KR20020080772A

KR20020080772A - 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20020080772A
Application number: KR1020010020532A
Authority: KR
Inventors: 이병호; 임재규; 김경남; 신용남; 손진우; 이상준
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-26
Also published as: KR100405108B1

Abstract

가스연료를 액상으로 분사하는 차량에서 연료펌프가 작동하지않는 경우 운전자에게 현재 상황을 알리고, 연료탱크의 분압으로 연료를 엔진측에 비상 공급하여 차량을 별도의 운송수단없이 수리가능한 장소까지 이동할 수 있도록 한 것으로, 포화상태의 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크로 부터 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진의 흡기관에 분사하는 인젝터와, 인젝터의 리턴토출구와 연료탱크사이에 설치되어 인젝터에 공급되는 연료압력이 설정값을 초과하는 경우 개방되어 설정값범위내로 유지하는 압력 레귤레이터와, 연료탱크 및 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 각각 검출하는 압력센서와, 압력센서에 의해 검출되는 연료탱크 및 인젝터의 연료 압력차를 비교하여 그 차이값이 미리 설정된 압력값보다 작은 경우 연료펌프가 작동하지않는 것으로 판단하여 운전자에게 알려주고, 연료탱크의 분압에 의해 인젝터에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하여 엔진이 지속적으로 구동하도록 제어하는 전자제어장치를 제공한다.

Description

가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법{fuel supply device for vehicles fuel gas and method thereof}

본 발명은 가스연료를 압축하여 액상으로 분사하는 차량에서 모터 또는 자체의 기계적인 결함으로 인해 연료펌프가 작동하지않는 경우 운전자에게 현재 상황을 알리고, 차량을 별도의 운송수단없이 수리가능한 장소까지 이동할 수 있도록 한 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 엔진측으로 송출되는 연료의 압력이 설정된 압력값보다 낮은 경우 연료펌프가 작동하지않는 것으로 판단하여 운전자에게 현재의 상황을 알려주고, 연료탱크의 분압에 의해 연료를 엔진측에 비상 공급하여 차량을 수리장소까지 이동시킬 수 있도록 한 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 가스연료를 사용하는 차량의 연료공급장치는, 포화상태의 연료를 저장하는 연료탱크(1)와, 모터(16)에 의해 구동하여 연료탱크(1)의 연료를 액상으로 토출하는 연료펌프(2)와, 연료펌프(2)로 부터 공급유로(6)를 통해 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 요구되는 분사량을 엔진(E)의 흡기관에 분사하는 인젝터(7)와, 인젝터(7)의 리턴토출구와 연료탱크(1)사이에 설치되어 인젝터(7)에 공급되는 연료의 압력값을 설정된 범위내로 유지하는 압력 레귤레이터(9)를 구비한다.

전술한 인젝터(7)의 리턴토출구와 압력 레귤레이터(9)사이에 설치되는 압력센서(8)에 의해 검출되는 연료의 검출된 압력값에 따라 연료펌프(2)를 모터드라이버(13)를 이용하여 모터(16) 및 연료펌프(2)의 회전수를 제어하여 운전조건에 따라 인젝터(7)의 분사량을 결정하는 전자제어장치(12)(ECU)를 구비한다.

미 설명부호 3은 연료탱크(1)의 출구측에 설치되어 엔진(E)정지시 폐쇄되는 과류방지 차단밸브(shut off ＆ excess flow valve), 5는 과류방지 차단밸브(3)와 인젝터(7)사이에 설치되어 엔진(E)정지시 폐쇄되는 차단밸브(shut off valve), 11은 연료탱크(1)에서 역류되는 것을 방지하는 리턴밸브 이다.

따라서, 전술한 바와 같은 연료공급장치에서는 메인 릴레이(14)구동에 의해 엔진(E)작동시 연료펌프(2)의 구동으로 인해 연료탱크(1)로 부터 토출되는 액상의 연료는 압력 레귤레이터(9)에 의해 연료탱크(1)내의 압력값보다 약 5bar정도 상승되며, 공급유로(6)내의 연료의 압력값이 그 이상으로 상승되는 경우 압력 레귤레이터(9) 및 리턴밸브(11)를 경유하여 연료탱크(1)로 귀환된다.

