KR20090040787A - 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치 - Google Patents

엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 엔진 내로 가솔린 연료를 분사하도록 설치된 가솔린 인젝터; 기화된 엘피지 가스가 믹서에서 혼합되어 엔진 내로 흡입되도록 엘피지 가스를 믹서로 분사하도록 설치된 엘피지 인젝터; 엔진 내의 온도 정보를 획득하는 엔진 감지부; 및 차량 시동시 가솔린 연료에 의해 엔진이 구동되게 가솔린 인젝터를 제어하고, 차량 주행시 엘피지 연료에 의해 엔진이 구동되게 엘피지 인젝터를 제어함과 아울러, 엘피지 연료에 의한 차량 주행시 엔진 감지부로부터 제공된 온도 정보를 토대로 엔진 내의 온도가 설정된 온도로 조절될 수 있을 정도의 양으로 가솔린이 엔진 내로 분사되어 엘피지 가스와 혼합되게 가솔린 인젝터를 제어하는 전자 제어부;를 구비한다.
엘피지, 가솔린, 차량, 엔진, 구동

Description

엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치{Apparatus for driving engine of vehicle using both LPG and gasoline}
본 발명은 엘피지와 가솔린 연료를 겸용으로 사용하는 차량에 있어서, 차량의 주행 조건에 따라 엘피지와 가솔린을 혼합하여 구동할 수 있도록 한 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치에 관한 것이다.
차량에 사용되는 연료 중 엘피지(liquefied petroleum gas) 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하며, 연료비가 저렴하다는 등의 이유로 승용차와 승합차 등에 사용되고 있다. 또한, 차량의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 이를 기화하면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에, 가솔린과 디젤에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게 되며, 증기폐색(vapor lock)이나 퍼컬레이션(percolation)과 같은 현상이 방지될 수 있어 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 그 적용 범위가 점차로 증가하고 있는 추세이다.
이러한 엘피지를 연료로 하는 차량은 엘피지만을 사용하는 차량과, 엘피지와 가솔린을 겸용으로 사용하는 차량으로 대별되고 있다. 엘피지와 가솔린 겸용 차량은 시동시에 가솔린으로 엔진이 구동되게 한 후, 냉각 수온이 일정 온도까지 상승 하면 연료가 가솔린에서 엘피지로 자동 전환되어 엔진이 구동되게 구성되는 것이 일반적이다. 이와 같이 엘피지와 가솔린 겸용 차량은 주행시 엘피지 연료를 사용하여 엔진이 구동될 수 있게 하는데, 이때 엘피지 연료는 액체 상태에서 기화되어 공기와 혼합된 후 엔진 내로 흡입되어 연소됨으로써 엔진이 구동될 수 있게 한다.
전술한 바와 같이 종래에 따른 엘피지와 가솔린 겸용 차량은 엘피지가 액체 상태에서 기체 상태로 기화되어 엔진 내로 흡입되는데, 엔진 내로 흡입되는 엘피지 가스는 기화된 상태이므로 높은 열 에너지를 갖는 것이 일반적이다. 이러한 엘피지 가스는 차량이 고속 주행 등과 같은 고부하 상태로 주행 중일 때 엔진 내로 흡입되면, 엘피지 가스의 흡입시 엔진 내의 온도가 이미 상당히 높은 상태이므로 엔진 내의 온도를 더욱 상승시킬 수 있다. 그에 따라, 엘피지 가스가 조기 연소되는 등의 현상이 발생하여 엔진 출력이 저하될 우려가 있을 뿐 아니라, 배기가스의 정화를 위한 삼원 촉매가 열화되거나, 엔진의 각종 실링 부위가 손상되는 등의 문제가 제기되고 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량이 엘피지 연료를 사용하여 주행중일 때 주행 조건에 따라 엔진 내의 온도가 상승하는 경우 가솔린을 공급하여 엔진 내의 온도를 낮출 수 있도록 함으로써, 엔진 출력의 저하를 방지하고 삼원 촉매나 각종 실링 부위 등의 손상을 방지할 수 있는 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치는, 엔진 내로 가솔린 연료를 분사하도록 설치된 가솔린 인젝터; 기화된 엘피지 가스가 믹서에서 혼합되어 상기 엔진 내로 흡입되도록 상기 엘피지 가 스를 상기 믹서로 분사하도록 설치된 엘피지 인젝터; 상기 엔진 내의 온도 정보를 획득하는 엔진 감지부; 및 차량 시동시 가솔린 연료에 의해 상기 엔진이 구동되게 상기 가솔린 인젝터를 제어하고, 차량 주행시 엘피지 연료에 의해 상기 엔진이 구동되게 상기 엘피지 인젝터를 제어함과 아울러, 엘피지 연료에 의한 차량 주행시 상기 엔진 감지부로부터 제공된 온도 정보를 토대로 상기 엔진 내의 온도가 설정된 온도로 조절될 수 있을 정도의 양으로 가솔린이 상기 엔진 내로 분사되어 엘피지 가스와 혼합되게 상기 가솔린 인젝터를 제어하는 전자 제어부;를 구비한다.
