KR101383750B1

KR101383750B1 - 바이 퓨얼 공급 시스템

Info

Publication number: KR101383750B1
Application number: KR1020120145804A
Authority: KR
Inventors: 김중종; 정명수; 이원길; 곽민환; 김진혁; 강명권
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-04-10

Abstract

바이 퓨얼 공급 시스템에 관한 것으로, 가솔린 탱크에 저장된 가솔린 연료를 미리 설정된 고압으로 가압해서 공급하는 가솔린 공급부, 봄베 내에 저장된 엘피지 연료를 공급하는 엘피지 공급부, 상기 가솔린 공급부에서 공급되는 가솔린 연료를 엔진의 연소실에 직접 분사하는 제1 인젝터, 상기 엘피지 공급부로부터 공급되는 엘피지 연료를 엔진의 연소실로 공급되는 흡입공기에 분사하는 제2 인젝터 및 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 가솔린 공급부와 엘피지 공급부, 제1 및 제 2 인젝터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 바이 퓨얼 공급 시스템을 이용하는 것에 의해, 직접분사식 가솔린 연료공급 시스템과 엘피지 연료공급 시스템과 같이 연료분사방식이 서로 상이한 경우, 가솔린 연료공급 시스템의 인젝터 구동신호에 기초해서 엘피지 연료의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 차량의 엔진에 정확하게 가스 연료를 공급할 수 있다.

Description

바이 퓨얼 공급 시스템{BI-FUEL FEED SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 바이 퓨얼 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가솔린 연료와 가스 연료와 같이 서로 다른 연료분사 제어방식의 연료 시스템을 이용해서 엔진에 연료를 공급하는 바이 퓨얼 공급 시스템에 관한 것이다.

현재 엔진의 출력을 향상시키고 오염물질의 배출을 저감하기 위해 엔진에 공기만을 흡입하여 압축한 후 가솔린 연료를 분사하는 직접분사식 가솔린 엔진 및 엔진 내부에 액체 상태의 LPG 연료를 직접 분사하는 액화석유분사(Liquefied Petroleum Injection, 이하 '엘피아이'라 함) 방식의 엘피아이 엔진이 개발되고 있다.

따라서 점차 강화되는 환경보호와 연비저감이라는 2가지 목적을 동시에 달성하기 위해서 직접분사 방식을 적용한 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 제어장치의 개발이 진행되고 있다.

본 출원인은 직접분사 방식을 적용한 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 제어장치에 관련된 기술을 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0090209호(2012년 8월 17일 공개, 이하 '특허문헌 1'이라 함), 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0090212호(2012년 8월 17일 공개, 이하 '특허문헌 2'라 함) 등에 개시하여 특허 출원한 바와 있다.

특허문헌 1에 고압펌프에서 가솔린 공급부 또는 엘피지 공급부에서 공급되는 가솔린 연료 또는 엘피지 연료를 고압으로 가압하고 하나의 인젝터를 통해 엔진 내부에 직접분사하는 구성이 기재되어 있습니다.

특허문헌 2에는 엘피지 모드에서 재시동시 엔진의 열에 의해 고압펌프의 저압부에 충진된 기포를 포함한 연료를 우선적으로 봄베로 바이패스시켜 봄베 내의 액상 연료의 수위를 적정하게 유지하고, 봄베 내부의 빈 공간이 급격하게 증가하는 것을 방지함으로써 캐비테이션을 억제하여 엔진의 연소실에 고압의 액체 상태인 엘피지 연료를 원활하게 직접분사하여 엔진의 초기 시동성을 향상시키는 구성이 기재되어 있다.

여기서, 일반적인 가솔린 엔진에 적용되는 인젝터 분사 제어방식은 인젝터에 배터리 전압을 가하여 인젝터 내부에 설치된 솔레노이드를 구동시킨다.

이에 따라, 종래기술에 따른 가솔린 엔진에서는 인젝터 분사 시작시점과 종료시점이 온/오프 형식으로 나타남에 따라 그 전압을 측정해서 총 인젝터 분사시간을 검출할 수 있었다.

하지만, 최근에 개발되는 가솔린 직접분사 방식의 엔진에 적용되는 연료공급시스템은 약 90V의 고전압의 전류 제어방식을 사용하여 인젝터를 구동한다.