그러나, 종래 기술에 의한 가스연료 차량용 연료공급장치에서는, 전술한 모터드라이버(13)로 부터 구동신호가 인가되는 경우에도 모터(16)가 구동하지않는 경우 또는 모터(16)의 구동시 연료펌프(2)가 기계적인 결함으로 인해 작동을 하지않게되어 전술한 연료탱크(1)내부에 설치된 연료펌프(2)가 작동하지않는 경우, 노상에서 차량을 견인차(wrecker) 등의 별도의 운송수단을 이용하여 수리가능한 장소까지 옮겨야되므로 운전자는 견인차를 사용함에 따른 시간 및 경제적인 손실을 감수해야되는 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 가스연료 차량에서 모터 또는 펌프의 결함으로 인해 연료펌프가 작동하지않는 경우 운전자에게 현재 상황을 알려주고 연료탱크의 분압으로 연료를 엔진측에 비상 공급하여 차량을 수리장소까지 이동시킴에 따라 별도의 운송수단이 불필요하게되는 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 가스연료 차량에서 연료펌프의 고장시 별도의 운송수단을 이용하지않고 차량을 수리장소까지 이동시켜 수리작업을 받게되므로 시간 및 경제적인 손실을 최소화할 수 있도록 한 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 가스연료 차량용 연료공급장치의 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 가스연료 차량용 연료공급장치의 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법을 나타내는 흐름도 이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

50; 연료탱크

51; 연료펌프

52; 공급라인

53; 인젝터

54; 리턴토출구

55; 압력 레귤레이터

56,57; 압력센서

58; 모터

59; 전자제어장치

60; 리턴밸브

전술한 본 발명의 목적은, 포화상태의 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크로 부터 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진의 흡기관에 분사하는 인젝터와, 인젝터의 리턴토출구와 연료탱크사이에 설치되어 인젝터에 공급되는 연료압력이 설정값을 초과하는 경우 개방되어 설정값범위내로 유지하는 압력 레귤레이터와, 연료탱크 및 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 각각 검출하는 압력센서와, 압력센서에 의해 검출되는 연료탱크 및 인젝터의 연료 압력차를 비교하여 그 차이값이 미리 설정된 압력값보다 작은 경우 연료펌프가 작동하지않는 것으로 판단하여 운전자에게 알려주고, 연료탱크의 분압에 의해 인젝터에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하여 엔진이 지속적으로 구동하도록 제어하는 전자제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치를 제공함에 의해 달성된다.

전술한 본 발명의 목적은, 연료탱크, 연료탱크로 부터 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진의 흡기관에 분사하는 인젝터, 인젝터의 리턴토출구와 연료탱크사이에 설치되어 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 설정값범위내로 유지하는 압력 레귤레이터, 인젝터에 공급되는 연료의 압력값에 따라 모터 및 연료펌프의 회전수를 제어하여 운전조건에 따라 인젝터의 분사량을 결정하는 전자제어장치를 구비하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법에 있어서, 연료탱크의 멀티밸브 및 인젝터 리턴토출구에 각각 설치된 압력센서에 의해 연료탱크 및 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 검출하는 제1단계와, 연료탱크 및 인젝터의 검출된 연료 압력차를 비교,판단하는 제2단계와, 연료탱크와 인젝터의 연료 압력차이값이 미리 설정된 압력값보다 작은 경우, 연료펌프가 작동하지않는 고장모드로 판단하여 경고수단을 통해 운전자에게 알려주고, 엔진이 지속적으로 구동하도록 연료탱크의 분압에 의해 인젝터에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하는 제3단계와, 연료탱크 및 인젝터의 연료 압력차이값이 미리 설정된 압력값보다 큰 경우, 인젝터에 공급되는 연료의 압력값에 따라 인젝터의 분사량을 결정하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 압력센서는 연료탱크의 멀티밸브 및 인젝터의 리턴토출구에 각각 설치된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 연료펌프가 작동하지않는 경우 전자제어장치의 제어에 의해 작동하여 운전자에게 인식시켜주는 경고수단을 구비한다.

