KR101264153B1

KR101264153B1 - 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치

Info

Publication number: KR101264153B1
Application number: KR1020060005329A
Authority: KR
Inventors: 사토루 츠사카; 신야 야마구치; 쿠니타카 이노; 마사요시 타누마; 타케시 후카와
Original assignee: 가부시키가이샤 닛키
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2013-05-14
Also published as: JP2006214354A; KR20060089138A; JP4560782B2

Abstract

가솔린 분사 제어유닛을 갖는 엔진에 있어서 가솔린 대체연료를 분사, 공급할 때에, 전체 실린더에서 가솔린 대체연료의 분사지연을 방지해서 공연비의 적정화를 도모한다.

가솔린 대체연료 분사 제어유닛(가솔린용 ECU)(2)에 있어서, 소정 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 금회의 가솔린 대체연료 분사시에, 최초로 가솔린 분사 제어유닛(가솔린용 ECU)(2)으로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 상기 가솔린 대체연료 분사유닛에 있어서 각종 신호로부터 산출한 지연시간 후, 상기 가솔린 대체연료 분사신호가 대응하는 인젝터(4)로 출력되게 되고, 소정 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 금회의 가솔린 대체연료 분사량분의 분사가 상기 실린더의 흡기행정이 완료될 때까지의 사이에 행해진다.

Description

엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치{GASOLINE ALTERNATIVE FUEL INJECTION CONTROL APPARATUS OF ENGINE}

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 2는, 각 실린더에 대응한 가솔린 분사신호와 LPG 분사신호의 관계를 나타내는 타임차트이다.

도 3은, 종래의 엔진 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 가솔린용 엔진 2 가솔린용 ECU

3 LPG용 ECU 4 LPG 인젝터

CL1, CL2, CL3, CL4 실린더

본 발명은, 가솔린 분사 제어유닛을 갖는 엔진에 있어서 액화석유가스(이하 「LPG」라고 한다)나 액화천연가스(이하 「LNG」라고 한다) 등의 가솔린 대체연료를 각 실린더마다 분사 공급하기 위한 제어장치에 관한 것이다.

최근, 도시환경개선이나 연료자원의 문제 등으로부터 종래의 가솔린 대신에 LPG나 LNG 등의 가솔린 대체연료의 사용이 받아들여져, 그 일례로서 가솔린 대체연료를 액체상태인 채로 분사하는 연료공급 시스템이 네덜란드의 Vialle사에 의해 「LPi 시스템」으로서 판매되고 있다.

이 「LPi 시스템」은, 『자동차기술』Vo1.55,No.5.2001.30페이지~37페이지([비특허문헌1])에 제5세대(전자제어 액상분사방식)의 연구개발로서 기재되어 있고, 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이 베이스 엔진으로 되는 가솔린용 엔진(1a)의 각 실린더(CL)에 가솔린 인젝터(2a)와 가솔린 대체연료(LPG) 인젝터(3a) 및 상기 각 인젝터(2a, 3a)에 제어신호를 송출하는 가솔린용 엔진 컨트롤 유닛(이하 「가솔린 ECU」라고 한다)(4a)과, 가솔린 대체연료용 컨트롤 컴퓨터(이하 「LPE」라고 한다)(5a)를 가지며, LPG/가솔린 전환 스위치(6a)에 가솔린과 가솔린 대체연료를 바꾸어서 사용하는 소위, 「바이퓨얼(Bi-Fuel) 시스템」으로서 구성된다.

그리고, 상기 「LPi 시스템」에서는 가솔린 대체연료(LPG)를 사용할 때에는, 베이스로 되는 가솔린 ECU(4a)가 공기량, 흡기온, 엔진 냉각수온 및 엔진 부하 등의 측정값에 기초해서 구한 가솔린 분사조건을 LPE(5a)에 출력하고, 이 값을 가솔린 대체연료 분사량으로 보정해서 LPG 인젝터(7a)로 출력함으로써 LPG의 분사를 실행한다.

