KR101261695B1 - 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법에 관한 것으로, 시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받아 온도 센서부 및 압력 센서부로 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하여 연료 레일 내의 액상 유지 압력을 결정하고 결정된 액상 유지 압력으로 펌프의 작동 속도를 결정하고 결정된 펌프의 작동 속도로 연료 펌프를 작동시키는 펌프 작동 단계와, 상기 연료 펌프의 작동 중 상기 연료 레일 내의 압력을 측정하여 액상 유지 압력과 비교하여 상기 연료 펌프의 작동 속도를 제어하는 펌프 작동 제어 단계를 포함한 것이다.
본 발명은 연료 레일의 부피, 압력차 등을 고려하여 일정 시간에 연료 레일 내에 액상 유지 압력을 형성할 수 있고 압력이 형성된 이후에도 비례적분제어를 통한 요구 질량 유량을 계산하여 펌프의 토출유량을 제어함으로써 펌프의 사양이나 성능에 상관없이 정밀한 제어가 가능한 효과가 있는 것이다.
본 발명은 연료 레일 내의 연료를 액상으로 유지시켜 시동 시 액상 분사를 원활히 함으로써 시동 시 실화 및 지연현상을 방지하고 적정 연료를 분사하여 배기가스를 감소시키기는 효과가 있다.

Description

엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법{Method for controlling fuel pump of LPI car}

본 발명은 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 엔진이 시동되기 전에 연료 레일 상의 압력을 적정 압력으로 제어할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 엘피아이(LPI; LPG Injection) 엔진이란 봄베 내에 연료 펌프를 설치하여 액상의 엘피지 연료를 연료라인을 통하여 압송한 후 인젝터(injector)를 통하여 액상의 연료를 분사하는 구조로 되어있다.

그러나, 엘피지는 기본적으로 기체연료이기 때문에 엔진의 복사열을 받아 온도가 증가되어서 포화증기압이 증가함에 따라 연료 라인 내의 압력이 상승하게 되어 연료 라인 상태의 연료를 항상 액상으로 유지한다는 것은 상당히 어렵다.

즉, 열간(hot) 상태의 엔진을 시동 오프(off)하게 되면, 엔진 룸내 연료의 온도는 서서히 상승하게 되고, 결국 기화가 진행됨으로써 연료 라인내 상태는 액기상 혼재 상태로 되며, 시간이 경과할 수록 기상이 증가되는 상태로 된다.

특히, 엘피지의 경우 액상에서 기상으로 변하게 되면 부피가 약 250배로 증가되기 때문에 약간의 기상이라도 존재하는 상태로 연료를 분사하게 되면 혼합기에서의 연료부족에 의한 시동성이 악화되는 현상이 발생하게 된다.

즉, 엘피아이 차량은 주행 후 주차시간 즉, 엔진의 정지된 시간에 따라 엔진 룸내 연료의 액기상 비율이 다르게 되고 따라서 시동성도 차이를 보이게 되는 것이다.

상기한 엘피아이 차량의 특성 상 시동 직전 연료 레일 상의 연료를 액상으로 만들기 위해 상기 연료 펌프의 제어가 반드시 필요한 것이다.

상기 연료 펌프의 제어 방법은 시동 키가 ON 상태이고 엔진 시동상태가 아니면 연료 레일의 온도와 따른 연료 레일 내부의 압력이 목표 압력 즉, 연료를 액상화하는 압력보다 작을 경우 소음수준을 감안한 최대의 펌프 속도를 유지하고 연료 레일 내부의 압력이 목표 압력으로 올라가면 펌프 동작을 정지시키는 것이다.

종래의 연료 펌프의 제어 방법은 최대 최소 2단계의 펌프 속도 제어로 제어의 정확성이 떨어지며 엔진의 상태에 따라 압력을 형성하는데 걸리는 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 연료 펌프의 유량 차이나 사양 변경 시 대응이 어려워 엔진 레일의 압력을 연료를 액상화하는 압력으로 정밀 제어하기 어렵고 시동 대기 시간이 길어지는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 엔진 시동전 연료 레일을 액상유지 압력이상으로 가압하여 시동 시 액상 분사를 원활히 함으로써 시동 시 실화 및 지연현상을 방지하고 적정 연료를 분사하여 배기가스를 감소시키기는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 엘피아이 엔진에 연료를 공급하는 연료 레일 내부의 연료 압력을 측정하는 압력 센서부와;

