KR20060028550A - 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 엔진의 시동여부에 따라 연료펌프의 구동력을 제어하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 제어방법에 있어서, 엔진이 정지된 상태에서 연료레일 온도, 연료탱크 온도 및 연료 압력을 검출하고 연료 압력이 목표압력에 도달하였는가를 판단하는 단계; 상기에서 연료레일의 연료 압력이 목표압력에 도달함이 판단되면, 상기 연료레일 압력값과 산출된 연료조성비로 목표온도를 설정하고, 연료온도가 상기 목표온도에 도달하였는가를 판단하는 단계; 상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 증대시켜 연료레일의 온도를 감소시키도록 제어하는 단계를 포함함으로써, 엘피지 액상 인젝션 엔진의 고온 상태에서 시동 정지후 재시동시 또는 아이들이나 부하 상태에서도 펌프의 회전속도를 제어하여 연료레일 내의 연료의 압력을 상승시키고 온도를 하강시켜 연료레일내에 존재하는 기상연료를 액상으로 변환시킴으로써 시동성을 향상시키게 된다.

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Description

엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법{A Pump control method for Improvement LPG Liquid Injection System}

도 1은 일반적인 엘피지 포화 증기압 그래프.

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 엘피지 액상 인젝션 시스템의 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 엔진 회전수 검출부

120 : 연료레일 온도 검출부 130 : 이그니션 스위치 상태 검출부

140 : 연료 압력 검출부 150 : 연료탱크 온도 검출부

200 : 엔진 제어장치(ECU) 300 : 연료 펌프 구동장치

310 : 인젝션 구동부 320 : 연료 펌프 구동부

본 발명은 엘피지 액상 인젝션 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 재시동 및 운전중 연료제어를 향상시키기 위한 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법에 관한 것이다.

엘피지 액상 인젝션 엔진(LPG Liquid Injection Engine)이란, 종래 연료의 증기압만으로 연료를 밀어내는 일반적인 엘피지(LPG) 엔진과는 다르게, 연료탱크 내에 펌프를 설치하여 액상의 엘피지 연료를 연료레일을 통하여 압송한 후 인젝터(Injector)로부터 액상의 연료를 분사하는 구조를 말한다.

일반적으로 LPG는 열을 받아 온도가 증가하게 되면 포화증기압이 포물선적으로 급증하는 특성을 가지기 때문에, 엔진룸의 온도가 상승하게 되면 연료레일내의 압력도 그 만큼 증가하게 된다.

특히, 고속 고부하 주행중 정지시에는 엔진 복사열을 연료레일이 직접적으로 받게 되어 엔진 룸 내에 정체되어 있는 연료는 그 압력 증가가 더욱 커지게 된다.

따라서, 고온 상태의 엔진 시동을 정지하게 되면, 연료는 압력 조절장치 작동압력 이상이 되기 때문에 조절장치를 지나 연료탱크쪽으로 서서히 리턴되어 결국 연료레일내 상태는 액상과 기상의 연료가 혼재하는 액기상 상태가 된다.

LPG의 경우 액상에서 기상으로 변하게 되면 부피가 약 250배로 증가되기 때문에 약간의 기상이 존재하는 상태로 연료 분사를 하게되면 혼합기는 결국 상당히 희박(Lean)한 상태가 되어 엔진의 부조나 시동성 악화(시동시간이 길면서도 힘없이 시동이 걸리는 현상) 또는 시동이 걸렸다 다시 꺼지는 엔진 스톨 현상이 발생할 수 있다.

도 1은 엘피지 포화 증기압 그래프로서 도시된 바와 같이, 연료탱크의 압력이 2bar이고 이때, 압력조절장치가 연료탱크압력 대비 5bar보다 클 경우 연료를 연 료탱크로 되돌려주는 시스템이라면, 부탄100%의 경우 연료레일 압력 7bar에서는 64℃이상에서 연료는 기상으로 존재하게 된다.

따라서, 종래의 엘피지 액상 인젝션 시스템은, 연료레일 내에서 기상이 존재하는 상태로 연료를 분사하게 되어 엔진부조, 시동성 악화 또는 엔진 스톨 현상 등이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엘피지 액상 인젝션 엔진의 고온 상태에서 시동 정지후 재시동시 또는 아이들이나 부하 상태에서도 펌프의 회전속도를 제어하여 연료레일 내의 연료의 압력을 상승시키고 온도를 하강시켜 연료레일내에 존재하는 기상연료를 액상으로 변환시킴으로써 시동성을 향상시키는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법은, 엔진의 시동여부에 따라 연료펌프의 구동력을 제어하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 제어방법에 있어서, 엔진이 정지된 상태에서 연료레일 온도, 연료탱크 온도 및 연료 압력을 검출하고 연료 압력이 목표압력에 도달하였는가를 판단하는 단계; 상기에서 연료레일의 연료 압력이 목표압력에 도달함이 판단되면, 상기 연료레일 압력값과 산출된 연료조성비로 목표온도를 설정하고, 연료온도가 상기 목표온도에 도달하였는가를 판단하는 단계; 상기 연료레일 의 연료온도가 상기 목표온도보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 증대시켜 연료레일의 온도를 감소시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 최소로 제어하기 위한 신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.

