KR20050017643A

KR20050017643A - Ｌｐｇ차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그제어방법

Info

Publication number: KR20050017643A
Application number: KR1020030054980A
Authority: KR
Inventors: 김종구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-02-22
Also published as: KR100494589B1

Abstract

본 발명은 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법에 관한 것으로서, 기존의 LPG 봄베에 설치된 제1압력계의 출력값과 그 출력값과 비교할 수 있는 제2압력계를 베이퍼라이저 입구의 연료라인 상에 설치하여 엔진 시동시 점화스위치의 ACC상태에서, 두 압력계의 비교값이 기 설정된 기준값 이상일 경우, 즉 연료의 누출시 긴급차단장치를 작동시킴은 물론, 연료누출 경고등을 작동시켜 가스누출 여부를 운전자가 인지할 수 있도록 하는 동시에 압력신호 릴레이를 오프시켜 시동을 걸리지 않도록 함으로써, 가스누출 사고를 미연에 방지할 수 있는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

ＬＰＧ차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법{System for checking and cutting off leaking-gas for LPG vehicle}

본 발명은 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 LPG 봄베에 설치된 제1압력계의 출력값과 그 출력값과 비교할 수 있는 제2압력계를 베이퍼라이저 입구의 연료라인 상에 설치하여 엔진 시동시 점화스위치의 ACC상태에서, 두 압력계의 비교값이 기 설정된 기준값 이상일 경우, 즉 연료의 누출시 긴급차단장치를 작동시킴은 물론, 연료누출 경고등을 작동시켜 가스누출 여부를 운전자가 인지할 수 있도록 하는 동시에 압력신호 릴레이를 오프시켜 시동을 걸리지 않도록 함으로써, 가스누출 사고를 미연에 방지할 수 있는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시키면서 동력을 얻는다. 즉, 연료탱크에 저장되어 있던 연료가 연료시스템을 거쳐 인젝터에 의하여 엔진 내에 분사되며, 분사된 연료는 공기와 혼합하여 혼합기로 생성된 후 엔진 내에서 연소과정을 거쳐 동력을 발생시킨다.

이러한 차량에 쓰이는 연료는 기본적으로 가솔린과 디젤 등으로 구분되나, 근래에 들어서 LPG(Liquefied Petroleum Gas 이하, LPG라 한다)를 연료로 사용하는 차량이 실용화되어 많은 차량에 적용되고 있다.

상기 LPG를 연료로 사용하는 차량은 상온에서 약 2 - 8Kgf/㎠의 압력으로 연료탱크인 LPG 봄베(Bombe)에 액화 충전시킨 LPG를 베이퍼라이저에서 감압, 기화하여 믹서를 통해 공기와 혼합한 다음 엔진에서 연소하여 동력을 얻게된다.

그런데, 이와 같은 LPG 차량은 고압가스를 저장하는 용기를 구비하고 있으므로, 이에 대한 안전성의 확보가 최우선적으로 중요시된다.

따라서, 현재 LPG 차량은 각종 안전장치가 설치되어 어떠한 경우에도 연료의 누출이나, 그로인한 차량의 화재사고를 예방할 수 있도록 시스템이 구성되어 있다.

예컨대, 이러한 LPG 차량의 LPG 봄베에는 연료가 외부로 누출되지 않도록 하는 솔레노이드밸브로 이루어진 긴급차단장치가 설치되어 있다.