상기 연료 레일 내부의 연료 온도를 측정하는 온도 센서부와;

상기 연료 레일로 연료를 공급하는 유량 가변형 연료 펌프와;

상기 압력 센서부, 상기 온도 센서부, 상기 유량 가변형 연료 펌프, 엔진 작동 감지부에 연결되어 포함하여 상기 유량 가변형 연료 펌프를 제어하는 연료 펌프 제어부를 포함한 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 장치를 제공하는 데 있다.

또, 본 발명의 과제는 시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받아 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하여 연료 레일 내의 액상 유지 압력을 결정하고 결정된 액상 유지 압력으로 펌프의 작동 속도를 결정하고 결정된 펌프의 작동 속도로 연료 펌프를 작동시키는 펌프 작동 단계와;

상기 연료 펌프의 작동 중 상기 연료 레일 내의 압력을 측정하여 액상 유지 압력과 비교하여 상기 연료 펌프의 작동 속도를 제어하는 펌프 작동 제어 단계를 포함한 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

본 발명은 연료 레일의 부피, 압력차 등을 고려하여 일정 시간에 연료 레일 내에 액상 유지 압력을 형성할 수 있고 압력이 형성된 이후에도 비례적분제어를 통한 요구 질량 유량을 계산하여 펌프의 토출유량을 제어함으로써 펌프의 사양이나 성능에 상관없이 정밀한 제어가 가능한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 연료 레일 내의 연료를 액상으로 유지시켜 시동 시 액상 분사를 원활히 함으로써 시동 시 실화 및 지연현상을 방지하고 적정 연료를 분사하여 배기가스를 감소시키기는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 장치를 도시한 블록도
도 2는 본 발명인 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법의 흐름을 나타낸 흐름도
도 3 내지 도 4는 본 발명의 단계 별 상세 순서도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 시동 전 엘피아이(LPI; LPG Injection) 엔진에 연료를 공급하는 연료 레일 내의 연료의 상태를 액상화하도록 연료 펌프(3)의 작동을 정밀하게 제어하는 것이다.

본 발명인 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 장치는 엘피아이 엔진에 연료를 공급하는 연료 레일 내부의 연료 압력을 측정하는 압력 센서부(1)와, 상기 연료 레일 내부의 연료 온도를 측정하는 온도 센서부(2)와, 상기 연료 레일로 연료를 공급하는 유량 가변형 연료 펌프(3)를 포함한다.

또 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 장치는 상기 압력 센서부(1), 상기 온도 센서부(2), 상기 유량 가변형 연료 펌프(3), 엔진 작동 감지부(5)와 연결되며 상기 유량 가변형 연료 펌프(3)를 제어하는 연료 펌프 제어부(4)를 포함하여, 시동 전 상기 연료 레일 내의 연료를 액상 상태로 유지시키는 것이다.

상기 엔진 작동 감지부(5)는 크랭크 각도 센서(5a), 캠 센서(5b), 시동 스위치(ignition switch ; IG)(5c)를 포함하여 차량의 엔진 상태를 감지하기 위한 것이다.

상기 엔진 작동 감지부(5)는 엘피아이 엔진의 상태를 시동 전, 시동 스위치(5c)가 ON된 시동 준비 상태, 시동된 상태, 주행 상태 등으로 구분하여 상기 엔진 상태를 상기 연료 펌프 제어부(4)로 전달하는 것이다.

상기 연료 펌프 제어부(4)는 상기 엔진 작동 감지부(5)로 엔진의 상태를 전달받고 상기 압력 센서부(1), 상기 온도 센서부(2)에 의해 측정된 압력 및 온도를 통해 상기 연료 레일 내에 연료 성분비를 파악하여 액체 유지 압력을 결정하며, 상기 액체 유지 압력으로 연료 펌프(3)의 작동 속도를 결정하고, 결정된 작동 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키고, 엔진의 상태 변화 및 연료 레일의 압력 변화에 따라 연료 펌프(3)의 작동 속도를 재설정하고 재설정된 상태로 연료 펌프(3)를 작동시키는 것이다.

