KR100834709B1 - 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법 - Google Patents

Abstract

가솔린 연료 및 가스 연료를 겸용으로 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량에서 연료 탱크 내에 남아 있는 가스 연료량으로 연료 경고 시점 및 연료 전환 시점을 정확하게 판정할 수 있도록 한 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 공급하여 엔진을 구동하는 가솔린 엔진 제어 유닛 및 인터페이스 박스를 가지는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법에 있어서, a) 상기 가솔린 엔진 제어 유닛에서 시동 온 후 현재 연료 탱크 내에 남아 있는 가스 연료량으로부터 가스 질량을 연산하는 단계; b) 상기 가스 질량을 가솔린 연료량으로 환산하여 환산 연료량을 출력하는 단계; 및 c) 상기 환산 연료량에 따라 연료 경고 및 연료 전환을 실행하는 단계를 포함하고, 본 발명에 의하면, 연료 탱크에 남아 있는 가스 연료의 연료량을 가솔린 연료량으로 환산한 후 환산 연료량에 따라 가스 연료 경고 및 사용 연료 전환을 정확하게 실행함으로써, 연료 탱크 내의 가스 연료량을 저가로 정확하게 판정하여 가스 연료에 대한 연료 경고 및 연료 전환을 정확하게 실행할 수 있게 된다.

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Description

바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING GAS FUEL OF BI FUEL CAR}

본 발명은 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이 퓨얼 차량에서 연료 탱크에 남아 있는 가스 연료량을 가솔린 연료량으로 환산하여 연료 경고 및 연료 전환을 정확하게 실행할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 바이 퓨얼(Bi-Fuel) 차량에 사용되는 연료는 가솔린 또는 가스를 사용하며, 상호 장단점을 보완하기 위해 가솔린과 가스 연료를 겸용으로 사용하고 있으며, 이때 가스 연료로는 압축 천연 가스인 씨엔지(CNG: Compressed Natural Gas) 또는 액화 석유 가스인 엘피지(LPG : Liquid Platum Gas) 중 하나를 사용하고 있다.

이러한 바이 퓨얼 차량은 가솔린 엔진 제어 유닛으로부터 공급되는 인젝션 신호를 제공받아 인터페이스 유닛에서 가스 인젝션 신호를 발생하고, 이러한 가스 인젝션 신호에 따라 연료 탱크 내의 가스 연료(LPG 또는 CNG)를 가스 인젝터에 공급하도록 구비된다.

그러나, 가솔린 연료 및 씨엔지 연료를 겸용으로 사용하는 바이 퓨얼(bi-fuel) 차량에 있어서, 하나의 연료만을 반복적으로 사용하는 경우, 특히 씨엔지 연료의 경우 가솔린 연료에 비해 윤할 작용이 없으므로 씨엔지 연료에 대한 내연 기관의 마모가 발생하게 되었다.

이러한 가솔린과 씨엔지 연료를 사용 가능한 바이 퓨얼(bi-fuel) 차량에 있어서, 하나의 연료(특히 씨엔지 연료)만을 반복적으로 사용하는 경우, 가솔린 연료만을 사용하는 차량에 비해 엔진의 수명을 크게 단축시키는 경향이 있는데, 이는 가솔린과 비교하여 씨엔지의 연소가스가 윤활 작용이 부족하고, 또한 배기 쪽 부품의 표면에 탄소를 포함한 고분자물질의 피막을 형성하지 못해 배기가스와 배기밸브의 표면 사이의 열저항이 낮아지기 때문으로 해석된다. 결과적으로 바이 퓨얼 엔진(특히 가솔린과 씨엔지)의 내구성 실험 도중 엔진이 고장 나는 사건이 여러 차례 보고된 바 있다.

이러한 기존의 가솔린 연료를 이용한 차량에서의 연료량은 연료 탱크 내에 장착되는 뜨개(Floator)의 기계적 측정방법 또는 연료 탱크 내에 장착되는 연료 레벨 센서의 전기적 신호에 의해 측정되었다.

