KR101707038B1 - 연료분사 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피크앤홀드방식 분사신호를 받는 연료분사 제어장치에서 입력받은 연료분사시간에 대하여 세츄레이션 방식을 사용하는 인젝터를 제어하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 가솔린 대체연료의 분사를 제어하기 위해 출력하는 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받아 전체 분사 시간을 카운트하고 R-C 필터에 대한 지연 시간과 엔진 온도에 대한 지연 시간을 보상하여 가솔린연료의 분사를 제어할 수 있는 세츄레이션방식 분사신호로 가솔린 분사장치에 출력하는 가솔린 분사제어장치를 포함하여, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 가솔린 대체연료 분사장치를 대신해서 대체 변경된 가솔린 분사장치를 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템의 피크앤홀드방식 분사신호를 이용하여 세츄레이션방식 연료분사를 제어하도록 구성되는, 연료분사 제어장치를 제공하여, 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린 연료시스템으로 대체한 차량에 용이하게 적용할 수 있게 한다.

Description

연료분사 제어장치{Fuel injection control apparatus}
본 발명은 피크앤홀드(peak and hold)방식의 분사신호로 세츄레이션(saturation) 방식의 연료분사장치를 제어하기 위한 연료분사 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)나 CNG(Compressed Natural Gas) 등의 연료를 사용하는 내연기관 엔진에서 연료 분사시 출력하는 피크앤홀드방식의 분사신호를 입력받아 세츄레이션 방식의 분사신호로 대체하여 출력할 수 있도록 함으로써, 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린 연료시스템으로 대체한 차량에 용이하게 적용할 수 있도록 한 연료분사 제어장치에 관한 것이다.
최근, 도시환경 개선이나 연료자원의 문제 등으로 LPG 등의 가솔린 대체연료를 사용할 수 있는 엔진의 차량이 소비자들에게 공급되었다. 그러나 국내에서는 상기 대체 연료를 사용하는 차량에 대하여 법규에 따라 특정인이나 운수 사업자에 한정하여 차량을 운행할 수 있는 제약 사항이 있는 바, 상기 차량에 대하여 매각 시 일반인에게 매각할 수 없는 단점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 차량의 연료 시스템을 가솔린으로 변경하고자 하는 소비자들이 많이 늘고 있는 실정이다.
상기와 같이 현재 사용하고 있는 연료 시스템을 가솔린으로 변경하기 위하여서는 변경하고자 하는 차량의 연료 시스템과 연료 시스템에 영향을 주는 부품 및 엔진 제어기를 변경하여야 한다.
그러나 상기와 같이 변경을 할 경우 변경에 대한 비용이 많이 발생할 수 있는 단점이 있다.
KR 10-1271409 B1 2013.05.30 등록
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, LPLI나 CNG 등의 내연기관 엔진에서 출력되는 피크앤홀드방식의 분사신호, 즉 연료분사장치의 노즐을 처음 열어줄 때 필요한 피크 전압과 노즐의 열림 상태를 유지하여 주는 수 개의 홀드 전압으로 구성된 분사신호를 R-C 필터 및 비교기를 통해 입력받아 전체 분사 시간을 카운트하고 R-C 필터에 대한 지연 시간과 엔진 온도에 대한 지연 시간을 보상하여 세츄레이션 방식의 분사신호로 대체하여 출력할 수 있도록 함으로써, 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린 연료시스템으로 대체한 차량에 용이하게 적용할 수 있도록 하여, 현재 사용하고 있는 LPLI나 CNG 등의 가솔린 대체연료 연료 시스템 내에서 연료 시스템에 영향을 주는 부품 및 엔진 제어기 등의 변경없이 가솔린 분사장치를 용이하게 제어할 수 있으며 아울러 변경에 대한 비용을 줄일 수 있는 연료분사 제어장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 가솔린 대체연료의 분사를 제어하기 위해 출력하는 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받아 전체 분사 시간을 카운트하고 R-C 필터에 대한 지연 시간과 엔진 온도에 대한 지연 시간을 보상하여 가솔린연료의 분사를 제어할 수 있는 세츄레이션방식 분사신호로 가솔린 분사장치에 