KR100759205B1 - 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 방법 - Google Patents

Abstract

연료 펌프의 구동을 정밀하게 제어할 수 있도록 한 LPI 차량의 연료 펌프 구동 제어 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 서브 ECU(Engine Control Unit)를 통해 연료탱크 내의 액체 연료를 가스 인젝터로 토출시키는 연료펌프를 가지는 엘피아이 차량에 있어서, a) 상기 서브 ECU에서 메인 ECU로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 수신하고 수신된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하는 단계; b) 상기 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 기초하여 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클을 산출하는 단계; 및 c) 상기 서브 ECU에 저장된 산출된 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클 대비 액체 연료 분사량과 외부로부터 공급되는 외기 온도값을 기초하여 상기 연료 펌프 구동속도를 결정하는 단계를 포함한다.

자동차, 가솔린 인젝션신호, LPI 시스템, 서브 ECU, 연료 펌프, 메인 ECU, 외기 온도

Description

엘피아이 차량의 연료펌프 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING FUEL PUMP OF LPI CAR}

도 1은 본 발명이 적용되는 엘피아이 차량의 구성을 보인 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메인 ECU 11 : 연료 탱크

13 : 연료 펌프 17 : 가스 인젝터

21 : 연료공급라인 31 : 서브 ECU

본 발명은 엘피아이(Liquefied Petroleum Injection) 차량의 연료펌프 제어 방법에 관한 것으로서, 보다상세하게는, 연료펌프의 구동을 정밀하게 제어할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 연료 중 엘피지(Liquefied Petroleum Gas) 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 장점이 있기 때문에 일 부의 승용차와 승합차 등에 사용되고 있으며 대형차에도 적용시킬 예정에 있다.

상기 자동차의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 이를 기화시키게 되면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에 가솔린과 경유에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게 되며 베이퍼록(Vapor-Lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상의 발생을 방지할 수 있어 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 그 적용 범위가 점차로 증가되고 있는 추세이다.

여기서, 상기 엘피지 연료 장치는 연료 펌프를 이용하여 엘피지 연료를 액상으로 인젝터에 공급하고, 이 인젝터를 통해 엘피지 연료를 실린더로 분사하며, 이 분사된 이 엘피지 연료는 공기가 혼합한 후 기화하여 엔진을 구동시킨다.

따라서, 엘피지 및 가솔린 겸용 차량은 엘피지 연료 사용이 필요한 기화기(Vaporizer)와 믹서(Mixer) 및 엘피지 연료 탱크(Bomber), 엘피지 연료의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 엘피지 이씨유를 필수적으로 구비되어야 한다.

그러나, 최근 차량에는 이씨유의 인젝터 제어를 통해 LPG를 인젝터(Injector)를 통하여 연소실에 직접 분사 시키는 엘피아이(LPI: Liquefied Petroleum Injection) 방식을 채택하여 별도의 믹서와 증발기를 사용하지 않고, 연비 및 동력 성능이 향상시킬 수 있다.

이러한 일반적인 LPI 차량에 있어, 점화 스위치가 온되면, 상기 서브 엔진 제어 유닛(서브 ECU: Engine Control Unit)의 연료 펌프 구동 속도에 따라 연료 펌프는 최대 속도로 동작되므로, 상기 연료 탱크 안의 엘피지 연료가 액화 상태로 토 출된다. 즉, 상기 연료펌프는 항상 최대 속도로 동작되므로 최대 연료량이 토출된다.

그리고, 점화 스위치가 시동 위치로 놓이면, 상기 메인 ECU로부터 공기량에 따라 가솔린 인젝션신호를 발생하여 서브 ECU로 공급하고, 상기 서브 ECU는 상기 엔진 상태 정보에 따라 연료 분사량을 보정하여 가스 인젝션신호를 발생하고, 이 발생된 가스 인젝션신호를 가스 인젝터에 공급한다.

이러한 일반적인 LPI 차량에 있어, 상기의 서브 ECU에서 발생하는 연료 펌프 구동 속도는 엔진 부하량에 따라 통상 5단계 중 하나로 결정되며 가솔린 인젝션 신호와 무관하게 동작되므로, 실제 외기 온도 및 액체 연료 분사량에 따른 연료 펌프의 제어가 불가능하여 문제점이 있었다. 따라서, 실제 외기 온도 및 액체 연료 분사량에 따라 연료 펌프 구동 속도를 정밀하게 제어할 수 있는 별도의 로직이 필요하였다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 메인 ECU의 가솔린 인젝션 신호로부터 연료 분사량을 산출하고 산출된 연료 분사량 및 외기 온도에 따라 연료펌프 구동 속도를 결정함으로써, 연료펌프의 구동을 정밀하게 제어할 수 있도록 한 엘피아이 차량의 연료 펌프 구동 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 방법은,