그런데, 예를 들면 일본 특허공개 2003-206773호 공보([특허문헌1]), 동 2003-206774호 공보([특허문헌2]), 동 2004-150411호 공보([특허문헌3])에 있어서의 [종래 기술]의 항목에도 기재되어 있는 바와 같이, 「LPi 시스템」에서는 베이스로 되는 가솔린 시스템이 독립분사를 채용하는 경우여도 가솔린 대체연료(LPG) 시스템에 대해서는, 2실린더로 동시에 분사하는 그룹 분사가 채용됨과 아울러, LPE(5a)에는 크랭크각 신호가 받아들여지지 않고, 베이스의 가솔린 ECU(4a)에서 결정되는 가솔린 분사시간의 분사종료 타이밍에 동기해서 LPG 인젝터(3a)에 의한 분사가 개시되도록 되어 있으므로, LPG 분사제어를 다(多) 실린더의 독립분사제어에 적용했을 경우, 각 실린더(CL1~CL4)에서는 베이스로 되는 가솔린 분사에서는 각 실린더(CL1~CL4)마다 흡기행정의 처음에 가솔린 분사를 행하고 있는 것에 대해서, LPG 분사제어에서는 그것과 대응한 실린더(CL1~CL4)에서 LPG 분사 타이밍이 흡기행정 중·후기에 작용하게 되고, LPG 분사의 종료시기 가까이에서 분사되는 LPG가 대응하는 실린더(CL1~CL4)에 흡입되기 어려워져, 적정한 공연비가 얻어지지 않게 되어, 엔진의 출력저하를 초래하거나, 배기 에미션을 악화시킬 우려가 있다.

특히, 고부하의 엔진에 있어서는 가솔린 ECU(4a)에서 산출되는 베이스의 가솔린 분사량이 상대적으로 많아져, LPE에서 보정되는 LPG 분사신호도 길어지게 되므로, LPG 분사의 종료시기 부근이 압축행정에 당도하는 것과 더불어 LPG가 대응하는 실린더(CL1~CL4)에 완전히 들어가지 않게 되므로 특히 문제가 된다.

[비특허문헌1] 『자동차기술』Vo1.55,No.5.2001,p30-37

[특허문헌1] 일본 특허공개 2003-206773호 공보

[특허문헌2] 일본 특허공개 2003-206774호 공보

[특허문헌3] 일본 특허공개 2004-150411호 공보

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 전체 실린더에 서 가솔린 대체연료의 분사지연을 방지하여, 엔진 공연비의 적정화를 도모할 수 있게 한 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 각각 흡기, 압축, 팽창 및 배기의 각행정을 서로 위상이 어긋나게 해서 순서대로 반복하도록 동작하는 복수의 실린더를 가짐과 아울러, 상기 각 실린더에 가솔린 대체연료를 분사 공급하기 위한 인젝터를 구비한 엔진과, 상기 엔진의 각종 상태를 검출하기 위한 검출수단과, 상기 검출수단으로부터의 검출값에 기초해서 상기 각 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 각 실린더마다 출력함과 아울러 상기 각 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 가솔린 대체연료로 적합시키기 위해 보정해서 상기 소정의 분사순서에 대응하는 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 상기 각 실린더의 흡기행정의 처음에 가솔린 분사신호로서 출력하기 위한 가솔린용 전자제어장치를 갖는 가솔린 분사 제어유닛을 갖고, 상기 가솔린 대체연료 분사 제어유닛은 소정 실린더의 금회 가솔린 대체연료 분사시에 상기 가솔린 분사 제어유닛으로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 임의의 지연시간 후, 상기 금회의 가솔린 분사량에 대응하는 가솔린 대체연료 분사신호를 출력하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치에 있어서, 상기 임의의 지연시간을 상기 가솔린 대체 분사 제어유닛에 있어서 각종 신호로부터 산출하여, 상기 임의의 지연시간에 의해 상기 가솔린 분사 제어유닛으로부터 출력되는 분사신호가 분사를 종료하면, 상기 가솔린 대체연료 분사신호도 신속하게 분사를 종료하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 가솔린 대체연료 분사 제어유닛에 있어서 소정 실린더의 금회의 가솔린 대체연료 분사시에, 최초로 가솔린 분사 제어유닛으로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 임의의 지연시간 후, 상기 가솔린 대체연료 분사신호가 대응하는 인젝터로 출력되게 되고, 소정 실린더의 금회의 가솔린 대체연료 분사량분의 분사가 임의의 지연시간 후, 상기 실린더의 흡기행정이 완료될 때까지의 동안에 행해지게 된다. 특히, 임의의 지연시간이 상기 가솔린 대체 분사 제어유닛에 있어서, 그때그때의 엔진의 운전상태에 따라서 결정되므로 그때그때의 엔진의 운전상태에 따른 임의의 지연시간이 얻어진다. 그것에 의해, 가솔린 분사 제어유닛에서 최적으로 제어되는 분사종료 타이밍에 준하여 가솔린 대체분사도 분사를 종료시킬 수 있다.

