KR20030090430A

KR20030090430A - 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR20030090430A
Application number: KR1020020028731A
Authority: KR
Inventors: 이병호; 임재규; 박명수; 이상준
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-11-28
Also published as: KR100525309B1

Abstract

본 발명은 액상의 연료를 공급하는 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 차량의 주행후 정차 또는 주차로 인해서 엔진(10)이 정지된 차량의 재시동시에 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 관로상에 잔류된 기상의 연료를 모두 연료탱크(30)로 바이패스시키고, 연료펌프(32)와 압력조정기(22)에 의해서 가압된 액상의 연료만을 엔진(10)의 연소실로 공급하여서 신속한 시동을 걸 수 있도록 함으로써, 차량의 재시동성을 향상시킨 것이다.

Description

가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법{fuel feeding apparatus and control method of gas fuel vehicles}

본 발명은 액상의 연료를 공급하는 가스연료차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 재시동시에 엔진상에 잔류한 기상의 연료를 연료탱크로 모두 바이패스시키면서 액상의 연료만을 엔진의 연소실로 공급하여서, 재시동성을 향상시키도록 한 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법에 관한 것이다.

잘 아는 바와 같이, 가스 차량의 내연기관은 연소실로 흡입되는 혼합기를 연소시켜 이에 발생되는 폭발력으로 피스톤을 상하 직선 왕복 운동시키고, 이의 직선 왕복운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 변환시켜 회전동력을 얻는 것으로서, 주로 차량의 엔진이 대표적이라고 할 수 있다.

이러한 가스 차량의 엔진은 LPG연료나 천연가스연료를 연료탱크인 봄베에 소정의 압력으로 액화시켜 저장하였다가 엔진 작동시 기화시켜 공기와 함께 혼합기의 상태로 연소실로 공급하도록 된 것이 일반적이나, 본 발명에서는 액상의 가스 연료를 기화시키지 않고 그대로 엔진의 인젝터까지 공급하는 가스 연료 차량에 관한 것이다.

이러한 종래의 가스 연료 차량의 연료공급 시스템을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1 및 도 2는 종래의 가스 연료 차량의 연료공급 시스템을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 가스 연료가 저장되는 봄베 즉, 연료탱크(30)내에는 액상의 가스 연료를 가압하여 엔진(10)의 인젝터(11)로 공급하도록 된 연료펌프(32)가 구비되고, 이 연료펌프(32)는 ECU(70)에 의해서 제어되는 구동모터(31)에 의해 구동된다.

또한, 상기한 연료탱크(30)에는 액상의 가스 연료량을 체크하는 플로트(34)와, 플로트(34)에 의해서 체크된 연료의 양을 나타내는 레벨게이지(33)가 구비된다.

한편, 상기한 연료탱크(30)내에 구비된 연료펌프(32)에는 엔진(10)의 인젝터(11)로 액상의 연료를 공급하도록 된 공급관(40)의 일단이 연결되어서 구비되는 바, 이 공급관(40)상에는 공급관(40)의 유로를 개폐시키도록 된 제 1 및 제 2 개폐밸브(41)(42)가 각각 구비되어서 ECU(70)에 의해 제어된다.

또한, 상기한 공급관(40)의 타단부가 연결된 엔진(10)에는 ECU(70)에 의해서 제어되면서 연소실로 연료를 공급하는 다수의 인젝터(11)가 엔진(10)의 실린더 수에 대응되게 구비된다.

상기한 엔진(10)의 일측 즉, 공급관(40)이 연결된 반대편측에는 엔진(10)으로 공급된 연료를 연료탱크(30)측으로 리턴시키는 리턴관(50)이 연결되어 구비되는 바, 이 공급관(40)과 리턴관(50)상에는 조정기유닛(20)이 구비된다.

상기한 조정기유닛(20)은 전술한 제 2 개폐밸브(42)와, ECU(70)에 의해 제어되는 압력센서(21)와, 압력조정기(22)를 포함하여 이루어진다.

상기한 압력조정기(22)는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 리턴관(50)의 유로를 개폐시키도록 구성되는 바, 이 압력조정기(22)의 하부와 연료탱크(30) 사이를 연결하는 리턴관(50)상에는 압력조정기(22)의 상부에 연통된 압력유지관(50a)이 연결되어서 구비된다.