출력하는 가솔린 분사제어장치를 포함하여, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 가솔린 대체연료 분사장치를 대신해서 대체 변경된 가솔린 분사장치를 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템의 피크앤홀드방식 분사신호를 이용하여 세츄레이션방식 연료분사를 제어하도록 구성되는, 피크앤홀드방식 분사신호로 세츄레이션방식 연료분사장치의 제어가 가능한 연료분사 제어장치이다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연료분사 제어장치에서 가솔린 분사제어장치는, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 출력되는 각 실린더의 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받는 피크앤홀드방식 분사신호 입력부, 엔진 온도센서값을 입력받는 엔진온도 센서신호 입력부, 피크앤홀드방식 분사신호 입력부를 통해 입력되는 신호로부터 피크앤홀드방식 분사신호의 분사 개시시점과 완료시점 및 전체 분사시간값을 측정하고 엔진온도 센서신호 입력부를 통해 입력되는 신호로부터 엔진의 온도센서값을 측정하여 피크앤홀드방식 분사신호 입력부에 의한 지연 시간 및 엔진온도 센서신호 입력부에 의한 엔진 온도, 캐니스터 퍼지의 분사량을 보상하여 가솔린 분사장치를 세츄레이션방식으로 제어하기 위한 구형파를 출력하는 분사신호 대체제어부, 분사신호 대체제어부에서 출력되는 구형파를 입력받아 가솔린 분사장치의 세츄레이션 인젝터 구동을 위한 세츄레이션방식 분사신호를 출력하는 세츄레이션 인젝터 구동부, 및 분사신호 대체제어부에서 출력되는 구형파를 입력받아 세츄레이션방식 분사장치의 구동을 위한 캐니스터 퍼지 제어신호, 가솔린 대체연료 펌프 진단신호, 및 가솔린 펌프 릴레이신호를 출력하는 출력 구동부를 포함하는, 연료분사 제어장치이다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연료분사 제어장치에서 가솔린 분사제어장치는, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템 내의 기존 가솔린 대체연료 분사장치 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값, 기존 가솔린 대체연료 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태 입력값을 엔진 콘트롤러에 제공하는 고장진단회피 유도부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연료분사 제어장치에서 피크앤홀드방식 분사신호 입력부는, 피크앤홀드방식 분사신호를 구형파로 만들기 위한 다수의 저항과 캐패시터로 시정수가 결정되고 비교 기준이 결정되는 R-C 필터부와 비교회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연료분사 제어장치에서 분사신호 대체제어부는, 피크앤홀드방식 분사신호 입력부에서 입력받은 구형파 신호에 대하여 피크앤홀드방식 분사신호 입력부로 인하여 발생하는 지연 시간, 엔진온도 센서신호 입력부의 엔진 온도 및 캐니스터퍼지 분사량을 각각 보정하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연료분사 제어장치에서 고장진단회피 유도부는, 기존 엔진의 연료 시스템 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값으로서 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하며, 기존 연료 펌프의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태 입력값으로서 기존의 펌프 제어 방식이 온/오프 제어방식일 경우 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하고, 기존의 펌프 제어 방식이 PWM 제어방식일 경우 PWM 신호를 엔진 컨트롤러에 출력하여 고장 진단을 회피하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, LPLI나 CNG 등의 연료를 사용하는 내연기관 엔진에서 출력하는 피크앤홀드방식의 분사신호를 입력받아 R-C 필터에 대한 지연 시간과 엔진 온도에 대한 지연 시간 등이 보상된 세츄레이션 방식의 분사신호를 대체 출력할 수 있게 되므로, 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린연료분사장치를 포함하는 가솔린 연료시스템으로 변경한 차량에 용이하게 적용할 수 있게 하는 이점이 있다.