또한, 상기 발명에 있어서 급격한 분사량의 변화가 일어나, 상기 임의의 지연시간 중에 금회의 가솔린 분사의 신호가 종료되어 버렸을 경우에는, 상기 가솔린 대체연료 분사신호는 신속하게 분사를 개시하는 것으로 하면, 임의의 지연시간 중에 금회의 가솔린 분사의 신호가 종료되어 버렸을 경우에도 상기 가솔린 대체연료 분사신호는 신속하게 분사를 개시하므로, 필요 이상으로 분사지연시간이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 예를 들면 가솔린용 ECU(2)를 갖는 CL1(1번 실린더), CL2(2번 실린더), CL3(3번 실린더) 및 CL4(4번 실린더)의 각각마다 일련의 흡기행정, 압축행정, 팽창행정 및 배기행정을 서로 어긋나게 하면서 순차적으로 반복하도록 동작하는 레 시프로(recipro) 타입의 4기통을 갖는 엔진(1)을 베이스로 하는 가솔린 분사 제어유닛과, 가솔린 대체연료로서 LPG를 사용한 가솔린 대체연료 분사 제어유닛으로 이루어지는 가솔린 대체연료 분사 제어장치의 일례를 나타내는 것이며, 특히 LPG인 가솔린 대체연료를 사용해서 운전하는 모노퓨얼(monofuel)형이다.

그리고, 가솔린 분사 제어유닛은 가솔린용 ECU(2)로부터 출력되는 가솔린 분사신호를 가솔린 대체연료 분사 제어유닛을 구성하는 LPG용 전자제어장치(이하 「LPG용 ECU」라고 한다)(3)에 송출하고, LPG용 ECU(3)에 있어서 LPG 분사에 적합하도록 보정해서, 상기 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 각각 구비된 LPG 인젝터(4)에 의해 LPG 분사를 행하도록 한 것이다.

또한, 가솔린용 ECU(2) 및 LPG용 ECU(3)는 종래 이 종류의 ECU로서 사용되는 것이고, 중앙연산처리장치(CPU), 각종 메모리(RAM, ROM), 입출력회로 등을 구비하고 있고, 입력회로를 통해서 입력되는 각종 센서로부터의 검출신호를 비롯하는 각종 입력신호에 기초하여, 소정의 제어 프로그램에 따라서 예를 들면 LPG 인젝터(4) 등의 기기로 출력신호를 송출해서 제어를 한다.

가솔린 대체연료 분사 제어유닛은 가솔린 대체연료인 LPG를 저장하기 위한 LPG 연료탱크(5)를 갖고, 이 LPG 연료탱크(5)에는 내부에 저장된 LPG를 토출하기 위한 펌프(6)를 구비하고 있으며, LPG 펌프(6)와 연료통로(7) 사이에는 LPG의 유통을 강제로 차단하기 위한 차단밸브(8, 9)가 각각 설치된다. 또한, 이송 파이프(10)로부터 LPG 탱크(5)에 돌아오는 리턴 통로(11)의 말단에는 이송 파이프(10)에 있어서의 LPG 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력조정기(12)가 설치되어 있다. 여기서 LPG 탱크(5), LPG 펌프(6), 연료공급통로(7), 압력조정기(12), 각 LPG 인젝터(4), 리턴 통로(11) 및 차단밸브(8, 9)는 베이스의 가솔린 분사 제어유닛에는 없고, 가솔린 대체연료 분사 제어유닛으로서 새롭게 설치된 것이다.

