액화석유가스차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어방법 및 그 시스템{The Fuel Supply Control Method and System by blocking of fuel supply line in LPG Vehicle}

본 발명은 액화석유가스차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료공급라인의 보조라인인 슬로우라인의 폐색시 이에 따른 연료의 부족분을 보충공급하고 슬로우라인의 폐색을 경고시켜 신속한 차량의 정비를 유도하는 액화석유가스차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

예시도면 도 1 은 액화석유가스(LPG)차량의 연료공급계를 나타낸 개요도로서, 액화석유차량의 연료공급계는 연료자체의 특성과 가솔린차량의 그것과는 차이가 있다.

즉, 압축연료의 특성상 봄베(미도시)가 장착되며, 엔진의 측부에 액화석유가스를 기화시키기 위한 기화기(1)가 장착되어 기화된 연료가 믹서를 통해 스로틀밸브(2) 측으로 유입되어 외기와 혼합되는 것이다.

여기서, 기화기(1)는 1,2차실로 구분되어 1차실(3)에서 송압된 연료를 1차 감압시키고, 2차실(4)에서 대기압의 연료를 조성시켜 믹서로 송출시키며 이 과정에서 액상연료가 기화된다.

믹서에는 벤튜리부(5)가 형성되어 송출된 기상연료와 외기가 혼합되어 서지탱크(6)로 이송된다.

한편, 기화기(1)에서 믹서로의 연료공급라인은 메인라인(7)과 슬로우라인(8)으로 구분되어지며, 메인라인(7)은 다시 2개의 라인으로 구분되어져 하나는 유량조절구(Main Adjust Screw)(9)가 장착되어 기본 연료의 공급량 조절을 담당하고 있으며, 다른 하나에는 솔레노이드밸브(10)가 장착되어 이론공연비에 따른 연료공급량의 증감 제어가 조절되도록 하고 있다.

이를 위한 제어시스템은 각 부에 연결된 센서(미도시)들로부터 컨트롤유니트(미도시)가 차량의 운전상태를 파악하고, 출력작동부인 솔레노이드밸브(10,11,12,13)를 통해 연료공급라인을 제어함으로써 최적의 연료공급량을 제어하고 있는 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 이론공연비에 따른 피드백제어를 기본으로 각 주행상황에 마추어 연료공급량을 가감하게 되어 있으며, 이를 위한 각 검출센서로부터 컨트롤유니트가 운전상황을 파악하여 여기에 적합한 연료공급을 각 솔레노이드밸브의 개폐 제어를 통해 수행하도록 되어 있다.

예를 들어, 주행중에는 산소센서(미도시)로부터 이론공연비를 컨트롤유니트가 비교하여 솔레노이드밸브(10)의 듀티제어를 통해 메인라인(7)의 연료송출 유량을 조절하게 되며, 시동초기에는 농후한 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과 솔레노이드밸브(11)가 설치된다.

또한, 연료의 기화가 흡열반응이므로, 연료공급라인에 있어서도 시동초기 미가열된 냉각수에 의한 기화의 부족분을 보완하기 위해 냉각수온도가 소정온도로 가열되기 전까지 봄베의 상부에 충진된 기상연료를 믹서로 송출하기 위한 별도의 연료공급라인(미도시)과 솔레노이드밸브(미도시)도 설치되어 있다.

한편, 스로틀밸브(2)측에 아이들스피드컨트롤밸브(12)가 설치되어 아이들 상태에서 엔진의 부하 조건에 마추어 혼합기의 흡입량을 조절하게 되어 있는 것이다.

또한, 아이들상태에서 스로틀밸브(2)가 폐쇄되어 있는 경우, 벤튜리부(5)에서의 유속저하로 연료혼합이 충분치 못할 경우가 발생되므로 기화기(1)의 1차실에 연결된 슬로우라인(8)이 스로틀밸브(2)측과 연결되고 슬로우라인(8)에 설치된 솔레노이드밸브(13)가 컨트롤유니트의 제어를 받아 주행상황에 따라 슬로우라인(8)에 의해 공급되는 연료공급량이 제어되는 것이다.

아이들상태에서는 상기 슬로우라인(8)에 의한 연료공급치가 주행상태에 비해 증가되며, 아이들상태는 스로틀포지션센서(미도시)와 차속센서(미도시) 또는 변속모드감지센서(미도시)로부터 컨트롤유니트가 판단하게 된다.

그러나, 이러한 액화석유가스차량은 연료자체의 특성상 기화시 타르의 발생이 필연적이며, 이러한 타르에 의해 슬로우라인(8)이 폐색되는 경우가 발생되어 최악의 경우 아이들상태에서 엔진의 시동이 정지되는 문제점이 발생되었다.