또한 본 발명은 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린 연료시스템으로 대체한 차량에 용이하게 적용할 수 있게 되므로, 현재 사용하고 있는 LPLI나 CNG 등의 가솔린 대체연료 연료 시스템 내에서 연료 시스템에 영향을 주는 부품 및 엔진 제어기 등을 변경하지 않고도 가솔린 분사장치를 제어할 수 있게 되어, 엔진 변경에 대한 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 피크앤홀드방식 분사신호로 세츄레이션방식 연료분사장치의 제어가 가능한 연료분사 제어장치의 개념을 적용한 엔진 시스템을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 가솔린 분사제어장치의 내부 구성을 예시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 피크앤홀드방식 분사신호 입력부에 대한 상세회로도이다.
도 4는 도 2의 가솔린 분사제어장치에 입력되는 피크앤홀드방식 분사신호와 가솔린 분사제어장치에서 출력되는 세츄레이션방식 분사신호와의 관계를 설명하기 위하여 예시한 동작 파형도이다.
이하, 본 발명에 의한 피크앤홀드방식 분사신호로 세츄레이션방식 연료분사장치의 제어가 가능한 연료분사 제어장치의 전체적인 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받아서 세츄레이션 방식의 가솔린 분사장치를 제어하는 가솔린 분사 제어장치에 대한 구성을 예로 들어 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 피크앤홀드방식 분사신호로 세츄레이션방식 연료분사장치의 제어가 가능한 연료분사 제어장치의 개념을 적용한 엔진 시스템을 도시한 개략적인 구성도로서, 피크앤홀드방식의 제어기술을 사용하도록 제조된 기존 가솔린 대체연료 사용 차량의 연료 시스템(이하의 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 LPG 연료를 사용하는 연료시스템의 경우를 예로 들어 설명하기로 한다)에서 연료탱크와 레귤레이터 및 연료분사장치를 제거하고 그 대신에 세츄레이션 방식의 제어기술을 사용하는 가솔린 연료시스템(100, 101-104)을 대체하여 적용한 차량의 엔진 시스템을 예시하고 있으며, 대체된 가솔린 연료 시스템은 도면에 예시된 바와 같이 본 발명에 의한 가솔린 분사제어장치(100), 가솔린 분사제어장치(100)로부터 LPG 연료의 압력와 온도에 대한 각 센서 입력값과 펌프 고장 판단신호를 기존의 LPG 엔진 제어장치(1)에 제공하는 출력라인(101), 피크앤홀드방식의 LPG 연료 분사신호를 입력받는 입력라인(102), 가솔린 분사제어장치(100)에 의한 세츄레이션방식의 분사신호로 가솔린 연료를 엔진에 분사하는 가솔린 분사장치(103), 및 가솔린 연료탱크(104)를 포함한다. 참고로, 도 1에서 미설명된 부호 1은 기존 가솔린 대체연료 시스템의 엔진 제어장치, 즉 LPG 엔진 제어장치이고, 5는 흡기통로, 6은 스로틀밸브 포지션센서, 7은 스로틀밸브, 8은 흡기압 센서, 10은 연소실, 11은 점화코일, 12는 엔진, 13은 점화코일 드라이버, 14는 캠 센서, 15는 엔진 온도 센서, 16은 크랭크 센서, 18은 배기통로, 19는 산소센서이다.
