KR101112440B1 - 자동차용 ｌｐｇ연료 장치의 제어방법 - Google Patents

자동차용 ｌｐｇ연료 장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크 내에 구비된 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정된 5기압 이하로 유지시킴으로써, 연료펌프의 전력소비와 소음이 절감되고, 연료펌프의 효율과 내구수명이 증가하는 특징이 있다.

Description

자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법{Automobile LPG fuel System of Control method}
본 발명은 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크 내에 구비된 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정된 5기압 이하로 유지시킴으로써, 연료펌프의 전력소비와 소음이 절감되고, 연료펌프의 효율과 내구수명이 증가하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 펌프라고 하는 것은 에너지를 투입하여 유체를 이송시키는 장치를 말하는 것으로서 통상 날개차의 회전에 의해 유체에 운동에너지를 공급하는 터보펌프와 공간용적을 주기적으로 변화시켜 유체를 흡입, 배출시켜 이송하는 용적형 펌프와 기타 다른 방식에 의한 특수형 펌프로 나누어진다.
상술한 바와 같은 펌프중 용적형 펌프가 사용유량은 적지만 유압이 매우 높아 자동차의 연료 펌프로서 사용되고 있다.
근래에는 환경친화적인 연료인 엘피지를 자동차 연료로서 사용하기 위한 액상 엘피지 분사(LPLI : Liquid Phase LPG Injection)방식이 사용되고 있는데 종래에는 상기 액상 엘피지 분사를 위해 연료탱크 내에 상기 펌프를 장착하는 내장형 펌프가 사용되고 있었다. 그러나 상기 내장형 펌프의 경우 고장이 생기는 경우 연료탱크와 동시에 교체해야하는 문제가 있어 최근에는 연료라인에 펌프를 설치하는 외장형 연료펌프가 제시되고 있다.
상기 외장형 연료펌프가 설치되는 LPLI 시스템은 엔진의 열원으로부터 액상 LPG연료의 기화를 막기 위하여 압력조정기를 이용하여 LPG연료탱크의 압력보다 약 5기압 정도를 높게 연료펌프에서 연료를 승압, 펌핑을 한다.
도 1은 종래의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 작동을 나타낸 그래프도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 연료펌프 출구로부터 나간 연료는 연료통에 장착된 멀티밸브부의 EFV밸브(1), Solenoid밸브(2), 배관을 거쳐 3 ~ 4m의 연료라인을 통과하여 다시 Solenoid밸브(2)를 거쳐 LPG연료분사기모듈(3)로 간다. 이때, 분사되지 않은 연료들은 압력조절기(4)를 거쳐 LPG연료통(5)으로 리턴된다.
그런데, 상기 압력조절기(4)에서 조절하는 약 5기압의 압력을 위하여 연료펌프는 도 2에 도시한 바와 같이, 출구로부터 압력조절기(4)까지 압력강하를 감안하여 약 8 ~ 9기압의 압력으로 승압시킨다.
즉, 자동차의 변속기 1,2단에서는 정상적인 5기압으로 승압, 펌핑을 하고 있지만, 가장 많이 사용하는 3, 4, 5단에서는 탱크압 대비 6 ~ 8.5기압까지 오버 승압이 되면서, 상기 펌프의 전력 과다 소비와, 효율감소와, 소음증가 및 내구수명 단축 등의 악영향이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
연료탱크 내에 구비된 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정된 5기압 이하로 유지시킴으로써, 연료펌프의 전력소비와 소음이 절감되고, 연료펌프의 효율과 내구수명이 증가하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정압력 이하로 유지시키는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 있어서,
자동차를 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 각각 운행시키는 단계(S100);
상기 자동차가 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 운행 중, 연료탱크 내의 LPG연료의 압력(P1)값과 레귤레이터의 입구 측 LPG연료의 압력(P3)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S200);
상기 측정한 압력(P3)과 압력(P1)의 차이 값(△P1)이 설정된 압력 이상이면 전자식 레귤레이터를 조절하는 단계(S300);
상기 전자식 레귤레이터의 조절한 뒤, 연료펌프의 출구 측 LPG연료의 압력(P2)값과 연료탱크 내의 LPG연료의 압력(P1)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S400);
상기 측정한 압력(P2)과 압력(P1)의 차이 값(△P2)이 설정된 압력 이상이면 연료펌프의 유량을 감속시키는 단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치는 연료탱크 내에 구비된 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정된 5기압 이하로 유지시킴으로써, 연료펌프의 전력소비와 소음이 절감되고, 연료펌프의 효율과 내구수명이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 종래의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 작동을 나타낸 그래프도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치를 나타낸 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치에서 기어별 작동을 나타낸 그래프도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정압력 이하로 유지시키는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 있어서,
자동차를 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 각각 운행시키는 단계(S100);
