KR20030080891A - 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치 - Google Patents

캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치 Download PDF

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Abstract

연료 라인상의 잔류 연료를 퍼지(Purging)시키기 위한 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 연료 공급 라인에 연결되어 상기 연료 공급 라인의 잔류 연료를 유입 제어하기 위한 퍼지 솔레노이드 밸브(Purge Solenode Valve); 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 검출하기 위한 오리피스(Orifice); 상기 오리피스를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 저장하며 활성탄 (Activated Carbon)에 의한 정화를 수행하기 위한 캐니스터(Canister); 상기 캐니스터에 저장된 상기 잔류 연료를 기관의 흡입 매니홀드로 유입시키기 위한 셧오프 밸브(Shut-off Valve); 및 차량의 이그니션 키 온(ON) 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프시키고, 상기 셧오프 밸브를 온 동작시키며, 상기 차량의 이그니션 키 오프 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 온시키고, 상기 셧오프 밸브를 오프 동작시키기 위한 이씨유(ECU)로 이루어져, 잔류가스로 인한 농후한 혼합기 방지 및 그에 따른 시동성이 개선되는 효과를 얻으며, 유해한 배출가스를 저감시킬 수 있는 부가적 효과를 얻는다.

Description

캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치{GAS PURGING SYSTEM IN THE RAIL FOR LP GAS VEHICLE USING THE CANISTER}
본 발명은 가스 차량의 연료 퍼징(Purging)에 관한 것으로, 보다 상세히는 퍼지 라인내의 오리피스 및 캐니스터 솔레노이드 밸브를 추가하여 연료 라인상의 잔류 연료량에 따라 차량의 실린더로 흡입되도록 하여 엔진의 시동성을 보완할 수있는 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가스 차량은 액상/기상의 엘피쥐(LPG)를 선택적으로 베이퍼라이져에 공급하여 주는 2개의 관로가 설치되어 있어서, 베이퍼라이져와 믹서를 거쳐서 엔진 연소실로 연료를 공급하게 된다. LPG 차량은 인젝터가 없기 때문에 초기 시동시에 연료가 베이퍼라이져에서 연소실까지 관통하는 동안 연소실에 연료가 충분히 공급되지 않게 된다.
특히, LPI 인젝션 시스템에서는 연료 라인에 고압이 형성되어 시동 오프 상태에서도 인젝터에서의 Leak로 인한 잔류가스가 실린더 내에 존재하기 때문에 시동시 과농한 혼합기를 발생시키고 이로부터 시동성 문제 및 탄화 수소 배출가스의 증가를 초래하게 문제점이 야기되고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 본 발명의 목적은, 엘피아이(LPI) 시스템에서 연소실내의 잔류 가스로 인한 농후한 혼합기 방지 및 시동성을 개선할 수 있는 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치는, 액상/기상 가스 연료를 공급하기 위한 차량의 연료 공급 시스템에 있어서, 연료 공급 라인에 연결되어 상기 연료 공급 라인의 잔류 연료를 유입 제어하기 위한 퍼지 솔레노이드 밸브(Purge Solenode Valve); 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 검출하기 위한오리피스(Orifice); 상기 오리피스를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 저장하며 활성탄 (Activated Carbon)에 의한 정화를 수행하기 위한 캐니스터(Canister); 상기 캐니스터에 저장된 상기 잔류 연료를 기관의 흡입 매니홀드로 유입시키기 위한 셧오프 밸브(Shut-off Valve); 및 차량의 이그니션 키 온(ON) 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프시키고, 상기 셧오프 밸브를 온 동작시키며, 상기 차량의 이그니션 키 오프 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 온시키고, 상기 셧오프 밸브를 오프 동작시키기 위한 이씨유(ECU)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 전체 시스템을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 각 구성요소별 동작 순서도이며,
