KR20070064478A

KR20070064478A - 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치 및 그것의 제어방법

Info

Publication number: KR20070064478A
Application number: KR1020050124955A
Authority: KR
Inventors: 채승진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-17
Filing date: 2005-12-17
Publication date: 2007-06-21
Also published as: KR100746915B1

Abstract

엘피아이(LIQUEFIED PETROLEUM GAS INJECTION)차량에서 인젝터로부터 가스 누출을 방지하여 시동성 및 배기가스 저감이 이루어지도록 하는 것으로,

엔진 시동의 상태에서 엔진 시동의 오프가 검출되는지 판단하는 과정과, 엔진의 시동 오프가 검출되면 냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상인지를 판단하는 과정과, 냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상이면 연료라인의 압력을 판독하여 압력 처리용 카운터를 시작하며, 압력 처리용 카운터가 증가될 때 마다 압력 기울기를 계산하는 과정과, 압력 기울기가 가스 인젝터 누출 가능성의 조건으로 설정되는 기준치 이상인지를 판단하는 과정과, 압력 기울기가 기준치 이상이면 인젝터 누출 방지 제어모드로 진입하여 연료 공급라인과 연료 리턴라인에 배치되는 제1,제2솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 바이패스 라인에 배치되는 제3솔레노이드 밸브를 개방시켜 연료라인에 잔여하는 연료를 연료봄베내의 보조 연료탱크로 회수하는 과정을 포함한다.

엘피아이 차량, 인젝터 누출, 연료회수, 배이패스 라인, 솔레노이드 밸브

Description

엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치 및 그것의 제어방법{A FUEL LEAKAGE PREVENTION CONTROL SYSTEM OF LIQUIFIED PETROLEUM GAS INJECTION VEHICLE AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료 누출 방지 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 차량에서 연료 누출 방지제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 일반적인 엘피아이 차량의 개략적인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

13 : 보조 연료탱크 14 : 체크 밸브

22 : 제1솔레노이드 밸브 33 : 제2솔레노이드 밸브

100 : 바이패스 라인 101 : 제3솔레노이드 밸브

본 발명은 엘피아이(LIQUEFIED PETROLEUM GAS INJECTION : 이하 LPI 라고 칭함)차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터로부터 가스 누출을 방지하여 시동성 및 배기가스 저감이 이루어지도록 하기 위한 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장 치 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, LPI 차량이라고 함은 기존 LPG 차량의 가스 봄베내에 연료펌프를 장착하여 LPG를 액상의 상태에서 압송하여 가스 인젝터에서 분사되도록 하는 연료 계통을 채택하고 있는 차량을 지칭하며, 이러한 LPI 차량은 환경 규제 대응과 기존의 LPG 차량이 가지고 있던 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

이러한 LPI 차량은 도 3에 도시된 바와 같이, LPG 연료를 액상의 상태로 수용하여 충진되는 연료 봄베(10)와, 엔진(40)의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터(50)는 연료 공급라인(20)과 연료 리턴라인(30)으로 연결된다.

상기 연료 공급라인(20)에는 연료 봄베(10)내에서 연료를 가압하여 압송하는연료펌프(11)가 배치되고, 이 연료펌프(11)에 하류측에 멀티밸브(12)와 셔트 오프 밸브(21)가 순차적으로 배치된다.

상기 연료 리턴라인(30)에는 가스 인젝터(50)에 액상의 상태로 대략 5 내지 15bar 정도의 압력이 걸리도록 조정하는 압력 레귤레이터(31)와 가스 인젝터(50)에 걸리는 연료의 압력 및 온도를 검출하는 연료 온도/압력센서(32)가 배치된다.

상기 가스 인젝터(50), 연료펌프(11), 멀티밸브(12), 셔트 오프 밸브(21)는 인터페이스(80)를 통해 전자제어유닛(90)과 전기적으로 연결되어 제어된다.

연료 온도/압력센서(32) 또한 인터페이스(80)를 통해 전자제어유닛(90)과 전기적으로 연결되어 연료에 대한 정보를 전자제어유닛(90)에 공급한다.

또한, 흡기계통(60)에는 연소실로 유입되는 공기의 온도를 검출하는 흡기온 센서(61), 가속페달에 연동되어 작동하는 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 포지션 센서(63), 아이들 스피드 액튜에이터(62) 등을 구비된다.

