KR100373048B1 - 자동차의 연료량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차의 연료량 제어방법은, 엔진의 크랭킹시, 전자제어수단이 설정된 크랭킹 듀티치에 따라 제1 메인 듀티를 산정하고 상기 산정된 제1 메인 듀티와 설정된 제1 변환 계수에 따라 슬로우 듀티를 산정하여, 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와; 크랭킹에서 엔진이 정상주행 상태로 진입하기까지는, 전자제어수단이 상기 크랭킹 듀티와 시동후 연료 감소량에 따라 제2 메인 듀티를 설정하고 상기 산제2 메인 듀티와 설정된 제2 변환 계수에 따라 제2 슬로우 듀티를 각 산정하여, 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와; 엔진이 정상주행 상태로 진입하면, 전자제어수단이 설정된 기본항과 차량내 각 감지수단에 의해 검출된 데이터에 따른 보상치를 적용하여 듀티 보정치를 산정하고 상기 산정된 듀티 보정치로 제3 메인 듀티와 제3 슬로우 듀티를 동일하게 설정하여 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계를 포함하여 이루어져, 메인 듀티와는 독립적으로 슬로우 듀티를 제어하여 냉시동성 개선과 특정주행영역의 엔진 출력 저하 방지 및 타행 주행시의 엔진 스톨을 개선할 수 있다.

Description

자동차의 연료량 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING FUEL FLOW OF A VEHICLE}

본 발명은 자동차의 연료량 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LPG 차량에서 메인 듀티와 슬로우 듀티를 독립적으로 제어하여 냉시동시의 슬로우 듀티의 제어성을 개선하고, 타행 주행시 엔진 스톨(Stall) 현상을 방지하기 위한 자동차의 연료량 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 전자제어수단이 장착된 차량에서는 엔진의 상태를 전자적으로 제어할 수 있다. 즉, ECU는 차량내 설치된 각 감지수단에 의해 검출되는 신호들에 따라 엔진을 적정하게 제어할 수 있다.

도1에는 상기 ECU가 장착된 차량의 개략적인 블록도가 도시되어 있다.

도1에 따르면, ECU(20)는 차량내 각 감지수단에 의해 검출된 신호를 인가받는다. 상기 감지수단에는 엔진의 공기 흡입구쪽에 흡입 공기량을 검출하기 위한 에어플로센서(Air Flow Sensor)및 흡입되는 공기의 온도를 검출하기 위한 흡기온도센서(Air Temperature Sensor)와 쓰로틀 개도량을 검출하기 위한 쓰로틀 센서(Throttle Position Sensor)와 엔진의 실린더 블록(12)내 냉각수온을 검출하기 위한 수온센서와 엔진 회전수를 검출하기 위한 크랭크각센서(Crank Position Sensor) 등이 있다.

그래서 상기 ECU(20)는 상기 예시된 바와 같은 각 감지수단에 의해 검출된 신호를 인가받아 상기 차량내 엑츄에이터를 구동시킴으로써, 연료펌프의 쓰로틀 개도량을 조절하여 공연비 제어를 수행하고, 엔진내 각 실린더실의 점화시기를 조절하게 된다.

이러한 전자제어수단이 장착된 LPG 차량에는 ECU(20)가 엑츄에이터로 전달하는 듀티에는 메인 듀티와 슬로우 듀티가 있다.

상기 슬로우 듀티의 기본적인 기능은 시동시 연료공급, 통상시 연료공급, 시동후 정상 주행시까지의 연료공급, 타행 주행시 엔진 회전수의 하락을 방지 등을 위한 연료공급이다. 상기 슬로우 듀티의 제어 기능은 엔진 연료량의 제어를 위한 엑츄에이터에 대해 메인 듀티의 제어 기능과 동일한 비율로 제어하도록 구현되어 있다. 상기 엑츄에이터는 피드백 솔레노이드로 구현될 수 있다.

도2에는 동일 연료 제어 방식에 의한 상기 슬로우 듀티 제어의 순서도가 도시되어 있다.

도2에 따르면, 엔진이 스톨 상태에서 크랭킹시에는, 피드백 솔레노이드에 대한 메인 듀티1과 슬로우 듀티1을 동일하게 (256*(크랭크 듀티))로 설정한다. 상기 크랭크 듀티는 냉각수온과 엔진 회전수에 따른 시동시 연료량으로 결정된다(ST11, ST12).

