KR101229447B1 - 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템에 관한 것으로, 프로그램 개발자 또는 관리자가 현장에 가지 않고 원격에서 현장의 ECU 데이터를 분석 및 튜닝하여 문제점을 실시간으로 해결함으로써, 출장 서비스 비용 및 시간을 절약하고 제품의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 그리고, 현장의 ECU 데이터를 인터넷 망을 통해 원격에서 실시간으로 분석하여 현장 엔지니어(작업자)에게 지시 또는 직접 제어함으로써 신속한 고객 대응 체계를 수립할 수 있다. 또한, 기존에 2시간에서 3시간 정도 소비되던 튜닝시간을 10∼20분 이내로 단축할 수 있으며, 일정의 교육만으로 누구나 쉽고 정확하게 튜닝할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.
본 발명에 의한 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 방법은, (a) 차량 ECU를 원격 진단 및 튜닝 프로그램이 구비된 고객 PC에 연결하는 단계와; (b) 상기 고객 PC에서 인터넷 망을 통해 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램이 구비된 관리자 PC와 화상 통화를 신청하는 단계; 및 (c) 상기 관리자 PC에서 상기 고객 PC와의 화상 통화를 통해 상기 차량 ECU의 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU를 진단 및 튜닝하여 상기 차량 ECU의 액체연료 및 가스연료의 연료 분사량을 실시간으로 보정 하는 단계;를 포함하고 있다.

Description

바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템{SYSTEM FOR REMOTE DIAGNOSTICS AND TUNING OF BI FUEL SYSTEM}
본 발명은 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로그램 개발자 또는 관리자가 현장에 가지 않고 원격에서 현장의 ECU 데이터를 분석 및 튜닝하여 문제점을 실시간으로 해결함으로써, 출장 서비스 비용 및 시간을 절약하고 제품의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 연료로서 압축 천연가스(Compressed Natural Gas; 이하, "CNG"라 한다)는 가솔린보다 가격이 저렴하고, 가스 상태이기 때문에 각 실린더의 연료 분배가 균일하며, 배기가스도 가솔린에 비해 상대적으로 깨끗하여 환경 면에서도 장점을 가지고 있다. 또한 압축 천연가스를 자동차 연료로서 사용할 때, 그 옥탄가가 높기 때문에 노킹이 거의 발생하지 않으며, 윤활유의 손실이 적고 워밍업도 빠른 장점이 있다. 이와 같이 가솔린에 비해 상대적으로 많은 장점이 있는 압축 천연가스는 택시 및 버스를 포함하는 영업용 자동차의 연료로 널리 사용되고 있는 실정이다.
이와 관련하여, 제한적으로 허가된 차량에 한하여 압축 천연가스와 가솔린을 연료로 함께 사용할 수 있는 압축 천연가스/가솔린 겸용 차량이 있으며, 이러한 겸용 차량은 압축 천연가스와 가솔린 중 어느 하나를 선택적으로 이용하기 위한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)이 채택하고 있다.
이처럼, 종래의 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)은, 각 연료(압축 천연가스/가솔린)를 공급하기 위한 모듈별로 구분되는 각 인젝터를 구비하고 있고, 사용자의 연료변경 선택 또는 공급하고 있는 연료의 부족으로 인한 차량으로부터의 연료변경에 따라, 현재 공급하는 연료의 분사를 중단하고 다른 연료의 분사를 개시하게 된다.
이러한 종래의 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)은, 연료변경 시에 가솔린 인젝션 신호를 가스 인젝션 신호, 바람직하게는 압축 천연가스를 공급하기 위한 인젝션 신호로 변환하여 실린더의 공급하는 구성을 가지고 있다.
상기 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)은 기존의 가솔린 차량에 별도의 연료장치를 장착하는 시스템으로, 기존의 가솔린에 비해 연료비가 저렴하면서도 친환경적인 연료인 LPG, CNG연료를 주 연료로 사용하는 시스템으로, CNG의 경우는 국내에서도 누구나 구조를 변경하여 사용 가능한 시스템이다. 천연가스를 사용한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 경우 차량구조변경 규제법상 50Kg을 초과해서는 안 되므로, 차량의 연료탱크의 용량이 작아 CNG 충전을 자주 해야 하는 불편한 점이 있다. 그리고 기존의 가솔린엔진에 천연가스를 개조하여 장착 주행할 경우 기존의 엔진은 가솔린에 최적화되어 있어 천연가스 전환 시 엔진 토크 저하 현상이 발생한다. 이러한 문제점에도 불구하고 천연가스 차량이 증가하는 이유는 소비자 측면에서 연료의 경제적인 측면이 가장 크며, 정부에서는 이산화탄소 저감 효과가 커 향후 지속 성장 가능한 측면이 있다.
그러면, 첨부도면을 참조하여 종래의 CNG 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)에 대해 설명하기로 한다.
종래의 CNG 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)은 도 1에 도시된 바와 같이, CNG 퓨얼 탱크(Furl Tank: 10), 슈트 오프 밸브(Shut-off Valve: 20), 레귤레이터(Regulator: 30), 에어 공급라인(40), CNG MPI 인젝터(Injector: 50), 가솔린 인젝터(60), 실린더(70), 스파크 플러그(Spark Plug: 80), 캠 포지션 센서(Cam Position Sensor: 90), 냉각 수온 센서(Water Temperature Sensor: 100), 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor: 110), 산소 농도 검출 센서(120), 가솔린 ECU(Eletric Control Unit: 130), CNG ECU(140) 등을 포함하여 구성된다.
상기 가솔린 ECU(130)는 상기 에어 공급라인(40)에 부착된 흡기 온도 센서(ATS), 흡기 양 검출 센서(AFS), 액셀러레이터(accelerator) 위치 센서(TPS)와, 상기 실린더(70)에 부착된 상기 캠 포지션 센서(90), 냉각 수온 센서(100), 크랭크 포지션 센서(110), 산소 농도 검출 센서(120)의 신호를 입력하여 상기 스파크 플러그(80)의 점화 동작을 제어하는 신호를 발생하고, 상기 CNG MPI 인젝터(50)와 상기 가솔린 인젝터(60)의 동작을 제어하는 신호를 상기 CNG ECU(140)로 출력한다.
상기 CNG ECU(140)는 상기 레귤레이터(30) 후단의 연료 공급라인에 부착된 연료 온도 센서(FTS), 연료 압력 센서(FPS), 냉각 수온 센서(WTS)의 신호와, 상기 CNG 퓨얼 탱크(10)에 부착된 CNG 퓨얼 레벨 센서의 신호와, CNG & 가솔린 변환 스위치 신호와, 상기 산소 농도 검출 센서(120), 상기 액셀러레이터(accelerator) 위치 센서(TPS)의 신호와, 상기 CNG ECU(140)로부터 출력되는 상기 CNG MPI 인젝터(50)와 상기 가솔린 인젝터(60)의 동작 제어신호를 입력하여, 상기 CNG MPI 인젝터(50)와 상기 가솔린 인젝터(60)의 동작을 각각 제어하고, 상기 슈트 오프 밸브(Shut-off Valve: 20)의 연료 공급 및 차단 동작을 제어하고, CNG 퓨얼 인디케이트(Fuel Indicate) 신호를 출력한다.