본 발명에 따르면, 차량이 엘피지 연료를 사용하여 주행 중일 때, 차량의 주행 조건, 예컨대 고속 주행 등과 같은 고부하 상태로 주행 중이어서 엔진 내의 온도가 상승하더라도, 온도 상승에 대응하여 가솔린을 적절히 공급하여 엔진 내의 온도를 낮출 수 있음으로써, 엘피지 가스가 조기 연소되는 현상 등이 해소되어 엔진 출력의 저하가 방지될 수 있다. 또한, 배기가스의 정화를 위한 삼원 촉매나 실링 부위 등의 손상이 방지될 수 있는바, 엔진 고장 문제가 해소될 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치(100)는, 가솔린 인젝터(gasoline injector, 110)와, 엘피지 인젝터(120), 엔진 감지부(130), 및 전자 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
가솔린 인젝터(110)는 가솔린 연료를 공급받아서 엔진(10) 내로 가솔린 연료를 분사함으로써, 엔진(10) 내로 분사된 가솔린 연료의 연소에 의해 엔진(10)이 구동될 수 있게 한다. 이를 위해, 가솔린 인젝터(110)는 엔진(10) 측에 설치된다.
가솔린 인젝터(110)로 공급되는 가솔린 연료는 미도시하고 있지만, 가솔린 연료탱크에 저장되어 있다가 가솔린 연료에 의한 엔진 구동시, 예컨대 차량 시동시 가솔린 연료펌프에 의해 가솔린 인젝터(110)로 펌핑되어 공급된다. 이러한 가솔린 인젝터(110), 가솔린 연료펌프 등의 동작은 후술할 전자 제어부(140)에 의해 제어를 받게 된다.
엘피지 인젝터(120)는 기화된 엘피지 가스를 공급받아서 엔진(10) 측으로 분사하는 것으로, 기화된 엘피지 가스가 믹서(mixer, 121)에서 혼합되어 엔진(10) 내로 흡입되도록 엘피지 가스를 믹서(121)로 분사하도록 설치된다. 여기서, 믹서(121)는 엘피지 인젝터(120)로부터 분사된 엘피지 가스와 정화된 공기를 혼합하여 엔진(10) 내로 공급하기 위한 것이다.
엘피지 인젝터(120)로 공급되는 엘피지 연료는 엘피지 연료탱크(122)에 액체 상태로 저장되어 있다가 엘피지 연료에 의한 엔진(10) 구동시, 예컨대 차량 주행시 엘피지 연료를 공급하거나 차단하는 엘피지 전자밸브(123) 등의 수단에 의해 기화기(124)로 공급되어 기화된 후 필터(125)를 거쳐 엘피지 인젝터(120)로 공급될 수 있다. 이러한 엘피지 인젝터(120), 엘피지 전자밸브(123) 등의 동작은 전자 제어부(140)에 의해 제어를 받게 된다.
엔진 감지부(130)는 구동 중인 엔진(10) 내의 온도 정보를 획득하기 위한 것이다. 엔진 감지부(130)로부터 획득된 엔진(10) 내의 온도 정보는 전자 제어부(140)로 제공된다. 전자 제어부(140)는 상기 엔진 감지부(130)로부터 획득된 온도 정보를 토대로 엘피지 연료에 의한 차량 주행시 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도와 비교하여 가솔린의 공급 여부와 가솔린 공급량을 설정하게 된다.
