KR20030081711A

KR20030081711A - 엘피지 연료 성분비 산출 방법

Info

Publication number: KR20030081711A
Application number: KR1020020020067A
Authority: KR
Inventors: 유태중
Original assignee: 씨멘스 오토모티브 주식회사
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-22

Abstract

배기 가스를 감소시킬 수 있도록 한 엘피지 연료 성분비 산출 방법이 개시되어 있다. 그러나, 일반적인 엘피지 연료 분사 장치에서는 현재의 연료 온도에 따른 가스 부탄과 프로판 가스의 성분비를 정확하게 알 수 있는 방법이 없으므로, 성분비에 따른 엔진 제어가 원활하게 이루어지지 못하여 유해한 배기 가스가 배출되는 원인이 되고 있으며, 본 발명은 연료의 온도에 따라 엘피지 연료의 가스 성분비를 정확하게 산출하고, 산출된 엘피지 연료의 성분비에 따라 엔진을 제어하여 배기 가스의 배출을 줄일 수 있는 엘피지 연료 분사 장치의 엘피지 연료 성분비 산출 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 의하면, 연료 온도에 따라 엘피지 연료의 성분비를 정확하게 산출하고, 산출된 엘피지 연료의 성분비에 따라 엔진 제어가 가능해 배기 가스의 배출을 줄여 제품에 대한 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

엘피지 연료 성분비 산출 방법{METHOD FOR CALCLUATING THE RATIO OF COMPONENT OF LPG FUEL}

본 발명은 엘피지 연료 성분비 산출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료 온도에 따라 엘피지 연료의 성분비를 산출할 수 있도록 한 엘피지 연료성분비 산출 방법에 관한 것이다.

엘피지(Liquefied Pertroleum Gas) 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 장점이 있기 때문에 일부의 승용차과 승합차 등에 사용되고 있으며 대형차에도 적용시킬 예정에 있다.

상기 자동차의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 이를 기화시키게 되면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에 가솔린과 경유에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게되며 베이퍼록(Vapor-Lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상의 발생을 방지할 수 있어 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 그 적용 범위가 점차로 증가되고 있는 추세이다.

즉, 엘피지 연료분사 장치는 연료 펌프를 이용하여 엘피지 연료를 액상으로 인젝터에 공급하고, 이 인젝터를 통해 엘피지 연료를 실린더로 분사하며, 이 분사된 이 엘피지 연료는 공기가 혼합한 후 실린더 내에서 폭팔한다.

여기서, 상기 엘피지 연료는 부탄 가스와 프로판 가스의 혼합 가스이며, 엘피지 연료의 증발을 원활하게 하기 위하여 겨울에는 부탄 가스와 프로판 가스의 비율이 7:3인 혼합 가스를 엘피지 연료로 사용하며, 여름에는 순수 부탄 가스를 엘피지 연료로 사용한다.

그러나, 일반적인 엘피지 연료 분사 장치에서는 연료의 온도에 따라 최적의 가스 부탄과 프로판 가스의 성분비를 정확하게 알 수 있는 방법이 없으므로, 성분비에 따른 엔진 제어를 정밀하게 제어하기 못하여 유해한 배기 가스가 배출되는 원인이 되고 있다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료의 온도에 따라 엘피지 연료의 성분비를 정확하게 산출하고, 산출된 엘피지 연료의 성분비에 따라 엔진을 제어할 수 있어 유해한 배기 가스의 배출을 줄일 수 있는 엘피지 연료 성분비 산출 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 관점에 따른 엘피지 연료 성분비 산출 방법은,

a) 연료 온도에 따른 순수 부탄 가스의 포화 압력 데이터를 산출하는 단계;

b) 연료 온도에 따른 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터를 산출하는 단계;

c) 연료 호스내의 연료압이 안정된 값인지를 체크하여 상기 연료 호스내의 연료압이 안정된 값이라고 판단되는 경우 상기 연료 호스내의 연료압에 따라 연료 탱크의 연료압을 산출하는 단계;

d) 엔진의 회전수가 소정간격을 유지하고 있는 지를 체크하여 엔진의 회전수가 소정 간격을 유지하고 있다고 판단되는 경우 연료 탱크의 연료 온도를 감지하는 단계;

e) 상기 a) 단계 및 b) 단계에서 산출된 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 프로판 가스의 포화 압력 데이터중 상기 d) 단계에서 감지된 연료 온도에 대응되는 순수 부탄 가스의 포화 압력 데이터, 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터, 및 상기 c) 단계에서 산출된 연료 탱크의 연료압으로 부터 상기 엘피지 연료의 부탄가스 성분비를 산출하는 단계;

f) 상기 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비과 이전에 입력된 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비로부터 필터 부탄 가스 성분비를 산출하여 저장하는 단계; 및

g) 상기 c) 단계에서 엔진의 회전수가 소정 간격을 유지하지 않는다고 판단되면 이전의 엘피지 연료의 필터 부탄 가스 성분비를 유지하는 단계로 구성된다.