상기 연료 펌프 제어부(4)는 엘피아이 차량의 전체 작동을 제어하는 ECU(6)에 포함되는 것이다.

상기 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 장치를 이용하여 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법을 더 상세하게 설명하면 하기와 같다.

본 발명인 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법은 시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받아 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하여 연료 레일 내의 액상 유지 압력을 결정하고 결정된 액상 유지 압력으로 펌프의 작동 속도를 결정하고 결정된 펌프의 작동 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키는 펌프 작동 단계(100)와, 상기 연료 펌프(3)의 작동 중 상기 연료 레일 내의 압력을 측정하여 액상 유지 압력과 비교하여 상기 연료 펌프(3)의 작동 속도를 제어하는 펌프 작동 제어 단계(200)를 포함한다.

엘피아이 차량의 시동 과정은 시동 스위치(5c)를 ON시킨 후 일정 시간 동안의 대기 시간 후 시동 신호가 알림되면 운전자가 시동 스위치(5c)로 엔진을 시동시키는 것이다.

이하, 본 발명의 시동 준비 신호는 상기 시동 스위치(ignition switch ; IG)(5c)의 ON 상태에서 발생되는 신호이며, 시동 준비 유지 상태는 상기 시동 스위치(5c)가 ON상태로 대기 중인 상태인 것을 의미함을 밝혀둔다.

상기 펌프 작동 단계(100)는 도 3에서 도시한 바와 같이 시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받는 시동 신호 수신 과정(110)과;

상기 시동 신호 수신 과정(110)으로 시동 준비 신호를 받아 상기 압력 센서부(1), 상기 온도 센서부(2)를 통해 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하는 측정 과정(120)과;

상기 측정 과정(120)을 통해 전달받은 연료의 온도 및 압력을 통해 연료의 성분비를 파악하는 성분비 확인 과정(130)과;

상기 성분비 확인 과정(130)을 통해 확인된 연료의 성분으로 액상 유지 압력을 결정하고, 일정 시간 내에 연료 레일 내의 연료를 액상으로 가압할 수 있는 목표 질량 유량을 결정하는 유량 결정 과정(140)과;

상기 유량 결정 과정(140)으로 결정된 목표 질량 유량으로 기본 펌프 속도를 결정하고 결정된 기본 펌프 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키는 펌프 작동 과정(150)을 포함한다.

초기 시동 준비 신호가 발생되는 정차 중인 즉, 엔진이 정지 중인 상태로 장기간 정차 중인 엔진의 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하고, 측정된 온도 및 압력 측정 값을 통해 연료 레일 내부 연료의 밀도를 계산하고, 이 밀도를 통해 연료의 성분 비 즉, 연료 내 엘피지 가스와 프로판 가스의 혼합비를 확인할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 연료의 성분비를 확인하면 연료 레일 내의 연료가 액상 상태를 유지할 수 있도록 하는 액상 유지 압력을 결정할 수 있는 것이다.

상기 액상 유지 압력이 결정되면, 일정 시간 내에 연료 레일 내의 연료를 액상으로 가압할 수 있는 목표 질량 유량을 결정할 수가 있고, 이 목표 질량 유량으로 연료 펌프(3)의 기본 펌프 속도를 결정할 수 있는 것이다.

상기 펌프 작동 제어 단계(200)는 상기 연료 레일 내부의 압력이 상기 액상 유지 압력 이하인 경우 상기 기본 펌프 속도로 연료 펌프(3)의 속도를 유지하고, 상기 연료 레일 내부의 압력이 상기 액상 유지 압력 초과되었을 경우 상기 연료 펌프(3)의 작동 속도를 PI제어를 통해 비례적으로 점차 감소시켜 상기 연료 레일 내부의 압력이 액상 유지 압력 이상의 압력 상기 연료 레일의 내부 압력이 액상 유지 압력으로 일정하게 유지될 수 있도록 정밀 제어하는 것이다.