그러나, 일부 LPG 차량의 경우, 연료 충전시 연료 충전속도 등의 제한으로 인하여 LPG 봄베 측의 호스가 파단되어 연료가 일시에 누출되어 심각한 안전사고를 유발할 가능성이 있으며, 또한 엔진 정지 후, 시간 경과에 따른 엔진 시동시 과다한 연료량 즉, 누출된 연료와 공급되는 연료로 인해 연료공급량이 과다하게 많아 시동성이 저하되거나 탄화수소가 과다하게 배출되는 문제점이 있다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 한국공개특허번호 제2003-0042380호, 명칭 "LPG 차량용 연료 누출 방지시스템 및 그 제어방법"에 의하면, 엔진정지시 연료라인상에 잔류된 연료를 LPG 봄베측으로 자동 리턴시키도록 함으로써 인젝터에서의 연료 누출을 방지하고, 아울러 시동성 향상 및 시간경과에 따른 엔진시동시에 탄화수소(HC)의 배출량을 감소시키도록 하기 위하여 인젝터의 출구와 연료탱크 유입구를 연결하는 연료복귀라인 상에 구비된 압력센서와 압력조절기를 바이패스하는 바이패스라인을 연결시키되, 이 바이패스라인 상에는 제어유닛의 제어에 의해 개폐되는 바이패스용 전자밸브와 구동펌프가 설치되어, 엔진정지시 상기 라인상에 충전된 연료를 연료탱크 측으로 강제 환송시키도록 하는 기술이고, 한국공개특허번호 제2003-0033458호, 명칭 "차량용 LPG 누출 방지장치"는 LPG가 연료로 사용되는 차량의 일측에 설치되어 상기 LPG 연료가 저장되는 LPG 봄베와; 상기 LPG 봄베의 일측에 상기 LPG가 주입되도록 설치된 연료주입구와; 상기 연료주입구와 상기 LPG 봄베가 연결되는 상기 연료주입구의 단부에 설치되어 상기 차량 시동시에는 오프(off)되고, 상기 차량 정지에는 온(on)되도록 된 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이며, 한국공개특허번호 제2003-0016792호, 명칭 "엘피지 누설방지 장치 및 그 제어방법"은 연료관에 남아있는 액상 LPG를 캐니스터(canister)에 흡착시켜 인젝터(injector)를 통한 LPG 연료의 누출을 방지할 수 있도록 하기 위하여 상기 연료관의 소정위치에 설치되어 엔진이 정지되면 상기 연료관에 잔류하는 액상의 LPG 연료를 공급하는 잔류연료 공급관과; 상기 잔류연료 공급관 상에 설치되는 제2솔레노이드 밸브와; 상기 제2솔레노이드 밸브를 통하여 공급되는 LPG 연료를 흡착할 수 있도록 내부에 흡착제를 포함하는 캐니스터와; 상기 캐니스터의 일측면에 설치되어 외부로부터 공기를 유입하는 공기유입관과; 상기 공기유입관 상에 설치되어 외부로부터 유입되는 공기량을 조절하는 제3 솔레노이드 밸브와; 상기 캐니스터와 상기 흡기다기관 사이에 설치되어 캐니스터에 흡착된 연료를 흡기다기관 내부로 배출하는 연료배출관과; 상기 연료배출관 상에 설치되는 제4솔레노이드 밸브 및 상기 캐니스터에 연료관 내의 잔류 LPG가 흡착될 수 있도록 상기 제1 내지 제4솔레노이드 밸브의 개폐 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 구비한 기술이다.