예를 들어, 도 1은 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 시스템의 개략 구성도이고, 도 2는 직접분사 방식의 가솔린 연료공급 시스템의 구성도이다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2를 포함하는 종래기술에 따른 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(E)에 가솔린 직접분사 방식으로 가솔린 연료를 공급하는 가솔린 연료공급 시스템(1)에 엘피아이 타입의 엘피지 연료공급시스템(2) 및 엘피지 인젝터를 추가적으로 장착하여 엘피지 연료를 주 연료로 사용한다.

직접분사 방식의 가솔린 연료공급 시스템(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전자제어유닛(Elecronic Control Unit)(3)의 제어신호에 따라 가솔린 탱크 내부에 저장된 가솔린 연료를 고압으로 가압해서 가솔린 인젝터(8)로 공급하고, 가솔린 인젝터(8)의 구동에 의해 엔진(ㄸ)의 연소실 내부에 고압의 가솔린 연료를 직접분사한다.

여기서, 전자제어유닛(3)은 연료레일(4)에 장착된 압력센서(5)로부터 연료레일(4)의 연료 압력값을 입력받고, 엔진(E)의 운전조건에 따른 목표 연료압력과 입력된 연료 압력값을 비교한다.

비교결과, 입력된 연료 압력값이 목표 연료압력보다 크면, 전자제어유닛(3)은 고압펌프(7)에 마련된 압력조절밸브(6)에 전달하는 제어신호의 전압값을 낮춰서 연료레일(4) 내부의 연료압력을 떨어뜨리고, 입력된 연료 압력값이 목표 연료압력보다 작으면 압력조절밸브(6)에 전달하는 제어신호의 전압값을 높여서 연료레일(4) 내부의 연료압력을 높이도록 피드백 제어를 수행한다.

이에 따라, 전자제어유닛(3)은 연료레일(4) 내부의 연료압력을 항상 목표 압력으로 유지하도록 제어할 수 있다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0090209호(2012년 8월 17일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0090212호(2012년 8월 17일 공개)

하지만, 종래기술에 따른 가솔린 직접분사 방식의 엔진에 적용되는 가솔린 연료공급 시스템(1)에서 미리 설정된 시간 동안 연료레일(4) 내부의 연료압력이 목표 연료압력에 도달하지 못하는 경우, 전자제어유닛(3)은 압력 제어시스템의 오류로 판단하여 오류 판단 램프를 점등시키고, 압력제어 시스템 오류에 대비해서 미리 설정된 제어절차에 따라 각종 제어동작을 수행하도록 제어한다.

따라서 종래기술에 따른 가솔린 직접분사 방식의 엔진에 적용되는 연료공급시스템(1)에 엘피지 연료공급 시스템(2)을 결합한 바이 퓨얼 공급시스템에서 자기 진단 기능을 회피할 수 있고, 상이한 연료 제어 방식이 적용되는 경우에 엘피지 인젝터의 분사동작을 최적으로 제어할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가솔린 직접분사식 시스템이 적용된 차량에 가스 연료공급 시스템을 추가하여 가스 연료를 주 연료로 사용하는 바이 퓨얼 공급 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 바이 퓨얼 공급 시스템 적용시 자기 진단기능을 회피할 수 있는 바이 퓨얼 공급 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로 상이한 연료 분사제어 방식으로 동작하는 가솔린 직접분사식 시스템과 가스 연료공급 시스템을 안정적으로 결합한 바이 퓨얼 공급 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 가솔린 탱크에 저장된 가솔린 연료를 미리 설정된 고압으로 가압해서 공급하는 가솔린 공급부, 봄베 내에 저장된 엘피지 연료를 공급하는 엘피지 공급부, 상기 가솔린 공급부에서 공급되는 가솔린 연료를 엔진의 연소실에 직접 분사하는 제1 인젝터, 상기 엘피지 공급부로부터 공급되는 엘피지 연료를 엔진의 연소실로 공급되는 흡입공기에 분사하는 제2 인젝터 및 엔진의 목표 RPM에 기초하여 상기 가솔린 공급부와 엘피지 공급부, 제1 및 제 2 인젝터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함한다.