도 2는 도 1의 가솔린 분사제어장치(100)의 내부 구성을 예시한 블록도이고, 도 3은 도 2의 분사신호 대체제어부의 입력단에 구비되는 피크앤홀드방식 분사신호 측정부(131)에 대한 상세회로도이며, 도 4는 도 2의 가솔린 분사 대체제어장치에 입력되는 피크앤홀드방식 분사신호와 가솔린 분사 대체제어장치에서 출력되는 세츄레이션방식 분사신호와의 관계를 설명하기 위하여 예시한 동작 파형도로서, 도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 가솔린 분사제어장치(100)는 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110), 엔진온도 센서신호 입력부(120), 분사신호 대체제어부(130), 세츄레이션 인젝터 구동부(140), 및 출력 구동부(150)를 구비하여 구성될 수 있으며, 또한 본 발명의 가솔린 분사제어장치(100)는 고장진단회피 유도부(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성의 가솔린 분사제어장치(100)는 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템, 즉 기존의 기존의 LPG 엔진 제어장치(1)에서 출력되는 피크앤홀드방식의 LPG 분사신호를 입력받아 전체 분사 시간을 카운트하고 R-C 필터에 대한 지연 시간과 엔진 온도에 대한 지연 시간을 보상하여 가솔린연료의 분사를 제어할 수 있는 세츄레이션방식 분사신호를 만들어 가솔린 분사장치(103)에 출력한다. 이로써 본 발명은 기존의 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 가솔린 대체연료 분사장치를 대신해서 대체 변경된 가솔린 분사장치(103)를 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템의 피크앤홀드방식 분사신호를 이용하여 세츄레이션방식 연료분사를 제어할 수 있게 된다.
피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)는 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 출력되는 각 실린더의 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받아 분사신호 대체제어부(130)에 전달하며, 이러한 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)는 도 3의 상세회로도에 예시된 바와 같이 피크앤홀드방식 분사신호를 구형파로 만들어 주기 위해 다수의 저항(R1-R3)과 캐패시터(C1) 및 비교기(U1B)로 시정수가 결정되고 비교기준치가 결정되는 R-C 필터부(111)와 비교회로부(112)로 구성되며, 이러한 입력부(110)는 엔진의 실린더 수에 해당하는 만큼의 입력단을 가진다. 이때 도 1 및 도 4의 (a)에서 예시한 피크앤홀드방식 분사신호 및 세츄레이션 분사신호는 시스템 및 구동 엑츄에이터에 따라서 신호가 반전되어 입력되거나 출력될 수 있는데, 도 4의 (a)와 같이 피크앤홀드방식 분사신호가 출력되면 도3의 저항(R1)은 접지에 연결되고, 도 4의 (a)와 비교하여 그 반대로 출력되면 저항(R1)은 베터리전압과 연결된다. 그러나 이 사항도 본 발명에서 제시한 방법으로 구성하는 것에 무리가 없으므로, 도 1 및 도 4에서 제시한 분사 입력 및 출력 신호는 본 발명에서 제시한 한 가지 예로 해석하여야 할 것이다.
엔진온도 센서신호 입력부(120)는 엔진 온도센서값을 입력받아 분사신호 대체제어부(130)에 전달한다.
분사신호 대체제어부(130)는 마이크로프로세서로 구성되며, 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)를 통해 입력되는 피크앤홀드방식 분사신호(도 4의 (a)에 예시된 파형)로부터 해당 신호의 분사 개시시점과 완료시점 및 전체 분사시간값을 측정하고, 엔진온도 센서신호 입력부(120)를 통해 입력되는 신호로부터 엔진의 온도센서값을 측정한 후, 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)의 R-C 필터부(111) 출력(도 4의 (b)에 예시된 파형) 및 비교회로부(112)의 출력(도 4의 (c)에 예시된 파형)을 기준으로 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에 의한 지연 시간 및 엔진온도 센서신호 입력부(120)에 의한 엔진 온도, 캐니스터 퍼지(canister purge)의 분사량을 보상하여 가솔린 분사장치를 세츄레이션방식으로 제어하기 위한 구형파(도 4의 (d)에 예시된 파형)를 출력한다.
또한 분사신호 대체제어부(130)는, 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에서 입력받은 구형파 신호에 대하여 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)로 인하여 발생하는 지연 시간, 엔진온도 센서신호 입력부(120)의 엔진 온도 및 캐니스터퍼지 분사량을 각각 보정하여 출력한다.
세츄레이션 인젝터 구동부(140)는 분사신호 대체제어부(130)에서 출력되는 구형파를 입력받아 가솔린 분사장치의 구동을 위한 세츄레이션방식 분사신호를 출력한다. 이때 세츄레이션 인젝터 구동부(140)는 시중의 상용 드라이버를 사용하여도 무방하다.