그런데, 이와 같은 기존의 공지된 기술은 LPG 탱크 자체의 누출 확인을 할 수 없으며, 엔진 시동 오프시에 연료라인에 잔존해 있는 연료를 모두 탱크로 회수 또는 외부로 배출하게 됨에 따른 낭비 및 엔진 시동시 연료가 다시 엔진까지 도달하는 시간적 공회전이 발생하게 되어 엔진에 무리가 오는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 가스누출을 방지하는 한편, 가스누출 여부를 운전자가 인지할 수 있도록 엔진 시동시 점화스위치의 ACC상태에서, LPG 봄베에 설치된 제1압력계와, 베이퍼라이저에 설치된 제2압력계를 서로 비교하여 두 압력값의 기준편차에 비하여 비교압력값의 편차가 ±1% 를 초과하게 될 경우, 연료의 누출이 감지된 것으로 판단하여 압력신호릴레이를 오프시켜 배터리의 전원이 시동모터로 인가되지 않도록 하는 동시에, 긴급차단장치를 작동시킴은 물론, 연료누출을 경고하기 위한 연료누출 경고등을 작동시키는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 LPG가 연료로 사용되는 차량의 일측에 설치되어 LPG 연료가 저장되는 LPG 봄베(10)와, 상기 LPG 봄베(10)의 연료라인에는 그 LPG 봄베(10)이 압력을 측정하는 제1압력계(11)와, 연료가 외부로 누출되지 않도록 하는 솔레노이드밸브로 이루어진 긴급차단장치(12)와, 각각 기체상태와 액체상태의 LPG 연료를 급송안내하는 액상연료 공급라인(18a)과 기상연료 공급라인(18b)을 각기 개폐토록하여 연료를 단속하는 LPG 봄베(10)의 출구에 설치된 액/기상 솔레노이드밸브(13)와, 상기 액/기상 솔레노이드밸브(13)로부터 인출되는 LPG를 감압시키는 감압작용과 엔진 냉각수의 열로 액화상태의 LPG를 기화시키는 기화작용 및 일정압력으로 조정해주는 정압작용을 하는 베이퍼라이저(15)와, 상기 LPG를 감압 기화하여 공기와 혼합시키는 믹서(16)와, 엔진의 동작상태에 따라 설정된 로직을 수행하도록 프로그램된 제어유닛(17)을 포함하여 구성된 LPG차량용 자동 연료누출 차단시스템에 있어서,

상기 베이퍼라이저(15)의 입구 연료라인에 설치되어 그 베이퍼라이저(15) 압력을 측정하는 제2압력계(14)를 구성하고, 이를 상기 제1압력계(11)의 출력값과 비교하여 그 출력값의 편차에 의해 연료누출여부를 판단하여 기동시스템의 압력신호릴레이(20) 및 연료누출 경고등(24) 그리고, 상기 긴급차단장치(12)를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템의 제어방법은 엔진 시동이 오프된 상태에서 LPG 봄베(10)에 설치되어 있는 제1압력계(11)의 출력값과 베이퍼라이저(15) 입구의 연료라인에 설치된 제2압력계(14)의 출력값을 비교하여 설정 기준값을 제어유닛(17)에 입력하는 단계와;

점화스위치(19)의 ACC상태에서, 상기 제1압력계(11) 및 제2압력계(14)의 출력값을 비교 판단하는 단계와;

상기 제1 및 제2압력계(11,14)의 비교압력값과 기 설정된 기준값과의 편차 〉±1% 일 경우, 압력신호릴레이(20)가 오프되는 동시에 긴급차단장치(12)가 작동됨과 아울러, 연료누출 경고등(24)이 작동되는 단계와;

상기 비교압력값과 기 설정된 기준값과의 편차 ≤±1% 일 경우, 배터리(22)의 전원을 시동모터(23)로 인가시킬 수 있도록 압력신호릴레이(20) 및 시동릴레이(21)를 작동시켜 시동이 가능하도록 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료차단시스템을 나타내는 전체구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기동시스템이 포함되는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템을 개략적으로 도시한 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료차단시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 LPG가 연료로 사용되는 차량의 일측에 설치되어 LPG 연료가 저장되는 LPG 봄베(10)와, 상기 LPG 봄베(10)의 연료라인에는 그 LPG 봄베(10)이 압력을 측정하는 제1압력계(11)와, 연료가 외부로 누출되지 않도록 하는 솔레노이드밸브로 이루어진 긴급차단장치(12)와, 각각 기체상태와 액체상태의 LPG 연료를 급송안내하는 액상연료 공급라인(18a)과 기상연료 공급라인(18b)을 각기 개폐토록하여 연료를 단속하는 LPG 봄베(10)의 출구에 설치된 액/기상 솔레노이드밸브(13)와, 상기 액/기상 솔레노이드밸브(13)로부터 인출되는 LPG를 감압시키는 감압작용과 엔진 냉각수의 열로 액화상태의 LPG를 기화시키는 기화작용 및 일정압력으로 조정해주는 정압작용을 하는 베이퍼라이저(15)와, 상기 베이퍼라이저(15)의 입구 연료라인에 설치되어 그 베이퍼라이저(15) 압력을 측정하는 제2압력계(14)와, 상기 LPG를 감압 기화하여 공기와 혼합시키는 믹서(16)와, 상기 제1압력계(11) 및 제2압력계(14)의 출력값을 비교하여 그 출력값의 편차에 의해 연료누출여부를 판단하여 기동시스템의 압력신호릴레이(20) 및 연료누출 경고등(24) 그리고, 상기 긴급차단장치(12)를 제어하는 제어유닛(17)을 포함하여 구성되어 있다.