LPG 펌프(6)로부터 토출된 LPG가 연료통로(7) 및 이송 파이프(10)를 통해서 각 LPG 인젝터(4)로 공급되어, 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 흡기포트로 액상으로 분사되어서 흡기통로(13)로부터 스로틀 밸브(14)의 개방도에 따라서 받아들여지는 소정량의 공기와 혼합되어서 가연혼합기체로서 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 연소실(15)에 흡입된다.

각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 연소실(15)에는, 이그니션 코일(16)로부터 출력되는 점화신호를 받아서 작동하는 점화 플러그(18)가 배치되어 있고, 엔진(1)의 흡기행정에서 연소실(15)에 흡입된 가연혼합기체가 압축행정에서 압축되어, 팽창행정에서 점화 플러그(18)가 동작함으로써 폭발·연소해서 팽창되므로 피스톤(17)이 왕복 운동한다. 연소 후의 배기가스는 배기행정에서 연소실(15)로부터 배기통로(19)를 통해서 외부로 배출된다.

또한, 본 실시형태에서는 가솔린용 ECU(2)에 접속된 엔진(1)의 운전상태를 검출하는 각종 센서(21, 22, 23, 24, 25)가 배치된다. 센서(21)는 스로틀 밸브(14)의 개방도(스로틀 개방도)(TVO)를 검출해서 전기신호를 출력한다. 센서(22)는 흡기통로(13)에 설치된 흡기압 센서이고, 스로틀 밸브(14)로부터 하류측의 흡기통로(13)에 있어서의 흡기압(MAP)을 검출해서 전기신호를 출력한다. 센서(23)는 엔진(1)에 설치된 수온 센서이고, 엔진(1)의 내부를 흐르는 냉각수의 온도(냉각수온 )(WT)를 검출해서 전기신호를 출력한다. 센서(24)는 엔진(1)에 설치된 회전속도 센서이고 크랭크샤프트(20)의 회전속도(엔진 회전속도)(N)를 검출해서 전기신호를 출력한다. 센서(25)는 배기통로(19)에 설치된 산소 센서이고, 배기통로(19)로 배출된 배기가스 중의 산소농도(출력전압)(O2AD)를 검출해서 전기신호를 출력한다.

그리고, 상기 각 센서(21~25)로부터의 검출신호가 가솔린용 ECU(2)에 송출되고, 가솔린용 ECU(2)에 있어서 입력신호에 기초하여, 베이스인 가솔린 분사제어에 있어서 적절한 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 대응되어 있었던 가솔린 분사신호(가솔린 분사량 및 그 분사시기)를 LPG용 ECU(3)에, 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 설치한 이그니션 코일(16)에 각각 점화신호(점화시기)를 출력한다.

LPG용 ECU(3)에는 LPG 펌프(6), 2개의 차단밸브(8, 9) 및 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))의 LPG 인젝터(4)와 스로틀 밸브(14)의 개방도(스로틀 개방도)(TVO)를 검출하는 센서(21)가 접속되어서 상기 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 대응된 각 가솔린 분사신호에 기초하여 LPG용 ECU(3)로부터 실제로 엔진(1)의 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 각각 구비된 각 LPG 인젝터(4)에 출력되는 것이지만, LPG는 가솔린에 비하여 온도나 압력에 대한 성상변화가 크기 때문에 베이스의 가솔린을 대상으로 한 가솔린 분사신호를 그대로 이용할 수 없어, LPG의 온도상태 및 압력상태에 맞춰서 LPG 분사량을 보정할 필요가 있다.

그래서, LPG의 온도상태 및 압력상태를 검출하기 위해서 LPG 탱크(5)와 이송 파이프(10)에 각각 LPG용 ECU(3)에 접속된 온도 센서(26,27) 및 압력 센서(28,29) 가 설치된다.

