KR20090013362A - 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

바이 퓨얼 차량에서 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 고압 연료 누설 및 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 저압 연료의 누설을 진단할 수 있도록 한 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 가솔린 엔진 제어 유닛과 인터페이스 박스를 이용하여 가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 제공하여 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법에 있어서, a) 시동 온(on) 상태인 경우 미리 정해진 가스 연료 공급 라인의 연료 누설 진단 조건을 만족하는 지를 판단하여 연료 누설 진단 조건을 만족하는 경우 고압의 가스 연료를 가스 인젝터로 공급하는 단계; 및 b) 연료 탱크와 압력 조정기 사이에 설치되는 제1 압력 센서로부터 공급되는 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 연료압을 소정 시간 동안 모니터링하여 모니터링 결과 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제1 설정치 이상일 때 상기 연료 탱크와 연료 차단 밸브 사이의 고압 연료 누설로 판정하는 단계를 포함한다.
가스, 가솔린, 바이 퓨얼, 압력 조정기, 가스 인젝터, 연료 누설

Description

바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법{METHOD FOR DIAGNOSING FUEL LEAKAGE OF BI FUEL CAR}
본 발명은 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 고압 연료의 누설 및 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 저압 연료의 누설을 정확하게 진단할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에 사용되는 연료는 가솔린 또는 가스를 사용하며, 상호 장단점을 보완하기 위해 바이 퓨얼 차량에서는 가솔린과 가스를 겸용으로 사용하고 있다.
이때 가스 연료로는 압축 천연 가스인 씨엔지(CNG: Compressed Natural Gas) 또는 액화 석유 가스인 엘피지(LPG : Liquid Platum Gas)중 하나를 이용하고 있다.
이러한 바이 퓨얼 차량은 가솔린 엔진 제어유닛으로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 제공받아 인터페이스 유닛에서 가스 인젝션 신호를 발생하고, 이러한 가스 인젝션 신호에 따라 연료 탱크 내의 연료(LPG 또는 CNG)를 가스 인젝터에 공급하도록 구비된다. 즉, 시동 시 가스 연료로 엔진 시동한 후 일정 조건을 만족하 는 경우 사용 연료를 가스 및 가솔린으로 전환하여 엔진이 구동한다.
이러한 가솔린과 가스 연료를 사용 가능한 바이 퓨얼(bi-fuel) 차량에 있어서는, 연료 탱크 내의 고압의 가스 연료는 압력 조정기에 의해 감압된 후 가스 인젝터으로 공급되어 엔진이 구동되는데, 연료 탱크 및 압력 조정기 사이의 고압 연료와 상기 압력 조정기와 가스 인젝터 사이에 저압 연료가 누설되는 경우 생산 공정에서 화재가 종종 발생하였다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 설치되는 제1 압력 센서와 압력 조정기와 가스 인젝터 사이 가스 인젝터의 인접된 위치에 설치되는 제2 압력 센서로부터 공급되는 연료압 변화 속도와 연료압을 근거하여 고압 연료 누설 및 저압 연료 누설을 판정함으로써, 생산 공정 중에 발생하는 가스 연료 공급 라인의 고압 및 저압 연료 누설로 인해 발생하는 화재를 미연에 방지할 수 있는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법은,
가솔린 엔진 제어 유닛과 인터페이스 박스를 이용하여 가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 제공하여 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진 단 방법에 있어서,
a) 시동 온(on) 상태인 경우 미리 정해진 가스 연료 공급 라인의 연료 누설 진단 조건을 만족하는 지를 판단하여 연료 누설 진단 조건을 만족하는 경우 고압의 가스 연료를 가스 인젝터로 공급하는 단계; 및
b) 연료 탱크와 압력 조정기 사이에 설치되는 제1 압력 센서로부터 공급되는 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 연료압을 소정 시간 동안 모니터링하여 모니터링 결과 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제1 설정치 이상일 때 상기 연료 탱크와 연료 차단 밸브 사이의 고압 연료 누설로 판정하는 단계를 포함하고,
c) 상기 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제2 설정치 미만일 때 상기 가스 인젝터에 인접된 가스 연료 공급 라인의 소정 위치에 설치되는 제2 압력 센서로부터 공급되는 상기 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 연료압이 미리 설정된 제2 연료압 이하인 경우 상기 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 저압 연료 누설로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 a) 단계의 연료 누설 진단 조건은, 온(on) 상태의 시동 신호 수신 후 배터리 전압이 미리 설정된 임계치(10V) 이상이고, 상기 제1 압력 센서 및 제2 압력 센서가 정상이며, 상기 제1 압력 센서의 연료압이 임계치(40 bar) 이상인 것을 특징으로 하고, 여기서, 상기 소정 시간은 10ms이고, 상기 제1 설정치는 1150 hPa/10ms이며, 상기 제2 설정치는 2bar인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 설치되는 제1 압력 센서와 압력 조정기와 가스 인젝터 사이 가스 인젝터의 인접된 위치에 설치되는 제2 압력 센서로부터 공급되는 연료압 변화 속도와 연료압을 근거하여 고압 연료 누설 및 저압 연료 누설을 판정함으로써, 생산 공정 중에 발생하는 가스 연료 공급 라인의 고압 및 저압 연료 누설로 인해 발생하는 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻는다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예에서는 압축 천연 가스 연료인 씨엔지와 가솔린 연료를 겸용으로 사용하는 바이 퓨얼 차량을 일례로 설명한다.
