KR20100050157A - 연료 혼용 엔진의 과급압 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LPG/디젤 연료혼용엔진의 과급압 제어장치에 관한 것으로서, LPG 연료 봄베와, 이 연료 봄베에서 공급되는 LPG 연료압을 조절 및 유지하는 연료압조정기 모듈과, 배기가스의 압력을 이용하여 흡입공기를 고압으로 만들어 엔진에 공급하도록 흡기 통로에 제공된 블로워와 배기통로에 제공된 터빈을 포함하는 과급기와, 상기 과급기로부터의 공기를 냉각하는 인터쿨러와, 흡기매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터와, 상기 과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출부와, 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 연산하는 과급압 연산부를 구비하는 제어기를 포함하는 LPG/디젤 연료혼용엔진 과급압 제어장치에 있어서, 상기 터빈을 통과하여 유동하는 흡기압이 과도하게 상승할 경우, 이 흡기압을 변경하는 압력 변경 밸브가 상기 터빈을 통과하는 공기를 유입하는 흡기 통로로부터 에어 클리너 로 바이패스하도록 상기 흡기 통로와 에어 클리너 사이에 바이패스 통로를 매개로 연결 접속된 것을 특징으로 하여, LPG/디젤 연료혼용엔진의 과급압 제어를 통해 엔진 효율의 극대화된 효율을 획득시킬 수 있도록 하였다.
LPG/디젤 연료혼용엔진, 과급압, 제어, 압력 변경 밸브, 바이패스

Description

연료 혼용 엔진의 과급압 제어장치 및 그 방법{Apparatus of controlling boost pressure fuel switchable engine and method therefor}
본 발명은 기존의 디젤 터보엔진을 탑재한 차량에서 디젤 연료 대신 LPG(액화석유가스)를 사용할 수 있도록 하기 위한 연료 혼용 차량의 과급압 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 특히 터보과급기를 장착한 1톤 디젤차량에서 기존의 디젤 연료펌프 및 연료계를 제거하고, LPG 연소를 위한 연료계 및 점화계 등의 제어계를 설치함과 동시에 과급을 위한 터보과급기의 과급압 제어를 위한 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
통상, 디젤/LPG 혼용 엔진에서의 터보과급기는 1개의 축 양끝에 각도가 서로 다른 터빈을 설치해 한쪽은 흡기 매니폴드에, 다른 한쪽은 배기 매니폴드에 연결되어 배기가스의 압력으로 터빈을 회전시키면 흡입쪽의 임펠러가 회전되기 때문에 임펠러쪽의 공기는 원심력을 받아 가속되어 디퓨저에 들어간다.
또, 디퓨저에 공급된 공기는 통로의 면적이 크므로, 공기의 속도에너지가 압 력에너지로 변환되어 실린더에 공급되기 때문에 체적효율이 향상된다. 일반적으로 터보 장착기관의 출력 향상은 20%이상으로 알려져 있으며 이에 따라 연료 소비율이 향상되는 이점이 있다.
그러나. 이러한 터보 과급기는 공기의 압축에 따르는 공기온도의 상승으로 인한 노킹(Knock) 발생이 많으며, 과도한 배기압력 상승에 따른 흡기 과급압 즉, 부스트 압의 상승으로 인한 펌핑손실로 인한 엔진 출력저하가 발생할 수 있다.
따라서, 온도 상승된 흡입공기를 냉각시키기 위해 별도의 공기 냉각기인 인터쿨러를 장착하며, 적절한 부스트압을 유지하기 위해 웨이스트 게이트 밸브(Waste Gate)를 장착한다. 웨이스트 게이트 밸브(WG)는 일정 압력이상의 부스트 압이 도달되었을 경우, 배기가스를 터빈 후단으로 바이패스 시켜 현재 이상으로 터빈이 흡입공기를 부스트하는 것을 방지하는 역할을 한다. 디젤엔진에서의 이 웨이스트 게이트 밸브(WG)는 웨이스트 게이트 밸브(WG) 엑츄에이터에 의해서 구동되어지며, 이는 WG 엑츄에이터는 부스트 압이 증가함에 따라 이에 연결된 엑츄에이터 로드(rod)가 작동되어 웨이스트 게이트 밸브(WG)를 열도록 되어있는 구조를 갖는다.
