KR100921291B1 - 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치 - Google Patents

알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알콜차량용 연료레일장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료공급라인의 최말단에 해당하는 알콜차량용 연료레일장치에 알콜센서가 구비되도록 하여 연료속에 포함된 알콜농도를 오차없이 정확하게 계측함으로써 알콜차량의 엔진을 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 한 알콜차량용 연료레일장치에 관한 것이다.
상술한 본 발명은 연료탱크로부터 연료를 공급받아 인젝터를 통해 연료가 분사되도록 하는 연료분배관에는 연료가 지나가는 방향을 따라 연료의 맥동을 줄이기 위한 맥동저감관이 상기 연료분배관과 통하도록 내장되고, 상기 연료분배관에는 그 내부를 통과하는 연료속에 포함된 알콜 농도를 검지하기 위한 알콜센서부가 설치된 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치를 제공한다.
알콜차량, 알콜센서, 연료레일, 인젝터, 연료펌프, 공연비

Description

알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치{Fuel Rail having Alcohol Sensor in Alcohol Vehicle}
본 발명은 알콜차량용 연료레일장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료공급라인의 최말단에 해당하는 알콜차량용 연료레일장치에 알콜센서가 구비되도록 하여 연료속에 포함된 알콜농도를 오차없이 정확하게 계측함으로써 알콜차량의 엔진을 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 한 알콜차량용 연료레일장치에 관한 것이다.
최근, 사탕수수에서 추출되는 알콜을 가솔린과 적절한 비율로 혼합하면 차량에서 사용할 수 있다는 사실이 공개된 바 있다.
이와 맞물려 고유가와 환경문제가 대두되면서 일부 국가에서는 알콜연료의 사용을 공식화하려는 움직임이 보이고, 이에 대응하여 자동차 제조사에서도 알콜연료를 사용하는 알콜차량이 개발되고 있는 실정이다.
가솔린은 기본적으로 균일한 분자구조를 갖게 되는데, 이는 가솔린이 연료탱크나 연료공급라인 어디에 있더라도 옥탄가가 거의 균일하기 때문에 엔진제어가 비교적 용이하다.
그런데 알콜연료의 경우에는 그 특성이 서로 다른 알콜과 가솔린이 서로 혼합된 것이기 때문에 측정하는 각 지점별로 옥탄가가 서로 상이하다.
이것은 알콜과 가솔린의 분자 특성에 기인하는데, 알콜은 기본적으로 물과 같은 극성 분자구조를 갖고 가솔린은 무극성 분자구조를 갖는다.
따라서, 알콜과 물은 잘 섞이지만 가솔린과 물은 잘 안 섞이게 되고, 알콜과 가솔린을 혼합한 경우에도 시간이 지남에 따라 알콜과 가솔린이 층을 이루며 분리되는 모습을 보이게 된다.
이러한 알콜과 가솔린의 분자구조의 차이로 인하여 알콜과 가솔린이 혼합된 알콜연료에서 연료의 정확한 성상을 알기 어렵기 때문에 적절한 공연비를 제어하기가 어려워지게 되며 이로 인해 엔진성능이 저하되고 배출가스가 정확히 제어되지 않는 문제점을 야기하게 된다.
결국, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 알콜연료 속에 포함되어 있는 알콜의 농도를 정확하게 계측하여야 하는바, 종래에는 도1에 나타낸 바와 같이 연료펌프(1)에 알콜센서(10)를 설치하여 연료속에 포함된 알콜 농도를 계측함으로서 알콜차량의 엔진을 제어해 오고 있다.
즉, 도1에 도시된 바와 같이 연료탱크(2)에는 연료를 연료레일장치(3)까지 압송하기 위한 연료펌프(1)가 구비되고, 상기 연료펌프(1)에는 연료 중에 포함된 알콜농도를 계측하여 정밀한 엔진의 제어가 가능토록 하는 알콜센서(10)가 구비된다.
그러나, 상술한 바와 같이 상기 알콜센서(10)는 연료의 송출이 시작되는 연료펌프(1)에 설치되어 있기 때문에 연료펌프(1)에서의 알콜농도와 실질적으로 연료를 분사하게 되는 인젝터(4)가 있는 연료레일장치(3)에서의 알콜농도가 시간경과에 의하여 달라지는 문제가 발생한다.
즉, 연료펌프(1)에서의 연료가 연료라인을 따라 연료레일장치(3)까지 공급되는 과정에서 알콜농도가 달라져 실질적으로 분사가 이루어질 때에는 계측한 농도와 다른 농도를 보이게 되므로 엔진의 정밀제어가 이루어지지 않게 되어 이에 따른 별도의 추가적인 보정이 필요한 불편함이 있다.
또한, 차종 별로 같은 엔진을 사용하는 것이라도 연료라인의 길이가 서로 상이한 경우가 많은데 이러한 경우에도 각 차종별로 연료라인의 길이차에 따른 별도의 엔진 맵핑을 하여야 하는 불편함이 있다.