상기 구성과 같이, 현재 생산되고 있는 차량에는 가솔린 엔진에 공급되는 혼합기에서 배기가스의 정화, 연료소비량의 저감, 출력 향상 등을 동시에 만족시키기 위한 정밀도가 높은 제어의 요구에 부응하여 흡입공기량을 전기적으로 검출하고, 이것에 따르는 연료를 엔진의 운전조건에 적응시켜 분사하는 전자제어식 연료분사장치가 구비되어 있다.
상기 전자제어식 연료분사장치를 제어하기 위한 ECU(Eletric Controlunit)는 엔진의 상태를 감지하는 각종 센서를 통해 감지된 상태에 상응하여 변환되어 진 전기적 신호를 기초로 하여 연료 분사시기와 분사량을 제어한다.
상기 엔진에 장착되는 상기 스파크 플러그(80)의 점화시기는 다음과 같다.
상기 가솔린 ECU(130)에서 크랭크축의 각 검출수단에서 인가되는 엔진의 회전수와 흡입 공기량 검출수단에서 인가되는 흡입 공기량을 통해 부하의 변동을 검출한 후 연산을 통해 엔진의 기본 진각을 검출하여 점화장치 제어시스템의 파워 트랜지스터(도 2의 150)를 스위칭시킴으로써, 상기 스파크 플러그(80)를 통전시키게 된다.
도 2는 종래의 CNG 점화장치 제어시스템의 구성도이고, 도 3은 점화 제어신호의 동작 파형도이다.
종래의 CNG 점화장치 제어시스템은 CNG ECU(140)에서 파워 트랜지스터(150)의 동작을 온(ON)/오프(OFF) 하는 제어신호를 발생함으로써 상기 스파크 플러그(80)를 통전시키게 된다. 상기 CNG ECU(140)에서는 상기 파워 트랜지스터(150)를 일정 유지시간(Dwell time) 동안 온(ON) 시킨 후 오프(OFF) 하게 된다. 이때, 상기 파워 트랜지스터(150)의 오프(off) 시 변압기(160)의 상호유도작용에 의해, 고압의 점화가 발생한다.
도 3에서, a구간은 점화 시기 구간으로, 2차 전압의 방전시간으로 약 1.5msec가 정상이며, 플러그의 간극, 압축비, 플러그 팁의 오염상태에 따라 달라진다. b구간은 전류가 통하는 초기 짧은 순간에 역 기전력이 발생하여 생기는 파형이다(약 -2.0KV 정도 발생). c구간은 피크 전압(써지 전압)으로, 정상일 때 7∼13KV로 연소실, 압축비에 따라 가변적이며, 다만 각 기통 별로 차이가 적은 것이 균일한 화염 전파력을 생성한다는 데서 중요하다(기통간 차이). d구간은 통진시간(Dwell time)으로, 점화계통의 1차 코일에 전류가 6±0.5A가 될 때까지 통전되는 시간으로 배터리 전압에 따라 다르다. e구간은 2차 전압의 방전전압으로, 약 1.2∼2.0KV가 정상이며, 플러그의 간극, 압축비, 플러그 팁의 오염 상태에 따라 달라진다.
종래의 CNG(LPG)/휘발유 겸용 시스템에서는 연료 절환 스위치를 이용하여 사용하고자 하는 연료를 선택하여 운행하고 있다. 그러나, CNG(LPG) 연료를 선택하였을 때 일부 차량에서는 동절기 때 CNG(LPG) 연료만을 사용함에 따른 시동 곤란과 이로 인한 연료 분배성 악화로 부분적인 연료 희박 현상이 발생하였다. 또한, 이와 더불어 휘발유 연료시스템에만 적용하는 듀얼(Dual) DIS 방식을 사용함에 따른 점화 에너지의 누전으로 인해 역화 현상이 발생하여 흡기 시스템 부품들의 파손 현상이 야기되었다. 또한 운전자가 CNG(LPG) 연료만을 선택하여 사용함에 따라 휘발유 인젝터(Injector) 및 연료 펌프 등이 장기간 미사용하는 채로 방치됨에 따라 인젝터 내부가 고착되는 결함이 있고, 이를 피하기 위해 휘발유로 시동건 후에 CNG(LPG) 연료로 수동 절환 하는 방식이 일부 사용 중에 있다.
그러나 이러한 방식도 연료 절환 시의 시동 꺼짐 현상으로 인해 대형 교통 사고의 우려가 있고, 원활치 못한 연료 절환으로 인해 유해 가스가 과다 배출되는 문제가 있으며, 주행 중 연료를 절환 하는 경우 원활치 못한 연료 전환으로 인해 심한 엔진 쇼크 또는 시동 꺼짐 현상의 문제점이 있다.
또한, 종래에는 CNG 연료와 가솔린 연료의 여러 차이점으로 인해 성능저하가 발생하며, 그 중 CNG의 화염전파 속도가 가솔린에 비해 20%(가솔린 0.83m/sec, CNG 0.69m/sec)내외 지연으로 인해 연비 및 토크가 감소하는 문제가 있다(가솔린대비 80%내외의 출력이 발생).
또한, 가솔린 차량에서 CNG 바이 퓨얼(BI FUEL) 차량으로 개조 시 엔진의 정상적인 출력 발생을 위해서 연료 맵핑이 반드시 필요한데, 정비사의 숙련도 및 이해도에 따라 엔진성능의 차이가 발생하여 엔진의 부조가 발생하고 엔진 출력저하로 인한 사용상의 불편함과 아울러 연비저하가 발생하는 문제점이 있다. 이에 따라 개발자가 직접 현장 방문을 통해 재 맵핑하여 문제점을 해결함으로써 출장 서비스 비용 및 시간이 소요되는 문제가 있다.
이하, 본 발명과 관련된 선행기술들은 다음과 같다.
국내 등록특허 제0339957호에 개시된 액화석유가스 자동차용 연료제어장치 및 그 제어방법은, 센서로부터의 신호를 디지털화하고 이를 마이크로프로세서를 통해 신호처리함으로써 차량의 가속과 감속시 및 공회전시의 연료공급을 스테핑 모터를 이용하여 미세하게 조절할 수 있는 기술에 대해 개시하고 있다.
상기 국내 등록특허 제0339957호에 의하면, 차량의 주행상태 및 연료의 농후 정도에 따라 사용되는 연료를 전환(가솔린↔LPG)하고, 드로틀 밸브 위치 센서 및 산소센서로부터의 신호에 따라 스테핑 모터를 제어하여 주행시 사용되는 LPG 연료량을 제어하는 기술에 대해 개시하고 있다. 그러나, 이러한 기술은 스테핑 모터를 이용한 LPG 연료의 공급을 제어하는 것에 관한 것이고, 가솔린 및 CNG의 연료량을 이상적으로 보정하여 연비 및 토크를 향상시키는 기술에 관한 것은 아니다.
