KR100936303B1 - Method for controling amount of fuel on reduction of speed in LPI engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시동 후의 기화잠열에 의해 컷솔 온도가 감소함으로써 발생하는 감속시 농후 공연비 문제를 개선하도록 한 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법에 관한 것으로, LPI 엔진의 시동시 냉각수온과 시동후 경과시간의 함수인 가중치 팩터를 설정하는 단계; 및 미리 정해진 감속 연료량에 상기 가중치 팩터를 곱하여 감속시 연료량을 증량하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method of controlling the fuel amount during deceleration in an LPI engine to improve the rich air-fuel ratio problem during deceleration caused by a decrease in the temperature of the cutsol due to the latent heat of vaporization after starting. Setting a weight factor that is a function of; And increasing the fuel amount at the time of deceleration by multiplying a predetermined deceleration fuel amount by the weight factor.

LPI, 컷 솔레노이드, 냉각수온, 가중치 LPI, Cut Solenoid, Coolant Temperature, Weight

Description

LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법{Method for controling amount of fuel on reduction of speed in LPI engine}Method for controlling amount of fuel on reduction of speed in LPI engine

본 발명은 시동 후의 기화잠열에 의해 컷솔 온도가 감소함으로써 발생하는 감속시 농후 공연비 문제를 개선하도록 한 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of controlling fuel amount during deceleration in an LPI engine to improve the problem of rich air-fuel ratio during deceleration caused by a decrease in cutsol temperature due to latent heat of vaporization after starting.

LPG 엔진은 봄베(Bombe)에서 공급된 연료를 믹서와 기화기를 통해 기화시켜 엔진에 공급한다. 이렇게 믹서와 기화기를 이용하는 시스템에서는 ECU(Electronic Control Unit)에 의한 정밀제어가 어렵기 때문에 겨울철 시동이 어렵고, 동력성능 및 연비수준이 낮고, LPG 연료의 타르 문제로 인한 소비자의 정비주기 미준수로 인하여 아이들 불안정과 시동꺼짐 현상 등 여러 문제점들이 나타난다. The LPG engine vaporizes fuel supplied from the Bombe through a mixer and a carburetor to supply the engine. In the system using a mixer and a carburetor, it is difficult to start the winter season because it is difficult to control precisely by the ECU (Electronic Control Unit), low power performance and low fuel efficiency, and children due to the failure of the maintenance cycle due to the tar problem of LPG fuel. There are several problems, including instability and start-up.

이러한 기존 LPG 엔진의 문제들을 해결하기 위하여 제안된 엔진이 LPI(Liquefied Petroleum Injection)이다. LPI 엔진은 연료의 증기압력만으로 연료를 밀어내는 기존의 LPG 엔진과는 달리, LPG 봄베 내에 연료펌프를 설치하여 액 상의 LPG 연료를 연료공급라인을 통해 압송한 후 엔진에서 인젝터(Injector)를 통해 분사한다. 즉, LPI 엔진은 가솔린 차량과 같이 LPG를 인젝터를 통해 연소실에 직접 분사하는 방법을 채택함으로써 믹서와 기화기를 사용하지 않고 인젝터를 통한 ECU의 정밀제어에 의해 LPG를 연소실에 공급하여 연비 및 동력성능, 겨울철 시동성이 향상되고, 정비주기의 불만 등 과거 LPG 차량의 고질적인 문제점을 상당부분 해결할 수 있었다. 그러나 이러한 LPI 시스템에서도 개선되어야 할 여러 문제점이 있다. The proposed engine to solve the problems of the existing LPG engine is LPI (Liquefied Petroleum Injection). Unlike conventional LPG engines that push fuel only by steam pressure of fuel, LPI engine installs fuel pump in LPG cylinder to pump liquid LPG fuel through fuel supply line and then injects through injector from engine. do. In other words, the LPI engine adopts a method of injecting LPG directly into the combustion chamber through an injector like a gasoline vehicle, thereby supplying LPG to the combustion chamber by precise control of the ECU through the injector without using a mixer and a carburetor, thereby improving fuel efficiency, power performance, It has been able to solve many of the problems of LPG vehicles in the past, such as improved startability in winter and maintenance cycle complaints. However, there are a number of problems that need to be improved in these LPI systems.