상기 펌프 작동 제어 단계(200)는 도 4에서 도시한 바와 같이 기본 펌프 속도로 펌프가 작동되는 중에 시동 준비 유지 상태인지를 판단하여 시동 준비 유지 상태이면 연료 레일 내의 압력을 측정하고 측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 이하인 경우 기본 펌프 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키는 정속도 제어 과정(210)과;

측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 초과인 경우 타이머를 작동시키고, 기 설정된 최대 시동 준비 시간 내에서 PI제어를 통해 목표 질량 유량을 재결정하고, 재결정된 목표 질량 유량을 통해 연료 펌프(3)의 속도를 재결정하고 재결정된 펌프 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키는 가변 속도 제어 과정(220)을 포함한다.

상기 정속도 제어 과정(210)은 시동 준비 유지 상태인지를 판단하는 제 1 시동 상태 판단 과정(211), 연료 레일의 압력을 측정하는 압력 측정 과정(212), 측정된 연료 레일의 압력이 상기 액상 유지 압력 이하 인지를 판단하는 압력 판단 과정(213), 측정된 연료 레일의 압력이 상기 액상 유지 압력 이하인 경우 연료 펌프(3)의 속도를 기본 펌프 속도로 작동시키는 제 1 정속도 펌프 제어 과정(214)을 포함한다.

또, 상기 가변 속도 제어 과정(220)은 측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 초과인 경우 타이머를 작동시키는 타이머 작동 과정(221), 타이머 작동 시간이 기설정된 최대 시동 준비 시간 미만인 지를 판단하는 타이머 작동 판단 과정(222), 연료 레일의 압력을 측정하여 연료 레일의 압력과 액상 유지 압력과 같은지를 판단하는 압력 비교 과정(223), 측정된 연료 레일 압력과 상기 액상 유지 압력이 같으면 연료 펌프(3)의 속도를 기본 펌프 속도로 작동시키는 제 2 정속도 펌프 제어 과정(224), 측정된 연료 레일 압력과 상기 액상 유지 압력이 다르면 압력 차이에 의한 PI제어로 펌프 요구 유량을 재설정하는 유량 재설정 과정(225), 재설정된 펌프 요구 유량에 맞게 연료 펌프(3)의 펌프 속도를 재결정하고, 재결정된 펌프 속도로 연료 펌프(3)를 작동시키는 가변 속도 펌프 제어 과정(226), 시동 준비 신호가 유지되고 있는지를 확인하여 신호가 유지되고 있으면 상기 타이머 작동 판단 과정(222)으로 되돌리고 신호가 유지되지 않고 있으면 본 과정을 종료하는 제 2 시동 상태 판단 과정(227)을 포함한 것이다.

상기 제 1 시동 상태 판단 과정(211) 및 상기 제 2 시동 상태 판단 과정(227)은 시동 스위치의 상태가 ON 또는 OFF인지, 엔진 시동이 이루어졌는지를 판단하는 것으로, 시동 스위치(5c)가 ON 상태인 경우 신호 유지로 판단하고, OFF 또는 엔진 시동이 된 경우 신호 유지가 아닌 것으로 판단하는 것이다.

한편, 상기 타이머 작동 판단 과정(222)에서 최대 시동 준비 시간 이상인 경우 상기 연료 펌프(3)의 작동을 정지시키고 본 과정을 종료하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 기설정된 최대 시동 준비 시간동안 PI제어를 통해 연료 펌프(3)의 펌프 속도를 연료 레일의 압력과 액상 유지 압력에 따라 비례적으로 제어함으로써, 상기 연료 레일 내의 압력을 액상 유지 압력으로 더 정밀하게 제어가 가능한 것이다.

즉, 본 발명은 연료 레일의 부피, 압력차이 등을 고려하여 일정 시간에 액상 유지 압력을 형성할 수 있고, 액상 유지 압력이 형성된 이후에는 액상 유지 압력과 연료 레일의 압력 차이에 따라 비례적분 제어를 수행하여, 액상 유지 압력을 유지할 수 있는 요구 질량 유량을 계산하여 펌프의 토출 유량을 제어함으로써 연료 펌프(3)의 사양이나 성능에 상관없이 정밀 제어가 가능한 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

1 : 압력 센서부 2 : 온도 센서부
3 : 연료 펌프 4 : 연료 제어부
5 : 엔진 작동 감지부 100 : 펌프 작동 단계
200 : 펌프 작동 제어 단계 210 : 정속도 제어과정
220 : 가변 속도 제어 과정

