KR100988608B1 - 이중연료 차량의 가스연료 공급장치 - Google Patents

이중연료 차량의 가스연료 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 또는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식으로 연료공급 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 인젝터를 제어하는 차량연료 공급부를 사용하는 차량에 기체 분사방식의 가스연료 공급부를 추가로 구성하고, 인젝터 신호 분석부를 통해 기존의 연료제어 ECU에서 들어오는 인젝터 제어신호를 분석하여 기체분사 제어ECU에 입력시킴으로써, LPG 연료 또는 CNG 연료 등의 기체 연료로의 연료전환이 가능한 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치는, 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 있어서, 연료를 공급받아 차량을 구동하는 엔진과; 연료 탱크와, 연료탱크에서 공급되는 연료를 일정압력으로 유지시켜주는 연료펌프와, 상기 엔진에 연료를 공급하는 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 인젝터를 제어하는 연료제어 ECU로 구성되는 차량연료 공급부와; 가스 연료탱크와, 가스 연료탱크에서 공급되는 액체 또는 고압의 가스 연료를 일정한 압력의 기체 상태의 가스 연료로 변환시키는 레듀서와, 기체 상태의 가스 연료를 상기 엔진에 공급하는 기체분사 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 기체분사 인젝터를 제어하는 가스연료 제어 ECU로 구성되는 가스연료 공급부와; 상기 가스연료 제어 ECU에서 차단신호를 전달받으면 상기 연료제어 ECU로부터 인젝터에 전달되는 인젝터 제어신호를 차단하는 인젝터 신호 차단부; 및 상기 연료제어 ECU로부터 전달되는 인젝터 제어 신호를 분석하여 상기 가스연료 제어 ECU에 인젝터 분석신호를 전달하는 인젝터 신호 분석부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
GDI 방식, LPLI 방식, 액체 분사방식, 기체 분사방식, 인젝터 제어 신호, 인젝터 분석신호, Peak and Hold 제어방식, 분사시점, 분사시간

Description

이중연료 차량의 가스연료 공급장치{Fuel supply system for bi-fuel vehicle}
본 발명은 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 또는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식으로 연료공급 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 인젝터를 제어하는 차량연료 공급부를 사용하는 차량에 기체 분사방식의 가스연료 공급부를 추가로 구성하고, 인젝터 신호 분석부를 통해 기존의 연료제어 ECU에서 들어오는 인젝터 제어신호를 분석하여 기체분사 제어ECU에 입력시킴으로써, LPG 연료 또는 CNG 연료 등의 기체 연료로의 연료전환이 가능한 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액화석유가스(LPG)나 압축천연가스(CNG)와 같은 가스연료는 가격이 휘발유나 경유보다 훨씬 저렴하고, 옥탄가가 높기 때문에 노킹(knocking)이 거이 발생하지 않으며, 유해 배기가스의 배출량이 적어 환경오염을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있으며, 근래에 들어서는 고유가 시대를 맞아 휘발유와 경유보다 가격이 저렴한 액화석유가스(LPG) 및 압축천연가스(CNG)를 사용하는 차량이 많이 늘고 있는 추세이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 GDI(Gasoline Direct Injection)방식 차량의 연료 공급부를 보여주는 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 차량의 가스연료 공급부을 보여주는 도면이다.
도 1a를 참조하면, GDI방식 차량의 연료 공급부는 가솔린 연료탱크(12)에 저장되는 가솔린 연료가 가솔린 연료 펌프(13)를 통해 일정압력으로 유지되어 가솔린 인젝터(14)에 유입되며, 가솔린 인젝터(14)는 가솔린 연료 제어 ECU(15)에서 생성되는 인젝터 제어신호를 입력받아 엔진(11)의 연소실에 가솔린 연료를 분사한다. 이때, 가솔린 연료 제어 ECU(15)에서 엔진의 점화플러그(16)에 점화신호를 입력하여 엔진(11)의 점화가 이루어진다.
이러한 종래의 GDI방식 차량은 가솔린 연료를 사용함으로써 엔진의 출력 및 연비는 좋지만 고급 연료를 사용해야되는 문제점이 있으며, 고급 연료를 사용함으로서 차량의 유지 비용이 매우 많이 드는 문제점이 있다.