상기한 압력유지관(50a)은 연료탱크(30)내의 압력이 압력조정기(22)의 다이어프램(24) 상부에 작용되도록 한 것으로서, 압력조정기(22)의 다이어프램(24) 상부에는 연료탱크(30)의 압력과, 후술되는 압축스프링(25)의 압축강도를 합한 압력이 작용하게 되는 것이다.

이는, 상기와 같이 공급되는 연료가 항상 액상의 상태를 유지하기 위해서는 연료탱크(30)의 압력보다 5bar 이상의 높은 압력으로서 공급되어야만 한다.

또한, 상기와 같이 공급되는 연료의 압력은 연료펌프(32)에 의해서 형성되고, 조정기유닛(20)에 의해서 탱크(30)압 대비 5bar 이상의 압력으로서 유지된다.

따라서, 상기한 압력조정기(22)내에는 연료의 압력에 대응한 압력 즉, 연료탱크(30)내의 압력과 5bar의 압력을 합한 압력이 작용하게 되는 바, 이때 상기한 연료탱크(30)내의 압력은 외기의 온도에 따라 항시 변화하기 때문에 5bar의 높은 압력을 항상 일정하게 유지하기 위해서는 변화하는 연료탱크(30)의 압력을 압력유지관(50a)을 통해서 압력조정기(22)측에 제공하여야만 압력조정기(22)가 연료탱크(30)에 대응한 일정한 차압을 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기한 압력조정기(22)내에는 리턴관(50)의 유로를 개폐시키도록 된 개폐부재(23)가 구비되고, 이 개폐부재(23)의 상부에는 다이어프램(24)이 구비되며, 다이어프램(24)의 상부에는 압축스프링(25)이 구비된다.

여기서, 상기한 압축스프링(25)의 압축강도는 5bar로 설계되어 구비되고, 이 압축스프링(25)의 압축강도와 더불어서 다이어프램(24)의 상부에는 압력유지관(50a)을 통해 연료탱크(30)내의 압력이 더 작용하게 되며, 이의 압력은 연료의 압력에 대응하게 유지된다.

또한, 상기한 리턴관(50)의 말단부상에는 연료탱크(30)내에 내장되는 리턴밸브(51)가 구비되는 바, 이 리턴밸브(51)는 그 상부에 리턴관(50)의 유로를 개폐시키도록 된 개폐부재(52)가 구비되고, 이 개폐부재(52)의 하부에는 밸브스프링(53)이 구비된다.

상기한 밸브스프링(53)은 통상적인 체크밸브에 사용되는 압축스프링 내지는 인장스프링으로 이루어진다.

상기한 리턴밸브(51)와, 전술한 제 1 개폐밸브(41)는 하나의 멀티밸브(60)상에 형성되며, 이 멀티밸브(60)는 연료탱크(30)상에 장착되어 설치된다.

한편, 첨부도면에 도시된 ECU(70)는 공급관(40)상의 제 1, 2 개폐밸브(41)(42)와, 인젝터(11), 압력센서(21), 구동모터(31) 및 모터드라이버(80) 등을 제어하도록 구성된다.

여기서, 미설명부호 "90"은 ECU(70)에 전원을 공급하는 배터리를 도시한 것이고, "92"는 릴레이를 도시한 것이다.

이와 같이 이루어진 가스 연료 차량의 연료공급라인은 엔진(10)의 구동시, 액상의 가스 연료가 저장된 연료탱크(30)내의 연료펌프(32)가 구동모터(31)에 의해서 구동되면서 액상의 연료를 가압하여 공급관(40)을 통해 엔진(10)으로 공급하게 된다.

이때, 상기한 공급관(40)상의 제 1 및 제 2 개폐밸브(41)(42)는 ECU(70)에 의해서 제어되어 개방된 상태가 된다.

한편, 상기와 같이 엔진(10)으로 공급되는 액상의 연료는 연료펌프(32)에 의해서 연료탱크(30)의 압력보다 5bar 이상의 높은 압력으로서 공급되고, 조정기유닛(20)에 의해서 공급되는 연료의 압력이 탱크(30)압 대비 일정 차압으로 유지되면서 엔진(10)으로 공급된다.

