KR20070027907A - 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차속센서 및 TPS, 연료압력센서 및 연료온도센서를 이용하여 WOT(Wide Open Throttle)상태여부, 연료의 액상 및 기상여부를 판단하고, 연료가 기상화(氣狀化)될 우려가 있는 임계치 상태가 되면 연료탱크와 인젝터를 연결하는 연료라인에 설치된 쿨링장치를 구동함으로써, 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 상기 쿨링장치를 구동시켜 로드(LOAD)로 인한 엔진출력의 저하를 막으면서 연료의 기상화 방지를 할 수 있도록 한 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 시동이 온 또는 오프상태인지를 판단하는 단계와; 상기 시동이 온상태일 경우 연료가 기상화될 임계치를 초과하는지 판단하는 단계와; 차속의 임계치를 초과하고 동시에 와이드 오픈 스로틀 상태인지를 판단하는 단계와; 상기 연료가 기상화될 임계치를 초과할 경우 또는 차속이 임계치를 초과하고 와이드 오픈 스로틀 상태일 경우에 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)를 구동하는 단계; 로 이루어진 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법을 제공한다.
TPS, 연료압력센서, 연료온도센서, WOT(Wide Open Throttle), 연료라인, 쿨링장치, 연료탱크, 인젝터

Description

자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법{System for anti-evaporation and control method for the same}
도 1은 종래의 자동차용 연료의 기화방지시스템의 구성을 나타내는 장치구성도.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템의 구성을 나타내는 장치구성도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : TPS 11 : 연료압력센서
12 : 연료온도센서 13 : 연료탱크
14 ; 인젝터 15 : 쿨링장치
16 : IFB ECU 17 : 셧오프 밸브
18 : 연료압조절기 19a : 연료공급라인
19b : 연료리턴라인 20 : 연료펌프
21 : 멀티밸브 22 : EMS ECU
23 : 차속센서 24 : 점화코일
25 : 산소센서 26 : 냉각수온센서
27 : 크랭크각센서 28 : 공회전밸브
29 : 공기량센서 30 : 흡기온센서
본 발명은 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차속센서 및 TPS, 연료압력센서 및 연료온도센서를 이용하여 WOT(Wide Open Throttle)상태여부, 연료의 액상 및 기상여부를 판단하고, 연료가 기상화(氣狀化)될 우려가 있는 임계치 상태가 되면 연료탱크와 인젝터를 연결하는 연료라인에 설치된 쿨링장치를 구동함으로써, 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 상기 쿨링장치를 구동시켜 로드(LOAD)로 인한 엔진출력의 저하를 막으면서 연료의 기상화 방지를 할 수 있도록 한 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 LPI(Liquefied Petroleum Injection) 시스템은 연료탱크 내부에 연료펌프를 장착하여 고압의 액체상태로 LPG 연료를 직접 분사하는 시스템으로서, 대기오염의 원인이 되는 공해물질의 배출을 대폭 감소시킬 수 있고, 겨울철 시동불량 등과 같은 품질문제를 해결하여 LPG의 한계를 극복할 수 있으며, 출력은 기존 LPG 시스템 대비 약 23% 정도 높일 수 있는 환경친화적 시스템으로 최근 많이 채택하고 있는 추세이다.
상기 LPI 시스템에서 가장 중요한 기술은 연료탱크에서 부터 인젝터까지 연료라인에서 LPG 연료를 액상으로 유지시키는 것이 가장 중요하다.
만약, 액체 연료가 기상으로 변하게 되면 액상의 연료내부에서 기포가 발생되어 연료의 질이 저하되므로, 엔진 출력저하가 발생하게 된다.
그런데, 종래의 LPI 시스템의 경우 연료탱크에서 인젝터까지 뜨거운 엔진에 노출됨에도 불구하고, 연료공급라인의 연료가 기화되는 것을 방지하는 시스템이 없다.
