KR20130013752A - 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 부하에 따라 엔진이 필요로 하는 양만큼만 엘피지(LPG) 연료펌프를 구동시킴으로써, 봄베로 리턴되는 연료를 저감할 수 있도록 한 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 엔진 부하에 따라 엔진이 필요로 하는 양만큼만 엘피지(LPG) 연료펌프를 구동시켜서, 봄베로 리턴되는 연료를 저감시킬 수 있도록 함으로써, 연료펌프를 최소한으로 작동시킬 수 있고, 리턴유량 최소화 및 연료펌프 가동 시간을 줄여 연비를 개선할 수 있는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법{METHOD FOR REDUCING RETURN FUEL OF LPI SYSTEM}
본 발명은 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 부하에 따라 엔진이 필요로 하는 양만큼만 엘피지(LPG) 연료펌프를 구동시킴으로써, 봄베로 리턴되는 연료를 저감할 수 있도록 한 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법에 관한 것이다.
현재 적용중인 엘피아이(LPI) 연료시스템의 구성을 첨부한 도 4를 참조로 살펴보면, 엘피지 가스를 저장하고 있는 엘피아이 봄베(10)와, 엔진의 인젝터(12)와 엘피아이 봄베(10)간에 연결되는 연료공급라인(14) 및 연료리턴라인(16)과, 연료공급라인(14)에 장착되는 셧-오프 밸브(18)와, 연료리턴라인(16)에 장착되는 압력센서 및 온도센서를 포함하는 레귤레이터 어셈블리(20)와, 엘피아이 봄베(10)내에 장착되는 연료펌프(22)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 연료공급라인(14)과 연결되는 봄베(10)의 연료출구측에는 연료펌프 제어기(24)가 장착되고, 연료리턴라인(16)과 연결되는 봄베(10)의 연료리턴측에는 리턴밸브(26)가 더 장착된다.
따라서, 연료펌프(22)의 구동에 의하여 봄베(10)내의 엘피지 연료가 연료공급라인(14)을 통하여 엔진의 인젝터(12)로 공급되어 엔진의 연소 작동이 이루어지고, 엔진으로 송출된 연료중 엔진이 사용하지 않고 남은 연료는 연료리턴라인(16)을 통하여 봄베(10)로 리턴된다.
또한, 첨부한 도 5에서 보듯이, 엔진의 인젝터 압력을 봄베내 압력 대비 약 5bar 정도 높은 압력으로 유지함에 따라, 연료펌프를 "봄베압력 + 5bar" 에 맞추어 가동하고, 남은 압력은 레귤레이터 어셈블리를 통하여 리턴된다.
이때, 엔진이 사용하지 않고 리턴되는 연료량이 발생되는 이유는 안전율을 고려하여 엔진 연료소모량 즉, 엔진의 연소를 위하여 필요로 하는 연료량보다 많은 양의 연료를 송출하기 때문이며, 그러나 저부하 아이들(IDLE)시에는 엔진의 연소를 위해 필요한 연료량이 적기 때문에 리턴되는 연료가 다량 발생되어 다음과 같은 문제점이 야기되고 있다.
첫째, 리턴연료는 엔진에 의해 가열된 상태이기 때문에 리턴연료가 봄베로 리턴되는 시간이 지날수록 봄베내의 온도는 상승하게 되고, 이는 봄베내의 압력 상승으로 이어져 엘피지 연료 재충진시 충진 불량문제가 발생될 수 있다.
둘째, 연료가 리턴될 때, 봄베측 리턴밸브를 통과하면서 유속음을 발생시키는 문제점이 있다.
셋째, 엔진에 필요 이상으로 연료를 공급함에 따라 연료펌프의 소음이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 엔진으로부터 봄베로 리턴되는 유량을 최소화시킬 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 엔진 부하에 따라 엔진이 필요로 하는 양만큼만 엘피지(LPG) 연료펌프를 구동시켜서, 봄베로 리턴되는 연료를 저감시킬 수 있도록 함으로써, 연료펌프를 최소한으로 작동시킬 수 있고, 리턴유량 최소화 및 연료펌프 가동 시간을 줄여 연비를 개선할 수 있는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 엔진 인젝터의 목표압력값(Ptarget)을 설정하는 단계와; 엔진 시동중 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 비교하여, 현재 압력값(P)이 낮은 경우 연료펌프를 구동시키는 단계와; 연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 크면 연료펌프 구동을 정지시키는 단계와; 연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)이 동일하면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 그대로 유지시키는 단계와; 연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)보다 작으면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 증가시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 인젝터의 목표압력값(Ptarget)을 설정하는 단계는: 인젝터의 현재 라인압력(P)을 검출하는 과정과; 엔진 시동전인지 시동중인지를 판정하여, 엔진이 시동전이라면 현재 라인압력값(P)에 일정한 압력(Y)를 더한 값을 엔진 시동을 위한 인젝터의 목표압력값(target)으로 설정하는 과정과; 엔진 시동중이라면 미리 설정된 압력값을 인젝터의 목표압력값(Ptarget)으로 설정하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 미리 설정된 압력값은 고정값으로 채택되거나, 엔진부하에 따라 맵핑된 가변값으로 채택되는 것을 특징으로 한다.
