KR20030054614A - A liquid gas injection system for car - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A liquid gas injection system for a car is provided to reduce costs and achieve improved stability by reducing errors during the information exchange between adjacent elements. CONSTITUTION: A liquid gas injection system comprises a plurality of gas injectors(117) mounted in an intake manifold of a vehicle; a fuel pump for pressurizing the gas existing in a fuel tank; and an ECU(105) for storing table map information obtained in accordance with the injection time of intake air to gasoline fuel, correcting the table map information in such a manner that the information is inverse proportional to the pressure of the fuel pump, calculating a proportional constant in accordance with the fuel injection time on the basis of the corrected table map information, calculating an engine speed information by using a vehicle speed sensor, setting a duty ratio of the pulse signal for controlling gas injection on the basis of the engine speed information and the proportional constant information, and providing the duty ratio to the gas injectors.

Description

차량의 액체가스 연료 분사 장치{A LIQUID GAS INJECTION SYSTEM FOR CAR}Liquid gas fuel injector of vehicle {A LIQUID GAS INJECTION SYSTEM FOR CAR}

본 발명은 차량의 가스 연료 분사를 제어하기 위한 것으로, 보다 상세히는 LPG 또는 CNG 차량의 연료 분사를 액체 상태에서 분사하되 연료 분사관내에서의 증기화를 방지하는 구조를 포함하고, 액화 연료의 분사량 산출과 더불어 이를 근거로 액화 연료 분사 제어를 수행하기 위한 차량의 연료가스 분사 제어 장치에 관한 것이다.The present invention is to control the gas fuel injection of the vehicle, and more particularly includes a structure for injecting the fuel injection of the LPG or CNG vehicle in the liquid state to prevent vaporization in the fuel injection pipe, and calculates the injection amount of the liquefied fuel In addition, the present invention relates to a fuel gas injection control apparatus for a vehicle for performing liquefied fuel injection control based thereon.

일반적으로, 가스 차량의 연료분사는 LPG 또는 CNG를 액화 상태로 저장하여 액화 상태의 연료를 기화시켜 기관으로 전송한다. 가스 전용 차량일 경우에는, 가스 연료 탱크를 통해 가스 공급을 위한 솔레노이드 유닛을 거쳐 기화 상태의 가스를 소정 온도로 유지토록 하는 프리히터를 관통시켜 연소실에 유입되기 전에 가열되고 무화되어 연소효율을 높이고 있다.In general, fuel injection of a gas vehicle stores LPG or CNG in a liquefied state to vaporize the liquefied fuel and transmits it to the engine. In the case of a gas-only vehicle, the gas fuel tank passes through a solenoid unit for gas supply, passes through a preheater for maintaining gas at a predetermined temperature, and is heated and atomized before entering the combustion chamber to increase combustion efficiency. .

프리히터를 거친 연료는 감압기, 즉 베이퍼라이저(Vaporizer)를 통해 소정의 압력으로 감압하여 공기와 혼합시킨 후, 기관내로 제공된다. 이와 같은 가스 연료의 분사 구조는 가스 인젝터와 흡입 매니폴드 간 거리가 이격된 상태에서 연료 공급이 이루어지기 때문에, 연료의 기화현상이 증대되어 엔진의 구동 효율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 가스 연료를 액화상태에서 기관으로 주입토록하여 연료의 효율성을 증대시키기 위한 연구가 필연적으로 이루어져야 하며, 또한 액화가스 주입에 따른 연료 분사량 조절이 가능하도록 점진적인 개발이 필요할 것이다.After passing through the preheater, the fuel is decompressed to a predetermined pressure through a pressure reducer, ie, a vaporizer, mixed with air, and then provided to the engine. Such a gas fuel injection structure has a problem in that fuel is supplied in a state where the distance between the gas injector and the intake manifold is spaced apart, thereby increasing the vaporization of the fuel and deteriorating driving efficiency of the engine. Therefore, research to increase fuel efficiency by injecting gaseous fuel into the engine from the liquefied state must be inevitably carried out, and further development will be required to control the fuel injection amount according to the liquefied gas injection.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스 연료를 액화 상태로 엔진으로 공급토록 하여, 가스의 증기화를 방지하며 가솔린 연료 제어를 이용함에 따라 시스템의 개발이 용이한 차량의 액체 가스연료 분사 장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to supply gas fuel to the engine in a liquefied state, to prevent the vaporization of gas and to facilitate the development of the system by using gasoline fuel control. A liquid gas fuel injection device for a vehicle is provided.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치는, 차량의 흡입 매니폴드에 장착되는 다수의 가스 인젝터; 연료 탱크내의가스를 액체 상태의 압력으로 가압하기 위한 연료 펌프; 및 흡입 공기량 대비 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 테이블 맵 정보를 보유하고, 상기 연료 펌프의 압력에 반비례하도록 상기 테이블 맵 정보를 보정하며, 상기 보정된 테이블 맵 정보에 기초하여 가스 연료 공급시 연료 분사 시간에 따른 비례 상수 정보를 산출하고, 차속 센서로부터 엔진의 속도 정보를 산출하여, 상기 엔진의 속도 정보와 상기 비례 상수 정보를 토대로 가스 인젝션 제어를 위해 펄스 신호의 듀티비를 설정하여 상기 다수의 가스 인젝터로 공급하기 위한 이씨유(ECU);로 이루어진 것을 특징으로 한다.Liquid gas fuel injection device of a vehicle according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a plurality of gas injectors mounted on the intake manifold of the vehicle; A fuel pump for pressurizing the gas in the fuel tank to a liquid pressure; And table map information according to the injection time of the gasoline fuel relative to the intake air amount, correcting the table map information to be inversely proportional to the pressure of the fuel pump, and fuel injection time when the gas fuel is supplied based on the corrected table map information. Calculates proportional constant information according to the control unit, calculates engine speed information from a vehicle speed sensor, and sets duty ratios of pulse signals for gas injection control based on the engine speed information and the proportional constant information. It is characterized in that consisting of;