이때, 상기 제어유닛(17)은 엔진의 동작상태에 따라 설정된 로직을 수행하도록 프로그램된 마이크로 프로세서라 할 수 있으며, 상기 마이크로 프로세서는 엔진을 제어하는 통상의 ECU라 할 수 있다.

한편, 이와같이 구성된 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템을 제어함에 있어서, 연료누출 경고등(24)이 포함된 기동시스템에 의해 상기 자동 연료누출 감지 및 차단시스템은 작동된다.

도 3은 상기 도2의 기동시스템이 포함되는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템의 제어방법을 나타낸 순서도로서, 이에 대한 작동원리에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

기존의 LPG 봄베(10)에 설치되어 있는 제1압력계(11)의 출력값과 베이퍼라이저(15) 입구의 연료라인에 설치된 제2압력계(14)의 출력값을 비교 판단하는 제어유닛(17)은 점화스위치(19)의 ACC상태에서 제어하게 된다.

물론, 그 이전에 상기 제1 및 제2압력계(11,14)의 출력값을 상기 제어유닛(17)에 미리 저장하여 설정하게 된다.

이때, 상기 기동시스템에 있어서, 점화스위치(19)의 오프상태에서는 상기 자동 연료누출 감지 및 차단시스템은 작동하지 않게 된다.

상기 점화스위치(19)를 ACC상태로 작동시킬 경우, 상기 제1압력계(11)의 출력값과 제2압력계(14)의 출력값을 서로 비교하게 되는데, 이때 기 설정된 기준값, 즉 두 압력값의 기준편차에 비하여 비교압력값의 편차가 ±1% 이내에 해당될 경우, 연료가 누출되지 않는 것으로 판단되므로 배터리(22)의 전원을 시동모터(23)로 인가시킬 수 있도록 압력신호릴레이(20) 및 시동릴레이(21)를 작동시켜 시동이 가능토록 한다.

이때, 상기 압력신호릴레이(20)는 상기 제1압력계(11) 및 제2압력계(14)의 압력신호를 인가받아 압력에 변화가 생기면 오프 작동하여 상기 시동릴레이(21)에 배터리(22)의 전원이 인가되지 않도록 한다.

그러나, 상기 제1압력계(11)의 출력값과 제2압력계(14)의 비교압력값의 편차가 ±1% 를 초과하게 될 경우, 연료의 누출이 감지된 것으로 판단하여 압력신호릴레이(20)를 오프시켜 배터리(22)의 전원이 시동모터(23)로 인가되지 않도록 하는 동시에, 긴급차단장치(12)를 작동시킴은 물론, 연료누출을 경고하기 위한 연료누출 경고등(24)을 작동시킨다.