특히, 엔진 시동시에는 인젝터의 목표압력값(Ptarget)이 현재압력값(P)보다 크기 때문에 항상 연료펌프가 작동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 연료펌프 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 작으면, 연료펌프 드라이버 제어기의 듀티 제어로 연료펌프 작동을 위한 듀티비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 구현예로서, 상기 연료펌프의 구동 정지후, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget) 이하로 떨어지기전 까지 봄베내의 압력에 의하여 엘피지 연료가 엔진의 인젝터로 송출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 엔진 부하에 따라 엔진이 필요로 하는 양만큼만 엘피지(LPG) 연료펌프를 구동시켜서, 엔진에서 봄베로 리턴되는 유량을 줄여줌으로써, 엘피지 연료 재충전시 충진 불량 현상을 방지할 수 있고, 연료가 리턴될 때 봄베측 리턴밸브를 통과하면서 유속음을 발생되는 현상을 줄일 수 있다.
또한, 필요한 연료만을 엔진으로 송출함에 따라 연료펌프의 구동 시간을 줄여서, 연료펌프의 내구성 향상 및 구동 소음을 줄일 수 있다.
또한, 연료펌프 송출유량을 최소화하면 연료펌프 전류소모량을 줄일 수 있으므로, 연비 개선 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리턴 연료 저감 방법을 위한 엘피아이 시스템 구성을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 위한 연료펌프 구동 제어 로직을 적용함에 따라, 인젝터 압력과 봄베 압력이 변화하는 것을 비교한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 설명하는 순서도,
도 4는 종래의 엘피아이 시스템 구성을 나타내는 개략도,
도 5는 종래의 엘피아이 시스템 구동시, 인젝터 압력과 봄베 압력이 변화하는 것을 비교한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 과정은 기존 엘피아이 시스템 구성을 그대로 사용하여 진행되며, 단지 엔진의 인젝터 분사 압력의 과다상승을 막기 위해 기존의 압력 레귤레이터 어셈블리(Pressure Regulator) 작동 압력을 조정하여 릴리프 밸브(Relife V/V) 기능으로 대체한 점에만 차이가 있다.
즉, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 엘피지 가스를 저장하고 있는 엘피아이 봄베(10)와, 엔진의 인젝터(12)와 엘피아이 봄베(10)간에 연결되는 연료공급라인(14) 및 연료리턴라인(16)과, 연료공급라인(14)에 장착되는 셧-오프 밸브(18)와, 연료리턴라인(16)에 장착되는 압력센서 및 온도센서를 포함하는 레귤레이터 어셈블리(20)와, 엘피아이 봄베(10)내에 장착되는 연료펌프(22)와, 봄베(10)의 연료출구측에 장착되는 연료펌프 제어기(24)와, 봄베(10)의 연료리턴측에 장착되는 리턴밸브(26) 등을 포함하여 구성하되, 상기 레귤레이터 어셈블리(20)를 작동 압력을 조정하여 릴리프 밸브(Relife V/V) 기능으로 대체한 점에만 차이가 있다.
이러한 구성으로 기반으로 하는 본 발명의 리턴 연료 저감 방법은 엔진 시동시에는 "현재 인젝터 압력 + 일정 압력(Y)"를 타겟값으로 설정하여 시동성을 향상시키도록 한 점, 엔진 구동시에는 엔진 작동을 위한 최소압력만을 연료펌프가 보조하고, 봄베 압력이 최소압력보다 높을 경우 봄베 압력만으로 액상 연료를 송출하는 점 등에 특징이 있다.
여기서, 본 발명에 따른 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법을 설명하는 순서도를 나타낸다.
먼저, 이그니션 온(IG On) 상태에서 엔진의 작동여부에 따라, 엘피지 연료를 분사하기 위한 인젝터의 목표압력을 설정한다.
이를 위해, 인젝터의 현재 라인압력(P)을 검출하고(S101), 엔진 시동전인지 시동중인지를 판정하여(S102), 엔진이 시동전이라면 시동성 향상을 위하여 현재 라인압력값(P)에 일정한 압력(Y)를 더한 값을 엔진 시동을 위한 인젝터의 목표압력값(target)으로 설정한다(S103).
반면, 엔진 시동중 즉, 엔진 작동중에는 미리 설정된 압력값을 인젝터의 목표압력값(Ptarget)으로 설정하되(S104), 미리 설정된 압력값은 고정일 수도 있고, 엔진부하에 따라 맵핑된 가변값일 수도 있다.
다음으로, 엔진 시동중 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 비교하여(S105), 현재 압력값(P)이 낮은 경우 연료펌프를 구동하여(S106), 봄베내의 엘피지 연료가 엔진의 인젝터쪽으로 공급되도록 하고, 특히 엔진 시동시에는 인젝터의 목표압력값(Ptarget)이 현재압력값(P)보다 크기 때문에 항상 연료펌프가 작동된다.