그리고 크랭킹으로부터 정상주행까지의 제어 단계에서는, 상기 피드백 솔레노이드에 대한 메인 듀티2와 슬로우 듀티2를 모두 ((크랭크 듀티)*256-(시동후 연료 감소량)*32)로 설정한다. 상기 시동후 연료 감소량은 냉각수온의 함수에 따른 연료 감소량이다(ST13, ST14).

이어서 정상주행 상태에서는, (기본항+(더하기 보상치))에 의한 듀티 보정치 또는 최소 듀티치 중에서 보다 큰 값을 적용하게 되는데, 일반적으로 듀티 보정치가 적용된다(ST15).

상기 단계 ST15의 기본항은 엔진 부하와 엔진 회전수에 따른 기본 연료량의 맵 테이블에 의해 설정되는 값을 TBEFF라 하면, (TBEFF*256)의 연산으로 산정된다. 그리고 상기 더하기 보상치는 고지 보정치와, 쓰로틀 개도량에 따른 가/감속 보정치와, 엔진 부하 변동에 따른 가/감속 보정치와, 에어컨 선택 스위치의 작동에 따른 보정치와, 시동 직후의 보정치와, 냉각수 온도에 따른 보정치와, 흡기온도에 따른 보정치와, 배터리 상태에 따른 보정치, 및 학습보정치간의 합산에 의해 산정된다.

한편, LPG 차량의 연료 제어성을 향상시키기 위해서는 슬로우 듀티와 메인듀티의 제어 방식을 동일 제어 방식이 아닌 독립 제어 방식으로 구현하는 것이 보다 유리하다.

그런데 종래기술에서는 메인 듀티와 슬로우 듀티를 동일한 비율로 설정하는 동일 연료 제어 방식을 사용하기 때문에 LPG 차량에서 다음과 같은 기술적 한계를 갖는다.

상기 동일 연료 제어 방식은 연료 제어성이 불리한데, 특히 냉시동시 슬로우 듀티의 정확한 제어성이 불리하게 되는 문제점이 있다.

더불어 메인 듀티의 연료량을 최대로 사용했음에도 일부 영역에서 연료량이 부족할 경우에는 연료를 추가 공급할 수 있는 기술적 수단과, 타행 주행시 엔진 스톨의 방지를 위한 연료공급 방법이 구현되어 있지 않은 문제점 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 LPG 차량에서 메인 듀티와 슬로우 듀티를 독립적으로 제어하여 냉시동시의 슬로우 듀티의 제어성을 개선하고, 타행 주행시 엔진 스톨 현상을 방지하기 위한 자동차의 연료량 제어방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 ECU가 장착된 차량의 블록도.

도2는 종래기술에 의한

도3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 연료펌프 12 : 실린더 블록

20 : ECU

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 연료량 제어방법은, 전자제어수단과 엔진 연료량의 피드백 제어를 위한 엑츄에이터가 장착된 차량에서 엔진의 시동에 의한 크랭킹시, 상기 전자제어수단이 설정된 크랭킹 듀티치에 따라 제1 메인 듀티를 산정하고 상기 산정된 제1 메인 듀티와 설정된 제1 변환 계수에 따라 슬로우 듀티를 산정하여, 상기 산정된 제1 메인 듀티와 제1 슬로우 듀티에 따라 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와; 상기 크랭킹시의 듀티 제어가 수행된 후 크랭킹에서 엔진이 정상주행 상태로 진입하기까지는, 상기 전자제어수단이 상기 크랭킹 듀티와 시동후 연료 감소량에 따라 제2 메인 듀티를 설정하고 상기 산정된 제2 메인 듀티와 설정된 제2 변환 계수에 따라 제2 슬로우 듀티를 산정하여, 상기 산정된 제2 메인 듀티와 제2 슬로우 듀티에 따라 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와; 상기 크랭킹에서 엔진의 정상 주행시까지의 듀티 제어가 수행된 후 엔진이 정상주행 상태로 진입하면, 상기 전자제어수단이 설정된 기본항과 상기 차량내 각 감지수단에 의해 검출된 데이터에 따른 보상치를 적용하여 듀티 보정치를 산정하고 상기 산정된 듀티 보정치로 제3 메인 듀티와 제3 슬로우 듀티를 동일하게 설정하여 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 차량의 엔진으로 인입되는 연료량을 조절하기 위한 엑츄에이터의 메인 듀티와 슬로우 듀티를 각각 독립적으로 설정한다. 즉, 크랭킹 시점과 크랭킹에서 정상주행 상태의 진입시까지의 시점 및 정상주행 상태에서의 메인 듀티와 슬로우 듀티를 독립적으로 설정할 수 있게 됨으로써, 엔진의 연료량 제어를 개선하여 냉시동성 및 타행 주행시의 연료량 제어를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도3에는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 연료량 제어방법의 순서도가 도시되어 있다.

