KR101325501B1 - 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이퓨엘 차량에서 각 연료별로 서로 다른 점화각 보정학습을 이용하여 점화각 제어함으로써, 점화각의 진각으로 발생하는 노킹 현상을 줄여 엔진 손상을 방지하고, 점화각의 지각으로 발생하는 엔진 토크 및 출력 저하와 연비 악화를 선택적으로 방지할 수 있다.

Description

바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법{Method for controlling ignition angle of bi-fuel vehicle}

본 발명은 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가솔린 연료 주행시와 엘피지 연료 주행시에서 각각 서로 다른 방식으로 점화각을 제어하는 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서의 점화각 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진의 점화시기는 엔진속도와 엔진의 부하에 의해 변화된다. 이러한 엔진의 점화시기는 흡입되는 공기와 연료와의 연소되는 시간이 일정할 경우, 엔진의 회전속도에 비례한다.

엔진 점화 시기는 엔진의 부하에 따른 연료의 혼합비에 영향을 받는데, 낮은 부하 및 낮은 혼합비에서 지연된다. 따라서 이러한 점화 타이밍을 보정하기 위해 크랭크각 및 해당 실린더의 TDC(Top Dead Center)를 판단하기 위한 캠각 센서 신호를 이용하여 진각(Advance)이 이루어진다.

이러한 진각 제어가 원활히 수행되지 못하는 경우, 엔진의 노킹(Knocking)현상이 발생한다. 이러한 노킹 현상은 앞서 설명한 바와 같이 엔진의 부하 및 연료 혼합 비율에 의해 발생한다. 이외에 연료 성분의 옥탄가(Octane Number), 화염전파 속도 차이, 자발화 온도 등에 의해 좌우되고 있다.

가솔린의 경우 일반적으로 시중연료는 RON(Research) 92 ~ 93을 쓰고 있고, LPG 연료는 프로판이 RON 112, 부탄이 RON 93정도로 알려지고 있으며, 옥탄가의 차이에 의해 점화시기 진각이 1 ~ 2 도 진각시키게 된다.

이와 같은 진각 제어는 엔진의 토크(Torque)를 기준으로 가솔린의 노킹지역은 엔진의 최상 출력 지역과 가솔린 스파크 타임 사이에 놓이게 된다. 따라서, ECU가 맵핑 테이블을 형성하여 노킹이 일어나지 않는 범위 내에서 가솔린 스파크 타임을 설정토록 하고 있다.

그런데, 가솔린 연료만을 사용하는 차량에서는 그 연료 특성에 맞는 노킹방지 점화각 보정학습을 이용한 진각 제어가 이루어지고 있는데, 바이퓨엘(bi-fuel) 차량에서는 옥탄가가 다른 두 가지 연료 즉, 가솔린과 엘피지를 사용하고 있음에도 가솔린의 연료 특성에 맞는 노킹방지 점화각 보정학습만을 이루어 진각 제어가 이루어지고 있는 실정이다.

즉, 종래에는 바이퓨엘(bi-fuel) 차량에서 옥탄가가 상대적으로 낮은 가솔린 연료에 맞는 점화각 보정 학습만을 수행하고 있어, 다른 점화각 보정 학습을 통한 진각 제어가 수행되어야 함에도 불구하고, 엘피지 연료 사용시 가솔린 연료에 맞는 점화각 보정 학습을 이용하여 진각 제어를 함으로써, 엘피지 연료 사용시, 엔진의 토크, 출력 및 연비 상승을 방해한다.

따라서, 본 발명의 목적은 바이퓨엘 차량에서 각 연료별로 서로 다른 점화각 보정학습을 이용하여 점화각 제어를 하는 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서의 점화각 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서의 점화각 제어 방법은, 전자 제어 유닛이 상기 바이-퓨엘 차량이 가솔린 연료를 사용한 운전 모드인지 엘피지 연료를 사용하는 운전 모드인지 판단하는 단계와, 판단 결과, 상기 전자 제어 유닛이 해당 운전 모드에 따른 점화각 보정 학습을 수행하는 단계와, 상기 전자 제어 유닛이 운전 모드별 수행된 점화각 보정 학습에 따라 생성된 점화각 보정 학습 데이터를 맵 테이블 형태로 서로 다른 저장 영역에 저장하는 단계와, 상기 전자 제어 유닛이 현재 운전 모드에 대응하는 현재 점화각을 검출하는 단계 및 상기 전자 제어 유닛이 상기 저장된 점화각 보정 학습 데이터를 참조하여 해당 저장 영역에 저장된 점화각 보정 학습 데이터를 참조하여 상기 현재 점화각에 대응하는 보정된 점화각을 산출하고, 산출된 보정된 점화각에 따라 엔진의 점화각을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 바이퓨엘 차량에서 각 연료별로 서로 다른 점화각 보정학습을 이용하여 점화각 제어함으로써, 점화각의 진각으로 발생하는 노킹 현상을 줄여 엔진 손상을 방지하고, 점화각의 지각으로 발생하는 엔진 토크 및 출력 저하와 연비 악화를 선택적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 점화각 제어 장치의 전체 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 점화각 제어 장치를 이용한 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서의 점화각 제어 방법을 보여주는 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 점화각 제어 장치의 전체 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전자 제어 유닛(110: ECU), 제1 메모리, 제2 메모리를 포함한다.