도 1b를 참조하면, LPLI방식 차량의 연료 공급부는 가스연료 탱크(22)에 저장되는 액체 상태의 LPG연료가 가스연료 펌프(23)를 통해 일정압력으로 유지되어 가스 인젝터(24)에 유입되며, 가스 인젝터(24)는 가스연료 제어 ECU(25)에서 생성되는 인젝터 제어신호를 입력받아 엔진(21)의 연소실에 액체상태의 LPG 연료를 분사한다. 이때, 가스연료 제어 ECU(25)에서 점화 제어부(26)에 점화신호를 입력하여 엔진의 점화가 이루어진다.
이러한 종래의 LPLI방식 차량은 가스 인젝터에서 액체 상태의 LPG 연료를 엔 진의 내부에 분사하기 때문에, 분사과정에서 LPG 액체연료의 기화가 이루어짐으로써 기화되어 발생하는 부피팽창 효과로 연료의 미세조정이 불가능하게 되어 연료량 제어의 정밀도가 떨어지고, 연비가 좋지 않으며, 배출되는 배기가스 또한 많이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 액체 상태의 가스연료 공급으로 인해 공급 계통상에 기포가 발생할 수 있어 가스 인젝터에서 액체상태의 연료가 분사될 때 분사노즐에서의 유량변동이 심하게 나타나고, 기포가 원인이 되어 가스연료 펌프 및 가스 공급계통상의 고장이 발생할 수 있다.
이 두가지 방식의 공통점은 연료를 공급하는 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 제어를 함으로써 연료를 공급하는 방식이며, 그 제어신호가 온/오프(ON/OFF)를 고속으로 반복하여 제어함으로써 정확한 연료 분사시간을 측정하기 힘들기 때문에 타 연료를 동시에 사용하는 이중연료방식을 적용하는데 어려움이 있다.
따라서, 상기 GDI 또는 LPLI방식을 사용하면서 이중으로 가스 연료를 사용할 수 있는 시스템이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LPDI 방식 또는 GDI방식의 차량연료 공급부를 사용하는 차량에 기체분사 방식의 가스연료 공급부를 추가로 구성하여 기체 분사방식의 가스연료 공급부로 전환이 가능하도록 함으로써, 기존의 사용연료에서 가격이 저렴하고 친환경적인 LPG 연료 또는 CNG 연료 등의 기체 연료를 사용할 수 있고, 기체분사 방식의 인젝터를 사용하여 연료의 정밀한 제어가 가능한 이중연료 차량의 가스연료 공급장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 있어서, 연료를 공급받아 차량을 구동하는 엔진과; 연료 탱크와, 연료탱크에서 공급되는 연료를 일정압력으로 유지시켜주는 연료펌프와, 상기 엔진에 연료를 공급하는 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 인젝터를 제어하는 연료제어 ECU로 구성되는 차량연료 공급부와; 가스 연료탱크와, 가스 연료탱크에서 공급되는 액체 또는 고압의 가스 연료를 일정한 압력의 기체 상태의 가스 연료로 변환시키는 레듀서와, 기체 상태의 가스 연료를 상기 엔진에 공급하는 기체분사 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 기체분사 인젝터를 제어하는 가스연료 제어 ECU로 구성되는 가스연료 공급부와; 상기 가스연료 제어 ECU에서 차단신호를 전달받으면 상기 연료제어 ECU로부터 인젝터에 전달되는 인젝터 제어신호를 차단하는 인젝터 신호 차단부; 및 상기 연료제어 ECU로부터 전달되는 인젝터 제어 신호를 분석하여 상기 가스연료 제어 ECU에 인젝터 분석신호를 전달하는 인젝터 신호 분석부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치는, 가스연료 사용시에도 기존 사용연료를 사용하는 환경과 동일하도록 가스연료를 조정하여 공급함으로써 차량의 상태에 영향을 미치지 않게 되며, LPG 연료 또는 CNG 연료 등의 기체 연료를 사용하여 연료의 가격이 저렴하고, 환경오염이 적어 강화된 배기가스 규정을 만족시킬 수 있으며, 정밀하게 제어되는 기체분사방식의 가스 인젝터를 사용하여 연비가 좋고, 엔진의 출력이 개선되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치는, 연료를 공급받아 차량을 구동하는 엔진(100)과, 연료탱크(210), 연료펌프(220), 인젝터(230) 및 연료제어 ECU(240)로 구성되어 엔진(100)에 액체 상태의 연료를 공급하는 차량연료 공급부(200)와, 가스연료 탱크(310), 레듀서(320), 기체분사 인젝터(330) 및 가스연료 제어 ECU(340)로 구성되어 엔진(100)에 기체 상태의 연료를 공급하는 가스연료 공급부(300)와, 연료제어 ECU(240)로부터 인젝터(230)에 전달되는 인젝터 제어신호를 차단하는 인젝터 신호 차단부(400) 및 연료제어 ECU(240)의 인젝터 제어신호를 분석하여 가스연료 제어 ECU(340)에 인젝터 분석신호를 전달하는 인젝터 신호 분석부(500)로 구성된다.
