KR101042856B1 - 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 엔진으로 연료를 공급시, 연료의 조건 및 상태에 상관없이 일정 전원전압량에 의해 연료펌프가 작동되어 엔진으로 연료를 송출하거나, 동일한 펌프를 사용하더라고 연료의 비중에 따라 유량이 저감 또는 증가되어 안정적인 토출 성능을 낼 수 없는 것을 해결하기 위하여, 종류 및 다양한 외부조건과 자동차의 운전조건을 비롯한 온도 등의 변화에 따른 연료의 비중변화를 체크하여 그에 따라 연료를 공급하는 역할의 연료펌프에 공급되는 전원전압량을 가변시켜 구동 회전수를 조절함으로써, 연료의 비중이 변하여도 항상 일정한 유량의 연료를 엔진으로 공급할 수 있고, 연료펌프 및 그와 관련 부품들의 내구력 증대와 함께 그로 인한 제조 원가 절감 및 엔진상태와 공급되는 연료의 부조화로 인한 연료 파이프 내 소음을 감소시킬 수 있는 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법에 관한 것이다.

연료펌프, 비중 센서, 연료, 전압, RPM, 회전수, 유량, 제어

Description

자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법{Specific Gravity Controlled Pump Operating Means and Control Method of Fuel Pump For Automobile}

본 발명은 엔진에 공급되는 연료의 비중에 따라 엔진으로 공급되는 연료를 항시 일정한 수준으로 송출할 수 있도록 하여 안정적인 차량구동이 가능해지도록 한 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 지속적인 작동이나 차량의 가속을 위한 엔진 출력 향상을 위해서는 연료탱크의 연료를 펌핑하여 엔진의 연결파이프를 통해 인젝터로 공급해 분사시켜 공기와 함께 엔진의 연소실 내로 유입시켜야만 되는데, 이와 같이 연료를 공급하는 연료시스템은 통상, 연료탱크에서 연료를 펌핑하는 연료펌프를 통해 연료 공급량이 정해지게 된다.

이와 같은 연료펌프는 펌핑되는 연료 량을 엔진 최대소비량에 안전계수를 더해 항상 일정하게 공급하게 되는데 이에 따라, 엔진의 운전 조건이 다른 경우 예를 들어 아이들(Idle)시 에는 연료 소모량이 상대적으로 적은데도 불구하고 상기 펌프를 통해 공급되는 연료 량은 더 많게 되는 현상이 있게 된다.

또한, 종래의 연료펌프는 배터리의 전원을 직접 공급하여 연료를 엔진의 요구량과 무관하게 과다송출 후 엔진의 압력조절장치를 통해 연료탱크로 복귀하도록 하고 있다. 상기 연료탱크로의 복귀는 별도 설치되는 연료복귀라인을 통해 이루어지는데 이렇게 계속해서 연료복귀가 이루어진다는 것은 연료펌프가 불필요하게 작동하고 있다는 것으로, 연료펌프의 수명이 단축될 뿐만 아니라 배터리 전원의 불필요한 소모도 가져오고, 나아가 엔진 쪽에서의 열적 영향에 의하여 연료펌프 내의 증발가스발생률을 높여 수명을 단축시키는 등 연료공급라인의 노후화를 가속시키게 되는 요인으로 작용한다.

또한, 연료 공급이 엔진의 상태에 관계없이 항상 일정하게 공급되면 엔진의 저속영역에서는 상대적으로 많은 연료가 공급되므로 이는, 연료 공급파이프 내의 연료 압을 크게 상승시켜 엔진의 효율을 저하시킴은 물론 연료 파이프 내를 통과하는 과 유량에 의해 연료 맥동음을 유발하여 소음을 발생시키는 단점이 있게 된다.