도 3은 도 1의 셧오프 밸브 동작을 설명하기 위한 펄스 파형도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 기관 105 : 흡입 매니홀드
109 : 연료 펌프 111 : 셧오프 밸브
113 : 캐니스터 115 : 오리피스
117 : 퍼지 밸브 119 : 퍼지 솔레노이드 밸브
121 : 압력 조절기 125 : 이씨유
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이며, 도 3은 도 1의 셧오프 밸브(Shut-off valve)의 PWM 제어를 설명하기 위한 그래프이다. 예시된 도면에서와 같이, 기관(101)의 흡입 매니홀드(105) 일측으로 인젝터(129)가 마련되고, 상기 인젝터(129)는 연료 펌프(109)로부터 연료 공급을 받고 있다.
연료 펌프(109)의 연료 공급은 압력 조절기(121)로 동시에 제공되며, 압력 조절기(121)의 피드백 연료는 연료 탱크(103)로 취합되고, 연료 탱크(103)의 안측으로 멀티 밸브(123)가 마련된다.
상기 압력 조절기(121)는 퍼지 솔레노이드 밸브(Purge Solenode Valve 119)로 연결되며, 상기 퍼지 솔레노이드 밸브(119)는 퍼지 밸브(117)를 통해 오리피스(Orifice 115)로 연결된다. 오리피스(115)는 캐니스터(113)로 잔류 연료를제공하며, 상기 캐니스터(113)는 셧오프 밸브(Shut-off valve 111)와 연결되어 상기 흡입 매니홀드(105)로 잔류 연료를 공급토록 하고 있다.
상기 퍼지 솔레노이드 밸브(119), 퍼지 밸브(117), 셧오프 밸브(111), 멀티 밸브(123) 및 연료 펌프(109)는 이씨유(ECU 125)의 제어하에 동작되며, 이외에 인젝터(129)를 포함한 다수의 센서(미도시 함)가 이씨유(125)의 입출력에 접속된다. 차량의 시동 온/오프 상태를 검출하는 이그니션 키(127)는 ECU(125)의 입력 포트에 접속되며, 도시된 메모리(131)는 상기 ECU(125)에 내장된 내부 메모리가 될 수 있을 것이다. 상기 메모리(131)에는 시스템을 전반적으로 제어하기 위한 알고리즘을 포함하여 상기 셧오프 밸브(111)의 PWM 제어를 수행하기 위한 프로그램이 내장되고 있다. 이하, 본 발명의 동작을 도 1 내지 도 3을 통해 설명할 것이다.
<차량의 시동 온 동작시>
이그니션 키(127)가 턴온되면, 상기 ECU(125)는 이그니션 키(127)의 동작 상태를 감지하여(S201), 상기 연료 펌프(109) 및 멀티 밸브(123)로 전원을 인가토록 제어한다(S203,S205). 연료 탱크(103) 내의 멀티 밸브(123)는 가스 연료 제공을 위한 메인 밸브를 동작시켜 상기 연료 펌프(109)로 연료 공급을 수행한다.
연료 펌프(109)는 소정의 압력을 형성한 후, 인젝터(129) 및 압력 조절기 (121)로 연료 공급을 수행하고(S207), ECU(125)의 제어에 따라 인젝터(129)를 통한 흡입 매니홀드(105)로 가스 연료가 제공된다. 따라서, 압력 조절기(121)의 압력 스프링은 연료 펌프(109)의 연료압에 의해 인젝터(129)를 통해 흡입 매니홀드(105)로 공급되고 남은 잔류 연료를 상기 연료 탱크(103)로 공급한다(S213).
또한, 상기 압력 조절기(121)로 가스 연료가 제공되며(S211), 이 때 ECU(125)에 의해 퍼지 솔레노이드 밸브(119)는 오프 상태로 유지한다. 그리고 상기 셧오프 밸브(111)는 ECU(125)의 제어하에 PWM 제어가 이행된다.
<차량의 이그니션 오프 동작시>
상기 과정을 거쳐 기관(101)은 연료 공급으로 인한 엔진 구동이 이루어지며, 지속적인 엔진 구동 이후, 사용자로부터 상기 이그니션 키(127)가 오프될 경우(S201), 상기 ECU(125)는 이그니션 키 오프 절환에 따라, 상기 멀티밸브(123) 및 연료 펌프(109)를 오프시킨다(S215,S217). 이와 더불어, 상기 퍼지 솔레노이드 밸브(119)를 온으로 절환하며, 상기 퍼지 밸브(117)가 동작되도록 제어한다. 물론, 상기 셧오프 밸브(111)는 오프 상태로 제어하며, 이로부터 셧오프 밸브(111)를 제어하기 위한 PWM 신호는 제공되지 않는다.
한편, 상기 기관(101)이 동작될 때(이그니션 키가 온상태에서) 상기 셧오프 밸브(111)가 온상태(PWM 제어에 의한 온/오프 상태)가 유지되어 있었음으로, 오리피스(115)와 캐니스터(113)는 현재 저기압 상태를 유지하고 있다.
차량의 시동 오프로 인해 멀티밸브(123) 및 연료 펌프(109)는 구동이 정지되며, 인젝터(129)로 공급되는 연료가 차단되어 상기 압력 조절기(121) 및 연료 펌프(109), 인젝터(129)간 연료 라인에는 잔류 가스가 존재하게 된다. 그러나, 상기 퍼지 솔레노이드 밸브(119) 및 퍼지 밸브(117)가 온 상태로 유지하고, 상기 캐니스터(113)가 저기압 상태이기 때문에, 압력 조절기(121)와 인젝터(129), 연료 펌프(109)간 잔류 연료는 퍼지 솔레노이드 밸브(119)로 유입되며(S219), 퍼지밸브(117) 및 오리피스(115)를 거쳐 캐니스터(113)로 흡입된다(S221,S223). 오리피스(115)는 퍼지 밸브(117)를 통해 유입되는 연료량을 제한하여 소정의 압력차를 형성하며, 이로부터 캐니스터(113)로 공급되는 유량을 검출하는 것이다. 검출된 유량 정보는 상기 ECU(125)의 입력 포트로 전송된다.