국내 공개특허 제2009-0127581호에 개시된 인젝터 연료 분사량 조절방식의 차량용 연료공급 제어장치 및 그 제어 방법은, 가솔린, CNG 및 LPG의 연료들 중 한 가지 연료(Mono-Fuel)만을 사용하거나 가솔린과 CNG 또는 가솔린과 LPG 등의 다종 연료(Dual-Fuel)도 사용할 수 있게 하기 위해 차량의 연료 구조변경을 하였을 경우에 출력의 저하가 발생하지 않고, 배기가스의 오염물질이 기준치 이하로 현저하게 낮으며, 구조적으로 역화현상(Back Fire)이 발생하지 않는 인젝터 연료 분사량 조절방식의 차량용 연료공급 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
상기 국내 공개특허 제2009-0127581호에 개시된 인젝터 연료 분사량 조절방식의 차량용 연료공급 제어장치는, 차량의 상태를 체크하여 차량 상태에 관한 신호들을 출력하는 복수개의 센서들로 이루어진 차량 센서부와, 상시 센서들로부터 차량의 상태에 관한 신호들을 수신하고 상기 수신된 신호들에 기초하여 인젝터의 구동 또는 연료 분사량에 관한 제어신호를 출력하되, 상기 복수개의 센서들 중 MAP 센서(manifold absolute pressure sensor) 및 RPM 센서로부터 수신된 신호들을 이용하여 인젝터의 연료 분사량의 기준 값을 결정하고 다른 센서들로부터 수신된 신호들을 이용하여 상기 연료 분사량의 기준 값을 보정한 후, 보정된 연료 분사량에 관한 제어신호를 출력하는 데이터 처리 및 제어용 마이크로프로세서와, 상기 데이터 처리 및 제어용 마이크로프로세서로부터 출력된 제어신호에 따라 구동 또는 연료의 분사량이 제어되고 적어도 한 종류의 연료를 연료탱크로부터 엔진으로 분사하는 적어도 하나의 인젝터를 포함하고 있다.
하지만, 상기 선행기술들을 포함한 종래의 기술들은 자동차의 출고 후 정비소에서 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)을 장착한 다음 정비사가 프로그램 맵핑 과정을 통해 튜닝을 수행하고 있다. 따라서, 정비사의 숙련도 및 이해도에 따라 엔진성능의 차이가 발생하여 엔진의 부조가 발생하고 엔진 출력저하로 인한 사용상의 불편함과 아울러 연비저하가 발생하는 문제점이 있다. 그리고 개발자가 직접 현장 방문을 통해 재 맵핑할 경우 출장 서비스 비용 및 시간이 소요되는 문제가 있다.
또한, 종래의 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)은 MAP 센서 및 RPM 센서에 따른 연료 분사 시간 보정맵을 이용하기 때문에 맵핑 시간이 많이 소요(2∼3시간 정도 소요)될 뿐만 아니라 구간에 따라 튜닝이 잘못될 경우 배기가스가 증가하고 연비 및 토크가 저하되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로그램 개발자 또는 관리자가 현장에 가지 않고 원격에서 현장의 ECU 데이터를 분석 및 튜닝하여 문제점을 실시간으로 해결함으로써, 출장 서비스 비용 및 시간을 절약하고 제품의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 현장의 ECU 데이터를 인터넷 망을 통해 원격에서 실시간으로 분석하여 직접 제어함으로써 신속한 고객 대응 체계를 수립할 수 있는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기존에 2시간에서 3시간 정도 소비되던 튜닝시간을 10∼20분 이내로 단축할 수 있는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 일정의 교육만으로 누구나 쉽고 정확하게 튜닝할 수 있는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 오토 튜닝 모드를 통해 가솔린 연료량과 CNG 연료량을 이상적으로 보정 하는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 오토 튜닝 모드를 통해 인젝트가 가지는 기계적 지연시간을 보정할 수 있도록 각각의 기계적인 지연시간을 보정 하는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 오토 튜닝 모드를 통해 무효분사시간과 유효분사시간을 기준으로 가솔린연료의 연료량을 자동 계측하고, CNG 인젝트의 유효분사시간을 계산하여 CNG 인젝트의 무효분사시간을 자동 보정함으로써 가솔린 연료량과 CNG 연료량을 이상적으로 보정 하는 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가솔린, LPG 및 CNG 등의 연료들 중 하나만(mono fuel)을 사용하거나 가솔린과 CNG 또는 가솔린과 LPG와 같이 다종 연료(dual fuel)를 사용하는 경우에 모두 적용이 가능한 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, 「바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템에 있어서,
가솔린 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 가솔린 ECU와, CNG 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 CNG ECU를 구비한 차량 ECU와;
상기 차량 ECU와 통신 포트로 연결하여 데이터를 송수신하며, 상기 차량 ECU의 튜닝을 통해 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램을 구비한 고객 PC; 및
상기 고객 PC와 인터넷 망을 통한 화상 회의(통화)를 통해 상기 차량 ECU의 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU를 진단 및 튜닝하여 상기 차량 ECU의 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 실시간으로 자동 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램을 구비한 관리자 PC;를 포함하고,
상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램은 구동시 관리자 모드 화면의 설정 모드 화면, 튜닝 모드 화면, 상태표시 모드 화면, 테스트 모드 화면을 제공하되, 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 센서 보정 사용선택, 비상 전환 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU로 전송하고 상기 차량 ECU로부터 ECU 설정 값들을 전송받으며, 연료량 보정, CNG압력센서 보정, CNG온도센서 보정, 수온센서, 인젝터를 각각 설정받은 후 연료량 튜닝을 버튼 클릭에 의해 자동 수행하고,
상기 연료량 튜닝 방법은, 가솔린의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측하고, CNG의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측하고, 상기 가솔린 및 CNG의 유효분사시간을 기준으로 상기 가솔린 및 CNG의 무효분사시간을 보정 하여 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 하되,
상기 가솔린의 유효분사시간은 "가솔린의 총 분사시간 - 가솔린의 무효분사시간"이고, 상기 CNG의 유효분사시간은 "CNG의 총 분사시간 - CNG의 무효분사시간"이고, 상기 가솔린 및 CNG의 연료 분사량(Qinj)은 "[Ttotal-{Tineff-(VBAT-VBAT_REF)×GainBAT}]×GainInj"(Ttotal: 총 분사시간, Tineff: 무효분사시간, VBAT: 배터리 전압, VBAT_REF: 배터리 기준전압, GainBAT: 배터리 이득, GainInj: 인젝터 이득)이고, 상기 CNG의 유효분사시간은 "가솔린의 유효분사시간×이득(gain)"이고, 상기 가솔린의 유효분사시간은 "CNG의 유효분사시간×이득(gain)"인 것을 특징으로 하는 원격 진단 및 튜닝 시스템.」을 제공한다.
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본 발명에 따르면, 프로그램 개발자 또는 관리자가 현장에 가지 않고 원격에서 현장의 ECU 데이터를 분석 및 튜닝하여 문제점을 실시간으로 해결함으로써, 출장 서비스 비용 및 시간을 절약하고 제품의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 현장의 ECU 데이터를 인터넷 망을 통해 원격에서 실시간으로 분석하여 현장 엔지니어(작업자)에게 지시 또는 직접 제어함으로써 신속한 고객 대응 체계를 수립할 수 있고, 기존의 전화로 상황을 전달받고 상태 파악 후 조치 지시를 내리는 방식에서의 어려움을 해결할 수 있다.
또한, 현장 엔지니어를 위한 교육 및 출장 서비스 비용과 시간 절약을 할 수 있고 진단프로그램의 설치 및 업-데이터에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 실시간으로 현장의 문제점을 파악하여 조치함으로써, 고객 만족도를 향상시키고 타제품과의 서비스 차별화를 통해 제품 경쟁력을 강화할 수 있다.
또한, 기존에 2시간에서 3시간 정도 소비되던 튜닝시간을 10∼20분 이내로 단축할 수 있으며, 일정의 교육만으로 누구나 쉽고 정확하게 튜닝할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.