출력 구동부(150)는 분사신호 대체제어부(130)에서 출력되는 구형파를 입력받아 세츄레이션방식 분사장치의 구동을 위한 캐니스터 퍼지 제어신호, 가솔린 대체연료 펌프 진단신호, 및 가솔린 펌프 릴레이신호를 출력한다.
고장진단회피 유도부(160)는 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템 내의 기존 가솔린 대체연료 분사장치 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값, 기존 가솔린 대체연료 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태입력값을 각각 엔진 콘트롤러에 연결한다.
이를 위하여 고장진단회피 유도부(160)는 기존 엔진의 연료 시스템 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값으로서 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하며, 기존 엔진의 연료 시스템 제거에 따라 발생하는 기존 연료 펌프의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태 입력값으로서 기존의 펌프 제어 방식이 온/오프 제어방식일 경우 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하고, 기존의 펌프 제어 방식이 PWM 제어방식일 경우 PWM 신호를 엔진 컨트롤러에 출력하여 고장 진단을 회피하도록 유도한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 피크앤홀드방식 분사신호로 세츄레이션방식 연료분사장치의 제어가 가능한 연료분사 제어장치에서 이루어지는 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명한다.
먼저, 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템, 즉 기존의 기존의 LPG 엔진 제어장치(1)에서 연료 분사를 제어하기 위해 피크앤홀드방식의 LPG 분사신호가 출력되면, LPG 연료 분사 입력 신호라인(102)을 통해 가솔린 분사제어장치(100)로 입력되며, 따라서 가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 출력된 각 실린더의 피크앤홀드방식 분사신호는 가솔린 분사제어장치(100)의 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)를 통해 분사신호 대체제어부(130)에 전달될 수 있게 된다. 아울러 엔진 온도센서값 또한 엔진온도 센서신호 입력부(120)를 통해 가솔린 분사제어장치(100)의 분사신호 대체제어부(130)에 전달될 수 있게 된다.
이때 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에 입력되는 신호는 도 4의 (a) 파형에 예시된 바와 같이 한 개의 피크 신호와 수 개의 홀드 신호로 구성되어 있으며, 총 분사 시간은 피크 신호의 시작 시점과 마지막 홀드 신호가 오프되는 시점까지의 시간으로서 연료 인젝터가 열리는 시간까지의 지연 시간을 포함하고 있게 되므로 이러한 피크앤홀드방식 분사신호로부터 총 분사 시간을 계측하기 위하여 하나의 펄스 형태로 만들어 줄 필요가 있게 된다.
따라서 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)로 전달된 피크앤홀드방식 분사신호는 R-C 필터부(111)를 거치면서, 도 4의 (b)에서 도시한 바와 같은 신호의 형태로 변경된다. 이때 R-C 필터부(111)는 도 3의 상세 회로도에 예시된 바와 같이 다수 개의 저항(R1,R2)과 캐패시터(C1)에 의해 아래와 같은 수식(1)로 시정수(F)를 정할 수 있으며, 이러한 시정수의 선정에 따라 출력신호의 앞단과 뒷단의 시간 지연에 영향을 줄 수 있다.
F = 1 / 2πRC 수식(1)
한편, 상기 R-C 필터부(111)를 거치 신호는 펄스의 엣지 부분이 도 4의 (b)에 예시된 파형과 같이 사인파의 형태를 가지게 된다.
그러나 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)의 최종 출력신호는 분사시점 및 분사시간 측정을 위하여 마이크로 프로세서로 구성된 분사신호 대체제어부(130)에 입력될 것이므로, 5볼트의 구형파로 만들어 주는 것이 좋다.
