KR100907770B1 - 하이브리드 ｌｐｉ 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선방법 - Google Patents

하이브리드 ｌｐｉ 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법에 관한 것으로, 전자식 연료 펌프의 작동 및 연료 라인 압력을 제어하는 인터페이스 박스(IFB)와, 엔진을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛과, 하이브리드 차량 전체를 제어하는 하이브리드 컨트롤 유닛이 구비된 하이브리드 LPI 차량에 있어서, 상기 인터페이스 박스는 시동 키가 온(on) 상태인지 판단하는 단계; 상기 시동 키가 온 상태이면 엔진이 정지 상태인지 판단하는 단계; 엔진이 정지 상태이면 아이들 스탑(Idle Stop) 상태인지 판단하는 단계; 및 엔진이 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 계속 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하이브리드, LPI, 아이들 스탑, 펄스 폭 변조, 전자식 연료 펌프

Description

하이브리드 ＬＰＩ 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법{Method for improving departure efficiency after idle stop of hybrid LPI vehicle}
본 발명은 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 진입 상태에서 적절한 라인 압력이 유지될 수 있도록 연료 펌프를 구동시킴으로써 작동 소음 및 차량의 발진 성능을 개선할 수 있는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법에 관한 것이다.
LPI(Liquid Petroleum Injection) 방식이란 LPG 액상 연료분사 방식으로, 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료방식과는 달리 연료탱크 내에 연료 펌프를 설치하고 연료 펌프에 의해 고압(5~15bar)으로 송출되는 액상 연료를 인젝터로 분사하여 엔진을 구동하는 구조를 말한다.
LPI 차량의 경우 액상의 연료를 분사하는 방식이므로 공기와 혼합하는 형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성 부품은 삭제되고, 고압 인젝터, 봄베 내장형 연료펌프, 특수 재질의 연료공급 파이프, LPI 전용 ECU, 연료압력을 조절해주는 레귤레이터 등이 적용되어 있다.
이러한 LPI 차량의 경우 시동성 개선을 위해 시동 키(ignition key)의 온(on)시 일정 시간(t) 동안 일정 Duty(p)로 연료 펌프를 구동하여 연료 라인압을 봄베 압력 대비 5bar 이상으로 끌어 올려준다. 시동 키의 온 상태에서 장시간 연료 펌프를 구동시키면 펌프 구동 소음을 유발하기 때문에 t 시간 이후에는 연료 펌프를 다시 꺼주므로 연료 라인압은 다시 봄베 압력으로 떨어지게 된다.
연료 라인압이 충분히 생성된 후에 시동을 걸게 되면 시동이 잘 걸리지만, t 시간 이후에는 펌프 구동이 중단되어 연료 라인압도 다시 봄베 압력으로 떨어지기 때문에 t 시간 이후에 시동을 걸게 되면 시동이 잘 안걸리는 문제가 발생한다.
또한, 시동 키 오프(off) 상태에서 시동 키를 다시 온하게 되면 연료 라인의 컷 솔 밸브에서 '딸깍'하는 작동 소음이 들리며, 이는 연료 펌프의 구동 소음보다 훨씬 크게 인지되는 수준이다.
이와 같은 문제는 기존 하이브리드 차량에 LPI 시스템을 적용한 하이브리드 LPI 차량의 경우에도 나타나는데, 하이브리드 LPI 차량의 경우 아이들 스탑(Idle Stop) 상태에서 LPI 연료시스템을 제어하는 IFB(Interface Box)는 엔진이 정지 상태이기 때문에 연료 펌프의 구동을 멈추게 된다. 그러면 기존에 연료 라인에 형성되어 있던 라인 압력이 시간이 지남에 따라 봄베 압력과 동일한 상태로 낮아지게 된다.
연료 라인 압력이 봄베 압력과 동일한 상태에 도달하기 전까지는 아이들 스탑을 유지한 후에 재출발시 초기 모터 시동이 잘 이루어지나, 연료 펌프가 LPI 라인 압력을 봄베 압력과 5bar 이상 차이나게 가압하는데 필요한 시간이 아이들 스탑 이후 모터 시동이 이루어지는 시간에 비해 상대적으로 매우 오래 걸리게 된다. 따라서 차량 발신시 필요한 연료가 충분히 공급되지 않아 RPM Hump 및 이상 쇼크, Hesitation을 유발하며 심할 경우 엔진 Stall을 유발할 수도 있다(도 1 참조).
또한, 매번 아이들 스탑 진입 상태에서 모터 시동이 이루어질 때마다 연료 펌프가 오프 상태에서 다시 온 상태가 되면서 컷 솔 밸브의 작동 소음을 발생시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 진입 상태에서 적절한 라인 압력이 유지될 수 있도록 연료 펌프를 구동시킴으로써 작동 소음 및 차량의 발진 성능을 개선할 수 있는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자식 연료 펌프의 작동 및 연료 라인 압력을 제어하는 인터페이스 박스(IFB)와, 엔진을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛과, 하이브리드 차량 전체를 제어하는 하이브리드 컨트롤 유닛이 구비된 하이브리드 LPI 차량에 있어서, 상기 인터페이스 박스는 시동 키가 온(on) 상태인지 판단하는 단계; 상기 시동 키가 온 상태이면 엔진이 정지 상태인지 판단하는 단계; 엔진이 정지 상태이면 아이들 스탑(Idle Stop) 상태인지 판단하는 단계; 및 엔진이 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 계속 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법을 제공한다.
상기 아이들 스탑 여부 판단 단계에서 엔진이 아이들 스탑 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 2단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 시동키 온 시점에서 구동되어 일정 시간 경과후 오프되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 정지 여부 판단 단계에서 엔진이 정지 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 3단계에 따라 제어하여 정상 개방 경로에 따라 전자식 연료 펌프가 제어되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시동 키 온 여부 판단 단계에서 시동 키가 온 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 4단계에 따라 제어하여 일정 시간 지연 후 전자식 연료 펌프를 오프하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진이 