또한, 터보 과급기가 장착된 디젤엔진을 LPG 연료 사용을 위해 개조하기 위해서는 상기에서 언급된 부스트 압력을 LPG연소에 적절하게 제어하여야 하는 것이 관건이다. 만일, 기존의 디젤엔진에 장착된 그대로를 사용한다면 과도한 부스트 압력 상승 및 공기온도 상승으로 인해 연소온도의 과도한 상승으로 인한 연소실 및 피스톤 손상 특히, 노킹 발생이 심각하여지며, 배기온도의 과도한 상승으로 인한 배기매니폴드 및 터보 과급기의 손상, 나아가 배출가스 정화를 위한 촉매장치의 손 상 등으로 이어질 수 있다.
이러한 디젤/LPG 혼용 엔진들은 주로 1톤 디젤기관을 탑재한 차량에서 디젤 연료공급을 위한 연료분사펌프를 제거하고, LPG연료공급 장치 및 LPG연료의 착화원이 되는 전기공급장치를 설치함으로써, 디젤기관을 탑재한 차량에서 LPG연료를 사용할 수 있도록 하는 장치(특2001-0044015, 등록실용신안 20-0282407 참조)들이 있다.
다만, 이와 같은 장치들은 연료공급 및 제어장치로서, LPG의 gas상 연료를 사용하는 LPG 믹서를 사용하고 있다. 그러나 이러한 LPG 믹서는 기존 가솔린엔진의 캬브레터 방식과 동일하게 엔진의 자연흡입력 즉, 부압을 이용하여 연료를 빨아들이는 방식이다.
그러나, 이러한 믹서의 한계성으로 인해 디젤/LPG 연료혼용엔진은 자연흡기방식(natural aspiration) 차량에 국한되어 적용될 수 밖에 없다는 단점을 내포하고 있다.
현재 기존 LPG 믹서의 단점 즉, 겨울철 시동이 어렵고, 출력이 저하되는 등의 단점을 극복하기 위해서 LPG 액상분사 기술이 적용되고 있으며 연료혼용엔진에서도 LPG 액상분사 기술을 적용하고 있다. 이러한 액상분사 장치는 믹서와는 달리 액상의 연료를 고압분사 함으로써 과급엔진에 대해서도 연료제어가 가능하다.
그러나, 이러한 LPG 액상분사 장치도 자연흡기 방식의 엔진에만 적용되고 있으며, 이는 기존 디젤엔진에 장착된 터보과급기의 과급으로 인한 과도한 연소온도의 상승 및 출력의 상승 등으로 인한 엔진 내구성 저하 등의 문제점 등으로 인한 것이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 엔진 상태에 따라 LPG 연소에 적절하도록 부스트압을 제어하기 위해서 별도의 압력 변경 밸브 및 진공 솔레노이드 밸브, 흡기매니폴드압력 센서 및 엔진제어기로 구성되는 구성으로, 진공실의 대기압과 스프링 힘(Fspring)이 더해진 힘이 흡기매니폴드의 흡기압력(Pintake air pressure)보다 커 바이패스 통로가 개방되지 않고 있다가, 과도한 부스트에 의해서 설정된 압력보다 큰 압력으로 흡기 매니폴드측의 흡기압력(Pa, Pintake air pressure)이 커지면 제어기(ECU)의 제어에 의해서 진공실에 진공력(Pv)을 가해 스프링힘(Fs)을 이기고 피스톤을 밀어올려 바이패스 통로를 개방하도록 함으로써, 개방 스로틀 구간에서는 과급된 공기를 외기 또는 에어 크리너로 바이패스시켜 불필요하게 과급된 공기가 엔진으로 공급되는 것을 방지하며, 폐쇄 스로틀 구간에서는 급격히 닫힌 스로틀에 의해서 그 이전까지 과급된 공기에 의한 터보 과급기의 터빈손상을 방지할 수 있게 되는 등 엔진의 효율적인 운전을 도모하는 등의 장점이 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, LPG 연료 봄베와, 이 연료 봄베에서 공급되는 LPG 연료압을 조절 및 유지하는 연료압조정기 모듈과, 배기가스의 압력을 이용 하여 흡입공기를 고압으로 만들어 엔진에 공급하도록 흡기 통로에 제공된 블로워와 배기통로에 제공된 터빈을 포함하는 과급기와, 상기 과급기로부터의 공기를 냉각하는 인터쿨러와, 