상기 제어수단은 차량의 운전모드에 따라 상기 가솔린 공급부 또는 엘피지 공급부를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 전자제어유닛, 엘피지 운전모드에서 상기 전자제어유닛의 제어신호에 따라 상기 엘피지 공급부를 제어하는 가스연료 전자제어유닛 및 상기 전자제어유닛에서 발생하는 인젝터 구동신호의 전류값을 검출하고 검출된 전류값에 따라 상기 제2 인젝터의 분사시점 및 분사시간을 산출하여 상기 가스연료 전자제어유닛으로 전달하는 연료제어 드라이버를 포함할 수 있다.

상기 가솔린 공급부는 가솔린 연료가 저장되는 가솔린 탱크, 상기 가솔린 탱크에 저장된 가솔린 연료를 펌핑하는 가솔린 펌프, 상기 가솔린 펌프로부터 펌핑된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프에서 고압으로 가압된 연료가 충진되는 연료레일 및 상기 연료레일에 설치되어 연료레일 내부의 압력을 감지하는 연료압력센서를 포함하고, 상기 엘피지 공급부는 엘피지 연료가 저장되는 봄베, 상기 봄베 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑하는 엘피지 펌프, 상기 엘피지 펌프에 의해 펌핑된 연료를 선택적으로 송출하는 멀티밸브 및 상기 멀티밸브로부터 송출된 엘피지 연료의 압력을 미리 설정된 압력으로 가압하는 압력 레귤레이터를 포함할 수 있다.

상기 연료제어 드라이버는 상기 인젝터 구동신호의 전류값을 검출해서 피크 앤 홀드 방식으로 상기 제2 인젝터의 분사시점 및 분사시간을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 인젝터 제어신호는 상기 인젝터 구동신호에서 검출된 전류값과 미리 설정된 기준전류를 비교해서 검출된 전류값이 상기 기준전류 이상이면 상기 제2 인젝터를 구동하고, 검출된 전류값이 상기 기준전류 이하이면 상기 제2 인젝터의 구동을 중지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어수단은 상기 엘피지 운전모드시 상기 전자제어유닛에서 상기 고압펌프에 마련된 압력조절밸브로 전달되는 제어신호를 가상의 부하로 전달하는 제1 전환수단 및 상기 연료제어 드라이버에서 발생한 가상의 압력센서 감지신호를 상기 전자제어유닛으로 전달하는 제2 전환수단을 더 포함할 수 있다.

상기 가상의 부하는 더미 코일이고, 상기 제1 및 제2 전환수단은 상기 가스연료 전자제어유닛의 제어신호에 따라 신호 전달경로를 전환하는 전환스위치인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가솔린 연료와 가스 연료와 같은 바이 퓨얼를 하나의 엔진에 적절하게 공급하여 하나의 엔진을 구동할 수 있다.

특히, 본 발명은 직접분사식 가솔린 연료공급 시스템과 엘피지 연료공급 시스템과 같이 연료분사방식이 서로 상이한 경우, 가솔린 연료공급 시스템의 인젝터 구동신호에 기초해서 엘피지 연료의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 차량의 엔진에 정확하게 가스 연료를 공급할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 엘피지 운전모드에서 차량의 전자제어유닛과 가스연료 전자제어유닛 사이에 마련되는 연료제어 드라이버를 이용하여 제1 및 제2 전환수단을 구동해서 자기 진단 기능 수행시 고장진단을 효과적으로 회피할 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 바이 퓨얼 공급 시스템을 이용해서 차량의 엔진에 분사되는 바이 퓨얼의 분사시기 및 분사시간을 정확하게 제어함으로써, 엔진의 동작성능을 개선하고, 차량의 연비 및 효율을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 시스템의 개략 구성도,
도 2는 직접분사 방식의 가솔린 연료공급 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템의 블록 구성도,
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 가솔린 공급부 및 제어수단의 가솔린 운전모드 및 엘피지 운전모드 시 동작 상태를 보인 구성도,
도 6은 제1 인젝터 제어신호 및 그의 전류와 제2 인젝터 제어신호 그래프,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 가솔린 연료와 엘피지 연료를 엔진에 공급하는 바이 퓨얼 공급 시스템을 이용해서 설명하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 가솔린 연료와 엘피지 연료뿐만 아니라, 액화천연가스와 같은 다양한 가스 연료를 사용하는 다양한 형태의 바이 퓨얼 공급 시스템에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템의 블록 구성도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 가솔린 공급부 및 제어수단의 가솔린 운전모드 및 엘피지 운전모드 시 동작 상태를 보인 구성도이며, 도 6은 제1 인젝터 제어신호 및 그의 전류와 제2 인젝터 제어신호 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템은 가솔린 탱크(11)에 저장된 가솔린 연료를 고압으로 가압해서 공급하는 가솔린 공급부(10), 봄베(21) 내에 저장된 엘피지 연료를 공급하는 엘피지 공급부(20), 가솔린 공급부(10)에서 공급되는 가솔린 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접 분사하는 제1 인젝터(15), 엘피지 공급부(20)로부터 공급되는 엘피지 연료를 엔진(E)의 연소실로 공급되는 흡입공기에 분사하는 제2 인젝터(23) 및 엔진(E)의 목표 RPM에 기초하여 가솔린 공급부(10)와 엘피지 공급부(20), 제1 및 제 2 인젝터(15,23)의 구동을 제어하는 제어수단(30)을 포함한다.

