KR910008912B1 - 액화가스 엔진의 공연비 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액화가스 엔진의 공연비 제어방법

제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 엔진의 개략 구성도.

제2도는 본 발명에 있어서 연료 제어계통의 흐름을 나타내는 플로우 챠트.

제3도는 본 발명과 종래 기술에 의한 공연비 곡선의 비교 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내압용기 2 : 베이퍼라이저(Vaporizer)

3 : 혼합기 4 : 주연료통로

5 : 보조연료통로 8 : 연료차단기

9 : 피이드백 솔레노이드(Feed Back Solenoid)

본 발명은 액화가스 엔진의 공연비 제어방법에 관한 것으로서, 특히 차량용 액화가스 엔진의 공연비 제어방법에 관한 것이다.

액화가스를 연료로 하는 엔진은 점화계통이나 연소방식이 가솔렌엔진과 동일하지만, 연료의 특성상 액화 가스를 공기와 혼합하여 실린더로 도입하기전에, 베이퍼라이저(Vaporizer)를 통하여 액화가스를 감압화시킴으로써, 혼합기에서 적정한 공연비를 얻게되는 연료계통으로 되어 있다.

그런데 상기한 연료계통에 있어서 베이퍼라이저는 1차실에서 2차실에 이르는 가스통으로 개폐시켜주는 2차밸브에 의해 엔진의 모든 운전범위에 걸쳐 제어를 행하는 것이므로 아이들링 운전이 불안정하게 되고, 더우기 주지된 바와 같이 액화가스는 성분에 따라 기화압력에 큰 차이가 있고, 또 이 압력은 온도에 따라 변하는 것이므로 장시간 정차후의 시동 혹은 한냉기의 시동초기부터 엔진 워밍 업(Warming up) 상태에 이르기까지는 액화가스의 감압기화가 고농도로 됨에 따라 엔진 부조(不調) 및 유해가스 배출을 초래하는 문제를 안고 있다.

이를 해결하기 위하여 엔진의 냉각수를 베이퍼라이저로 도입시켜서 냉각수의 수온으로 액화연료의 감압기화를 촉진하는 방식으로 된 베이퍼라이저가 실용화되고 있으나, 아이들링 운전시의 안정상태를 향상할 수 있었을 뿐, 시동초기에서 엔진 워밍 업까지의 엔진 불안정과 유해가스 배출은 해결치 못하고 있다.

한편, 공기조절밸브가 설치된 공기통로를 엔진의 흡기계에 별도로 설치하여 놓고, 엔진의 워밍 업전 상태를 나타내는 냉각수 온도에 따라 설정된 듀티비로 전기한 공기 조절밸브를 개폐작동시켜서 엔진이 워밍 업 될 때 까지 흡기계를 통한 흡기량의 보정을 행함에 따라, 시동 초기의 엔진 불안정과 유해가스 배출의 억제를 도모하는 공연비 제어방법이 일본국 공개특허 소63-36058호에서 공표된 바 있다.

이러한 공연비 제어방법은 시동 초기부터 엔진 워밍 업 까지의 제반 문제점을 해결할 수 있는 가능성을 제시하였다는 점에서 크게 발전한 것이나, 연료에 대한 공기 공급량을 제어하는 것이므로 시동 초기의 엔진 안정성이나 유해가스 배출을 완전히 해결하였다고 하기에는 다소 미흡하다.

본 발명자는 상술한 점을 감안하여 공연비 제어방법을 예의 연구한 결과, 시동 즉시로 안정된 상태에서 엔진이 구동됨과 동시에 유해가스의 배출이 없는 액화가스 엔진의 공연비 제어방법을 제안하게 되었다.

이에 따라 본 발명의 목적은 시동 초기부터 적정한 공연비에 따르는 혼합기의 공급에 의해 엔진이 안정되게 구동되면서 유해가스의 배출이 없는 액화가스 엔진의 공연비 제어방법을 제공함에 있다.

상술한 목적에 따라 본 발명은 베이퍼라이저에서 내압 용기의 액화가스를 엔진의 냉각수로 가온하여 감압기화시키고, 흡기계의 혼합기를 통해 엔진으로 공급하는 공연비 제어방법에 있어서, 베이퍼라이저에서 엔진까지의 연료공급계를, 연료차단기구가 설치된 주연료통로와 피드백 솔레노이드가 설치된 보조연료통로로 구성하여 놓고, 냉각수 온도에 의해 엔진이 워밍 업상태 전으로 판단될 때, 전기한 연료차단기구가 주연료통로를 폐쇄함과 아울러 전기한 피이드백 솔레노이드를 냉각수의 수온에 따라 설정된 듀티비로 개폐하여, 보조 연료통로를 통해 엔진이 워밍 업될 때 까지 연료를 공급하여 엔진 워밍 업 전의 운전에 적당한 공연비로 된 혼합가스가 엔진으로 공급되도록 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 양호한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 엔진의 개략 구성도로서, 액화가스는 내압용기(1)로 부터 통상의 베이퍼라이저(2)로 공급되어 감압 기화된 다음, 대기압보다 약간 낮은 일정 압력으로 조정되어 혼합기(3)으로 보내지도록 되어 있다.