도3에 따르면, 차량의 엔진이 스톨 상태에서 크랭킹 시점으로 진입하면, 상기 차량내 전자제어수단은 연료량 조절을 위한 엑츄에이터의 메인 듀티와 슬로우 듀티를 독립적으로 설정하여 크랭킹시의 듀티 제어를 수행한다.

상기 크랭킹시의 메인 듀티는 설정된 크랭킹 듀티에 따라 설정하게 된다. 바람직하게는 상기 설정되는 메인 듀티를 메인 듀티1이라 하면, 상기 메인 듀티1은 (256*(크랭킹 듀티))의 연산으로 산정된다(ST21).

그리고 크랭킹시 슬로우 듀티는 메인 듀티에 대해 독립적으로 설정되는데, 상기 설정되는 슬로우 듀티를 슬로우 듀티1이라 하면, 상기 슬로우 듀티1은 상기 단계 ST21에서 산정된 메인 듀티1과 설정된 변환 계수1에 따라 산정된다. 바람직하게는 상기 슬로우 듀티1은 (메인 듀티1*(변환 계수1)/128)의 연산으로 산정된다(ST22).

상기 변환 계수1은 냉각수 온도 함수에 따라 결정되는 슬로우 듀티 연료량이다.

이처럼 크랭킹 시점에서의 듀티 제어가 수행된 후에는 상기 전자제어수단은 크랭킹에서 정상주행 상태까지의 듀티 제어를 수행하게 된다.

상기 크랭킹에서 정상주행 상태까지의 메인 듀티는 크랭킹 듀티와 시동후 연료 감소량에 따라 설정하게 된다. 바람직하게는 상기 설정되는 메인 듀티를 메인 듀티2라 하면, 상기 메인 듀티2는 (크랭킹 듀티*256-(시동후 연료 감소량)*32)의 연산식으로 산정된다(ST23).

또한, 상기 크랭킹에서 정상주행 상태까지의 슬로우 듀티는 상기 산정된 메인 듀티2와 설정된 변환 계수2에 따라 설정된다. 예를 들어, 상기 설정되는 슬로우듀티를 슬로우 듀티2이라 하면, 상기 슬로우 듀티2는 (메인 듀티2*(변환 계수2)/128)의 연산으로 산정되는 것이다(ST24).

상기 변환 계수2는 냉각수 온도 함수에 따라 결정되는 슬로우 듀티 연료량이다

그래서 엔진이 정상주행 상태로 진입하게 되면, 상기 전자제어수단은 노말 제어단계를 수행한다. 상기 노멀 제어단계에서는 듀티 보정치를 산정하여 상기 산정되는 듀티 보정치에 따라 메인 듀티3과 슬로우 듀티3을 동일 비율로 설정하게 된다.

상기 엔진의 정상주행 상태에서 설정되는 메인 듀티3과 슬로우 듀티3은, (기본항+(더하기 보상치))에 의한 듀티 보정치 또는 설정된 최소 듀티치 중에서 큰 값을 적용하게 되는데, 일반적으로 듀티 보정치가 적용된다(ST25).

상기 단계 ST25의 기본항은 엔진 부하와 엔진 회전수에 따른 기본 연료량의 맵 테이블에 의해 설정되는 값을 TBEFF라 하면, (TBEFF*256)의 연산으로 산정된다. 그리고 상기 더하기 보상치는 고지 보정치와, 쓰로틀 개도량에 따른 가/감속 보정치와, 엔진 부하 변동에 따른 가/감속 보정치와, 에어컨 선택 스위치의 작동에 따른 보정치와, 시동 직후의 보정치와, 냉각수 온도에 따른 보정치와, 흡기온도에 따른 보정치와, 배터리 상태에 따른 보정치, 및 학습보정치간의 합산에 의해 산정된다.

더불어 본 발명은 정상주행중인 차량에서 엔진의 상태가 특정의 영역으로 진입하거나 타행 주행시에는 상기 엑츄에이터의 메인 듀티와 슬로우 듀티를 변화시켜최적의 연료량으로 제어되도록 한다.