또한, 가솔린 인젝트 분사시간을 토대로 CNG 연료의 압력 및 온도 보정을 통해 최종 분사시간을 결정하여 가솔린 연료량과 CNG 연료량을 이상적으로 보정 함으로써, 토크 및 연비를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 가솔린, LPG 및 CNG 등의 연료들 중 하나만(mono fuel)을 사용하거나 가솔린과 CNG 또는 가솔린과 LPG와 같이 다종 연료(dual fuel)를 사용하기 위해 차량의 연료 구조를 변경하였을 때 엔진의 출력 저하가 발생하지 않고, 오히려 토크 및 연비를 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 연료를 절감할 수 있고, 배기가스를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 기술 및 성능적인 측면에서 외국 제품과 비교하여 우위를 확보할 수 있어, 대부분 수입에 의존하고 있는 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)과 NGV의 ECU을 국산화하는 데 크게 일조할 수 있다.
또한, 석유에너지 고갈에 따른 효율적인 에너지 사용 및 저탄소 녹색성장과 정책에 의해, 향후 지속적인 성장이 가능한 시장으로 지속적인 수출이 가능하다.
또한, 기존의 CNG 바이 퓨얼 ECU에 적용하여, 고유가 시대에 에너지 효율성을 높여 자동차 CO2 저감 효과로 인한 자동차산업의 국가 경쟁력이 증대할 것으로 기대된다.
또한, 국산제품으로의 수입 대체 효과뿐만 아니라 ECU 분야의 전문인력을 양성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 CNG 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 구성도
도 2는 종래의 CNG 점화장치 제어시스템의 구성도
도 3은 점화 제어신호의 동작 파형도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템의 구성도
도 5는 배터리 전압에 따른 가솔린 인젝터 분사 특성을 나타낸 그래프
도 6은 인젝터 제어 특성을 나타낸 그래프
도 7은 인터넷 망을 이용한 화상 통화 장면을 나타낸 화면
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 원격 진단 및 튜닝 방법을 나타낸 흐름도
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 원격 진단 및 튜닝 방법을 나타낸 흐름도
도 10 내지 도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 원격 진단 및 튜닝 프로그램의 구동 화면으로서,
도 10은 설정 모드의 기본 설정 화면이고,
도 11은 설정 모드의 고급 설정 화면이고,
도 12는 튜닝 모드의 연료량 보정 설정 화면이고,
도 13은 튜닝 모드의 CNG 압력센서 보정 설정 화면이고,
도 14는 튜닝 모드의 CNG 온도센서 보정 설정 화면이고,
도 15는 튜닝 모드의 수온센서 설정 화면이고,
도 16은 튜닝 모드의 연료량 튜닝 화면이고,
도 17은 튜닝 모드의 인젝터 설정 화면이고,
도 18은 오토 튜닝 모드의 화면이고,
도 19는 상태 표시 모드 화면이고,
도 20은 테스트 모드 화면이고,
도 21은 환경 설정 화면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템의 구성도이다.
본 발명의 원격 진단 및 튜닝 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 ECU(200)와, 상기 차량 ECU(200)와 통신 포트로 연결하여 데이터를 송수신하며, 상기 차량 ECU(200)의 튜닝을 통해 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)을 구비한 고객 PC(300)와, 상기 고객 PC(300)와 인터넷 망을 통한 화상 회의(통화)를 통해 상기 차량 ECU(200)의 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU(200)를 진단 및 튜닝하여 상기 차량 ECU(200)의 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 실시간으로 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)을 구비한 관리자 PC(400)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 차량 ECU(200)는 엔진의 상태를 감지하는 각종 센서를 통해 감지된 상태에 상응하여 변환되어 진 전기적 신호를 기초로 하여 연료 분사시기와 분사량을 제어하는 장치로서, 가솔린 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 가솔린 ECU(130)와, CNG 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 CNG ECU(140)를 구비하고 있다. 이때, 상기 가솔린 인젝터는 실린더에 장착되어 가솔린 연료를 분사하는 기능을 하며, 상기 CNG 인젝터는 상기 가솔린 인젝터와 함께 상기 실린더에 장착되어 CNG 연료를 분사하는 기능을 한다. 상기 가솔린 인젝터와 상기 CNG 인젝터는 엔진 기통수에 따라 각각 설치된다. 즉, 4기통 엔진의 경우 실린더 한 개당 하나씩 4개가 각각 설치되고, 6기통 엔진의 경우 6개가 각각 설치된다.
상기 관리자 PC(400)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)은 상기 고객 PC(300)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)을 통한 화상 통화를 통해, 상기 고객 PC(300)로부터 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 센서 보정 사용선택, 비상 전환 설정 값들과 상기 차량 ECU(200)의 ECU 설정 값들을 전송받으며, 연료량 보정 설정, CNG압력센서 보정 설정, CNG온도센서 보정 설정, 수온센서 설정, 인젝터 설정 등의 설정 값들을 입력받은 후 상기 차량 ECU(200)의 상태를 실시간으로 진단 및 분석하고, 상기 차량 ECU(200)를 튜닝한다.
이때, 상기 차량 ECU(200)의 튜닝 방법은, 가솔린의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측한 후, 엔진의 RPM이 일정 범위를 가질 때 CNG의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측하고, 상기 가솔린 및 CNG의 유효분사시간을 기준으로 상기 가솔린 및 CNG의 무효분사시간을 보정 하여 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 하게 된다.
상기 고객 PC(300)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)도 상기 관리자 PC(400)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)과 마찬가지로, 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 센서 보정 사용선택, 비상 전환 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU로 전송하고 상기 차량 ECU로부터 ECU 설정 값들을 전송받으며, 연료량 보정, CNG압력센서 보정, CNG온도센서 보정, 수온센서, 인젝터를 각각 설정받아 가솔린의 무부하 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 수동 또는 자동 계측하고, 엔진의 RPM이 일정 범위를 가질 때 CNG의 무부하 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 수동 또는 자동 계측하여 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 보정 한다.
상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310, 410)은 기존의 가솔린 인젝터 분사시간을 토대로, CNG 연료의 압력 및 온도 보정을 통해 최종 분사시간을 결정하는 알고리즘으로, 아래의 수학식 1에 의해 연료 분사량을 계측한다.
(수학식 1)
Qinj = [Ttotal-{Tineff-(VBAT-VBAT _ REF)×GainBAT}]×GainInj
여기서, Qinj는 가솔린 또는 CNG의 연료 분사량, Ttotal는 총 분사시간, Tineff는 무효분사시간, VBAT는 배터리 전압, VBAT _ REF는 배터리 기준전압, GainBAT는 배터리 이득(Gain), GainInj는 인젝터 이득이다.
상기 GainBAT는 배터리의 기준전압(VBAT _ REF :: 예를 들어, 11V라 가정)을 기준으로 하여 무효분사시간을 구한 다음, 배터리 전압이 상승하면 무효분사시간이 줄어들므로 배터리 전압이 상승하는 것에 비례하여 무효분사시간을 줄여준다.
상기 GainInj는 상기 수학식 1에서 총 분사시간에서 무효분사시간을 뺀 나머지 시간이 유효분사시간이므로, 유효분사시간에 이득(Gain)을 곱하게 되면 정확한 연료분사량을 연산할 수 있다.
