KR100767518B1

KR100767518B1 - Ｌｐｉ시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법

Info

Publication number: KR100767518B1
Application number: KR1020060070224A
Authority: KR
Inventors: 최홍석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2007-10-17

Abstract

본 발명은 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법은 주입된 연료 가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진, 상기 엔진의 연소실에 연료인 가스를 주입하는 가스 인젝터들, 상기 연료 가스를 저장하는 LPG 연료탱크들, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 각각 배치되어 가스 공급을 제어하는 컷 오프 솔레노이드 밸브들, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 개폐에 필요한 전원을 공급하는 배터리, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 배치되어 상기 LPG 연료탱크들에서 공급된 가스의 압력을 저압으로 낮추는 압력 레귤레이터, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성과 엔진 컨트롤 유닛간의 캔 통신이 가능한 인터페이스 모듈 및 시동키의 구동신호에 따라 초기 동력을 생성하여 엔진에 전달하는 스타트 모터를 포함하는 차량에 있어서, 상기 차량의 키 온 상태시, 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐하기 위한 규정 전압 이상인지 확인하는 단계; 상기 스타트 모터의 구동신호를 수신하는 단계; 상기 구동신호를 상기 인터페이스 모듈을 통하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브에 전달하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계; 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 전체 개폐전압보다 낮은 경우, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 배터리 전압에 의하여 개폐할 수 있는 소수 그룹으로 분할하는 단계; 및 상기 소수 그룹으로 분할된 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 구동신호 수신이후 상기 배터리 전압을 이용하여 순차적으로 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

LPG, LPI 시스템, 고압 분사, 인젝터 누기

Description

ＬＰＩ시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법{Fuel Leak Protection Method Using a Liquefied Petroleum Injection System}

도 1은 종래 연료 누기 현상을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 및 엔지 주요 구성부를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법을 나타낸 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : LPG 연료 탱크 20 : 컷 오프 솔레노이드 밸브

30 : 저압 레귤레이터 40 : 가스 인젝터

50 : 엔진 60 : 인터페이스 모듈

70 : 엔진 컨트롤 유닛 80 : 스타트 모터

90 : 배터리

본 발명은 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법에 관한 것으로, 특히 차량의 키 오프 후 다시 시동키 온할 경우, 컷 오프 솔레노이드 밸브에 관계없이 호스에 저장된 연료가 먼저 주입됨으로써 발생하는 연료의 누기 현상을 방지할 수 있는 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법에 관한 것이다.

최근에 개발되어 적용되고 있는 LPI(Liquefied Petroleum Injection) 시스템은 LPG(liquefied petroleum gas : 액화 석유 가스) 연료를 고압 액상화 시켜 인젝터(Injector)를 이용하여 기통별로 연료를 분사하는 기술이다. 이 LPI 시스템은 가솔린엔진과 같은 MPI(multi point injecter type)방식으로 연비우수 및 출력/가속성능 등이 대폭 향상되었다. LPI 시스템은 기존 LPG 차량의 믹서(MIXER) 방식과 비교하여, 엔진의 가장 큰 특징은 인젝터를 이용, 고압의 액체상태로 연료를 직접 분사한다는 차이 점이 있다. 이에 따라, LPI 시스템은 기화기, 믹서 등의 기존 엔진장치는 더 이상 불필요한 반면, 파워 및 가속성능, 연비, 배기가스 등이 획기적으로 개선시켰으며, 또한, 겨울철 시동불량 등 기존 품질문제도 근본적으로 개선시켰다.

이를 상세히 하면, 기존 LPG엔진은 액체상태로 있는 LPG를 기화시킨 뒤 공기를 혼합하여 연소실로 분사하는 MIXER 방식이므로 겨울철 "시동불량" 및 "타르발생" 등의 문제점이 있었고, 미연소된 연료가 흡기관 방향으로 역류되어 흡기관 내 부에서 연소되는(굉음동반) "역화현상(Back Fire)"의 위험등 많이 생기는 문제점이 있었다. 그러나, LPI엔진은 LPG연료의 기화과정을 없애고 MIXER도 불필요하기 때문에 구조가 효율적이며, 기존 LPG엔진의 제반 문제점을 해결할 수 있다.