전자 제어 유닛(110)은 바이 퓨엘 차량 내에 장착된 각종 센서들의 신호를 통해 엔진 정보를 수집하고, 이 정보들에 기초하여 가솔린 연료 모드 및 엘피지 연료 모드별로 서로 다른 점화각 보정학습을 수행한다. 여기서, 각종 센서들의 신호를 통해 수집된 엔진 정보는 크랭크각 센서로부터 제공되는 크랭크 각도 값, 캠각 센서로부터 제공되는 갬 각도 값, 노킹 현상을 판정하기 위한 진동 측정용 노킹 센서로부터 제공되는 진동 값, 엔진 온도를 알기 위한 냉각 수온 및 흡기 온도 센서로부터 제공되는 엔진 온도값 등을 포함할 수 있다.

각 연료별로 수행된 보정학습은 점화각 제어를 위한 점화각 보정 학습 데이터를 생성한다. 이 점화각 보정 학습 데이터는 가솔린 연료 모드에 대응하는 제1 점화각 보정 학습 데이터와 엘피지 연료 모드에 대응하는 제2 점화각 보정 학습 데이터를 포함하며, 각 학습 데이터는 전자 제어 유닛의 제어(110)에 따라 가공되어 맵 테이블(map table)형태의 정보로 구축된다. 구축된 정보는 도시된 바와 같이, 물리적으로 분리된 제1 및 제2 메모리(120, 130)에 각각 저장된다. 물론, 하나의 메모리에 2개의 논리 영역을 구획하여 각 논리 영역에 제1 및 제2 점화각 보정 학습 데이터를 각각 저장할 수도 있음은 자명하다.

이후, 전자 제어 유닛(110)은 바이 퓨엘 차량이 가솔린 연료 주행 시, 제1 메모리(120)에 저장된 제1 점화각 보정 학습맵을 참조하여 엔진(140)의 점화각을 제어한다. 또한 전자 제어 유닛(110)은 엘피지 연료 주행시, 상기 제2 메모리(130)에 저장된 제2 점화각 보정 학습맵을 참조하여 엔진의 점화각을 제어한다.

이와 같이, 바이퓨엘 차량의 주행시 사용되는 연료별로 서로 다른 점화각 보정을 실시함으로써, 점화각의 진각으로 발생하는 노킹 현상을 줄여 엔진 손상을 방지하고, 점화각의 지각으로 발생하는 엔진 토크 및 출력 저하와 연비 악화를 방지할 수 있다.

한편, 도 1에서는 연료별 서로 다른 점화각 보정 학습맵이 저장된 제1 및 제2 메모리(120, 130)가 상기 전자 제어 유닛(110)의 외부에 구비된 것으로 예시하고 있으나, 전자 제어 유닛(110) 내에 자체 구비된 하나의 메모리에 논리 영역을 달리하여 저장될 수도 있음은 본 기술분야에 종사하는 당업자라면 충분히 이해될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 점화각 제어 장치를 이용한 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서의 점화각 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 설명의 이해를 돕기 위하여, 도1 이 함께 참조된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저, 가솔린 및 엘피지 겸용 바이퓨엘 차량의 주행이 시작된다(S210).

이어, 전자 제어 유닛(110)의 제어에 따라 점화각 보정 학습이 시작된다(220). 여기서, 엔진의 노킹(Knocking)현상은 엔진 내부의 고온 및 고압 상태에서 발생한다. 따라서, 엔진의 노킹 현상을 줄이기 위한 점화각 보정 학습은 엔진의 노킹 현상이 발생하는 고온 상태의 특정 온도 이상에서 실시된다. 따라서, 전자 제어 유닛(110)이 냉각 수온 및 흡기 온도 센서로부터 제공되는 냉각 수온값과 흡기 온도값을 포함하는 현재의 엔진 온도 값을 전달받아서 점화각 보정 학습이 가능한 온도인지를 판단한다. 즉, 현재의 엔진 온도 값이 상기 고온 상태의 특정 온도 값과 비교되어, 현재의 엔진 온도 값이 상기 특정 온도 값이 이상인 경우, 점화각 보정 학습이 실시된다.

이어, 해당 연료를 사용한 각 운전 영역별 점화각의 지각 정도 또는 진각 정도를 보정하기 위한 점화각 보정 학습이 수행된다(S230). 구체적으로, 현재 바이 퓨엘 차량이 가솔린 연료를 사용하여 주행 중인 경우, 엔진의 노킹 현상을 나타내는 진동 값이 가장 작은 값에 해당하는 진각 정도를 측정하여 이를 저장하는 것으로 가솔린 연료 사용에 따른 점화각 보정 학습이 수행된다. 현재 바이 퓨엘 차량이 엘피지 연료를 사용하여 주행 중인 경우, 엔진 토크 및 출력이 저하되지 되지 않는 지각 정도를 측정하여 이를 수치화여 맵 테이블 형태로 저장하는 것으로 엘피지 연료 사용에 따른 보정 학습이 수행된다.