기존 LPI 시스템에서, 소킹(Soaking) 중 연료 누기에 의한 시동 지연 및 탄화수소 배출(HC Emission)의 증가 문제를 개선하기 위해 인젝터 하단에 컷오프 솔레노이드 밸브(Cut-off solenoid valve)를 추가한 인젝터(이하, "컷솔 인젝터"라 함)가 개발되었다. 그러나, 저온 영역에서 분사된 연료가 컷오프 솔레노이드 밸브의 저항으로 인하여 원할하게 분사되지 못하여 이로 인하여 가속 및 감속시 공연비가 과다 희박/농후해지는 문제가 발생하였다. In the existing LPI system, an injector (Cut-off solenoid valve) is added to the bottom of the injector to improve the start-up delay caused by fuel leakage during soaking and the increase of HC emission. "Cutsol injectors" have been developed. However, the fuel injected in the low temperature region is not smoothly injected due to the resistance of the cutoff solenoid valve, which causes a problem that the air-fuel ratio is excessively lean / rich during acceleration and deceleration.

기존 양산 인젝터는 도 1과 같이 보텀피드(Bottom-feed)방식의 가솔린 인젝터를 사용하고 있으나 연료압력이 주행 중 7~11bar, 소킹 중 2~6bar수준(외기온 및 연료조성에 따라 변화됨)으로 가솔린엔진(주행 중 3.8bar, Soaking중 1bar이상수준)보다 높게 유지되므로 인젝터 니들(Needle)과 밸브의 시트부(Seat) 마모가 빨리 진행되며, 소킹 중 연료가 높은 압력의 기상을 유지하므로 연료 누기에 취약하다. 도 1에서, 도면부호 "11"은 "가솔린 인젝터", 도면부호 "12"는 "인젝터 하우징", 도면부호 "13"은 인젝터에서 분사된 연료가 인젝터 분사구에서 급격히 팽창하여 잠 열에 의해 인젝터 분사구에 아이싱(Icing)이 발생하지 않도록 하는 "태프론 튜브"이다. Conventional mass injectors use a bottom-feed gasoline injector as shown in FIG. 1, but the fuel pressure is 7 to 11 bar during driving and 2 to 6 bar during soaking (depending on ambient temperature and fuel composition). It keeps higher than (3.8bar during driving, 1bar or higher during soaking), so the wear of the injector needle and valve seat is fast, and the fuel keeps high pressure during soaking, making it vulnerable to fuel leakage. Do. In Fig. 1, reference numeral 11 denotes a "gasoline injector", reference numeral 12 denotes an "injector housing", reference numeral "13" denotes that fuel injected from the injector rapidly expands at the injector injection port, and is thus applied to the injector injection hole by latent heat. It is a "teflon tube" that does not cause icing.

도 2는 LPL 시스템에 적합하게 개발된 컷솔 인젝터를 보여 준다. 2 shows a cutsol injector developed for an LPL system.

도 2를 참조하면, 컷솔 인젝터는 솔레노이드(21), 스프링(22), 플런저(23), 플런저홀(24), 플런저팁(25), 밸브시트(26), 및 아이싱팁홀(Icing tip hole)(27) 등을 구비한다. 솔레노이드(21)는 플런저(23)를 들어 올리는 역할을 하며, 스프링(22)은 솔레노이드(21)가 자화되지 않을 경우에 플런저를 자신의 탄성 복원력으로 원위치로 복귀시킨다. 플런저팁(25)은 아이싱팁홀(27)을 차단하여 소킹시에 연료 누기를 차단한다. 밸브시트(26)는 고무재질로 제작되고 플런저팁(25)과 밀착되도록 플런저팁(25)이 안착되는 위치에 장착되어 연료의 누기를 차단한다. 아이싱팁홀(27)은 플런저홀(24)을 통과한 연료가 흡기관으로 배출되는 경로를 제공한다. 도 2에서, 도면부호 "28"은 "태프론 튜브"이다. 도 2와 같은 컷솔 인젝터는 생산차량 대수 대비 개발비와 단가를 감안할 때 양산성이 떨어져 인젝터 끝단에 누기 차단용의 컷솔밸브를 일체형으로 연결하는 방식으로 개발되었다. Referring to FIG. 2, the cutsol injector includes a solenoid 21, a spring 22, a plunger 23, a plunger hole 24, a plunger tip 25, a valve seat 26, and an icing tip hole. (27) and the like. The solenoid 21 serves to lift the plunger 23, and the spring 22 returns the plunger to its original position by its elastic restoring force when the solenoid 21 is not magnetized. The plunger tip 25 blocks the icing tip hole 27 to block fuel leakage during soaking. The valve seat 26 is made of a rubber material and is mounted at a position where the plunger tip 25 is seated to closely contact the plunger tip 25 to block leakage of fuel. The icing tip hole 27 provides a path through which the fuel passing through the plunger hole 24 is discharged to the intake pipe. In Fig. 2, reference numeral 28 denotes a "teflon tube". The cutsol injector as shown in FIG. 2 was developed in such a way that the cutsol valve for blocking leakage at the end of the injector was integrally connected to the end of the injector in consideration of development cost and unit cost compared to the number of production vehicles.