도 1은 본 발명의 가솔린 및 씨엔지 연료를 사용할 수 있는 바이 퓨얼 차량의 구성을 보인 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인터페이스 박스(60)을 통해 연료 누설 진단 과정을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이-퓨얼 차량의 씨엔지 연료에 대한 내연 기관은, 가스 연료를 압축(CNG: Compressed Natural Gas) 상태로 저장하는 연료 탱크(1)와, 연료 차단 밸브를 통해 상기의 연료탱크(1)에서 배출된 가스 연료의 압력을 임계값 이하의 감압된 압력으로 가스 연료를 토출하는 압력 조정기(30)와, 상기의 압력 조정기(30)에서 압력 제어된 연료가 유입되면 유입된 연료를 엔진(3)의 부하상태에 따라 복수개의 솔레노이드에 의해 정량 제어하고 정량 제어된 연료를 엔진(3)의 흡기 다기관의 각각에 분배하는 연료 분배기(40)와, 연료 분배기(40)의 분배된 연료를 엔진 흡기 다기관의 연소실 내로 분사하는 가스 인젝 터(노즐; Nozzle)(50)와, 캔통신 라인을 통해 제공받은 각종 정보 및 연료 분배기(40)의 적어도 2곳 이상에서의 압력 신호를 입력받아 이들 각각의 신호를 토대로 연료분배기(40)의 복수개의 솔레노이드를 구동 제어하는 인터페이스 유닛(60)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량에서는, 엔진 부하에 따라 가솔린 연료 분사 신호를 발생하고 발생된 가솔린 연료 분사 신호를 상기의 인터페이스 박스(60)로부터 캔 통신 라인을 통해 제공받은 정보에 따라 보정하는 가솔린 엔진 제어 유닛(70)을 포함하며, 보정된 가솔린 연료 분사 신호는 인젝션 라인을 통해 상기 인터페이스 박스(60)로 공급되며, 상기 인터페이스 박스(60)는 제공받아 가스 연료 분사 신호로 변환한 후 가스 인젝터(50)에 공급하도록 구비된다.
또한, 상기 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량에서는, 상기 압력 조정기(30)는 연료 탱크(1) 내의 고압 연료를 통과시키는 연료 차단 밸브(31)와, 상기 연료 차단 밸브(31)의 연료압을 감압하여 가스 인젝터(50)로 공급하는 연료압 레귤레이터(35)를 포함하며, 상기 연료 차단 밸브(31)와 상기 연료압 레귤레이터(35) 사이의 연료 탱크(1)와 상기 연료압 레귤레이터(35) 사이 고압의 연료압을 측정하기 위한 제1 압력 센서(33)를 더 포함한다.
그에 더하여 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량에서는, 상기 연료압 레귤레이터(35)와 가스 인젝터(50) 사이의 가스 인젝터(50)에 인접된 위치의 가스 연료 공급 라인에 설치되어 상기 가스 인젝터(50)로 공급되는 저압 연료의 연료압을 측정하는 제2 압력 센서(55)를 더 포함한다.
상기 인터페이스 유닛(60)은 가솔린 엔진 제어 유닛(70)으로부터 공급되는 시동 신호를 통해 시동 온 상태이면 상기의 압력 조정기(30)의 연료 차단 밸브(31)를 열림 제어하고, 상기의 연료 탱크(1)의 연료를 압력 조정기(30)의 연료압 레귤레이터(35)로 제공하여 감압하며, 감압된 가스 연료를 연료 분배기(40)를 통해 가스 인젝터(50)로 공급되도록 구비된다.