도 5는 배터리 전압에 따른 가솔린 인젝터 분사 특성을 나타낸 그래프로서, 배터리 전압이 상승하면 시간에 비례하여 유효분사량이 증가 됨을 알 수 있다. 따라서 배터리 전압이 상승하면 무효분사시간은 줄어들므로, 무효분사시간은 배터리 전압에 반비례하게 된다.
도 6은 인젝터 제어 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6의 그래프에서 볼 수 있듯이, 인젝터의 총 분사시간은 인젝터 무효분사시간과 인젝터 유효분사시간을 합한 값이 된다. 따라서, 인젝터의 분사량(Qinj)은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 2)
Qinj = Ttotal - Tineff = Teff
여기서, Qinj는 인젝터의 분사량, Ttotal는 총 분사시간, Tineff는 무효분사시간, Teff는 유효분사시간을 각각 나타낸다.
그러므로, 상기 가솔린의 유효분사시간은 아래의 수학식 3으로, 상기 CNG의 유효분사시간은 아래의 수학식 4로 나타낼 수 있다.
(수학식 3)
가솔린의 유효분사시간 = 가솔린의 총 분사시간 - 가솔린의 무효분사시간
(수학식 4)
CNG의 유효분사시간 = CNG의 총 분사시간 - CNG의 무효분사시간
또한, 상기 CNG의 유효분사시간은 아래의 수학식 5로, 상기 가솔린의 유효분사시간은 아래의 수학식 6으로 나타낼 수 있다.
(수학식 5)
CNG의 유효분사시간 = 가솔린의 유효분사시간 × 이득(gain)
(수학식 6)
가솔린의 유효분사시간 = CNG의 유효분사시간 × 이득(gain)
본 발명에 의한 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310,410)에서는 상기 수학식 1 내지 수학식 6을 이용하여, 무효분사시간 설정을 통해 가솔린의 유효분사시간을 기준으로 가솔린연료의 연료량을 계측하고, CNG 인젝터의 유효분사시간을 계산하여 다시 무효분사시간의 보정을 통해 기존의 가솔린 연료량과 CNG 연료량을 이상적으로 보정 하였다. 이때, 가솔린 연료량과 CNG 연료량이 같다는 전재하에서 상기의 수학식 1 내지 수학식 6에 의해 가솔린 연료량과 CNG 연료량을 측정하여 보정 하였다.
상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램은 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 센서 보정 사용선택, 비상 전환 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU로 전송하고 상기 차량 ECU로부터 ECU 설정 값들을 전송받으며, 연료량 보정 설정, CNG압력센서 보정 설정, CNG온도센서 보정 설정, 수온센서 설정, 인젝터 설정 등의 과정을 통해 연료량 튜닝을 한다. 여기서, 연료량 튜닝 방법에 대해서는 후술하는 도 10 내지 도 21에서 상세히 설명하기로 하고, 원격 진단 및 튜닝 방법에 대해 먼저 설명하기로 한다.
원격 진단 및 튜닝 방법의 실시 예
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 원격 진단 및 튜닝 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 8을 참조하여 설명하면, 차량 ECU(200)를 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)이 구비된 고객 PC(300)의 통신 포트에 연결하여 구동한다(단계 S110).
그 다음, 상기 고객 PC(300)에서 인터넷 망을 통해 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)이 구비된 관리자 PC(400)와 화상 통화를 신청한다(단계 S120).
그 다음, 상기 관리자 PC(400)에서 상기 고객 PC(300)와의 화상 통화를 통해 상기 차량 ECU(200)의 설정 값들을 입력받아(단계 S130) 상기 차량 ECU(200)를 실시간으로 진단 및 튜닝한다(단계 S140).
끝으로, 상기 관리자 PC(400)에서 튜닝 결과를 상기 차량 ECU에 적용하여 상기 차량 ECU의 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 실시간으로 보정 한다.
여기서, 상기 원격 진단 및 튜닝 방법은 프로그램 개발자 또는 관리자가 원격지에 있는 고객의 차량 ECU(200)를 인터넷 망을 통해 실시간으로 진단 및 튜닝하는 방법이다. 즉, 상기 고객은 화상 통화를 통해 튜닝을 하고자 하는 차량 ECU의 설정 값들을 프로그램 개발자 또는 관리자에게 전송하고, 상기 프로그램 개발자 또는 관리자는 상기 고객이 입력한 차량 ECU의 설정 값들을 가지고 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)을 통해 상기 고객 PC(300)에 연결된 상기 차량 ECU(200)를 실시간으로 진단 및 튜닝하게 된다.
원격 진단 및 튜닝 방법의 다른 실시 예
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 바이 퓨얼 시스템(BI FUEL SYSTEM)의 원격 진단 및 튜닝 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 9를 참조하여 설명하면, 차량 ECU(200)를 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)이 구비된 고객 PC(300)의 통신 포트에 연결하여 구동한다(단계 S210).
그 다음, 상기 고객 PC(300)에서 인터넷 망을 통해 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)이 구비된 관리자 PC(400)와 화상 통화를 신청한다(단계 S220).
그 다음, 상기 관리자 PC(400)에서 상기 고객 PC(300)와의 화상 통화를 통해 상기 차량 ECU(200)의 설정 값들을 입력받아(단계 S230) 상기 차량 ECU(200)를 실시간으로 분석하고, 분석한 결과를 상기 고객 PC(300)로 전송한다(단계 S240).
그 다음, 상기 고객 PC(300)에서 상기 관리자 PC(400)로부터 전송된 분석 결과를 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)에 적용하여 상기 차량 ECU(200)를 튜닝한다(단계 S250).
끝으로, 상기 고객 PC(300)에서 튜닝 결과를 상기 차량 ECU(200)에 적용하여 상기 차량 ECU의 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 실시간으로 보정 한다(단계 S260).
여기서, 상기 원격 진단 및 튜닝 방법은 고객이 원격지에 있는 프로그램 개발자 또는 관리자와 화상 통화를 통해 튜닝하고자 하는 차량 ECU(200)를 분석(진단) 받아서 그 분석 결과를 가지고 차량 ECU(200)를 튜닝하는 방법이다. 즉, 상기 고객은 화상 통화를 통해 튜닝을 하고자 하는 차량 ECU의 설정 값들을 프로그램 개발자 또는 관리자에게 전송하고, 상기 프로그램 개발자 또는 관리자는 상기 고객이 입력한 차량 ECU의 설정 값들을 가지고 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)을 통해 상기 고객 PC(300)에 연결된 상기 차량 ECU(200)를 실시간으로 분석한 후 그 분석 결과를 상기 고객 PC(300)에 전달하여 상기 고객이 상기 고객 PC(300)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310)을 통해 튜닝할 수 있도록 해주는 역할을 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 원격 진단 및 튜닝 프로그램(방법)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
원격 진단 및 튜닝 프로그램의 구동 화면
도 10 내지 도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 원격 진단 및 튜닝 프로그램의 구동 화면으로서, 도 10은 설정 모드의 기본 설정 화면이고, 도 11은 설정 모드의 고급 설정 화면이고, 도 12는 튜닝 모드의 연료량 보정 설정 화면이고, 도 13은 튜닝 모드의 CNG 압력센서 보정 설정 화면이고, 도 14는 튜닝 모드의 CNG 온도센서 보정 설정 화면이고, 도 15는 튜닝 모드의 수온센서 설정 화면이고, 도 16은 튜닝 모드의 연료량 튜닝 화면이고, 도 17은 튜닝 모드의 인젝터 설정 화면이고, 도 18은 오토 튜닝 모드의 화면이고, 도 19는 상태 표시 모드 화면이고, 도 20은 테스트 모드 화면이고, 도 21은 환경 설정 화면이다.