즉, 예를 들어 설명하면, 연료탱크(30)의 압력이 3bar이면, 연료펌프(32)에 의해서 가압되어 엔진(10)으로 공급되는 액상의 연료압력은 8bar 이상의 높은 압력으로서 공급되고, 조정기유닛(20)에 의해서 8bar의 압력으로 일정하게 유지되어 공급되는 것이다.

이는, 상기한 엔진(10)으로 공급되는 가스 연료가 항상 액상의 상태를 유지하여야 하기 때문에 이를 위해서는 엔진(10)으로 공급되는 액상의 연료가 연료탱크(30)의 압력보다 5bar 정도 높은 압력 즉, 8bar의 압력을 형성하여야만 액상의 상태를 항상 유지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 엔진(10)으로 공급된 액상의 연료는 그 일부가 인젝터(11)로 유입되어서 엔진(10)의 각 실린더내로 분사되어 연소되고, 나머지는 엔진(10)으로부터 토출되어 리턴관(50)으로 유입되게 된다.

이와 같이 리턴관(50)으로 유입되는 액상의 연료는 8bar의 압력으로 작용하고 있는 압력조정기(22)를 지나게 되는 바, 이때 리턴관(50)으로 유입된 액상의 연료는 고온의 엔진(10)을 지나면서 온도가 소정량 상승되어 팽창되면서 이의 압력이 8bar 이상으로 상승됨과 아울러 이의 압력이 8bar 이하가 되면, 연료의 원활한 순환을 위해서 ECU(70)가 모터드라이버(80)를 제어하여 연료탱크(30)내의 구동모터(31)를 제어하여 연료펌프(32)를 고속회전시키면서 액상의 연료를 가압하여서 8bar 이상의 압력을 갖도록 형성하게 된다.

그러면, 8bar 이상의 압력을 갖는 연료가 압력조정기(22)로 유입되면서 5bar의 압축강도와, 3bar의 연료탱크(30)내의 압력이 작용하여 8bar의 압력이 작용하고 있던 압력조정기(22)의 다이어프램(24)을 이의 압축스프링(25)을 압축시키면서 개폐부재(23)와 같이 상방향으로 밀어 올려 폐쇄하고 있던 리턴관(50)을 개방시키게 된다.

이때, 상기한 압력조정기(22)의 다이어프램(24) 상부에는 압축스프링(25)의 압축강도 즉, 5bar의 압력과, 압력유지관(50a)을 통해서 작용된 연료탱크(30)내의 압력 즉, 3bar의 압력이 작용하여서 총 8bar의 압력이 작용하게 되는 것이다.

이와 같이 개방된 리턴관(50)으로 유입된 가스 연료는 리턴밸브(51)의 밸브스프링(53)을 압축시키면서 개폐부재(52)를 하강시켜 연료탱크(30)내로 재유입되게 된다.

한편, 상기와 같이 구동되던 엔진(10)의 정지시는 상기한 ECU(70)가 구동모터(31) 및 연료펌프(32)를 제어하여 이의 작동을 정지시키면서 더 이상의 연료공급을 차단시키고, 공급관(40)을 통해 엔진(10)으로 공급되어 있던 연료는 연소실로분사되지 않고, 엔진(10)상에 그대로 잔류한 상태가 되며, 리턴관(50)으로 유입된 연료의 일부는 전술한 바와 같은 작동으로 연료탱크(30)로 재유입되고, 8bar이하로 떨어진 나머지의 연료는 엔진(10) 및 리턴관(50)의 일측에 그대로 잔류된 상태가 된다.

