KR100767330B1 - 고압가스 분사량 제어장치 및 그것을 이용한 분사량제어방법 - Google Patents

고압가스 분사량 제어장치 및 그것을 이용한 분사량제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압가스 인젝터에서 분사량을 정밀하게 제어하기 위하여 분사시간, 전압, 전류, 가스온도, 가스압력 등의 변화를 보정하는 고압가스 분사량 제어 방법에 관한 것으로,
(1) 엔진으로부터 입력된 흡기배니폴드압력(MAP)과 엔진회전수(RPM)에 따라 기본분사량그래프(21)에 의해 기본분사량(Mbase)을 결정하는 단계와, (2) 온도센서부(17)에서 입력되는 가스온도(Tgas)에 따라 가스온도보정계수 산출그래프(22)에 의해 온도보정계수(FT)을 결정하는 단계와, (3) 압력센서부(18)에서 입력되는 가스압력(Pgas)에 따라 가스압력보정계수 산출그래프(23)에 의해 압력보정계수(FP)를 결정하는 단계와, (4) 분사량제어장치(16)에 내장된 인젝터 구동전압 측정회로에서 입력된 구동전압신호(VB)에 의해 구동전압보정계수 산출그래프(24)에 따라 구동전압보정계수(FP)를 결정하는 단계와, (5) 고압가스분사량(Mfi)을 산출하여 제어하는 단계, 를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다
고압가스 인젝터, 분사량, 솔레노이드 인젝터, 가스온도, 가스압력

Description

고압가스 분사량 제어장치 및 그것을 이용한 분사량 제어방법{High Pressure Injection Amount Control Appratus and Control Method Using the Same}
도 1은 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치의 분사량을 보정하는 방법을 도시한 개요도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명*
11: 고압 탱크 12: 차단 밸브
13: 압력조절기 밸브 14: 공통 분배관
15: 인젝터 결합부 16: 분사량 제어장치
17: 온도 센서부 18: 압력 센서부
본 발명은 고압가스 분사량 제어장치에 관한 것으로, 특히 고압 가스를 정밀하게 분사하기 위하여 온도 센서 및 압력 센서 등을 구비하는 고압가스 분사량 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 LPG를 사용하는 내연기관의 다점분사(MPI) 또는 실린더 직접분사(DI) 연료분사장치들은 LPG 연료를 액체 상태로 분사되며, 온도에 따라 밀도가 변화되므로 연료 분사량이 변화된다. 연료량의 임의적인 변화는 내연기관의 핵심기술인 정밀한 공연비 제어를 불가능하게 만든다.
액체 LPG는 온도에 따라 밀도가 상당히 크게 변화되므로, 인젝터에서 연료량을 정밀하게 제어하기 위해서는 LPG 온도에 따른 밀도변화를 보정할 필요가 있다. 저온에서는 연료의 밀도가 증가하므로 동일한 분사기간에 대하여 연료분사량이 증가하고, 고온에서는 연료밀도가 감소하므로 연료 분사량이 감소한다. 따라서 온도변화에 따라 일정한 연료량을 분사하기 위해서는, 연료온도를 측정하고, 변화되는 연료의 온도에 따라 밀도 변화를 계산하고, 이를 실제 인젝터의 구동기간으로 환산하여야 한다.
