KR101403071B1 - Lpg 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법 - Google Patents

Lpg 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진 부하 영역에 따라 연료 펌프의 다단계 제어를 통하여 연료의 효율적인 연소를 지원함과 동시에 연료 펌프에서 발생하는 소음을 저감시키는 2단 연료제어방법을 제공한다.

Description

LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법{Method for two step Controlling Fuel of LPG gas injection type fuel pump}
본 발명은 연료제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 부하 영역에 따라 연료 펌프의 다단계 제어를 통하여 연료의 효율적인 연소를 지원함과 동시에 연료 펌프에서 발생하는 소음을 저감시키는 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액화석유가스(LPG)나 압축천연가스(CNG)와 같은 가스 연료는 가격이 휘발유나 경유보다 훨씬 저렴하고, 옥탄가가 높기 때문에 노킹(knocking)이 거의 발생하지 않으며, 유해 배기가스의 배출량이 적어 환경오염을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있으며, 근래에 들어서는 고유가 시대를 맞아 휘발유와 경유보다 가격이 저렴한 액화석유가스(LPG) 및 압축천연가스(CNG)를 사용하는 차량이 많이 늘고 있는 추세이다.
그 일례로, 한국등록특허 10-0758490호에서 언급된 LPGI(LPG Injection) 엔진은 액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는데, 이 액화석유가스 연료는 봄베 내에 액상의 상태로 충전 저장되어 있으며, 3Bar 정도의 충전 압력에 의해 액상의 연료는 봄베로부터 연료라인으로 압송되며, 이 액상의 연료는 기화기에서 기상(GAS)의 연료로 변환되어 인젝터를 통해 각 연소실에 분사된다.
이때, 각 연소실에 분사되는 연료량을 흡입 공기량과 차량의 각종 제반 상태에 의해 보정되어 산출된 연료량이 분사되며, 기화기로부터 인젝터까지의 연료 라인에 형성되는 기상의 연료압은 일정 압력으로 유지되도록 차량 제작 시 기화기 내의 수동 압력 조절기로 맞추어진다.
이와 같은 액화석유가스연료는 엔진 복사열을 받아 온도가 증가하게 되면 포화 증기압이 직선적으로 증가함에 따라 연료라인 내의 압력이 상승하게 된다. 특히, 장기 주행 후 주차 시에는 기화기에서 압송된 연료가 라인 내에 정체되어 있고 엔진의 온도도 높아 그 압력의 증가는 더욱 높아지게 된다.
따라서, 차량 주행 후 엔진 시동을 오프하게 되면 엔진룸 내에 있는 연료라인 내의 연료는 엔진의 열에 의해 온도가 상승하게 되며, 더불어 압력 상승이 이루어지게 되고, 압력 상승된 연료는 인젝터에도 작용하게 되어 인젝터 팁(Tip)에서는 증발된 연료의 누기가 발생하게 되고, 인젝터를 장시간 사용함에 따라서 누기량은 더욱 증가하게 된다.
상술한 바와 같이, 연료의 누기가 발생하게 되면 이 연료는 엔진 흡입구나 연소실에 머물게 되고 다음 번 시동시 시동 성능에 악 영향을 미치게 된다.
종래의 LPGI 엔진 시스템은 연료 탱크 압력을 기준으로 엔진 컨트롤 모듈(Engine Control Module, ECM)이 릴레이를 이용하여 연료펌프의 온/오프를 제어하는 1단계 제어를 함에 따라 펌프의 작동에 따른 소음이 크게 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 종래의 LPGI 엔진 시스템에서는 엔진 부하량에 따른 연료펌프를 1단계로만 제어함에 따라 연료를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 저엔진 부하 영역에서 연료 펌프를 1단계로 제어하고, 고엔진 부하 영역에서 연료 펌프를 2단계로 제어하여 연료의 효율적인 연소를 지원함과 동시에 연료 펌프에서 발생하는 소음을 저감시키는 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법은 (a) 연료분사 최적화 모듈(Fuel Injection Control Module, FICM)이 연료 펌프가 연동된 탱크 압력, 연료플렉스인자, 및 조절판 위치 센서를 확인하는 단계; (b) 엔진 컨트롤 모듈(Engine Control Module, ECM)이 상기 탱크 압력, 상기 연료플렉스인자, 및 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보를 로딩하는 단계; 및 (c) 상기 탱크 압력, 상기 연료플렉스인자, 및 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 기설정된 정보를 비교한 결과에 따라 상기 연료 펌프가 오프되거나, 또는 저전압으로 동작하는 1단계로 제어되거나, 또는 고전압으로 동작하는 2단계로 제어되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (c) 단계에서, 상기 탱크 압력이 상기 기설정된 정보인 360kPa을 초과하는 경우 상기 연료 펌프에 인가된 전원은 오프되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료제어방법은, 상기 (c) 단계에서, (d) 상기 탱크 압력이 상기 360kPa 이하인 경우 상기 탱크 압력과 50kPa을 비교하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 탱크 압력이 상기 50kPa 이하인 경우 상기 연료분사 최적화 모듈에서 제 2 릴레이를 동작시키는 단계; (d2) 상기 제 2 릴레이가 작동하는 단계; 및 (d3) 상기 제 2 릴레이가 작동함에 따라 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프를 상기 2단계로 제어하여 동작시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료제어방법은, 상기 (d1) 단계에서, (e) 상기 탱크 압력이 상기 50kPa 초과하는 경우 상기 연료플렉스인자와 상기 기설정된 정보를 비교하여 상기 연료 펌프를 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (e) 단계는, (e1) 상기 연료플렉스인자가 상기 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 2단계로 제어되어 동작하는 단계; 및 (e2) 상기 연료플렉스인자가 상기 60% 이하인 경우 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 상기 기설정된 정보를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료제어방법은, 상기 (e2) 단계에서, (f) 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 상기 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 상기 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 2단계로 제어되어 동작하는 단계; 및 (g) 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 상기 60% 이하인 경우 제 1 릴레이에 의해 상기 모터에 6~7V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 1단계로 제어되어 동작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명은 저엔진 부하 영역에서 연료 펌프를 50% 감소시킨 상태로 동작시켜 연료 펌프에서 발생하는 소음을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저엔진 부하 영역에서 연료 펌프를 1단계로 제어하고, 고엔진 부하 영역에서 연료 펌프를 2단계로 제어하여 연료를 효율적으로 연소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법의 순서도, 및