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 계속 구동되도록 제어하는 단계에서는 전자식 연료 펌프를 최저 속도로 구동하여 탑승자에게 소음이 전달되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진이 정지 상태이면 아이들 스탑(Idle Stop) 상태인지 판단하는 단계에서 상기 인터페이스 박스는 상기 엔진 컨트롤 유닛 또는 하이브리드 컨트롤 유닛으로부터 아이들 스탑 신호를 캔(CAN) 통신으로 전달받는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법은 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 진입 상태에서 적절한 라인 압력이 유지될 수 있도록 연료 펌프를 구동시킴으로써 연료 펌프의 작동시 발생하는 컷 솔 밸브의 작동 소음을 방지하여 불쾌감 유발을 방지할 수 있으며, 차량의 아이들 상태에서도 연료 펌프가 계속 구동되어 적절한 연료 라인 압이 유지되므로 차량의 발진 성능을 개선하는 효과가 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 종래의 하이브리드 LPI 차량의 제어 로직에 따른 이상 쇼크 발생 상황을 도시한 그래프이며, 도 2는 본 발명의 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법을 적용한 제어 로직을 도시한 순서도이고, 도 3은 도 2에 따른 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존 LPI 차량에 적용중인 IFB(Interface Box) 로직을 그대로 하이브리드 LPI 차량에 적용하게 되면 엔진의 아이들 스탑(Idle Stop) 후 발진 시 쇼크 및 엔진 회전수(RPM)의 hesitation(지연)이 발생한다.
이는 엔진의 아이들 스탑 진입 구간 동안 전자식 연료 펌프(Electric Fuel Pump, 이하 EFP와 혼용하기로 함)의 PWM Duty(펄스 폭 변조 값)가 0%(전자식 연료 펌프의 정지)이므로 라인 압력이 형성되기 전에 엔진이 구동함으로써 발생하는 현상을 보여주는 것이다.
또한, 매번 아이들 스탑 진입 상태에서 모터 시동이 이루어질 때마다 연료 펌프가 오프 상태에서 다시 온 상태가 되면서 컷 솔 밸브의 작동 소음을 발생시키는 문제가 있어 이를 해결하기 위하여 하이브리드 LPI 차량에 다음과 같은 로직을 적용한 것이다.
하이브리드 LPI 차량에는 기존 하이브리드 차량에 적용된 엔진 토크를 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU), 하이브리드 차량 전체 제어를 위한 하이브리드 컨트 롤 유닛(HCU), 변속기 컨트롤 유닛(TCU)이나 모터 컨트롤 유닛(MCU) 및 차체제어모듈(BCM)등이 구비되고, 이외에도 LPI 연료 시스템을 제어하기 위한 인터페이스 박스(IFB)가 구비되며, 다음의 로직은 인터페이스 박스에서 수행된다(본 발명의 로직이 적용된 부분은 A 부분에 해당함).
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 인터페이스 박스는, 시동 키(Ignition key)가 온(on) 상태인지를 판단하고(S100), 시동 키가 온 상태이면 엔진이 정지 상태인지를 판단한다(S200).
엔진이 정지 상태이면 하이브리드 컨트롤 유닛 또는 엔진 컨트롤 유닛으로부터 아이들 스탑(Idle Stop) 신호를 캔(CAN) 통신으로 전달받아 엔진이 아이들 스탑 상태인지 판단하고(S300), 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프(Electric Fuel Pump, EFP)를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어한다(S400).
펄스 폭 변조(PWM) 1단계의 제어는 아이들 스탑 상태에서 전자식 연료 펌프의 구동을 멈추지 않고 계속 구동되게 하는 것으로, 전자식 연료 펌프의 작동 중 소음을 감안하여 연료 라인 압력이 유지될 수 있는 적정한 PWM Duty 값으로 전자식 연료 펌프를 구동시키는 것이다.
아이들 스탑시의 PWM Duty 값에 따라 전자식 연료 펌프의 속도를 조절할 수 있는 변수를 설정하여 전자식 연료 펌프의 구동 속도를 조절한다. 아이들 스탑은 엔진이 정지되어 있는 상태이므로 전자식 연료 펌프의 구동음이 탑승자에게 소음으로 들리기 쉽기 때문에 최저 속도로 구동되도록 하여 연료 라인의 필요 라인압만 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 S300의 단계에서 엔진이 아이들 스탑 상태가 아니면, 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 2단계에 따라 제어한다(S410).
펄스 폭 변조(PWM) 2단계는 엔진이 아이들 스탑 상태가 아니면 초기 운전자가 시동을 걸기 전 엔진이 일반 정지 상태인 것을 나타내므로 시동 관련 EFP 제어 로직을 적용한다. 즉, 시동 키의 온(on) 시점에서 전자식 연료 펌프를 구동하고, 일정 시간이 지나 연료 라인 압력이 유지되면 EFP를 정지하는 것이다.
상기 S200의 단계에서 엔진이 정지 상태가 아니면 엔진이 작동중인 상태이므로 일반적인 엔진 작동시에 해당하는 펄스 폭 변조(PWM) 제어 3단계에 따라 제어한다(S420). 이는 정상 개방 경로 EFP 제어에 해당되며 종래의 LPI 차량에 적용되는 로직이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 S100의 단계에서 시동 키가 오프(off) 된 경우에는 펄스 폭 변조(PWM) 제어 4단계에 따라 전자식 연료 펌프를 제어한다(S430). 시동 키가 오프라는 것은 운전자가 강제로 시동 키를 오프한 것이므로, 일정 시간 동안 지연 시간(delay time)을 가진 후 전자식 연료 펌프를 정지하여 재시동에 대비한다. 이 역시 종래의 LPI 제어 로직에 해당한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전자식 연료 펌프의 PWM Duty가 15%일 때를 예로 든다면, 엔진의 아이들 스탑 진입 구간 동안 전자식 연료 펌프는 정지되지 않고 15%의 PWM Duty 값으로 구동되고 있으므로 필요한 연료 라인 압력은 10bar를 유지할 수 있다.
따라서 아이들 스탑 해지 후 발진시 쇼크가 발생하지 않으며, 엔진 RPM 역시 정상적인 프로필을 나타낸다.
또한, 전자식 연료 펌프가 계속 구동되고 있기 때문에 EFP의 정지 후 작동시 발생하는 컷 솔 밸브의 소음도 방지할 수 있다.
한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래의 하이브리드 LPI 차량의 제어 로직에 따른 이상 쇼크 발생 상황을 도시한 그래프.
도 2는 본 발명의 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법을 적용한 제어 로직을 도시한 순서도.
도 3은 도 2에 따른 그래프.