바람직한 실시예에 의하면, 고장모드시 연료펌프를 구동시키는 모터의 전원을 차단하여 연료탱크와 인젝터내의 압력을 동일하게 유지한다.

바람직한 실시예에 의하면, 고장모드시 인젝터의 분사량을 연료탱크내의 압력을 기준으로 연산하여 인젝터의 분사시간을 연장한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 포화상태의 연료를 저장하는 연료탱크(50)와, 연료펌프(51)구동으로 연료탱크(50)로 부터 공급라인(52)을 통해 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진(E)의 흡기관에 분사하는 인젝터(53)와, 인젝터(53)의 리턴토출구(54)와 연료탱크(50)사이에 설치되어 인젝터(53)에 공급되는 연료의 압력(Pi)이 설정값을 초과하는 경우 개방되어 설정값 범위내로 유지하는 압력 레귤레이터(55)와, 연료탱크(50)의 멀티밸브(multi valve)(A) 및 인젝터(53)의 리턴토출구(54)에 설치되어 연료의 압력(Pt,Pi)을 각각 검출하는 압력센서(56,57)를 구비한다.

전술한 압력센서(56,57)에 의해 검출되는 연료탱크(50) 및 인젝터(53)측의 연료 압력차(Pi-Pt)를 비교하여 그 차이값이 미리 설정된 압력값(일예로, 5bar정도임)보다 작은 경우 연료펌프(51)가 작동하지않는 것으로 판단하여 부저 또는 램프(64) 등의 경고수단을 통하여 운전자에게 알려주고, 연료탱크(50)의 분압에 의해 인젝터(53)에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하여 엔진(E)이 지속적으로구동하도록 제어하는 전자제어장치(59)를 구비한다.

미 설명부호 58은 연료펌프(51)를 구동시키는 모터, 60은 압력 레귤레이터(55)를 통과한 여분의 연료를 리턴시키는 통로이며 연료탱크(50)로 부터 역류되는 것을 방지하는 리턴밸브, 65는 연료탱크(50)의 출구측에 설치되어 엔진(E)정지시 폐쇄되는 과류방지 차단밸브, 66은 엔진(E)정지시 공급라인(52)을 폐쇄하는 차단밸브 이다.

이하에서, 본 발명에 의한 가스연료 차량용 연료공급장치 및 그 제어방법의 사용방법을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 릴레이(63)구동에 의해 모터(58)작동시 연료펌프(51)의 구동으로 인해 연료탱크(50)로 부터 인젝터(53)에 공급되는 액상의 연료는 압력 레귤레이터(55)에 의해 연료탱크(50)내의 압력값(Pt)보다 약 5bar정도 상승되며, 이때 인젝터(53)에 공급되는 연료의 압력값(Pi)이 그 이상으로 상승되는 경우 압력 레귤레이터(55) 및 리턴밸브(60)를 경유하여 연료탱크(50)로 귀환된다.

전술한 인젝터(53)의 리턴토출구(54)와 압력 레귤레이터(55)사이에 설치되는 압력센서(57)에 의해 검출되는 연료의 압력값에 따라 전자제어장치(59)에서는 인젝터(53)의 연료분사시간을 결정하여 인젝터(53)를 구동하게되므로 차량은 운행할 수 있는 것이다.

이때, 전술한 바와 같은 가스연료 차량용 연료공급장치에서 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 경우, 이를 전자제어장치(59)에서는 자가진단후 응급조치하여 연료탱크(50)의 분압을 이용하여 연료탱크(50)의 연료를 인젝터(53)에 공급함에 따라 차량을 수리가능한 장소까지 별도의 이동수단을 이용하지않고 임시적으로 운행하여 이동시킬 수 있게 된다.