각종 센서(21, 26~29)로부터 출력되는 각종 검출신호가 입력된 LPG용 ECU(3)는 이들의 입력신호에 기초하여, 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))에 대한 각 가솔린 분사신호를 LPG로의 적합을 위해 보정하는 보정 제어와, 가솔린 분사시기를 LPG 분사시기로 바꾸기 위한 시기 제어를 실행하고, 각 실린더(CL1(CL2, CL3, CL4))마다의 LPG 인젝터(4)로 LPG 분사신호로서 순차 출력한다.

즉, 가솔린용 ECU(2)에 접속된 상기 센서(21~25)가 LPG용 ECU(3)에 상기 센서(21, 26~29)가 각각 접속되어 있음과 아울러, 가솔린용 ECU(2)에는 CL2(2번 실린더), CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더)의 각각에 대응한 가솔린 분사신호를 출력하기 위한 출력단자를 갖고 있고, 이들 출력단자가 LPG용 ECU(3)의 CL2(2번 실린더), CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더)의 각각에 대응한 입력단자에 접속되어 있음과 아울러, 이들 입력단자에 대응해서 LPG 분사신호를 CL2(2번 실린더), CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더)의 각 LPG 인젝터(4)로 LPG 분사신호를 출력하기 위한 출력단자를 갖고 있다.

따라서, 가솔린용 ECU(2)로부터 CL2(CL1, CL3, CL4)로 출력되는 각 가솔린 분사신호는 LPG용 ECU(3)에 있어서 LPG로의 적합을 위해 보정되어서, CL2(CL1, CL3, CL4)에 대응하는 각 LPG 인젝터(4)로 LPG 분사신호가 출력된다.

다음에, LPG용 ECU(3)가 실행하는 LPG 분사제어의 처리내용을 도 2에 따라서 설명한다.

도 2는 각 실린더(CL1~CL4)에 대응해서 가솔린용 ECU(2)로부터 출력되는 각 가솔린 분사신호와 LPG용 ECU(3)로부터 출력되는 LPG 분사신호의 관계를 나타내는 타임차트이다.

이 차트에서는 CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더) 및 CL2(2번 실린더)의 순서로 LPG 분사가 행해진다. 가솔린 분사신호의 타임차트에 있어서 「A」, 「B」, 「C」, 「D」를 붙인 직사각형은, 각 실린더 CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더) 및 CL2(2번 실린더)에 대응한 가솔린 분사량(가솔린 분사시간)에 상당하는 가솔린 분사신호를 나타내고, LPG 분사신호의 타임차트에 있어서 「a」, 「b」, 「c」, 「d」를 붙인 직사각형은, 각 실린더 CL1(1번 실린더), CL3(3번 실린더), CL4(4번 실린더) 및 CL2(2번 실린더)에 대응한 LPG 분사량(LPG 분사시간)에 상당하는 LPG 분사신호를 나타내며, 가솔린 분사개시 타이밍과 LPG 분사개시 타이밍의 차가 임의의 지연시간을 나타내고 있다.

이하에 도 2의 가솔린 분사신호의 타임차트에 타원으로 나타내는 CL4(4번 실린더)에 따른 타이밍에 있어서의 LPG 분사를 예로서 설명한다.

처음에, 시각 B1에서는, LPG용 ECU(3)는 가솔린용 ECU(2)로부터의 CL3(3번 실린더)에 대한 가솔린 분사신호에 있어서의 분사개시시각(CL3(ON))을 RAM에 기억시킨다. 다음에 시각 B2에서 LPG용 ECU(3)가 CL3(3번 실린더)에 대한 가솔린 분사신호에 있어서의 분사종료시각(CL3(OFF))을 RAM에 기억시킨다. 그리고 시각 A2~시각 C1까지의 사이에서 LPG용 ECU(3)는 이하의 값을 산출한다.

(1)가솔린 분사시간(Ti_gaso3)은,

Ti_gaso3(가솔린 분사시간)=[CL3 OFF]-[CL3 ON]

여기서, 가솔린 분사시간(Ti_-gaso3)은 CL4(4번 실린더)로부터 봐서 180℃A전의 가솔린 분사시간을 의미한다. 즉, 도 2의 가솔린 분사신호의 타임차트에 있어서 최초로 「B」를 붙인 직사각형의 폭방향의 길이에 상당하는 시간이다.