상기 엔진 감지부(130)는 다양하게 구성될 수 있는데, 그 일 예로 엔진(10)의 회전수를 감지하여 엔진(10) 내의 온도 정보를 획득할 수 있다. 차량의 고속 주행시 엔진(10)의 부하가 증가하게 되는 것이 일반적이다. 즉, 차량의 고속 주행시 엔진(10)의 회전수가 증가하게 되는데, 그에 상응하여 엔진(10) 내의 온도가 상승하게 된다. 따라서, 엔진(10)의 회전수를 감지함으로써, 엔진(10) 내의 온도 정보를 간접적으로 획득할 수 있는 것이다.
다른 예로서, 엔진 감지부(130)는 엔진(10)의 냉각 수온을 감지하여 엔진(10) 내의 온도 정보를 획득할 수도 있다. 차량의 고속 주행시 엔진(10)의 부하, 즉 엔진(10)의 출력이 높아지게 되면 엔진(10) 내의 온도가 증가하게 되며, 그에 상응하여 엔진(10)을 냉각시키는 냉각수의 온도가 높아지게 된다. 따라서, 엔진(10)의 냉각 수온을 감지함으로써, 엔진(10) 내의 온도를 간접적으로 획득할 수 있는 것이다.
전자 제어부(140)는 가솔린 인젝터(110)와 엘피지 인젝터(120), 그 밖에 엔 진 구동 장치(100) 전반을 제어한다. 여기서, 전자 제어부(140)는 가솔린 연료 공급을 제어하기 위한 가솔린 제어부(141)와, 엘피지 연료 공급을 제어하기 위한 엘피지 제어부(142)를 포함하여 구성될 수 있으며, 가솔린 제어부(141)와 엘피지 제어부(142)가 상호 독립되어 혹은 상호 연계되어 동작할 수 있도록 이들을 제어할 수 있다.
상술하자면, 전자 제어부(140)는 차량 시동시 가솔린 연료에 의해 엔진(10)이 구동되게 가솔린 제어부(141)에 의해 가솔린 인젝터(110)의 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 전자 제어부(140)는 차량 시동 외에 차량 주행시 엘피지 연료에 의해 엔진(10)이 구동되게 엘피지 제어부(142)에 의해 엘피지 인젝터(120)의 동작을 제어할 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예에 따르면, 전자 제어부(140)는 전술한 바와 같이 차량 주행시 엘피지 연료에 의해 엔진(10)을 구동하도록 제어하는 중에, 전술한 엔진 감지부(130)로부터 제공된 온도 정보를 토대로 하여, 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도로 조절될 수 있을 정도의 양으로 가솔린이 엔진(10) 내로 분사되어 엘피지 가스와 혼합될 수 있게 가솔린 인젝터(110)를 제어하게 된다.
도 2를 참조하여 설명하면, 전자 제어부(140)는 가솔린 연료를 엔진(10) 내에 공급하여 엔진을 구동시키는 중에, 엔진 감지부(130)로부터 제공된 온도 정보와 설정된 온도를 비교하여 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도보다 높다고 판단되면 가솔린 인젝터(110)를 구동시켜 엔진(10) 내로 가솔린이 분사될 수 있게 제어한다. 만일, 전자 제어부(140)는 엔진 감지부(130)로부터 제공된 온도 정보와 설정된 온 도를 비교하여 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도보다 낮은 경우라면, 가솔린 연료가 엔진(10) 내로 공급되지 않게 제어한다.
엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도보다 높게 되어 엔진(10) 내로 가솔린을 공급하는 경우, 전자 제어부(140)는 엔진(10) 내의 온도를 설정된 온도와 비교하여 그 차이에 상응하는 만큼 가솔린의 공급량을 설정하게 된다. 예를 들어, 전자 제어부(140)는 온도 차이가 커질수록 가솔린의 공급량을 증가시키고, 온도 차이가 작아질수록 가솔린의 공급량을 감소시킴으로써, 엔진(10) 내의 온도를 낮추도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 전자 제어부(140)는 엔진 감지부(130)로부터 제공된 온도 정보를 토대로 엔진(10) 내로 공급되는 가솔린 공급량에 따라 엔진(10) 내로 공급되는 엘피지 공급량이 조절될 수 있게 가솔린 인젝터(110)와 엘피지 인젝터(120)를 제어하게 된다. 즉, 전자 제어부(140)는 엔진(10) 내로 공급되는 가솔린 공급량이 증가함에 따라 그와 반비례하여 엘피지 공급량이 감소하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 제어부(140)는 가솔린만 100% 공급되는 것을 기준으로 엔진(10) 내의 온도를 낮추기 위해 가솔린이 10% 공급된다면, 엘피지만 100% 공급되는 것을 기준으로 엘피지 공급량이 90% 정도로 감소하도록 엘피지 공급량을 조절할 수 있다. 이는 가솔린의 공급량이 증가함에도 엘피지 공급량을 줄이지 않게 되면, 출력이 지나치게 높게 되거나, 조기 연소 등의 문제가 발생할 우려가 있기 때문이다.
전술한 바와 같이 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도보다 높아진 경우 가솔 린을 공급하는 이유는 다음과 같다.
가솔린은 액체 상태에서 엔진(10) 내로 분사되어 공급되므로, 기화기(124)를 거쳐 기화된 상태로 엔진(10) 내로 공급되는 엘피지 가스보다 열 에너지가 낮은 것이 일반적이다. 따라서, 차량의 주행 조건에 따라, 예컨대, 차량이 고속 주행 등과 같은 고부하 상태로 주행 중이어서 엔진(10) 내의 온도가 높아지더라도 열 에너지가 낮은 가솔린이 엔진(10) 내로 공급되어 엘피지 가스와 혼합되면, 열 에너지가 높은 엘피지 가스만이 공급되는 것보다 엔진(10) 내의 온도를 낮출 수 있는 것이다.
그에 따라, 엘피지 가스가 조기 연소되는 등의 현상을 막아서 엔진 출력의 저하가 방지될 수 있다. 아울러, 엔진(10) 내의 온도가 설정된 온도 이하로 낮춰질 수 있음에 따라, 배기가스의 정화를 위한 삼원 촉매가 열화되거나, 엔진(10)의 각종 실링 부위가 손상되는 등의 문제가 방지될 수 있는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명은 엘피지와 가솔린 연료를 겸용으로 사용하는 차량 분야에서 엔진 과열에 따른 출력 저하나, 삼원 촉매 혹은 실링 부위의 손상을 방지할 수 있도록 적용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치에 대한 구성도.
도 2는 도 1의 엔진 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
110..가솔린 인젝터 120..엘피지 인젝터
130..엔진 감지부 140..전자 제어부

Claims (4)

  1. 엔진 내로 가솔린 연료를 분사하도록 설치된 가솔린 인젝터;
    기화된 엘피지 가스가 믹서에서 혼합되어 상기 엔진 내로 흡입되도록 상기 엘피지 가스를 상기 믹서로 분사하도록 설치된 엘피지 인젝터;
    상기 엔진 내의 온도 정보를 획득하는 엔진 감지부; 및
    차량 시동시 가솔린 연료에 의해 상기 엔진이 구동되게 상기 가솔린 인젝터를 제어하고, 차량 주행시 엘피지 연료에 의해 상기 엔진이 구동되게 상기 엘피지 인젝터를 제어함과 아울러, 엘피지 연료에 의한 차량 주행시 상기 엔진 감지부로부터 제공된 온도 정보를 토대로 상기 엔진 내의 온도가 설정된 온도로 조절될 수 있을 정도의 양으로 가솔린이 상기 엔진 내로 분사되어 엘피지 가스와 혼합되게 상기 가솔린 인젝터를 제어하는 전자 제어부;
    를 구비하는 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 제어부는 상기 엔진 감지부로부터 제공된 온도 정보를 토대로 상기 엔진 내로 공급되는 가솔린 공급량에 따라 상기 엔진 내로 공급되는 엘피지 공급량이 조절될 수 있게 상기 가솔린 인젝터와 엘피지 인젝터를 제어하는 것을 특징으로 하는 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 감지부는 상기 엔진의 회전수를 감지하여 상기 엔진 내의 온도 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 감지부는 상기 엔진의 냉각 수온을 감지하여 상기 엔진 내의 온도 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 엘피지와 가솔린 겸용 차량의 엔진 구동 장치.
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