KR20110036236A - 연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인방법 - Google Patents

연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LPG, CNG, LNG 등을 연료로서 사용하는 가스엔진의 연료공급시스템에서 연료필터의 막힘을 쉽게 파악할 수 있도록 한 가스엔진의 연료공급장치에 관한 것이다. 본 발명은, 엔진이 구동된 이후, 연료필터(100) 상류 및 하류측에 설치된 제1압력센서(111) 및 제2압력센서(112)로부터 입력되는 센싱 신호를 연산하여 두 압력센서(111)(112) 사이의 차압(ΔP = P1 - P2)를 연산하고, 차압(ΔP)이 사전에 설정된 기준값이 이상이 되는지 확인하고; 차압(ΔP)이 기준값 이상이 되면, 연료필터(100) 하류측의 제2압력센서(112)로부터 입력되는 연료공급라인(60)의 연료압력(P2)을 사전에 설정된 하류측의 기준압력 범위와 비교하며; 연료필터(100) 하류측의 연료압력(P2)이 기준압력 범위(P0)를 벗어나면, 연료필터(100) 상류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P1)을 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위와 비교하고; 상류 측의 연료압력(P1)이 기준압력 범위보다 높으면, 연료필터(100) 교환신호를 발생한다.
Figure P1020090093790
가스, 엔진, 연료, 필터, 오염, 막힘, 교환, 점검, 공급, 라인

Description

연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인방법{Fuel Supply System Detectable Clogging of the Fuel Filter AND Clogging Detection Method for Fuel Supply System of Gas Engine}
본 발명은 가스엔진의 연료공급장치에 관한 것으로서, 연료필터를 연료탱크 외부에 설치하고 이의 오염도를 검출하여 필터 막힘이 심해졌을 때 필터 교환시기를 알려주어 연료필터를 적정시기에 교체할 수 있도록 한 연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인 방법에 관한 것이다.
LPG, CNG, LNG 등의 가스연료를 연소시켜 동력을 발생하는 가스엔진의 연료 공급방법으로서, 연료탱크에 저장된 고압의 가스연료를 감압시켜 기체상태로 엔진의 흡기관에 공급하는 베이퍼라이저를 이용한 기상분사방식과, 가스연료를 액체상태로 만들어 인젝터에 의해 분사하는 액상 인젝션 방식이 있다.
액상 인젝션 방식의 가스엔진(LPI Engine; Liquefied Petroleum Injection Engine)에서는, 인젝터가 분사하고 남는 가스연료를 연료탱크로 상시 회수하는 회수방식과, 인젝터가 분사하고 남는 가스연료를 연료탱크로 회수하지 않는 비회수방식이 있다.
첨부도면 도 1에는, 종래의 액상 인젝션 비회수방식의 가스엔진의 연료공급시스템을 일례로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 연료공급시스템은, 가스연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 연료탱크내에 설치되어 액상의 가스연료를 펌핑하는 연료펌프(20)와, 연료펌프(20)에 의해 공급된 연료를 엔진으로 분사하는 인젝터(30)들이 설치되는 연료레일(40)과, 연료레일(40)에 공급되는 연료의 압력을 연료탱크(10)의 압력보다 높게 유지하도록 하는 압력조정기(50)와, 상기 연료 펌프(20)로부터 상기 압력조정기(50)를 거쳐 연료레일(40)까지 배관되는 연료공급라인(60)과, 연료공급계통을 전반적으로 제어하는 ECU(Eeletronic Control Unit)(70)를 포함한다.
또한, 상기 연료펌프(20) 출구측의 제1연료공급라인(60)에 설치되는 제1컷오프 솔레노이드 밸브(cut-off solenoid valve)(61)(이하, '제1컷오프밸브'라고 약칭한다)와, 압력조정기(50) 입구측의 제1연료공급라인(60)에 설치되는 제2컷오프 솔레노이드 밸브(62)(이하, '제2컷오프밸브'라고 약칭한다)를 포함한다. 또한, 제1컷오프밸브(62) 상류측에는 릴리프밸브(63)가 설치되고, 연료레일(40)에는 압력센서(41)와 댐퍼(42)가 설치되는 경우도 있다.
이러한 가스연료공급 시스템에 있어서, 정상운전시에는 ECU(70)에 의해 제1컷오프밸브(61)와 제2컷오프밸브(62)가 모두 개방되어, 연료펌프(20)에서 펌핑된 연료가 연료공급라인(60)을 따라 압송되어 압력조정기(50)에서 압력조절된 후 연료레일(40)에 공급되며, 그에 의해 인젝터(30)로부터 연료가 정상적으로 분사된다.
도 1에 도시된 비회수방식뿐만 아니라 회수방식도 마찬가지이지만, 종래의 LPI 엔진의 연료공급시스템에서는 연료필터가 연료탱크(10) 내부에 장착되어 있다.