연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여(S107), 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)보다 크면, 즉 봄베의 내압 상승 등의 이유로 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)보다 커지게 되면, 연료펌프의 구동을 정지하되, 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 크다면 연료펌프 구동을 정지한다(S108).
이때, 위의 Z는 100보다 큰 값으로 정하여 사용한다.
이때, 상기 목표압력값(Ptarget)에 일정 팩터(Factor)로서 일정값(Z%)를 곱하는 이유는 연료펌프의 단순 피드백 제어에 의해 오버 슈팅(Over Shotting)이 발생하여 연료펌프가 꺼지는 것을 방지하기 위함에 있다.
반면, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 작으면, 연료펌프 드라이버 제어기의 듀티 제어로 연료펌프 작동을 위한 듀티비를 감소시켜 봄베에서 엔진 인젝터로의 연료 송출량을 감소시킨다(S109).
이때 상기와 같이 연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여(S107), 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)이 동일하면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 그대로 유지시키고(S110), 반면 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여(S107), 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)보다 작으면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 증가시켜서 봄베에서 엔진 인젝터로의 연료 송출량 증가시켜(S111), 엔진 연소를 위하여 필요한 연료가 공급될 수 있도록 한다.
한편, 상기와 같이, 한 번 정지된 연료펌프는 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget) 이하로 떨어지기전 까지 다시 구동되지 않으며, 연료펌프가 구동되지 않을 때에는 봄베내의 압력을 이용하여 연료펌프 내부의 유로로 통해 액상의 연료가 엔진쪽으로 송출된다.
즉, 봄베내의 압력에 의하여 엔진의 인젝터로 송출되는 연료량은 연료펌프의 구동에 의하여 송출되는 연료량에 비하여 적지만, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget) 이하로 떨어질 때까지 필요한 연료량 만큼은 공급할 수 있다.
상기와 같은 연료펌프 제어로직을 통하여, 첨부한 도 2에서 보듯이 인젝터 압력과 봄베압력 간의 차이를 줄여서 기존에 별도의 리턴압력에 의하여 봄베쪽으로 리턴되는 연료량을 줄일 수 있고, 동시에 연료펌프에 의한 송출압력을 일정하게 유지할 수 있으며, 특히 인젝터의 압력을 "현재 인젝터 압력 + 일정 압력(Y)"를 타겟값으로 설정하여, 봄베 압력에 따라 연료펌프 작동 주기 및 시간을 최소화시킴으로써, 리턴유량 최소화 및 연료펌프 가동을 줄여 연비 개선을 도모할 수 있다.
10 : 봄베
12 : 인젝터
14 : 연료공급라인
16 : 연료리턴라인
18 : 셧-오프 밸브
20 : 레귤레이터 어셈블리
22 : 연료펌프
24 : 연료펌프 제어기
26 : 리턴밸브

Claims (6)

  1. 엔진 인젝터의 목표압력값(Ptarget)을 설정하는 단계와;
    엔진 시동중 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 비교하여, 현재 압력값(P)이 낮은 경우 연료펌프를 구동시키는 단계와;
    연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 크면 연료펌프 구동을 정지시키는 단계와;
    연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)이 동일하면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 그대로 유지시키는 단계;
    연료펌프의 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)과 목표압력값(Ptarget)을 다시 비교하여, 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)보다 작으면, 연료펌프의 작동을 위한 듀티비를 증가시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인젝터의 목표압력값(Ptarget)을 설정하는 단계는:
    인젝터의 현재 라인압력(P)을 검출하는 과정과;
    엔진 시동전인지 시동중인지를 판정하여, 엔진이 시동전이라면 현재 라인압력값(P)에 일정한 압력(Y)를 더한 값을 엔진 시동을 위한 인젝터의 목표압력값(target)으로 설정하는 과정과;
    엔진 시동중이라면 미리 설정된 압력값을 인젝터의 목표압력값(Ptarget)으로 설정하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 미리 설정된 압력값은 고정값으로 채택되거나, 엔진부하에 따라 맵핑된 가변값으로 채택되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    엔진 시동시에는 인젝터의 목표압력값(Ptarget)이 현재압력값(P)보다 크기 때문에 항상 연료펌프가 작동되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료펌프 구동후, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget)에 일정값(Z%)를 곱한값보다 작으면, 연료펌프 드라이버 제어기의 듀티 제어로 연료펌프 작동을 위한 듀티비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료펌프의 구동 정지후, 인젝터의 현재압력값(P)이 목표압력값(Ptarget) 이하로 떨어지기전 까지 봄베내의 압력에 의하여 엘피지 연료가 엔진의 인젝터로 송출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 시스템의 리턴 연료 저감 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10655581B2 (en) 2018-07-17 2020-05-19 Hyundai Motor Company Fuel supply system for LPG vehicle

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