KR100435768B1 - 엘피지 차량의 연료 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘피지 차량에서 저압 연료량 설정 오류 시 공연비 보정치를 이용하여 피드 백 듀티의 진단 및 설정 보정을 실시하여 변동 듀티량을 보정할 목적으로;

엘피지 차량의 연료 보정 방법에 있어서, 특정 운전 조건에서 공연비 보정치의 평균값을 이용하여 피드 백 듀티 설정 오류를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 피드 백 듀티 설정 오류가 판단되면, 공연비 보정치 평균 값의 변동 폭에 해당하는 소정의 게인을 피드 백 듀티에 연산하는 단계와; 상기 단계에서 소정의 게인을 곱한 피드 백 듀티 값을 현재의 듀티 값으로 설정하는 단계와; 상기 단계에서 설정된 듀티 값으로 기본 듀티 값을 추종하여 실제 설정 듀티 오류에 의해 가감되는 연료량을 보상하는 단계로 이루어져 있어서, 저압 연료의 설정 오류시 실질적인 보정을 할 수 있으므로 차량의 공연비 제어가 안정되고, 단품 불량과 같은 불가피한 상황이 아닐 경우, 설정치를 확인하여 조정하여야 하는 부수적인 공정이 필요 없으며, 부정확한 설정에 의한 주행 중 시동꺼짐, 아이들 부조, 역화 등을 방지할 수 있다.

Description

엘피지 차량의 연료 보정 방법{a method for a gas compensation of LPG car}

본 발명은 엘피지(LPG) 차량에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 저압 연료량 설정 이상 시 공연비 보정치를 이용하여 피드 백 듀티의 진단 및 설정 보정을 실시하여 변동 듀티량을 보정하기 위한 엘피지 차량의 연료 보정 방법에 관한 것이다.

FBM(Feed Back Mixer)LPG 차량의 연료 제어 시스템은 봄베(Bombe)의 고압 연료를 베이퍼라이저(Vaporizer)에서 감압, 기화후 제어가 가능하도록 일정 압력으로 유지하여 믹서로 공급하지만, 엔진 회전에 의한 부압으로 믹서의 벤츄리를 통하여 엔진 연소실로 공급되므로 운전 조건에 따라 연료 공급 지연이나 차단이 일어날 수 있다.

상기와 같은 연료 공급 특성 문제 때문에 연소를 위한 전체 연료량을 폐회로 제어하지 못하고 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일정량의 저압 연료를 기계적으로 공급하고, 그 외 부족분은 저압 연료 및 고압 연료를 폐회로 공급 제어한다. 상기에서 기계적으로 공급되는 저압 연료량은 베이퍼라이저의 2차실 및 믹서의 MAS(Main Adjust Screw)부를 통해 엔진에 공급하여, 엔진의 특정 회전수 및 특정 부하조건의 유량을 기준으로 설정한다.

상기에서 폐회로 제어되는 연료는 베이퍼라이저 1(고압)/2(저압) 차실 및 믹서의 피드 백 솔레노이드 밸브를 통하여 엔진에 공급되며, 엔진 아이들시 피드 백 연료량은 듀티의 특정치를 기준으로 설정한다.

일반적으로, LPG 차량은 정기적으로 저압 연료량 설정치를 확인/조정하여 연료량을 정상 제어할 수 있다.

따라서, 상기한 FBM 타입의 LPG 연료 제어 방법은 고압 연료량 및 저압 연료량이 정확히 설정된 것을 전제로 저압 연료량에 대한 피드 백 듀티를 PID 제어를 하여 공연비 폐회로 제어를 실시한다.

연료량 피드 백 듀티는 아이들시 저압 연료량 설정치 기준의 기본 듀티 및 보정치로 구성되며 보정치는 현재 피드 백 듀티와 기본 연료 듀티간 듀티차를 PID 제어한다.