한편, 전술한 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 경우로서, 첫째는 모터드라이버(62)로 부터 모터(58)로 구동신호를 인가할 때에도 모터(58)가 구동하지않는 경우와, 둘째는 모터(58)는 정상적으로 구동하는 경우에도 연료펌프(51)가 자체의 결함 등으로 인해 구동하지않는 경우로서 구분된다.

즉, 전술한 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하는 경우, 압력센서(57)에 의해 검출되는 인젝터(53)의 압력값(Pi)은 압력센서(56)에 의해 검출되는 연료탱크(50)내의 압력값(Pt)과 연료펌프(51)에 의해 토출되는 설정된 압력값(약 5bar 정도임)을 더한 것과 같다.

즉, (Pi) = (Pt + 5bar)인 것이다.

이와 반면에, 전술한 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 경우, 연료탱크(50)의 압력값(Pt)과 연료펌프(51)의 설정된 압력값(5 bar)을 더한 것보다 인젝터(53)의 압력값(Pi)이 작은 경우임을 알 수 있다.

즉, (Pi)〈 (Pt + 5bar)인 것이다.

따라서, 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 경우,

(5bar) ≥(Pi - Pt)임을 알 수 있게 된다.

한편, 전술한 연료탱크(50)의 멀티밸브(A)에 설치된 압력센서(56)에 의해 검출되는 연료탱크(50)내의 압력값(Pt)과, 인젝터(53)의 리턴토출구(54)와 압력 레귤레이터(55)사이에 설치된 압력센서(57)에 의해 검출되는 인젝터(53)에 공급되는 연료의 압력값(Pi)을 지속적으로 검출하여 전자제어장치(59)에 검출신호를 입력하게 된다(S10 참조).

전술한 전자제어장치(59)에서는 압력센서(57)에 의해 검출된 압력값(Pi)과 압력센서(56)에 의해 검출된 압력값(Pt)과의 차이를 비교,판단한다(S20 참조).

이들 압력 차이값(Pi-Pt)이 설정된 압력값(5bar)보다 작은 경우일때[(5bar) 〉(Pi - Pt)], 전자제어장치(59)에서는 전술한 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 고장모드(fail mode)로 진단하여 램프(64) 등의 경고수단을 통하여 운전자에게 고장모드임을 인식시켜 주고, 모터드라이버(62)를 통하여 모터(58)구동을 정지시킴에 따라 전술한 인젝터(53)에 공급되는 압력값(Pi)과 연료탱크(50)의 압력값(Pt)은 동일하게 된다(S30 참조).

전술한 연료펌프(50)가 정상적으로 작동하지않는 경우에, 전자제어장치(59)에서는 인젝터(53)의 구동조건을 고장모드로 전환하여, 인젝터(53)의 분사시간을 연료탱크(50)의 압력(Pt)을 기준으로하여 결정되는 분사량에 따라 연장시켜 엔진(E)을 지속적으로 구동시킬 수 있게 된다(S40 참조).

즉, 전술한 연료펌프(51)가 작동하지않는 경우에도 연료탱크(50)의 분압을 이용하여 연료탱크(50)내의 액상의 연료가 인젝터(53)로 공급될 수 있는 것이다.

한편, 전술한 인젝터(53)의 압력값(Pi)과 연료탱크(50)의 압력값(Pt)의 차이값(Pi-Pt)이 설정된 압력값(5bar)과 동일하거나 큰 경우일때[(5bar) ≤(Pi - Pt)], 전자제어장치(59)에서는 전술한 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하는정상모드(normal mode)로서 진단하며, 인젝터(53)에 공급되는 연료의 압력값에 따라 인젝터(53)의 분사량을 결정한다(S50 참조).