도 1은 본 발명에 따른 차량의 분사 장치를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic view showing an injector of a vehicle according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 주요 부분을 설명하기 위한 구성도이다.2 is a configuration diagram for explaining a main part according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

105 : 이씨유(ECU) 107 : 연료 탱크105: ECU 107: fuel tank

109 : 연료 펌프 117 : 가스 인젝터109: fuel pump 117: gas injector

119 : 흡입 매니폴드 201 : 분사시간 산출모듈119: suction manifold 201: injection time calculation module

203 : 엔진속도 산출모듈 205 : 인젝터 제어모듈203: engine speed calculation module 205: injector control module

207 : 펄스신호 생성모듈 209 : 연료압 산출모듈207: pulse signal generation module 209: fuel pressure calculation module

213 : 비례상수 산출모듈 215 : 인젝터 드라이버213: proportional constant calculation module 215: injector driver

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 ECU 장치를 나타낸 구성도이다. 예시된 바와 같이, 엔진의 흡입 매니폴드(119)에 장착되는 가스 인젝터(117), 가스 인젝터(117)로 액화 연료를 공급하기 위한 연료 레일의 공급라인에 연결되는 연료 펌프(109), 상기 연료 레일의 연료 리턴 라인(111)에 연결되는 압력 제어기(115), 상기 연료 펌프(109)를 보유하고 있는 연료 탱크(107), 기 저장된 가솔린 연료 제어의 동작신호에 기초하여 상기 액화 연료 공급을 제어하기 위한 ECU(105)로 이루어진다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is an overall configuration diagram according to the present invention, Figure 2 is a configuration diagram showing an ECU device according to the present invention. As illustrated, a gas injector 117 mounted to an intake manifold 119 of an engine, a fuel pump 109 connected to a supply line of a fuel rail for supplying liquefied fuel to a gas injector 117, the fuel The liquefied fuel supply is controlled based on a pressure controller 115 connected to a fuel return line 111 of a rail, a fuel tank 107 having the fuel pump 109, and an operation signal of pre-stored gasoline fuel control. It consists of an ECU 105 for this purpose.

상기 ECU(105)는 차량의 에어 크리너 내부에 설치되는 공기 유량 센서(AFS:Air Flow Sensor)로부터 흡입 공기량을 측정하여 가솔린 엔진의 연료 분사 시간을 테이블 맵에 기초하여 산출하며, 연료 분사량에 따른 엔진속도, 공기 흐름 센서, 흡기온도 센서, 공전위치 스위치, TDC 센서, 크랭크각 센서..등의 입력신호에 기초하여 기 프로그램화된 정보에 따라 인젝터 구동을 위한 펄스 신호를 생성한다.The ECU 105 calculates the fuel injection time of the gasoline engine based on the table map by measuring the amount of intake air from an air flow sensor (AFS) installed inside the vehicle's air cleaner, and the engine according to the fuel injection amount. Generates pulse signal for driving injector according to pre-programmed information based on input signal such as speed, air flow sensor, intake temperature sensor, idle position switch, TDC sensor, crank angle sensor.