배기계통(70)에는 산소센서(71)를 구비하고, 엔진(40) 자체에는 냉각수의 온도를 검출하는 수온센서(41) 및 엔진(40)이 동작되는 상태에서 크랭크 샤프트의 각도를 크랭크 포지션 센서(42)등을 구비된다.

상기 흡기계통(60)과 배기계통(70) 및 엔진(40)에 장착되는 각 구성 요소는 엔진운전에 필요한 정보를 전자제어유닛(90)에 공급하거나 전자제어유닛(90)의 제어신호에 따라 제어되면서 최적의 상태로 운전이 이루어지게 한다.

상기한 종래의 LPI 차량은 목적지로의 주행이 완료된 이후 엔진의 시동을 오프하게 되면, 엔진 룸의 온도 상승에 의해 연료 공급라인 및 연료 리턴라인 내에 남아있는 연료의 온도 및 압력이 급상승하게 된다.

따라서, 가스 인젝터쪽 연료라인 내의 압력은 연료 봄베의 압력에 대비하여 ＋5bar를 시작으로 점차로 증가하게 되어 연료펌프 내에 장착되어 대략적으로 10bar 정도의 압력으로 설정되어 있는 릴리프 밸브 작동압까지 상승하게 된다.

통상적으로 엔진의 시동이 오프된 이후에도 레귤레이터가 작동하고 있으며, 연료펌프내에 릴리프 밸브가 일정 압력이상으로 연료압이상승할 경우에 이를 다시 연료펌프쪽으로 역류하도록 하고 있으나, 실제 차량의 주행 이후 엔진 시동을 오프하게 되면 연료압이 급속하게 상승하여 기계식 레귤레이터와 릴리프 밸브만으로는 연료 누설을 방지할 수 없는 상황이다.

이때, 차량이 베드인(Bed-in)됨에 따라 가스 인젝터의 팁에서는 연료의 누출이 발생하게 되고, 이에 따라 시동시 연료가 너무 농후(Rich)하여 시동지연 및 HC 배출량 증가의 원인이 된다는 문제점을 내포하고 있다.

상기와 같이 엘피아이 차량에서 엔진의 시동 오프시에 가스 인젝터에서 발생되는 가스 누출을 해결하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다.

일 예로, 봄베내에 회수용 펌프를 장착하여 엔진의 시동이 오프되는 경우 연료 리턴라인을 통해 연료를 회수하는 방법이다.

이러한 방법은 봄베내에 별도의 회수용 펌프를 장착하여야 하므로, 제작원가의 상승이 유발되고, 회수용 펌프의 제어를 위한 알고리즘이 설정되어야 하며, 차량의 중량을 증가시켜 연비에 악영향을 초래하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진 시동 정지 후 가스 인젝터로부터 가스가 누출되는 것을 방지하여 시동성 및 배기가스 저감이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 가스 인젝터와 연료 봄베를 연결하는 연료 리턴라인을 바이패스 라인으로 분기하여 엔진의 시동이 오프되는 경우 압력 레귤레이터를 경우하지 않은 상태에서 연료 리턴라인과 연료 봄베로 직접 연결하여 연료를 회수하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 연료펌프가 배치되며 LPG가 충진되는 연료봄베와 엔진과, 엔진에 장착되며 연료 공급라인과 연료 리턴라인의 사이에 배치되는 가스 인젝터, 연료펌프와 연결되는 연료공급라인 순차적으로 배치되는 멀티밸브와 셔트 오프 밸브와, 상기 연료 리턴라인에 배치되는 압력 레귤레이터 와, 연료 리턴라인에 배치되어 연료 압력 및 온도를 검출하는 온도/연료센서를 포함하는 엘피아이 차량에 있어서,