(2)엔진 회전속도(N)

(3)연료분사압력(Pinj)

(4)냉각수온(WT)

(5)가솔린 보정계수(Kgaso)

여기서, 가솔린 보정계수(Kgaso)는 가솔린용 분사시간이 기본 분사량에 대해서 어느 만큼 보정을 행하고 있는지를 나타내는 보정값이다.

(6)흡기압[MAP] 또는 흡입 공기량(Qa)

(7)LPG 분사지연시간(Delay c)

LPG 분사지연시간(Delay c)은 상기 (1)~(6)에 나타낸 파라미터 중에서, 1개이상의 데이터표 혹은 2개 이상의 맵(map)으로부터 구한 값을 적용한다. 또한, 상기 (1)~(6)에 나타낸 파라미터 이외의 것도 사용할 수 있다.

다음에, 시각 C1에서 LPG용 ECU(3)는 가솔린용 ECU(2)로부터의 가솔린 분사신호에 있어서의 분사개시시각 CL4(ON)를 RAM에 기억시킨다. 즉, 도 2의 가솔린 분사신호의 타임차트에 있어서 최초로 「C」를 붙인 직사각형의 선두에 작용하는 시각을 기억한다. 그리고, LPG용 ECU(3)는 이 타이밍으로부터 LPG 분사지연시간(Delay c) 경과 후 CL4(4번 실린더)의 LPG 인젝터(4)를 ON한다. 즉, 여기서는, LPG 용 ECU(3)는 CL4(4번 실린더)에 있어서의 금회의 LPG 분사시에, 가솔린용 ECU(2)로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 LPG 분사지연시간(Delay c) 경과 후 LPG 인젝터(4)로 LPG 분사신호를 출력하는 것이다.

다음에, 시각 C2에서 LPG용 ECU(3)는 가솔린 분사신호에 있어서의 분사종료시각 CL4(OFF)를 RAM에 기억시킨다. 즉, 도 2의 가솔린 분사신호의 타임차트에 있어서 최초로 「C」를 붙인 직사각형의 말미에 작용하는 시각을 기억한다. 그리고 LPG용 ECU(3)는 이 타이밍에서 이하의 값을 산출한다.

(1)가솔린 분사시간(Ti_gaso4)

Ti_gaso4(LPG 분사시간의 참된 요구값)=[CL4(출력종료시)-[CL4(출력개시시)]

(2)유효 가솔린 분사시간(Te_gaso4)

Te_gaso4(유효 가솔린 분사시간)=Ti_gaso4-Ts

또한, 「Ts」는 가솔린 분사시간의 무효 통전시간(정수로서 정의)이다.

(3)LPG 연료특유의 보정계수(Clpg)

보정계수(Clpg)는 가솔린 분사량을 LPG로 적합시키기 위해서 보정하는 것에 사용되는 것이며, 가솔린과 LPG의 연료성상의 차이에 의한 보정, LPG 탱크(5) 내의 연료온도, 연료압력, 이송 파이프(10) 내의 연료온도, 연료압력으로부터 소정의 계산식에 의해 구해진다.

(4)CL4(4번 실린더)에 있어서의 LPG 인젝터(4)에 관한 LPG 분사시간의 참된 요구값(Ti_lpg4)

Ti_lpg4(LPG 분사시간의 참된 요구값)=Te_gaso4*Clpg

그리고, LPG용 ECU(3)는 시각 C1로부터 Delay_c 경과 후 ON한 CL4(4번 실린더)의 LPG 인젝터(4)를 Ti_lpg4만큼 경과했을 때에 OFF된다. 이것에 의해 도 2의 LPG 분사신호의 타임차트에 있어서, 「c」를 붙인 직사각형의 폭방향의 분만큼 LPG 분사가 행해진다. 즉, LPG용 ECU(3)는 가솔린용 ECU(2)로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 Delay_c 경과 후, 금회의 가솔린 분사량에 대응하는 LPG 분사량 「c」만큼 LPG 분사신호를 대응하는 인젝터(4)로 출력해서 동 인젝터(4)를 통전하는 것이다. 다른 실린더(CL2, CL1, CL3)의 LPG 분사에 대해서도 같다.