베이퍼라이저(2)와 혼합기(3) 사이에는 엔진이 워밍 업된 후의 운전상태일때, 연료를 공급하여주는 주연료통로(4)와 그리고 엔진의 상태에 따라서 연료의 공급량을 조절하여주는 보조연료통로(5)가 형성되어 있으며, 전기한 주연료통로(4)에서 공급되는 기본 연료량은 조절스크류(6)에 의해 일정하게 조정된다.

또한 주연료통로(4)와 베이퍼라이저(2) 사이에는 솔레노이드(7)에 의해 개폐되는 연료차단밸브(8)이 개재되는 한편, 마찬가지로 보조연료통로(5)로는 피이드백 솔레노이드(9)는 여자력에 상응하는 만큼의 개방도로 통로를 열어주는 상폐형 밸브이다.

베이퍼라이저(2)와 혼합기(3) 사이의 각부 구성외에도 엔진의 운전상태를 점검하기 위하여 냉각수 온도센서(10)과 트로틀위치 센서(11) 및 아이들스윗치(12), 그리고 배기 매니홀드(13)측에 산소센서(14)가 설치되어 있다.

이들 센서는 종래부터 자동차에 적용되어 오던 것들로서, 전자적인 엔진컨트롤유니트(15)에 의해 제어된다.

엔진컨트롤유니트(15)는 엔진 워밍 업 전의 상태와 워밍 업 후의 상태에 알맞는 공연비에 관한 연료공급계통과 공급량 및 제어 프로그램을 컴퓨터 정보로 내장한 롬(ROM)과 전기한 센서들의 출력치, 제어량의 계산 결과등을 임의 저장하는 램(RAM), 그리고 전기한 각 센서들의 출력을 입력하는 입력장치와, 연료차단 솔레노이드(7), 피이드 백 솔레노이드(9)로 제어신호를 출력하는 출력장치에 의해 구성되는 전자제어 장치로서 트로틀위치센서(11)에서의 트로틀 개방도와 냉각수 온도센서(10)으로 부터의 냉각수온도값을 기준치와 비교하여 나타나는 결과에 따라 주연료통로(4) 및 보조연료통로(5)를 각각 개폐제어하는 것이다.

제2도는 제1도에서 엔진컨트롤유니트(15)에 의해 엔진의 초기 운전상태로부터 워밍 업 후까지 제어되는 과정을 나타내는 플로우 챠트이다.

스윗치를 넣고 엔진이 스타트되면 엔진의 모든 전기적 동작부와 센서는 통전되어 고유의 기능을 발휘하게 된다.

최초 단계(101)에서 냉각수 온도센서(10)에 의한 수온이 엔진컨트롤유니트(15)로 입력되고, 다음단계(102)에서 트로틀위치 센서(11)를 통한 트로틀의 개방도가 입력된다.

그리고 단계(103)에서는 엔진컨트롤유니트(15)가 이미 입력된 트로틀개방도를 기준치에 비교하여 그 이상으로 나타날 경우는 고부하영역으로 판정에서 혼합기(3)에서 엔진으로 공급되는 혼합기가 고부하영역에 상응하는 공연비로 되도록 제어해주는 단계(104)로 넘어가고, 반대로 기준치 이하일 경우는 단계(105)로 넘어가서 검출된 냉각수 온도치를 기준치와 비교한다. 비교 결과가 그 기준치 이상으로 나타나면, 엔진 워밍 업 후의 상태로 판정하여 산소센서(14)로 부터의 신호에 따라 유해가스배출이 억제되는 상태로 공연비를 제어하는 단계(106)으로 넘어간다.

반대로 단계(105)에서 냉각수의 온도가 기준치 이하일 경우는 엔진 워밍 업 전으로 판정하여, 단계(107)로 넘어 간다.

단계(107)에서 냉각수의 온도에 따른 솔레노이드 듀티값을 독출해내면, 단계(108)에서 상폐상태의 피이드 백 솔레노이드(9)을 듀티값에 상응하는 개방도로 구동하여, 엔진 워밍 업 전의 상태에 알맞는 공연비로 되는 분량의 연료가 보조연료통로(5)를 통해 혼합기(3)으로 공급되도록 함과 동시에 단계(109)에서 연료차단 솔레노이드(7)을 통전하여 상개상태의 연료차단밸브(8)을 폐쇄함으로써, 엔진의 운전 안정성을 해치지 않고 유해가스 배출이 없는 적정한 공연비를 유지할 수 있는 분량에 상당하는 연료가 혼합기(3)으로 공급되는 것이다.