본 실시 예에서 가솔린 공급부(10)는 고압의 가솔린 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접분사하는 직접분사 방식의 가솔린 연료공급 시스템이고, 엘피지 공급부(20)는 흡기 매니폴드(M)를 통해 유입되는 공기에 엘피지 연료를 분사하여 엘피지 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 엔진(E)에 공급하는 엘피지 연료공급 시스템이다.

이와 같이, 본 발명은 가솔린 공급부(10)와 엘피지 공급부(20)의 연료분사 방식이 상이한 경우에, 가솔린 연료를 분사하는 제1 인젝터(15)의 연료분사 제어방법을 기준으로 엘피지 연료를 분사하는 제2 인젝터(15)의 연료분사 동작을 제어함으로써, 효과적으로 바이 퓨얼 공급 시스템을 구성할 수 있다.

이를 위해, 가솔린 공급부(10)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 가솔린 연료가 저장되는 가솔린 탱크(11), 가솔린 탱크(11)에 저장된 가솔린 연료를 펌핑하는 가솔린 펌프(12), 가솔린 펌프(12)로부터 펌핑된 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프(13), 고압으로 가압된 연료가 충진되는 연료레일(16) 및 연료레일(16)에 설치되어 연료레일(16) 내부의 압력을 감지하는 연료압력센서(14)를 포함할 수 있다.

가솔린 공급부(10)에 마련된 가솔린 펌프(12), 고압펌프(13) 및 연료레일(16)은 가솔린 공급라인(G)으로 연결되고, 가솔린 공급라인(G) 상에는 가솔린 연료를 선택적으로 차단하는 셧업밸브가 설치될 수 있다.

연료레일(16)에는 엔진(E)의 실린더 개수에 대응되는 개수의 제1 인젝터(15)가 연결되고, 제1 인젝터(15)는 제어수단(30)의 인젝터 구동신호에 따라 엔진(E)의 연소실 내부로 고압의 가솔린 연료를 직접 분사한다.

엘피지 공급부(20)는 엘피지 연료가 저장되는 봄베(21), 봄베(21) 내부에 설치되어 엘피지 연료를 펌핑하는 엘피지 펌프(도면 미도시), 엘피지 펌프에 의해 펌핑된 연료를 선택적으로 송출하는 멀티밸브(도면 미도시) 및 멀티밸브로부터 송출된 엘피지 연료의 압력을 미리 설정된 압력으로 가압하는 압력 레귤레이터(22)를 포함할 수 있다.

여기서, 엘피지 공급부(20)에 마련된 멀티밸브와 압력 레귤레이터(22) 사이에는 엘피지 공급라인(L)이 설치되고, 압력 레귤레이터(22)에는 엘피지 연료의 압력 및 온도를 감지하는 압력감지센서(도면 미도시)와 온도감지센서(도면 미도시) 및 제어수단(30)의 제어신호에 따라 엘피지 연료를 선택적으로 차단하는 컷 솔레노이드 밸브(도면 미도시)가 마련될 수 있다.

상기 컷 솔레노이드 밸브는 가솔린 운전모드에서 엘피지 연료의 공급을 중지하도록 엘피지 공급라인(L)을 폐쇄하는 역할을 한다.

제2 인젝터(23)는 압력 레귤레이터(22)로부터 공급되는 엘피지 연료를 흡기매니폴드(24)를 통해 흡입되는 공기에 분사하여 혼합기를 생성하는 역할을 한다.