더불어, 엔진으로 공급되어지는 연료는 외부 조건 및 자동차의 운전 조건 등 여러 변수(특히 온도)에 따라 물성이 변하게 되며 특히 온도에 따라 비중이 변하며, 이와 같은 비중의 변화는 연료펌프의 토출 성능에 영향을 주어 동일한 연료펌프가 동일하게 작동하더라도 비중에 따라 유량은 저하 및 증가되어 안정적으로 토출성능을 낼 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량에 설치되어 엔진으로 시스템이 요구하는 압력 및 토출량으로 연료를 이송하는 연료펌프에 있어서, 연료는 다양한 외부 조건 및 성분, 자동차의 운전 조건에 따라 물성이 변하게 되고, 특히 연료의 종류 및 온도에 따라 비중이 변하게 되어 연료펌프의 토출 성능에 영향으로 주게 되며 이는 동일 펌프가 동일하게 작동하더라도 비중에 따라 유량은 저하 또는 증가되어 안정적으로 일정한 토출 성능을 낼 수 없게 되는 문제점을 비롯하여, 이로 인해 연료펌프가 과대한 안전율(노출 선을 최대 저하시에도 차량 구동에 문제없도록)을 두고 제조됨에 따른 제조 원가 상승, 내구 수명 감소, 소음 문제 등을 해결할 수 있도록 한 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 연료탱크에 내설되어 연료탱크 내 연료를 엔진으로 이송시키는 연료펌프와; 상기 연료펌프의 연료를 엔진으로 이송시키기 위한 공급라인; 상기 엔진에서 사용하고 남은 연료를 연료탱크로 반송시키는 리턴라인; 상기 엔진으로 공급되어지는 연료의 비중을 측정하 는 비중 센서와; 상기 비중 센서 및 연료펌프에 전기적으로 연결되어 비중계에서 측정된 연료의 비중값에 따라 연료펌프의 구동 회전수를 조절하는 전자제어장치; 로 구성되어, 연료의 비중이 변화하여도 항상 일정 연료를 엔진으로 송출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비중 센서는 차량의 상태 및 온도에 따라 가변되는 연료의 비중을 측정하고, 상기 측정된 비중값을 전자제어장치로 송출하는 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자제어장치는 차량에서 사용되는 연료의 종류에 따른 각 기준치 비중값이 미리 설정 저장되어, 상기 비중 센서에서 측정된 연료의 비중값을 상기 기준치 비중값과 비교한 후, 기준치 비중값보다 측정된 연료의 비중값이 상대적으로 낮을 경우에는 연료펌프에 공급되는 전원전압을 상승시키고, 기준치 비중값보다 측정된 연료의 비중값이 상대적으로 높을 경우에는 연료펌프에 공급되는 전원전압을 감소하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비중 센서는 공급라인에 설치되거나, 또는 연료탱크 내부에 설치되어, 차량에서 사용되어지는 연료의 비중값을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 연료펌프로부터 차량의 엔진으로 연료를 유동시키는 공급라인 또는, 연료펌프가 내설되며 연료가 저장되어 있는 연료탱크에 비중 센서를 설치하여, 연료의 비중값을 측정하는 단계(S100)와; 상기 단계(S100) 후, 상기 비중 센서에서 측정된 연료의 비중값을 전자제어장치로 송출하여, 상기 전자제어장치에 저장되어 있는 연료별 기준치 비중값과 비교하는 단계(S200)와; 상기 단계(S200) 후, 측정된 비중값이 기준치 비중값보다 상대적으로 더 낮은 경우 연료펌프에 공급되는 전원전압을 상승시키고, 측정된 비중값이 기준치 비중값보다 상대적으로 더 높은 경우 연료펌프에 공급되는 전원전압을 전자제어장치를 이용하여 감소시키는 단계(S300)와; 상기 단계(S300) 후, 전원전압이 상승되었을 경우 연료펌프의 구동 회전수를 상승시키고, 전원전압이 감소되었을 경우 연료펌프의 구동 회전수를 감소시키는 단계(S400); 를 포함하여 제어되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 엔진으로 연료를 공급하는 공급라인 또는 연료탱크 안에 비중 센서를 장착하여 차량 구동시 연료의 비중값을 입력받은 후, 연료의 비중 중감에 따라 연료펌프에 인가되는 전원전압을 조정하여 비중이 변화하여도 항상 일정 유량이 송출될 수 있도록 하여 안정적인 차량 구동 및 과대한 안전율 제조에 따른 제반 문제점을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 연료의 비중이 낮고, 차량이 시스템 내 압력이 높을 경우 엔진으로 공급되는 유량의 변동폭이 커지는 시스템에 적용시 안정적인 차량 구동 및 과대한 안전율 제조에 따른 제반 문제점 개선효과가 상승되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하절기 및 동절기에 프로판과 부탄의 함유 비율에 따라 비중이 달리지는 차량용 LPG 연료 및, 온도에 따라 변화되는 다양한 종류의 연료에 있어서도, 연료의 비중이 저감 및 상승하더라도 항상 안정적인 토출 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비중에 따라 연료펌프의 구동 회전수를 조절함으로 인해, 연료펌프 및 그와 연관된 차량 내 부품의 내구력이 증대되고, 안정적인 차량 구동에 따른 소음의 감소 및 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)" 및 "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법을 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법은 엔진(40)에 공급되는 연료를 각 종류별 및 온도차에 따른 비중을 측정하여 그에 따라 연료펌프(20)에 인가되는 전원전압 및 구동 회전수를 조절하여 안정적인 차량구동이 가능해지도록 하는 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 및 제어방법이며, 연료펌프(20), 공급라인(30), 리턴라인(50), 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit, 60), 비중 센서(80)를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치를 나타낸 일실시예의 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 제어방법을 나타낸 일실시예의 순서도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 차량의 시스템에서 연료펌프(20)는 전원전압을 인가받아 시스템에서 요구하는 압력 및 토출량으로 엔진(40)에 연료를 송출하는 역할을 한다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 상기와 같은 작용을 하는 연료펌프(20)는 연료가 저장되어 있는 연료탱크(10)에 내설되며, 엔진(40)과는 공급라인(30)에 의해 연결되어 상기 연료탱크(10)로부터 연료를 펌핑하여 상기 엔진(40)으로 공급하게 된다.