상기에서 기본 듀티는 각 엔진 회전수 및 부하조건에 따라서 엔진 대상에서 설정한 듀티 값이다.

따라서, 기본 듀티가 50%일 경우 현재 듀티가 40%에서 피드 백 하면, 보정 듀티는 -10%에서 피드 백 한다.

연료 학습량 듀티는 현 보정 듀티와 목표 보정 듀티간의 차로 상기와 같은 경우 학습량 듀티는 +10%가 된다.

듀티(%) = 기본 듀티(%) + 보정 듀티(%)

목표 보정 듀티(%) = 현재 보정 듀티(%) + 연료 학습량(%)

따라서, 저압 연료 설정이 변동되어 현재 듀티가 기본 듀티와 차이가 나는 경우, 그 변동량을 보정치가 나타내 주기는 하지만 실제 변동량에 대한 보정은 실시되지 않는다.

그러므로, 연료량 폐회로 제어 또는 기준 유량에 대한 공연비를 추종하기 위한 것으로 하드웨어(Hardware)가 틀어질 경우에는 보정이 불가능한 문제점을 내포하고 있다.

또한, 정기적으로 설정치를 확인하여 조정하여야 하는 부수적인 공정이 필요하며, 상기와 같은 FBM 시스템은 무엇보다도 하드웨어의 정확한 설정이 공연비 제어의 필수 전제조건이며, 부정확한 설정시 공연비 폐회로 제어가 불가하여 주행중 시동꺼짐, 아이들 부조 역화 등이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엘피지 차량에서 저압 연료량 설정 이상 시 공연비 보정치를 이용하여 피드 백 듀티의 진단 및 설정 보정을 실시하여 변동 듀티량을 보정하기 위한 엘피지 차량의 연료 보정 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 엘피지 차량의 연료 보정 흐름도 이고,

도 2는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료 보정 장치 구성 블록도이고,

도 3은 본 발명에 적용되는 엘피지 차량의 연료 보정 방법 동작 순서도 이고,

도 4의 a ~ I 는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 듀티 진단 그래프 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 주행상태 검출수단 110 : 산소량 검출부

120 : 스로틀 밸브 개도량 검출부 130 : 냉각수온 검출부

140 : 흡기 유량 검출부 150 : 엔진 회전수 검출부

200 : 엔진 제어 수단 300 : 구동수단

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엘피지 차량의 연료 보정 방법에 있어서, 특정 운전 조건에서 공연비 보정치의 평균값을 사용하여 피드 백 듀티 설정 오류를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 피드 백 듀티 설정 오류가 판단되면, 공연비 보정치 평균 값의 변동 폭에 해당하는 일정 게인을 피드 백 듀티에 연산하는 단계와;

상기 단계에서 일정 게인을 곱한 피드 백 듀티 값을 현재의 듀티 값으로 설정하는 단계와;

상기 단계에서 설정된 듀티 값으로 기본 듀티 값을 추종하여 실제 설정 듀티오류에 의해 가감되는 연료량을 보상하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료 보정 장치 구성 블록도 이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 엘피지 차량의 연료 보정 방법 동작 순서도 이고, 도 4의 a ~ I 는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 듀티 진단 그래프이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 엘피지 차량의 연료 보정 장치는 차량의 동작상태에 따라 가변 출력되는 차량 동작상태 변화를 검출하는 차량 동작상태 검출장치(100)와;

상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기되어 출력되는 산소량, 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기유량, 엔진 회전수 및 아이들 스위치 상태 등을 입력받아, 특정 조건에서 공연비 보정치의 평균값을 사용하여 피드 백 듀티 설정 오류를 판정한 후, 그 평균 값의 변동 폭에 해당하는 일정 게인을 피드백 듀티에 곱셈 연산하여, 일정 게인을 곱한 피드 백 듀티 값을 현재의 듀티 값으로 하여 기본 듀티 값을 추종하게 되면 실제 설정 오류에 의하여 가감되는 연료량을 보상하여 소정의 엔진 제어 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(200)와;