상기 자동차가 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 운행 중, 연료탱크 내의 LPG연료의 압력(P1)값과 레귤레이터의 입구 측 LPG연료의 압력(P3)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S200);
상기 측정한 압력(P3)과 압력(P1)의 차이 값(△P1)이 설정된 압력 이상이면 전자식 레귤레이터를 조절하는 단계(S300);
상기 전자식 레귤레이터의 조절한 뒤, 연료펌프의 출구 측 LPG연료의 압력(P2)값과 연료탱크 내의 LPG연료의 압력(P1)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S400);
상기 측정한 압력(P2)과 압력(P1)의 차이 값(△P2)이 설정된 압력 이상이면 연료펌프의 유량을 감속시키는 단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
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 아니되며, 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 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치에서 기어별 작동을 나타낸 그래프도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명은 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법으로써, 우선, 상기 자동차용 ＬＰＧ연료 장치에 대해 간략하게 설명하면, 연료탱크(10) 내의 LPG연료를 엔진에 분사하는 장치로써, 연료탱크(10) 내부에 구비된 연료펌프(20)로 이송되는 LPG연료의 압력을 설정압력 이하로 유지되도록 연료탱크(10)와, 연료펌프(20)와, 공급관(60)과, 솔레노이드밸브(30)와, 엔진부(40)와, 회수관(70)과, 레귤레이터(50)로 구성된다.
상기 연료탱크(10)는 봄베로써, LPG연료를 저장하고, 내부에 저장된 LPG연료의 압력을 측정하는 제 1 압력센서(P1)가 설치되며, 상기 연료펌프(20)는 상기 연료탱크(10)의 내부에 설치되어 저장된 LPG연료를 펌핑에 의해 이송시키고, 상기 연료펌프(20)에 공급관(60)이 연결된 출구 측에는 이송되는 LPG연료의 압력을 측정하는 제 2 압력센서(P2)가 설치된다. 여기서, 상기 연료펌프(20)는 외장형 연료펌프를 사용하고, 상기 연료펌프(20)와 연결되는 공급관(60)은 엔진부(40)까지 연결되어 LPG연료가 공급관(60)을 통해 엔진부(40)에 이송되고, 상기 솔레노이드밸브(30)는 상기 공급관(60)에 설치되어 이송되는 LPG연료를 개폐한다. 이때, 상기 솔레노이드밸브(30) 전 공급관(60)에는 LPG연료에 포함된 불순물을 필터링하도록 필터(80)가 더 설치된다. 또한, 상기 엔진부(40)는 다수개의 인젝터(41)가 구비되고, 상기 공급관(60)이 인젝터(41)에 연결되어 이송된 LPG연료가 인젝터(41)에 의해 분사되는데, 상기 엔진부(40)는 자동차의 엔진에 해당하기에 별도의 구조와 구성 및 기능을 더 이상 설명하지 않는다.
여기서, 상기 엔진부(40)의 인젝터(41)를 통해 LPG연료가 분사되는데, 상기 인젝터(41)에서 미처 다 분사되지 못한 LPG연료는 다시 연료탱크(10)로 이송되는데, 이때, 상기 회수관(70)을 통해 연료탱크(10) 내로 이송되고, 상기 회수관(70)은 인젝터(41)와 연결된다. 그리고, 상기 회수관(70)에 이송되는 LPG연료의 압력을 조절하는 레귤레이터(50)가 더 설치되고, 상기 레귤레이터(50)의 입구 측에 유입되는 LPG연료의 압력을 측정하는 제 3 압력센서(P3)가 설치된다. 이때, 상기 공급관(60)과 회수관(70)의 연료라인은 13m이고, 상기 연료라인의 직경은 4mm가 일반적이다.
여기서, 상기 자동차 내에 설치되는 전자제어장치(electronic control unit,ECU)에 의해 연료펌프(20)와 레귤레이터(50)가 제어되고, 이때, 제어는 제 1 압력센서(P1)와 제 2 압력센서(P2) 및 제 3 압력센서(P3)에서 측정된 압력 값을 신호에 의해 전달받아 현재의 연료압력으로 연료가 포화증기압에서 얼마만큼 높게 승압되어 펌핑되는지 알게되며, 입력된 설정 값과 비교하여 제어한다.
상기에서 기술된 자동차용 ＬＰＧ연료 장치를 토대로 LPG연료의 압력을 설정압력 이하로 유지시키는 제어방법에 대해 도면을 참고하여 이하에서 상세히 기술한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법은 먼저, 자동차를 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 각각 한단씩 운행시키고(S100), 상기 자동차가 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 운행 중, 상기 연료탱크(10) 내의 LPG연료의 압력(P1)값과 레귤레이터(50)의 입구 측 LPG연료의 압력(P3)값을 압력센서에 의해 측정하는데, 변속 단계별로 각각 측정한다.(S200)
그리고, 상기 측정한 압력(P3)과 압력(P1)이 전자제어장치(ECU)에 신호로 전달되어 상기 압력(P3)과 압력(P1)의 차이 값(△P1)이 전자제어장치(90)에 입력된 설정 값과 비교하여 5기압(설정압력값) 이상이면 레귤레이터(50)를 전자적으로 조절한다.(S300)
그런 다음, 상기 전자식 레귤레이터(50)의 조절한 뒤, 연료펌프(20)의 출구 측 LPG연료의 압력(P2)값과 연료탱크(10) 내의 LPG연료의 압력(P1)값을 압력센서에 의해 측정하고(S400), 상기 측정한 압력(P2)과 압력(P1)이 전자제어장치(ECU)에 신호로 전달되어 상기 압력(P2)과 압력(P1)의 차이 값(△P2)이 전자제어장치(90)에 입력된 설정 값과 비교하여 5기압(설정압력값) 이상이면 연료펌프(20)의 유량을 감속시킨다.(S500)
이때, 상기 전자식 레귤레이터(50)의 조절로 전체적으로 5기압 이하로 유지된다면 별도의 연료펌프(20)의 유량은 조절하지 않아도 된다. 즉, 상기 △P1과 △P2도 5기압 이하로 유지되도록 1차적으로 전자식 레귤레이터(50)를 조절하고, 2차적으로 연료펌프(20)의 유량을 조절한다.
여기서, 상기 전자식 레귤레이터(50)와 연료펌프(20)는 전자제어장치(90)와 연결된 드라이버(91)의 PWM제어 시스템(PULSE WIDTH MODULATION CONTROL SYSTEM)에 의해 제어된다.
10 : 연료탱크 20 : 연료펌프
30 : 솔레노이드밸브 40 : 엔진부
41 : 인젝터 50 : 레귤레이터
60 : 공급관 70 : 회수관
80 : 필터 90 : 전자제어장치
91 : 드라이버