연료필터는 액상 연료에 포함된 불순물을 여과하여 인젝터(30)의 막힘을 방지하고 이상연소(異常燃燒)의 발생을 방지한다.
그런데, 종래의 연료필터는 통상적으로 연료펌프(20) 케이스 내부에 설치되어 연료탱크(10)에 장착되는 형태로 이루어진다. 또한 연료필터의 오염정도나 필터 막힘을 진단할 만한 장치적 고려가 없고, 그에 따라 연료 공급의 문제도 확인할 수 없어 연료공급에 이상이 발생하거나 그로 인해 시동 꺼짐이 발생하는 경우 인젝터로부터 연료공급라인 전체를 점검해야 하는 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해, 필터를 연료탱크 외부에 배치하는 한편 필터의 막힘을 실시간으로 검출하여 이물질 축적에 의한 필터 막힘을 진단하고 경보함으로써 연료필터의 교체 시기를 적기에 알려줌과 더불어 연료공급라인의 고장진단에 편의를 제공할 수 있도록 하는 연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치는, 연료탱크에 저장된 연료를 연료펌프에서 펌핑하여 연료공급라인으로 보낸 후 연료 레일의 인젝터를 통해 분사하는 가스엔진의 연료공급장치로서, 상기 연료탱크 외부의 연료공급라인의 도중에 설치되어 액상 연료에 포함된 이물질을 여과하는 연료필터; 상기 연료필터 상류측의 연료공급라인에 설치되어 연료필터 입구측의 연료압력을 센싱하는 제1압력센서; 상기 연료필터의 하류측의 연료공급라인에 설치되어 연료필터 출구측의 연료압력을 센싱하는 제2압력센서; 및 상기 제1압력센서와 제2압력센서로부터 입력되는 압력값을 비교하여 제1, 2압력센서 사이의 차압(ΔP)을 산출하고, 연료필터의 하류라인과 상류라인의 압력범위를 각각 기준값과 비교하는 연산을 수행하여, 연료필터의 막힘이나 연료부족 등을 판단하고 이상경보를 출력하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 연료공급장치에 있어서, 운전석의 클러스터에는, 상기 ECU의 제어하에 연료필터의 막힘을 경보하기 위한 경고등 또는 경보 메시지를 출력하기 위한 디스플레이를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 연료필터의 오염도 확인 방법으로서, 엔진이 구동된 이후, 연료필터 상류 및 하류측에 설치된 제1압력센서 및 제2압력센서로부터 입력되는 센싱 신호를 연산하여 두 압력센서 사이의 차압(ΔP = P1 - P2)를 연산하고, 차압(ΔP)이 사전에 설정된 기준값이 이상이 되는지 확인하는 과정; 차압(ΔP)이 기준값 이상이 되면, 연료필터 하류측의 제2압력센서로부터 입력되는 연료공급라인의 연료압력(P2)을 사전에 설정된 하류측의 기준압력 범위와 비교하는 과정; 연료필터 하류측의 연료압력(P2)이 기준압력 범위를 벗어나면, 연료필터 상류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P1)을 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위와 비교하는 과정; 상류 측의 연료압력(P1)이 기준압력 범위보다 높으면, 연료필터 교환신호를 발생하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
연료필터 막힘에 대한 경보로서, 연료필터 경고등을 점멸하거나 디스플레이에 연료필터 막힘 메시지를 출력할 수 있다.
또한, 연료필터 상류측의 연료공급라인의 연료압력(P1)을 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위와 비교한 결과, 상류측의 연료압력(P1)이 기준 압력 범위보다 낮으면, 연료탱크의 연료가 소진되었거나 연료펌프에 이상이 발생한 것으로 판단하 여 연료부족경보를 발생하는 과정을 더 수행할 수 있다.
연료부족경보로서, 연료 경고등을 점멸 또는 점등하거나 디스플레이에 연료부족 메시지를 출력할 수 있다.
본 발명에 의한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인방법에 의하면, 연료필터가 연료탱크 외부의 연료공급라인에 설치되어 있어 교체나 정비가 용이하고, 연료필터 전후의 연료공급라인의 압력을 압력센서를 통해 측정하여 연료필터의 막힘을 파악하여 운전자에게 경보 함으로써 적기에 연료필터를 교체하거나 청소할 수 있고, 연료계통의 이상을 더욱 쉽게 진단할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 가스엔진의 연료공급장치에 대한 계통도이다. 도 1과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 연료탱크(10)로부터 압력조정기(50)로 연장되는 연료공급라인(60)의 도중에 연료필터(100)가 설치된다. 연료필터(100)는 연료탱크(10) 내부에 설치되는 것이 아니라 연료공급라인(60)의 중간에 배치되어 운전자가 쉽게 찾아볼 수 있고 쉽게 교체할 수 있는 위치(예를들어 트렁크 내부의 연료탱크(봄베)(10)에 인접한 위치나 엔진룸 내부의 눈에 쉽게 띄는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연료필터(100) 상류와 하류측의 연료공급라인(60)에는 제1, 2압력센서(111, 112)가 설치된다. 이들 압력센서(111, 112)는 연료필터(100)의 입구측(상류측)과 출구측(하류측)의 압력을 각각 센싱하여 ECU(70)로 출력한다.