엔진(100)은 후술되는 차량연료 공급부(200) 또는 가스연료 공급부(300)를 통해 내부 실린더에 연료를 공급받아 차량을 구동시킨다.
차량연료 공급부(200)는 가솔린 연료를 사용하는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식의 차량 또는 LPG 가스연료를 사용하는 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식으로 연료공급 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 인젝터를 제어하는 차량에 구비되며, 상기 차량연료 공급부(200)는 GDI 방식의 차량인 경우, 가솔린 연료가 저장되는 연료탱크(210)와, 연료탱크(210)에서 공급되는 가솔린 연료를 일정압력으로 유지시켜 인젝터(230)에 공급하는 연료펌프(220)와, 엔진에 가솔린 연료를 분사하는 인젝터(230) 및 인젝터(230)에 인젝터 제어신호를 입력하여 인젝터(230)를 제어하는 연료제어 ECU(240)로 구성되며, LPLI 방식의 차량의 경우에도 상기 구성요소와 동일한 방식으로 가스연료를 사용할 수 있도록 구성되어 액체 상태의 LPG 연료를 엔진(100)에 공급한다.
연료제어 ECU(240)는 인젝터 제어신호를 생성하고, 인젝터(230)에 인젝터 제어신호를 입력하여 인젝터(230)가 엔진(100)의 연소실 내에 연료를 분사하는 분사시점 및 분사시간을 제어한다.
상기 연료제어 ECU(240)는 엔진(100)으로부터 각종 센서의 입력을 받아 점화 제어부(110)에 점화신호를 입력하여 엔진(100)의 점화 및 인젝터의 분사제어를 실현하며 산소센서 등의 신호를 이용하여 공연비를 제어한다.
가스연료 공급부(300)는 상기 차량연료 공급부(200)와 별도로 구성되어 엔진(100)에 기체분사 방식의 가스연료를 공급하며, 가스 연료가 저장되는 가스연료 탱크(310)와, 가스연료 탱크(310)에서 공급되는 액체 또는 고압의 가스연료를 일정한 압력의 기체 상태의 가스 연료로 변환시키는 레듀서(320)와, 레듀서(320)에서 공급되는 기체 상태의 가스 연료를 엔진(100)에 공급하는 기체분사 인젝터(330) 및 인젝터 제어신호를 생성하여 기체분사 인젝터(340)를 제어하는 가스연료 제어 ECU로 구성된다.
상기 가스연료 공급부(300)에 사용되는 가스연료는 액화석유가스(LPG) 또는 CNG(압축 천연가스)연료가 사용되며, 상기 차량연료 공급부(200)가 LPG 연료를 사용하는 LPLI 방식일 경우 CNG 연료가 사용되는 가스연료 공급부를 구성하고, 상기 차량연료 공급부(200)가 가솔린 연료를 사용하는 GDI 방식일 경우에는 LPG 연료가 사용되는 가스연료 공급부를 구성하여, 상기 차량연료 공급부(200)를 가스연료의 기체분사 방식을 사용하는 가스연료 공급부(300)로 전환함으로써 고효율의 가스연료를 사용할 수 있다.
레듀서(320)에는 냉각수의 온도를 측정하는 레듀서 온도센서와, 레듀서 내의 가스연료의 온도를 측정하는 가스 온도센서 및 가스연료의 압력을 측정하는 가스압력센서가 구비되어 가스연료 제어 ECU(340)에 상기 센서의 측정값이 입력된다.
기체분사 인젝터(330)는 연료 분사의 정밀한 연료제어가 가능한 기체분사 방 식의 가스 인젝터로서, 엔진(100)을 구성하는 다수 개의 연소실에 각각 결합되어 연소실 내부에 가스연료를 공급한다.