한편, 포트 인젝션 시스템(Port Injection system)의 가감속 연료 보정은 분사된 연료가 흡기밸브시트 주변에 웨팅(Wetting)되어 발생하는 현상 즉, Wall Wetting 현상에서 트랜스포트 딜레이(Transport delay)를 보정하기 위한 것이므로 도 3과 같이 연료의 증발 및 무화에 영향을 주는 흡기밸브시트 온도(Intake port주변온도)가 중요하다.Meanwhile, the acceleration / deceleration fuel correction of the port injection system is a phenomenon caused by the injection of the injected fuel around the intake valve seat, that is, the correction of the transport delay in the wall wetting phenomenon. As shown in FIG. 3, the intake valve seat temperature (intake port ambient temperature) that affects fuel evaporation and atomization is important.

이에 비하여, 컷솔 인젝터의 경우에는 도 4와 같이 컷솔 밸브의 유로 저항에 의해서도 트랜스포트 딜레이가 발생한다. 여기서, 트랜스포트 딜레이는 분사된 연료의 기상 또는 액상 위상(Phase)에 따라 크게 달라지게 되므로 연료의 조성(프로판 함유량)과 컷솔 밸브 내부의 온도가 주요한 인자가 된다. 분사된 연료가 액상을 유지하는 저온 상태에서는 연료가 컷솔 밸브 내부에 웨팅되어 트랜스포트 딜레이가 급격하게 증가한다. 끊는점(부탄 : 0.5℃@1atm, 프로판: -41℃ @ 1atm)이 높은 프로판의 비율이 높을수록 트랜스포트 딜레이는 줄어들며, 컷솔 밸브 내부의 온도가 높을수록 컷솔 밸브 내부에 웨팅되는 연료량은 줄어들게 되어 연료의 트랜스포트 딜레이도 줄어든다. On the other hand, in the case of a cutsol injector, as shown in FIG. 4, a transport delay also occurs due to the flow resistance of the cutsol valve. In this case, the transport delay varies greatly depending on the gas phase or the liquid phase of the injected fuel, so the composition of the fuel (propane content) and the temperature inside the cutsol valve are the main factors. At low temperatures where the injected fuel maintains liquid phase, the fuel is wetted inside the cutsol valve and the transport delay increases dramatically. The higher the propane ratio, the higher the break point (butane: 0.5℃@1atm, propane: -41 ℃ @ 1atm), the smaller the transport delay, and the higher the temperature inside the cutsol valve, the less fuel wetting inside the cutsol valve. The transport delay of the fuel is also reduced.

흡기밸브에 웨팅되어 발생하는 트랜스포트 딜레이는 도 5와 같이 비교적 장기간에 걸쳐 발생하는데 반해 컷솔 밸브에 의한 딜레이는 도 6과 같이 순간적으로 발생하므로 가감속연료의 적용시간은 가솔린 대비 짧으면서 순간적으로 많은 연료를 보정해 주어야 한다.The transport delay caused by wetting on the intake valve is generated over a relatively long time as shown in FIG. 5, whereas the delay caused by the cutsol valve is instantaneously generated as shown in FIG. 6, so that the application time of the acceleration / deceleration fuel is shorter than that of gasoline. The fuel must be calibrated.

컷솔 밸브 온도 특성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 컷솔 밸브는 하위 흡기 매니폴드(Low intake manifold)를 통해 엔진열을 전달받으므로 밸브 시트 온도대비 온도상승이 매우 느리고, LPG 연료의 기화 잠열에 의해 시동 초기에는 컷솔 밸브 온도가 하강했다가 상승한다. 도 7은 외기온도 -25℃ 시동 후 FTP-75 모드 주행시 냉각수온, 흡기밸브 모델 온도, 컷솔 밸브 온도를 측정한 실험결과로 컷솔 밸브 온도가 0℃이상 상승하는데 340초 정도가 소요됨을 알 수 있다. The cutsol valve temperature characteristics are described in detail as follows. As the cutsol valve receives heat from the engine through a low intake manifold, the temperature rise is very slow compared to the valve seat temperature, and the cutsol valve temperature drops and rises at the initial stage by the latent heat of vaporization of the LPG fuel. Figure 7 shows the results of measuring the coolant temperature, the intake valve model temperature, and the cutsol valve temperature when driving the FTP-75 mode after starting the ambient temperature -25 ° C. It can be seen that it takes about 340 seconds for the cutsol valve temperature to rise above 0 ° C. .