그리고, 차량 양산시 연료라인의 경로를 변경하게 되는 경우에도 경로 변경 자체가 변수가 되므로 그 경로 변경에 따른 별도의 엔진 맵핑을 수행해야 하므로 실차 적용에 많은 문제점이 제기된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 알콜차량에서 연료속에 포함된 알콜농도를 실질적으로 분사하기 직전에 계측함으로써 알콜농도를 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은, 연료탱크로부터 연료를 공급받아 인젝터를 통해 연료가 분사되도록 하는 연료분배관에는 연료가 지나가는 방향을 따라 연료의 맥동을 줄이기 위한 맥동저감관이 상기 연료분배관과 통하도록 내장되고, 상기 연료분배관에는 그 내부를 통과하는 연료속에 포함된 알콜 농도를 검지하기 위한 알콜센서부가 설치된 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치를 제공한다.
또한, 상기 맥동저감관은 그 일단이 개방된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알콜센서부는, 상기 연료분배관 상에 설치되는 하우징과, 상기 하우징에서 상기 맥동저감관 내부로 연장되어 연료와 접촉됨에 따라 연료와 알콜의 극성차이를 이용하여 알콜 전하의 이동량을 측정하는 알콜검지부와, 상기 하우징에서 상기 맥동저감관 내부로 연장되어 연료와 접촉됨에 따라 연료의 온도를 계측하여 알콜농도를 보정하는 온도검지부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알콜센서부에는 상기 알콜검지부와 상기 온도검지부가 계측한 아날로그 형태의 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하여 자동차제어부에 송출하기 위 한 회로부가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 알콜센서가 연료를 실질적으로 분사하기 직전에 모여있는 연료레일장치에 구비되므로 계측된 알콜농도와 실질적으로 분사되는 연료속의 알콜농도간에 차이가 없어 정밀한 엔진제어가 가능한 특유의 효과가 있다.
또한, 종전과 같이 연료라인의 길이나 변경에 전혀 구애받지 않음으로써 연료라인의 경로가 자유로워지는 장점이 있고 무엇보다도 차종별로 엔진의 맵핑이 불필요한 탁월한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 알콜차량용 연료레일장치를 보인 개략도이고, 도3은 본 발명의 연료레일장치의 내부에 있는 맥동저감관을 보인 사시도이며, 도4는 본 발명의 일구성인 알콜센서부를 보인 사시도이고, 도5는 본 발명에 따른 연료레일장치의 결합관계를 보이기 위한 개략 단면도이다.
도2를 참조해 보면, 본 발명의 연료레일장치(100)는 연료분배관(110)과, 상기 연료분배관(110) 속에 내장되는 맥동저감관(120) 및 연료속에 포함된 알콜 농도를 검지하기 위한 알콜센서부(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 연료분배관(110)은 연료레일장치(100)의 외관을 이루는 구성으로서, 연료탱크로부터 연료를 공급받아 인젝터를 통해 분사되도록 하는데, 도2에는 인젝터가 도시되지 않고 다만 인젝터가 설치될 브래킷(111)만 표현되어 있다.
상기 브래킷(111)에 인젝터가 설치되면 상기 연료분배관(110) 내부의 연료는 상기 인젝터를 통해 엔진으로 분사된다.
또한, 상기 연료분배관(110)의 내부에는 연료가 지나가는 방향을 따라 연료의 맥동을 줄이기 위한 맥동저감관(120)이 상기 연료분배관(110)과 통하도록 내장되는데, 상기 맥동저감관(120)은 연료펌프에 의해서 상기 연료분배관(110)으로 공급된 연료에 발생하는 파동을 줄여서 안정된 연료가 인젝터를 통하여 분사되도록 하는 것으로서, 상기 연료분배관(110)을 따라 길게 형성된다.
여기서, 상기 맥동저감관(120)은 도5에 나타낸 바와 같이 상기 연료분배관(110)과의 사이에 소정의 통로(p)가 형성되도록 이격배치되며 상기 맥동저감관(120)의 일단은 도3에 나타낸 바와 같이 개방되어 상기 맥동저감관(120)을 통과하는 연료는 그 끝단의 개구부(a)를 통해 다시 연료분배관(110)과 맥동저감관(120) 사이에 형성된 통로(p)를 통해 흐르게 되는데, 이 과정에서 연료의 맥동이 대거 저감된다.
이때, 상기 맥동저감관(120)의 일단에는 개구부(a)를 형성하기 위하여 개구부(a)를 갖는 별도의 캡(121)이 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 도2에 대한 이해를 돕기 위하여, 도면을 간단히 설명하면 도2의 연료레일장치(100)는 "V"형 엔진에 사용되는 연료레일장치로 연료레일장치가 반드시 이 와 같이 2개일 필요는 없으며, 상부의 연료레일장치는 연료분배관(110)이 보이는 것을 나타내었으며, 하부의 연료레일장치는 상기 연료분배관(110)을 제거한 경우를 가정하여 연료분배관(110)을 가상선으로 처리하고 그 내부에 있는 맥동저감관(120)이 보이도록 도시하였다.