상기 목표온도의 설정 과정은, 연료탱크내의 부탄과 프로판의 함량비를 모델링하여 연료탱크내의 연료온도와 연료레일내의 연료압력으로 연료의 조성비를 구하고, 연료탱크내의 연료조성비와 입력된 연료레일의 압력값을 계산하여 압축액체 상태가 가능한 목표온도를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 엔진 시동 상태에서, 상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 최대로 증대시켜 제어하는 단계와, 상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 부하에 맞게 감소시켜 제어하는 단계를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 차량 동작상태 검출장치(100)와, 엔진 제어장치(ECU)(200)와, 연료 펌프 구동장치(300)로 구성된다.

차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수, 연료탱크 온도, 연료레일 온도, 이그니션 스위치 상태 및 연료 압력 등을 검출한다.

상기 차량 동작상태 검출장치(100)는 엔진 회전수 검출부(110), 연료레일 온도 검출부(120), 이그니션 스위치 상태 검출부(130), 연료 압력 검출부(140), 연료탱크 온도 검출부(150)를 포함한다.

엔진회전수 검출부(110)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하고, 연료레일 온도 검출부(120)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 연료레일 온도 변화를 검출하고, 이그니션 스위치 상태 검출부(130)는 운전자의 시동키 조작여부에 따라 이그니션 스위치의 온/오프 상태를 검출하고, 연료 압력 검출부(140)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 연료레일의 압력 변화를 검출하고, 연료탱크 온도 검출부(150)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 연료탱크내의 온도 변화를 검출한다.

엔진 제어장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 엔진 회전수, 연료탱크 온도, 연료레일 온도, 이그니션 스위치 및 연료 압력 등을 입력받아, 연료탱크내의 부탄과 프로판의 함량비를 모델링하여 연료탱크내의 연료온도와 연료레일내의 연료압력으로 연료의 조성비를 구하고, 연료탱크내의 연료조성비와 입력된 연료레일의 압력값을 계산하여 압축액체 상태가 가능한 목표온도를 설정한 후, 연료온도의 목표치 도달여부를 판단하여 연료 펌프 회전수를 설정하여 연료 펌프 제어신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어장치(200)에서 출력되는 연료 분사 및 연료 펌프 제어신호에 동기되어, 연료 펌프회전수를 조절하고, 연료 분사량을 조절한다.

상기 구동장치(300)는 인젝션 구동부(310), 연료 펌프 구동부(320)를 포함한 다.

연료 분사 구동부(310)는 상기 엔진 제어장치(200)에서 출력되는 연료 분사 제어신호에 동기되어 엔진으로 액상의 연료를 분사하고, 연료 펌프 구동부(320)는 상기 엔진 제어장치(200)에서 출력되는 연료 펌프 제어신호에 동기되어 연료 펌프의 회전수를 조절한다.

도 3은 본 발명에 따른 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법을 나타낸 제어 순서도로서, 이를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엘피지 액상 인젝션 차량을 주행시키기 위해 운전자가 시동키를 조작하여 이그니션 스위치를 온 시키면, 엔진 제어장치(200)는 구동장치(300)의 연료 펌프 구동부(320)를 동작시킨다(S101).

차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 엔진 제어장치(200)에서 출력되는 제어신호에 따라 각각의 엔진 회전수 검출부(110) 및 이그니션 스위치 상태 검출부(130)로부터 엔진 회전수 및 이그니션 스위치 상태를 검출하여 출력한다.

이에, 엔진 제어장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 인가되 는 엔진 회전수 및 이그니션 스위치 상태를 입력받아 엔진 시동 여부를 판단한다(S102).

상기에서 엔진 시동이 판단되지 않으면, 즉 엔진 정지 상태이면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 연료레일 온도 검출부(120), 연료 압력 검출부(140) 및 연료탱크 온도 검출부(150)를 통하여 연료레일 온도, 연료레일 압력 및 연료탱크 온도 를 검출하여 출력한다.(S103)

이 후, 엔진 제어장치(200)는 현재의 연료레일의 연료 압력을 입력받아 미리 설정된 목표압력(P_LPG)과 비교하여, 연료레일의 연료 압력이 목표압력에 도달하였는가를 판단한다(S104).

상기에서 연료레일의 연료 압력이 목표압력에 도달함이 판단되면, 이후로 상기 연료레일 압력값과 산출된 연료조성비로 목표온도(T_LPG)를 설정한다(S105).