컷솔 밸브 구조로 인하여, 컷솔 밸브의 내부에는 빈공간이 존재하므로 아이싱팁홀(27)에서는 쓰로틀링(Throttling)현상이 발생한다. 그러므로 엔진 가속 및 감속시 흡기압력과 컷솔 밸브 내부의 압력은 지속적으로 반전한다. 도 8은 가감속시의 압력변동을 측정한 결과로써, 가속시에는 흡기 압력이 컷솔 밸브의 내부압력보다 5~10kPa정도 높아져 연료분사를 방해하는 방향으로 압력차가 형성되며, 감속시에는 컷솔 밸브의 내부압력이 흡기압력보다 최대 200kPa까지 높아져 컷솔 밸브의 내부 잔류 연료가 높은 압력차에 의해 빨려나오게 된다. 특히, LPG연료의 70%이상을 차지하는 부탄의 경우 0℃ 이하에서 액상을 유지하므로 0℃이하에서 시동 후 감속시에는 액상 연료가 급격히 빨려 나오면서 과다 농후 공연비로 인하여 도 9와 같이 RPM drop 및 엔진 스톨(Stall) 문제가 발생할 수 있다.Due to the cutsol valve structure, a throttling phenomenon occurs in the icing tip hole 27 because an empty space exists inside the cutsol valve. Therefore, during engine acceleration and deceleration, the intake pressure and the pressure inside the cutsol valve continuously reverse. Figure 8 is a result of measuring the pressure fluctuations during acceleration and deceleration, the acceleration intake pressure is 5 ~ 10kPa higher than the internal pressure of the cutsol valve to form a pressure difference in the direction of preventing fuel injection, the deceleration of the cutsol valve The internal pressure is up to 200 kPa above the intake pressure, so that the residual fuel inside the cutsol valve is sucked out by the high pressure differential. In particular, butane, which occupies 70% or more of LPG fuel, maintains a liquid state at 0 ° C. or lower, so when the fuel is decelerated after starting at 0 ° C., the liquid fuel is rapidly sucked out and the RPM drop and engine stall as shown in FIG. 9 due to the excessive rich air-fuel ratio. Stall Problems may occur.

한편, 분사된 연료는 실린더 내로 모두 유입되는 것이 아니라, 일정 비율(Impact factor(FLWLIMPF) = f(흡기압, 흡기밸브온도))은 흡기 포트(intake Port) 및 밸브 시트에 웨팅된다. 포트 및 밸브에 웨팅되어 있는 연료량을 퍼들 매쓰(Puddle mass(GMFLONW))라 하고, 그 퍼들 매쓰는 도 10과 같이 증발(Evaporation) 및 유속에 의한 흡입으로 인해 일정비율(Remainder fraction=FDECAY = f(흡기밸브온도))로 줄어든다. 도 10에 있어서, FLWLIMPF = f(흡기압력,흡기밸브온도) , FDECAY = g(흡기밸브온도)이다. On the other hand, the injected fuel is not all introduced into the cylinder, but a certain ratio (Impact factor (FLWLIMPF) = f (intake pressure, intake valve temperature)) is wetted to the intake port and the valve seat. The amount of fuel wetted to the port and the valve is called a puddle mass (GMFLONW), and the puddle mass has a constant ratio (Remainder fraction = FDECAY = f () due to evaporation and suction due to the flow rate as shown in FIG. Intake valve temperature)). In Fig. 10, FLWLIMPF = f (intake pressure, intake valve temperature) and FDECAY = g (intake valve temperature).

도 10에서, Control volume CV1에서의 평형 방정식(Puddle mass 보존)을 풀면. 아래의 수학식 1과 같고, Control volume CV2에서 방정식(실린더로 흡입되는 연료량)을 풀면 수학식 2와 같다. In Figure 10, solving the equilibrium equation (Puddle mass preservation) in the control volume CV1. Equation 1 below, and solving the equation (amount of fuel sucked into the cylinder) in the control volume CV2 is shown in Equation 2.

