KR20070028678A - 엘피아이 차량의 연료 누설 방지 제어방법 - Google Patents

Abstract

엘피아이 시스템이 적용되는 차량에서 엔진의 시동 오프시에 시스템에 장착된 두 개의 차단밸브만의 제어를 통해 연료라인의 압력을 설정된 압력 이하로 떨어뜨려 연료의 리크가 발생되지 않도록 하는 것으로,

다양한 차량 상태 및 외부 조건에 따른 제1,제2차단밸브의 동작 제어시간을 반복 학습하여 맵 데이터로 설정하는 과정과, 엔진이 시동 온을 유지하면 제1,제2차단밸브의 개방을 유지하는 과정과, 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 운전 정보를 검출하여 맵 데이터로부터 제1차단밸브의 제어 동작시간(T_sol1) 및 제2차단밸브의 제어 동작시간(T_sol2)을 계산하여 추출하는 과정과, 엔진의 시동 오프가 검출되면 제1차단밸브를 제어 동작시간(T_sol1)으로 폐쇄제어하고, 제2차단밸브를 제어동작시간(T_sol2)으로 폐쇄 제어하는 과정과, 상기 제1,2차단밸브의 폐쇄가 이루어진 상태에서 인젝터에 거리는 압력을 검출하여 설정된 한계 연료압 이하인지를 판단하는 과정과, 인젝터에 걸리는 압력이 설정된 한계 연료압 이상이면, 제1,제2차단밸브를 폐쇄하는 과정으로 리턴하고 한계 연료압 이하이면 제1,2차단밸브의 폐쇄를 유지하는 과정을 포함한다.

엘피아이 차량, 연료 차단, 인젝터, 누설

Description

엘피아이 차량의 연료 누설 방지 제어방법{A FUEL LEAKAGE PREVENTION CONTROL METHOD OF LIQUIFIED PETROLEUM GAS INJECTION VEHICLE}

도 1은 일반적인 엘피아이 차량에서 연료 계통을 도시한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 엘피아이 차량에서 연료 누설 방지 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 봄베 2 : 연료펌프

3 : 제1차단밸브 4 : 연료공급라인

5 : 제2차단밸브 6 : 인젝터

7 : 리턴라인 8 : 레귤레이터

9 : 온도센서 10 : 제어부

본 발명은 엘피아이 시스템이 적용되는 차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 시동 오프시에 시스템에 장착된 두 개의 차단밸브만의 제어를 통해 연료라인의 압력을 설정된 압력 이하로 떨어뜨려 연료의 리크가 발생되지 않도록 하는 엘 피아이 차량의 연료 누설 방지 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, LPG 차량에 적용되고 있는 엘피아이 시스템(LPG Injection; 이하 'LPI'라 한다.)은 봄베내에 연료펌프를 장착하고, 연료펌프의 구동으로 연료를 가압하여 액상을 유지시킨 상태에서 인젝터를 통해 각각의 실린더에 산출된 양이 분사되도록 하는 LPG MPI(LIQUIFIED PETROLEUM GAS MULTI POINT INJECTION) 시스템을 의미한다.

엘피아이 시스템이 적용되는 차량에서 연료계통은 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 봄베(1)와 연료펌프(2), 제1차단밸브(3), 연료공급라인(4), 제2차단밸브(5), 인젝터(6), 연료리턴라인(7), 레귤레이터(8), 압력센서(9) 및 제어부(10)를 포함하여 구성된다.

봄베(1)는 엔진에 공급하기 위한 연료(LPG)를 액상의 상태로 수용한다.

펌프(2)는 봄베(1)의 내부 소정 위치에 장착되어 제어부(10)에서 인가되는 제어신호에 따라 구동되어, 봄베(1)에 수용되어 있는 연료를 가압한다.

제1차단밸브(3)는 제1안전장치로 봄베(3)의 출구에 장착되어 제어부(10)에서 인가되는 제어신호에 따라 연료공급라인(4)으로 공급되는 연료를 단속한다.

연료공급라인(4)은 봄베(1)와 인젝터(6)를 연결하는 파이프 라인으로 펌프(2)에 의해 가압된 연료를 인젝터(6)에 공급하여 준다.

제2차단밸브(5)는 제2안전장치로, 연료공급라인(5)의 중간부에 장착되어 제어부(10)에서 인가되는 제어신호에 따라 구동되어 인젝터(6)로 공급되는 연료를 단속한다.