도 2는 본 발명의 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법에서 적용되는 연료 펌프를 제어하는 구성요소들을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법을 구현하기 위한 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.
본 발명에 따른 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법은 (a) 연료분사 최적화 모듈(130)이 연료 펌프가 연동된 탱크(110) 압력, 연료플렉스인자, 및 조절판 위치 센서를 확인하는 단계, (b) 엔진 컨트롤 모듈(140)이 탱크(110) 압력, 연료플렉스인자, 및 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보를 로딩하는 단계, 및 (c) 탱크 압력, 연료플렉스인자, 및 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 기설정된 정보를 비교한 결과에 따라 연료 펌프(112)가 오프되거나, 또는 저전압으로 동작하는 1단계로 제어되거나, 또는 고전압으로 동작하는 2단계로 제어되는 단계를 포함한다.
여기서, 상기한 연료플렉스인자로는 연료분사시간의 기능(Function of Fuel Injection time)이나 엔진 회전속도(Engine RPM) 등이 있다.
최초, (a) 단계에서는 운전자가 차량에 시동을 걸면, 전원이 인가되면서 탱크(110)에 인접한 압력센서(120)에 의해 탱크(110)의 압력을 인지하고, 연료플렉스인자, 조절판 위치 센서의 정보를 확인한다.
다음, 상기한 (b) 단계에서와 같이 엔진 컨트롤 모듈(140)에 저장되어 있는 탱크(110)의 압력, 연료플렉스인자, 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보를 수신하게 된다.
다음, 상기 (c) 단계는, 탱크(110) 압력이 기설정된 정보인 360kPa을 초과하는 경우 연료 펌프(112)에 인가된 전원을 오프시키는 단계를 포함한다. 이때의 상태는 별도의 연료가 필요하지 않은 상태로 연료 펌프(112)에 의해 기존에 공급되어 있던 연료가 충분함을 의미한다.
또한, 연료제어방법은, 상기 (c) 단계에서, (d) 탱크(110) 압력이 360kPa 이하인 경우 탱크(110) 압력과 50kPa을 비교하는 단계를 더 포함한다.
보다 구체적으로 상기 (d) 단계는, (d1) 탱크(110) 압력이 재설정된 정보인 50kPa 이하인 경우 연료분사 최적화 모듈에서 제 2 릴레이(152)를 동작시키는 단계, (d2) 제 2 릴레이(152)가 작동하는 단계, 및 (d3) 제 2 릴레이(152)가 작동함에 따라 모터(111)에 12V가 인가되어 연료 펌프(112)를 2단계로 제어하여 동작시키는 단계를 포함한다.
반면, 상기 연료제어방법은, 상기 (d1) 단계에서, (e) 탱크(110) 압력이 50kPa을 초과하는 경우 연료플렉스인자와 기설정된 정보를 비교하여 연료 펌프(112)를 동작시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 (e) 단계는, (e1) 연료플렉스인자가 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 모터(111)에 12V가 인가되어 연료 펌프(112)가 2단계로 제어되어 동작하는 단계, 및 (e2) 연료플렉스인자가 60% 이하인 경우 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 기설정된 정보를 비교하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 연료제어방법은, 상기 (e2) 단계에서, (f) 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 모터(111)에 12V가 인가되어 연료 펌프(112)가 동작하는 단계, 및 (g) 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 60% 이하인 경우 제 1 릴레이(151)에 의해 모터(111)에 6~7V가 인가되어 연료 펌프(112)가 2단계로 제어되어 동작하는 단계를 포함한다.
이때의 제 1 릴레이(151)가 작동하면 인가전압은 레지스터(160)를 거쳐서 모터(111)에 전원이 인가되고, 제 2 릴레이(152)가 작동하면 인가전압을 바로 모터(111)에 전원이 인가되는 것이며, 위와 같은 저항 차이에 따라 모터에는 각각 6~7V와 12V가 인가되어 연료 펌프(112)를 동작시킨다.
정리하면, 본 발명의 연료제어방법은 탱크(110) 내부의 압력이 충분할 경우 추가적인 연료의 공급을 중단한다.
한편, 탱크 압력이 50kPa 초과하고 연료플렉스인자가 60% 이하이며 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 60% 이하인 경우에는 1단계로 연료제어를 한다.
즉, 제 1 릴레이(151)가 동작하면서 레지스터(160)를 동작시키고 레지스터(160)의 저항에 의해 6~7V의 전압이 모터(111)에 인가되어 연료 펌프(112)를 동작시키게 된다.
다른 한편, 1) 탱크 압력이 50kPa 미만, 또는 2) 탱크 압력이 50kPa 초과하고 연료플렉스인자가 60% 초과, 또는 3) 탱크 압력이 50kPa 이하이고 연료플렉스인자가 60% 이하이며 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 60% 초과인 경우에는 2단계로 연료제어를 하게 된다.
즉, 전술한 3가지 경우 중 어느 한 경우에 해당하면, 제 2 릴레이(152)가 동작하면서 12V의 전압이 모터(111)에 인가되어 연료 펌프(112)를 동작시키게 된다.
전술한 본 발명의 연료제어방법은 차량의 운행 중에 실시간으로 탱크(110) 압력, 연료플렉스인자, 조절판 위치 센서를 확인하면서 2단계로 나누어 연료 펌프(112)를 동작시킴에 따라 불필요한 연소 및 소음을 최소화하는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 탱크
111 : 모터
112 : 연료펌프
120 : 압력센서
130 : 연료분사 최적화 모듈
140 : 엔진 컨트롤 모듈
150 : 릴레이
151 : 제 1 릴레이
152 : 제 2 릴레이
160 : 레지스터