특히, 평상시에는 작동시키지 않으면서 상기 연료공급라인의 연료가 기화될 우려가 있을 경우에만 특별한 장치를 구동함으로써, 연료가 기화되는 것을 방지하도록 하는 시스템이 없다.
종래의 LPI 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 연료탱크(13)와 엔진 사이에 각각 셧오프 밸브(17)와 연료압조절기(18)를 갖는 연료공급 및 연료리턴 라인(19a,19b)이 연결되고, 연료탱크(13)의 내부에는 액체상태의 연료를 고압으로 송출하는 연료펌프(20)가 장착되는 구조로 이루어져 있다. 이때, 연료탱크(13)에는 멀티밸브(21)가 설치되어 있다.
상기 연료압조절기(18)에는 연료압력센서(11)가 설치되고, 셧오프 밸브(17)에는 연료온도센서(12)가 설치되어, 이 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)를 이용하여 P-V 선도상의 데이타를 가지고 연료의 액상/기상 여부를 판단하게 된다.
상기 연료탱크(13)측에는 인터페이스 박스(Interface Box;IFB) ECU가 연료압센서 및 연료온도센서(12)의 감지신호를 입력받아 연료펌프(20) 및 셧오프 밸브(17)의 작동을 제어하게 된다.
엔진 흡기계측에는 흡기온도센서 및 공기량센서(29)가 설치되고, 공회전밸브(28) 및 TPS(10)(Throttle Position Sensor)가 설치되어 있다.
또한, 실린더헤드에는 연료인젝터(14) 및 점화코일(24)이 설치되고, 실린더에는 냉각수온센서(26)가 설치되며, 엔진 배기계측에는 산소센서(25) 및 촉매장치가 설치되어 있다.
엔진측에는 EMS ECU(22)가 공기량센서(29) 및 흡기온센서(30)의 감지신호를 입력받아 공회전밸브(28) 및 TPS(10)와, 인젝터(14) 및 점화코일(24)의 작동을 제어하게 된다.
그러나, 종래의 시스템의 경우 단순히 연료압력센서 및 연료온도센서를 이용하여 상태를 판단하도록 되어 있어 연료의 온도를 낮추게 하는 기본적인 연료의 기화방지시스템이 없는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차속센서 및 TPS, 연료압력센서 및 연료온도센서를 이용하여 WOT(Wide Open Throttle)상태여부, 연료의 액상 및 기상여부를 판단하고, 연료가 기상화(氣狀化)될 우려가 있는 임계치 상태가 되면 연료탱크와 인젝터를 연결하는 연료라인에 설치된 쿨링장치를 구동함으 로써, 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 상기 쿨링장치를 구동시켜 로드(LOAD)로 인한 엔진출력의 저하를 막으면서 연료의 기상화 방지를 할 수 있도록 한 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료탱크와 엔진 사이에 설치된 연료라인과; 상기 연료라인에 설치된 연료압력센서 및 연료온도센서와; 상기 연료라인에 설치된 쿨링장치와; 상기 연료압력센서 및 연료온도센서의 감지신호를 입력받아 상기 쿨링장치의 작동을 제어하는 IFB ECU; 를 포함하여 구성된다.
바람직한 구현예로서, 연료탱크와 엔진 사이에 설치된 연료라인과; 상기 연료라인에 설치된 쿨링장치와; 스로틀밸브의 개도량을 검출하는 스로틀 포지션 센서 및 차속센서와; 상기 스로틀 포지션 센서 및 차속센서의 감지신호를 입력받아 와이드 오픈 스로틀(Wide Open Throttle)상태 및 차속이 임계치를 초과하는지를 판단하여 상기 쿨링장치의 작동을 제어하는 EMS ECU; 를 포함하여 구성된다.
더욱 바람직한 구현예로서, 시동이 온 또는 오프상태인지를 판단하는 단계와; 상기 시동이 온상태일 경우 연료가 기상화될 임계치를 초과하는지 판단하는 단계와; 차속의 임계치를 초과하고 동시에 와이드 오픈 스로틀 상태인지를 판단하는 단계와; 상기 연료가 기상화될 임계치를 초과할 경우 또는 차속이 임계치를 초과하고 와이드 오픈 스로틀 상태일 경우에 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)를 구동 하는 단계; 로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템의 구성을 나타내는 장치구성도이다.