흡기매니폴드(24)에는 흡입되는 공기량을 감지하는 공기량 센서(25), 예컨대 맵센서(Manifold Absolute Pressure Sensor)가 설치될 수 있다.

제어수단(30)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차량에 마련된 각종 센서의 감지신호에 따라 엔진의 목표 RPM을 산출하고, 산출된 RPM에 따라 가솔린 연료 또는 엘피지 연료를 엔진에 공급하도록 가솔린 공급부(10) 또는 엘피지 공급부(20)를 선택적으로 제어한다.

이를 위해, 제어수단(30)은 운전모드를 선택하는 모드 스위치(도면 미도시)의 조작 또는 미리 프로그래밍된 연료공급 제어방법에 따라 가솔린 운전모드 또는 엘피지 운전모드로 진입하여 가솔린 공급부(10) 또는 엘피지 공급부(20)를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 전자제어유닛(31), 엘피지 운전모드에서 전자제어유닛(31)의 제어신호에 따라 엘피지 공급부(20)를 제어하는 가스연료 전자제어유닛(32) 및 전자제어유닛(31)에서 발생하는 인젝터 구동신호의 전류값을 검출하고 검출된 전류값에 따라 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간을 산출하여 가스연료 전자제어유닛(32)으로 전달하는 연료제어 드라이버(33)를 포함할 수 있다.

전자제어유닛(31)은 모드 스위치가 가솔린 모드로 설정되거나, 자동 모드 상태에서 시동시 또는 고속주행시 가솔린 모드로 진입해서 가솔린 공급부(10)를 구동시켜 엔진(E)에 가솔린 연료를 공급하도록 제어할 수 있다.

반면, 전자제어유닛(31)은 모드 스위치가 엘피지 모드로 설정되거나, 자동 모드 상태에서의 저속주행시 엘피지 모드로 진입해서 엘피지 공급부(20)를 구동시켜 엔진에 엘피지 연료를 공급하도록 제어할 수 있다.

연료제어 드라이버(33)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 약 90V의 고전압의 전류제어방식으로 가솔린 연료를 분사하도록 제어하는 직접분사식 가솔린 연료공급시스템과 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 온/오프 제어방식으로 엘피지 연료공급시스템의 상이한 제어방식을 연결하는 역할을 한다.

이를 위해, 연료제어 드라이버(33)는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 전자제어유닛(31)에서 발생한 인젝터 구동신호의 전류값을 검출해서 피크 앤 홀드(peak and hold) 방식으로 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 가스연료 전자제어유닛(32)으로 전달한다.

여기서, 연료제어 드라이버(33)는 인젝터 구동신호의 전류값이 미리 설정된 기준전류 이상이면 제2 인젝터(23)의 구동을 시작하고, 상기 기준전류 이하이면 제2 인젝터(23)의 구동을 중지시키도록 분사시점 및 분사시간을 결정할 수 있다.

상기 기준전류는 차량의 주행 도중에 외부에서 가해지는 진동이나 충격 등에 의해 발생하는 노이즈로 인한 연료공급 시스템의 오동작을 방지하도록 실험치에 의해 설정될 수 있다.

이에 따라, 가스연료 전자제어유닛(32)은 연료제어 드라이버(33)에서 전달되는 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간에 따라 인젝터 제어신호를 발생할 수 있다.

한편, 제어수단(30)은 엘피지 운전모드에서 전자제어유닛(31)의 자기 진단 기능 수행시 고장진단을 회피하기 위해, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 전자제어유닛(31)에서 압력조절밸브(17)로 전달되는 제어신호를 가상의 부하(36)로 전달하는 제1 전환수단(34) 및 가상의 압력센서 감지신호를 전자제어유닛(31)으로 전달하는 제2 전환수단(35)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 가상의 부하(36)는 더미 코일(dummy coil)로 마련되고, 제1 및 제2 전환수단(34,35)은 가스연료 전자제어유닛(32)의 제어신호에 따라 신호 전달경로를 전환하는 전환스위치로 마련될 수 있다.

즉, 가솔린 운전모드에서 제1 전환수단(34)은 도 4에 도시된 바와 같이, 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 입력단자(a)와 제1 출력단자(b)를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이에 따라, 전자제어유닛(31)의 압력조절제어신호는 제1 전환수단(34)의 입력단자(a) 및 제1 출력단자(b)를 거쳐 고압펌프(13)의 압력조절밸브(17)로 전달된다.