이러한, LPI 시스템의 시동요령은 먼저, 초기시동시 연료라인에 연료압이 형성되기 위한 시간이 필요하기 때문에 시동 키 ON 위치에서 LPI램프 점등 및 소등 확인후 시동(START)을 하게 된다. 이 경우에는 계기판의 LPI 램프가 점등되고, 시동은 LPI 램프 소등후 가능하게 된다. 이러한 LPI 2.0 엔진에 대하여 간략히 살펴보면, 먼저, 최대출력(ps/rpm): 164마력(기존 138마력)으로 기존과 비교하여 18.8%향상되었으며, 최대토크(kg.m/rpm): 24.8/4000(기존 22.8/3500)으로, 8.8%향상, 인증연비(km/ℓ): 7.4 (기존 7.2), 2.8%향상(3등급), 정속연비(60km/ℓ): 13.9(기존 12.8), 8.6%향상되었다.

이러한, LPI 엔진은 자연과 사람을 생각하는 환경친화적 엔진입니다. 즉, LPI 엔진은 규제강화된 산화수소와 증발가스의 배출억제 뿐만아니라 일산화탄소와 질소산화물 까지도 규제치 대비 현저히 낮게 배출하는 친환경 기술이다. LPG엔진의 제반 품질문제 즉, 기존 믹서타입의 LPG엔진은 겨울 "시동성불량", "타르발생", "역화현상" (미연소된 연료역류로 굉음동반)의 문제점이 발생하나 LPI엔진은 "-25℃까지 시동가능"하며 "타르"와 "역류현상"이 없다.

이러한 LPI 차량은 시동이 OFF 되면 연료Tank와 엔진 Regulator UNIT에 장착된 연료차단 밸브가 닫히게 되고, 두 차단밸브 사이의 연료호스 사이에는 연료가 잔존하게 된다. 시동이 꺼지고 시간이 지나면, Fan이 구동을 안하기 때문에 일정 시간(약 30분)동안 엔진온도가 상승하게 되고, 온도가 상승하면 연료호스 내의 연료의 압력도 함께 상승하게 된다 압력이 상승함으로써, Injector에 Leak가 발생하고 연료가 연소실내에 들어가 다음 시동시에 연소실에 잔존하고 있는 연료로 인하여 공기량 대비 연료량이 많아져 HC 배출이 상승하게 된다. 이를 개선키 위하여 Injector 끝단에 별도의 컷 오프 솔레노이드 . 밸브를 추가하여 시동 off후 Injector에서 발생 하는 Leak를 방지하도록 하고 있다.

그러나, 종래의 LPI 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같이 Key-on 후 5초간 Pump가 3회 이상 고속 구동할 경우, 연료 라인 압력이 급격히 상승하여 인젝터(Injector)에 누기가 있을 경우 Key-on 시간 동안 연료가 흡기매니폴드로 누출되는 연료 누기 현상이 발생하게 된다. 특히, 이러한 문제에 있어서, 연료 탱크의 연료 공급을 제어하는 밸브인 컷 오프 솔레노이드 밸브(Cut-off Sol)가 Key-on시 개방되므로 Key on 직후 시동을 걸지 않고 대기할 경우 누기 인젝터에서 누기가 지속적으로 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 엔진 컨트롤 유닛이 스타크 모터의 구동신호를 인식하는 시점에서, 캔 통신을 통하여 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐를 조절함으로써, 연료의 누기 없이 정상적으로 시동을 걸 수 있도록 하는 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법을 제안하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법은 주입된 연료 가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진, 상기 엔진의 연소실에 연료인 가스를 주입하는 가스 인젝터들, 상기 연료 가스를 저장하는 LPG 연료탱크들, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 각각 배치되어 가스 공급을 제어하는 컷 오프 솔레노이드 밸브들, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 개폐에 필요한 전원을 공급하는 배터리, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 배치되어 상기 LPG 연료탱크들에서 공급된 가스의 압력을 저압으로 낮추는 압력 레귤레이터, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성과 엔진 컨트롤 유닛간의 캔 통신이 가능한 인터페이스 모듈 및 시동키의 구동신호에 따라 초기 동력을 생성하여 엔진에 전달하는 스타트 모터를 포함하는 차량에 있어서, 상기 차량의 키 온 상태시, 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐하기 위한 규정 전압 이상인지 확인하는 단계; 상기 스타트 모터의 구동신호를 수신하는 단계; 상기 구동신호를 상기 인터페이스 모듈을 통하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브에 전달하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계; 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 전체 개폐전압보다 낮은 경우, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 배터리 전압에 의하여 개폐할 수 있는 소수 그룹으로 분할하는 단계; 및 상기 소수 그룹으로 분할된 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 구동신호 수신이후 상기 배터리 전압을 이용하여 순차적으로 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐하기 위한 규정 전압 이상인지 확인하는 단계; 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 전체 개폐전압보다 낮은 경우, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 배터리 전압에 의하여 개폐할 수 있는 소수 그룹으로 분할하는 단계; 및 상기 소수 그룹으 로 분할된 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 구동신호 수신이후 상기 배터리 전압을 이용하여 순차적으로 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 컷 오프 솔레노이드 밸브 개방을 위한 상기 규정 전압은 엔진 컨트롤 유닛으로부터 캔 시스템을 통해 받는 냉각수온의 함수인 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템이 적용되는 차량의 LPI 시스템 다이아그램을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템이 적용되는 차량의 LPI 시스템 다이아그램은 주입된 연료 가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진(50), 엔진(50)의 연소실(52)에 연료인 가스를 주입하는 가스 인젝터(40)들, LPG 가스를 저장하는 LPG 연료탱크(10)들, LPG 연료탱크(10)들 가스 인젝터(40)들 사이에 배치되어 가스 공급을 제어하는 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)들, 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)들의 개폐에 필요한 전원을 공급하는 배터리(90), LPG 연료탱크(10)들과 가스 인젝터(40)들 사이에 배치되어 LPG 연료탱크(10)들에서 공급된 가스의 압력을 저압으로 낮추는 압력 레귤레이터(30), LPG 연료탱크(10)들 및 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU)(70), LPG 연료탱크(10)들 및 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성과 엔진 컨트롤 유닛(70)간의 통신을 위한 인터페이스 모듈(60) 및 스타트 모터(80)를 포함하여 구성된다.