Figure 112007085786612-pat00001
Figure 112007085786612-pat00001

Figure 112007085786612-pat00002
Figure 112007085786612-pat00002

수학식 2에서,

Figure 112007085786612-pat00003
이 된다.In Equation 2,
Figure 112007085786612-pat00003
Becomes

수학식 1 및 2를 연립하여 풀면, 목표 공연비를 맞추기 위한 최종 연료 분사량(FPCFIN)은 기본연료분사량과 가감속연료량의 합이 된다. 이 때, 기본연료분사량(FPCCOMP)은 흡입공기량을 목표 공연비로 나눈값으로 월웨팅(Wall wetting)현상에 의한 가감속연료를 고려하지 않은 연료량이며, 가감속연료량(TFGPCDLT)은 월웨팅현상에 의해 추가적으로 가감해 주어야 하는 연료량이다.When the equations 1 and 2 are solved together, the final fuel injection amount FPCFIN to meet the target air-fuel ratio is the sum of the basic fuel injection amount and the acceleration / deceleration fuel amount. At this time, the basic fuel injection amount (FPCCOMP) is the amount of the intake air divided by the target air-fuel ratio, and does not consider the acceleration / deceleration fuel due to the wall wetting phenomenon, and the acceleration / deceleration fuel amount (TFGPCDLT) is determined by the wall wetting phenomenon. The amount of fuel to be added or subtracted.

운전자가 가속을 할 경우는 가감속연료량(TFGPCDLT)은 0보다 커지며 이를 가속연료량이라 하고, 감속할 경우 가감속연료량(TFGPCDLT)은 0보다 작아지고 이를 감속연료량이라 한다. 결국, 종래 기술의 가감속연료량은 흡기압력, 흡기밸브온도만의 함수로 동일한 흡기압력과 흡기밸브모델온도시에는 동일한 값을 가지게 된다. If the driver accelerates, the acceleration / deceleration fuel (TFGPCDLT) is greater than zero, and this is called the acceleration fuel amount. If the driver decelerates, the acceleration / deceleration fuel (TFGPCDLT) is less than 0, which is called the deceleration fuel amount. As a result, the acceleration / deceleration fuel amount of the prior art has the same value at the same intake pressure and intake valve model temperature as a function of only the intake pressure and the intake valve temperature.

도 11에서 알 수 있는 바, 냉각수온 -20℃ 시동 후 흡기밸브시트모델온도(빨간 실선)가 20℃에 도달한 지점에서 컷솔 밸브의 온도는 -30℃이하를 유지하고 있는데 반하여, 냉각수온 20℃ 시동 직후의 흡기 밸브 시트 모델 온도와 컷솔 밸브 온도는 모두 20℃수준이다. 그러나, 종래 기술의 가감속 연료량은 흡기밸브시트 모델온도를 기준으로 계산되므로 컷솔 밸브의 온도가 50℃이상 차이 나는 두 경우에 대해 동일한 가감속 연료량이 적용된다. 따라서, 종래기술의 가감속 연료량으로는 두 경우의 공연비를 모두 제어할 수 없다. 가속의 경우에는 "Lost Fuel Multiplier"를 통해 개선이 가능하나 감속시 나타나는 문제는 컷솔 인젝터에서만 나타나는 문제이므로 종래의 기술로는 개선이 불가능한 실정이다. 여기서, Lost Fuel Multiplier는 시동 후 웨팅된 연료가 없는 상황에서 가속시 공연비 희박 문제를 개선하기 위하여 가감속 연료량을 추가로 증량시키기 위해 베이스 가감속연료량에 곱해지는 가중치 팩터(Weighting Factor)로 가솔린엔진에서 널리 쓰이는 로직이다.As can be seen in FIG. 11, the temperature of the cutsol valve is maintained at or below -30 ° C at the point where the intake valve seat model temperature (red solid line) reaches 20 ° C after starting the cooling water temperature at -20 ° C. Intake valve seat model temperature and cutsol valve temperature immediately after start-up are both 20 ° C. However, since the amount of acceleration / deceleration fuel of the prior art is calculated based on the model temperature of the intake valve seat, the same amount of acceleration / deceleration fuel is applied to the two cases where the temperature of the cut sole valve differs by 50 ° C or more. Therefore, the air-fuel ratio in both cases cannot be controlled by the amount of acceleration / deceleration fuel in the prior art. Acceleration can be improved through the "Lost Fuel Multiplier", but the problem that occurs during deceleration is a problem that only appears in the cutsol injector. Here, the Lost Fuel Multiplier is a weighting factor that is multiplied by the base acceleration / deceleration fuel amount to further increase the acceleration / deceleration fuel amount in order to improve the air-fuel ratio scarcity problem during acceleration in the absence of wet fuel after starting. It is a widely used logic.