한편, 상기 연료분배관(110)에는 도2에 도시된 바와 같이 그 내부를 통과하는 연료속에 포함된 알콜 농도를 검지하기 위한 알콜센서부(130)가 설치되는데, 상기 알콜센서부(130)는 도4에 나타낸 바와 같이 다시 하우징(131)과, 알콜검지부(132)와, 온도검지부(133)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(131)은 타 구성들이 설치되기 위하여 필요한 구성으로서, 도2에 도시된 바와 같이 상기 연료분배관(110) 상에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알콜검지부(132)는 도5에 나타낸 바와 같이 상기 하우징(131)에서 상기 맥동저감관(120) 내부로 연장되어 상기 맥동저감관(120)을 흐르는 연료와 접촉됨에 따라 알콜농도를 검지하는 것인데, 상기 알콜검지부(132)가 알콜농도를 검지하는 원리는 연료와 알콜의 극성차이를 이용하여 알콜 전하의 이동량을 측정하는데, 이러한 원리는 공지기술에 해당하는바 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 온도검지부(133)는 상기 하우징(131)에서 상기 맥동저감관(120) 내부로 연장되어 연료와 접촉됨에 따라 연료의 온도를 계측함으로써 상기 알콜검지부(132)만으로는 불충분한 알콜의 농도를 보정하는 기능을 하게 된다.
이렇게 상기 온도검지부(133)가 연료의 온도를 측정하는 것은 연료의 온도가 부피와 연관성을 갖기 때문인데, 상기 온도검지부(133)에 의해 연료의 온도를 측정함으로써 정확한 알콜의 농도를 계산하게 된다.
한편, 상기 알콜검지부(132)와 온도검지부(133)에 의하여 측정된 정보는 자동차제어부(140)로 직접 입력되어도 무방하지만, 상기 자동차제어부(140)로 그러한 정보들이 직접 입력되면 상기 자동차제어부(140) 내에서 별도로 복잡한 논리회로를 구성하여야 하므로 다양한 기능을 수행하는 자동차제어부(140)의 부피와 용량이 커지게 되는 문제점이 있다.
따라서 이를 감안하여 상기 알콜센서부(130)에는 상기 알콜검지부(132)와 상기 온도검지부(133)가 계측한 아날로그 형태의 전기적 신호를 입력받아 상기 자동차제어부(140)가 쉽게 판단할 수 있는 듀티값 즉, 디지털신호로 변환하여 상기 자동차제어부(140)에 송출하기 위한 회로부(134)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 회로부(134)는 전기적 신호로 입력된 상기 알콜검지부(132)와 온도검지부(133)의 값을 알콜농도로 직접 나타내는 듀티비(duty ratio) 즉, %로 변환하여 상기 자동차제어부(140)에 송출함으로써 계산과 판단이 용이하도록 하는 것이다.
여기서, 상기 회로부(134)는 일반적으로 널리 알려져 있는 PCB(Printed Circuit Board)를 사용할 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
도1은 종래 알콜차량의 연료계통을 보인 개략도,
도2는 본 발명에 따른 알콜차량용 연료레일장치를 보인 개략도,
도3은 본 발명의 연료레일장치의 내부에 있는 맥동저감관을 보인 사시도,
도4는 본 발명의 일구성인 알콜센서부를 보인 사시도,
도5는 본 발명에 따른 연료레일장치의 결합관계를 보이기 위한 개략 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 연료레일장치 110 : 연료분배관
120 : 맥동저감관 121 : 캡
130 : 알콜센서부 131 : 하우징
132 : 알콜검지부 133 : 온도검지부
134 : 회로부 140 : 자동차제어부(ECU)
a : 개구부 p : 통로

Claims (4)

  1. 연료탱크로부터 연료를 공급받아 인젝터를 통해 연료가 분사되도록 하는 연료분배관(110)에는 연료가 지나가는 방향을 따라 연료의 맥동을 줄이기 위한 맥동저감관(120)이 상기 연료분배관(110)과 통하도록 내장되고,
    상기 연료분배관(110)에는 상기 맥동저감관(120) 내부를 통과하는 연료속에 포함된 알콜 농도를 검지하기 위한 알콜센서부(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 맥동저감관(120)은 그 일단이 개방된 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 알콜센서부(130)는,
    상기 연료분배관(110) 상에 설치되는 하우징(131)과, 연료와 접촉됨에 따라 연료와 알콜의 극성차이를 이용하여 알콜 전하의 이동량을 측정하는 알콜검지부(132)와, 연료와 접촉됨에 따라 연료의 온도를 계측하여 알콜농도를 보정하는 온도검지부(133)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 알콜센서부(130)에는 상기 알콜검지부(132)와 상기 온 도검지부(133)가 계측한 아날로그 형태의 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하여 자동차제어부(140)에 송출하기 위한 회로부(134)가 설치된 것을 특징으로 하는 알콜센서가 구비된 알콜차량용 연료레일장치.
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