엔진(50)은 주입되는 연료 가스를 연소시키고, 연소된 힘을 이용하여 동력을 발생한 후, 이를 모터에 전달함으로서, 차량을 구동시키는 장치이다.

가스 인젝터(40)는 엔진(50)의 연소실(52)에 가스를 주입하는 장치로서, 가스를 고압의 액상으로 분사하게 된다.

LPG 연료탱크(10)는 LPG 가스를 저장하는 저장고로서, 연료 펌프(12)를 이용하여 탱크에 저장된 연료를 가스 인젝터(40)에 공급하게 된다. LPG 연료탱크(10)에 포함된 연료 펌프(12)는 엔진의 회전수에 대응하여 그 양을 조절하게 된다.

컷 오프 솔레노이드 밸브(20)는 LPG 연료탱크(10)와 가스 인젝터(40) 사이에 배치되어 LPG 연료탱크(10)에 저장된 가스가 연료 펌프(12)에 의하여 펌핑되어 연소실(52)에 공급 될 때, 그 공급을 제어하게 된다. 이러한 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)는 인터페이스 모듈(60)을 통하여 엔진 컨트롤 유닛(70)에 제어를 받게 된다.

배터리(90)는 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)의 개폐를 위한 신호 및 전력을 공급한다.

압력 레귤레이터(30)는 LPG 연료탱크(10)와 가스 인젝터(40) 사이에 배치되어 LPG 연료탱크(10)에서 펌핑되어 공급되는 고압의 가스를 엔진(50)에 적합한 압력으로 변환하여 공급하는 장치이다. 즉, 압력 레귤레이터(30)는 LPG 연료탱크(10)로부터 공급되는 고압의 연료 가스의 압력을 저압으로 낮추는 역할을 수행한다.

인터페이스 모듈(60)은 LPG 연료탱크(10) 및 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성과 엔진 컨트롤 유닛(70) 간의 통신을 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 엔진 컨트롤 유닛(70)로부터 전달되는 전기적 신호에 대응한 기계적 신호를 각 장치에 전달하는 역할을 수행한다.

스타트 모터(80)는 차량의 시동키 온 상태 이후, 시동키를 이용하여 시동을 하고자 키를 회전하였을때 이에 응답하여 회전하는 모터이다. 이러한 스타트 모터(80)는 운전자가 실질적으로 차량을 운전하기 위해 엔진(50)을 구동시켜야 하는데, 이 엔진을 초기 구동시키기 위한 초기 동력을 생성하여 엔진(50)에 전달하는 모터이다.

엔진 컨트롤 유닛(70)은 엔진 및 LPG 연료탱크(10)의 전반적인 동작을 제어하여 차량의 속도 즉, 액셀레이터의 변화에 따라 연료 가스의 주입 및 엔진의 회전수 등을 제어한다. 이를 상세히 하면, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 엔진(50)을 실질적으로 구동하는 시점을 엔진 컨트롤 유닛(70)이 스타트 모터(80)의 구동신호를 인식하는 시점으로 설정한다. 이에 따라, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 스타트 모터(80)로부터 구동신호를 인식한 경우, 캔 통신을 이용하여 이 구동신호 메시지를 인터페이스 모듈(60)에 전달하고, 인터페이스 모듈(60)은 이 메시지에 따라 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)를 개방하여 엔진(50)에 연료를 주입시키게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법을 나타내는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법은 먼저, 시동키 온 상태에 따라(S101), 배터리(90) 전압이 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)를 개폐할 수 있는 규정 전압 이상인지 여부를 확인한다(S102).