상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 엔진 제어 신호에 동기되어 연료량을 보상하는 구동장치(300)로 이루어져 있다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하는 산소량 검출부(110)와;

운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(120)와;

차량의 주행상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출부(130)와;

차량 주행상태 변화에 따라 엔진으로 가변 흡입되는 공기 유량을 검출하는 흡기 유량 검출부(140)와;

차량 주행상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(150)와;

운전자의 가속페달 조작에 따라 가변되는 아이들 스위치 온/오프 상태를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부(160)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 엘피지 차량의 연료 보정 방법을 첨부한 도 3 및 도 4를 참조하여 예를 들어 설명한다.

엘피지 차량에서 운전자가 차량을 주행시키기 위해 엔진을 시동시키면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 산소량, 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기 유량, 엔진 회전수 및 아이들 스위치 상태 등을 검출한다(S100).

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 산소량, 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기 유량, 엔진 회전수 및 아이들 스위치 상태 등을 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 검출되는 산소량, 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기 유량및 엔진 회전수 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 산소량, 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기 유량, 엔진 회전수 및 아이들 스위치 상태 등을 입력받아 피드 백 듀티 진단을 수행한다.

상기에서 피드 백 듀티 진단은 특정 차량 운전 조건을 설정하여, 차량의 운전 조건이 상기 차량 특정 운전 조건 여부를 판단한다(S105,S110).

즉, 상기 차량 특정 운전 조건을 판단하는 이유는 차량 특정 운전 조건을 설정하고, 그 때의 공연비 보정치를 기준으로 피드 백 듀티의 설정 오류여부를 판단하기 위한 것이다.

상기에서 차량 특정 운전 조건은 차량 완전 난기 후(엔진의 냉각수온이 제1 설정 온도(Tc ℃)이상), 모든 부하(예 : 전조등, 에어컨, 냉각 팬 등)가 오프 된 상태에서 흡기온이 제2 설정 값(Ta℃) 이하의 아이들 스위치가 온 상태 인 조건으로 소정의 제3 설정시간(T_duration sec)동안 지속되는 조건이다.

상기에서 특정 차량 운전 조건을 만족함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 4의 a와 b에 도시되어 있는 바와 같이 소정의 설정 주기별로 K1회에 걸쳐서 공연비 보정치를 샘플링하여 그 평균 값(Duty_Cor_K1Avg)을 소정의 변수(Stap a)에 저장한다(S115 ~ S130).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기 특정 차량 운전 조건 만족여부를 판단하는 단계와, 공연비 보정치를 샘플링하여 제1 평균값(Duty_Cor_K1Avg)을 소정의 변수(Stap a)에 저장하는 단계를 소정의 제4 설정 횟수(K2) 반복하며, 소정의 제4설정 횟수(K2) 만큼 누적되는 공연비 보정치 샘플링의 제1 평균 값(Duty_Cor_K1Avg_n(n=1,2,3....K2))에 따른 제2 평균(Duty_Cor_K2Avg)을 도 4의 c와 d에 도시되어 있는 바와 같이 산출한다(S140).

계속해서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 소정의 제4 설정 횟수(K2)만큼 누적된 공연비 보정치 샘플링의 제1 평균 값(Duty_Cor_K1Avg_n(n=1,2,3....K2))에 대한 제2 평균(Duty_Cor_K2Avg)을 절대 값으로 취하여, 상기 제2 평균 절대 값 (|Duty_Cor_K2Avg|)이 미리 설정한 듀티 값의 최소, 최대 범위(Duty_Limit_Cor_Min, Duty_Limit_Cor_Max)를 벗어났는가를 판단한다(S145 ~ S150).