바람직하게는, 상기 d) 단계의 상기 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비는 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 연료 탱크내의 연료압의 차, 및 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 부탄 가스 포화 압력의 차의 비로서 결정되며, 다음 식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

... 식 1

본 발명에 의하면, 연료 온도에 따라 엘피지 연료의 성분비를 정확하게 산출하고, 산출된 엘피지 연료의 성분비에 따라 엘피지 연료가 혼합되어 배기 가스의 배출을 줄여 제품에 대한 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 엘피지 연료 분사 장치을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 온도에 따른 엘피지 연료의 포화 압력 데이터를 도시한 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 엘피지 엘피지 연료 성분비 산출 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

11 : 연료 탱크 13 : 연료 펌프

15 : 인젝터 21 : 연료 호스

23 : 압력 센서 25 : 압력 레귤레이터

27 : 온도 센서 31 : 제어부

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 엘피지 연료 분사 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명이 적용되는 온도 변화에 따른 변화하는 순수 부탄 가스와 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터를 보인 도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 엘피지 연료 분사 장치는 연료 탱크(11), 연료 펌프(13), 인젝터(15), 연료 호스(21), 압력 센서(23), 연료압 레귤레이터(25), 온도 센서(27), 및 제어부(31)로 구성된다.

상기 연료 탱크(11)는 엘피지 연료를 액화 상태로 저장하고, 상기 연료 펌프(13)는 점화 스위치(미도시됨)에 온시 상기 제어부(31)의 제어 신호에 따라 상기 연료 탱크(11) 안의 엘피지 연료를 액화 상태로 토출시킨다.

그리고, 인젝터(15)는 상기 점화 스위치의 시동 위치에 설정되면, 상기 연료 펌프(13)에 의해 연료 탱크(11)에서 토출된 엘피지 연료를 액상 상태로 실린더(미도시됨) 내로 분사시킨다.

그리고, 상기 연료 호스(21)는 인젝터(15)와 연료 탱크(11) 사이에 설치되어 여분의 엘피지 연료를 연료 탱크(11) 내로 되돌리고, 상기 압력 센서(23)는 상기 연료 호스(21)의 소정 위치에 설치되며, 상기 연료 탱크(11)와 인젝터(15) 간의 연료 압력을 일정하기 유지하기 위하여 상기 연료 호스(21)를 통해 되돌려진 엘피지 연료의 압력을 감지하고, 이 감지된 엘피지 연료의 압력을 제어부(31)에 제공한다.

또한, 상기 연료 탱크(11)의 내부에 설치되는 온도 센서(27)는 상기 연료 펌프(13)와 소정 간격으로 두고 설치되고, 상기 연료 탱크(11)의 표면에서 소정 간격 만큼 떨어진 위치에 설치되며, 상기 연료 탱크(11)내의 연료 온도를 감지하여 상기 제어부(31)로 제공한다. 즉, 상기 연료 탱크(11)의 내부에는 액체와 기체가 공존하므로 외부 열과 연료 탱크(11) 내의 연료 펌프(13)의 동작으로 인한 열로 인해 정확한 연료 탱크(11)의 온도를 감지할 수 없으므로, 엘피지 연료의 정확한 온도를 측정하기 위하여 상기 온도 센서(27)는 상기 연료 펌프(13)와 소정 간격으로 두고, 상기 연료 탱크(11)의 표면에서 소정 간격 만큼 떨어진 위치에 설치된다.

상기 제어부(31)는 상기 감지된 연료 호스(21) 내의 엘피지 연료압에 따라 연료 탱크(11)의 연료압을 산출하고, 상기 산출된 연료 탱크(11)의 연료압과 온도 센서(27)로부터 제공된 현재 연료 온도에 대응되는 부탄 가스의 포화 압력 데이터, 프로판 가스의 포화 압력 데이터, 및 산출된 연료압에 따라 엘피지 연료중 부탄 가스의 성분비를 산출하는 프로그램을 포함한다.