상기 과정에서 단계(105)는, 엔진의 워밍 업이 진행되어 갈수록 상승되는 냉각수에 의해 액화가스의 감압기화가 촉진되어 엔진의 운전시 냉각수의 온도를 기준치와 끊임없이 비교하여 엔진이 워밍 업이 완료되었는가를 판단하며 단계(107)은 단계(105)에서 워밍 업 완료전으로 판단되면 단계(101)에서 입력된 신호에 상응하는 듀티비를 끊임없이 독출하고 단계(108)로 송출해서, 피이드백 솔레노이드(9)의 개폐도가 엔진의 워밍업 상태에 따라 제어되게 하는 한편, 최종적으로 엔진이 워밍 업 상태로 되어 냉각수의 온도가 기준치를 상회하게 되면, 단계(105)에서 단계(106)으로 넘어가서 보조연료통로(5)에 설치되어있는 피이드 백 솔레노이드(9)를 산소센서(14)의 신호에 상응하여 워밍 업 후의 피이드 백 제어를 행하게 된다.

단계(105)에서 단계(106)으로 넘어가면 단계(107) 이후는 무신호처리로 되어 연료차단 솔레노이드(7)는 개방상태로 복귀하므로 주연료통로(4)를 경유하는 연료공급량은 일정하게 된다.

그리고 워밍 업 후의 상태에서 운전자가 가속페달을 조작하여 트로틀을 개방할 경우에는 트로틀위치 센서(11)이 엔진컨트롤유니트(15)로 트로틀 개방신호를 보내어 고부하 영역임을 알려주게 되고, 이에 따라 엔진 컨트롤유니트(15)는 단계(103)에서 단계(104)로 넘어가게 되어 고부하시에 적당한 공연비를 얻을 수 있게끔 보조연료통로(5)의 개방도를 제어하게 된다.

제3도는 본 발명과 종래 기술과의 공연비 곡선을 비교한 그래프로서, 점선은 워밍 업 전의 운전 결함에 대비하는 수단을 갖추지 않은 통상적인 액화가스 엔진의 공연비 곡선(종래 기술1)이고, 1점 쇄선은 워밍 업 전에 공기 공급량을 조절하여 적당한 공연비를 얻게 한 개량된 액화가스 엔진(종래 기술2)의 공연비 곡선이며, 실선은 본 발명에 의한 공연비 곡선이다.

종래 기술1은 냉각수 온도 60℃이하의 상태에서 즉, 워밍 업 상태 이전에서 냉각수 온도가 낮을 수록 공연비 곡선도 낮아지는 문제를 보여주고 있으며, 또 종래 기술2에서 종래 기술1보다는 현저하게 개선된 공연비 곡선을 나타내고 있으나, 냉각수 온도 35℃를 기점으로 하향 경사 및 상향 경사를 이루는 불안정성을 보이고 있는데 비하여 본 발명은 엔진이 워밍 업 이전상태인 시동 초기에서도 워밍 업 후의 상태와 동등하게 가장 적당한 공연비로 운전되는 결과를 보였다.

이와 같은 본 발명은 공급되는 연료량을 엔진 워밍 업 전의 시동초기에서 워밍 업 후까지의 엔진 운전상태에 가장 바람직한 공연비가 되는 분량으로 순간 순간마다 끊임없이 제어하면서 혼합기에 공급되는 것이므로, 액화가스 엔진의 문제점으로 되고 있는 워밍 업 전의 운전 안정성과 유해 가스 배출을 근본적으로 해결하게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 베이퍼라이저에서 내압용기의 액화가스를 엔진의 냉각수로 가온하여 감압 기화시키고, 흡기계의 혼합기를 통해 엔진으로 공급하는 공연비 제어방법에 있어서, 연료차단밸브(8)이 설치된 주연료통로(4)와 피이드백 솔레노이드(9)가 설치된 보조연료통로(5)에 의해 베이퍼라이저(2)에서 혼합기(3) 까지의 연료공급계를 구성하고, 냉각수 온도가 저온영역으로 검출될 때 전기한 연료차단밸브(8)로 주연료통로(4)를 폐쇄함과 아울러 전기한 피드백 솔레노이드(9)를 냉각수의 수온에 따라 설정된 듀티비로 끊임없이 개폐제어하여 보조연료통로(5)를 경유하는 연료의 공급량을 엔진의 운전상태에 적당한 공연비를 이루는 분량으로 엔진에 공급함을 특징으로 하는 액화가스 엔진의 공연비 제어방법.
2. 제1항에 있어서 연료차단밸브(8)은 상개형 밸브이고, 피이드백솔레노이드(9)는 상폐형 밸브로 됨을 특징으로 하는 액화가스 엔진의 공연비 제어방법.

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