Duty_Limit_Cor_Max > |Duty_Cor_K2Avg| ≥Duty_Limit_Cor_Min

상기에서, 제2 평균 절대 값(|Duty_Cor_K2Avg|)이 도 4의 e에 도시되어 있는 바와 같이 미리 설정한 듀티 값의 최소(Duty_Limit_Cor_Min)범위 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 피드 백 듀티 설정 값이 정상인 것으로 판단하여, 모든 변수(FB_Set_MalF, K1, K2)를 초기화 한 후, 초기 단계(S110)로 리턴하여 상기한 피드 백 듀티 진단 과정을 되풀이한다(S151).

하지만, 상기에서 제2 평균 절대 값(|Duty_Cor_K2Avg|)이 도 4의 f에 도시되어 있는 바와 같이 미리 설정한 듀티 값의 최소 범위(Duty_Limit_Cor_Min)를 넘어, 최대 범위(Duty_Limit_Cor_Max)내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 피드 백 듀티 설정 값 오류로 판단하고, 소정의 변수(FB_Set_MalF)를 1로 설정한다(S155).

그러나, 상기에서 제2 평균 절대 값(|Duty_Cor_K2Avg|)이 도 4의 g에 도시되어 있는 바와 같이 미리 설정한 듀티 값의 최대 범위(Duty_Limit_Cor_Max)를 초과함이 판단되면, 엔진 제어장치(200)는 연료계 단품이 고장인 것으로 판단하고, 소정의 엔진 고장 표시신호를 출력한다(S156).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기와 같이 피드 백 듀티 진단 결과 피드 백 듀티 설정 오류로 소정의 변수(FB_Set_MalF)가 1로 설정됨이 판단되면, LPG 차량의 연료 피드 백 듀티 보정을 수행한다.

즉, 상기에서 피드 백 듀티 설정 값 오류로 소정의 변수(FB_Set_MalF)가 1로 설정되면, 엔진 제어 장치(200)는 하기의 표 1과 같이 제2 평균 값(Duty_Cor_K2Avg)의 일정 범위 별로 미리 지정한 게인(FB_Cor_GainX)을 결정한다.

Duty_Cor_K2Avg	A%	B%	C%	...	X%
Gain	FB_Cor_Gain1	FB_Cor_Gain2	FB_Cor_Gain3	...	FB_Cor_GainX

단 A < B < C < ... < X

상기에서 제2 평균 값(Duty_Cor_K2Avg)의 일정 범위 별로 미리 지정한 게인(FB_Cor_GainX)이 결정되면, 엔진 제어 장치(200)는 차량의 특정 조건 진입 여부를 판단하여, 도 4의 h에 도시되어 있는 바와 같이 피드 백 듀티 설정 보정을 개시(FB_Set_Cor = 1)한다(S160 ~ S175).

상기에서 차량의 특정 조건 진입 여부 판단은 상기 피드 백 듀티 진단시의 특정 조건 진입 판단과 동일하게 차량 온전 난기 후(엔진의 냉각수온이 제1 설정 값(Tc ℃)이상으로 모든 부하(예 : 전조등, 에어컨, 냉각 팬 등)가 오프 된 상태에서 흡기온이 제2 설정 값(Ta℃) 이하의 아이들 상태가 온 상태 인 조건으로 소정의 제3 설정시간(T_duration sec)동안 지속됨이 판단되면 특정 조건 진입으로 판단한다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기 소정의 제3 설정시간(T_duration sec)이 경과된 후, 피드 백 듀티(Duty_aft_Tdu)에 게인 값(FB_Cor-GainX)을 곱한 값으로 현재의 듀티(Duty_FB_Cor)를 갱신시킨다(S180).

상기에서 갱신된 듀티(Duty_FB_Cor)와 기본 듀티(Duty_Base)와의 듀티차는 도 4의 i 에 도시되어 있는 바와 같이 일정 주기(T_Cor_Duty) 일정 증감량(Delta_Cor_Duty)으로 일정 값(Delta_Duty_Base)이내가 되도록 증감한다(S185).