서브 ECU(Engine Control Unit)를 통해 연료탱크 내의 액체 연료를 가스 인젝터로 토출시키는 연료펌프를 가지는 엘피아이 차량에 있어서,

a) 상기 서브 ECU에서 메인 ECU로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 수신하고 수신된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하는 단계;

b) 상기 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 기초하여 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클을 산출하는 단계; 및

c) 상기 서브 ECU에 저장된 산출된 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클 대비 액체 연료 분사량과 외부로부터 공급되는 외기 온도값에 따라 상기 연료 펌프 구동속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 c) 단계는, 상기 서브 ECU에 룩 업 테이블 형태로 저장된 액체 연료 분사량 및 외기 온도값 대비 연료 펌프 구동 속도값으로부터 상기의 연료 펌프 구동 속도를 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 가솔린 인젝션 신호로부터 액체 연료 분사량을 출력하고, 액체 연료 분사량 및 외기 온도에 따라 연료펌프 구동 속도를 결정함으로써, 연료펌프를 정확하게 제어할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 단 본 발명의 LPI 시스템을 채택한 차량을 일 예로 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 엘피아이 차량의 구성을 보인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엘피아이 차량은, 메인 ECU(Engine Control Unit)(10), 연료 탱크(11), 연료 펌프(13), 연료펌프 릴레이(15), 가스 인젝터(17), 연료공급라인(21), 연료리턴라인(22), 압력 센서(23), 연료압 레귤레이터(25), 및 서브 ECU(Engine Control Unit)(31)로 구성된다.

상기 서브 ECU(31)는 상기 메인 ECU(10)의 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클 대비 액체 연료 분사량과 상기의 액체 연료 분사량 및 외기 온도값 대비 연료 펌프 구동 속도값이 각각의 룩 업 테이블 형태로 저장되어 있다.

또한, 상기 서브 ECU(31)는 상기 메인 ECU(10)로부터 공급되는 가솔린 인젝션신호에 따라 연료펌프(13)를 구동시키기 위한 연료 펌프 구동 속도값을 발생하는 프로그램을 포함하고, 그에 더하여 상기 가솔린 인젝션 신호를 보정하여 가스 인젝션신호를 발생하여 가스 인젝터(17)로 공급하는 프로그램을 포함한다.

상기 서브 ECU(31)는 상기의 메인 ECU(10)로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하고, 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기의 비를 통해 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클을 산출하며, 룩 업 테이블 형태로 기 저장된 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클 대비 액체 연료 분사량과 상기의 액체 연료 분사량 및 외기 온도값 대비 연료 펌프 구동 속도값을 기초로 연료펌프(13)의 구동 속도를 결정하도록 구비된다.

상기 연료 탱크(11)는 엘피지 연료를 액화 상태로 저장한다.

점화 스위치(미도시됨)에 온 시 상기 연료펌프 릴레이(15)는 서브 ECU(31)에서 발생된 연료 펌프 구동 속도값에 대응되는 전압을 연료 펌프(13)로 제공하도록 구비된다.

상기 연료 펌프(13)는 이 연료 펌프 구동 속도값에 따라 구동되어 상기 연료 탱크(11) 안의 엘피지 연료를 액화 상태로 토출시키도록 구비된다.

그리고, 상기 가스 인젝터(17)는 상기 서브 이씨유(31)로부터 공급되는 가스 인젝션신호에 따라 상기 연료 탱크(11)에서 토출된 엘피지 연료를 연료공급라인(21)을 통해 액상 상태로 실린더(미도시됨) 내로 분사시킨다.

이와 같이 구비된 본 발명이 적용되는 엘피아이 차량에 있어, 점화 스위치(미도시됨)을 온 상태임을 나타내는 시동키 신호가 상기 서브 ECU(31)에 공급되면, 상기 서브 ECU(31)는 상기 연료 탱크(11)로부터 가스 인젝터(17)까지 연료의 압력을 생성시켜 운전을 위한 조건을 갖춘다.

즉, 상기 서브 ECU(31)는 메인 ECU(10)로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 수신하고, 수신된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하고, 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기의 비를 통해 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클을 산출하며, 룩 업 테이블 형태로 기 저장된 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클 대비 액체 연료 분사량과 상기의 액체 연료 분사량 및 외기 온도값 대비 연료 펌프 구동 속도값을 기초로 연료펌프(13)의 구동 속도를 결정한다.