흡기매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터와, 상기 과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출부와, 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 연산하는 과급압 연산부를 구비하는 제어기를 포함하는 LPG/디젤 연료혼용엔진 과급압 제어장치에 있어서, 상기 터빈을 통과하여 유동하는 흡기압이 과도하게 상승할 경우, 이 흡기압을 변경하는 압력 변경 밸브가 상기 터빈을 통과하는 공기를 유입하는 흡기 통로로부터 에어 클리너로 바이패스하도록 상기 흡기 통로와 에어 클리너 사이에 바이패스 통로를 매개로 연결 접속된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 과급압 제어장치에 의하면, 개방 스로틀 구간에서는 과급된 공기를 외기 또는 에어 크리너로 바이패스시켜 불필요하게 과급된 공기가 엔진으로 공급되는 것을 방지하며, 폐쇄 스로틀 구간에서는 급격히 닫힌 스로틀에 의해서 그 이전까지 과급된 공기에 의한 터보 과급기의 터빈손상을 방지할 수 있게 되는 등 엔진의 효율적인 운전을 도모하는 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 과급압 제어장치의 바람직한 실시예를 첨 부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 변경 밸브가 적용되는 과급압 제어장치의 계통 구조도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과급압 제어를 나타내는 타이밍 챠트이고, 도 3은 본 발명에 따른 과급압 제어장치에 적용되는 압력 변경 밸브의 구조를 나타낸 종단면 구조도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첨부도면들은 본 발명에 따르는 과급압 제어장치의 계통 구조도로서, 도면부호에 있어, 종래와 동일한 부호에 대해서는 동일한 부호를 채용하였다.
본 발명에 따른 과급압 제어장치는, 기존의 연료혼용엔진들이 자연흡기 방식의 디젤엔진에만 적용되는 한계점을 극복하고 디젤 터보엔진을 탑재한 차량에서도 디젤 연료 대신 LPG 연료를 사용할 수 있도록 하기 위한 터보 과급기 장착 디젤엔진의 LPG 연료공급 및 이의 제어장치에 관한 것으로써, 특히 터보 과급기를 탑재한 1톤 디젤차량에서 기존의 디젤 연료펌프 및 연료계를 제거하고, LPG 연소를 위한 연료계 및 점화계 등의 제어계를 설치함과 동시에 흡기공기 과급을 위한 터보 과급 기의 과급압 제어를 위한 시스템 및 이의 제어장치에 관한 것이다
상기에서 설명한 바와 같이 연료혼용엔진은 기존의 디젤엔진에서 연료펌프 및 인젝션노즐을 제거하고 LPG 연료 공급을 위한 LPG연료용기 및 연료펌프, 인젝터, 점화플러그를 설치함과 동시에 연료량의 제어를 위한 엔진제어 장치를 구비하는 [도 2]과 같은 구조를 가지며, 이는 기존의 LPG엔진 개조와 동일한 방식이다. 또한 이에는 엔진 연소실의 압축비 변경을 위한 피스톤의 변경이 포함되며, 이는 디젤엔진에서는 압축착화를 위해 고압축비(일반적으로 19.0)를 사용하지만 LPG 엔진에서는 스파크 점화를 위해 이보다 낮은 압축비로 변경하여야 하며, 일반적으로 피스톤의 변경 또는 교환에 의해 이를 구현한다.
본 발명에 따른 과급압 제어장치는 엔진 상태에 따라 LPG 연소에 적절하도록 부스트압을 제어하기 위해서, 도 2에 예시된 바와 같이, 바이패스 통로(220) 및 진공 솔레노이드 밸브(210)를 포함하는 압력 변경 밸브(BOV)와, 과급압 검출부(MAP) 및 제어기(ECU)로 구성되는 구조를 갖는다.