그러나 종래의 고압가스 분사제어장치의 고압가스 공통분배관에는 온도센서부와, 압력센서부 등을 구비하고 있지 않아서 가스온도와 가스압력을 측정할 수 없으므로, 고압가스 분사제어장치에서 분사량을 정밀하게 계산할 수 없었다는 문제점이 있었다. 이에 따라 가스의 분사량을 정밀하게 제어하지 못하게 되어 가스의 낭비 요인 및 불량의 원인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 고압가스의 가스 온도와 가스 압력을 정확하게 측정하고, 정밀하게 제어할 수 있는 고압가스 분사량 제어장치를 제공 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이와 같은 고압가스 분사량 제어장치를 제어하는 방법을 제공 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치는, LPG 가스를 저장하고 있는 고압 탱크(11)와, 상기 고압 탱크(11)에서 배출되는 가스를 개폐하기 위한 가스 차단 밸브(12)와, 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기 밸브(13)와, 공급받은 가스를 분배하기 위한 공통 분배관(14)과, 가스를 분사하는 인젝터를 결합하는 인젝터 결합부(15)로 구성된 분사장치로서, 상기 인젝터(15)에서 분사되는 분사량을 분사되는 가스의 온도 및 압력에 따라 제어하는 분사량 제어장치(16)와, 고압 가스의 온도를 감지하여 측정하기 위한 온도 센서부(17), 및 가스의 압력을 감지하고 측정하는 압력 센서부(18),를 구비함으로써 달성할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 방법은, 고압가스 분사량 제어장치의 제어 방법으로서, 다음의 수학식, Mfi = Mbase × FT × FP × FB 를 만족하는 것을 특징으로 하는 고압가스 분사량 제어 방법. (여기에서, Mfi는 고압 가스분사량, Mbase 는 기본 분사량, FT 는 온도보정계수, FP 는 압력보정계수, FB 는 구동전압보정계수 를 각각 나타낸다). 으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명에 의한 고압가스 분사량을 제어하는 방법은,
(1) 엔진으로부터 입력된 흡기배니폴드압력(MAP)과 엔진회전수(RPM)에 따라 기본분사량그래프(21)에 의해 기본분사량(Mbase)을 결정하는 단계와,
(2) 온도센서부(17)에서 입력되는 가스온도(Tgas)에 따라 가스온도보정계수 산출그래프(22)에 의해 온도보정계수(FT)을 결정하는 단계와,
(3) 압력센서부(18)에서 입력되는 가스압력(Pgas)에 따라 가스압력보정계수 산출그래프(23)에 의해 압력보정계수(FP)를 결정하는 단계와,
(4) 분사량제어장치(16)에 내장된 인젝터 구동전압 측정회로에서 입력된 구동전압신호(VB)에 의해 구동전압보정계수 산출그래프(24)에 따라 구동전압보정계수(FP)를 결정하는 단계와,
(5) 고압가스분사량(Mfi)을 산출하여 제어하는 단계, 를 구비하여 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치의 구성을 도시한 구성도이다. 도 1에서 부호 11은 LPG 가스를 저장하고 있는 고압 탱크, 12는 고압 탱크에서 배출되는 가스를 개폐하기 위한 가스 차단 밸브, 13은 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기 밸브, 14는 공급받은 가스를 분배하기 위한 공통 분배관, 15는 가스를 분사하는 인젝터를 결합하는 인젝터 결합부, 16은 상기 인젝터(15)에서 분사되는 분사량을 제어하는 분사량 제어장치, 17은 고압 가스의 온도를 감지하 여 측정하기 위한 온도 센서부, 18은 가스의 압력을 감지하고 측정하는 압력 센서부를 각각 도시한다.
본 발명에 의한 고압가스 분사량 제어장치는, LPG 가스를 저장하고 있는 고압 탱크(11)와, 상기 고압 탱크(11)에서 배출되는 가스를 개폐하기 위한 가스 차단 밸브(12)와, 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기 밸브(13)와, 공급받은 가스를 분배하기 위한 공통 분배관(14)과, 가스를 분사하는 인젝터를 결합하는 인젝터 결합부(15)로 구성된 분사장치에 있어서, 상기 인젝터(15)에서 분사되는 분사량을 분사되는 가스의 온도 및 압력에 따라 제어하는 분사량 제어장치(16)와, 고압 가스의 온도를 감지하여 측정하기 위한 온도 센서부(17), 및 가스의 압력을 감지하고 측정하는 압력 센서부(18)를 구비함으로써 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 고압가스 분사량 제어장치의 동작을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 공통 분배관(14)에는 온도센서와 압력센서를 결합할 수 있는 구조로 제작되는 것으로, 온도 센서부(17)와 압력 센서부(18)를 부착하고 있다.
또 고압가스 분사량제어장치(16)는 고압가스의 온도와 압력, 그리고 구동전압을 측정하고, 내장된 프로그램에 의하여 고압가스 분사량을 정밀하게 제어할 수 있는 장치이다.
도시한 바와 같이, 고압탱크(11)에 저장된 고압가스는 차단밸브(12)를 통과하여 압력조절기 밸브(13)에서 적정압력으로 감소된다. 상기 압력조절기 밸브(13)d의 배출가스는 공통분배관(14)에 공급되어, 고압가스를 여러 곳으로 분사하기 위한 다수의 인젝터 결합부(15)를 구비하고 있어서 가스인젝터를 결합할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 공통분배관(14)은 분사되는 고압가스량의 온도와 압력을 측정하기 위하여 온도센서부(17)와 압력센서부(18)가 외부로 돌출되어 있다.