Claims (7)

  1. (a) 연료분사 최적화 모듈(Fuel Injection Control Module, FICM)이 연료 펌프가 연동된 탱크 압력, 연료플렉스인자, 및 조절판 위치 센서를 확인하는 단계;
    (b) 엔진 컨트롤 모듈(Engine Control Module, ECM)이 상기 탱크 압력, 상기 연료플렉스인자, 및 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보를 로딩하는 단계; 및
    (c) 상기 탱크 압력, 상기 연료플렉스인자, 및 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 기설정된 정보를 비교한 결과에 따라 상기 연료 펌프가 오프되거나, 또는 저전압으로 동작하는 1단계로 제어되거나, 또는 고전압으로 동작하는 2단계로 제어되는 단계;를 포함하되,
    (d1) 상기 탱크 압력이 50kPa 이하인 경우 상기 연료분사 최적화 모듈에서 제 2 릴레이를 동작시키는 단계;
    (d2) 제 1 릴레이가 작동하는 단계; 및
    (d3) 상기 제 2 릴레이가 작동함에 따라 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프를 상기 2단계로 제어하여 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 탱크 압력이 상기 기설정된 정보인 360kPa을 초과하는 경우 상기 연료 펌프에 인가된 전원은 오프되는 것을 특징으로 하는,
    LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료제어방법은,
    상기 (d1) 단계에서,
    (e) 상기 탱크 압력이 상기 50kPa 초과하는 경우 상기 연료플렉스인자와 상기 기설정된 정보를 비교하여 상기 연료 펌프를 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    (e1) 상기 연료플렉스인자가 상기 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 2단계로 제어되어 동작하는 단계; 및
    (e2) 상기 연료플렉스인자가 상기 60% 이하인 경우 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보와 상기 기설정된 정보를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연료제어방법은,
    상기 (e2) 단계에서,
    (f) 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 상기 기설정된 정보인 60%를 초과하는 경우 상기 모터에 12V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 2단계로 제어되어 동작하는 단계; 및
    (g) 상기 조절판 위치 센서에서 센싱된 정보가 상기 60% 이하인 경우 제 1 릴레이에 의해 상기 모터에 6~7V가 인가되어 상기 연료 펌프가 상기 1단계로 제어되어 동작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    LPG 기체분사방식 연료펌프의 2단 연료제어방법.
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