이는, LPG 연료 봄베(20)와, 이 연료 봄베(20)에서 공급되는 LPG 연료압을 조절 및 유지하는 연료압조정기(30)와, 배기가스의 압력을 이용하여 흡입공기를 고압으로 만들어 엔진(10)에 공급하도록 흡기 통로에 제공된 블로워(110)와 배기통로(90)에 제공된 터빈(120)을 포함하는 터보 과급기(100, 이하, 과급기라고만 통칭함)와, 상기 과급기(100)로부터의 공기를 냉각하는 인터쿨러(70)와, 흡기매니폴드에 연료를 분사하는 LGP 인젝터(40)와, 상기 과급기(100)에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출부(MAP)와, 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 연산하는 기존의 과급압 연산부를 구비하는 제어기(ECU)와, 상기 터빈(120)을 통과하여 유동하는 흡기압이 과도하게 상승할 경우, 이 흡기압을 변경하는 압력 변경 밸브(BOV)가 상기 블로워(110)을 통과하는 공기를 유입하는 흡기통로(60)로부터 에어 클리너(50)로 바이패스하도록 상기 흡기통로(60)와 에어 클리너(50) 사이에 바이패스 통로(220)를 매개로 연결 접속된 장치를 의미한다.
상기 압력 변경 밸브(BOV)는 진공 솔레노이드 밸브(210)와 함께 압력 바이패스 밸브(Compressor bypass valve)를 이루며, 실린더(201)와, 이 실린더(201) 내부에서 선형 이동하는 피스톤(203)과, 이 피스톤(203)에 탄성력을 부여하도록 피스톤(203)과 실린더(201) 사이에 탄지된 스프링(205)과, 실린더(201)의 하부 일측에 형성되어 상기 바이패스 통로(220)와 연결되는 바이패스구(201a)로 이루어진 구조를 갖는다.
과급압 검출부(MAP)로서의 매니폴드 압력센서는 흡기매니폴드에 장착되어 흡기 매니폴드의 공기 압력을 검출하는 역할을 하며 이에 따라 제어기로서의 ECU는 압력 변경 밸브(BOV)의 진공제어 솔레노이드 밸브(210)를 제어하여 적절한 압력을 유지하도록 한다.
엔진 제어기(ECU)는 엔진의 연료 및 점화, 공기량 제어 등의 기본적인 제어를 수행하여 엔진을 구동하는 제어장치로서, 본 장치에서는 일반 가솔린 차량의 엔진제어기와 달리 LPG 연료펌프 제어 기능 및 인젝터 구동 기능 등의 LPG 액상 분사를 위한 기능을 보유하고 있다. 특히, 본 장치에서는 전술한 바와 같이 부스트 압력 제어를 위한 별도의 기능을 포함한다.
다음은 상기의 압력 변경 밸브 제어를 위한 ECU 제어 로직을 설명한다. [도 3]의 흡기 매니폴드(intake manifold) 압력 프로파일에서 보는 바와 같이 압력 변경 밸브제어가 없는 상태(도 3의 점선) 즉, 개조 전 디젤엔진 상태에서의 압력 거동은 가속페달을 밟음에 따라 급격히 증가하여 피크(peak)를 이루며 이후 웨이스트 게이트 밸브의 개방에 따라 일정압력으로 유지된다. 하지만 이 압력은, 도 4에 예시된 바와 같이, LPG개조 엔진상태에서는 적절치 않은 상대적으로 높은 과급 압력으로 이를 적절한 수준으로 낮춰야 할 필요가 있다.
먼저 엔진 회전수에 따른 목표 과급 압력(P_desired) 및 그에 따른 상한값(Upper_Hys) 및 하한값(Lower_Hys)값을 계산한다(ST2). 여기서 과급 목표 압력은 미리 엔진 시험 또는 차량 시험을 거쳐 적절한 과급 압력을 선정하고 이를 1차원 MAP으로 저장한 값으로 엔진회전수에 따라 변하는 값이다. 또한 상한 및 하한값도 엔진회전수에 따라 미리 설정된 값이다.
오차치(P_error)는 현재 흡기 매니폴드(intake manifold) 압력(P_intake)과 목표 과급 압력간의 오차이며 이는 압력 변경 밸브의 개도량 결정을 위한 PWM duty제어에 사용된다.