인젝터(6)는 제어부(10)에서 인가되는 제어신호에 따라 노즐의 개방시간이 조정되어 산출된 연료량을 엔진에 분사한다.

연료리턴라인(7)은 봄베(1)와 인젝터(6)를 연결하는 파이프 라인으로 인젝터(6)통해 분사된 다음 남은 잔여 연료가 봄베(1)로 회수되도록 한다.

레귤레이터(8)는 연료리턴라인(8)의 소정 위치에 장착되어 인젝터(6)에 액상의 상태로 대략 5 내지 15bar 정도의 고압이 걸리되도록 연료공급라인(4) 및 연료리턴라인(7)의 압력을 조절한다.

압력센서(9)는 연료리턴라인(7)의 소정 위치에 장착되어 인젝터(6)에 걸리는 압력을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(10)에 인가한다.

제어부(10)는 엔진의 시동 온/오프에 따라 연료펌프(2)의 구동 속도 제어와, 제1차단밸브(3) 및 제2차단밸브(5)의 제어를 수행한다.

즉, 엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 제1,제2차단밸브(3)(5)를 개방시켜 연료공급라인(5)을 통해 인젝터(6)에 연료의 공급이 이루어지도록 하며, 레귤레이터(8)에 의한 압력 조절을 통해 인젝터(6)에 액상의 고압(5bar 내지 15bar)이 걸리도록 한다.

또한, 차량에 장착되는 각종 센서로부터 검출되는 운전정보, 즉 흡기온, 냉각수온, 스로틀 개도, 연료 압력 등의 조건을 감안하여 연료 분사량을 결정하여 인젝터(6)의 통해 결정된 연료가 엔진에 분사될 수 있도록 하고, 결정된 연료 분사량에 따라 연료펌프(2)의 속도를 제어한다.

이와 같은 엘피아이 시스템이 적용되는 차량은 목적지로의 주행이 완료된 이 후 엔진의 시동을 오프하게 되면 엔진 룸의 온도 상승에 의해 연료공급라인(4) 및 연료리턴라인(7)내에 남아있는 연료의 온도 및 압력이 급상승하게 되며, 이에 따라 인젝터(6)에서 연료의 리크(Leak)가 발생되는 문제점이 있다.

통상적으로 엔진의 시동이 오프된 이후에도 레귤레이터가 작동하고 있으며, 연료펌프내에 릴리프 밸브(Relife Valve)가 존재하여 일정 압력이상으로 연료압이상승할 경우에 이를 다시 연료펌프쪽으로 역류하도록 하고 있으나, 실제 차량의 주행 이후 엔진 시동을 오프하게 되면 연료압이 급속하게 상승하여 기계식 레귤레이터와 릴리프 밸브만으로는 연료 누설을 방지할 수 없는 상황이다.

상기와 같이 엘피아이 시스템이 적용되는 차량에서 엔진의 시동 오프시에 인젝터에서 발생되는 연료리크를 해결하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다.

일 예로, 봄베내에 회수용 펌프를 장착하여 엔진의 시동이 오프되는 경우 연료리턴라인을 통해 연료를 회수하는 방법이다.

이러한 방법은 봄베내에 별도의 회수용 펌프를 장착하여야 하므로, 제작원가의 상승이 유발되고, 회수용 펌프의 제어를 위한 알고리즘이 설정되어야 하며, 차량의 중량을 증가시켜 연비에 악영향을 초래하는 단점이 있다.

다른 일 예로, 연료리턴라인에 바이패스를 밸브를 장착하여 엔진의 시동이 오프되는 경우 레귤레이터를 경우하지 않은 상태에서 연료리턴라인을 봄베로 직접 연결하여 잔여 연료를 회수하는 방식이다.