Claims (4)

  1. 연료펌프에 의해 이송되는 LPG연료의 압력을 설정압력 이하로 유지시키는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법에 있어서,
    자동차를 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 각각 운행시키는 단계(S100);
    상기 자동차가 변속 1, 2, 3, 4, 5단 별로 운행 중, 연료탱크(10) 내의 LPG연료의 압력(P1)값과 레귤레이터(50)의 입구 측 LPG연료의 압력(P3)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S200);
    상기 측정한 압력(P3)과 압력(P1)의 차이 값(△P1)이 설정된 압력 이상이면 전자식 레귤레이터(50)를 조절하는 단계(S300);
    상기 전자식 레귤레이터(50)의 조절한 뒤, 연료펌프(20)의 출구 측 LPG연료의 압력(P2)값과 연료탱크(10) 내의 LPG연료의 압력(P1)값을 압력센서에 의해 측정하는 단계(S400);
    상기 측정한 압력(P2)과 압력(P1)의 차이 값(△P2)이 설정된 압력 이상이면 연료펌프(20)의 유량을 감속시키는 단계(S500);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LPG연료의 설정압력은 5기압 이하이고, 상기 △P1과 △P2도 5기압 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전자식 레귤레이터(50)의 조절단계(S300)와, 상기 연료펌프(20)의 유량 감속단계(S500)에서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 압력(P1,P2,P3)값의 차이 값(△P1,△P2)이 자동차 내에 설치되는 전자제어장치(electronic control unit,ECU)에 신호로 전달되어 입력된 설정 값과 비교하여 전자식 레귤레이터(50)와 연료펌프(20)을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전자제어장치(90)와 연결된 드라이버(91)의 PWM제어 시스템(PULSE WIDTH MODULATION CONTROL SYSTEM)에 의해 레귤레이터는 전자적으로 조절하고, 상기 연료펌프(20)는 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 ＬＰＧ연료 장치의 제어방법.
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