이후, 엔진(10)의 재구동시에는 연료가 전술한 바와 같이 공급되어서 엔진(10)의 정상적인 작동이 이루어지게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 가스연료차량은 엔진(10)이 충분히 웜업(warm up) 즉, 차량이 일정시간 이상 주행한 후, 엔진(10)이 정지되면 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이 즉, 공급관(40)과 엔진(10) 및 리턴관(50) 사이에는 엔진(10)으로 공급되지 못한 액상의 연료가 그대로 잔류하게 되고, 이와 같이 잔류된 액상의 연료는 엔진(10)의 복사열에 의해서 기상으로 상변화되고, 특히 엔진(10)의 장시간 정지시에는 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 관의 압력이 연료탱크(30)의 압력까지 떨어지게 되어, 이의 관로상에 잔류된 대부분의 연료가 액상에서 기상으로 상변화되어 잔존되므로써 차량의 재시동시에는 가스상태인 기상의 연료가 압축되어서 연료펌프(32)의 압축손실이 증가되고, 또한 이 기상의 연료가 인젝터(11)를 통해서 엔진(10)의 연소실로 분사되어도 이의 연료량을 제어하기가 어려워 시동이 지연되는 등의 시동성 저하의 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 주행후 정차 또는 주차하여서 엔진이 정지된 차량의 재시동시에 연료펌프와 압력조정기 사이의 관로상에 잔류된 기상의 연료를 모두 연료탱크로 바이패스시키면서 가압된 액상의 연료만을 엔진의 연소실로 공급하여서 신속한 시동을 걸 수 있도록 하여, 재시동성을 향상시키도록 한 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 가스연료차량의 연료계통도를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 도 1를 상세히 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 가스연료차량의 연료계통도를 도시한 도면

도 4는 도 3을 상세히 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 바이패스관을 도시한 요부 확대 단면도

도 6은 본 발명에 따른 가스연료차량의 연료공급제어방법을 도시한 순서도

도 7은 가스연료(LPG연료)의 포화증기선도를 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

S1 : 시동단계S2 : 바이패스밸브개방단계

S3 : 압력 및 온도 검출단계S4 : 판독단계

S5 : 바이패스밸브폐쇄단계S6 : 점화에 의한 엔진구동단계

10 : 엔진11 : 인젝터

20 : 조정기유닛21 : 압력센서

22 : 압력조정기23 : 개폐부재

24 : 다이어프램25 : 압축스프링

30 : 연료탱크31 : 구동모터

32 : 연료펌프33 : 레벨게이지

34 : 플로트40 : 공급관

41,42 : 개폐밸브50 : 리턴관

50a : 압력유지관51 : 리턴밸브

52 : 개폐부재53 : 밸브스프링

60 : 멀티밸브70 : ECU

80 : 모터드라이버90 : 배터리

92 : 릴레이100 : 바이패스관

100a : 확장관200 : 바이패스밸브

201 : 개폐부재202 : 플런저

203 : 바이패스스프링204 : 솔레노이드

206 : 요부300 : 체크밸브

301 : 개폐부재302 : 압축스프링

400 : 온도센서

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료탱크내에 저장된 액상의 연료를 연료펌프와, 조정기유닛으로서 가압하여 공급관을 통해 엔진의 인젝터로 공급하여 연소시키고, 연소되지 않은 나머지 연료는 압력센서가 구비되어 있는 리턴관을 통해 조정기유닛의 압력조정기와, 리턴밸브를 지나 연료탱크로 재유입되는 연료공급라인을 갖는 가스연료차량에 있어서, 상기 리턴관의 일측에 압력조정기를 우회하여서 그 양단부가 리턴관에 각각 연통되도록 연결되어 구비된 바이패스관과; 상기 바이패스관의 일측에 구비되어서 리턴관을 유동하는 연료의 온도를 감지하여 이의 검출된 온도를 ECU로 출력하도록 된 온도센서와; 상기 온도센서와 이격된 바이패스관의 외주면 일측에 이동가능하게 구비되어서 그 선단부에 바이패스관의 유로를 개폐시키도록 된 러버재질의 개폐부재가 구비되어 있는 플런저와, 상기 플런저와 이격된 상태로서 이 플런저를 감싸도록 구비되어서 이에 전원이 공급됨에 따라 플런저를 이동시켜 바이패스관의 유로를 개방시키도록 된 솔레노이드와, 상기 플런저의 후단부에 구비되어서 솔레노이드로의 전원공급이 차단됨에 따라 그 자체의 탄발력으로서 플런저를 이동시켜 바이패스관의 유로를 폐쇄시키도록 된 바이패스스프링으로 이루어져서 리턴관을 유동하는 연료의 상태에 따라 바이패스관의 유로를 개폐시키도록 된 바이패스밸브와; 상기 바이패스밸브와 이격된 바이패스관상에 구비되어서 연료탱크로 유입되는 연료의 역류를 방지하도록 된 체크밸브;를 포함하여 이루어진 연료공급장치가 구성된다.