ECU(70)에서는 제1압력센서(111)와 제2압력센서(112)로부터 입력되는 압력값을 비교하여 제1, 2압력센서(111, 112) 사이의 차압(ΔP), 하류라인과 상류라인의 압력범위가 기준값을 벗어나는 경우 연료필터(100)의 막힘이나 연료부족 등의 이상경보를 출력한다.
이상경보의 출력 방법으로서는 경고등을 점등 또는 점멸하거나 메시지를 출력하거나 양자를 병행할 수 있다. 이를 위해, 운전석의 클러스터(Cluster)에는 연료필터 경고등(202)을 구비할 수 있고, 연료 경고등(201)을 더 설치할 수 있다. 또한 이상경보 메시지를 출력하기 위한 디스플레이(203)가 설치될 수 있다. 연료 경고등(201)이나 연료필터 경고등(202)은 클러스터에 LED를 설치하는 것으로 구현가능하며, ECU(70)의 제어하에 경보 구동부(81)와 메시지 출력부(82)에 의해 출력된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 연료필터 오염도 확인 방법 과정을 도 3을 참조하여 설명한다. 구성요소에 대해서는 도 2를 병행 참조한다.
엔진이 구동하면 ECU(70)의 제어에 의해 연료펌프(20)와 인젝터(30)를 적절하게 제어하여 엔진이 구동된다. 이때, 제1,2 컷오프밸브(61, 62)는 개방되어 인젝터(30)에 연료의 공급이 가능한 상태가 된다.
엔진이 구동된 이후에는, 제1압력센서(111)와 제2압력센서(112)로부터 실시 간으로 입력되는 센싱 신호를 연산하여 두 압력센서(111)(112) 사이의 차압(ΔP = P1 - P2)를 연산하고, 차압(ΔP)이 사전에 설정된 기준값이 이상이 되는지 확인한다(501). 여기서, P1은 제1압력센서(111)로부터 검출한 연료필터(100) 상류 측의 연료공급라인(60)의 압력이고, P2는 제2압력센서(112)로부터 검출한 연료필터(100) 하류 측의 연료공급라인(60)의 압력이다.
만일, 차압(ΔP)이 기준값 이상이 되면, 우선 연료필터(100) 하류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P2)이 사전에 설정된 하류측의 기준압력 범위를 벗어나는지를 확인한다(s502).
연료필터(100) 하류측의 연료압력(P2)이 기준압력 범위(P0)를 벗어나면, 연료필터(100) 상류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P1)이 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위를 벗어나는지를 확인한다(s503).
이어서, 상류 측의 연료압력(P1)이 기준압력 범위보다 높으면, 연료필터(100) 교환신호를 발생한다(s504).
즉, 단계 s501에서 상류측의 연료압력(P1)과 하류측의 연료압력(P2)의 차이가 기준값 이상으로 지나치게 크면, 우선적으로 연료막힘 등에 의한 연료라인에 이상이 있는 것으로 판단하는 것이다. 이어서, 하류측의 연료압력(P2)이 기준압력범위보다 낮은데 상류측의 연료압력(P1)은 기준압력범위보다 지나치게 높다면 연료펌 프(20)가 막혀 연료펌프(20)를 빠져나가는 연료의 양이 적은 것이다.
연료필터 막힘에 대한 경보로서는, 즉 연료필터 교환신호는, 연료필터 경고등(202)을 점멸하거나 디스플레이(203)에 연료필터 막힘 메시지를 출력한다.
이와는 달리, 상기 단계 s503에서, 상류측의 연료압력(P1)이 기준 압력 범위보다 낮다면, 연료펌프(20)로부터 연료가 기준량만큼 공급되지 못하고 있는 것이므로, 연료탱크(10)의 연료가 소진되었거나 연료펌프(20)에 이상이 발생한 것으로 판단하여 연료부족경보를 발생한다(s505).
연료부족에 대한 경보로서는, 연료 경고등(201)을 점멸 또는 점등하거나 디스플레이(203)에 연료부족 메시지를 출력한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료필터의 오염도 확인이 가능한 가스엔진의 연료공급장치 및 오염도 확인 방법에 의하면, 연료필터가 연료탱크 외부의 연료공급라인에 설치되어 있어 교체나 정비가 용이하다.