그리고 제2 전환수단(35)은 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 제1 입력단자(d)와 출력단자(f) 사이를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이에 따라, 압력센서(14)의 감지신호는 제2 전환수단(35)의 제1 입력단자(d)와 출력단자(f)를 거쳐 전자제어유닛(31)으로 전달된다.

반면, 엘피지 운전모드에서 제1 전환수단(34)은 도 5에 도시된 바와 같이, 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 입력단자(a)와 제2 출력단자(c)를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이에 따라, 전자제어유닛(31)의 압력조절제어신호는 제1 전환수단(34)의 입력단자(a) 및 제2 출력단자(c)를 거쳐 가상의 부하(36)로 전달된다.

그리고 제2 전환수단(35)은 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 제2 입력단자(e)와 출력단자(f) 사이를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이에 따라, 가스연료 전자제어유닛(32)에서 발생한 가상 압력신호가 제2 전환수단(35)의 제2 입력단자(e)와 출력단자(f)를 거쳐 전자제어유닛(31)으로 전달된다.

이와 같이, 본 발명은 엘피지 운전모드에서 제1 및 제2 전환수단을 이용해서 전자제어유닛의 압력조절제어신호를 가상의 부하로 전달하고, 가상 압력신호를 전자제어유닛으로 전달함으로써, 차량의 자기 진단 수행시 고장진단을 효과적으로 회피할 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템의 제어방법을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이 퓨얼 공급 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

본 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 모드 스위치 조작에 따라 설정되는 가솔린 운전모드와 엘피지 운전모드를 설명한다. 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 차량의 주행 상태에 따라 모드 전환이 이루어지는 자동 운전모드에서도 동일하게 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

이그니션 키(도면 미도시)가 온 조작되어 전원이 공급되면(S10), 제어수단(30)의 전자제어유닛(31)은 모드 스위치(도면 미도시)의 설정 상태를 검사하고, 설정된 운전모드에 따라 가솔린 운전모드 또는 엘피지 운전모드로 진입한다(S11).

즉, S11단계의 검사결과, 모드 스위치가 가솔린 운전모드로 설정된 경우(S12), 제어수단(30)은 가솔린 공급부(10)를 구동하여 가솔린 연료를 엔진(E)에 공급하도록 제어한다(S13).

상세하게 설명하면, 가스연료 전자제어유닛(32)은 연료제어 드라이버(33)를 통해 전달되는 전자제어유닛(31)의 제어신호에 따라 엘피지 공급부(20)에 마련된 컷 솔레노이드 밸브를 폐쇄동작시켜 엘피지 공급라인(L)을 차단한다.

이때, 연료제어 드라이버(33)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전자제어유닛(31)의 인젝터 구동신호를 압력조절밸브(17)로 전달하고, 압력센서(14)의 감지신호를 전자제어유닛(31)으로 전달하기 위해 제1 및 제2 전환수단(34,35)을 구동하는 구동신호를 발생한다(S14).

그러면, 제1 전환수단(34)은 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 입력단자(a)와 제1 출력단자(b)를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이와 같은 제1 및 제2 전환수단(34,35)의 구동이 완료되면, 전자제어유닛(31)은 압력센서(14)의 감지신호 및 차량에 마련된 각종 감지센서의 감지신호와 엔진(E)의 목표 RPM에 기초해서 고압펌프(13) 및 제1 인젝터(15)를 구동시키도록 고압펌프 제어신호 및 인젝터 구동신호를 발생한다.

이에 따라, 가솔린 탱크(11)에 저장된 가솔린 연료는 가솔린 펌프(12)에 의해 펌핑되어 가솔린 공급라인(G)을 거쳐 고압펌프(13)로 전달되고, 고압펌프(13)는 가솔린 연료를 미리 설정된 고압, 예컨대 약 40~150bar로 가압하여 연료레일(16)로 공급한다.

그리고 연료레일(16)에 연결된 각 제1 인젝터(14)는 연료제어 드라이버(33)로부터 전달되는 인젝터 구동신호에 따라 구동되어 고압으로 가압된 가솔린 연료를 엔진(E)의 연소실 내부에 직접분사한다(S15).