또한, 상기 엔진(40)은 연료펌프(20)로부터 유동되어 전달받은 연료를 사용한 후, 소모되지 않은 남은 연료는 리턴라인(50)을 통해 다시 연료탱크(10)로 발송하도록 되어 있다.

더불어, 상기 비중 센서(80)는 엔진(40)으로 연료가 송출되는 공급라인(30)에 설치되거나 또는 연료가 저장되어 있는 연료펌프(20) 내에 설치되어, 현 차량에서 사용하고 있는 연료의 비중값(A)을 측정하도록 한다.

상기 비중 센서(80)는 전자제어장치(60)와 전기적으로 연결되어 있어, 상기 비중 센서(80)에서 측정한 연료의 비중값(A)을 전자제어장치(60)로 전달하고, 상기 전자제어장치(60)에서는 전자제어장치(60) 자체에 저장되어 있는 연료의 종류별(가솔린, 디젤, LPG, 바이오 연료 등) 기준치 비중값 중 해당되는 연료의 기준치 비중값(B)과 비교하도록 한다. 물론, 상기 전자제어장치(60)는 연료펌프(20), 연료탱크(10), 엔진(40)과도 전기적으로 연결되어 상기 비교값을 통해 후술 될 제어방법과 같은 제어를 하게 된다.(만일 차량에서 사용되는 연료가 LPG라면, 전자제어장치의 다양한 연료 종류별 기준치 비중값(B) 중, LPG의 기준치 비중값(B)과 비교되도록, 사용자에 의해 사전에 프로그래밍 되어 있어야 함은 당연할 것이다.)

이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 제어방법을 도 2를 참조로 설명하도록 한다.

1. 공급라인(30) 또는 연료탱크(10) 내에 설치되는 비중 센서(80)를 통해 엔진(40)으로 유동되는 연료의 비중값(A)을 측정하는 단계로, 연료는 동절기/하절기 등 온도에 따라 비중이 변하게 된다. 다시 말해, 연료는 통상 온도가 상승하면 비중이 작아지고, 온도가 하강하면 비중이 상승하게 되며, 보통 연료의 비중이 작아지게 되면 연료펌프(20) 내 펌프실의 리크(Lack)량이 증가되어 연료토출량이 떨어지는 문제점이 발생한다.

즉, 동일한 연료펌프(20)를 사용한다 해도, 온도가 하강 및 상승함에 따라 연료의 비중도 변하게 되고 이로 인해 공급되는 연료량도 가변되어, 항상 일정한 유량을 엔진(40)으로 송출할 수가 없게 된다. (S100 단계)

2. 상기 단계(S100 단계) 후, S100 단계에서 비중 센서(80)를 통해 측정한 연료의 비중값(A)을 전기적으로 연결된 전자제어장치(60)로 전송하여, 상기 전자제어장치(60) 내에 저장되어 있는 각 연료별 기준치 비중값(B)과 비교를 하게 된다. (S200 단계)

3. 상기 단계(S200 단계) 후, 비중 센서(80)에서 측정한 현 연료의 비중값(A)이 기준값이 되는 기준치 비중값(B)에 비해 상대적으로 더 낮은 경우, 연료 공급량은 줄어들기 때문에, 상기 전자제어장치(60)는 전기적으로 연결되어 있는 연료펌프(20)에 전원전압을 상승시킨다. 이와 반대로, 비중 센서(80)에서 측정한 현 연료의 비중값(A)이 기준값이 되는 기준치 비중값(B)에 비해 상대적으로 더 높은 경우, 연료 공급량은 늘어나기 때문에, 상기 전자제어장치(60)는 전기적으로 연결되어 있는 연료펌프(20)에 전원전압을 감소시킨다. (S300 단계)