또한, 연료필터 전후의 연료공급라인의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 도입할 수 있으며, 그에 따라 연료필터 전후의 압력을 측정하고 이를 사전에 정해진 프로그래밍에 의해 적절히 판단하여 연료필터의 막힘을 파악하여 경보함으로써 운전자가 적기에 연료필터를 교체하거나 청소할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 연료공급장치와 오염도 확인 방법을 실제 가스차량에 적용하면, 차량의 정비가 용이하고 연료공급계통의 이상 징후를 쉽게 파악할 수 있음은 물론 연료필터의 교체나 청소시기를 자동으로 알려주어 매우 신뢰성 있고 우수한 자동차가 구현된다.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
도 1은 일반적인 가스엔진 연료공급 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스엔진 연료공급 시스템의 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따라 연료필터의 오염도를 확인하는 과정을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 메인 연료탱크 20 : 연료펌프
30 : 인젝터 40 : 연료레일
41 : 압력센서 42 : 댐퍼
50 : 압력조정기 60 : 연료공급라인
70 : ECU 81 : 경보 구동부
82 : 메시지 출력부 100 : 연료필터
111 : 제1압력센서 112 : 제2압력센서
201 : 연료 경고등 202 : 연료필터 경고등
203 : 디스플레이

Claims (6)

  1. 연료탱크(10)에 저장된 연료를 연료펌프(20)에서 펌핑하여 연료공급라인(60)으로 보낸 후 연료 레일(40)의 인젝터(30)를 통해 분사하는 가스엔진의 연료공급장치로서,
    상기 연료탱크(10) 외부의 연료공급라인(60)의 도중에 설치되어 액상 연료에 포함된 이물질을 여과하는 연료필터(100);
    상기 연료필터(100) 상류측의 연료공급라인(60)에 설치되어 연료필터(100) 입구측의 연료압력을 센싱하는 제1압력센서(111);
    상기 연료필터(100)의 하류측의 연료공급라인(60)에 설치되어 연료필터(100) 출구측의 연료압력을 센싱하는 제2압력센서(112); 및
    상기 제1압력센서(111)와 제2압력센서(112)로부터 입력되는 압력값을 비교하여 제1, 2압력센서(111, 112) 사이의 차압(ΔP)을 산출하고, 연료필터(100)의 하류라인과 상류라인의 압력범위를 각각 기준값과 비교하는 연산을 수행하여, 연료필터(100)의 막힘이나 연료부족 등을 판단하고 이상경보를 출력하는 ECU(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스엔진의 연료공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    운전석의 클러스터에는, 상기 ECU(70)의 제어하에 연료필터(100)의 막힘을 경보하기 위한 경고등(202) 또는 경보 메시지를 출력하기 위한 디스플레이(203)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스엔진의 연료공급장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 가스엔진의 연료공급장치를 이용하여 연료필터(100)의 오염도를 확인하는 방법으로서,
    엔진이 구동된 이후, 연료필터(100) 상류 및 하류측에 설치된 제1압력센서(111) 및 제2압력센서(112)로부터 입력되는 센싱 신호를 연산하여 두 압력센서(111)(112) 사이의 차압(ΔP = P1 - P2)를 연산하고, 차압(ΔP)이 사전에 설정된 기준값이 이상이 되는지 확인하는 과정;
    차압(ΔP)이 기준값 이상이 되면, 연료필터(100) 하류측의 제2압력센서(112)로부터 입력되는 연료공급라인(60)의 연료압력(P2)을 사전에 설정된 하류측의 기준압력 범위와 비교하는 과정;
    연료필터(100) 하류측의 연료압력(P2)이 기준압력 범위(P0)를 벗어나면, 연료필터(100) 상류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P1)을 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위와 비교하는 과정; 및
    상류 측의 연료압력(P1)이 기준압력 범위보다 높으면, 연료필터(100) 교환신호를 발생하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료필터의 오염도 확인 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    연료필터 막힘에 대한 경보로서는, 연료필터 경고등(202)을 점멸하거나 디스플레이(203)에 연료필터 막힘 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 연료필터의 오염도 확인 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    연료필터(100) 상류측의 연료공급라인(60)의 연료압력(P1)을 사전에 설정된 상류측의 기준압력 범위와 비교한 결과, 상류측의 연료압력(P1)이 기준 압력 범위보다 낮으면, 연료탱크(10)의 연료가 소진되었거나 연료펌프(20)에 이상이 발생한 것으로 판단하여 연료부족경보를 발생하는 과정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 연료필터의 오염도 확인 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    연료부족경보로서, 연료 경고등(201)을 작동하거나 또는 디스플레이(203)에 연료부족 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 연료필터의 오염도 확인 방법.
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KR101273737B1 (ko) * 2011-05-09 2013-06-12 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 차압 센서를 포함하는 차량용 ｌｐ 가스 필터

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