도 12 및 도 13에서 알 수 있는 바, 흡기밸브모델온도가 5℃ 안팎으로 동일하므로 종래 기술에서는 동일한 가감속 연료량이 적용된다. 그러나, 냉각수온 0℃ 시동 후 5℃에 도달했을 때에는 감속중 공연비가 희박해 지나, 냉각수온 -25℃시동 후 동일 흡기밸브온도(5℃)에 도달했을 경우에는 감속 중 과다 농후 공연비로 인해 엔진 부조가 발생한다.As can be seen in Figures 12 and 13, since the intake valve model temperature is the same inside and outside 5 ° C, the same amount of acceleration and deceleration fuel is applied in the prior art. However, the air-fuel ratio during deceleration is slim when the temperature reaches 5 ° C after starting the cooling water temperature of 0 ° C. When the same intake valve temperature (5 ° C) is reached after the cooling water temperature is -25 ° C, Relief occurs.

이와 같은 종래 기술의 문제는 가솔린의 경우에 가감속 연료특성이 밸브시트온도에 영향을 받고, 또한 밸브 시트 온도는 시동 후 지속적으로 상승하나, 컷솔 인젝터의 가감속 특성은 흡기밸브온도보다는 컷솔 밸브 온도에 크게 영향을 받고 컷솔 밸브 온도는 연료의 기화 잠열에 의해 시동 후 일정기간 감소하였다 상승하기 때문이다. The problem of the prior art is that in the case of gasoline, the acceleration / deceleration fuel characteristics are influenced by the valve seat temperature, and the valve seat temperature continuously increases after starting, but the acceleration / deceleration characteristic of the cutsol injector is higher than the intake valve temperature. This is because the cutsol valve temperature is greatly influenced by the latent heat of vaporization and then decreases and rises for a certain period of time after starting.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 발명으로써 시동 후의 기화잠열에 의해 컷솔 온도가 감소함으로써 발생하는 감속시 농후 공연비 문제를 개선하도록 한 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as a method of controlling the amount of fuel during deceleration in the LPI engine to improve the rich air-fuel ratio problem during deceleration caused by the reduction of the cut-sol temperature by the latent heat of vaporization after starting. To provide.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법은 LPI 엔진의 시동시 냉각수온과 시동후 경과시간의 함수인 가중치 팩터를 설정하는 단계; 및 미리 정해진 감속 연료량에 상기 가중치 팩터를 곱하여 감속시 연료량을 증량하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the fuel amount control method during deceleration in the LPI engine according to an embodiment of the present invention comprises the steps of setting a weight factor which is a function of the cooling water temperature and the elapsed time after starting the LPI engine; And increasing the fuel amount at the time of deceleration by multiplying a predetermined deceleration fuel amount by the weight factor.

본 발명의 실시예에 따른 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법은 엔진 시동 후에 일정 기간동안 경과시간에 따라 감속 감량에 추가적으로 발생하는 가중치 팩터(weighting factor)를 설정하여 감속시의 연료량을 증량함으로써 시동 후의 기화잠열에 의해 컷솔 온도가 감소함으로써 발생하는 감속시 농후 공연비 문제를 개선할 수 있다. In the LPI engine according to the embodiment of the present invention, the method for controlling fuel amount during deceleration is started by setting a weighting factor that additionally occurs to the deceleration reduction according to the elapsed time for a predetermined period after the engine is started, thereby increasing the amount of fuel during deceleration. Due to the latent latent heat of vaporization, the problem of rich air-fuel ratio at the time of deceleration caused by the decrease of the cutsol temperature can be improved.

이하, 도 14 내지 16과 수학식 3 및 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 16 and Equations 3 and 4. FIG.

본 발명의 실시예에 따른 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법은 컷솔 인젝터가 장착된 LPI 엔진일 경우에 아래의 수학식 3과 같이 감속 연료량에 시동시 냉각수온과 시동후 경과시간(Cycle counter)의 함수인 가중치 팩터(Weighting factor)를 곱하여 감속시의 연료량을 증량한다.In the LPI engine according to an embodiment of the present invention, the method of controlling fuel amount during deceleration is an LPI engine equipped with a cutsol injector. The amount of fuel at deceleration is increased by multiplying the weighting factor as a function of.

최종 감속 연료량 = (Weighting Factor A)*(Base 감속연료량) Final deceleration fuel amount = (Weighting Factor A) * (Base deceleration fuel amount)

여기서, Weighting Factor A = f(시동시 냉각수온, 엔진 cycle counter)Where Weighting Factor A = f (coolant temperature at start-up, engine cycle counter)

가중치 팩터는 도 14와 같이 시동 냉각수온이 낮을수록 증가하며, 시동후 일정기간 동안은 가중치값을 유지(holding)함으로써 기화 잠열이 감소하는 구간에서 감속연료량을 증대할 수 있다.The weight factor is increased as the starting cooling water temperature is lower as shown in FIG. 14, and the deceleration fuel amount may be increased in a section in which latent heat of vaporization is reduced by holding the weight value for a predetermined period after starting.