캐니스터(113)로 취합된 잔류 가스는 캐니스터(113)에 내장되는 활성탄 (Activated Carbon)에 의해 정화되어, 캐니스터(113)에 저장된다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 이그니션 키(127)가 온상태로 절환, 즉 차량이 시동될 경우 상기 셧오프 밸브(111)는 온 상태로 절환되어 기관(101)의 동작과 더불어 캐니스터(113)에 저장된 잔류 가스 연료가 상기 흡입 매니홀드(105)로 공급되는 것이다.
ECU(125)는 상기 오리피스(115)로부터 검출되는 유량을 지속적으로 측정하여, 측정된 유량이 기준치를 넘는가를 판단한다. 상기 메모리(131)는 유량에 따라 셧오프 밸브(111)를 제어하기 위한 PWM 제어 정보를 포함하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 RPM이 높을 수록 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시켜, 셧오프 밸브(111)의 개폐 시간을 제어하는 것이다. 이는 캐니스터(113)에 저장된 잔류 연료가 흡입 매니홀드(105)로 공급됨에 있어 엔진의 RPM 변동이 없도록 잔류 연료를 제공하기 위한 것이다.
물론, ECU(125)는 상기 오리피스(115)에서 검출된 유량 정보에 기초하여 셧오프 밸브(111)를 제어하되, 상기 캐니스터(113)에 저장된 잔류 연료량이 포화상태가 아닐 경우에는 상기 셧오프 밸브(111)를 오프시킬 수 있는 것이다.
따라서, 상기 메모리(131)에 저장된 셧오프 밸브(111) 제어 정보는캐니스터(113)에 저장된 잔류 연료량과 상기 기관(101)의 RPM에 비례하여 셧오프 밸브(111)를 제어하기 위한 PWM 신호의 펄스폭을 증가시키는 것이다. 펄스폭의 증가 비율은 기관(101)의 용량에 따라 실험적 수치가 될 것이다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치는 압력 조절기와 흡입 매니홀드 사이에 퍼지 솔레노이드 밸브, 퍼지 밸브, 오리피스, 캐니스터 및 셧오프 밸브를 직렬로 장착하고, 각각의 밸브 제어 및 셧오프 밸브의 PWM 제어를 통해, 차량의 운행 후 이그니션 오프상태에서 연료 라인상에 잔류된 연료를 캐니스터에 저장하고, 이 후 이그니션 온상태에서 캐니스터에 저장된 잔류 연료를 흡입 매니홀드를 통해 실린더로 공급토록 함에 따라, 잔류가스로 인한 농후한 혼합기 방지 및 그에 따른 시동성이 개선되는 효과를 얻으며, 유해한 배출가스를 저감시킬 수 있는 부가적 효과를 얻는다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 액상/기상 가스 연료를 공급하기 위한 차량의 연료 공급 시스템에 있어서,
    연료 공급 라인에 연결되어 상기 연료 공급 라인의 잔류 연료를 유입 제어하기 위한 퍼지 솔레노이드 밸브(Purge Solenode Valve);
    상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 검출하기 위한 오리피스(Orifice);
    상기 오리피스를 통해 유입되는 상기 잔류 연료량을 저장하며 활성탄 (Activated Carbon)에 의한 정화를 수행하기 위한 캐니스터(Canister);
    상기 캐니스터에 저장된 상기 잔류 연료를 기관의 흡입 매니홀드로 유입시키기 위한 셧오프 밸브(Shut-off Valve); 및
    차량의 이그니션 키 온(ON) 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프시키고, 상기 셧오프 밸브를 온 동작시키며, 상기 차량의 이그니션 키 오프 동작시 상기 퍼지 솔레노이드 밸브를 온시키고, 상기 셧오프 밸브를 오프 동작시키기 위한 이씨유(ECU)로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지 솔레노이드 밸브 및 상기 오리피스 사이로 퍼지 밸브(Purge Valve)가 연결되며, 상기 퍼지 밸브는 상기 퍼지 솔레노이드 밸브와 동일한 동작이 이루어지도록 상기 이씨유 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이씨유의 상기 셧오프 밸브 온 동작제어는 상기 오리피스로부터 검출된 유량 및 상기 차량의 엔진 알피엠(RPM)에 비례한 펄스폭 변조 제어인 것을 특징으로 하는 캐니스터를 이용한 가스차량의 래일내 연료 퍼징 장치.
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