또한, 연료공급장치를 갖는 가스연료차량의 연료공급제어방법에 있어서, 차량의 시동을 거는 단계와; 상기한 단계에 의해서 전원이 공급된 ECU가 스타트모터를 제어하여서 엔진을 구동시키고, 이와 더불어서 연료펌프를 구동시켜 연료탱크내의 액상의 연료를 가압하여 공급관으로 송출함과 아울러 솔레노이드에 전원을 인가시켜 바이패스스프링을 압축시키면서 플런저를 이동시키는 바이패스밸브의 개방에 의해서 바이패스관의 유로를 개방시키는 단계와; 상기한 단계에 의해서 공급관 및 리턴관을 지나 바이패스관으로 유입되는 연료의 압력과 온도를 검출하여서 이 검출된 압력과 온도값을 ECU로 인가하는 단계와; 상기한 단계에 의해서 검출된 연료의 압력과 온도값을 ECU가 예설정된 가스연료의 포화증기 선도값과 비교/판단하여 리턴관내를 유동하는 연료의 상태가 액상인가를 판독하는 단계와; 상기한 단계에 의해서 판독된 연료의 상태가 기상이면, 바이패스밸브가 ECU에 의해 개방된 상태를 유지하게 되고, 판독된 연료의 상태가 액상이면, ECU에 의해서 바이패스밸브가 폐쇄되어 바이패스관의 유로를 폐쇄시키는 단계와; 상기한 단계에 의해서 공급된 액상의 연료가 엔진의 연소실로 공급되어 점화에 의해서 엔진이 정상구동되는 단계;를 포함하여 이루어진 연료공급제어방법이 구성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명하기에 앞서 종래기술과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하며, 그 반복되는 설명은 생략하고, 상이한 점만 설명한다.

첨부도면 도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 가스연료차량의 연료공급장치와 그에 따른 연료공급제어방법을 도시한 도면으로서, 본 발명의 가스연료차량은 엔진(10) 정지후, 재시동시에 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 공급관(40)과 엔진(10) 및 리턴관(50)상에 잔류된 기상의 연료를 압력조정기(22)를 통하지 않고, 직접 연료탱크(30)측으로 바이패스시켜 재유입시킴으로써 기상의 연료가 엔진(10)의 연소실로 유입되는 것을 방지함과 아울러 액상의 연료가 엔진(10)의 연소실로 유입되도록 하여 차량의 재시동성을 향상시키도록 한 것이다.

이의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 상기한 엔진(10)과 연료탱크(30) 사이의 리턴관(50) 일측에 바이패스관(100)의 양단부가 연통되도록 연결되되, 이 바이패스관(100)은 압력조정기(22)를 우회하도록 설치되어 구비된다.

또한, 상기한 바이패스관(100)상에는 엔진(10)측으로부터 연료탱크(30)측으로 각각 바이패스밸브(200)와 체크밸브(300)가 순차적으로 구비된다.

상기한 바이패스밸브(200)는 바이패스관(100)의 외주면 일측에 구비되어서 ECU(70)에 의해 제어되는 바, 이 바이패스밸브(200)는 엔진(10)의 구동 및 정지시에는 ECU(70)에 의해서 바이패스관(100)을 폐쇄시키고, 엔진(10)의 재시동시에는 즉, 리턴관(50)에 기상의 연료가 유동할 시에는 ECU(70)에 의해서 바이패스관(100)을 개방시키도록 구성된다.

한편, 상기한 바이패스밸브(200)는 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 재시동시 즉, 리턴관(50)상에 기상의 연료가 유동할 시에는 후술되는 솔레노이드(204)에 전원이 공급되어 바이패스관(100)의 유로를 개방시키도록 구비되는 바, 이 바이패스밸브(200)는 그 내부에 상,하로 이동가능하게 내장된 플런저(202)가 구비되고, 이 플런저(202)의 하단부에는 바이패스관(100)의 유로를 개폐시키도록 된 러버재질의 개폐부재(201)가 구비된다.