가스연료 제어 ECU(340)는 상기 레듀서(320)에 구비되는 상기 센서들의 신호를 입력받아 차량연료 공급부(200)에서 가스 연료 공급부(300)로 연료 공급방식이 전환되는 시점을 판단하며, 차량연료 공급부(200)에서 가스 연료 공급부(300)로 연료 공급방식이 전환되면 기체분사 인젝터(330)에 인젝터 제어신호를 입력하여 기체분사 인젝터(330)가 엔진(100)의 연소실 내에 가스연료를 분사하는 분사시점과 분사시간을 제어한다.
인젝터 신호 차단부(400)는 차량연료 공급부(200)의 연료제어 ECU(240)부터 인젝터(230)에 입력되는 인젝터 제어신호를 차단하여 인젝터(230)가 동작하지 않도록 한다.
즉, 상기 인젝터 신호 차단부(400)는 릴레이를 이용하여 인젝터의 저항보다 10배 이상 큰 저항을 직렬로 연결하여 인젝터(230)에 인가되는 전압이 구동전압 이하가 될 수 있도록 회로를 구성하여 인젝터 제어신호를 차단한다.
인젝터 신호 분석부(500)는 연료제어 ECU(240)로부터 전달되는 인젝터 제어 신호를 분석하여 상기 가스연료 제어 ECU(340)에 인젝터 분석신호를 전달하며, 이를 통해 가스연료 제어 ECU(340)가 기체분사 인젝터(330)를 제어하여 엔진(100)에 기체상태의 가스 연료를 공급한다.
즉, 차량연료 공급부(200)의 연료제어 ECU(240)로부터 전달되는 인젝터 제어신호는 가솔린 연료 또는 액체 상태의 LPG 연료의 분사시점과 분사시간을 판단하는 신호로서, 인젝터 신호 분석부(500)가 상기 연료의 분사시점과 분사시간을 분석하여 가스 연료 공급부(300)의 가스연료 제어 ECU(340)에 인젝터 분석신호를 전달하면 가스연료 제어 ECU(340)가 상기 연료의 양에 상당하는 가스연료의 양으로 대체할 수 있도록 엔진(100)에 연결된 기체분사 인젝터(330)에 인젝터 제어 신호를 입력한다.
도 3은 본 발명에 따른 인젝터 제어신호 및 인젝터 제어신호를 인젝터 신호 분석부에서 분석한 인젝터 분석신호를 보여주는 도면이다.
인젝터 제어신호는 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 인젝터로부터 엔진에 분사되는 연료의 분사시점과 분사시간을 제어한다.
도 3을 참조하면, 전류제어 방식의 인젝터 제어신호는 구동전류가 적게 들어가는 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용함으로써, 초기 구동시의 큰 구동 전류가 발생되는 구간(피크 시간)에는 인젝터 분사신호를 온(ON) 신호로 출력하여주고, 인젝터 분사신호가 온(ON) 상태를 유지하는 구간에는(홀드 시간) 온/오프(ON/OFF) 신호를 반복 출력하여 줌으로써 인젝터 분사 신호가 반복 출력되는 시간 동안에는 온(ON) 상태의 신호를 유지할 수 있도록 하여 사용되는 구동전류가 최소로 유지된다.
즉, 인젝터 분사신호가 온(ON) 되는 피크(Peak) 시간부터 인젝터의 연료분사가 시작되며, 인젝터 분사신호가 온/오프(ON/OFF)로 반복 출력되다가 오프(OFF)로 신호로 마감되는 시점에서 인젝터의 연료분사가 종료된다.
인젝터 제어신호는 1초당 5번씩의 주기로 연속 반복되어 기체분사 인젝터가 엔진의 연소실에 1초당 5번씩의 연료분사를 수행하게 된다.
인젝터 신호 분석부의 인젝터 분석신호는 인젝터 신호 분석부가 상기 인젝터 제어 신호를 분석하여 가스 연료제어 ECU에 입력될 수 있도록 변환된 신호로서, 상기 인젝터 제어 신호의 피크(Peak) 시간 시작부터 홀드(Hold) 시간 종료시까지 발생되는 온/오프(ON/OFF)로 출력되는 인젝터 분사신호를 분석하여 인젝터 분사신호가 온(ON)이 출력되면 피크(Peak) 시간인지 홀드(Hold) 시간인지를 분석한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 인젝터 신호 분석부는 인젝터 제어신호의 피크(Peak) 시간 시작부터 홀드(Hold) 시간 종료시까지의 인젝터 분사신호 구간을 시간 프레임으로 분석함으로써, 인젝터 분사신호(A)의 피크(Peak)신호가 온(ON) 상태로 출력되면 인젝터 신호 분석부는 상기 인젝터 분사신호(A)에 시간 프레임을 대입시켜 시간 프레임 내에서 온(ON) 신호가 유지되고 있다면 이때부터 분사가 시작되는 위치로 판단하고, 시간 프레임이 경과된 직후부터 인젝터 신호 분석부의 분석된 인젝터 분사신호(B)를 온(ON) 신호로 출력한다.