상기 연료 리턴라인의 소정 위치에서 분기되어 연료봄베와 연료 리턴라인을 직접 연결하는 바이패스 라인과; 엔진의 시동 오프시 연료라인의 압력 상승 기울기가 가스 인젝터의 연료 누출 조건을 만족하는 경우 상기 연료라인에 존재하는 잔여 연료를 바이패스 라인을 통해 연료봄베로 회수시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 엔진 시동 오프가 검출되는지 판단하는 과정과; 엔진의 시동 오프가 검출되면 연료라인내의 압력을 검출하여 설정된 기준값 이상인지 판단하는 과정과; 연료라인내의 압력이 설정된 기준값 이상이면 바이패스 라인에 배치된 솔레노이드 밸브를 개방시켜 연료라인내에 잔여하는 연료를 연료봄베내의 보조 연료탱크로 회수하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진 시동의 상태에서 엔진 시동의 오프가 검출되는지 판단하는 과정과; 엔진의 시동 오프가 검출되면 냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상인지를 판단하는 과정과; 냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상이면 연료라인의 압력을 판독하여 압력 처리용 카운터를 시작하며, 압력 처리용 카운터가 증가될 때 마다 압력 기울기를 계산하는 과정과; 압력 기울기가 가스 인젝터 누출 가능성의 조건으로 설정되는 기준치 이상인지를 판단하는 과정과; 압력 기울기가 기준치 이상이면 인젝터 누출 방지 제어모드로 진입하여 연료 공급라인과 연료 리턴라인에 배치되는 제1,제2솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 바이패스 라인에 배치되는 제3솔레노이드 밸브를 개방시켜 연료라인에 잔여하는 연료를 연료봄베내의 보조 연료탱크로 회수하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치에 대한 구성도이다.

본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치의 구성에서 전술한 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호는 부여한다.

도시된 바와 같이, LPG 연료를 액상의 상태로 수용하여 충진되는 연료 봄베(10)와, 엔진(40)의 연소실에 장착되어 있는 가스 인젝터(50)는 연료 공급라인(20)과 연료 리턴라인(30)으로 연결된다.

상기 연료 공급라인(20)에는 연료 봄베(10)내에서 연료를 가압하여 압송하는연료펌프(11)가 배치되고, 이 연료펌프(11)에 하류측에 멀티밸브(12)와 셔트 오프 밸브(21)가 순차적으로 배치되며, 상기 셔트 오프 밸브(21)와 가스 인젝터(50)의 사이에 제1솔레노이드 밸브(22)가 장착된다.

상기 제1솔레노이드 밸브(22)는 제어부(90)의 제어신호에 의해 작동된다.

상기 연료 리턴라인(30)의 소정 위치, 바람직하게는 압력 레귤레이터(31)와 연료 봄베(10)를 연결하는 라인에 제2솔레노이드 밸브(33)가 장착되며, 이 제2솔레노이드 밸브(33)는 제어부(90)의 제어신호에 의해 작동된다.

또한, 상기 연료 리턴라인(30)의 소정 위치에서 분기되어 연료봄베(10)와 연결되는 바이패스 라인(100)이 설치되고, 상기 바이패스 라인(100)에는 상기 제어부(90)의 제어신호에 의해 작동되는 제3솔레노이드 밸브(101)가 장착된다.

상기 연료봄베(10)내에는 바이패스 라인(100)을 통해 회수되는 연료를 일시 저장하는 보조 연료탱크(13)가 장착되며, 보조 연료탱크(13)의 하부측 소정 위치에 원 웨이 체크 밸브(14)가 장착된다.

상기 보조 연료탱크(13)는 엔진(40)의 정지 후 엔진(40)의 온도에 의해 바이패스 라인(100)를 통해 회수되는 연료의 온도가 상승되는 경우 일시적으로 저장하여 가스 인젝터(50)의 팁을 통해 가스가 누출되는 것을 방지한다.

상기 원 웨이 체크 밸브(14)는 바이패스 라인(100)을 통해 회수된 연료를 연료봄베(10)내로 드레인하여 준다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에서 엔진의 시동 오프시에 가스 인젝터에서의 연료 누출을 방지 제어하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 엘피아이 차량에서 연료 분사의 제어는 통상적인 동작과 동일 내지 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 엔진의 시동 오프에 따른 가스 인젝터에서의 연료 누출을 방지하는 제어의 동작에 대해서만 설명한다.

엘피아이 차량의 엔진(40) 시동이 온을 유지하는 상태에서 제어부(90)는 흡기계통(60)과 배기계통(70)에 장착되는 각종 센서의 신호와 인터페이스(80)를 통해 각종 제어정보를 판독하여(S101), 이그니션 키의 오프에 의한 엔진(40) 시동 정지가 검출되는지 판단한다(S102).