또한, Delay_c 경과 중에 CL4(4번 실린더)에 있어서의 가솔린 분사신호에 있어서의 분사종료시각 CL4(OFF)로 되어 버렸을 경우에는, LPG용 ECU(3)는 Delay_c의 경과를 기다리지 않고 CL4(4번 실린더)의 LPG 인젝터(4)를 ON한다.

이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 각종 센서(21~25)에 의해 검출된 운전상태에 기초하여 가솔린용 ECU(2)에 있어서 산출된 가솔린용 엔진(1)의 소정의 분사순서에 대응하는 실린더(CL1, CL3, CL4, CL2)로 공급해야 할 가솔린 분사량이 각 실린더(CL1, CL3, CL4, CL2)의 흡기행정의 처음에 가솔린 분사신호로 출력되고, LPG용 ECU(3)에서는 상기 분사신호가 LPG로의 적합을 위해 보정되어서 LPG 분사신호로서 각 실린더(CL1, CL3, CL4, CL2)마다의 LPG 인젝터(4)로 순차 출력되어, 각LPG 인젝터 LPG 분사가 행해진다.

여기서, LPG용 ECU(3)에서는 소정 실린더(CL1(CL3, CL4, CL2))의 금회의 LPG 분사시에, 최초로 가솔린용 ECU(2)로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 임의의 지연시간 후, 상기 가솔린 대체연료 분사신호가 대응하는 인젝터로 의 출력이 개시된다.

그 후, 가솔린용 ECU(2)로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력종료시로부터, 금회의 가솔린 분사량에 대응하는 LPG 분사량으로서 LPG 분사시간의 분만큼 LPG 분사신호가 대응하는 LPG 인젝터(4)가 분사를 계속하고, 그 후, 분사가 완료된다. 따라서, 소정 실린더(CL1(CL3, CL4, CL2))의 금회의 LPG 분사시에, 금회의 LPG 분사량분의 분사가 상기 실린더(CL1(CL3, CL4, CL2))의 흡기행정이 완료될 때까지의 사이에 행해진다. 이 때문에, 전체 실린더(CL1, CL3, CL4, CL2)에서 LPG의 분사지연을 방지할 수 있고, 엔진(1)에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있으며, 부적정한 공연비에 의한 엔진(1)의 출력저하와 배기 에미션의 악화를 억제할 수 있게 된다.

이 실시형태에서는 임의의 지연시간이 LPG용 ECU(3)에서 직전에 산출된 각종신호로부터 산출되어서 결정된다. 따라서, 금회의 분사순서의 분사개시전의 엔진(1)의 운전상태에 따른 임의의 지연시간이 얻어지고, 그때의 운전상태에 적합한 LPG 분사시간(Ti_lpg)이 LPG 분사로서 사용된다. 이 때문에, 분사량에 과부족이 생기는 일 없이 1회분의 LPG 분사량을 적정하게 분사할 수 있다. 이것에 의해 가연혼합기체의 양호한 연소특성을 확보할 수 있다.

이 실시형태에서는, 가솔린 분사신호에 따른 가솔린 분사량을 LPG로 적합시키기 위해서, 각종 센서(26~29)에서 실제로 검출되는 LPG의 온도상태 및 압력상태에 따라서 가솔린 분사신호가 보정된다. 이 때문에 보다 정확한 LPG 분사신호를 얻을 수 있어, LPG 분사제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에서는 금회의 LPG 분사에 있어서의 임의의 지연시간을 180℃A전, 즉 전회의 분사순서에 대응해서 산출된 가솔린 분사량이나 분사직전에 산출된 각종 신호에 의해 가솔린 대체 ECU에서 산출하고 있었다. 이것에 대해서 임의의 지연시간을 전전회의 분사순서의 타이밍에 대응해서 산출하거나, 1주기전의 동일 실린더에 따른 타이밍에 대응해서 산출하거나 할 수도 있다. 또한, 임의의 지연시간을 임의의 소정값으로 할 수도 있다.