인젝터 분사신호(A)의 피크(Peak)신호가 온(ON) 신호에서 오프(OFF) 신호로 변화되면 이때부터 다시 시간 프레임을 대입하여 인젝터 분사신호(A)를 분석하게 되는데 시간 프레임 내에서 인젝터 분사신호(A)의 상태가 오프(OFF) 신호에서 온(ON) 신호로 변화되면 인젝터 신호 분석부는 홀드(Hold)신호가 입력된다고 판단하여 분석된 인젝터 분사신호(B)는 온(ON) 신호를 유지한다.
인젝터 분석신호(A)의 홀드(Hold)신호가 온/오프(ON/OFF)를 반복하면 상기 과정을 반복하여, 분석된 인젝터 분사신호(B)가 온(ON) 상태로 유지된다.
그리고, 인젝터 분사신호(A)의 홀드(Hold)신호가 오프(OFF) 상태에서 시간 프레임 동안 변화가 없다면 인젝터가 연료 분사를 종료한 것으로 판단하고 인젝터 신호 분석부의 분석된 인젝터 분사신호(B)는 시간 프레임이 끝나는 시점에서 오프(OFF) 신호를 출력하게 된다.
이와 같이 인젝터 분석신호를 통해, 인젝터 신호 분석부는 연료제어 ECU에서 전달되는 인젝터 제어신호의 연료 분사시점과 분사시간을 분석하고 가스연료 제어 ECU에서 제어 가능하도록 변환하여 전달함으로써, 가스연료 제어 ECU가 기체분사 인젝터를 제어하여 차량연료 공급부의 인젝터가 엔진에 공급하는 연료량에 상당하는 가스연료를 엔진에 공급하도록 제어한다.
다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치의 작동방법에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급방법을 보여주는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급방법은, 차량연료 공급부의 인젝터에 연료를 유입하는 단계(S110)와, 연료제어 ECU가 인젝터 제어 신호를 생성하여 인젝터를 제어하는 단계(S120)와, 연료제어 ECU가 엔진을 점화제어하는 단계(S130)와, 인젝터 신호 분석부가 인젝터 제어신호를 분석하는 단계(S140)와, 분석된 인젝터 분석신호를 가스연료 제어 ECU에 전달하는 단계(S150) 와, 가스연료 제어 ECU가 가스연료 공급부로 전환되는 시점을 판단하는 단계(S160)와, 가스연료 공급부의 가스연료가 인젝터에 유입되는 단계(S170)와, 인젝터 신호 차단부가 연료제어 ECU의 인젝터 제어신호를 차단하는 단계(S180)와, 가스연료 제어 ECU가 인젝터 분석신호를 이용하여 기체분사 인젝터를 제어하는 단계(S190) 및 연료제어 ECU가 엔진을 점화 제어하는 단계(S200)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 이중연료 차량의 가스연료 공급방법을 상세하게 설명하면, 먼저 차량연료 공급부의 연료탱크에서 연료펌프를 통해 가솔린 연료 또는 액체 상태의 LPG 연료가 액체 분사방식의 인젝터에 유입된다.(S110)
그리고, 연료제어 ECU가 인젝터 제어신호를 생성하여 인젝터를 제어함으로써 인젝터가 엔진에 연료를 공급하고(S120), 연료제어 ECU로부터 엔진의 점화 제어가 이루어 진다.(S130)
한편, 인젝터 신호 분석부는 차량연료 공급부가 동작하는 시점부터 계속 작동하며, 연료제어 ECU로부터 전달받은 인젝터 제어신호를 인젝터 분석신호로 변환하고(S140), 분석된 인젝터 분석신호를 가스제어 ECU에 전달한다.(S150)
상기 인젝터 분석신호는 상술한 도 3에 도시된 바와 같이, 피크 앤 홀드(Peak and Hold) 전류제어 방식의 인젝터 제어신호를 인젝터 신호 분석부가 분석하여 가스연료 제어 ECU에서 기체분사 인젝터의 연료 분사시점과 분사시간을 제어할 수 있도록 분석신호로 변환한 것이다.