이때 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 압력 조정기(30)의 제1 압력 센서(33)로부터 공급되는 고압 연료의 연료압을 수신하여 소정 시간(9.9s) 동안 모니터링하고 모니터링한 결과 고압 연료의 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제1 설정치(1150 hPa/10ms)과 비교하고 비교 결과에 따라 연료 탱크(1)와 압력 조정기(30) 사이에 고압 연료 누설이 발생된 것으로 판정하여 상기 연료 차단 밸브를 닫힘 제어하도록 구비된다.
또한, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 상기의 제2 압력 센서(55)를 통해 감지된 가스 인젝터의 저압 연료의 연료압을 제공받아 미리 정해진 제2 설정치(2bar)와 비교하고 비교 결과에 따라 상기의 압력 조정기(30)와 가스 인젝터(50) 사이에 저압 연료 누설이 발생한 것으로 판정하여 상기의 연료 차단 밸브를 닫힘 제어하도록 구비된다.
여기서, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)의 소정 시간, 제1 설정치, 및 제2 설정치는 다수의 실험을 통해 얻어진 결과값으로 각각 9.9s, 1150 hPa/10ms, 및 2 bar로 각각 미리 저장된다.
또한 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량에 있어 가솔린 연료에 관련 내연 기관 은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기의 구성에 의해 우선, 상기의 인터페이스 박스(60)에서 가솔린 엔진 제어 유닛(70)으로부터 공급되는 시동 신호로부터 시동 온(key-on) 상태인 경우 상기 인터페이스 박스(60)는 압력 조정기(30)의 연료 차단 밸브(31)를 열림 제어한다.
따라서, 상기 연료 탱크(1)에 가압된 가스 연료는 연료 차단 밸브를 통해 압력 조정기(30)의 연료압 레귤레이터(35)에 공급되며, 이때 연료 탱크(1) 내의 압축된 가스 연료의 압력은 대략 200 ∼ 250bar 정도이며, 이 압력은 압력 조정기(30)를 거쳐 엔진에 공급되는 연료의 인젝션(injection) 압력이 대략 2 ∼ 3bar까지 감압된다.
또한, 상기 연료압 레귤레이터(35)에 의해 임계값으로 감압된 가스 연료는 연료 분배기(40)를 통해 가스 인젝터(50)로 제공된다. 즉, 상기의 압력 조정기(30)에서 압력 제어된 연료가 연료 분배기(40)에 유입되면 유입된 연료는 엔진의 부하상태에 따라 복수개의 솔레노이드에 의해 정량 제어된 후 엔진의 흡기 다기관의 각각에 분배되고, 연료 분배기(40)의 복수개의 솔레노이드에 의해 정량 제어되어 분배된 연료는 가스 인젝터(50)로 공급된다.
이때 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 미리 정해진 가스 연료 공급 라인의 누설을 진단 조건을 만족하는 경우 상기 연료 탱크(1)와 압력 조정기(30) 사이에 설치되는 제1 압력 센서(33)로부터 공급되는 고압 연료의 연료압을 소정 시간(9.9s) 동안 모니터링하여 모니터링 결과 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제1 설정치(1150 hPa/10ms) 이상일 때 상기 연료 탱크와 연료 차단 밸브 사이의 고압 연료 누설로 판정하여 상기 연료 차단 밸브(31)를 닫힘 제어한다.
또한, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 상기 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제2 설정치 미만일 때 상기 가스 인젝터(50)에 인접된 가스 연료 공급 라인의 소정 위치에 설치되는 제2 압력 센서(55)로부터 공급되는 상기 압력 조정기(30)와 가스 인젝터(50) 사이의 저압 연료의 연료압이 미리 설정된 제2 연료압(2bar) 이하인 경우 상기 압력 조정기(30)와 가스 인젝터(50) 사이의 저압 연료에 누설로 판정한다.
여기서, 상기 가스 연료 공급 라인의 누설 진단 조건은 시동 온 (key-on)상태에서 배터리 전압이 10V 이상이고, 상기 제1 압력 센서(33) 및 제2 압력 센서(55)가 정상이며, 상기 연료 차단 밸브(31)가 닫힘 제어된 상태에서 상기 제1 압력 센서(33)의 연료압이 40 bar이상으로 유지됨을 의미한다.