S102 단계에서, 배터리(90) 전압이 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)를 개폐할 수 있는 규정 전압 이하인 경우, 배터리(90)를 체크하여, 배터리(90)를 충전하거나, 상황에 따라, 전체 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)들을 상기 배터리(90) 전압으로 개폐할 수 있는 소수 그룹으로 구분하고(S106), 각 소수 그룹에 해당하는 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)들을 배터리(90) 전압을 이용하여 순차적으로 개방한다. 이러한 조치는 전체 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)들을 개방하기 위한 전체 전력을 배터리(90)가 공급할 수 없을 경우, 이용될 수 있다. 여기서, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브(20) 개방을 위한 상기 규정 전압은 엔진 컨트롤 유닛(70)으로부터 캔 시스템을 통해 받는 냉각수온의 함수이다.

다음으로, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 스타트 모터(80)의 구동신호를 인식한다(S103).

S103 단계에서, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 시동키 온 상태에서, 실제로, 시동키의 회전 또는 전자식 시동키인 경우, 시동키로부터 전달되는 시동 온 신호에 대응되어 회전하는 스타트 모터(80)의 구동신호를 인식하게 된다.

다음으로, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 스타트 모터(80)의 구동신호를 인식하면, 이 메시지를 캔 통신을 이용하여 인터페이스 모듈(60)에 전달하고(S104), 이에 따라, 컷 오프 솔레노이드 밸브(20)를 개방하여 LPG 연료 탱크(10)에 저장된 연료를 엔진(50)에 공급한다(S105).

이와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 LPG 액상 고압 분사 시스템을 이용한 차량의 연료 누기 방지 방법은 차량 시동키 온 이후, 엔진 컨트롤 유닛(70)의 제어에 따라, 실제로 스타트 모터(80)가 구동되는 구동신호에 대응하여 엔진(50)을 구동함으로써, 시동키 온 시점으로부터 실제 엔진이 구동되는 시간 사이에 발생할 수 있는 연료 누기 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법은, 엔진 컨트롤 유닛이 스타크 모터의 구동신호를 인식하는 시점에서, 캔 통신을 통하여 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐를 조절함으로써, 연료의 누기 없이 정상적으로 시동을 걸 수 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

주입된 연료 가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진, 상기 엔진의 연소실에 연료인 가스를 주입하는 가스 인젝터들, 상기 연료 가스를 저장하는 LPG 연료탱크들, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 각각 배치되어 가스 공급을 제어하는 컷 오프 솔레노이드 밸브들, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 개폐에 필요한 전원을 공급하는 배터리, 상기 LPG 연료탱크들과 상기 가스 인젝터들 사이에 배치되어 상기 LPG 연료탱크들에서 공급된 가스의 압력을 저압으로 낮추는 압력 레귤레이터, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛, 상기 LPG 연료탱크들 및 상기 연료 가스의 주입에 필요한 각 구성과 엔진 컨트롤 유닛간의 캔 통신이 가능한 인터페이스 모듈 및 시동키의 구동신호에 따라 초기 동력을 생성하여 엔진에 전달하는 스타트 모터를 포함하는 차량에 있어서,

상기 차량의 키 온 상태시, 상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브의 개폐하기 위한 규정 전압 이상인지 확인하는 단계;

상기 스타트 모터의 구동신호를 수신하는 단계;

상기 구동신호를 상기 인터페이스 모듈을 통하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브에 전달하여 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계;

상기 배터리 전압이 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들의 전체 개폐전압보다 낮은 경우, 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 배터리 전압에 의하여 개폐할 수 있는 소수 그룹으로 분할하는 단계; 및

상기 소수 그룹으로 분할된 상기 컷 오프 솔레노이드 밸브들을 상기 구동신호 수신이후 상기 배터리 전압을 이용하여 순차적으로 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 컷 오프 솔레노이드 밸브 개방을 위한 상기 규정 전압은

엔진 컨트롤 유닛으로부터 캔 시스템을 통해 받는 냉각수온의 함수인 것을 특징으로 하는 LPI 시스템을 이용하는 차량의 연료 누기 방지 방법.