KR100897156B1 - 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

가솔린 연료 및 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 바이 퓨얼 차량에서 미리 정해진 실린더 순서에 따라 순차 연료 전환을 실행하여 연료 전환 시 발생하는 엔진 충격을 방지할 수 있도록 한 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 인젝터를 통해 실린더 내로 연료 분사하는 가솔린 엔진 제어 유닛를 포함하는 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치에 있어서, 캠 축에 설치되어 캠 축의 롱 투스를 감지하여 캠 신호를 출력하는 캠 센서와, 크랭크 축에 설치되어 휠의 톱니를 감지하여 크랭크 축 신호를 출력하는 크랭크 축 센서를 포함하되, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛은, 외부로부터 제공된 연료 전환 신호를 수신한 경우 상기 캠 신호의 수신 후 상기 크랭크 축 신호의 카운팅 수가 소정치에 도달될 때마다 다수의 실린더 중 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 실린더의 사용 연료 전환을 실행하도록 구비된다.

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Description

바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANGING FUEL OF BI FUEL CAR}

본 발명은 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 미리 정해진 실린더 순서에 따라 사용 연료 전환을 순차적으로 실행하여 연료 전환 시 발생하는 엔진 충격을 방지할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 바이 퓨얼 차량에 사용되는 연료는 가솔린 또는 가스를 사용하며, 상호 장단점을 보완하기 위해 가솔린과 압축 천연 가스인 씨엔지(CNG: Compressed Natural Gas) 또는 가솔린과 액화 석유 가스인 엘피지(LPG : Liquid Platum Gas)중 하나를 겸용토록 하고 있다.

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

한편, 연료 탱크 내의 가솔린 연료는 가솔린 엔진 제어 유닛에서 발생하는 가솔린 인젝션 신호를 제공받아 가솔린 인젝터에 공급된다.

이러한 가솔린과 씨엔지 연료를 사용 가능한 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 되는 것을 방지하기 위해 사용 연료 전환이 이루어지게 된다.

이때 연료가 전환하는 순간부터 얼마간은 엔진의 토크에 불안정한 변화가 발생하게 되는데, 그 이유는 연료 전환 시 모든 실린더의 연료가 동시에 전환되기 때문이다.

즉, 연료 전환 시점에 연료의 특성 차로 인해 순간적으로 희박 또는 농후 공연비가 형성되므로, 연료 전환 신호 수신 후 엔진 토크가 소실되어 승차감이 저하되고 이러한 엔진 토크의 갑작스런 소실을 제거하기 위해 매우 복잡한 연료 분사량 또는 변속 제어를 실행하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 모든 실린더의 연료를 동시에 전환하는 방법을 개선하여 사용 연료를 순차적으로 전환함으로써, 토크 변화로 인해 발생하는 엔진 충격을 여러 차례에 걸쳐 분산시킴으로써 바이 퓨얼 차량의 운전 성능을 향상시킬 수 있는 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

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

인젝터를 통해 다수의 실린더 내로 연료 분사하는 가솔린 엔진 제어 유닛을 포함하는 바이 퓨얼 차량의 연료 차단 장치에 있어서,

캠 축에 설치되어 캠 축의 롱 투스를 감지하여 캠 신호를 출력하는 캠 센서와,

크랭크 축에 설치되어 휠의 톱니를 감지하여 크랭크 축 신호를 출력하는 크랭크 축 센서를 포함하되,

상기 가솔린 엔진 제어 유닛은,

외부로부터 제공된 연료 전환 신호를 수신한 경우 상기 캠 신호의 수신 후 상기 크랭크 축 신호의 카운팅 수가 소정치에 도달될 때마다 다수의 실린더 중 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 실린더의 사용 연료 전환을 실행하도록 구비되는 것을 특징으로 하고,

본 발명의 다른 관점에 따른 기술적 과제는,

a) 외부로부터 공급되는 연료 전환 신호를 수신하는 단계; 및

b) 외부로부터 공급되는 크랭크 축 신호의 카운팅수가 캠 신호 수신 후 소정치에 도달되는 지를 판단하고 소정치에 도달되는 경우 다수의 실린더 중 미리 정해진실린더의 순서에 따라 상기 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅 수가 소정치에 도달될 때마다 사용 연료 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 미리 정해진 실린더 순서에 따라 사용 연료를 순차적으로 전환함으로써, 연료 전환 시 연료 특성으로 인해 발생하는 엔진 충격을 다수의 작은 충격으로 나눔으로써 회전력의 변화를 최소화하고 바이 퓨얼 차량의 시동성 및 운전 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

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 가솔린 엔진 제어 유닛(30)을 통해 연료 전환 과정을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 내연 기관은, 캠 축에 설치되어 캠 축의 롱 투스를 감지하여 캠 신호를 출력하는 캠 센서(10)와,크랭크 축에 설치되어 휠의 톱니를 감지하여 크랭크 축 신호를 출력하는 크랭크 축 센서(20)를 포함하고, 캠 신호가 수신된 후 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달될 때 미리 정해진 순서에 따라 발생된 인젝션 신호(INJ1-INJ4)에 따라 제1 내지 제4 실린더(41-44)에 연료를 공급하여 엔진을 구동하는 가솔린 엔진 제어유닛(30)을 포함한다.