다음으로, 현재 엑셀개도 상태 즉, 개방(open) 또는 폐쇄(Closed) 상태인지를 파악한다(ST1). 이는 상기에서도 언급한 바와 같이 압력 변경 밸브는 개방 스로틀 상태에서는 과급압력 제어용으로 사용되며, 폐쇄(Closed) 스로틀 상태에서는 과급기 보호를 위한 압력해소 용으로 사용되기 때문에 각각의 상태에 따른 상이한 제 어가 필요하기 때문이다.
현재 상태가 개방 스로틀 상태일 경우에는, 도 4a 및 도 4b의 ①번 루틴에 예시된 바와 같이, 현재의 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 목표 과급압력에 상한치를 더한 값 이상인지를 확인한다(ST3). 이 상한치는 목표 과급압력만으로 제어했을 경우 압력 변경 밸브의 개도가 빨리 이루어져 차량의 가속 성능이 떨어지는 문제점이 있기 때문에 우선 엔진에 일정 압력이상으로 과급 공기를 공급한 이후 적절하고 안전한 과급 압력으로 제어하기 위함이다. 이후 상한치 이상일 경우 압력 변경 밸브를 개방하며 이때 압력 변경 밸브의 개방 정도는 기 연산된 P_error에 따라 개방량이 결정된다. 또한, 현재의 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 상한치 보다는 높지 않지만 하한치보다는 높고 이전에 상한치 이상으로 제어되고 있는 경우(set F_Bov_open_old )에는 압력 변경 밸브를 지속적으로 제어(ST4)하여 과급압력을 유지한다.
운전자의 가속의지가 줄거나 또는 엔진의 부하가 증가되는 등에 따라 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 하한치 이하로 유지될 경우 압력 변경 밸브(BOV)는 완전히 닫아 과급 공기의 바이패스를 중단한다.
또한, 도 4c에 예시된 ②번 루틴에서 현재 폐쇄(Closed) 스로틀 상태라면 , 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 BOV_Thresold 이상인지를 확인한다. 폐쇄(Closed) 스로틀 상태에서 지속적으로 압력 변경 밸브를 개방하고 있을 경우, 공기의 공급이 어려워져 공회전제어가 어렵기 때문에 일정 이상압력으로 흡기 매니폴드(intake manifold)의 압력이 회복되면 원래 상태로 압력 변경 밸브를 닫아 제어의 용이화를 도모한다.(ST5)
또한, 최초 압력 변경 밸브(BOV)를 개방한 이후에도 차량운행 상태 등으로 인해 일정시간이상 압력이 복귀하지 않은 경우에 압력 변경 밸브를 닫아 압력회복을 돕는다. 이를 위해 최초 개방이후 일정 시간이 경과됐는지를 확인 후 일정 시간이 경과되었을 경우에는 압력 변경 밸브(BOV)를 차단하도록 상기 진공 솔레노이드 밸브(210)를 제어한다.
상기의 폐쇄(Closed) 스로틀 경우에는 압력 변경 밸브(BOV)의 개방은 PWM 제어를 수행치 않고 완전개방 또는 완전 차단으로만 제어한다.
상기한 구성의 압력 변경 밸브(BOV)를 채용함에 따라, 진공실의 대기압과 스프링 힘(Fspring)이 더해진 힘이 흡기매니폴드의 흡기압력(Pintake air pressure)보다 커 바이패스 통로가 개방되지 않고 있다가, 과도한 부스트에 의해서 설정된 압력보다 큰 압력으로 흡기 매니폴드측의 흡기압력(Pa, Pintake air pressure)이 커지면 제어기(ECU)의 통제에 따라, 진공실에 진공력(Pv)을 가해 스프링힘(Fs)을 이기고 피스톤(203)을 밀어올려 바이패스 통로(220)를 개방하게 되는 것이다.