즉, 상기 제어부(31)는 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 프로판 가스의 포화 압력 데이터를 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 산출한 후 연료 탱크(11)내의 연료압을 산출하고, 입력되는 온도에 대응되는 상기 산출된 연료압, 부탄 가스의 포화 압력 데이터, 및 프로판 가스의 포화 압력 데이터에 따라 부탄 가스의 성분비를 산출한다. 상기 부탄 가스의 성분비를 다음 식 1)을 만족한다.

... 식 1

그리고, 산출된 연료 탱크(11)의 연료압에 따라 상기 제어부(31)에서 제공되는 제어 신호에 의해 동작되는 상기 연료압 레귤레이터(25)는 엔진의 회전 수에 따라 급격하게 가변되는 연료 호스(21)의 연료압과 연료 탱크(11)의 연료압의 차를일정하게 유지한다.

이와 같이 구비된 본 발명이 적용되는 엘피지 연료 분사 시스템에 있어, 점화 스위치(미도시됨)를 온하면, 상기 제어부(31)는 연료 탱크(11)로부터 인젝터(15) 까지 연료의 압력을 생성시켜 운전을 위한 조건을 맞춘다.

즉, 점화 스위치가 온되면, 연료 펌프(13) 및 차단 밸브(33)가 오프상태로 동작되어 연료 탱크(11)와 인젝터(15) 까지의 연료압은 연료 탱크(11)내의 연료압보다 소정치 이상으로 유지되며, 엘피지 연료는 액상으로 유지된다.

이때 점화 스위치가 시동 위치에 놓으면 인젝터(15)에서 액상 연료는 분사되고, 이 분사된 액상 엘피지 연료는 에어 클리너(미도시됨)을 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭팔 행정을 실행한다. 그리고, 상기 여분의 엘피지 연료는 연료 호스(21)를 통해 연료 탱크(11)로 되돌려진다.

한편, 엔진 회전수가 상승하게 되어 연료 분사가 많이 이루어지면, 상기 연료 호스(21) 내의 연료압이 하강하게 되고, 이러한 연료 호스(21) 내의 연료압의 하강을 보상하기 위하여 상기 제어부(31)는 연료 펌프(13)의 동작을 다 빨리 구동시키고, 그로 인해 연료 호스(21)의 연료압은 빠른 속도로 상승하게 된다.

이러한 연료 호스(21)의 연료압의 보상이 완료되면 상기 제어부(31)는 상기 연료 펌프(21)의 동작을 정상적으로 구동시킨다.

한편, 상기 압력 센서(23)에 의해 감지된 연료 호스(21)의 연료압은 상기 제어부(31)에 제공되고, 상기 제어부(31)는 연료 호스(21)의 연료압으로 부터 연료 탱크(11)의 연료압을 산출하고, 이 산출된 연료 탱크(11) 내의 연료압에 따라 연료호스(21)의 연료압과 연료 탱크(11)의 연료압을 차가 5bar로 일정하게 유지되도록 하는 제어 신호를 발생한다.

그리고, 상기 온도 센서(27)에 의해 감지된 연료 탱크(11)의 온도는 상기 제어부(31)에 제공되고, 상기 제어부(31)는 온도 변화에 따른 순수 부탄 가스 포화 압력 데이터와 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터를 미리 산출한 후 연료 탱크(11)내의 연료압을 산출하고, 입력되는 연료 온도에 대응되는 부탄 가스의 포화 압력 데이터, 프로판 가스의 포화 압력 데이터, 및 연료 탱크(11)의 연료압에 따라 부탄 가스의 성분비를 산출한다. 상기 부탄 가스의 성분비를 다음 식 1)을 만족한다.

... 식 1

상기의 식(1)로부터 산출된 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비에 따라 프로판 가스와 부탄 가스를 혼합한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엘피지 연료 분사 장치의 엘피지 연료 성분비 산출 방법을 보다 상세히 설명한다.

도 3는 도 1에 도시한 엘피지 연료 분사 장치에 있어 엘피지 연료 성분비 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3를 참조하면, 우선, 상기 제어부(31)는 온도의 변화에 따른 순수 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터의 변화를 도 2에도시된 바와 같이 산출하여 저장한다(단계 301).

그 후, 자동차의 점화 스위치를 온하면, 차단 밸브(33)가 오프상태로 작동과 연료 펌프(13)의 동작으로 연료 탱크(11)와 인젝터(15) 까지의 연료압은 연료 탱크(11)내의 연료압보다 5bar이상으로 유지되며, 엘피지 연료는 액상으로 유지된다.