즉, 상기 점화 스위치가 시동 위치 놓이면, 상기 서브 ECU(31)는 연료 펌프(13)를 구동시키기 위한 연료 펌프 구동 속도를 발생하고, 이 연료펌프 구동 속도값을 받은 연료펌프 릴레이(15)는 연료 펌프(13)를 작동시키기 위한 전원을 출력하며, 이 전원을 받은 연료 펌프(13)는 작동되어 연료공급라인(21)을 통해 상기 연료 탱크(11) 안의 엘피지 연료를 액화 상태로 토출시킨다.

이때 점화 스위치가 온되면, 연료 펌프(13)가 온상태로 동작되어 연료 탱크(11)와 가스 인젝터(17) 까지의 연료압은 연료 탱크(11)내의 연료압보다 소정치 이상으로 유지되며, 엘피지 가스는 액상을 유지된다.

이때 점화 스위치가 시동 위치에 놓으면, 상기 서브 ECU(31)의 제어에 따라 연료 펌프(13)에 의해 토출된 액상 연료는 액상 상태로 가스 인젝터(17)의 실린더(미도시됨) 내로 분사되고, 이 분사된 액상 엘피지 가스는 에어 클리너(미도시됨)을 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭발 행정을 실행한다. 그리고, 상기 여분의 엘피지 연료는 연료리턴라인(22)을 통해 연료 탱크(11)로 되돌려진다.

한편, 상기 압력 센서(23)에 의해 감지된 연료리턴라인(22)의 연료압은 상기 서브 이씨유(31)에 제공되고, 상기 서브 이씨유(31)는 연료리턴라인(22)의 연료압으로부터 연료 탱크(11) 내의 연료압을 산출하고, 이 산출된 연료 탱크(11) 내의 연료압에 따라 연료리턴라인(22)의 연료압과 연료 탱크(11)의 연료압을 차가 5bar로 일정하게 유지되도록 하는 제어 신호를 발생한다.

상기 서브 이씨유(31)의 제어 신호는 연료압 레귤레이터(25)에 제공되고, 이 제어 신호를 받은 연료압 레귤레이터(25)는 작동되어 상기 연료리턴라인(22)의 연료압과 연료 탱크(11)의 연료압을 차가 5bar로 일정하게 유지된다.

도 2는 도 1에 도시한 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 서브 ECU(31)는 메인 ECU(10)로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클에 대응되는 액체 연료 분사량값과, 상기 액체 연료 분사량 및 외기 온도값에 대응되는 연료 펌프구동 속도값이 저장되어 있다. 상기의 액체 연료 분사값과 연료 펌프 구동 속도값은 소정회의 학습을 통해 얻어진 결과값이다.

상기 서브 ECU(31)는 외부로부터 공급되는 흡입 공기량에 따라 발생된 메인 ECU(10)의 가솔린 인젝션신호를 수신하고(101), 수신된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하며(103), 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기의 비를 통해 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클을 연산한다(105). 이러한 연산 과정을 통해 상기 서브 ECU(31)는 기 저장된 상기 가솔린 인젝션 신호의 듀티 싸이클 대비 액체 연료 분사값을 기초하여 액체 연료 분사량을 출력한다(107).

또한, 상기 서브 ECU(31)는 외기 온도값을 수신하고(109), 수신된 외기 온도값과 상기 단계(107)를 통해 수신된 액체 연료 분사량 대비 기 저장된 연료 펌프 구동 속도값을 출력하고(111), 상기의 연료 펌프 구동 속도를 연료 펌프 릴레이(15)를 통해 상기의 연료 펌프(13)에 공급한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 연료펌프 제어 방법은, 가솔린 인젝션 신호로부터 액체 연료 분사량을 출력하고, 액체 연료 분사량 및 외기 온도에 따라 연료펌프 구동 속도를 결정함으로써, 연료펌프를 정확하게 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사 상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. 서브 ECU(Engine Control Unit)를 통해 연료탱크 내의 액체 연료를 가스 인젝터로 토출시키는 연료펌프를 가지는 엘피아이 차량에 있어서,

   a) 상기 서브 ECU에서 메인 ECU로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 수신하고 수신된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 산출하는 단계;

   b) 상기 산출된 가솔린 인젝션 신호의 지속 시간 및 주기를 기초하여 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클을 산출하는 단계; 및

   c) 상기 서브 ECU에 저장된 산출된 가솔린 인젝션 신호의 듀티 사이클 대비 액체 연료 분사량과 외부로부터 공급되는 외기 온도값을 기초하여 상기 연료 펌프 구동속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법
2. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계는, 상기 서브 ECU에 룩 업 테이블 형태로 저장된 액체 연료 분사량 및 외기 온도값 대비 연료 펌프 구동 속도값으로부터 상기의 연료 펌프 구동 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법.

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