따라서, 엔진 제어 장치(200)는 상기 기본 듀티(Duty_Base)와 추종된 듀티(Duty_FB_CorX)간의 차이가 일정 값 이내가 되면 추종이 완료 된 것으로 판단(FB_Set_Cor = 0)하고 메인 루틴으로 리턴한다(S190).

하지만, 상기에서 기본 듀티 추종 중 차량의 상태가 특정 운전 조건을 벗어나게 되면, 지금까지 추종된 값(Duty_FB_CorX)을 저장하고, 차 회에 차량의 상태가 상기(S160) 특정 운전 조건에 진입 할 경우, 상기 저장된 추종 값(Duty_FB_CorX)부터 듀티 추종을 재 실시한다.

이로써, 저압 연료의 설정 오류시 실질적인 보정을 할 수 있으므로 차량의 공연비 제어가 안정된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 엘피지 차량에서 저압 연료량 설정 오류 시 공연비 보정치를 이용하여 피드 백 듀티의 진단 및 설정 보정을 실시하여 변동 듀티량을 보정함으로써, 저압 연료의 설정 오류시 실질적인 보정을 할 수 있으므로 차량의 공연비 제어가 안정되고, 단품 불량과 같은 불가피한 상황이 아닐 경우, 설정치를 확인하여 조정하여야 하는 부수적인 공정이 필요 없으며, 부정확한 설정에 의한 주행 중 시동꺼짐, 아이들 부조, 역화 등을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 엘피지 차량의 연료 보정 방법에 있어서, 특정 운전 조건에서 공연비 보정치의 평균값을 이용하여 피드 백 듀티 설정 오류를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 피드 백 듀티 설정 오류가 판단되면, 공연비 보정치 평균 값의 변동 폭에 해당하는 소정의 게인을 피드 백 듀티에 연산하는 단계와;

   상기 단계에서 소정의 게인을 곱한 피드 백 듀티 값을 현재의 듀티 값으로 설정하는 단계와;

   상기 단계에서 설정된 듀티 값으로 기본 듀티 값을 추종하여 실제 설정 듀티 오류에 의해 가감되는 연료량을 보상하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘피지 차량의 연료 보정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 차량 특정 운전 조건은 엔진의 냉각수온이 제1 설정 온도 이상으로 모든 부하가 오프 된 상태에서 흡기온이 제2 설정 값 이하의 아이들 스위치가 온 상태 인 조건으로 소정의 제3 설정시간동안 지속되는 조건 인 것을 포함하는 엘피지 차량의 연료 보정 방법.
3. 제 1항에 있어서, 피드 백 듀티 설정 오류 판단은 차량 특정 운전 조건 만족시 소정의 주기 별로 제1 설정 횟수에 걸쳐 공연비 보정치를 샘플링하여 제1 평균값을 산출하고, 상기 산출된 제1 평균값을 제2 설정 횟수동안 누적하여 제2 평균값을 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 산출되는 제2 평균값의 절대 값이 기 설정한 듀티 값 최소 범위를 벗어나면 피드 백 듀티 설정 오류로 판단하는 단계로 이루어지는 것을 포함하는 엘피지 차량의 연료 보정 방법.
4. 제 3항에 있어서, 산출되는 제2 평균값의 절대 값이 기 설정한 듀티 값 최소 범위 이상이고, 최대 범위를 초과하면 연료계 단품 고장으로 판단하는 것을 더 포함하는 엘피지 차량의 연료 보정 방법.
5. 제 1항에 있어서, 기본 듀티 값 추종 중 차량 특정 운전 조건을 벗어나면, 상기 특정 운전 조건을 벗어나기 전까지의 추종 된 값을 저장하고, 상기 차량 특정 운전 조건 재 만족시, 상기 저장된 기본 듀티 값부터 듀티 추종을 수행하는 단계를 더 포함하는 엘피지 차량의 연료 보정 방법.