이때, 상기 엔진 제어장치(200)는 상기 목표온도(T_LPG)를 설정하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행한다.

1)연료탱크내의 부탄과 프로판의 함량비를 모델링하여 연료탱크내의 연료탱크 온도 검출부(150)와 연료레일내의 연료 압력 검출부(140)에서 측정한 연료압으로 조성비를 구한다.

2)연료레일의 연료 압력 검출부(140)에 의해 측정된 압력값이 엔진 제어장치(200)에 입력이 된다.

3)엔진 제어장치(200)는 연료탱크내의 연료조성비와 입력된 연료레일의 압력값으로 압축액체 상태가 가능한 목표온도(T_LPG)를 계산한다.

따라서, 엔진 제어장치(200)는 연료레일의 연료온도와 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)를 비교 판단하여(S106), 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 증대시켜 연료레일의 온도를 감소시키도록 제어한다(S108).

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 예로서 연료탱크의 압력이 2bar이고 이 때, 압력조절장치가 연료탱크압력 대비 5bar보다 클 경우 연료를 연료탱크로 되돌려주는 시스템이라면, 부탄100%의 경우 연료레일 압력 7bar에서는 64℃이상에서 연료는 기상으로 존재하게 되는데, 본 발명에 의하여 많은 유량을 흘려 보내 연료레일의 온도를 64℃이하로 만들어 압축 액체 상태로 바꾸어줌으로써, 엔진의 부조나 스톨현상(엔진정지)을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 엔진 제어장치(200)는 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 최소로 제어하기 위한 신호를 출력한다(S107).

한편, 엔진 제어장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 인가되는 엔진 회전수 및 이그니션 스위치 상태를 입력받아 엔진 시동 여부를 판단하여 엔진 시동이 판단되면, 즉 엔진 시동 상태이면, 엔진 제어장치(200)는 엔진에서 필요로 하는 연료량을 맞추기 위한 제어를 수행한다(S109).

이때, 상기 연료레일 압력값과 산출된 연료조성비로 목표온도(T_LPG)를 설정한다(S110).

따라서, 엔진 제어장치(200)는 연료레일의 연료온도와 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)를 비교 판단하여(S111), 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 최대로 증대시켜 제어한다(S113).

또한, 엔진 제어장치(200)는 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도(T_LPG)보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 부하에 맞게 감소시켜 제어하기 위한 신호를 출력한다(S112).

이와 같이, 엔진 제어장치(200)는 상기에서 산출되는 연료 분사량에 따른 해당 연료 분사 제어신호를 출력하고, 엔진이 정상적으로 작동되는가를 판단하고 엔진이 정상적으로 작동됨이 판단되면, 엔진 회전수 대비 엔진 부하에 따른 연료 펌프의 속도를 제어하기 위한 목표 속도를 설정하고, 상기 설정된 목표 속도에 따라 연료 펌프의 회전을 제어하기 위한 소정의 연료 펌프 제어신호를 출력한 후, 메인 루틴으로 리턴한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법에 의하면, 연료레일의 온도가 상승할 경우 연료가 기체상태로 변환되므로, 이를 방지하기 위하여 펌프의 구동력을 조절함으로써 연료의 압력을 상승시키고 온도를 하강시켜 연료레일내에 존재하는 연료를 액상 상태로 유지하여 엔진부조 및 엔진정지를 방지하고 시동성을 증대시키는데 효과가 있다.

Claims (5)

1. 엔진의 시동여부에 따라 연료펌프의 구동력을 제어하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 제어방법에 있어서,

   엔진이 정지된 상태에서 연료레일 온도, 연료탱크 온도 및 연료 압력을 검출하고 연료 압력이 목표압력에 도달하였는가를 판단하는 단계;

   상기에서 연료레일의 연료 압력이 목표압력에 도달함이 판단되면, 상기 연료레일 압력값과 산출된 연료조성비로 목표온도를 설정하고, 연료온도가 상기 목표온도에 도달하였는가를 판단하는 단계;

   상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 증대시켜 연료레일의 온도를 감소시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연료레일의 연료온도가 상기에서 구해진 목표온도보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 최소로 제어하기 위한 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 목표온도의 설정 과정은,

   연료탱크내의 부탄과 프로판의 함량비를 모델링하여 연료탱크내의 연료온도와 연료레일내의 연료압력으로 연료의 조성비를 구하고, 연료탱크내의 연료조성비와 입력된 연료레일의 압력값을 계산하여 압축액체 상태가 가능한 목표온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   엔진 시동 상태에서, 상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 클 경우, 연료펌프의 구동력을 최대로 증대시켜 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법.
5. 제 1항에 있어서,

   엔진 시동 상태에서, 상기 연료레일의 연료온도가 상기 목표온도보다 작을 경우에는 연료펌프의 구동력을 부하에 맞게 감소시켜 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프 제어방법.

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