이후, 상기 긴급차단장치(12)에 의해 연료누출이 해제되어 연료누출 경고등(24)이 소등되면, 다시 상기 제1압력계(11)의 출력값과 제2압력계(14)의 출력값을 서로 비교하는 단계로 복귀하여 계속 제어 단계를 수행하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템과 그 제어방법에 의하면, 엔진 시동시 점화스위치의 ACC상태에서, LPG 봄베에 설치된 제1압력계와, 베이퍼라이저에 설치된 제2압력계를 서로 비교하여 그 편차가 일정값을 벗어나게 될 경우, 즉 연료 누출시 긴급차단장치를 작동시킴은 물론, 연료누출 경고등을 작동시켜 가스누출 여부를 운전자가 인지할 수 있도록 하는 동시에 압력신호 릴레이를 오프시켜 시동을 걸리지 않도록 함으로써, 가스누출 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템을 나타내는 전체구성도,

도 2는 본 발명에 따른 기동시스템이 포함되는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템을 개략적으로 도시한 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : LPG 봄베 11 : 제1압력계

12 : 긴급차단장치 13 : 액/기상 솔레노이드

14 : 제2압력계 15 : 베이퍼라이저

16 : 믹서 17 : 제어유닛

18a : 액상연료 공급라인 18b : 기상연료 공급라인

19 : 점화스위치 20 : 압력신호릴레이

21 : 시동릴레이 22 : 배터리

23 : 시동모터 24 : 연료누출 경고등

Claims

LPG가 연료로 사용되는 차량의 일측에 설치되어 LPG 연료가 저장되는 LPG 봄베(10)와, 상기 LPG 봄베(10)의 연료라인에는 그 LPG 봄베(10)이 압력을 측정하는 제1압력계(11)와, 연료가 외부로 누출되지 않도록 하는 솔레노이드밸브로 이루어진 긴급차단장치(12)와, 각각 기체상태와 액체상태의 LPG 연료를 급송안내하는 액상연료 공급라인(18a)과 기상연료 공급라인(18b)을 각기 개폐토록하여 연료를 단속하는 LPG 봄베(10)의 출구에 설치된 액/기상 솔레노이드밸브(13)와, 상기 액/기상 솔레노이드밸브(13)로부터 인출되는 LPG를 감압시키는 감압작용과 엔진 냉각수의 열로 액화상태의 LPG를 기화시키는 기화작용 및 일정압력으로 조정해주는 정압작용을 하는 베이퍼라이저(15)와, 상기 LPG를 감압 기화하여 공기와 혼합시키는 믹서(16)와, 엔진의 동작상태에 따라 설정된 로직을 수행하도록 프로그램된 제어유닛(17)을 포함하여 구성된 LPG차량용 자동 연료누출 차단시스템에 있어서,

상기 베이퍼라이저(15)의 입구 연료라인에 설치되어 그 베이퍼라이저(15) 압력을 측정하는 제2압력계(14)를 구성하고, 이를 상기 제1압력계(11)의 출력값과 비교하여 그 출력값의 편차에 의해 연료누출여부를 판단하여 기동시스템의 압력신호릴레이(20) 및 연료누출 경고등(24) 그리고, 상기 긴급차단장치(12)를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템.
엔진 시동이 오프된 상태에서 LPG 봄베(10)에 설치되어 있는 제1압력계(11)의 출력값과 베이퍼라이저(15) 입구의 연료라인에 설치된 제2압력계(14)의 출력값을 비교하여 설정 기준값을 제어유닛(17)에 입력하는 단계와;

점화스위치(19)의 ACC상태에서, 상기 제1압력계(11) 및 제2압력계(14)의 출력값을 비교 판단하는 단계와;

상기 제1 및 제2압력계(11,14)의 비교압력값과 기 설정된 기준값과의 편차 〉±1% 일 경우, 압력신호릴레이(20)가 오프되는 동시에 긴급차단장치(12)가 작동됨과 아울러, 연료누출 경고등(24)이 작동되는 단계와;

상기 비교압력값과 기 설정된 기준값과의 편차 ≤±1% 일 경우, 배터리(22)의 전원을 시동모터(23)로 인가시킬 수 있도록 압력신호릴레이(20) 및 시동릴레이(21)를 작동시켜 시동이 가능하도록 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LPG차량용 자동 연료누출 감지 및 차단시스템의 제어방법.