이것은 상술된 바와 같이 아이들상태에서 연료공급을 원할을 위한 듀티제어에서 슬로우라인(8)의 솔레노이드밸브(13) 개도량을 증가시켜 연료공급량을 제어하는데, 타르에 의해 슬로우라인(8)이 폐색되는 경우 유량의 감소로 설정된 공급량에미달되는 연료공급이 발생되는 것이다.

이러한 경우 기존의 연료공급제어시스템에서는 슬로우라인(8)의 폐색과 연료유량을 검출하여 이를 보완할 시스템이 부재되어 있으며, 이에 의해 액화석유가스G차량의 상품성과 신뢰성이 저하될 우려가 있었던 것이다.

또한, 각 제어부는 컨트롤유니트에 설정된 제어치에 의해 정상으로 작동하기 때문에 엔진의 이상을 경고하는 시스템 경고장치가 구동되지 않을 뿐더러, 각 제어부의 불량상태를 점검하는 시스템상태저장부(diagnosys)의 출력단자로 부터 슬로우라인(8)의 불량을 판단하기가 어려우며, 이에 의해 정비자는 신속한 정비를 수행하는데 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 타르에 의한 슬로우라인의 폐색시 이에 따른 연료의 부족분을 보충공급하고 슬로우라인의 폐색을 경고시켜 신속한 차량의 정비를 유도하는 액화석유가스차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어방법 및 그 시스템을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 슬로우라인에 별도의 유량검출센서를 설치하여 컨트롤유니트가 슬로우라인의 유량을 감시하고 슬로우라인의 폐색에 따른 유량의 하락시 이를 보완시킨 것으로, 컨트롤유니트에 연결된 냉각수온감지센서와 변속모드감지센서, 스로틀포지션센서로부터 액상연료로의 공급전환 후 아이들상태를 판단하고 유량검출센서로 부터 슬로우라인의 유량을 검출한 다음 설정된 적정유량과 비교하여 미달유량이 발생되면 메인라인의 솔레노이드밸브를 구동시켜 미달유량만큼을 보상공급시켜 준 것이다.

이와 더불어, 차량의 시스템경고등을 점등시키고, 경고음을 발생시켜 차량의 시스템 불량을 차량 사용자에게 인식시켜 정비를 유도시키고, 시스템상태저장부에 별도의 슬로우라인 진단부를 마련하여 불량코드를 저장시킴으로써, 정비자가 슬로우라인의 폐색을 신속히 인식하여 정비를 수행할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본 발명에서는 슬로우라인의 폐색에 의한 연료공급의 불량이 발생되면, 정비가 완료되기 전까지 그 부족량을 추가 공급함으로써, 슬로우라인 폐색에 따른 차량운전불량의 폐단이 개선되고 정비의 신속성을 위한 정보전달이 수행되는 효과를 얻게 되는 것이다.

도 1 은 일반적인 액화석유가스차량의 연료공급계를 나타낸 개념도,

도 2 는 본 발명에 따른 액화석유가스차량의 연료공급제어시스템을 나타낸 개념도,

도 3 은 본 발명에 따른 액화석유가스차량의 연료공급제어시스템을 나타낸 흐름도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 기화기, 2 - 스로틀밸브,

3 - 1차실, 4 - 2차실,

5 - 벤튜리부, 6 - 서지탱크,

7 - 메인라인, 8 - 슬로우라인,

9 - 유량조절구, 10,11,12,13 - 솔레노이드밸브,

20 - 컨트롤유니트, 22 - 냉각수온센서,

24 - 변속모드감지센서, 26 - 스로틀포지션센서,

28 - 유량검출센서, 30 - 시스템경고장치,

32 - 시스템상태저장부, 34 - 제어전제조건판단부,

36 - 검출유량비교판단부, 38 - 출력작동부,

40 - 솔레노이드작동부, 42 - 경고장치작동부,

44 - 슬로우라인진단부,

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 2 는 본 발명에 따른 연료공급제어시스템의 개념도이고, 예시도면 도 3 은 본 발명에 따른 연료공급제어시스템의 흐름도로서, 본 발명은 액화석유가스 차량의 시동후 냉각수온센서(22)로부터 액상연료의 공급을 판단한 다음, 변속모드감지센서(24)와 스로틀포지션센서(26)로부터 변속의 중립모드에서 아이들상태를 판단하여 제어전제조건을 판단하는 1단계:

상기 1단계에서 제어전제조건이 만족되면 연료공급라인의 슬로우라인(8)에 별도로 설치된 유량검출센서(28)로부터 연료공급량을 검출하고 이 검출유량과 슬로우라인(8)의 관경에 따른 적정유량범위을 비교하여 적절유량범위에 미달되면 타르에 의한 슬로우라인(8)의 연료공급 불량상태임을 판단하는 2단계:

상기 2단계에서 슬로우라인(8)의 연료공급 불량상태이면 미달유량을 연산하고 이에 따라 메인라인(7)에 설치된 솔레노이드밸브(10)를 개방하여 연료공급을 증량함과 더불어, 차실내에 설치된 시스템경고장치(30)를 작동시키고, 차량의 시스템상태저장부(32)에 슬로우라인(7)의 불량상태를 입력하는 3단계로 이루어진 액화석유가스차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어방법이다.

또한, 이를 위한 본 발명은 액화석유가스차량 연료제어시스템의 컨트롤유니트(20)에 액상연료의 공급과 아이들상태를 판단하는 제어전제조건 판단부(34)가 설정된다.

이와 더불어, 상기 컨트롤유니트(10)에는 상기 전제조건 판단부(34)로부터 전제조건 만족후 슬로우라인(8)에서 검출된 유량과 설정된 적정유량을 비교하여 미달유량을 연산하는 슬로우라인의 검출유량비교판단부(36)와 미달유량의 검출시 출력신호를 송출하는 출력작동부(38)가 설정된다.

여기서, 상기 컨트롤유니트(20)의 입력부로서 슬로우라인(8)에 공급연료의 유량을 검출하는 유량검출센서(28)가 설치됨과 더불어, 상기 제어전제조건 판단부(34)에서 시동초기 기상연료에서 액상연료로의 공급전환의 조건인 냉각수설정 온도로부터 액상연료의 공급이 판단되게 냉각수온센서(22)와, 변속모드의 중립모드와 스로틀밸브(2)의 전폐상태로부터 아이들상태가 판단되게 변속모드감지센서(24)와 스로틀포지션센서(26)가 포함된다.

한편, 상기 컨트롤유니트(20)의 출력작동부(30)로서 상기 검출유량비교판단부(36)에 의해 연산된 미달유량에 따라 메인라인(7)의 연료공급이 증량되게 솔레노이드밸브(10)를 포함하여 이를 작동시키는 솔레노이드작동부(40)와, 차량에 구비된 시스템 경고장치(30)를 작동시키는 경고장치작동부(42)와 컨트롤유니트(20)에 포함되는 시스템상태메모리부(32)에 슬로우라인(7)의 상태신호를 입력하는 슬로우라인진단부(44)가 설정된 액화석유가스 차량의 연료공급라인 폐색에 따른 연료공급제어시스템이다.

상술된 바와 같이 본 발명은 타르에 의한 슬로우라인(8)의 폐색시 메인라인(7)의 연료공급을 증량시켜 슬로우라인(8)의 연료공급부족분을 보완시키고, 시스템 경고장치(30)와 시스템상태저장부(32)를 통해 신속한 수리의 요구를 인식시키는 연료공급제어시스템과 그 방법을 제공한다.

이를 위한 본 발명은 기화기(1)에 액화석유가스의 액상연료가 공급되는 상태에서 아이들상태를 전제조건으로 슬로우라인(8)의 폐색을 판단한다.

즉, 통상의 주행상태에서 상술된 바와 같은 기화기(1)에서 액상연료가 기화되는 상태에서 공연비제어가 수행되므로, 시동 후 액상연료가 공급되어 1차실(3)을 통해 연료공급이 이루어지는 상태가 본 발명의 제어전제조건이 되며, 이와 더불어 슬로우라인(8)의 연료공급치가 상대적으로 높은 아이들상태에서 슬로우라인(8)의 폐색에 따른 구동불량이 주로 발생되므로 아이들상태를 전제조건으로 슬로우라인(8)의 폐색을 판단하는 것이다.

이를 위한 본 발명은 컨트롤유니트(20)의 입력단에 냉각수온센서(22)와 변속모드감지센서(24) 및 스로틀포지션센서(26)가 연결되어져, 냉각수온센서(22)로부터 액상연료 공급상태가 검출되고, 변속모드감지센서(24)로부터 변속모드의 중립모드가 검출되며, 스로틀포지션센서(26)로부터 스로틀밸브(2)의 전폐상태가 검출된다.