이를 위하여 정상주행 상태에서의 듀티 제어를 수행하게 되는 상기 전자제어수단은 엔진이 설정된 특정영역 진입 조건을 만족시키는지 여부를 확인하게 된다(ST26).

상기 단계 ST26에서 특정영역 진입 조건이 만족됨을 확인하게 되면, 상기 전자제어수단은 상기 설정된 특정영역에서의 이론 공연비 희박에 따른 출력의 부족을 보정하기 위하여 연료량을 증량시키게 된다. 상기 연료량 증량시 상기 전자제어수단은 상기 차량내 감지수단에 의해 감지되는 엔진 부하와 엔진 회전수에 따른 기본 연료량 맵 테이블을 검색하여 상기 검색된 연료량으로 보정할 수 있도록 상기 엑츄에이터의 슬로우 듀티를 설정하게 된다. 그러면 전영역에서의 연료량 증량이 가능하게 된다(ST27).

상기 특정영역 진입 조건은 엔진 부하가 설정된 부하범위내에 있고 엔진 회전수가 설정된 회전수 범위내에 있는 경우에 성립된다. 바람직하게는 상기 특정영역 진입 조건은 엔진 부하가 높고 엔진 회전수가 2400~3000RPM의 범위내에 있을 때 성립되는 것으로 한다.

더불어 상기 기본 연료량 맵 테이블을 검색하여 산정된 연료량에 256을 승산하여 상기 슬로우 듀티를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 타행 주행시의 듀티 제어를 위하여 정상주행 상태에서의 듀티 제어를 수행중인 상기 전자제어수단은 엔진이 설정된 타행 주행 조건을 만족시키는지 여부를 판단한다(ST28).

그래서 타행 주행 조건이 성립됨을 확인하게 되면, 상기 전자제어수단은 슬로우 듀티를 차속함수에 따른 고정 듀티값으로 설정하여 듀티 제어를 수행한다(ST29).

상기 타행 주행이란 일정한 속도로 주행하다가 동력을 끊고 주행하게 되는 상태를 지시한다. LPG 차량에서는 가솔린 차량에서와는 달리 주행중 갑자기 동력을 끊고 주행하면 연료 혼합기에 장착된 쓰로틀 밸브가 닫히고 차량의 전면에서 공기 청정기를 통해 인입되는 공기가 쓰로틀 밸브와 부딪히면서 와류가 발생함과 동시에 정압이 발생한다. 따라서 상기 연료 혼합기 내부의 정압으로 인해 베이퍼라이저의 2차실을 통해 공급되는 연료의 공급이 중단되어 엔진이 스톨되는 현상이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 타행 주행을 인식하기 위한 타행 주행 조건을 설정하여 ECU와 같은 전자제어수단에 식재하고, 상기 타행 주행 조건에 부합되는 경우에 상기 베이퍼라이저의 2차실을 통한 연료 공급을 차단하고 베이퍼라이저의 1차실을 통해 연료 혼합기의 쓰로틀 밸브 하단으로 연료를 직접 공급하여 엔진의 스톨을 방지한다.

이러한 타행 주행 조건을 구체적으로 예시하면 다음과 같다. 차량내 크랭크각센서(CTS)에 의해 엔진이 공회전 상태임이 확인되는 조건과, 기어 포지션 센서에 의해 변속단이 중립에 있음이 확인되는 조건과, 검출되는 엔진 회전수가 스톨 상태의 엔진 회전수 보다 낮은 조건과, 검출되는 대쉬포트의 유량이 스톨 상태의 대쉬포트 유량 보다 적은 조건과, 검출되는 차속이 스톨 상태의 차속에 차속 히스테리시스(Hysterisis)를 합산한 값 보다 큰 조건과, 스톨 지연시간동안 연료공급이 중단된 상태인 조건 등으로 제시된 상기 각 조건을 모두 만족시키는 경우에 상기 전자제어수단은 타행 주행 조건이 성립된 것으로 판단할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 자동차의 연료량 제어방법에 따르면, 엔진의 크랭킹 시점 및 크랭킹에서 정상주행 상태의 진입 시점까지의 구간에서 연료량의 조절을 위한 엑츄에이터에 대해 메인 듀티와는 독립적으로 슬로우 듀티를 제어함으로써, 시동시의 연료 제어의 정밀성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그래서, 메인 듀티와 동일한 비율로 슬로우 듀티를 제어하기 때문에 극저온에서의 시동성이 문제가 있었던 종래기술과는 달리, 극저온에서의 엔진 시동성이 개선될 수 있는 것이다.