따라서 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에서는 비교회로부(112)를 사용하여 R-C 필터부(111)를 거친 신호를 비교기(U1B)의 기준 전압(Va; 예를 들면 5V)과 비교하여, 기준 전압보다 신호가 크면 5볼트를, 기준전압보다 신호가 작으면 0볼트를 출력하게 된다. 여기서 비교기(U1B)의 기준 전압(Va)은 입력신호를 고려하여 필요에 따라 적당한 값으로 설정할 수 있는데, 예를 들어 피크앤홀드방식 분사신호를 입력신호로 하는 경우 기준전압을 5볼트보다 높게 선정하면 각 펄스의 에지 부분의 출력 신호보다 커질 수 있어서 피크앤홀드방식 분사신호의 한 주기 신호가 중간에 끊어져서 입력될 수 있으며, 반대로 기준 전압을 5볼트보다 낮게 설정하면 피크앤홀드방식 분사신호의 앞단과 뒷단의 지연시간이 더 길어질 수 있다.
또한 본 발명에서 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)는 R-C 필터부(111)를 사용하므로 신호의 앞과 뒷단에 도 4의 (b)와 같이 지연시간 발생이 불가피하다. 그러나 상기 지연시간은 총 분사시간에 해당하지 않으므로, 최종 출력 시에 지연시간에 대하여 출력 보상을 할 필요가 있다.
따라서 본 발명의 분사신호 대체제어부(130)에서는 상기 지연시간에 대하여 출력신호의 시작과 끝의 시점에서 지연시간을 보상하여 주게 된다. 즉 상기 지연시간을 계측하여 도 4의 (d)에 예시된 파형과 같이 출력신호의 앞단에서는 입력신호의 뒷단 지연시간(ΔTb)를 보상하여 출력(ΔTb`)하고 출력신호의 뒷단에서는 입력신호의 앞단 지연시간(ΔTa)을 보상하여 출력(ΔTa`)하여 주게 된다. 이때 출력 시작 시점 지연시간(ΔTb`)은 가솔린 엔진일 경우 캐니스터 퍼지의 출력량을 감안하여 보상하는 것이며, 또한 출력 종료 지연시간(ΔTa`)에서는 냉간시 시동을 위하여 엔진 온도 센서 입력을 받아 이를 보상하는 것이다.
따라서 본 발명의 분사신호 대체제어부(130)에서는 도 4의 (d)에 예시된 바와 같은 구형파를 세츄레이션 인젝터 구동부(140로 출력함으로써, 세츄레이션 인젝터 구동부(140)를 거쳐 가솔린 분사장치(103)를 제어할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 변경된 연료 분사 장치를 가지는 엔진에서는 기존의 엔진 컨트롤러가 연료 분사 입력 신호 발생 및 점화 등의 기존 제어를 수행하므로 반드시 필요하다. 그러나 기존의 연료 분사 시스템을 제거하므로 인한 오진단이 발생할 수 있으며, 이러한 오진단은 기존의 각 실린더의 연료 분사 장치, 연료 압력 및 온도 센서, 연료량 측정 센서, 연료 펌프 등에서 발생될 수 있다.
또한 현재 대부분의 차량은 법규에 의하여 연료 시스템의 진단을 하도록 되어 있으므로, 이로 인하여 구조 변경 시 제거한 기존의 부품에 대하여 진단이 발생하게 되나, 실제 변경된 차량에서는 부품 자체가 존재 하지 않으므로 상기 진단을 회피할 수 있는 방법을 필요로 한다.
따라서 본 발명에서는 상기 진단 항목 중 각 실린더의 연료 분사 장치에 대한 진단은 도 3의 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에 의하여 진단을 회피할 수 있게 된다. 즉 대부분의 분사장치의 진단은 배터리 및 그라운드 단락 및 배선의 단선 여부를 점검하는데, 이 때 도 3의 저항(R1)에 의하여 부하가 발생하므로 실제 기존 분사 장치가 연결되어 있는 것과 동일한 상태를 만들 수 있다.