또한 차량의 연료 압력센서로부터 연료 탱크(107)내 연료 압력에 비례한 전압을 검출하여 상기 연료 분사 시간 정보와 반비례적 신호를 생성한다. 반비례적 신호는 차량의 연료 탱크(107)내 압력이 클 경우에는 연료 분사 시간을 줄이고, 연료 탱크(107)내 압력이 작을 경우에는 연료 분사 시간을 늘려 기관내로 공급되는 연료량이 일정하도록 하는 것이다. 이러한 연산은 가솔린 사용시에도 마찬가지이므로 가솔린시 사용되는 연산 정보를 이용하여도 무관할 것이다.In addition, by detecting a voltage proportional to the fuel pressure in the fuel tank 107 from the fuel pressure sensor of the vehicle generates a signal inversely proportional to the fuel injection time information. The inverse signal is to reduce the fuel injection time when the pressure in the fuel tank 107 of the vehicle is large, and increase the fuel injection time when the pressure in the fuel tank 107 is small so that the amount of fuel supplied into the engine is constant. Since this calculation is the same when using gasoline, the calculation information used for gasoline may be used.

ECU(105)는 상기 연산 정보의 결과에 기초하여 액화 가스 연료 대비 가솔린 연료의 분사량 보정 계수를 산출한다. 즉, 가솔린 연료 분사량이 액화 가스 연료 분사량과 동일하도록 가솔린 연료 분사량의 비례 상수를 산출하고, 산출 결과를 기초로 가스 인젝터 제어를 위한 펄스 신호의 듀티를 설정하도록 하는 것이다. 그리고 상기 펄스 신호의 듀티 신호는 인젝터 드라이버를 통해 가스 인젝터(117)의 연료 공급 제어를 수행한다.The ECU 105 calculates the injection amount correction coefficient of the gasoline fuel relative to the liquefied gas fuel based on the result of the calculation information. That is, the proportional constant of the gasoline fuel injection amount is calculated so that the gasoline fuel injection amount is the same as the liquefied gas fuel injection amount, and the duty of the pulse signal for gas injector control is set based on the calculation result. The duty signal of the pulse signal performs fuel supply control of the gas injector 117 through an injector driver.

가스 인젝터(117)는 흡입 매니폴트(119)에 장착되도록 하여 액화 가스의 기화 현상을 최대한 방지토록 하고 있으며, 압력 제어기(115)는 연료의 리턴 라인(111) 상에 존재하는 연료, 즉 연료 펌프(109)를 통해 가스 인젝터(117)로 공급되고 남은 잔여 연료를 연료 탱크(107)로 회수하여 이후 공급되는 연료의 공급 오차를 줄이도록 하고 있다.The gas injector 117 is mounted on the suction manifold 119 to prevent vaporization of the liquefied gas as much as possible, and the pressure controller 115 controls the fuel, that is, the fuel pump, present on the return line 111 of the fuel. The remaining fuel supplied to the gas injector 117 through 109 is recovered to the fuel tank 107 so as to reduce a supply error of the fuel supplied thereafter.

따라서 ECU(105)는 가솔린 엔진의 연료 분사 제어 신호를 생성하고, 상기 가솔린의 연료분사 제어신호를 인가받아 연료 펌프(109)의 연료 압력 정보에 기초하여 가스 인젝터(117)로 공급되는 액화 연료량을 제어하는 것이다.Accordingly, the ECU 105 generates a fuel injection control signal of the gasoline engine, receives the fuel injection control signal of the gasoline, and receives the amount of liquefied fuel supplied to the gas injector 117 based on the fuel pressure information of the fuel pump 109. To control.

도 2에 도시된 바와 같이, ECU(105)는 분사시간 산출모듈(201), 엔진 속도 산출모듈(203), 인젝터 제어모듈(205), 펄스신호 생성 모듈(207), 연료압 산출모듈 (209), 연산 모듈(211), 비례상수 산출 모듈(213) 및 인젝터 드라이버(215)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the ECU 105 includes an injection time calculating module 201, an engine speed calculating module 203, an injector control module 205, a pulse signal generating module 207, and a fuel pressure calculating module 209. ), A calculation module 211, a proportionality constant calculation module 213, and an injector driver 215.