상기의 가솔린 엔진 제어 유닛(70)를 통해 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 과정을 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
우선 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 온(on) 상태의 시동 신호를 수신한 후(101) 배터리 전압 정보, 상기 제1 압력 센서(33) 및 제2 압력 센서(55)의 고장 진단 결과 정보, 및 상기 제1 압력 센서(33)의 연료압 정보를 근거하여 연료 누설 진단 조건을 만족하는 지를 판단하고(103) 상기 연료 누설 진단 조건을 만족하는 경우 상기 연료 차단 밸브(31)를 열림 제어하여 연료 탱크(1) 내의 가압된 가스 연료를 배출한 후 상기의 압력 조정기(30)의 연료압 레귤레이터(35)를 통해 임계값 이하로 감압된 후 가스 인젝터(50)에 공급한다(103).
즉, 상기 연료 누설 진단 조건은 온(on) 상태의 시동 신호 수신 후 배터리 전압이 미리 설정된 임계치(10V) 이상이고, 상기 제1 압력 센서 및 제2 압력 센서가 정상이며, 상기 제1 압력 센서의 연료압이 임계치(40 bar) 이상이다.
이때 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은 상기 제1 압력 센서(33)로부터 공급되는 고압 연료의 연료압을 소정 시간 동안 모니터링하고(107) 모니터링 결과 상기 소정 시간 동안 연료압 변화 속도를 미리 저장된 제1 설정치(1150 hPa/10ms)와 비교한다(109).
이때 상기 단계(109)의 비교 결과 상기 연료압 변화 속도가 상기 제1 설정치 이상인 경우 상기 연료 탱크(1)와 압력 조정기(30) 사이의 고압 연료의 누설로 판정하여(111) 상기 연료 차단 밸브(31)를 닫힘 제어한 후 판정 결과를 표시한다(13).
한편, 상기 단계(109)를 통해 상기 연료압 변화 속도가 상기 제1 설정치 이상이 아닌 경우 상기 제2 압력 센서(55)의 전압 연료의 연료압을 수신하고(115), 수신된 연료압을 미리 정해진 설정치(2bar)와 비교한다(117).
상기 단계(111)의 비교 결과 수신된 연료압이 상기의 설정치 이하인 경우 상기 압력 조정기(30)와 가스 인젝터(50) 사이에 저압 연료의 누설이 발생한 것으로 판정한 후(119) 상기 단계(113)로 진행한다.
상기 단계(111)를 통해 상기의 연료압이 설정치 이하가 아닌 경우 점화 통해 엔진을 정상 구동한다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사 상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 바이 퓨얼 차량의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 누설 진단 과정을 보인 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 연료 탱크 3 : 엔진
30 : 압력 조정기 31 : 연료 차단 밸브
33 : 제1 압력 센서 35 : 연료압 레귤레이터
40 : 연료 분배기 50 : 가스 인젝터
55 : 제2 압력 센서 60 : 인터페이스 유닛
70 : 가솔린 엔진 제어 유닛

Claims (4)

  1. 가솔린 엔진 제어 유닛과 인터페이스 박스를 이용하여 가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 제공하여 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법에 있어서,
    a) 시동 온(key-on) 상태인 경우 미리 정해진 가스 연료 공급 라인의 연료 누설 진단 조건을 만족하는 지를 판단하여 연료 누설 진단 조건을 만족하는 경우 고압의 가스 연료를 가스 인젝터로 공급하는 단계; 및
    b) 연료 탱크와 압력 조정기 사이에 설치되는 제1 압력 센서로부터 공급되는 연료 탱크와 압력 조정기 사이의 연료압을 소정 시간 동안 모니터링하여 모니터링 결과 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제1 설정치 이상일 때 상기 연료 탱크와 연료 차단 밸브 사이의 고압 연료 누설로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, c) 상기 연료압 변화 속도가 미리 저장된 제2 설정치 미만일 때 상기 가스 인젝터에 인접된 가스 연료 공급 라인의 소정 위치에 설치되는 제2 압력 센서로부터 공급되는 상기 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 연료압이 미리 설정된 제2 연료압 이하인 경우 상기 압력 조정기와 가스 인젝터 사이의 저압 연료 누설로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 연료 누설 진단 조건은, 온(on) 상태의 시동 신호 수신 후 배터리 전압이 미리 설정된 임계치 이상이고, 상기 제1 압력 센서 및 제2 압력 센서가 정상이며, 상기 제1 압력 센서의 연료압이 임계치 이상인 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 시간은 9.9s이고, 상기 제1 설정치는 1150 hPa/10ms이며, 상기 제2 설정치는 2bar인 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 누설 진단 방법.
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