그리고, 상기한 플런저(202)의 상면에는 단차져 함몰된 요부(206)가 형성되고, 이 요부(206)에는 솔레노이드(204)측으로 공급되던 전원이 차단됨에 따라 그 탄발력으로서 플런저(202)를 하강시켜서 바이패스관(100)의 유로를 폐쇄시키도록 된 바이패스스프링(203)이 구비된다.

또한, 상기한 플런저(202)와 이격된 플런저(202)의 외주연부에는 플런저(202)를 감싸도록 구비되어서 이에 전원이 공급됨에 따라 플런저(202)를 상승시켜 바이패스관(100)의 유로를 개방시키도록 된 솔레노이드(204)가 구비되어서 이루어진다.

한편, 상기한 바이패스밸브(200)와 이격되어 구비된 체크밸브(300)는 일방향으로 작용하는 압력에 대해서만 바이패스관(100)의 유로를 개방시키도록 구비되어서, 일측의 리턴관(50)을 통해서 연료탱크(30)내로 유입되는 연료의 역류를 방지하도록 구성된다.

즉, 상기한 체크밸브(300)는 바이패스밸브(200)와 이격된 바이패스관(100)의 확장관(100a)상에 개폐부재(301)가 구비되고, 이 개폐부재(301)의 일면과, 확장관(100a)의 일단부 사이에는 개폐부재(301)에 탄발력을 제공하여 지지하도록 된 압축스프링(302)이 구비되어서 이루어진다.

또한, 상기한 연료공급장치의 연료공급제어방법은, 첨부도면 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 차량의 시동을 거는 시동단계(S1)가 구비되고, 이 시동단계(S1)에 의해서 전원이 공급된 ECU(70)가 스타트모터(미도시)를 제어하여서 엔진(10)을 구동시키고, 이와 더불어서 연료펌프(32)를 구동시켜 연료탱크(30)내의 액상의 연료를 가압하여 공급관(40)으로 송출함과 아울러 솔레노이드(204)에 전원을 인가시켜 바이패스스프링(203)을 압축시키면서 플런저(202)를 이동시키는 바이패스밸브(200)의 개방에 의해서 바이패스관(100)의 유로를 개방시키는 바이패스밸브개방단계(S2)가 구비된다.

또한, 상기한 바이패스밸브개방단계(S2)에 의해서 공급관(40) 및 리턴관(50)을 지나 바이패스관(100)으로 유입되는 연료의 압력과 온도를 검출하여서, 검출된 압력과 온도값을 ECU(70)로 인가하는 압력 및 온도검출단계(S3)가 구비되고, 이 압력 및 온도검출단계(S3)에 의해서 검출된 연료의 압력과 온도값을 ECU(70)가 예설정된 LPG가스연료의 포화증기 선도값과 비교/판단하여 리턴관(50)내를 유동하는 연료의 상태가 액상인지 또는 기상인지를 판단하는 판독단계(S4)가 구비된다.

그리고, 상기한 판독단계(S4)에 의해서 판독된 연료의 상태가 기상이면, 바이패스밸브(200)가 ECU(70)에 의해 개방된 상태를 유지하게 되고, 판독된 연료의 상태가 액상이면, ECU(70)에 의해서 바이패스밸브(200)가 폐쇄되어 바이패스관(100)의 유로를 폐쇄시키는 바이패스밸브폐쇄단계(S5)가 구비되고, 이 바이패스밸브폐쇄단계(S5)에 의해서 공급된 액상의 연료가 엔진(10)의 연소실로 공급되어 점화에 의해서 엔진(10)이 정상구동 및 차량의 주행이 이루어지는 엔진구동단계(S6)로 구비되어 이루어진다.

한편, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법은, 먼저 운전자가 시동키로서 차량의 시동(정차 또는 주차후의 재시동을 포함한다)을 건다(S1).