이때 점화 스위치가 시동 위치에 놓으면 인젝터(15)에서 액상 연료는 분사되고, 이 분사된 액상 엘피지 가스는 에어 클리너(미도시됨)을 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭팔 행정을 실행한다. 그리고, 상기 여분의 엘피지 연료는 연료 호스(21)를 통해 연료 탱크(11)로 되돌려진다.

그리고, 상기 연료 호스(21)내의 연료압은 압력 센서(23)에 의해 감지되고, 이 감지된 연료 호스(21)의 연료압은 제어부(31)에 제공하고, 상기 제어부(31)는 상기 감지된 연료 호스(21)의 연료압에 따라 연료 탱크(11)의 연료압을 산출한다(단계 303).

한편, 상기 제어부(31)는 현재의 엔진의 회전수가 소정치 이내인지를 체크하고(단계 305), 여기서 현재 엔진의 회전수가 소정 간격을 유지한다고 판단되면, 온도 센서(27)로부터 제공된 연료 탱크(11)의 온도를 수신한다(단계 307).

상기 단계(301)에서 저장된 온도의 변화에 따른 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 프로판 가스의 포화 압력 데이터중 상기 단계(307)에서 입력된 온도에 대응되는 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 프로판 가스의 포화 압력 데이터, 상기 단계(303)에서 산출된 연료 탱크(11)의 연료압에 따라 적정한 엘피지 연료의 부탄가스 성분비를 산출한다(단계 309).

상기 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비는 상기 식 1)와 같이, 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 연료 탱크내의 연료압의 차와 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 현재 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 부탄 가스 포화 압력의 차의 비로서 결정된다.

그리고, 상기 제어부(31)는 상기의 과정을 통해 산출된 부탄 가스 성분비와 소정 시간 이전에 산출된 부탄 가스 성분비로부터 연산된 필터 부탄 가스 성분비를 산출한 후(단계 311) 저장한다(단계 313). 즉, 상기 필터 부탄 가스 성분비는 통상의 비휘발성 메모리를 이용하여 저장되며 엔진 정지화 재시동시에도 상기 필터 부탄 가스 성분비는 그대로 유지된다.

그러나, 상기 단계(305)에서 엔진의 회전수가 소정 각격 이내이 있지 않다고 판단되면, 상기 부탄 가스 성분비는 이전에 저장된 필터 부탄 가스 성분비를 그대로 유지한다(단계 315)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연료 온도에 따라 엘피지 연료의 성분비를 정확하게 산출하고, 산출된 엘피지 연료의 성분비에 따라 엔진을 제어하여 배기 가스의 배출을 줄임으로서, 제품에 대한 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims

a) 연료 온도에 따른 순수 부탄 가스의 포화 압력 데이터를 산출하는 단계;

b) 연료 온도에 따른 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터를 산출하는 단계;

c) 연료 호스내의 연료압이 안정된 값인지를 체크하여 상기 연료 호스내의 연료압이 안정된 값이라고 판단되는 경우 상기 연료 호스내의 연료압에 따라 연료 탱크의 연료압을 산출하는 단계;

d) 엔진의 회전수가 소정간격을 유지하고 있는 지를 체크하여 엔진의 회전수가 소정 간격을 유지하고 있다고 판단되는 경우 연료 탱크의 연료 온도를 감지하는 단계;

e) 상기 a) 단계 및 b) 단계에서 산출된 부탄 가스의 포화 압력 데이터와 프로판 가스의 포화 압력 데이터중 상기 d) 단계에서 감지된 연료 온도에 대응되는 순수 부탄 가스의 포화 압력 데이터, 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터, 및 상기 c) 단계에서 산출된 연료 탱크의 연료압으로 부터 상기 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비를 산출하는 단계;

f) 상기 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비과 이전에 입력된 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비로부터 필터 부탄 가스 성분비를 산출하여 저장하는 단계; 및

g) 상기 c) 단계에서 엔진의 회전수가 소정 간격을 유지하지 않는다고 판단되면 이전의 엘피지 연료의 필터 부탄 가스 성분비를 유지하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 엘피지 연료 성분비 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 d) 단계는 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 연료 탱크내의 연료압의 차와 상기 입력된 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 프로판 가스의 포화 압력 데이터와 상기 입력된 엘피지 연료의 온도에 대응되는 순수 부탄 가스 포화 압력의 차의 비로서 엘피지 연료의 부탄 가스 성분비를 결정하며, 상기 부탄 가스 성분비는 다음 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 엘피지 연료 성분비 산출 방법.

... 식 1