이 방법 역시 차단 밸브 및 체크밸브로 구성되는 별도의 바이패스 라인이 구성되어야 하므로, 제작원가의 상승과 차량의 중량을 가중시켜 연비에 악영향을 초 래하게 되는 단점이 제공된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엘피아이 시스템이 적용되는 차량에서 엔진의 시동 오프가 검출되면 연료공급라인에 장착되는 제1,제2차단밸브를 순차적으로 제어하여 연료라인의 압력이 설정된 압력 이하로 유지되도록 함으로써, 엔진 룸의 온도 상승에 관계없이 인젝터에서의 연료 리크가 발생되지 않도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 다양한 차량 상태 및 외부 조건에 따른 제1,제2차단밸브의 동작 제어시간을 반복 학습하여 맵 데이터로 설정하는 과정과; 엔진이 시동 온을 유지하면 제1,제2차단밸브의 개방을 유지하는 과정과; 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 운전 정보를 검출하여 맵 데이터로부터 제1차단밸브의 제어 동작시간(T_sol1) 및 제2차단밸브의 제어 동작시간(T_sol2)을 계산하여 추출하는 과정과; 엔진의 시동 오프가 검출되면 제1차단밸브를 제어 동작시간(T_sol1)으로 폐쇄제어하고, 제2차단밸브를 제어 동작시간(T_sol2)으로 폐쇄 제어하는 과정과; 상기 제1,2차단밸브의 폐쇄가 이루어진 상태에서 인젝터에 걸리는 압력을 검출하여 설정된 한계 연료압 이하인지를 판단하는 과정과; 인젝터에 걸리는 압력이 설정된 한계 연료압 이상이면, 제1,제2차단밸브를 폐쇄하는 과정으로 리턴하고 한계 연료압 이하이면 제1,2차단밸브의 폐쇄를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누설 제어방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 엘피아이 시스템이 적용되는 차량에 대한 구조는 전술한 종래의 구조와 동일한 구성을 갖으로 구체적인 설명을 생략하며, 본 발명에 대한 동작 설명에서 종래의 기술에서 언급한 도 1의 구조를 그대로 적용하기로 한다.

본 발명에서는 연료공급라인(4)에 장착되어, 연료의 역류를 방지하며 초기 시동성 향상을 위해 연료공급라인(4)에 일정량의 연료가 남아있도록 하는 릴리프 밸브와 체크 밸브를 제거한다.

그리고, 제1차단밸브(3) 및 제2차단밸브(5)는 솔레노이드 밸브로 구성한다.

따라서, 솔레노이드 밸브로 구성되는 제1,제2차단밸브(3)(5)의 제어를 통해 연료공급라인(4)에 일정량의 연료가 남아 있도록 함으로써, 시동성에 영향을 주지 않는다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 이루어지는 본 발명에 따른 엘피아이 차량에서 연료량 보정 제어하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

연료분사, 연료펌프의 자기진단 등 일반적인 동작에 대해서는 통상적인 기능이 적용되므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

먼저, 엔진의 시동성을 확보하기 위하여 엔진 대상 시험 및 차량 시험을 통하여 다양한 차량 상태 및 외부 조건에 따른 시동 오프시의 연료압 상승 경향과, 제1,제2차단밸브(3)(5)의 단속 지연시간 및 시간의 경과에 따른 연료압 하강 경향등을 반복적으로 학습한 다음 인젝터(6)에서 연료 누설이 발생하지 않는 한계내에 서 최대한으로 많은 양의 연료가 연료공급라인(4)에 남아 있는 값을 평균화를 통해 추출하여 맵 데이터로 결정하여 제어부(10)에 테이블로 설정한다.

상기와 같이 맵 데이터가 제어부(10)에 테이블로 설정되어 있는 상태에서 제어부(10)는 차량에 장착되는 각종 센서로부터의 엔진 상태의 정보를 판독하여(S101) 엔진의 시동이 온을 유지하고 있는지를 판단한다(S102).

상기에서 엔진의 시동이 온을 유지하고 있는 상태이면 제어부(10)는 연료공급라인(4)에 장착되어 있는 제1차단밸브(3) 및 제2차단밸브(5)에 대하여 개방상태를 유지함으로써, 정상적인 엔진이 운전이 유지될 수 있도록 한다(S103).

이와 같이 엔진이 정상적으로 운전되는 상태에서 제어부(10)는 냉각수온, 외기온, 연료온도, 연료압력, 스로틀 개도 등 각종 운전 정보를 검출한다(S104).

이후, 맵 데이터 테이블에서 상기 검출되는 운전 정보의 조건에 적합한 제1차단밸브(3)의 동작 제어시간(T_sol1)과 제2차단밸브(5)의 동작 제어시간(T_sol2)을 계산한다(S105).

상기와 같이 차량의 내부 및 외부의 현재 운전 조건에 따른 제1차단밸브(3)의 동작 제어시간(T_sol1)과 제2차단밸브(5)의 동작 제어시간(T_sol2)이 결정된 상태에서 엔진의 시동 오프가 검출되는지 판단한다(S106).