이어, 각 연료별 점화각 보정 학습에 따라 학습된 지각 정도 또는 진각 정도를 나타내는 보정 학습 값은 물리적 또는 논리적 메모리 영역을 달리하여 서로 다른 영역에 맵 테이블의 정보 형태로 각각 저장된다.

이와 같이, 연료별 수행된 보정 학습에 따라 생성된 점화각 보정 학습 맵은 차량 실제 주행시, 보정된 점화각 제어를 위해 이용된다.

예컨대, 전자 제어 유닛(110)은 현재 차량이 가솔린 연료를 사용하여 주행인지를 판단하고(S250), 가솔린 연료를 사용하여 주행 중인 것으로 판단하면, 전자 제어 유닛(110)이 크랭크각 정보 및 캠각 정보 등을 이용하여 현재의 점화각을 검출하고, 가솔린 연료를 이용한 주행시 사전에 학습된 점화각 보정 학습맵을 참조하여 검출된 현재의 점화각에 대응하는 보정된 점화각을 산출한다. 이에, 전자 제어 유닛(110)의 제어에 따라 산출된 보정된 점화각에 따라 엔진이 제어된다(S260).

만일, 전자 제어 유닛(110)이 현재 차량이 엘피지 연료를 사용하여 주행중인 것으로 판단하면, 전자 제어 유닛(110)이 크랭크각 정보 및 캠각 정보 등을 이용하여 현재의 점화각을 검출하고, 엘피지 연료를 이용한 주행시 사전에 학습된 점화각 보정 학습맵을 참조하여, 상기 검출된 현재의 점화각에 대응하는 보정된 점화각을 산출하고, 산출된 보정된 점화각에 따라 엔진이 제어한다(S270).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 바이 퓨엘 차량에서 연료별 점화각 보정 학습을 실시하여, 각 연료에 맞는 점화각 제어로 가솔린 연료 운전 시에는 점화각 진각으로 발생하는 노킹 현상을 줄여 엔진 손상을 방지하고, 엘피지 운전 시에는 점화각 지각으로 발생하는 엔진의 토크 저하와 연비 악화를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 가솔린 및 엘피지 겸용 차량에서 전자 제어 유닛이 점화각을 제어하는 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법에 있어서,
   상기 바이-퓨엘 차량이 가솔린 또는 엘피지 연료를 사용하는 운전 모드인지 판단하는 단계;
   판단 결과, 해당 운전 모드에 따른 점화각 보정 학습을 수행하는 단계;
   운전 모드별 수행된 점화각 보정 학습에 따라 생성된 점화각 보정 학습 데이터를 맵 테이블 형태로 서로 다른 저장 영역에 저장하는 단계;
   현재 운전 모드에 대응하는 현재 점화각을 검출하는 단계; 및
   상기 저장된 보정 학습 데이터를 참조하여 해당 저장 영역에 저장된 점화각 보정 학습 데이터를 참조하여 상기 현재 점화각에 대응하는 보정된 점화각을 산출하고, 산출된 보정된 점화각에 따라 엔진의 점화각을 제어하는 단계;
   를 포함하되
   상기 검출하는 단계는 크랭크 각도, 캠 각도, 노킹 현상을 판정하는 노킹 센서로부터의 진동 및 엔진 온도 중 적어도 하나를 검출하는 것이고
   상기 점화각 보정 학습을 수행하는 단계는,
   상기 판단 결과, 상기 바이-퓨엘 차량의 운전 모드가 가솔린 연료를 사용하는 운전 모드인 경우, 상기 가솔린 연료 운전시 점화각의 진각으로 발생하는 노킹 현상을 줄이기 위한 제1보정 학습이 수행되고,
   상기 판단 결과, 상기 바이-퓨엘 차량의 운전 모드가 엘피지 연료를 사용하는 운전 모드인 경우, 상기 엘피지 연료 운전시, 점화각의 지각으로 발생하는 토크 저하와 연비 악화 방지를 위한 제2보정 학습이 수행되는 단계를 포함하는 것
   인 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 서로 다른 저장 영역에 저장하는 단계는,
   상기 제1 보정 학습에 의해 생성된 점화각 보정 학습 데이터는 제1 저장영역에 상기 맵 테이블 형태로 저장되고,
   상기 제2 보정 학습에 의해 생성된 점화각 보정 학습 데이터는 상기 제1 저장영역과 물리적 또는 논리적으로 다른 제2 저장 영역에 상기 맵 테이블 형태로 저장되는 것인 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 점화각 보정 학습을 수행하는 단계 이전에,
   상기 전자 제어 유닛이 현재의 엔진 온도와 보정 학습 가능 온도와 비교하는 단계를 더 포함하고,
   상기 현재의 엔진 온도가 상기 보정 학습 가능 온도 이상인 경우, 상기 점화각 보정 학습을 수행하는 것인 바이-퓨엘 차량에서의 점화각 제어 방법.
   
   

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