또한 연료 압력 및 온도 센서는 연료 분사 시스템을 변경한 기존 엔진의 연료가 기상 상태인 LPG 나 CNG일 경우 연료 온도나 압력이 실제 분사량에 미치는 영향이 크므로 센서를 부착하는 것이 일반적이며, 해당 센서에 대하여 현재 대부분의 엔진 컨트롤러에서 진단하도록 설계되어 있다. 따라서 상기 센서의 진단을 회피하기 위하여 가솔린 분사제어장치(100)에 고정값을 가지는 저항을 부착하고 이를 기존 엔진 컨트롤러의 해당 신호라인(102)에 연결하여 고장 진단을 회피할 수 있다.
또한 변경하는 연료 시스템의 연료인 가솔린은 액상 상태여서 연료 분사량에 대하여 연료 압력 및 온도에 민감하지 않으므로, 기존 엔진의 연료 온도 및 압력 센서 신호 입력 단에 가솔린 분사제어장치(100) 안의 고정값을 가지는 저항을 연결하여 연료 온도 및 압력 값은 일정 값을 가지게 되므로 기존 엔진 컨트롤러에서 출력되는 피크 앤 홀드 방식의 연료 분사 시간에 가변적인 영향을 주지 않으며, 동시에 진단을 회피할 수 있다.
그리고 연료량 측정 센서에 대한 고장 진단의 회피는 대체 변경하는 가솔린 연료 탱크(104)에 부착된 센서 신호를 연결하므로 진단을 회피할 수 있게 된다.
한편, 차량에서는 연료 펌프에 대한 진단은 펌프 제어의 방식에 따라 상이한데, 엔진 컨트롤러에서 펌프의 전원에 장착된 릴레이를 ON/OFF하여 구동 및 비구동에 대한 제어만 하는 것이 있고, 펌프의 속도를 가변적으로 제어하는 경우도 있으며. 상기 구동 방식에 따라 진단 방식이 상이할 수 있다. 우선 릴레이를 ON/OFF하는 방식은 해당 릴레이의 단락 및 단선만을 진단하며, 가변 PWM 방식을 사용하는 펌프의 경우 펌프 드라이버에서 정상, 비정상을 엔진 컨트롤러에서 판단할 수 있도록 진단 신호를 출력하는 것이 일반적이다. 상기 진단 신호는 PWM 형태로 출력되는 것이 일반적이며 정상일 경우와 비정상의 경우에 대하여 출력 주파수가 다르며, 엔진 컨트롤러에서는 출력 주파수를 입력 받아서 정상과 비정상을 판단할 수 있다. 상기와 같이 진단 방식이 다르므로 진단 회피 방식 또한 달라질 수 있다.
본 발명에서는 전자의 경우 펌프 출력 신호에 저항과 같은 부하를 연결하여 단락/단선에 대한 진단을 회피할 수 있게 되며, 도 2와 같이 가솔린 분사제어장치에서 기존 엔진의 펌프 드라이버에서 출력되는 정상 출력 주파수를 기존 엔진으로 출력하여 진단을 회피할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : LPG 엔진 제어장치 5 : 흡기 통로
6 : 스로틀밸브 포지션센서 7 : 스로틀 밸브
8 : 흡기압 센서 10 : 연소실
11 : 점화 코일 12 : 엔진
13 : 점화 코일 드라이버 14 : 캠 센서
15 : 엔진온도센서 16 : 크랭크 센서
18 : 배기통로 19 : 산소센서
100 : 가솔린 분사제어장치 101 : 출력라인
102 : 입력라인 103 : 가솔린 분사장치
104 : 가솔린 연료탱크 110 : 피크앤홀드방식 분사신호 입력부
111 : R-C 필터부 112 : 비교회로부
120 : 엔진온도 센서신호 입력부 130 : 분사신호 대체제어부
140 : 세츄레이션 인젝터 구동부 150 : 출력 구동부
160 : 고장진단회피 유도부

Claims (8)

  1. 가솔린 대체연료의 분사를 제어하기 위해 분사신호를 가솔린 분사장치(103)에 출력하는 가솔린 분사제어장치(100)를 포함하는 연료분사 제어장치에 있어서,
    상기 가솔린 분사제어장치(100)는,
    가솔린 대체연료 엔진 제어시스템에서 출력되는 각 실린더의 피크앤홀드방식 분사신호를 입력받는 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110);
    엔진 온도센서값을 입력받는 엔진온도 센서신호 입력부(120);
    피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)를 통해 입력되는 신호로부터 피크앤홀드방식 분사신호의 분사 개시시점과 완료시점 및 전체 분사시간값을 측정하고 엔진온도 센서신호 입력부(120)를 통해 입력되는 신호로부터 엔진의 온도센서값을 측정하여, 상기 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)에 의한 지연 시간 및 엔진온도 센서신호 입력부(120)에 의한 엔진 온도, 캐니스터 퍼지(canister purge)의 분사량을 보상하여 가솔린 분사장치를 세츄레이션방식으로 제어하기 위한 구형파를 출력하는 분사신호 대체제어부(130);