따라서, 엔진 상태에 따라 LPG 연소에 적절하도록 부스트압을 제어하기 위해서 별도의 압력 변경 밸브(BOV, Blow-off valve) 및 진공 솔레노이드 밸브(210), 과급압 센서(MAP) 및 엔진 제어기(ECU)로 구성되는 구성으로, 진공실의 대기압과 스프링 힘(Fspring)이 더해진 힘이 흡기매니폴드의 흡기압력(Pintake air pressure)보다 커 바이패스 통로(220)가 개방되지 않고 있다가, 과도한 부스트에 의해서 설정된 압력보다 큰 압력으로 흡기 매니폴드측의 흡기압력(Pa, Pintake air pressure)이 커지면 ECU제어에 의해서 진공실에 진공력(Pv)을 가해 스프링힘(Fs)을 이기고 피스톤(203)을 밀어올려 바이패스 통로(220)를 개방하도록 함으로써, 개방 스로틀 구간에서는 과급된 공기를 외기 또는 에어 크리너(50)로 바이패스시켜 불필요하게 과급된 공기가 엔진(10)으로 공급되는 것을 방지하며, 폐쇄 스로틀 구간에서는 급격히 닫힌 스로틀에 의해서 그 이전까지 과급된 공기에 의한 터보 과급기(100)의 터빈손상을 방지할 수 있게 되는 등 엔진의 효율적인 운전을 도모하는 등의 매우 뛰어난 효과를 달성할 수 있게 되는 것이다.
이로써, 터보과급기 장착엔진에서 주행 중 스로틀이 닫힐 경우 그동안 과급된 공기 흐름이 급격히 막힘으로 인해 이로 인한 역압으로 터보과급기의 임펠러 및 회전축에 무리한 충격을 주게 되어 터보과급기를 손상시키게 되는 바, 이를 방지하기 위해 급격히 상승된 흡기압력을 외부 또는 에어크리너로 방출하는 기능을 필요로 한다. 이 압력 변경 밸브는 진공압력에 의해서 구동되며 이 진공은 ECU에 의해서 제어되는 진공 솔레노이드 밸브에 의해서 작동된다, 이 진공 솔레노이드 밸브는 미작동시에는 대기측에 연결되어 압력 변경 밸브의 진공실에 대기압을 전달하며, ECU에 의해 작동 시에는 진공펌프와 연결된 포트를 열어 압력 변경 밸브의 진공실에 진공압력을 전달하여 압력 변경 밸브가 작동하도록 함으로써, 파손없이 LPG/디젤 혼용엔진의 성능을 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들 은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 변경 밸브가 적용되는 과급압 제어장치의 계통 구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과급압 제어를 나타내는 타이밍 챠트,
도 3은 본 발명에 따른 과급압 제어장치에 적용되는 압력 변경 밸브의 구조를 나타낸 종단면 구조도, 및
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 제어기에 의해 실행되는 루틴을 나타내는 플로우 챠트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 엔진
20 : LPG 연료 봄베
30 : 연료압조절기
40 : 인젝터
50 : 에어 클리너
60 : 흡기 통로
70 : 인터쿨러
WG : 웨이스트 게이트 밸브
100 : 터보 과급기
110 : 블로워
120 : 터빈
BOV : 압력 변경 밸브
210 : 진공 솔레노이드 밸브
220 : 바이패스 통로

Claims (4)

  1. LPG 연료 봄베와, 이 연료 봄베에서 공급되는 LPG 연료압을 조절 및 유지하는 연료압조정기 모듈과, 배기가스의 압력을 이용하여 흡입공기를 고압으로 만들어 엔진에 공급하도록 흡기 통로에 제공된 블로워와 배기통로에 제공된 터빈을 포함하는 과급기와, 상기 과급기로부터의 공기를 냉각하는 인터쿨러와, 흡기매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터와, 상기 과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출부와, 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 연산하는 과급압 연산부를 구비하는 제어기를 포함하는 LPG/디젤 연료혼용엔진 과급압 제어장치에 있어서,
    상기 터빈을 통과하여 유동하는 흡기압이 과도하게 상승할 경우, 이 흡기압을 변경하는 압력 변경 밸브가 상기 터빈을 통과하는 공기를 유입하는 흡기 통로로부터 에어 클리너 로 바이패스하도록 상기 흡기 통로와 에어 클리너 사이에 바이패스 통로를 매개로 연결 접속된 것을 특징으로 하는 LPG/디젤 연료혼용엔진 과급압 제어장치.
