전압으로 상승될 때 1A의 피크치를 가지는 제2 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급한다(단계 309).

한편, 상기 단계(305)를 통해 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 상기 서브 이씨유(31)는 발생된 가스 인젝션신호의 전압이 그라운드로 떨어진 후 다시 소정 전압으로 상승되는 동안 4A의 피크치를 가지는 제3 소정 전류를 가스 인젝터(17)로 공급한다(단계 311).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치 및 방법은, 연료 온도센서로부터 공급되는 연료온도가 설정치 이상인 경우 가스 인젝션 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터에 공급하고 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하며, 상기 연료 온도가 설정치 이하일 때 가스 인젝션 주기 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급시킴으로써, 연료온도가 설정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝터의 순간 열림 속도를 신속하게 제어하여 가스 인젝터에 남아 있는 잔여 연료로 인해 저하된 시동성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

본 발명의 실시 예는 하나의 실시 예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성요소의 많은 변형 및 변경이 가능함을 물론이며, 본 발명이 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.

Claims (8)

1. 메인 이씨유에서 발생된 가솔린 인젝션 신호로부터 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터로 공급하는 서브 이씨유를 가지는 LPI 차량의 가스 인젝터 제어 장치에 있어서,

   연료 탱크 내의 연료온도를 감지하는 연료온도 센서; 및

   상기 연료온도센서의 연료온도가 설정치 이상일 때 시동 시 가스 인젝션 주기 중 폴링 에지에서 라이징 에지로 천이되는 동안에는 제1 소정 전류를 공급한 후 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하고, 연료온도가 설정치 이하일 때 시동 시 가스 인젝션 주기 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 가스 인젝션신호를 발생하는 서브 이씨유를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 제1 소정 전류는 4A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 소정 전류는 1A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3 소정 전류는 4A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는
5. 메인 이씨유에서 가솔린 인젝션 라인을 통해 수신된 가솔린 인젝션 신호로부터 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터로 공급하는 서브 이씨유를 가지는 LPI 차량의 가스 인젝션신호 제어 방법에 있어서,

   a) 연료 탱크 내의 온도 센서로부터 연료 온도신호를 수집하는 단계;

   b) 상기 a) 단계로부터 수집된 연료온도신호가 설정치 이상인 지를 체크하여 설정치 이상인 경우 시동 시 가스 인젝션 주기 중 전압이 그라운드로 떨어질 때 제1 소정 전류를 가스 인젝터에 공급하고, 전압이 소정 전압을 상승될 때 제2 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계; 및

   c) 상기 b) 단계에서 연료온도신호가 설정치 이하인 경우 시동 시 가스 인젝션신호의 전압이 그라운드로 떨어진 후 다시 소정 전압으로 상승되는 동안 제3 소정 전류를 가스 인젝터로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 b) 단계의 제1 소정 전류는 4A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 b) 단계의 상기 제2 소정 전류는 1A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 c) 단계의 제3 소정 전류는 4A의 피크치를 가지는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 가스 인젝터 제어 방법.

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