상기 분사시간 산출모듈(201)은 공기유량 센서(AFS)에서 검출된 흡입 공기량을 디지트화된 신호로 입력받으며, 흡입 공기량에 따라 테이블 맵으로 구성된 가솔린 인젝션 시간을 산출한다. 상기 인젝션 시간 정보의 수신과 더불어 연료 탱크내 압력 정보를 입력받아 상기 인젝션 시간 정보를 보정한다. 보정은 연산 모듈(211)에 의해 이루어지며, 기 설명된 바와 같이 인젝션 시간은 연료 탱크압과의 반비례적으로 시간이 설정된다.The injection time calculating module 201 receives the intake air amount detected by the air flow sensor AFS as a digitized signal and calculates the gasoline injection time configured as a table map according to the intake air amount. In addition to receiving the injection time information, the pressure information in the fuel tank is input to correct the injection time information. The correction is made by arithmetic module 211, and as described above, the injection time is set in inverse proportion to the fuel tank pressure.

즉, 가스 압력의 기준치에서는 상기 인젝션 시간을 변형없이 사용할 수 있으나, 압력 탱크의 가스압이 기준치를 넘을 경우 그 차이값에 상승 비례하여 상기 인젝션 시간을 단축시키거나, 차이값에 하강 비례하여 인젝션 시간을 늘리는 것이다. 이와 같이, 인젝션 시간은 가솔린 상태에서의 분사 시간으로써, 비례상수 산출 모듈(213)을 통해 가스 인젝터에 적용될 수 있는 분사 시간을 설정하기 위해 가스 인젝션의 비례상수(TI_FAC)를 산출한다.That is, the injection time can be used without modification at the reference value of the gas pressure, but when the gas pressure of the pressure tank exceeds the reference value, the injection time is shortened in proportion to the difference value, or the injection time is proportional to the difference value. It is increasing. In this way, the injection time is the injection time in the gasoline state, and calculates the proportional constant TI_FAC of the gas injection to set the injection time that can be applied to the gas injector through the proportional constant calculation module 213.

비례 상수(TI_FAC)에 따른 그래프는 베르누이 방정식에 근거를 두고 있으며,The graph according to the proportionality constant (TI_FAC) is based on the Bernoulli equation,

" 비례 상수(TI_FAC) = root(기준압력/현재 LPG 압력) " 으로 산출된다. 기준압력은 10bar로 설정하고 있으며, 이를 기준으로 연료 탱크의 현재 압력에 따라 상기 비례 상수가 결정되는 것이다. 이와 같이 결정되는 비례 상수는 기준 압력 대비 현재 LPG 압력에 따른 소정의 테이블 맵을 구현해 놓고 있다. 연산 장치를 통해 비례 상수 값을 산출하여도 무관하지만, 현재 LPG 압력에 대응한 비례 상수 값을 정해 놓은 테이블 맵을 써치하여도 무관할 것이다.Calculated as "proportional constant (TI_FAC) = root (reference pressure / current LPG pressure)". The reference pressure is set to 10 bar, based on which the proportional constant is determined according to the current pressure of the fuel tank. The proportional constant determined as described above implements a predetermined table map according to the current LPG pressure with respect to the reference pressure. It is possible to calculate the proportional constant value through the computing device, but it is also possible to search the table map that defines the proportional constant value corresponding to the current LPG pressure.

본 발명에서는 상기 소정의 테이블 맵에 의해 인젝션 시간 대비 액화 가스 연료의 비례 상수(TI_FAC)을 설정한다. 상기 액화 가스 연료의 비례 상수(TI_FAC) 정보는 인젝터 제어 모듈(205)로 공급되며, 인젝터 제어 모듈(205)은 가솔린에서의 인젝션 시간에 상기 액화 가스 연료시의 비례 상수(TI_FAC)를 곱하여 액화 가스시의 인젝션 시간(TI_INJ)을 산출하는 것이다.In the present invention, the proportionality constant TI_FAC of the liquefied gas fuel to the injection time is set by the predetermined table map. Proportional constant (TI_FAC) information of the liquefied gas fuel is supplied to the injector control module 205, the injector control module 205 multiplies the injection time in gasoline by the proportional constant (TI_FAC) of the liquefied gas fuel liquefied gas The injection time (TI_INJ) of the city is calculated.