그러면, 차량의 엔진(10)은 전원이 공급된 ECU(70)의 제어에 의한 스타트모터의 작동으로 인해서 구동되고, 이와 더불어서 연료탱크(30)내의 연료펌프(32)가 구동되면서 연료탱크(30)내의 액상의 연료를 가압하여 공급관(40)으로 송출함과 아울러 바이패스밸브(200)의 솔레노이드(204)에 전원을 인가시켜서 플런저(202)가 그 상단의 바이패스스프링(203)을 압축시키며 상승되어 바이패스관(100)의 유로가 개방된다(S2).

즉, 상기한 ECU(70)가 바이패스밸브(200)의 솔레노이드(204)측으로 배터리(90)로부터의 전원을 공급하면, 상기한 바이패스밸브(200)의 솔레노이드(204)에 자기장이 형성되면서 플런저(202)가 그 상단의바이패스스프링(203)을 압축시키며 상승하여, 바이패스관(100)의 유로를 개방시키게 되는 것이다.

그러면, 상기한 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 공급관(40)과 엔진(10) 및 리턴관(50)상에 차량의 재시동전에 잔류된 액상의 연료가 정지된 엔진(10)의 복사열에 의한 온도상승과, 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 관의 압력이 연료탱크(30)의 압력까지 떨어지는 압력강하로 인해서 상변화된 기상의 연료가 리턴관(50)을 통해 바이패스관(100)으로 유입되게 된다.

한편, 상기와 같이 개방된 바이패스밸브(200)에 의해서 바이패스관(100)으로 유입된 기상의 연료는 체크밸브(300)의 압축스프링(302)을 압축시키면서 개폐부재(301)를 후퇴시켜 연료탱크(30)측의 리턴관(50)으로 유입되어 리턴밸브(51)를 지나 연료탱크(30)내로 유입된다.

이때, 상기와 같이 리턴관(50)과 바이패스관(100)을 유동하는 기상의 연료는 압력센서(21)와 온도센서(400)에 의해서 그 압력값과 온도값이 측정 및 검출되고, 검출된 압력 및 온도값은 ECU(70)로 출력된다(S3).

그러면, 상기한 ECU(70)는 이에 인가된 연료의 압력 및 온도값을 예설정된 LPG가스연료의 포화증기 선도값과 비교/판단하여 리턴관(50)내를 유동하는 연료의 상태가 액상인지 또는 기상인지를 판독하게 된다(S4).

한편, 상기와 같이 판독된 연료의 상태가 기상이면, 상기한 ECU(70)가 바이패스밸브(200)의 개방된 상태를 그대로 유지하여서 기상의 연료를 연료탱크(30)내로 바이패스시키고, 판독된 연료의 상태가 액상이면, 상기한 ECU(70)가 개방된 바이패스밸브(200)를 제어하여서 바이패스밸브(200)의 솔레노이드(204)로 공급되던 전원을 차단시켜 솔레노이드(204)의 작동을 정지시키고, 그로 인해서 상승된 플런저(202)는 바이패스스프링(203)의 탄발력에 의해서 하강하면서 그 선단부에 러버재질로서 구비된 개폐부재(201)가 바이패스관(100)의 유로를 폐쇄시켜서(S5), 액상 연료의 유입이 방지되고, 이 액상의 연료는 바이패스관(100)을 지나지 않고, 압력조정기(22)를 통해서 연료탱크(30)로 순환하게 된다.

따라서, 위와 같이 연료펌프(32)와 압력조정기(22) 사이의 공급관(40)과 엔진(10) 및 리턴관(50)상에 잔류된 기상의 연료를 연료탱크(30)내로 모두 바이패스시키고, 연료펌프(32) 및 압력조정기(22)에 의해서 가압된 액상의 연료만을 엔진(10)의 연소실로 공급하여서, 점화에 의한 엔진(10)의 정상구동 및 그에 따른 신속한 차량의 주행이 이루어져서 재시동성이 향상되게 된다(S6).

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 가스연료차량의 연료공급장치 및 제어방법은 차량의 재시동시에 연료펌프와 압력조정기 사이의 관로상에 잔류된 기상의 연료를 모두 연료탱크로 바이패스시키면서 가압된 액상의 연료만을 엔진의 연소실로 공급하여서, 신속한 시동을 걸 수 있게 되므로써 재시동성이 향상된다.