즉, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(30)은 외부로부터 연료 전환 신호가 수신되면, 상기 캠 신호가 수신된 후 카운팅된 크랭크 신호가 소정치에 도달될 때 마다 미리 정해진 실린더 순서에 따라 순차적으로 사용 연료를 전환하도록 구비된다. 이때 사용 연료 전환은 일 예로 4기통 실린더를 가지는 바이 퓨얼 차량에서 미리 정해진 실린더 순서에 따라 즉, 1번 - 4번 - 3번 - 2번 실린더 순으로 연료가 순차적으로 전환된다. 상기의 실린더 연료 전환 순서 및 연료 전환 시간은 일 예일 뿐 제작자에 의해 임의로 설정된다.

상기의 구성에 의하면, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(30)은 도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급되는 연료 전환 신호가 공급될 때 도 2의 b)에 도시된 캠 신호 수신 후 도 2의 c)에 도시된 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달될 때 도 2의 d)에 도시된 바와 같이 미리 설정된 다수의 실린더 군 중 제2 실린더(INJ2)의 사용 연료 전환을 실행하고, 도 2의 b)에 도시된 캠 신호 수신 후 도 2의 c)에 도시된 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달될 때 제1 실린더(INJ1)의 사용 연료 전환을 실행한다.

상기의 과정은 캠 신호의 수신 후 카운팅된 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달될 때마다 실행되며, 모든 실린더(41-44)의 사용 연료 전환이 이루어질 때까지 반복 실행된다.

상기의 가솔린 엔진 제어 유닛(30)을 통해 바이 퓨얼 차량의 사용 연료 전환 과정을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 여기서, 본 발명이 적용되는 4개의 실린더가 장착된 4기통 바이 퓨얼 차량를 일 예로 설명한다.

먼저, 단계(101)에서, 외부로부터 공급되는 연료 전환 신호를 수신한 후 단계(103)로 진행한다.

상기 단계(103)에서 수신된 연료 전환 신호가 사용 연료 전환을 요구하는 하이 레벨인 지를 판단하고, 단계(103)의 판단 결과 하이 레벨인 경우 단계(104)로 진행하고, 상기 단계(104)는 캠 센서(10)로부터 공급되는 캠 위치 신호와 크랭크 각 센서(20)로부터 공급되는 크랭크 축 신호를 수신한 후 단계(105)로 진행한다.

이어 상기 단계(105)에서는 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치 도달하였는 지를 판단하고, 상기 단계(105)의 판단 결과 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달한 경우 단계(107)를 통해 미리 정해진 제2 실린더(INJ2)의 사용 연료 전환을 실행한다.

그리고, 단계(109)에서, 모든 실린더의 사용 연료 전환이 이루어졌는 지를 판단하고, 상기 단계(109)의 판단 결과 모든 실린더의 사용 연료 전환이 이루어지지 않았다고 판단되면 단계(104)로 진행한다.

이 후 상기 단계(105)에서 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치 도달된 경우 단계(107)로 진행한다. 그러나, 이때 상기 단계(107)에서는 제1 실린더(INJ1)의 사용 연료 전환을 실행한다.

그리고, 단계(109)에서, 모든 실린더(41-44)의 사용 연료 전환이 이루어졌는 지를 판단하고, 상기 단계(109)의 판단 결과 모든 실린더의 사용 연료 전환이 이루어지지 않았다고 판단되면 단계(104)로 진행한다.

이후 상기 단계(105)에서 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치 도달된 경우 단계(107)로 진행한다.

상기 단계(107)에서는 제3 실린더(INJ3)의 사용 연료 전환이 완료되면, 다음 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅값이 소정치에 도달될 때 마다 제4 실린더(INJ4)의 사용 연료 전환이 이루어진다. 따라서, 상기의 과정을 통해 모든 실린더(41-44)의 사용 연료 전환이 이루어진다.

즉, 상기 가솔린 엔진 제어 유닛(30)에서 미리 정해진 순서(INJ2→INJ1→INJ3→INJ4)의 순서에 따라 사용 연료 전환이 이루어지므로, 급격한 사용 연료 전환으로 인한 엔진 토크의 소실이 제거된다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치의 구성을 보인 도이다.

도 2는 도 1에 도시된 각 부의 출력 신호를 보이 파형도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 과정을 보인 플로우챠트이다.

Claims (2)

1. 인젝터를 통해 실린더 내로 연료 분사하는 가솔린 엔진 제어 유닛을 포함하는 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치에 있어서,

   캠 축에 설치되어 캠 축의 롱 투스를 감지하여 캠 신호를 출력하는 캠 센서와,

   크랭크 축에 설치되어 휠의 톱니를 감지하여 크랭크 축 신호를 출력하는 크랭크 축 센서를 포함하되,

   상기 가솔린 엔진 제어 유닛은,

   외부로부터 제공된 연료 전환 신호를 수신한 경우 상기 캠 신호의 수신 후 상기 크랭크 축 신호의 카운팅 수가 소정치에 도달될 때마다 다수의 실린더 중 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 실린더의 사용 연료 전환을 실행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 장치.
2. a) 외부로부터 공급되는 연료 전환 신호를 수신하는 단계; 및

   b) 외부로부터 공급되는 크랭크 축 신호의 카운팅수가 캠 신호 수신 후 소정치에 도달되는 지를 판단하고 소정치에 도달되는 경우 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 상기 캠 신호 수신 후 크랭크 축 신호의 카운팅 수가 소정치에 도달될 때마다 다수의 실린더의 사용 연료 전환을 순차 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료 전환 방법.

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