또, 상기 실시형태에서는 4기통의 가솔린 엔진(1)에 실시했을 경우를 나타냈지만, 다른 기통수의 엔진에 대해서도 마찬가지로 해서 실시할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는 가솔린 대체연료로서 LPG를 사용했지만, LNG 등 다른 가솔린 대체연료여도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 가솔린용 엔진을 가솔린 대체연료 분사 제어유닛에 의해 가솔린 대체연료로만 구동하는 방식이지만, 병설한 가솔린 연료분사 제어유닛으로 바꿈으로써 가솔린으로도 구동하는 바이퓨얼 시스템형이어도 된다.

본 발명에 따르면, 전체 실린더에서 가솔린 대체연료의 분사지연을 방지할 수 있고, 엔진 공연비의 적정화를 도모할 수 있다. 또한, 그때그때의 엔진의 운전상태에 따른 임의의 지연시간을 얻음으로써 가솔린 분사 제어유닛으로부터 출력되는 분사신호가 분사를 종료하면, 가솔린 대체연료 분사신호도 신속하게 분사를 종료할 수 있게 되고, 가솔린 분사 제어유닛에서 최적으로 제어되는 분사종료 타이밍에 준하여 가솔린 대체분사도 분사를 종료할 수 있어, 가연혼합기체의 양호한 연소 특성을 확보할 수 있다. 또한, 급격한 분사량의 변화가 일어나, 상기 임의의 지연시간 중에 금회의 가솔린 분사의 신호가 종료되어 버렸을 경우에도 신속하게 대응할 수 있어, 가연혼합기체의 양호한 연소특성을 확보할 수 있다.

Claims

각각 흡기, 압축, 팽창 및 배기의 각 행정을 서로 위상을 어긋나게 해서 순서대로 반복하도록 동작하는 복수의 실린더를 가짐과 아울러 상기 각 실린더에 가솔린 대체연료를 분사 공급하기 위한 인젝터를 구비한 엔진과,

상기 엔진의 각종 상태를 검출하기 위한 검출수단과,

상기 검출수단으로부터의 검출값에 기초하여 상기 각 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 각 실린더마다 출력함과 아울러 상기 각 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 가솔린 대체연료로 적합시키기 위해 보정해서 상기 소정의 분사순서에 대응하는 실린더로 공급해야 할 가솔린 분사량을 상기 각 실린더의 흡기행정의 처음에 가솔린 분사신호로서 출력하기 위한 가솔린용 전자제어장치를 갖는 가솔린 분사 제어유닛과,

스로틀 밸브의 개도를 검지하는 센서와 상기 가솔린 대체연료의 온도상태 및 압력상태를 검출하기 위한 온도 센서와 압력 센서를 갖고, 상기 각 센서로부터의 신호와 상기 가솔린 제어유닛에 있어서의 상기 가솔린용 전자제어장치로부터 출력되는 상기 가솔린 분사신호에 의거하여 가솔린 대체연료 분사량을 조절하는 보정 제어수단을 갖는 가솔린 대체연료 분사 제어유닛을 갖고,

상기 가솔린 대체연료 분사 제어유닛은 소정 실린더의 금회의 가솔린 대체연료 분사시에 상기 가솔린 분사 제어유닛으로부터의 금회의 가솔린 분사신호의 출력개시시로부터 임의의 지연시간 후, 상기 금회의 가솔린 분사량에 대응하는 가솔린 대체연료 분사신호를 출력하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치에 있어서,

상기 임의의 지연시간을 상기 가솔린 대체연료 분사유닛에 있어서 상기 각 센서로부터의 신호 및 상기 가솔린 분사신호의 각종 신호로부터 산출하여 상기 임의의 지연시간에 의해, 상기 가솔린 분사 제어유닛으로부터 출력되는 분사신호가 분사를 종료하면, 상기 가솔린 대체연료 분사신호도 신속하게 분사를 종료하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 임의의 지연시간 중에 상기 가솔린 분사 제어유닛으로부터 출력되는 분사신호가 분사를 종료하면, 상기 가솔린 대체연료 분사신호는 신속하게 분사를 개시하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어장치.