먼저, 고객 PC(300)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310) 또는 상기 관리자 PC(400)의 원격 진단 및 튜닝 프로그램(410)을 구동하면, 도 10과 같은 관리자 모드 화면의 설정 모드 화면이 나타난다.
상기 관리자 모드 화면에는 도 10과 같이, ECU 연료상태를 나타내는 ECU 상태 표시창과, 현재의 설정 값들을 ECU로 전송하는 "데이터 전송" 버튼과, 상기 ECU에 설정된 ECU 설정 값들을 PC로 전송받는 "데이터 읽기" 버튼과, 센서의 이상 유무를 체크하여 표시하는 "고장진단" 표시 기능과, RPM, 휘발유 시간, 물 온도, 연료압력, TPS 센서, 가스 시간, 연료 온도, 산소센서를 포함한 엔진 상태를 실시간으로 표시하는 엔진 상태 표시창과, 산소센서의 동작 파형을 나타내는 산소센서 파형 그래프 창과, ECU와 연결되는 통신 포트를 설정받는 "환경설정" 버튼과, 설정 모드, 튜닝 모드, 상태표시 모드, 테스트 모드를 선택받아 선택된 해당 모드를 전환하여 화면에 표시하는 모드 전환 버튼을 구비하고 있다.
여기서, 상기 "고장진단" 표시 기능은 엔진체크 기능으로 비상전환이 발생한 원인을 사용자가 소거하기 전까지 기억하는 기능으로, A/S시 센서 이상 유무를 확인할 수 있는 기능이다. 이때, 표시 센서는 압력센서, 물 온도센서, 가스온도센서를 포함하고 있으며, 이상 유무가 표시된 전체 센서를 소거하는 "전체소거" 버튼을 구비하고 있다.
상기 관리자 모드 화면의 설정 모드 화면에는 기본 설정 탭과 고급 설정 탭을 구비하고 있다.
상기 기본 설정 탭 화면은 도 10과 같이, 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 비상 전환 설정, 센서 보정 사용선택 항목이 구비되어 있다.
여기서, 상기 차량 특성 설정 항목에는 튜닝차량의 엔진 기통수 4기통 엔진, 6기통 엔진 중 하나를 선택하는 "엔진 기통수 설정" 콤보 박스와, 독립순차분사, 그룹분사, 동시분사 중 해당 사항을 선택하는 "분사방식 설정" 콤보 박스와, TPS 방향을 선택하는 "TPS 방향 설정" 콤보 박스와, CNG 공급압력을 입력하는 "CNG 압력설정" 텍스트 박스를 구비하고 있다. 이때, 상기 "분사방식 설정" 콤보 박스에서 자동설정으로 선택하면 ECU가 분사방식을 자동으로 계산한다. 상기 TPS 방향 설정은 차종에 따라 TPS 전압변화가 0V→5V, 5V→0V로 값이 측정된다. 상태표시에서 TPS 변화되는 상태를 관찰한 후 해당 값을 설정한다. 상기 CNG 압력설정에서 설정 압력은 튜닝 모드에서 압력보정에 이용되기 때문에 정확한 공급압력을 입력하여야 한다.
상기 자동 전환 설정 항목에는 가솔린에서 CNG로 전환 선택시 엔진온도를 설정(설정온도 이상 되어야 연료전환)하는 전환 온도 텍스트 박스와, 가솔린에서 CNG로 전환 선택시 엔진 RPM을 설정(설정 RPM 이상 되어야 연료전환)하는 전환 RPM 텍스트 박스와, 전환 선택시 전환명령 수행시까지 대기 시간을 설정하는 자동 전환 대기시간 텍스트 박스와, RPM이 2000 이하 시 기통 별로 순차 전환시 기통별 전환 지연시간을 설정하는 순차 전환시간 텍스트 박스와, 가솔린에서 CNG로 연료 전환시 가솔린과 CNG연료 동시 분사 지연시간을 설정하는 "가솔린(휘발유)→CNG 인젝터 지연시간" 텍스트 박스와, CNG로 전환시 전환되기 전 CNG연료 우선 공급 시간을 설정하는 "가솔린(휘발유)→CNG 인젝터 전자변 우선 동작시간" 텍스트 박스와, CNG에서 가솔린으로 전환시 전환되기 전 연료펌프 우선 동작시간을 설정하는 "CNG→가솔린 연료펌프 우선 동작시간" 텍스트 박스를 포함하고 있다.
상기 자동 전환 설정 항목은 CNG 전환 명령 후 자동전환대기시간 후 전환온도와 전환 RPM 조건이 충족되면 CNG 전자변을 작동한 후 기통 별로 순차전환시간간격으로 전환한다.
상기 비상 전환 설정 항목은 CNG 압력 센서, 엔진 온도, CNG연료 온도의 이상 시 비상 전환 사용 유무를 체크 표시로 선택받고, 체크되어 있는 항목만 비상전환이 발생 된다. 비상전환을 사용하지 않을 경우 체크를 해제하면 된다.
도 10을 예로 들어 설명하면, GAS 압력이 1450 바(bar) 이하 값을 2.00초 동안 유지하면 비상전환이 이루어지고, 물 온도가 40℃ 이하 값을 2.00초 동안 유지하면 비상전환이 이루어진다. 또한, GAS 온도가 1℃ 이하 값을 2.00초 동안 유지하면 비상전환이 이루어지고, 연료 컷 모드가 5.00초 동안 유지시 비상전환이 이루어지며, 엔진 RPM이 500rpm 이하 시 비상전환이 이루어진다.
상기 센서 보정 사용 선택 항목은 연료압력 및 연료온도 센서 사용 유무를 체크 표시를 통해 선택받아 튜닝 모드의 보정 맵에 의하여 연료보정이 이루어진다.
상기 고급 설정 탭 화면은 도 11과 같이, 급가속 모드 설정, 출력 증량 모드 설정, 연료 게이지 설정 항목이 구비되어 있다.
여기서, 상기 급가속 모드 설정 항목은 급가속 모드 시 추가 연료보정량을 입력(0%는 보정 안함)하는 출력 보정량 텍스트 박스와, 급가속 모드 시 추가연료 보정 유지시간을 입력하는 유지 시간 텍스트 박스와, 급가속 모드를 판별하기 위한 TPS샘플링 주기 시간을 설정하는 측정 샘플링 주기 텍스트 박스와, 급가속 모드를 판별하기 위한 TPS 전압 최소 변화량을 입력하는 판정 TPS 변화량 텍스트 박스를 포함하고 있으며, 측정샘플링주기 설정시간 동안 TPS변화량이 설정 값 이상 변경되면 급가속 모드로 판별한 후 유지시간 동안 출력 보정량만큼 추가 연료를 보정 한다.
상기 출력 증량 모드 설정 항목은 출력 증량 모드 시 추가 연료보정량을 입력하는 출력 보정량 텍스트 박스와, 출력 증량 모드 시 판별 TPS전압을 입력하는 판정 TPS량 텍스트 박스를 포함하고 있으며, TPS전압 값이 출력 증량 판별 설정 값 이상일 때 출력증량 모드로 판별 후 출력 보정량만큼 추가 연료를 보정 한다.