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받아 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하여 연료 레일 내의 액상 유지 압력을 결정하고 결정된 액상 유지 압력으로 펌프의 작동 속도를 결정하고 결정된 펌프의 작동 속도로 연료 펌프를 작동시키는 펌프 작동 단계와;
   상기 연료 펌프의 작동 중 상기 연료 레일 내의 압력을 측정하여 액상 유지 압력과 비교하여 상기 연료 펌프의 작동 속도를 제어하는 펌프 작동 제어 단계;를 포함하며,
   상기 펌프 작동 제어 단계는,
   기본 펌프 속도로 펌프가 작동되는 중에 시동 준비 유지 상태인지를 판단하여 시동 준비 유지 상태이면 연료 레일 내의 압력을 측정하고 측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 이하인 경우 기본 펌프 속도로 연료 펌프를 작동시키는 정속도 제어 과정과;
   측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 초과인 경우 타이머를 작동시키고, 기 설정된 최대 시동 준비 시간 내에서 PI제어를 통해 목표 질량 유량을 재결정하고, 재결정된 목표 질량 유량을 통해 연료 펌프의 속도를 재결정하고 재결정된 펌프 속도로 연료 펌프를 작동시키는 가변 속도 제어 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 펌프 작동 단계는,
   시동 준비 신호(시동 스위치 ON)를 받는 시동 신호 수신 과정과;
   상기 시동 신호 수신 과정으로 시동 준비 신호를 받아 압력 센서부, 온도 센서부를 통해 연료 레일 내의 온도 및 압력을 측정하는 측정 과정과;
   상기 측정 과정을 통해 전달받은 연료의 온도 및 압력을 통해 연료의 성분비를 파악하는 성분비 확인 과정과;
   상기 성분비 확인 과정을 통해 확인된 연료의 성분으로 액상 유지 압력을 결정하고, 일정 시간 내에 연료 레일 내의 연료를 액상으로 가압할 수 있는 목표 질량 유량을 결정하는 유량 결정 과정과;
   상기 유량 결정 과정으로 결정된 목표 질량 유량으로 기본 펌프 속도를 결정하고 결정된 기본 펌프 속도로 연료 펌프를 작동시키는 펌프 작동 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법.
6. 삭제
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 정속도 제어 과정은,
   시동 준비 유지 상태인지를 판단하는 제 1 시동 상태 판단 과정,
   연료 레일의 압력을 측정하는 압력 측정 과정,
   측정된 연료 레일의 압력이 상기 액상 유지 압력 이하 인지를 판단하는 압력 판단 과정; 및
   측정된 연료 레일의 압력이 상기 액상 유지 압력 이하인 경우 연료 펌프의 속도를 기본 펌프 속도로 작동시키는 제 1 정속도 펌프 제어 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법.
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 가변 속도 제어 과정은,
   측정된 연료 레일 압력이 상기 액상 유지 압력 초과인 경우 타이머를 작동시키는 타이머 작동 과정;
   타이머 작동 시간이 기설정된 최대 시동 준비 시간 미만인 지를 판단하고 최대 시동 준비 시간 이상인 경우 상기 연료 펌프의 작동을 정지시키고 본 과정을 종료하는 타이머 작동 판단 과정;
   연료 레일의 압력을 측정하여 연료 레일의 압력과 액상 유지 압력과 같은지를 판단하는 압력 비교 과정;
   측정된 연료 레일 압력과 상기 액상 유지 압력이 같으면 연료 펌프의 속도를 기본 펌프 속도로 작동시키는 제 2 정속도 펌프 제어 과정;
   측정된 연료 레일 압력과 상기 액상 유지 압력이 다르면 압력 차이에 의한 PI제어로 펌프 요구 유량을 재설정하는 유량 재설정 과정;
   재설정된 펌프 요구 유량에 맞게 연료 펌프의 펌프 속도를 재결정하고, 재결정된 펌프 속도로 연료 펌프를 작동시키는 가변 속도 펌프 제어 과정; 및
   시동 준비 신호가 유지되고 있는지를 확인하여 신호가 유지되고 있으면 상기 타이머 작동 판단 과정으로 되돌리고 신호가 유지되지 않고 있으면 본 과정을 종료하는 제 2 시동 상태 판단 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 연료 펌프 제어 방법.

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