이와 같이, 가솔린 운전모드로 엔진에 가솔린 연료를 분사하는 과정에서 전자제어유닛(31)은 모드 스위치가 엘피지 운전모드로 전환되는지 여부를 검사한다(S16).

S16단계의 검사 결과 모드 스위치가 엘피지 운전모드로 전환되는 경우, 전자제어유닛(31)은 S20단계로 진행하도록 제어한다.

반면, S16단계의 검사결과 가솔린 운전모드가 유지되는 경우, S17단계에서 전자제어유닛(31)은 이그니션 키가 오프 조작되는지 여부를 검사하고, 이그니션 키가 오프 조작될 때까지 S11단계 내지 S17단계를 반복 수행하도록 제어한다.

한편, S11단계의 검사결과, 모드 스위치가 엘피지 운전모드로 설정되어 있는 경우(S20), 제어수단(30)은 엘피지 공급부(20)를 구동하여 엘피지 연료를 엔진(E)에 공급하도록 제어한다(S21).

상세하게 설명하면, 전자제어유닛(31)은 가솔린 공급부(10)에 마련된 셧업밸브를 폐쇄동작시켜 가솔린 공급라인(G)을 차단하고, 목표 RPM에 기초해서 인젝터 구동신호를 발생한다.

이때, 연료제어 드라이버(33)는 도 5에 도시된 바와 같이, 인젝터 구동신호를 가상의 부하(36)로 전달하고, 가상압력신호를 전자제어유닛(31)으로 전달하기 위해 제1 및 제2 전환수단(34,35)을 구동하는 구동신호를 발생한다(S22).

그러면, 제1 전환수단(34)은 연료제어 드라이버(33)의 구동신호에 따라 입력단자(a)와 제2 출력단자(c)를 연결해서 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작한다.

이와 같이 제1 및 제2 전환수단(34,35)를 구동시킴과 동시에, 연료제어 드라이버(33)는 인젝터 구동신호의 전류값을 검출해서 피크 앤 홀드(peak and hold) 방식으로 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 가스연료 전자제어유닛(32)으로 전달한다(S23).

그러면, 가스연료 전자제어유닛(32)은 인젝터 제어신호를 발생하고(S24), 제2 인젝터(23)는 인젝터 제어신호에 따라 구동되어 흡기매니폴드(24)를 통해 흡입되는 공기에 엘피지 연료를 분사하여 혼합기를 생성한다(S25).

이와 같이, 엘피지 운전모드에서 엘피지 연료를 엔진에 공급하여 주행하는 과정에서 전자제어유닛(31)은 모드 스위치가 가솔린 운전모드로 전환되는지 여부를 검사한다(S26).

S26단계의 검사 결과 모드 스위치가 가솔린 운전모드로 전환되는 경우, 전자제어유닛(31)은 S12단계로 진행하도록 제어한다.

반면, S26단계의 검사결과 엘피지 운전모드가 유지되는 경우, 전자제어유닛(31)은 S17단계로 진행하도록 제어한다.

한편, S17단계의 검사결과 이그니션 키가 오프 조작되면, 제어수단(31)은 바이 퓨얼 공급시스템의 구동을 중지하고 종료한다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 직접분사식 가솔린 연료공급 시스템과 엘피지 연료공급 시스템과 같이 연료분사방식이 서로 상이한 경우, 가솔린 연료공급 시스템의 인젝터 구동신호에 기초해서 엘피지 연료의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 차량의 엔진에 정확하게 가스 연료를 공급할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기의 실시 예에서는 가솔린 연료와 엘피지 연료를 엔진에 공급하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 가솔린 연료와 엘피지 연료뿐만 아니라, 액화천연가스와 같은 다양한 가스 연료를 사용하는 다양한 형태의 바이 퓨얼 공급 시스템에 적용되도록 변경될 수 있다.

본 발명은 직접분사식 가솔린 연료공급 시스템과 엘피지 연료공급 시스템과 같이 연료분사방식이 서로 상이한 경우, 가솔린 연료공급 시스템의 인젝터 구동신호에 기초해서 엘피지 연료의 분사시점 및 분사시간을 산출해서 차량의 엔진에 가스 연료를 공급하는 바이 퓨얼 공급 시스템 기술에 적용된다.