상기 S106의 판단에서 엔진의 시동 오프가 검출되지 않으면, 상기 S103의 단계로 리턴되어 차량의 내부 및 외부의 현재 운전 조건에 따른 제1차단밸브(3)의 동작 제어시간(T_sol1)과 제2차단밸브(5)의 동작 제어시간(T_sol2)을 반복적으로 갱신하고, 엔진의 시동 오프가 검출되면 제어부(10)는 결정된 제어시간(T_sol1)을 적 용하여 제1차단밸브(3)를 폐쇄하여, 연료공급라인(4)에 더 이상의 연료가 가압되어 공급되지 않도록 한다(S107).

이후, 상기 결정된 제어시간(T_sol2)을 적용하여 제2차단밸브(3)를 폐쇄한다(S108).

상기와 같이 제1차단밸브(3) 및 제2차단밸브(5)를 폐쇄한 상태에서 압력센서(9)로부터 인젝터(6)에 걸리는 압력을 검출하여(S109) 연료압력이 현재의 차량 내부 및 외부의 조건에서 연료의 누설이 발생되지 않는 조건으로 설정된 한계 연료압 이하를 유지하는지를 판단한다(S110).

상기에서 인젝터(6)에 걸리는 현재의 연료압력이 설정된 한계 연료압 이상을 유지하는 것으로 판단되면 상기 S108의 과정으로 리턴되어 연료압력을 낮추는 동작을 반복적으로 수행하고, 한계 연료압 이하를 유지하는 것으로 판단되면 제1,2차단밸브(3)(5)의 차단을 유지한다.

상기에서 엔진의 시동 오프 검출에 따라 제1,2차단밸브(3)(5)를 통해 인젝터(6)에 걸리는 압력이 한계 압력 이하로 유지되는 경우에 연료공급라인(4)에는 시동성이 확보될 수 있는 연료량이 항상 존재하는 상태를 유지한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 엘피아이 시스템이 적용되는 차량에서 엔진 시동의 오프가 검출되는 경우 제1,2차단밸브의 제어로 인젝터에 걸리는 연료의 압력을 누설이 발생되지 않는 조건의 한계 압력 이하로 제어함으로써, 인젝터의 누설이 방지되어 차량의 운행에 안정성 및 신뢰성이 제공된다.

또한, 차량에 부가적인 장치의 장착이 수반되지 않아 제작원가의 상승이 초래되지 않고, 차량의 중량에 관련되지 않아 연비의 향상을 제공한다.

Claims (4)

1. 다양한 차량 상태 및 외부 조건에 따른 제1,제2차단밸브의 동작 제어시간을 반복 학습하여 맵 데이터로 설정하는 과정과;

   엔진이 시동 온을 유지하면 제1,제2차단밸브의 개방을 유지하는 과정과;

   엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 운전 정보를 검출하여 맵 데이터로부터 제1차단밸브의 제어 동작시간(T_sol1) 및 제2차단밸브의 제어 동작시간(T_sol2)을 계산하여 추출하는 과정과;

   엔진의 시동 오프가 검출되면 제1차단밸브를 제어 동작시간(T_sol1)으로 폐쇄제어하고, 제2차단밸브를 제어동작시간(T_sol2)으로 폐쇄 제어하는 과정과;

   상기 제1,2차단밸브의 폐쇄가 이루어진 상태에서 인젝터에 걸리는 압력을 검출하여 설정된 한계 연료압 이하인지를 판단하는 과정과;

   인젝터에 걸리는 압력이 설정된 한계 연료압 이상이면, 제1,제2차단밸브를 폐쇄하는 과정으로 리턴하고 한계 연료압 이하이면 제1,2차단밸브의 폐쇄를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누설 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 맵 데이터는 다양한 내외부의 조건으로 엔진 대상 시험 및 차량 시험을 통하여 시동 오프시의 연료압 상승 경향과 시간의 경과에 따른 연료압 하강 경향을 반복 학습하여 결정하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누설 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 한계 연료압은 인젝터의 누설이 발생되지 않은 조건의 연료압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누설 제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 엔진의 시동 오프 검출에 따라 제1,2차단밸브를 통해 인젝터에 걸리는 압력이 한계 압력 이하로 유지되는 경우에 연료공급라인에는 시동성이 확보될 수 있는 연료량이 유지되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 누설 제어방법.

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