Claims (6)

  1. 전자식 연료 펌프의 작동 및 연료 라인 압력을 제어하는 인터페이스 박스(IFB)와, 엔진을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛과, 하이브리드 차량 전체를 제어하는 하이브리드 컨트롤 유닛이 구비된 하이브리드 LPI 차량에 있어서,
    상기 인터페이스 박스는 시동 키가 온(on) 상태인지 판단하는 단계(S100);
    상기 시동 키가 온 상태이면 엔진이 정지 상태인지 판단하는 단계(S200);
    엔진이 정지 상태이면 아이들 스탑(Idle Stop) 상태인지 판단하는 단계(S300); 및
    엔진이 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 계속 구동되도록 제어하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아이들 스탑 여부 판단 단계(S300)에서 엔진이 아이들 스탑 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 2단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 시동키 온 시점에서 구동되어 일정 시간 경과후 오프되도록 제어하는 단계(S410)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 정지 여부 판단 단계(S200)에서 엔진이 정지 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 3단계에 따라 제어하여 정상 개방 경로에 따라 전자식 연료 펌프가 제어되도록 하는 단계(S420)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시동 키 온 여부 판단 단계(S100)에서 시동 키가 온 상태가 아니면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조 4단계에 따라 제어하여 일정 시간 지연 후 전자식 연료 펌프를 오프하도록 제어하는 단계(S430)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔진이 아이들 스탑 상태이면 전자식 연료 펌프를 펄스 폭 변조(PWM) 1단계에 따라 제어하여 상기 전자식 연료 펌프가 계속 구동되도록 제어하는 단계에서는 전자식 연료 펌프를 최저 속도로 구동하여 탑승자에게 소음이 전달되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔진이 정지 상태이면 아이들 스탑(Idle Stop) 상태인지 판단하는 단계에서 상기 인터페이스 박스는 상기 엔진 컨트롤 유닛 또는 하이브리드 컨트롤 유닛으로부터 아이들 스탑 신호를 캔(CAN) 통신으로 전달받는 것을 특징으로 하는 하이브리드 LPI 차량의 아이들 스탑 후 발진성 개선 방법.
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