  2. 흡기 통로에 제공된 블로워와 배기통로에 제공된 터빈을 포함하는 과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출단계와, 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 연산하는 과급압 연산단계를 포함하고, 터빈을 통과하여 유동하는 흡기압이 과도하게 상승할 경우, 터빈을 통과하는 공기를 유입하는 흡기 통로로부터 에어 클리너로 바이패스하도록 상기 흡기 통로와 에어 클리너 사이에 바이패스 통로를 매개로 연결 접속된 이 흡기압을 변경하는 압력 변경 밸브를 제어하여 LPG/디젤 연료혼용엔진의 과급압을 제어하는 방법에 있어서,
    엔진 회전수에 따른 목표 과급 압력(P_desired) 및 그에 따른 상한치(Upper_Hys) 및 하한치(Lower_Hys)를 연산하는 제1 단계;
    현재 엑셀개도 상태 즉, 개방(open) 또는 폐쇄(Closed) 상태인지를 파악하여, 현재 상태가 오픈(open) 스로틀 상태일 경우에는, 현재의 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 목표 과급압력(P_desired)에 상기 상한치(Upper_Hys)를 더한 값 이상인지를 확인하는 제2 단계;
    상기 현재의 흡기 매니폴드 압력(P_intake)이 상기 상한치 이상으로 과도한 것으로 판독될 경우, 압력 설정 밸브를 개방하는 제4 단계;
    현재의 흡기 매니폴드 압력(P_intake)가 상한치 보다는 높지 않지만 하한치보다는 높고 이전에 상한치 이상으로 제어되고 있는 경우(set F_Bov_open_old )에는 압력 변경 밸브를 지속적으로 제어하여 과급압력을 유지하도록 하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG/디젤 연료혼용엔진의 과급압 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 4 단계에서, 상기 압력 설정 밸브의 개방 정도는 기 연산된 오차 치(P_error)에 따라 개방량이 결정되도록 하며, 상기 오차치(P_error)는 현재 흡기 매니폴드 압력(P_intake)과 목표 과급 압력간의 오차이며 이 오차치는 상기 압력 변경 밸브의 개도량 결정을 위한 PWM 듀티 제어에 사용되는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 과급압 제어방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    운전자가 가속페달을 낮추거나 또는 엔진의 부하가 증가되는 등에 따라 흡기매니폴드압력(P_intake)가 하한치 이하로 유지될 경우 압력 변경 밸브는 완전히 닫아 과급 공기의 바이패스를 중단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 과급압 제어방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985821B1 (ko) * 2010-03-23 2010-10-08 주식회사 엘씨글로벌 터보과급엔진에 사용되는 압력조절 시스템
KR101279760B1 (ko) * 2011-07-19 2013-07-04 주식회사 현대케피코 공기 분사 장치
KR101502226B1 (ko) * 2013-08-28 2015-03-12 현대중공업 주식회사 엔진
KR20160142005A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 캄텍주식회사 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법
CN112361486A (zh) * 2020-11-16 2021-02-12 珠海格力电器股份有限公司 增压装置及其控制方法和空调系统
KR20220005638A (ko) * 2016-07-12 2022-01-13 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤 엔진

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61277817A (ja) 1985-05-31 1986-12-08 Mazda Motor Corp 排気タ−ボ過給機付エンジン
KR100488774B1 (ko) * 2001-12-06 2005-05-12 현대자동차주식회사 터보 차저 인터쿨러 엔진의 에어 바이패스 밸브 시스템
KR100482549B1 (ko) * 2001-12-10 2005-04-14 현대자동차주식회사 터보 차져 시스템의 제어방법
KR20080093208A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 한국기계연구원 터보차저가 장착된 경유엔진을 가스엔진으로 전환 시 터보차저의 구조 변경방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985821B1 (ko) * 2010-03-23 2010-10-08 주식회사 엘씨글로벌 터보과급엔진에 사용되는 압력조절 시스템
KR101279760B1 (ko) * 2011-07-19 2013-07-04 주식회사 현대케피코 공기 분사 장치
KR101502226B1 (ko) * 2013-08-28 2015-03-12 현대중공업 주식회사 엔진
KR20160142005A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 캄텍주식회사 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법
KR20220005638A (ko) * 2016-07-12 2022-01-13 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤 엔진
CN112361486A (zh) * 2020-11-16 2021-02-12 珠海格力电器股份有限公司 增压装置及其控制方法和空调系统

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