본 발명은 차속센서(23) 및 TPS(10), 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)를 이용하여 차속이 임계치 초과여부 및 WOT(Wide Open Throttle)상태여부와 연료의 액상 및 기상여부를 판단하고, 연료가 기상화(氣狀化)될 우려가 있는 임계치 상태가 되면 연료탱크(13)와 인젝터(14)를 연결하는 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)를 구동함으로써, 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 상기 쿨링장치(15)를 구동시켜 로드(LOAD)로 인한 엔진출력의 저하를 막으면서 연료의 기상화 방지를 할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이때, 본 발명의 중요한 특징은 기타 디젤엔진처럼 외부에서 유입되는 공기를 항시 인터쿨러(INTERCOOLER)를 이용해 온도를 낮추는 것이 아니라, 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 쿨링장치(15)를 구동하는 것이다.
상기 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점은 연료라인이 엔진에 노출되어 온도가 상승되므로 연료라인의 연료가 기상화되는 임계치를 초과하는 시점을 말하고, 또한 WOT(Wide Open Throttle)인 경우 즉 스로틀 밸브의 개도량이 최고인 경우 급격한 엔진 온도 상승조건이라고 판단하여 상기의 목적을 위해 쿨링장치(15)를 구동한다.
본 발명은 연료탱크(13)와 인젝터(14) 사이에 설치된 연료라인과, 상기 연료 라인에 설치된 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)와, 상기 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)와 인젝터(14) 사이에 설치된 쿨링장치(15)와, 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)의 감지신호를 입력받아 쿨링장치(15)의 작동을 제어하는 인터페이스 박스(Interface Box;이하 'IFB'라고 함) ECU(16)로 구성된다.
전술한 바와 같이, LPI 시스템은 연료탱크(13)와 엔진 인젝터(14) 사이에 각각 셧오프 밸브(17)와 연료압조절기(18)를 갖는 연료공급 및 연료리턴 라인(19a,19b)이 연결되고, 연료탱크(13)의 내부에는 액체상태의 연료를 고압으로 송출하는 연료펌프(20)가 장착되어 있다. 이때, 연료탱크(13)의 상부에는 멀티밸브(21)가 장착되어 있다.
상기 연료공급라인(19a)에는 셧오프 밸브(17) 및 연료온도센서(12)가 설치되고, 연료리턴라인(19b)에는 연료압조절기(18) 및 연료압력센서(11)가 설치되어 있다.
여기서, 쿨링장치(15)를 상기 연료공급라인(19a) 및 연료리턴라인(19b)에 함께 설치하여 연료가 기화되는 것을 방지한다.
상기 쿨링장치(15)는 연료온도센서(12)와 인젝터(14)를 연결하는 연료공급라인(19a) 및 연료압력센서(11)와 인젝터(14)를 연결하는 연료리턴라인(19b)을 감싸고, 내부에 냉각수통로가 형성되어 냉각수에 의해 가열된 연료를 냉각시킨다.
상기 쿨링장치(15)는 연료라인을 냉각수에 의한 수냉식의 냉각방법 외에도 공냉식 등 다양한 냉각방법을 사용할 수 있다.
상기 IFB ECU(16)는 EMS ECU(22)와는 별도로 연료시스템만을 제어하는 ECU로 서, 연료펌프(20), 연료압조절기(18) 및 연료압력센서(11), 셧오프 밸브(17) 및 연료온도센서(12)와 전기적으로 연결되어 있다.