4. 상기 단계(S300 단계) 후, 연료펌프(20)에 인가되는 전원전압 조절에 의해, 전원전압이 상승되었을 경우, 연료펌프(20)의 RPM(구동 회전수)은 상승하여 엔진(40)으로 송출하는 연료량이 증가되도록 하고, 이와 반대로, 전원전압이 되었을 경우, 연료펌프(20)의 RPM(구동 회전수)은 감소하여 엔진(40)으로 송출하는 연료량이 감소되도록 함으로써, 비중에 따라 엔진(40)에 공급되는 연료량이 가변되지 않고 항상 일정 유량이 송출될 수 있도록 하는 것이다.

상기에서 설명되지 않은 도면의 도번 70은 서브 ECU(Sub ECU)를 나타낸다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치를 나타낸 일실시예의 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치 제어방법을 나타낸 일실시예의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 연료탱크 20: 연료펌프

30: 공급라인 40: 엔진

50: 리턴라인 60: 전자제어장치

Claims (5)

1. 연료탱크(10)에 내설되어 연료탱크(10) 내 연료를 엔진(40)으로 이송시키는 연료펌프(20)와;

   상기 연료펌프(20)의 연료를 엔진(40)으로 이송시키기 위한 공급라인(30);

   상기 엔진(40)에서 사용하고 남은 연료를 연료탱크(10)로 반송시키는 리턴라인(50);

   상기 엔진(40)으로 공급되어지는 연료의 비중을 측정하는 비중 센서(80)와;

   상기 비중 센서(80) 및 연료펌프(20)에 전기적으로 연결되어 비중계에서 측정된 연료의 비중값(A)에 따라 연료펌프(20)의 구동 회전수를 조절하는 전자제어장치(60); 로 구성되어, 연료의 비중이 변화하여도 항상 일정 연료를 엔진(40)으로 송출할 수 있도록 하며,

   상기 비중 센서(80)는 차량의 상태 및 온도에 따라 가변되는 연료의 비중을 측정하고, 상기 측정된 비중값(A)을 전자제어장치(60)로 송출하며, 공급라인(30)에 설치되거나, 또는 연료탱크(10) 내부에 설치되어, 차량에서 사용되어지는 연료의 비중값(A)을 측정하며,

   상기 전자제어장치(60)는 차량에서 사용되는 연료의 종류에 따른 각 기준치 비중값(B)이 미리 설정 저장되어, 상기 비중 센서(80)에서 측정된 연료의 비중값(A)을 해당되는 연료의 기준치 비중값(B)과 비교한 후, 기준치 비중값(B)보다 측정된 연료의 비중값(A)이 상대적으로 낮을 경우에는 연료펌프(20)에 공급되는 전원전압을 상승시키고, 기준치 비중값(B)보다 측정된 연료의 비중값(A)이 상대적으로 높을 경우에는 연료펌프(20)에 공급되는 전원전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치.
2. 연료펌프(20)로부터 차량의 엔진(40)으로 연료를 유동시키는 공급라인(30) 또는, 연료펌프(20)가 내설되며 연료가 저장되어 있는 연료탱크(10)에 비중 센서(80)를 설치하여, 연료의 비중값(A)을 측정하는 단계(S100)와;

   상기 단계(S100) 후, 상기 비중 센서(80)에서 측정된 연료의 비중값(A)을 전자제어장치(60)로 송출하여, 상기 전자제어장치(60)에 저장되어 있는 연료별 기준치 비중값(B)과 비교하는 단계(S200)와;

   상기 단계(S200) 후, 측정된 비중값(A)이 기준치 비중값(B)보다 낮은 경우 연료펌프(20)에 공급되는 전원전압을 상승시키고, 측정된 비중값(A)이 기준치 비중값(B)보다 높은 경우 연료펌프(20)에 공급되는 전원전압을 전자제어장치(60)를 이용하여 감소시키는 단계(S300)와;

   상기 단계(S300) 후, 전원전압이 상승되었을 경우 연료펌프(20)의 구동 회전수를 상승시키고, 전원전압이 감소되었을 경우 연료펌프(20)의 구동 회전수를 감소시키는 단계(S400);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료펌프의 비중감응형 펌프작동장치의 제어방법.
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