10: 가솔린 공급부 11: 가솔린 탱크
12: 가솔린 펌프 13: 고압펌프
14: 압력센서 15: 제1 인젝터
16: 연료레일 17: 압력조절밸브
20: 엘피지 공급부 21: 봄베
22: 압력 레귤레이터 23: 제2 인젝터
24: 흡기매니폴드 25: 공기량 센서
30: 제어수단 31: 전자제어유닛
32: 가스연료 전자제어유닛 33: 연료제어 드라이버
34: 제1 전환수단 35: 제2 전환수단
36: 가상의 부하 G: 가솔린 공급라인
L: 엘피지 공급라인

Claims

가솔린 탱크(11)에 저장된 가솔린 연료를 미리 설정된 고압으로 가압해서 공급하는 가솔린 공급부(10),
봄베(21) 내에 저장된 엘피지 연료를 공급하는 엘피지 공급부(20),
상기 가솔린 공급부(10)에서 공급되는 가솔린 연료를 엔진(E)의 연소실에 직접 분사하는 제1 인젝터(15),
상기 엘피지 공급부(20)로부터 공급되는 엘피지 연료를 엔진(E)의 연소실로 공급되는 흡입공기에 분사하는 제2 인젝터(23),
상기 가솔린 탱크(11)에서 공급되는 가솔린 연료를 고압으로 가압하는 고압펌프(13) 및
엔진(E)의 목표 RPM에 기초하여 상기 가솔린 공급부(10)와 엘피지 공급부(20), 제1 및 제 2 인젝터(15,23)의 구동을 제어하는 제어수단(30)을 포함하고,
상기 제어수단(30)은 차량의 운전모드에 따라 상기 가솔린 공급부(10) 또는 엘피지 공급부(20)를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 전자제어유닛(31),
엘피지 운전모드에서 상기 전자제어유닛(31)의 제어신호에 따라 상기 엘피지 공급부(20)를 제어하는 가스연료 전자제어유닛(32),
상기 전자제어유닛(31)에서 발생하는 인젝터 구동신호의 전류값을 검출하고 검출된 전류값에 따라 상기 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간을 산출하여 상기 가스연료 전자제어유닛(32)으로 전달하는 연료제어 드라이버(33),
상기 엘피지 운전모드시 상기 전자제어유닛(31)에서 상기 고압펌프(13)에 마련된 압력조절밸브(17)로 전달되는 제어신호를 가상의 부하(36)로 전달하는 제1 전환수단(34) 및
상기 연료제어 드라이버(33)에서 발생한 가상의 압력센서 감지신호를 상기 전자제어유닛(31)으로 전달하는 제2 전환수단(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 공급 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가솔린 공급부(10)는 상기 가솔린 탱크(11)에 저장된 가솔린 연료를 펌핑하는 가솔린 펌프(12),
상기 고압펌프(13)에서 고압으로 가압된 연료가 충진되는 연료레일(16) 및
상기 연료레일(16)에 설치되어 연료레일(16) 내부의 압력을 감지하는 연료압력센서(14)를 포함하고,
상기 엘피지 공급부(20)는 엘피지 연료가 저장되는 봄베(21),
상기 봄베(21) 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑하는 엘피지 펌프,
상기 엘피지 펌프에 의해 펌핑된 연료를 선택적으로 송출하는 멀티밸브 및
상기 멀티밸브로부터 송출된 엘피지 연료의 압력을 미리 설정된 압력으로 가압하는 압력 레귤레이터(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 공급 시스템.
제3항에 있어서,
상기 연료제어 드라이버(33)는 상기 인젝터 구동신호의 전류값을 검출해서 피크 앤 홀드(peak and hold) 방식으로 상기 제2 인젝터(23)의 분사시점 및 분사시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 공급 시스템.
제3항에 있어서,
상기 인젝터 제어신호는 상기 인젝터 구동신호에서 검출된 전류값과 미리 설정된 기준전류를 비교해서 검출된 전류값이 상기 기준전류 이상이면 상기 제2 인젝터(23)를 구동하고, 검출된 전류값이 상기 기준전류 이하이면 상기 제2 인젝터(23)의 구동을 중지하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 공급 시스템.
삭제
제3항에 있어서,
상기 가상의 부하(36)는 더미 코일(dummy coil)이고,
상기 제1 및 제2 전환수단(34,35)은 상기 가스연료 전자제어유닛(32)의 제어신호에 따라 신호 전달경로를 전환하는 전환스위치인 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 공급 시스템.