EMS ECU(22)는 차속센서(23), 점화코일(24), 산소센서(25), 냉각수온센서(26), 크랭크각 센서(27), 공회전밸브(28) 및 TPS(10), 공기량센서(29) 및 흡기온센서(30)와 전기적으로 연결되어, 크랭크각 센서(27)의 입력신호를 받아 시동여부를 판단하고, 차속센서(23)의 입력신호를 받아 차속의 임계치를 판단하며, TPS(10)의 감지신호를 입력받아 WOT상태를 판단한다.
또한, 상기 EMS ECU(22)는 IFB ECU(16)와 CAN 통신에 의해 서로 제어신호를 주고받는다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
① 시동이 온상태인지 오프상태인지를 판단한다.
② 시동이 오프상태인 경우에는 기화방지시스템을 종료하고, 시동이 온 상태일 경우에는 연료온도센서(12) 및 연료압력센서(11)를 이용해 P-V 선도상의 연료 기상화 임계치 초과여부를 판단하고, 차속센서(23) 및 TPS(10)의 감지신호를 입력받아 차속의 임계치 초과여부 및 WOT 상태여부를 판단한다.
③ 상기 단계에서 연료가 기상화 임계치를 초과하는 경우 또는 차속의 임계치를 초과시 및 TPS(10)가 WOT상태인 경우에는 IFB ECU(16)의 제어신호를 입력받아 쿨링장치(15)가 연료라인을 냉각하여 연료가 연료공급라인(19a) 및 연료리턴라인(19b)에 의해 순환되게 한다.
상기와 같은 제어방법에 따라서, 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)를 이용해 연료의 기상화 임계치를 판단하거나 차속센서(23) 및 TPS(10)를 이용해 엔진의 급격한 온도상승 조건을 판단하여 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 쿨링장치(15)를 구동하여 연료라인의 연료를 냉각시킴으로써, 불필요하게 항시 구동하지 않도록 하여 로드로 인한 엔진 출력저하를 막으면서 연료의 기상화를 방지할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 연료의 기화방지시스템 및 이의 제어방법에 의하면, 연료압력센서 및 연료온도센서를 이용해 연료의 기상화 임계치를 판단하거나 차속센서 및 TPS를 이용해 엔진의 급격한 온도상승 조건을 판단하여 연료가 기상으로 변할 수 있다고 판단되는 시점에만 쿨링장치를 구동하여 연료라인의 연료를 냉각시킴으로써, 불필요하게 항시 구동하지 않도록 하여 로드로 인한 엔진 출력저하를 막으면서 연료의 기상화를 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 연료탱크(13)와 엔진 사이에 설치된 연료라인과;
    상기 연료라인에 설치된 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)와;
    상기 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)와;
    상기 연료압력센서(11) 및 연료온도센서(12)의 감지신호를 입력받아 상기 쿨링장치(15)의 작동을 제어하는 IFB ECU(16);
    를 포함하여 구성된 자동차용 연료의 기화방지시스템.
  2. 연료탱크(13)와 엔진 사이에 설치된 연료라인과;
    상기 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)와;
    스로틀밸브의 개도량을 검출하는 스로틀 포지션 센서(10) 및 차속센서(23)와;
    상기 스로틀 포지션 센서 및 차속센서의 감지신호를 입력받아 와이드 오픈 스로틀(Wide Open Throttle)상태 및 차속이 임계치를 초과하는지를 판단하여 상기 쿨링장치(15)의 작동을 제어하는 EMS ECU(22);
    를 포함하여 구성된 자동차용 연료의 기화방지시스템.
  3. 시동이 온 또는 오프상태인지를 판단하는 단계와;
    상기 시동이 온상태일 경우 연료가 기상화될 임계치를 초과하는지 판단하는 단계와;
    차속의 임계치를 초과하고 동시에 와이드 오픈 스로틀 상태인지를 판단하는 단계와;
    상기 연료가 기상화될 임계치를 초과할 경우 또는 차속이 임계치를 초과하고 와이드 오픈 스로틀 상태일 경우에 연료라인에 설치된 쿨링장치(15)를 구동하는 단계;
    로 이루어지는 자동차용 연료의 기화방지시스템의 제어방법.
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