그러나, 고압 가스 상태의 연료 탱크 안에 뜨개를 넣을 수 없을 뿐더러 넣었다 하더라고 뜨개가 작동될 수 있는 액체 연료가 아니므로 가스 연료를 사용하는 차량(바이 퓨얼 또는 모노 퓨얼)에서의 가스 연료는 일반 가솔린 연료와 같이 뜨개 또는 연료 레벨 센서를 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스 연료에 대한 연료 온도 및 연료 압력을 기초하여 가스 질량을 설정하고 가스 질량을 가솔린 연료량을 환산하며 환산 연료량을 기초하여 가스 연료에 대한 연료 경고 및 사용 연료 전환을 실행함으로써, 가스 연료량을 저가로 정확하게 측정하여 가스 연료에 대한 연료 경고 및 사용 연료 전환을 정확하게 실행할 수 있는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법은,

가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 공급하여 엔진을 구동하는 가솔린 엔진 제어 유닛 및 인터페이스 유닛을 가지는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법에 있어서,

a) 상기 인터페이스 유닛에서 시동 온 후 가스 연료에 대한 연료 온도 및 연료 압력을 기초하여 연료 탱크 내에 남아 있는 가스 연료의 가스 질량을 연산하는 단계;

b) 상기 가스 질량을 가솔린 연료량으로 환산하여 환산 연료량을 출력하는 단계; 및

c) 상기 환산 연료량에 따라 가스 연료에 대한 연료 경고 및 연료 전환을 실 행하는 단계를 포함하고,

여기서, 상기 b) 단계의 환산 연료량은, 상기 a) 단계에서 연산된 가스 질량(kg)과 변환 상수(L/kg)의 곱으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계는,

c-1) 상기 b) 단계에서 환산된 가스 연료량이 연료량 경고 표시 한계값과 비교하는 단계;

c-2) 상기 c-1) 단계의 비교 결과 연료량 경고 표시 한계값보다 작은 경우 시동 온 후 동작하는 카운터의 카운팅값을 통해 기 설정된 소정 시간이 경과되었는 지를 판단하고 상기의 소정 시간이 경과한 경우 상기 b) 단계의 환산 연료량을 사용 연료 전환 한계값과 비교하는 단계; 및

c-3) 상기 c-2) 단계의 비교 결과 환산 연료량이 사용 연료 전환 한계값보다 작은 경우 가솔린 연료로 사용 연료를 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연료 탱크에 남아 있는 가스 연료의 연료량을 가솔린 연료량으로 환산한 후 환산 연료량에 따라 가스 연료에 대한 연료 경고 및 사용 연료 전환을 정확하게 실행함으로써, 연료 탱크 내의 가스 연료량을 저가로 정확하게 판정하여 가스 연료에 대한 연료 경고 및 연료 전환을 정확하게 실행할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연료 탱크에 남아 있는 가스 연료의 연료량을 가솔린 연료량으로 환산한 후 환산 연료량에 따라 가스 연료에 대한 연료 경고 및 사용 연료 전환을 정확하게 실행함으로써, 연료 탱크 내의 가스 연료량을 저가로 정확하게 판정하여 가스 연료에 대한 연료 경고 및 사용 연료 전환을 정확하게 실행할 수 있는 효과를 얻는다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 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.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예에서는 압축 천연 가스 연료인 씨엔지와 가솔린 연료를 겸용으로 사용하는 바이 퓨얼 차량을 일례로 설명한다.

도 1은 본 발명의 가솔린 및 씨엔지 연료를 사용할 수 있는 바이 퓨얼 차량의 구성을 보인 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인터페이스 유닛(60)을 통해 연료 전환 과정을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 씨엔지 연료에 대한 내연 기관은, 씨엔지(CNG: Compressed Natural Gas) 연료를 가압 상태로 저장 하는 연료탱크(1)와, 연료탱크(1)에 저장된 씨엔지 연료가 유입되며 유입된 씨엔지 연료의 압력을 기 설정된 임계값 이하로 감압하여 토출하는 압력 조정기(30)와, 압력 조정기(30)에서 토출된 연료가 유입되며 유입된 씨엔지 연료를 엔진(3)의 부하상태에 따라 정량 제어하는 복수개, 예를 들면 5-10개의 솔레노이드에 의해 정량 제어된 각각의 씨엔지 연료를 엔진(3)의 흡기 다기관으로 공급하는 연료 분배기(40)와, 상기 연료 분배기(40)의 복수개의 솔레노이드에 의해 정량 제어되어 분배된 연료를 엔진 흡기 다기관의 연소실 내로 분사하는 가스 인젝터(노즐, Nozzle)(50)와,

가솔린 엔진 제어 유닛(70)으로부터 캔 통신 라인을 통해 제공받은 엔진 회전수(RPM), 스로틀 위치 센서(TPS), 점화 시간 정보, 매니폴드 절대 압력(MAP), 냉각수 온도, 압력 조정기(30)의 연료 온도, 산소 신호 및 연료 분배기(40)의 적어도 2곳 이상에서의 압력 신호를 토대로 상기 연료분배기(40)의 복수개의 솔레노이드를 구동 제어하는 인터페이스 박스(60)를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량에 있어 가솔린 연료에 관련 내연 기관은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기의 인터페이스 유닛(60)은 가솔린 엔진 제어 유닛(70)으로부터 공급되는 인젝션 신호를 받아 가스 인젝션 신호로 변환하도록 구비된다.