Claims

연료탱크(30)내에 저장된 액상의 연료를 연료펌프(32)와, 조정기유닛(20)으로서 가압하여 공급관(40)을 통해 엔진(10)의 인젝터(11)로 공급하여 연소시키고, 연소되지 않은 나머지 연료는 압력센서(21)가 구비되어 있는 리턴관(50)을 통해 조정기유닛(20)의 압력조정기(22)와, 리턴밸브(51)를 지나 연료탱크(30)로 재유입되는 연료공급라인을 갖는 가스연료차량에 있어서,

상기 리턴관(50)의 일측에 압력조정기(22)를 우회하여서 그 양단부가 리턴관(50)에 각각 연통되도록 연결되어 구비된 바이패스관(100)과;

상기 바이패스관(100)의 일측에 구비되어서 리턴관(50)을 유동하는 연료의 온도를 감지하여 이의 검출된 온도를 ECU(70)로 출력하도록 된 온도센서(400)와;

상기 온도센서(400)와 이격된 바이패스관(100)의 외주면 일측에 이동가능하게 구비되어서 그 선단부에 바이패스관(100)의 유로를 개폐시키도록 된 러버재질의 개폐부재(201)가 구비되어 있는 플런저(202)와, 상기 플런저(202)와 이격된 상태로서 이 플런저(202)를 감싸도록 구비되어서 이에 전원이 공급됨에 따라 플런저(202)를 이동시켜 바이패스관(100)의 유로를 개방시키도록 된 솔레노이드(204)와, 상기 플런저(202)의 후단부에 구비되어서 솔레노이드(204)로의 전원공급이 차단됨에 따라 그 자체의 탄발력으로서 플런저(202)를 이동시켜 바이패스관(100)의 유로를 폐쇄시키도록 된 바이패스스프링(203)으로 이루어져서 리턴관(50)을 유동하는 연료의 상태에 따라 바이패스관(100)의 유로를 개폐시키도록된 바이패스밸브(200)와;

상기 바이패스밸브(200)와 이격된 바이패스관(100)상에 구비되어서 연료탱크(30)로 유입되는 연료의 역류를 방지하도록 된 체크밸브(300);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스연료차량의 연료공급장치.
연료공급장치를 갖는 가스연료차량의 연료공급제어방법에 있어서,

차량의 시동을 거는 단계(S1)와;

상기한 단계(S1)에 의해서 전원이 공급된 ECU(70)가 스타트모터를 제어하여서 엔진(10)을 구동시키고, 이와 더불어서 연료펌프(32)를 구동시켜 연료탱크(30)내의 액상의 연료를 가압하여 공급관(40)으로 송출함과 아울러 솔레노이드(204)에 전원을 인가시켜 바이패스스프링(203)을 압축시키면서 플런저(202)를 이동시키는 바이패스밸브(200)의 개방에 의해서 바이패스관(100)의 유로를 개방시키는 단계(S2)와;

상기한 단계(S2)에 의해서 공급관(40) 및 리턴관(50)을 지나 바이패스관(100)으로 유입되는 연료의 압력과 온도를 검출하여서 이 검출된 압력과 온도값을 ECU(70)로 인가하는 단계(S3)와;

상기한 단계(S3)에 의해서 검출된 연료의 압력과 온도값을 ECU(70)가 예설정된 가스연료의 포화증기 선도값과 비교/판단하여 리턴관(50)내를 유동하는 연료의 상태가 액상인가를 판독하는 단계(S4)와;

상기한 단계(S4)에 의해서 판독된 연료의 상태가 기상이면, 바이패스밸브(200)가 ECU(70)에 의해 개방된 상태를 유지하게 되고, 판독된 연료의 상태가 액상이면, ECU(70)에 의해서 바이패스밸브(200)가 폐쇄되어 바이패스관(100)의 유로를 폐쇄시키는 단계(S5)와;

상기한 단계(S5)에 의해서 공급된 액상의 연료가 엔진(10)의 연소실로 공급되어 점화에 의해서 엔진(10)이 정상구동되는 단계(S6);를 포함하여 이루어진 가스연료차량의 연료공급제어방법.