상기 연료 게이지 설정 항목은 연료탱크 잔량 표시 센서 값(저항값)을 설정하는 텍스트 박스로 구성되어 있다.
상기 관리자 모드 화면(도 10 내지 도 11)에서 하단에 설치된 모드 전환 버튼 중 "튜닝" 버튼을 클릭하면 도 12와 같은 튜닝 모드 화면이 나타난다.
상기 튜닝 모드 화면은 도 12와 같이, 차량에 맞는 연료량 보정 값(100∼200%)을 입력받는 "연료량 전체 보정" 텍스트 박스와, 각각의 연료보정맵을 적용한 최종 연료 보정 값을 표시하는 "보정량" 표시 기능과, 가솔린 또는 CNG 연료로 전환하는 "연료전환" 버튼과, 최저 CNG 분사시간을 입력받는 "최저 CNG 분사시간" 텍스트 박스와, TPS/RPM 항목에 해당되는 영역의 연료량 보정 값을 설정하는 연료량 보정 설정 탭(tap)과, 상기 설정 모드 화면에서 설정한 가스 압력 설정 값을 기준으로 압력에 따라 구분된 항목에 연료량 보정 값을 설정하는 CNG압력센서 보정 설정 탭과, 연료온도에 따라 구분된 항목에 연료보정 값 또는 센서 전압 값을 입력받는 CNG온도센서 보정 설정 탭과, 온도에 따라 구분된 항목에 연료보정 값 또는 센서 저항값을 입력받는 수온센서 설정 탭과, 연료량 전체 보정 값을 입력받은 후 휘발유의 무부하 및 부하 시 유효분사시간과 CNG의 무부하 및 부하 시 유효분사시간을 계측하여 표시하고 계측한 결과를 ECU에 적용하는 연료량 튜닝 탭과, 차량에 설치되어있는 CNG 인젝터의 특성 값(Pullin, Holding)과 가솔린 및 CNG 인젝터의 무효분사시간을 입력받고, 락스 보정 사용시 산소센서영역 및 연료보정량을 입력받는 인젝터 설정 탭과, 연료량 전체 보정 값을 입력받은 후 휘발유의 무부하 및 부하 시 유효분사시간과 CNG의 무부하 및 부하 시 유효분사시간을 계측하여 표시하고 계측한 결과를 ECU에 적용하는 연료량 튜닝 탭을 구비하고 있다.
상기 연료량 보정 설정 탭(도 12)은 TPS/RPM 항목에 해당되는 영역의 연료량 보정 값을 설정한다. 이때, 설정 값 범위는 0%∼200%의 범위 안에서 설정할 수 있다. MS Excel 프로그램에서 입력완료 후 Ctrl+C, Ctrl+V를 이용하여 정확한 수치 입력이 가능하다.
상기 CNG압력센서 보정 설정 탭은 도 13에 나타낸 바와 같이, 상기 설정 모드 화면에서 설정한 가스 압력 설정 값을 기준으로 압력에 따라 구분된 항목에 연료량 보정 값을 설정한다. 이때, 설정 값 범위는 0%∼200%의 범위 안에서 설정할 수 있다. 연료압력 센서 맵핑은 센서의 각 항목에 해당하는 압력일 때의 센서 전압 값을 입력한다.
상기 CNG온도센서 보정 설정 탭은 도 14에 나타낸 바와 같이, 연료온도에 따라 구분된 항목에 연료보정 값 또는 센서 전압 값을 입력한다. 이때, 설정 값 범위는 0%∼200%의 범위 안에서 설정할 수 있다. 연료온도 센서 맵핑은 센서의 각 항목에 해당하는 온도일 때의 센서 전압 값을 입력한다.
상기 수온센서 설정 탭은 도 15에 나타낸 바와 같이, 온도에 따라 구분된 항목에 연료보정 값 또는 센서 저항값을 입력한다. 설정 값 범위는 0%∼200%의 범위 안에서 설정할 수 있다. 수온 센서 맵핑은 센서의 각 항목에 해당하는 온도일 때의 센서 저항값을 입력한다.
상기 연료량 튜닝 탭은 도 16에 나타낸 바와 같이, 연료량 전체 보정 값을 입력받은 후 휘발유의 무부하 및 부하 시 유효분사시간과 CNG의 무부하 및 부하 시 유효분사시간을 계측하여 표시하고 계측한 결과를 ECU에 적용한다.
상기 인젝터 설정 탭은 도 17에 나타낸 바와 같이, 차량에 설치되어있는 CNG 인젝터의 특성 값(Pullin, Holding)을 설정하고, 가솔린 및 CNG 인젝터의 무효분사시간을 입력받아 인젝터 무효분사시간을 보정 한다. 또한, 락스 보정 사용시 산소센서영역 및 연료보정량을 입력받는다. 이때, 락스 보정을 사용하지 않을 경우 보정량을 0%로 입력한다.
상기 오토 튜닝 모드 설정 탭은 도 18에 나타낸 바와 같이, 오토 튜닝 "시작" 버튼과, 오토 튜닝 "정지" 버튼과, 휘발유(가솔린) 분사시간 허용치, 분사시간 분석 최소시간, 산소센서 사용 여부를 설정하는 자동튜닝 설정 박스와, 5단계로 오토 튜닝을 수행하는 오토 튜닝 수행 모드와, 상기 오토 튜닝 수행 모드에서 계측된 값을 ECU에 적용하는 "ECU 적용" 버튼과, 산소센서의 파형을 그래프로 나타내는 산소센서 파형 창을 구비하고 있다.
여기서, 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램(310,410)의 오토 튜닝 모드는 상기 자동튜닝 설정 박스에 설정 값을 입력받은 후 상기 오토 튜닝 수행 모드를 순차적으로 선택받아 오토 튜닝을 수행하게 된다.
상기 오토 튜닝을 수행하는 작업자는 상기 오토 튜닝 모드의 화면(도 17)에 표시된 오토 튜닝 순서에 따라 "OK" 버튼만 입력하면 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램에서 오토 튜닝을 자동으로 수행하게 된다.
도 18의 화면을 참조하여 오토 튜닝 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
1) 엔진을 무부하 상태로 공회전을 한 후 "OK"버튼을 클릭하면, 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램에서 무부하 조건에서 가솔린의 유효분사시간을 자동 계측한다.
2) 엔진을 일정한 부하 상태로 공회전을 한 후 "OK"버튼을 클릭하면, 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램에서 부하 조건에서 가솔린의 유효분사시간을 자동 계측한다.
3) 엔진의 RPM을 일정 범위(약 2000RPM)로 유지시킨 후 "OK"버튼을 클릭한다.
4) 엔진을 일정한 부하 상태로 공회전을 한 후 "OK"버튼을 클릭하면, 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램에서 부하 조건에서 CNG의 유효분사시간을 자동 계측한다.
5) 엔진을 무부하 상태로 공회전을 한 후 "OK"버튼을 클릭하면, 상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램에서 무부하 조건에서 CNG의 유효분사시간을 자동 계측한다.
6) 상기 1)∼5)단계의 완료 후에 "ECU 적용" 버튼을 클릭하면, 상기에서 계측된 가솔린 및 CNG의 유효분사시간을 근거로 가솔린 및 CNG의 무효분사시간을 보정하여 가솔린 및 CNG의 연료량을 자동 보정 하게 된다.