차량연료 공급부의 동작이 이루어지는 동안 가스연료 제어 ECU는 차량연료 공급부에서 가스연료 공급부로의 전환시점을 판단하게 되는데, 레듀서의 온도 및 가스연료의 유무를 센서를 통해 측정하여 차량연료 공급부에서 가스연료 공급부로 연료공급방식을 전환시킨다.(S160)
이에 따라, 가스연료 탱크로부터 액체 상태의 LPG 연료 또는 고압의 CNG 연료가 레듀서를 통해 기체 상태로 변환되어 기체분사 인젝터에 유입되며(S170), 동시에, 가스연료 제어 ECU는 인젝터 신호 차단부에 차단신호를 보내고, 인젝터 신호 차단부는 연료제어 ECU로부터 인젝터에 입력되는 인젝터 제어신호를 차단한다.(S180)
가스연료 제어 ECU는 인젝터 신호 분석부에서 전달받은 인젝터 분석신호를 사용하여 기체분사 인젝터의 연료 분사시점 및 분사시간을 제어한다.(S190)
이와 같은 방법으로, 차량연료 공급부의 연료제어 ECU에서 생성되는 인젝터 제어신호가 가스연료 공급부의 기체분사 인젝터로 입력되고, 이로 인해 연료제어 ECU로부터 인젝터 제어 신호를 통해 인젝터가 엔진에 공급하는 연료량과 동일한 가스 연료량으로 대체됨으로써, 상기 연료제어 ECU는 인젝터 제어신호를 통해 차량연료 공급부의 인젝터가 엔진에 연료를 공급하는 것으로 인식하여 엔진에 점화신호를 입력하게 된다.(200)
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치는, 가스연료 사용시에도 기존 사용연료를 사용하는 환경과 동일하도록 가스연료를 조정하여 공급함으로써 차량의 상태에 영향을 미치지 않게 되며, LPG 연료 또는 CNG 연료 등의 기체 연료를 사용하여 연비가 좋고, 환경오염이 적어 강화된 배 기가스 규정을 만족시킬 수 있으며, 정밀하게 제어되는 기체분사방식의 가스 인젝터를 사용하여 엔진의 출력이 개선되는 효과가 있다.
본 발명은, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1a는 종래 기술에 따른 GDI(Gasoline Direct Injection)방식 차량의 연료 공급부를 보여주는 도면
도 1b는 종래 기술에 따른 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 차량의 가스연료 공급부을 보여주는 도면
도 2는 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급장치의 구성을 보여주는 도면
도 3은 본 발명에 따른 인젝터 제어신호 및 인젝터 제어신호를 인젝터 신호 분석부에서 분석한 인젝터 분석신호를 보여주는 도면
도 4는 본 발명에 따른 이중연료 차량의 가스연료 공급방법을 보여주는 순서도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 엔진 200: 차량연료 공급부
210: 연료탱크 220: 연료펌프
230: 인젝터 240: 연료제어 ECU
300: 가스연료 공급부 310: 가스연료 탱크
320: 레듀서 330: 기체분사 인젝터
340: 가스연료 제어 ECU 400: 인젝터 신호 차단부
400: 인젝터 신호 분석부

Claims (9)

  1. 이중연료 차량의 가스연료 공급장치에 있어서,
    연료를 공급받아 차량을 구동하는 엔진과;
    연료 탱크와, 연료탱크에서 공급되는 연료를 일정압력으로 유지시켜주는 연료펌프와, 상기 엔진에 연료를 공급하는 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 인젝터를 제어하는 연료제어 ECU로 구성되는 차량연료 공급부와;
    가스 연료탱크와, 가스 연료탱크에서 공급되는 액체 또는 고압의 가스 연료를 일정한 압력의 기체 상태의 가스 연료로 변환시키는 레듀서와, 기체 상태의 가스 연료를 상기 엔진에 공급하는 기체분사 인젝터 및 인젝터 제어신호를 생성하여 기체분사 인젝터를 제어하는 가스연료 제어 ECU로 구성되는 가스연료 공급부와;
    상기 가스연료 제어 ECU에서 차단신호를 전달받으면 상기 연료제어 ECU로부터 인젝터에 전달되는 인젝터 제어신호를 차단하는 인젝터 신호 차단부; 및
    상기 연료제어 ECU로부터 전달되는 인젝터 제어 신호를 분석하여 상기 가스연료 제어 ECU에 인젝터 분석신호를 전달하는 인젝터 신호 분석부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량연료 공급부는,
    LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 또는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식으로 구성되며, 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식으로 제어하여 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스연료 공급부는,
    상기 차량연료 공급부가 LPG 연료를 사용하는 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)일 경우에는 CNG 연료가 사용되는 가스연료 공급부를 구성하고,
    상기 차량연료 공급부가 가솔린 연료를 사용하는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식일 경우에는 LPG 연료가 사용되는 가스연료 공급부를 구성하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가스연료 공급부는,
    상기 가스연료 제어 ECU가 상기 레듀서의 작동준비 여부를 판단하여 연료 공급부를 차량연료 공급부에서 가스연료 공급부로 전환시키는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인젝터 신호 차단부는,
    릴레이를 이용하여 연료제어 ECU로부터 인젝터에 전달되는 인젝터 제어신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인젝터 신호 분석부는,
    상기 차량연료 공급부의 인젝터 제어신호를 가스연료 공급부의 연료 분사시점과 분사시간을 포함하는 인젝터 분석신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급장치.
  7. 이중연료 차량의 가스연료 공급방법에 있어서,
    차량연료 공급부의 인젝터에 연료를 유입하는 단계와;
    연료제어 ECU가 인젝터 제어 신호를 생성하여 인젝터를 제어하는 단계와;
    연료제어 ECU가 엔진을 점화제어하는 단계와;
    인젝터 신호 분석부가 인젝터 제어신호를 분석하는 단계와;
    분석된 인젝터 분석신호를 가스연료 제어 ECU에 전달하는 단계와;
    가스연료 제어 ECU가 가스연료 공급부로 전환되는 시점을 판단하는 단계와;
    가스연료 공급부의 가스연료가 인젝터에 유입되는 단계와;
    인젝터 신호 차단부가 연료제어 ECU의 인젝터 제어신호를 차단하는 단계와;
    가스연료 제어 ECU가 인젝터 분석신호를 사용하여 기체분사 인젝터를 제어하 는 단계; 및
    연료제어 ECU가 엔진을 점화 제어하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    인젝터 신호 분석부가 인젝터 제어신호를 분석하는 단계는,
    인젝터 분석부가 인젝터 제어 신호의 피크(Peak) 시간 시작부터 홀드(Hold) 시간 종료시까지의 인젝터 분사신호를 시간 프레임으로 분석하되,
    상기 인젝터 분사신호의 피크(Peak)신호가 온(ON) 상태로 출력되면 인젝터 신호 분석부는 인젝터 분사신호에 시간 프레임을 대입시켜 시간 프레임 내에서 온(ON) 신호가 유지되면 시간 프레임이 경과된 직후부터 인젝터 신호 분석부의 분석된 인젝터 분사신호를 온(ON) 신호로 출력하는 1단계와,
    상기 인젝터 분사신호의 피크(Peak)신호가 온(ON) 신호에서 오프(OFF) 신호로 변화되면 다시 시간 프레임을 대입시키고, 시간 프레임 내에서 인젝터 분사신호의 상태가 오프(OFF) 신호에서 온(ON) 신호로 변화되면 인젝터 신호 분석부의 분석된 인젝터 분사신호는 온(ON) 신호를 유지하는 2단계와,
    상기 인젝터 분석신호의 홀드(Hold)신호가 온/오프(ON/OFF)를 반복하면 상기 2단계를 반복하여 분석된 인젝터 분사신호가 온(ON) 상태로 유지되는 3단계 및
    상기 인젝터 분사신호의 홀드(Hold)신호가 오프(OFF) 상태에서 시간 프레임 동안 유지되면 인젝터 신호 분석부의 분석된 인젝터 분사신호는 시간 프레임이 끝나는 시점에 오프(OFF) 신호를 출력하는 4단계,
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    가스연료 제어 ECU가 가스연료 공급부로 전환되는 시점을 판단하는 단계는,
    가스연료 제어 ECU가 레듀서의 온도 및 가스연료의 유무를 센서를 통해 측정하여 차량연료 공급부에서 가스연료 공급부로 연료공급방식을 전환하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 가스연료 공급방법.
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