LPI 엔진이 완전히 워밍업(Warm-up)되기 전에(시동후 200초 이내) 시동을 끌 경우에는 컷솔 밸브 온도는 기화잠열에 의해 낮은 온도를 유지하나 냉각수온이나 컷솔 인젝터의 밸브 시트 온도는 시동 후에 가파르게 상승하여 높은 온도를 유지한다. 따라서, 가중치를 수학식 3과 같이 시동시 냉각수온에 따라 초기화할 경우 재시동시에는 감속연료량이 부족해질 수 있다. 이를 보완하기 위하여, 엔진이 완전히 워밍업되기 전에 시동을 껐다가 재시동하는 경우에는 시동 오프(Off)시의 가중치값을 메모리에 저장했다가 소킹(Soaking) 시간(시동 OFF 유지시간)에 따라 기존 값을 줄여 수학식 4와 같이 가중치 팩터를 초기화한다. 단, 소킹시간이 충분히 길 경우(예, 20분 이상)는 냉각수온과 컷솔밸브온도가 평형을 이루게 되므로 수학식 3에 따라 초기화한다. If the engine is turned off before the LPI engine is fully warmed up (within 200 seconds of startup), the cutsol valve temperature is kept low due to latent heat of vaporization, but the coolant temperature or valve seat temperature of the cutsol injector is steep after startup. To maintain a high temperature. Therefore, when the weight is initialized according to the cooling water temperature at startup as shown in Equation 3, the deceleration fuel amount may be insufficient at restart. To compensate for this, when the engine is turned off and restarted before the engine is completely warmed up, the weighted value at start-off is stored in memory and the existing value is changed according to the soaking time (start-up hold time). In short, the weight factor is initialized as shown in Equation 4. However, when the soaking time is long enough (eg, 20 minutes or more), the cooling water temperature and the cut solenoid valve temperature are in equilibrium.

(Weighting Factor A)new = (Weighting Factor A)old * (SoakingTime Factor)(Weighting Factor A) new = (Weighting Factor A) old * (SoakingTime Factor)

여기서, (Soaking time factor) = f(soaking시간)Where (Soaking time factor) = f (soaking time)

가중치 팩터는 ECU 내의 메모리에 저장되며, ECU는 가중치 팩터의 초기화와 가중치 팩터를 이용하여 LPL 엔진에서의 감속시 연료량을 수학식 3 및 4와 같은 알고리즘으로 제어한다. 이와 같은 제어방법의 제어수순을 단계적으로 나타내는 도 15와 같다. 도 15와 같이, LPL 엔진에서 소킹시간이 가중치 초기화를 위하여 미리 정해진 소킹타임 보다 작으면 마지막 저장되었던 가중치 값을 줄여 그 가중치를 초기화하는 반면에, 소킹시간이 충분히 길면 수학식 3과 같이 냉각수온에 따라 감속시 연료량을 제어한다. The weight factor is stored in a memory in the ECU, and the ECU controls the fuel amount during deceleration in the LPL engine using an algorithm such as Equations 3 and 4 by using the weight factor initialization and the weight factor. 15 shows a control procedure of such a control method step by step. As shown in FIG. 15, when the soaking time in the LPL engine is smaller than the predetermined soaking time for initializing the weight, the weighting value is initialized by reducing the last stored weight value, while when the soaking time is long enough, Therefore, the fuel amount is controlled during deceleration.

도 16은 본 발명의 효과를 종래 기술과 대비하여 보여는 실험결과 도면이다. 도 16에서 알 수 있는 바, 종래 기술에 의하면 감속연료량 부족으로 과다 농후 공연비에 의해 RPM drop 현상이 과다하게 나타나지만, 본 발명을 LPI 엔진에서 감속시 연료량 제어방법으로 적용하면 기존 감속 연료량에 가중치 팩터를 곱함으로써 감속시 연료량을 증량할 수 있어 RPM drop 현상을 예방할 수 있다. 16 is a diagram showing experimental results showing the effects of the present invention in comparison with the prior art. As can be seen in Figure 16, according to the prior art, the RPM drop phenomenon appears excessively due to the excessive rich air-fuel ratio due to the lack of deceleration fuel amount, the weight factor is applied to the existing deceleration fuel amount when the present invention is applied to the fuel amount control method during deceleration in the LPI engine. By multiplying, the amount of fuel can be increased during deceleration to prevent RPM drop.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 보텀 피드 방식의 가솔린 인젝터를 보여 주는 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a gasoline injector of a bottom feed method.

도 2는 LPL 시스템에 적용되도록 개발된 컷솔 인젝터를 보여 주는 단면도. 2 is a cross-sectional view showing a cutsol injector developed for application in an LPL system.