상기 S102에서 엔진(40)의 시동이 유지되는 상태이면 현재의 엔진(40) 제어를 유지하고, 상기 S102에서 엔진(40)의 시동 정지가 제어부(90)에 검출되면 제어 부(90)는 수온센서(41)로부터 냉각수의 온도를 판독하고, 흡기온 센서(61)로부터 엔진(40)에 유입되는 흡기온을 판독하여(S103) 냉각수의 온도와 흡기온이 설정된 기준온도 이상을 유지하는지 판단한다(S104).

상기 S104의 판단 결과 냉각수의 온도와 흡기온이 설정된 기준온도 이하이면 엔진(40)의 온도가 가스 압력의 팽창에 영향을 주지 못하는 상태이므로 가스 인젝터(50)의 연료 누출 방지 제어를 수행하지 않는다.

그러나, 상기 S104의 판단 결과 냉각수의 온도와 흡기온이 설정된 기준온도 이상이면 연료 공급라인(20)와 연료 리턴라인(30)의 압력을 판독한 다음(S105) 압력 처리용 카운터(Pn = Pn + 1)를 시작한다(S106).

상기에서 n = 0, 1, 2, …, 120(종료)이다.

상기와 같이 압력 처리용 카운터가 개시되면 제어부(90)는 압력 처리용 카운터가 증가될 때 마다 연료 공급라인(20) 및 연료 리턴라인(30)의 압력 기울기를 계산하여(S107), 계산된 압력 기울기가 가스 인젝터(50)의 연료 누출 가능 조건을 판단하기 위해 설정한 기준값 이상으로 검출되는지 판단한다(S108).

상기 S108의 판단에서 압력 기울기가 연료 누출 가능 조건을 만족하지 않는 상태이면 상기 S105로 리턴하여 압력 처리용 카운터를 수행한다.

그러나, 상기 S108의 판단에서 계산된 압력 기울기가 연료 누출 가능조건을 만족하는 설정된 기준값 이상이면 가스 인젝터(50)의 누출 방지 제어를 개시한다(S109).

이후, 제어부(90)는 인터페이스(80)를 통해 연료 공급라인(20)에 장착되는 제1솔레노이드 밸브(22)와 연료 리턴라인(30)에 장착되는 제2솔레노이드 밸브(33)를 폐쇄 제어하고(S110), 바이패스 라인(100)에 장착되는 제3솔레노이드 밸브(101)를 개방 제어한다(S111).

따라서, 연료 공급라인(20)에 연결되는 가스 인젝터(50)에는 연료봄베(10)로부터 연료의 공급이 이루어지지 않도록 하고, 연료 리턴라인(20)을 통해 연료봄베(10)로 연료의 리턴이 이루어지지 않도록 하며, 연료라인에 존재하는 잔여 연료는 바이패스 라인(100)을 통해 연료봄베(10)내에 구비되는 보조 연료탱크(13)로 회수하여 저장한다.

상기와 같이 연료 라인에 존재하는 잔여 연료를 연료봄베(10)로 회수하는 상태에서 제어부(90)는 연료 리턴라인(30)의 연료 온도와 압력을 검출하여(S112), 설정된 기준온도 이하를 유지하는지 판단한다(S113).

상기 연료 리턴라인(30)의 연료 온도와 압력을 검출하여 설정된 기준온도와 비교하는 것은 보조 연료탱크(13)의 하부에 장착되는 원 웨이 체크밸브(14)를 통해 연료봄베(10)내의 압력보다 높은 상태를 유지할 때 회수 저장된 연료를 연료봄베(10)로 배출하기 위함이다.

상기 S113의 판단에서 연료 리턴라인(30)의 연료 온도와 압력이 설정된 기준온도 이하를 유지하는 것으로 판단되면 제어부(90)는 보조 연료탱크(13)의 하부에 장착되는 원 웨이 체크밸브(14)를 개방시켜 보조 연료탱크(13)에 수용 저장된 회수 연료를 연료봄베(10)에 드레인하여 준다(S114).