그리고 LPG 차량은 일정 영역에서 흡입 공기의 희박 현상으로 인해 출력 저하가 발생되는 경우가 있는데, 본 발명은 메인 듀티의 기본 연료량이 맵 테이블로 구현되는 것과 같이 슬로우 듀티에서도 기본 연료량을 맵 테이블에 따라 구현시킴으로써 특정영역의 주행 조건에서 엔진 출력의 저하를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 타행 주행시의 슬로우 듀티 연료량을 베이퍼라이저의 1차실에서 연료 혼합기의 쓰로틀 밸브 하단으로 직접 공급함으로써, 타행 주행시의 연료 부족을 방지하고 엔진 스톨을 개선할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (6)

1. (a) 전자제어수단과 엔진 연료량의 피드백 제어를 위한 엑츄에이터가 장착된 차량에서 엔진의 시동에 의한 크랭킹시, 상기 전자제어수단이 설정된 크랭킹 듀티치에 따라 제1 메인 듀티를 산정하고 상기 산정된 제1 메인 듀티와 설정된 제1 변환 계수에 따라 슬로우 듀티를 산정하여, 상기 산정된 제1 메인 듀티와 제1 슬로우 듀티에 따라 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와;

   (b) 상기 크랭킹시의 듀티 제어가 수행된 후 크랭킹에서 엔진이 정상주행 상태로 진입하기까지는, 상기 전자제어수단이 상기 크랭킹 듀티와 시동후 연료 감소량에 따라 제2 메인 듀티를 설정하고 상기 산정된 제2 메인 듀티와 설정된 제2 변환 계수에 따라 제2 슬로우 듀티를 산정하여, 상기 산정된 제2 메인 듀티와 제2 슬로우 듀티에 따라 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계와;

   (c) 상기 크랭킹에서 엔진의 정상 주행시까지의 듀티 제어가 수행된 후 엔진이 정상주행 상태로 진입하면, 상기 전자제어수단이 설정된 기본항과 상기 차량내 각 감지수단에 의해 검출된 데이터에 따른 보상치를 적용하여 듀티 보정치를 산정하고 상기 산정된 듀티 보정치로 제3 메인 듀티와 제3 슬로우 듀티를 동일하게 설정하여 상기 엑츄에이터를 듀티 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 연료량 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 변환 계수와 제2 변환 계수는 상기 차량의 감지수단에 의해 검출되는 냉각수 온도의 함수에 따라 결정되는 슬로우 듀티 연료량인 것을 특징으로 하는 자동차의 연료량 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서 정상주행 상태의 듀티 제어가 수행 중 설정된 특정영역 진입 조건이 성립됨을 확인하는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 차량내 감지수단에 의해 감지되는 엔진 부하와 엔진 회전수에 따른 기본 연료량 맵 테이블을 검색하여 상기 검색된 연료량으로 보정되도록 상기 엑츄에이터의 슬로우 듀티를 설정하는 (d) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 연료량 제어방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,

   상기 특정영역 진입 조건은, 검출되는 엔진 부하가 설정된 부하범위내에 있고 검출되는 엔진 회전수가 설정된 회전수범위내에 있는 경우에 성립되는 것을 특징으로 하는 자동차의 연료량 제어방법.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서 정상주행 상태의 듀티 제어가 수행 중 설정된 타행 주행 조건이 성립됨을 확인하는 경우, 상기 전자제어수단은 차속 함수에 따른 고정 듀티값으로 상기 엑츄에이터의 슬로우 듀티를 설정하여 듀티 제어를 수행하는 (e) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 연료량 제어방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,

   상기 타행 주행 조건은, 상기 차량내 각 감지수단에 의해 검출되는 신호를 인가받아, 엔진의 공회전 상태가 확인되고, 변속단이 중립에 있음이 확인되며, 엔진 회전수가 스톨 상태의 엔진 회전수 보다 낮음이 확인되고, 대쉬포트의 유량이 스톨 상태의 대쉬포트 유량 보다 적음이 확인되고, 차속이 스톨 상태의 차속과 차속 히스테리시스를 합산한 값 보다 큼이 확인되며, 스톨 지연시간동안 연료공급이 중단된 상태인 경우에 성립되는 것을 특징으로 하는 자동차의 시동성 개선 및 출력 저하 방지방법.