도 3은 흡기밸브시트(Intake valve seat) 주변의 온도를 설명하기 위한 단면도. 3 is a cross-sectional view for explaining a temperature around an intake valve seat.

도 4는 컷솔 밸브 시트 주변의 온도를 설명하기 위한 단면도. 4 is a cross-sectional view for explaining a temperature around a cutsol valve seat.

도 5는 흡기밸브 시트에서의 트랜스포트 딜레이 특성을 나타내는 그래프.5 is a graph showing the transport delay characteristics in the intake valve seat.

도 6은 컷솔 밸브 시트에서의 트랜스포트 딜레이 특성을 나타내는 그래프. 6 is a graph showing the transport delay characteristics in the cut sole valve seat.

도 8은 컷솔 내부 압력의 측정 결과를 나타내는 그래프. 8 is a graph showing a measurement result of internal pressure of a cut sole.

도 9는 컷솔 밸브 내부 압력으로 인하여 감속시 발생하는 문제를 나타내는 그래프. 9 is a graph showing a problem occurring during deceleration due to the pressure inside the cutsol valve.

도 10은 흡기 포트 및 밸브 시트에 웨팅되는 일부 연료를 나타내는 도면. 10 shows some fuel wetting on the intake port and valve seat.

도 11은 냉각수온 -20℃와 20℃에서 시동 직후의 흡기 밸브 시트 모델 온도와 컷솔 밸브 온도를 나타내는 도면. Fig. 11 is a diagram showing the intake valve seat model temperature and the cutsol valve temperature immediately after starting at the cooling water temperature of -20 ° C and 20 ° C.

도 12는 흡기밸브온도 5℃ 조건에서 냉각수온 0℃ 시동 후 5℃에 도달했을 때에 감속중 공연비가 희박해 지는 실험결과를 나타내는 도면. Fig. 12 is a diagram showing an experimental result in which the air-fuel ratio during deceleration is diminished when the cooling water temperature reaches 5 ° C after starting the cooling water temperature at 0 ° C under the intake valve temperature of 5 ° C.

도 13은 냉각수온 -25℃ 시동 후 도 12의 실험과 동일한 흡기밸브온도(5℃)에 도달했을 경우에 감속 중 과다 농후 공연비로 인해 엔진 부조가 발생하는 실험결과를 나타내는 도면. FIG. 13 is a view showing an experimental result in which engine relief occurs due to an excessive rich air-fuel ratio during deceleration when the same intake valve temperature (5 ° C.) as in the experiment of FIG. 12 is reached after starting the cooling water temperature of −25 ° C. FIG.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법에 서 냉각수온에 따른 가중치 팩터를 나타내는 도면. 14 is a view showing a weight factor according to the cooling water temperature in the fuel amount control method during deceleration in the LPI engine according to an embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법의 제어수순을 단계적으로 나타내는 흐름도. 15 is a flowchart showing step by step a control procedure of a method for controlling fuel amount during deceleration in an LPI engine according to an embodiment of the present invention.

도 16은 종래 기술과 본 발명을 대비하여 감속시 RPM drop 현상의 발생유무를 나타는 실험결과 도면. Figure 16 is a test result showing the presence or absence of the RPM drop phenomenon during deceleration compared to the prior art and the present invention.

Claims (2)

컷솔 인젝터가 장착된 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법에 있어서, A method of controlling fuel amount at deceleration in an LPI engine equipped with a cutsol injector, 상기 LPI 엔진의 시동시 냉각수온과 시동후 경과시간의 함수인 가중치 팩터를 설정하는 단계; 및 Setting a weight factor that is a function of cooling water temperature and elapsed time after startup of the LPI engine; And 미리 정해진 감속 연료량에 상기 가중치 팩터를 곱하여 감속시 연료량을 증량하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법. And decrementing the amount of fuel at the time of deceleration by multiplying a predetermined deceleration fuel amount by the weight factor. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 LPI 엔진이 완전히 워밍업되기 전에 시동을 껐다가 재시동하는 경우에 시동 오프시의 상기 가중치 팩터의 마지막 값을 저장하는 단계; Storing the last value of the weight factor at startup off when the LPI engine is powered off and restarted before it is fully warmed up; 시동 오프 후 일정 기간 동안 유지되는 소킹에 따라 상기 저장된 가중치 팩터의 마지막 값을 줄여 상기 가중치 팩터를 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPI 엔진에서의 감속시 연료량 제어방법. And initializing the weight factor by decreasing a last value of the stored weight factor according to a soaking maintained for a predetermined period after starting-off.
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