동시에 제어부(90)는 연료 공급라인(20)에 장착되는 제1솔레노이드 밸브(22) 와 연료 리턴라인(30)에 장착되는 제2솔레노이드 밸브(33)를 제어하여 개방 상태로 전환하고(S115), 바이패스 라인(100)에 장착되는 제3솔레노이드 밸브(101)를 제어하여 폐쇄 상태로 전환시킨다(S116).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 엘피아이 차량에서 엔진 시동의 오프가 검출되는 연료 리턴라인과 연료봄베로 직접 바이패스 시킴으로써, 연료라인에서의 압력 상승이 발생되지 않아 가스 인젝터에서의 연료 누출이 방지되므로 LPI 차량의 운행에 안정성 및 신뢰성이 제공된다.

Claims

연료펌프가 배치되며 LPG가 충진되는 연료봄베와 엔진과, 엔진에 장착되며 연료 공급라인과 연료 리턴라인의 사이에 배치되는 가스 인젝터, 연료펌프와 연결되는 연료공급라인 순차적으로 배치되는 멀티밸브와 셔트 오프 밸브와, 상기 연료 리턴라인에 배치되는 압력 레귤레이터와, 연료 리턴라인에 배치되어 연료 압력 및 온도를 검출하는 온도/연료센서를 포함하는 엘피아이 차량에 있어서,

상기 연료 리턴라인의 소정 위치에서 분기되어 연료봄베와 연료 리턴라인을 직접 연결하는 바이패스 라인과;

상기 연료 공급라인의 셔트 오프 밸브와 가스 인젝터의 사이에 배치되며, 제어부의 제어신호에 의해 작동되는 제1솔레노이드 밸브와;

상기 연료 리턴라인의 압력 레귤레이터와 연료 봄베의 사이에 배치되며, 제어부의 제어신호에 의해 작동되는 제2솔레노이드 밸브 및;

엔진의 시동 오프시 연료라인의 압력 상승 기울기가 가스 인젝터의 연료 누출 조건을 만족하는 경우 상기 연료라인에 존재하는 잔여 연료를 바이패스 라인을 통해 연료봄베로 회수시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 바이패스 라인에는 상기 제어부의 제어신호에 의해 작동되는 제3솔레노 이드 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 연료봄베에는 바이패스 라인을 통해 회수되는 연료를 일시 저장하는 보조 연료탱크가 배치되며, 보조 연료탱크의 하부측 소정 위치에 원 웨이 체크 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 보조 연료탱크의 하부측에 배치되는 원 웨이 체크 밸브는 연료 라인의 압력이 연료봄베내의 압력보다 높은 조건에서 개방되어 회수 저장된 연료를 연료봄베내로 드레인 시키는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지장치.
엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 엔진 시동 오프가 검출되는지 판단하는 과정과;

엔진의 시동 오프가 검출되면 연료라인내의 압력을 검출하여 설정된 기준값 이상인지 판단하는 과정과;

연료라인내의 압력이 설정된 기준값 이상이면 바이패스 라인에 배치된 솔레노이드 밸브를 개방시켜 연료라인내에 잔여하는 연료를 연료봄베내의 보조 연료탱크로 회수하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법.
제5항에 있어서,

상기 엔진 시동 오프가 검출되면 냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상인지를 판단하는 과정과;

냉각수온과 흡기온이 설정온도 이상이면 연료라인의 압력을 판독하여 압력 처리용 카운터를 증가시키며, 압력 처리용 카운터의 증가시마다 압력 기울기를 계산하는 과정과;

상기 계산된 압력 기울기가 설정된 기준값 이상이면 가스 인젝터의 누출 가능이 있는 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법.
제5항에 있어서,

상기 연료라인내의 압력이 설정된 기준값 이상이면 연료 공급라인에 배치되는 제1솔레노이드 밸브와 연료 리턴라인에 배치되는 제2솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 바이패스 라인에 배치되는 제3솔레노이드 밸브를 개방시켜, 연료라인에 잔여하는 연료를 보조 연료탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법.
제5항에 있어서,

상기 연료라인내에 잔여하는 연료를 보조 연료탱크로 회수하는 과정에서 연 료라인의 온도 및 압력이 설정치 이하가 되면 원 웨이 체크 밸브를 일정시간 동안개방시켜 연료봄베내로 회수를 연료를 드레인시키는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법.
제5항에 있어서,

상기 연료라인내에 잔여하는 연료의 회수가 완료되면 제1,제2솔레노이드 밸브를 개방하고, 제3솔레노이드 밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누출 방지방법.