펄스 신호 생성모듈(207)은 상기 액화 가스의 인젝션 시간(TI_INJ) 정보에 기초하여 인젝터 제어를 위한 펄스 신호를 출력한다. 상기 펄스신호 생성모듈(207)은 인젝터 드라이버(215)로 공급되며, 상기 인젝터 드라이버(215)는 현재 입력되는 펄스 신호를 가스 인젝터의 구동 신호로 보정하여 상기 가스 인젝터(117)로 각각 공급하므로서, 액화가스 연료 공급이 이루어지는 것이다.The pulse signal generation module 207 outputs a pulse signal for injector control based on the injection time TI_INJ information of the liquefied gas. The pulse signal generation module 207 is supplied to the injector driver 215, the injector driver 215 is corrected by the drive signal of the gas injector to the gas injector 117, respectively, by supplying to the gas injector 117, Liquefied gas fuel supply is made.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치는 기 사용되는 가솔린 ECU의 기능을 포함하여 액화가스 연료 분사제어 연료량 분사 모듈 및 가스 인젝터 구동 모듈을 포함하므로써, 가솔린 인젝션 시간 정보를 연료압에 따라 가변시킨 인젝션 시간 정보를 통해 액화 가스 인젝션을 수행하기 위한 비례상수를 산출한 후, 가솔린 인젝션 시간 정보에 비례 상수를 곱하여 액화 가스 연료 공급시의 인젝션 시간을 산출 및 이에 따른 인젝터 제어를 위한 펄스 신호를 생성토록 하는 단일화된 ECU를 통해, 시스템의 원가 절감 효과와 더불어 근접된 소자간의 정보 교환시 주변으로부터의 에러 발생율을 감소시켜 안정성을 확보하는 효과를 얻는다.As described above, the liquid gas fuel injection device of a vehicle according to the present invention includes a liquefied gas fuel injection control fuel amount injection module and a gas injector drive module including the functions of a gasoline ECU which is used in advance, thereby providing gasoline injection time information. After calculating the proportional constant for performing liquefied gas injection based on the injection time information varied according to the fuel pressure, multiplying the gasoline injection time information by the proportional constant to calculate the injection time when supplying the liquefied gas fuel and injector control accordingly Through the unified ECU that generates the pulse signal for the system, it is possible to reduce the cost of the system and to secure the stability by reducing the error rate from the surroundings when exchanging information between adjacent devices.

또한 가솔린 인젝터의 위치에 LPG 인젝터를 장착하여 LPG 연료를 흡입 밸브를 향해 분사토록 하여 가스의 냉각 시동성과 가속 응답성을 향상시킬 뿐만 아니라, 정밀한 공연비 제어가 가능하고 가스의 증기화를 방지할 수 있는 효과를 얻는다.In addition, the LPG injector is installed at the position of the gasoline injector to inject the LPG fuel toward the intake valve, thereby improving the cooling startability and acceleration response of the gas, as well as enabling precise air-fuel ratio control and preventing gas vaporization. Get the effect.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차량의 액체 가스연료 분사 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the liquid gas fuel injection device of the vehicle according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims Without departing from the gist of the invention, anyone of ordinary skill in the art to which the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (2)

차량의 흡입 매니폴드에 장착되는 다수의 가스 인젝터;A plurality of gas injectors mounted to the intake manifold of the vehicle; 연료 탱크내의 가스를 액체 상태의 압력으로 가압하기 위한 연료 펌프; 및A fuel pump for pressurizing the gas in the fuel tank to a liquid pressure; And 흡입 공기량 대비 가솔린 연료의 분사 시간에 따른 테이블 맵 정보를 보유하고, 상기 연료 펌프의 압력에 반비례하도록 상기 테이블 맵 정보를 보정하며, 상기 보정된 테이블 맵 정보에 기초하여 가스 연료 공급시 연료 분사 시간에 따른 비례 상수 정보를 산출하고, 차속 센서로부터 엔진의 속도 정보를 산출하여, 상기 엔진의 속도 정보와 상기 비례 상수 정보를 토대로 가스 인젝션 제어를 위해 펄스 신호의 듀티비를 설정하여 상기 다수의 가스 인젝터로 공급하기 위한 이씨유(ECU);로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치.Retaining the table map information according to the injection time of the gasoline fuel to the intake air amount, and correcting the table map information to be inversely proportional to the pressure of the fuel pump, and at the fuel injection time when supplying gas fuel based on the corrected table map information Calculates proportional constant information according to the plurality of gas injectors, calculates engine speed information from a vehicle speed sensor, sets a duty ratio of a pulse signal for gas injection control based on the speed information of the engine and the proportional constant information. Liquid gas fuel injection device for a vehicle, characterized in that consisting of; 제 1 항에 있어서, 상기 가스의 액체 상태 압력은 5Bar 이상인 것을 특징으로 하는 차량의 액체 가스연료 분사 장치.2. The liquid gas fuel injection device for a vehicle according to claim 1, wherein the liquid state pressure of the gas is 5 Bar or more.
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