    상기 분사신호 대체제어부(130)에서 출력되는 구형파를 입력받아 가솔린 분사장치의 세츄레이션 인젝터 구동을 위한 세츄레이션방식 분사신호를 출력하는 세츄레이션 인젝터 구동부(140); 및
    상기 분사신호 대체제어부(130)에서 출력되는 구형파를 입력받아 세츄레이션방식 분사장치의 구동을 위한 캐니스터 퍼지 제어신호, 가솔린 대체연료 펌프 진단신호, 및 가솔린 펌프 릴레이신호를 출력하는 출력 구동부(150);를 포함하며,
    상기 분사신호 대체제어부(130)는,
    상기 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)의 지연시간에 대하여 출력신호의 시작과 끝의 시점에서 지연시간을 보상하되,
    출력신호의 앞단에서는 입력신호의 뒷단 지연시간(ΔTb)를 보상하여 출력(ΔTb`)하고, 출력신호의 뒷단에서는 입력신호의 앞단 지연시간(ΔTa)을 보상하여 출력(ΔTa`)하며,
    출력 시작 시점 지연시간(ΔTb`)은 가솔린 엔진일 경우 캐니스터 퍼지의 출력량을 감안하여 보상하고, 출력 종료 시점 지연시간(ΔTa`)은 냉간시 시동을 위하여 엔진 온도 센서 입력을 받아 보상하는 것을 특징으로 하는 연료분사 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 가솔린 분사제어장치(100)는,
    가솔린 대체연료 엔진 제어시스템 내의 기존 가솔린 대체연료 분사장치 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값, 기존 가솔린 대체연료 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태 입력값을 엔진 콘트롤러에 제공하는 고장진단회피 유도부(160);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료분사 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피크앤홀드방식 분사신호 입력부(110)는,
    피크앤홀드방식 분사신호를 구형파로 만들기 위한 다수의 저항(R1-R3)과 캐패시터(C1)로 시정수가 결정되고 비교 기준이 결정되는 R-C 필터부(111)와 비교회로부(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료분사 제어장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서, 상기 고장진단회피 유도부(160)는,
    기존 엔진의 연료 시스템 제거에 따라 발생하는 엔진 컨트롤러의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 연료 시스템의 연료 압력 및 온도에 대한 센서입력값으로서 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하여 고장 진단을 회피하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 연료분사 제어장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 고장진단회피 유도부(160)는,
    기존 엔진의 연료 시스템 제거에 따라 발생하는 기존 연료 펌프의 고장 진단을 회피하기 위한 기존 연료 펌프의 정상 동작을 의미하는 동작상태 입력값으로서 기존의 펌프 제어 방식이 온/오프 제어방식일 경우 고정값의 저항을 엔진 컨트롤러에 연결하고, 기존의 펌프 제어 방식이 PWM 제어방식일 경우 PWM 신호를 엔진 컨트롤러에 출력하여 고장 진단을 회피하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 연료분사 제어장치.
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