여기서, 상기 가솔린의 유효분사시간은 "가솔린의 총 분사시간 - 가솔린의 무효분사시간"에 의해 계측하고, 상기 CNG의 유효분사시간은 "CNG의 총 분사시간 - CNG의 무효분사시간"에 의해 계측하고, 상기 가솔린 및 CNG의 연료 분사량(Qinj)은 "[Ttotal-{Tineff-(VBAT-VBAT_REF)×GainBAT}]×GainInj"(Ttotal: 총 분사시간, Tineff: 무효분사시간, VBAT: 배터리 전압, VBAT _ REF: 배터리 기준전압, GainBAT: 배터리 이득, GainInj: 인젝터 이득)에 의해 계측한다. 이때, 상기 CNG의 유효분사시간은 "가솔린의 유효분사시간×이득(gain)"이고, 상기 가솔린의 유효분사시간은 "CNG의 유효분사시간×이득(gain)"이다.
이와 같이, 상기 오토 튜닝 모드는 버튼 클릭에 의해 가솔린의 무부하 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 자동 계측하고, 엔진의 RPM이 일정 범위를 가질 때 버튼 클릭에 의해 CNG의 무부하 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 자동 계측하고, 계측된 값을 ECU에 적용하여 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 한다.
상기 관리자 모드 화면(도 10 내지 도 18)에서 하단에 설치된 모드 전환 버튼 중 "상태표시" 버튼을 클릭하면 도 19와 같은 상태 표시 모드 화면이 나타난다.
상기 상태 표시 모드 화면은 도 19와 같이, 현재 ECU에서 연료량 연산에 사용되어지는 각종 입력센서 및 인젝터분사시간 등을 그래프로 표시되어 진다. 그래프 샘플링시간은 10Hz로 그래프 파형이 업-데이터가 된다.
상기 상태 표시 모드 화면에서 "시작"과 "정지" 버튼은 그래프 데이터를 수집 및 정지할 때 사용한다. 상기 "시작" 버튼을 클릭하면 화면에 현재 ECU상태 그래프가 나타나고, 환경설정에서 지정된 저장 폴더에 자동으로 ECU 상태데이터가 저장된다. 화면에서 "열기" 버튼은 이전에 수집된 ECU 상태데이터를 불러올 때 사용된다.
상기 관리자 모드 화면(도 10 내지 도 19)에서 하단에 설치된 모드 전환 버튼 중 "테스트" 버튼을 클릭하면 도 20과 같은 테스트 모드 화면이 나타난다.
상기 테스트 모드 화면은 인젝터 별로 가솔린 모드와 CNG 모드를 선택받고, 인젝터 별로 연료량 보정 값을 설정받은 다음, CNG연료탱크 밸브와 CNG 전자변압기 및 가솔린 펌프의 동작 여부를 선택받은 후 테스트 버튼을 클릭하면 ECU를 테스트하여 가솔린 및 CNG의 유효분사시간을 계측하여 계측한 결과를 인젝터 별로 표시한다.
마지막으로, 상기 관리자 모드 화면(도 10 내지 도 20)에서 하단에 설치된 "환경설정" 버튼을 클릭하면 도 21과 같은 환경설정 창이 나타난다. 상기 환경설정 창에는 현재 ECU와 연결되어 있는 통신 포트를 설정하며, ECU 연결시 ECU 설정 값 자동읽기 기능을 체크 박스를 통해 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템은 프로그램 개발자 또는 관리자가 현장에 가지 않고 원격에서 현장의 ECU 데이터를 분석 및 튜닝하여 문제점을 실시간으로 해결하고, 현장의 ECU 데이터를 인터넷 망을 통해 원격에서 실시간으로 분석하여 현장 엔지니어(작업자)에게 지시 또는 직접 제어함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 : CNG 퓨얼 탱크(Fuel Tank)
20 : 슈트 오프 밸브(Shut-off Valve)
30 : 레귤레이터(Regulater)
40 : 에어 공급라인
50 : CNG MPI 인젝터(Injector)
60 : 가솔린 인젝터(Gasoline Injector) 70 : 실린더
80 : 스파크 플러그(Spark Plug)
90 : 캠 포지션 센서(Cam Position Sensor)
100 : 냉각 수온 센서(Water Temperature Sensor)
110 : 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor)
120 : 산소 농도 검출 센서 130 : 가솔린 ECU
140 : CNG ECU 180 : 연료탱크
200 : 차량 ECU 300 : 고객 PC
310 : 원격 진단 및 튜닝 프로그램 400 : 관리자 PC
410 : 원격 진단 및 튜닝 프로그램

Claims (9)

  1. 바이 퓨얼 시스템의 원격 진단 및 튜닝 시스템에 있어서,
    가솔린 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 가솔린 ECU와, CNG 인젝터의 연료 분사를 제어하고 이상 신호를 검출하는 CNG ECU를 구비한 차량 ECU와;
    상기 차량 ECU와 통신 포트로 연결하여 데이터를 송수신하며, 상기 차량 ECU의 튜닝을 통해 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램을 구비한 고객 PC; 및
    상기 고객 PC와 인터넷 망을 통한 화상 회의(통화)를 통해 상기 차량 ECU의 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU를 진단 및 튜닝하여 상기 차량 ECU의 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 실시간으로 자동 보정 하는 원격 진단 및 튜닝 프로그램을 구비한 관리자 PC;를 포함하고,
    상기 원격 진단 및 튜닝 프로그램은 구동시 관리자 모드 화면의 설정 모드 화면, 튜닝 모드 화면, 상태표시 모드 화면, 테스트 모드 화면을 제공하되, 차량 특성 설정, 자동 전환 설정, 센서 보정 사용선택, 비상 전환 설정 값들을 입력받아 상기 차량 ECU로 전송하고 상기 차량 ECU로부터 ECU 설정 값들을 전송받으며, 연료량 보정, CNG압력센서 보정, CNG온도센서 보정, 수온센서, 인젝터를 각각 설정받은 후 연료량 튜닝을 버튼 클릭에 의해 자동 수행하고,
    상기 연료량 튜닝 방법은, 가솔린의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측하고, CNG의 무부하 조건 및 부하 조건에서의 유효분사시간을 각각 계측하고, 상기 가솔린 및 CNG의 유효분사시간을 기준으로 상기 가솔린 및 CNG의 무효분사시간을 보정 하여 가솔린 및 CNG의 연료 분사량을 자동 보정 하되,
    상기 가솔린의 유효분사시간은 "가솔린의 총 분사시간 - 가솔린의 무효분사시간"이고, 상기 CNG의 유효분사시간은 "CNG의 총 분사시간 - CNG의 무효분사시간"이고, 상기 가솔린 및 CNG의 연료 분사량(Qinj)은 "[Ttotal-{Tineff-(VBAT-VBAT_REF)×GainBAT}]×GainInj"(Ttotal: 총 분사시간, Tineff: 무효분사시간, VBAT: 배터리 전압, VBAT_REF: 배터리 기준전압, GainBAT: 배터리 이득, GainInj: 인젝터 이득)이고, 상기 CNG의 유효분사시간은 "가솔린의 유효분사시간×이득(gain)"이고, 상기 가솔린의 유효분사시간은 "CNG의 유효분사시간×이득(gain)"인 것을 특징으로 하는 원격 진단 및 튜닝 시스템.
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