이상에서와 같이, 연료펌프(51)가 정상적으로 작동하지않는 경우 전자제어장치(59)에서 고장모드로서 자가진단하여 연료탱크(50)의 분압을 이용하여 연료를 인젝터(53)에 지속적으로 비상 공급하여 차량을 정비가능한 장소까지 운행할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면 아래와 같은 이점을 갖는다.

가스연료 차량에서 모터 또는 펌프의 결함으로 인해 연료펌프가 작동하지않는 경우 운전자에게 현재 상황을 알려주고 연료탱크의 분압으로 연료를 엔진측에 비상 공급하여 차량을 수리장소까지 이동시킴에 따라 별도의 운송수단이 불필요하게 된다.

또한, 가스연료 차량에서 연료펌프의 고장시 별도의 운송수단을 이용하지않고 차량을 수리장소까지 이동시켜 수리작업을 받게되므로 시간 및 경제적인 손실을 최소화할 수 있다.

Claims

포화상태의 연료를 저장하는 연료탱크;

상기 연료탱크로 부터 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진의 흡기관에 분사하는 인젝터;

상기 인젝터의 리턴토출구와 상기 연료탱크사이에 설치되어 상기 인젝터에 공급되는 연료의 압력이 설정값을 초과하는 경우 개방되어 설정값 범위내로 유지하는 압력 레귤레이터;

상기 연료탱크 및 상기 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 각각 검출하는 압력센서; 및

상기 압력센서에 의해 검출되는 상기 연료탱크 및 인젝터의 연료 압력차를 비교하여 그 차이값이 미리 설정된 압력값보다 작은 경우 상기 연료펌프가 작동하지않는 것으로 판단하여 운전자에게 알려주고, 상기 연료탱크의 분압에 의해 상기 인젝터에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하여 상기 엔진이 지속적으로 구동하도록 제어하는 전자제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 압력센서는 상기 연료탱크의 멀티밸브 및 상기 인젝터의 리턴토출구에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 연료펌프가 작동하지않는 경우 상기 전자제어장치의 제어에 의해 작동하여 운전자에게 인식시켜주는 경고수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치.
연료탱크, 연료탱크로 부터 공급되는 액상의 연료를 운전조건에 따라 엔진의 흡기관에 분사하는 인젝터, 인젝터의 리턴토출구와 연료탱크사이에 설치되어 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 설정값범위내로 유지하는 압력 레귤레이터, 인젝터에 공급되는 연료의 압력값에 따라 모터 및 연료펌프의 회전수를 제어하여 운전조건에 따라 인젝터의 분사량을 결정하는 전자제어장치를 구비하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법에 있어서:

상기 연료탱크의 멀티밸브 및 상기 인젝터 리턴토출구에 각각 설치된 압력센서에 의해 상기 연료탱크 및 상기 인젝터에 공급되는 연료의 압력을 검출하는 제1단계;

상기 연료탱크 및 상기 인젝터의 검출된 연료 압력차를 비교,판단하는 제2단계;

상기 연료탱크와 상기 인젝터의 연료 압력차이값이 미리 설정된 압력값보다 작은 경우, 연료펌프가 작동하지않는 고장모드로 판단하여 경고수단을 통해 운전자에게 알려주고, 엔진이 지속적으로 구동하도록 상기 연료탱크의 분압에 의해 상기 인젝터에 비상 공급되는 연료의 분사량을 결정하는 제3단계; 및

상기 연료탱크 및 상기 인젝터의 연료 압력차이값이 미리 설정된 압력값과 같거나 큰 경우, 상기 인젝터에 공급되는 연료의 압력값에 따라 인젝터의 분사량을 결정하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법.
청구항 4에 있어서, 상기 고장모드시 상기 연료펌프를 구동시키는 모터의 전원을 차단하여 상기 연료탱크와 상기 인젝터내의 압력을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 고장모드시 상기 인젝터의 분사량을 상기 연료탱크내의 압력을 기준으로 연산하여 상기 인젝터의 분사시간을 연장하는 것을 특징으로 하는 가스연료 차량용 연료공급장치의 제어방법.