여기서, 냉각수온센서(22)로부터의 액상연료공급의 검출은 전술된 바와 같이 액화석유차량은 시동초기에 냉각수의 미가열에 따른 시동성을 보완시키기 위해 봄베에 충진된 기상의 연료가 증량되어 공급되며, 기상연료에서 액상연료의 공급변환시점이 냉각수온도온도의 증가에 의해 기화기(1)에서의 흡열반응에너지가 공급받을 수 있는 때이다.

따라서, 컨트롤유니트(20)에는 이를 판단하는 냉각수온도가 설정되어 있으며, 이 신호에 의해 기상연료에서 기상연료로의 공급전환을 제어하는데, 통상적으로 10℃에서 15℃이내로 설정된다.

이와 더불어, 슬로우라인(8)의 연료공급치가 상대적으로 높은 변속모드의 중립과 아이들상태에서 슬로우라인(8)의 폐색을 판단하는 것이다.

변속모드의 중립상태는 변속모드감지센서(24)에 의하며 변속모드감지센서(24)는 변속레버에 부착된 일종의 스위치로 변속상황에 따른 엔진의 주행상황에 마추어 연료의 듀티제어가 이루어지게 하는 일반적인 감지부이다.

이러한 변속모드감지센서(24)에 의해 차량의 중립모드가 검출되며, 일종의 포텐셔미터인 스로틀포지션센서(26)에 의해 스로틀밸브(2)의 전폐상태가 검출되는 것이다.

이러한 입력부와 더불어 컨트롤유니트(20)에는 슬로우라인(8)에 설치되어 슬로우라인(8)의 공급유량을 검출하는 유량검출센서(28)가 별도의 입력부로서 연결된다.

유량검출센서(28)는 에어플로우미터와 마찬가지로 관내의 유량을 검출하는 포텐셔미터이며, 이에 의해 슬로우라인(8)의 유량이 전기적신호로 변환되어 컨트롤유니트(20)로 송출되며 컨트롤유니트(20)는 검출된 유량과 설정된 유량을 비교하게 되는 것이다.

상기 설정된 유량은 통상의 슬로우라인(8)에 의한 유량범위이며, 설정유량의 주요요소가 슬로우라인(8)의 관경이다.

따라서, 타르에 의해 슬로우라인(8)의 관경이 협소해지면 이에 따라 슬로우라인(8)의 유량이 저감됨을 검출유량비교판단부(36)를 통해 컨트롤유니트(20)가 감시할 수 있게 되는 것이며, 컨트롤유니트(36)는 설정유량과 검출유량을 비교해 검출유량이 설정유량보다 적을 경우 그 차에 따른 미달유량을 산출하게 된다.

이러한 미달유량에 따라 출력작동부(38)가 구동되며, 출력작동부(38)는 솔레노이드작동부(40)와 경고장치작동부(42) 그리고 시스템상태저장부(32)의 슬로우라인 진단부(44)로 이루어진다.

솔레노이드작동부(40)는 미달유량에 따른 메인라인(7)의 연료공급량의 증량을 수행하며, 상기 미달유량에 따라 솔레노이드밸브(10)를 제어하여 연료공급량을 증량시킨다.

경고장치작동부(42)는 운전자에게 차량 시스템의 고장을 경고하는 것으로, 별도의 경고등과 경고음의 송출로 수행되며, 이를 위해 경고장치작동부(42)는 차량의 시스템 경고장치에 포함되는 경고등과 경고음향장치에 전원을 공급하여 수행시킨다.

이러한 시스템 경고장치는 차량에 구비되어진 일반적인 것으로, 본 발명의 시스템 경고장치는 엔진경고장치에 포함될 것이며, 시스템상태저장부(32)와 연동된다.

이와 더불어, 시스템상태저장부(32)는 차량의 컨트롤유니트(20)에 포함되어 정상과 오류의 코드를 저장시켜 각 진단부 별로 마련된 출력단자로부터 출력파형 즉, 정상과 불량파형을 송출하는 것으로, 본 발명은 이러한 시스템상태저장부(32)에 슬로우라인 진단부(44)를 마련하고 여기에 불량코드를 저장시켜 별도의 다이아그노시스 단자로부터 정비자는 슬로우라인(8)의 불량상태를 인식하고 신속한 정비가 수행될 수 있도록 한 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 액화석유가스차량의 슬로우라인에 유량검출센서를 설치하고, 슬로우라인의 폐색에 의해 연료공급의 부족이 발생되면 정비의 완료전까지 부족연료를 메인라인에서 증량공급시켜 주행불량이 방지됨과 더불어, 경고시스템을 통해 운전자나 정비자에게 슬로우라인의 불량이 신속히 전달되는 효과가 있다.