상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)은, 제반 엔진 상태를 통해 계산된 인젝션 신호를 인터페이스 유닛으로 전송하고, 상기 인터페이스 유닛(60)은, 상기 가스 연료량을 통해 환산 연료량을 계산하고 계산된 환산 연료량을 근거하여 연료 경고 및 사용 연료 전환을 실행하도록 구비된다.

상기의 인터페이스 유닛(60)을 통해 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 과정을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

우선 상기의 인터페이스 유닛(60)은 우선 시동 온 후(101) 가스 연료 에 대한 연료 온도 신호 및 연료 압력 신호를 각각 수신하고(103) 수신된 연료 온도 신호 및 연료 압력 신호를 기초하여 가스 질량을 산출한다(105).

상기 가스 질량은 다음 수학식 1을 통해 연산된다.

상기의 과정을 통해 연산된 가스 질량은 상기의 인터페이스 유닛(60)을 통해 가솔린 연료량으로 환산하여 환산 연료량을 출력하고(107), 여기서, 상기 환산 연료량은 다음 수학식 2를 만족한다.

상기의 과정을 통해 얻어진 환산 연료량은 상기 인터페이스 유닛(60)을 통해 미리 저장된 연료량 경고 표시 한계값과 비교되고(109) 비교 결과 환산 연료량이 연료량 경고 표시 한계값 보다 작은 경우 연료 경고를 표시한 후(111), 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(70)에 미리 저장된 사용 연료 전환 한계값과 비교한다(113).

이때 상기 환산 연료량이 사용 연료 전환 한계값 보다 작은 경우 소정 직후부터 동작하는 카운터의 카운팅값이 기 설정된 소정 시간을 경과하였는 지를 판단하고(115), 소정 시간이 경과된 경우 상기 환산 연료량이 사용 연료 전환 한계값 보다 작은 것으로 판단하여 가솔린으로 사용 연료를 전환한다(117).

한편, 상기 환산 연료량이 연료량 경고 표시 한계값 보다 큰 경우 또는 사용 연료 전한 한계값 보다 큰 경우 본 프로그램을 종료한다.

도 1은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 구성을 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 연료 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연료 탱크 3 : 엔진

30 : 압력 조정기 40 : 연료 분배기

50 : 가스 인젝터 60 : 인터페이스 유닛

70 : 가솔린 엔진 제어 유닛

Claims (3)

1. 가솔린 연료 및 가스 연료를 각각의 인젝터로 제공하여 엔진을 구동하는 가솔린 엔진 제어 유닛 및 인터페이스 유닛을 가지는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법에 있어서,

   a) 상기 인터페이스 유닛에서 시동 온 후 가스 연료에 대한 연료 온도 및 연료 압력을 기초하여 연료 탱크 내에 남아 있는 가스 연료의 가스 질량을 연산하는 단계;

   b) 상기 가스 질량을 가솔린 연료량으로 환산하여 환산 연료량을 출력하는 단계; 및

   c) 상기 환산 연료량에 따라 가스 연료에 대한 연료 경고 및 연료 전환을 실행하는 단계를 포함하는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계의 환산 연료량은, 상기 a) 단계에서 연산된 가스 질량(kg)과 변환 상수(L/kg)의 곱으로 산출되는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항 중 한 항에 있어서, 상기 c) 단계는,

   c-1) 상기 b) 단계의 가솔린 연료량이 연료량 경고 표시 한계값과 비교하는 단계;

   c-2) 상기 c-1) 단계의 비교 결과 연료량 경고 표시 한계값보다 작은 경우 연료 경고 표시하는 단계;

   c-3) 시동 온 후 동작하는 카운터를 통해 기 설정된 소정 시간이 경과되었는 지를 판단하고 소정 시간이 경과한 경우 상기 b) 단계의 환산 연료량이 사용 연료 전환 한계값과 비교하는 단계; 및

   c-4) 상기 c-3) 단계의 비교 결과 환산 연료량이 사용 연료 전환 한계값보다 작은 경우 가솔린으로 사용 연료 전환을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 제어 방법.

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