본 발명에 따른 고압가스 분사량제어장치(16)는 제어프로그램이 내장된 마이크로콘트롤러, 센서신호입력, 분사제어신호출력 등의 여러 가지 입출력을 담당하는 전자회로로 구성되어 있으며, 내부에서 인젝터 전압을 측정할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치의 연료 분사량을 제어 하는 방법에 대해 도 2를 참조하면서 설명하기로 한다. 고압가스를 정밀하게 분사할 때 솔레노이드 인젝터가 사용되는 것이 알려져 있다. 그런데, 이러한 솔레노이드 인젝터는 전기적인 특성과 고압가스가 통과하는 노즐의 특성에 영향을 받는다. 따라서 분사시간, 전압, 전류, 가스온도, 압력에 따라 분사량이 결정된다.
도 2는 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치의 분사량을 보정하는 방법을 도시한 개요도이다.
본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치에 내장된 제어프로그램에서 연료분사량을 제어하는 방법은 도 2에 도시된 바와 같다.
먼저, 엔진으로부터 입력된 흡기배니폴드압력(MAP)과 엔진회전수(RPM)에 따라 기본분사량그래프(21)에 의해 기본분사량(Mbase)이 결정된다.
다음으로, 도 1의 온도센서부(17)에서 입력되는 가스온도(Tgas)에 따라 가스온도보정계수 산출그래프(22)에 의해 온도보정계수(FT)가 결정된다.
또, 도 1의 압력센서부(18)에서 입력되는 가스압력(Pgas)에 따라 가스압력보정계수 산출그래프(23)에 의해 압력보정계수(FP)가 결정된다.
또한, 도 1의 분사량제어장치(16)에 내장된 인젝터 구동전압 측정회로(도시 생략)에서 입력된 구동전압신호(VB)에 의해 구동전압보정계수 산출그래프(24)에 따라 구동전압보정계수(FP)가 결정된다.
최종적으로 고압가스분사량(Mfi)은 도 2에 도시하여 설명한 바와 같이 아래의 수학식으로 산출된다.
Mfi = Mbase × FT × FP × FB
여기에서, Mfi 는 고압 가스분사량, Mbase 는 기본 분량, FT 는 온도보정계수, FP 는 압력보정계수, FB 는 구동전압보정계수 를 각각 나타낸다.
이와 같이 함으로써, 본 발명에 의한 고압가스 분사량 제어장치의 고압가스 분사량을 출력하도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고압가스 분사량 제어장치에 의하면, 고압가스의 가스 온도와 가스 압력을 정확하게 측정하고, 정밀하게 제어할 수 있는 고압가스 분사량 제어장치를 제공할 수 있다.
또, 상술한 제어방법에 의하여, 고압가스 분사량 제어장치를 정밀하게 제어하는 방법을 제공할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세하게 기술하였지만, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 응용 및 적용 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 응용 및 적용이 실질적으로 동일한 기능과 구조를 가지는 이상 균등의 영역에서 첨부된 특허청구범위에 속함이 당연하다고 봐야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 다음의 수학식, Mfi = Mbase × FT × FP × FB 를 만족하는 고압가스 분사량 제어 방법(여기에서, Mfi는 고압 가스분사량, Mbase 는 기본 분사량, FT 는 온도보정계수, FP 는 압력보정계수, FB 는 구동전압보정계수 를 각각 나타낸다)에 있어서,
    (1) 엔진으로부터 입력된 흡기배니폴드압력(MAP)과 엔진회전수(RPM)에 따라 기본분사량그래프(21)에 의해 기본분사량(Mbase)을 결정하는 단계와,
    (2) 온도센서부(17)에서 입력되는 가스온도(Tgas)에 따라 가스온도보정계수 산출그래프(22)에 의해 온도보정계수(FT)을 결정하는 단계와,
    (3) 압력센서부(18)에서 입력되는 가스압력(Pgas)에 따라 가스압력보정계수 산출그래프(23)에 의해 압력보정계수(FP)를 결정하는 단계와,
    (4) 분사량제어장치(16)에 내장된 인젝터 구동전압 측정회로에서 입력된 구동전압신호(VB)에 의해 구동전압보정계수 산출그래프(24)에 따라 구동전압보정계수(FP)를 결정하는 단계와,
    (5) 고압가스분사량(Mfi)을 산출하여 제어하는 단계, 를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압가스 분사량 제어 방법.
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