KR101720420B1 - 가솔린 차량으로의 개조를 위한 보조 ｅｃｕ 및 이의 동작 방법 - Google Patents

가솔린 차량으로의 개조를 위한 보조 ｅｃｕ 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LPI(Liquid Propane Injection) 차량을 가솔린 차량으로 개조하기 위하여 적용 가능한 보조 ECU(Engine Control Unit) 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 차량 자체의 메인 CPU를 치환하지 않고 상기 메인 CPU에 연결하여 정상적인 가솔린 차량으로 동작 가능토록 하는 보조 ECU 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
이와 같은 보조 ECU를 활용하게 되면, 종래 대비 기존의 LPI 차량을 보다 용이하고 안전하게 가솔린 차량으로 개조할 수 있다는 특징이 있다.

Description

가솔린 차량으로의 개조를 위한 보조 ＥＣＵ 및 이의 동작 방법{Sub Engine Control Unit for remodeling to gasoline vehicle and Method for operating the same}
본 발명은 LPI(Liquid Propane Injection) 차량을 가솔린 차량으로 개조하기 위하여 적용 가능한 보조 ECU(Engine Control Unit) 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 차량 자체의 메인 CPU를 치환하지 않고 상기 메인 CPU에 연결하여 정상적인 가솔린 차량으로 동작 가능토록 하는 보조 ECU 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
이와 같은 보조 ECU를 활용하게 되면, 종래 대비 기존의 LPI 차량을 보다 용이하고 안전하게 가솔린 차량으로 개조할 수 있다는 특징이 있다.
모든 국내 자동차 회사에서는 동일한 모델의 차량에 대해 가솔린 MPI 및 가스 LPI 차량을 동시에 양산하고 있다. 그러므로 가솔린 연료 시스템 즉 연료탱크, 인젝터, 연료라인 등 가솔린 차량으로의 개조를 위한 부품은 쉽게 구매할 수 있고 LPI 차량에 교체 장착할 수 있다.
다만, LPG(LPI) 차량의 장기렌터카가 증가하며 LPI 중고차량의 재고는 차츰 증가하고 있는 추세이다. 그런데 이러한 LPI 중고차는 국내법상 일반인에게 판매가 불가하여 시장에 유통되지 못하고, 이로 인해 LPI 중고차는 렌트카 업체의 악성재고로 남아있는 문제점이 있다.
이에, 이와 같은 LPI 차량들을 가솔린 차량으로 개조하여 사용하고자 하는 움직임이 국내외에서 활성화되고 있다. 그러나 차량 내 기본 LPI 시스템을 가솔린 연료 시스템으로 교체할 경우, 인젝터, 퍼지밸브 등을 제어할 수 있는 장치가 없으며, 특히 LPI 연료 시스템을 탈거하고 가솔린 연료 시스템 장착하게 되면 기존 LPI ECU에서 에러를 감지하게 되어 엔진의 작동이 불가능하다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1320414호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, LPI 차량에 기본적으로 탑재된 LPI ECU를 교체하지 않고, 별도의 가솔린 연료 시스템을 장착하여도 정상적으로 동작 가능하도록 하는 보조 ECU 및 이의 동작 방법을 제공하고자 한다.
이를 통해, 본 발명은 기존의 LPI 차량에 적용 가능한 가솔린 개조용 보조 ECU를 개발함으로써 LPI 차량을 가솔린 차량으로 용이하게 개조 가능토록 하는 보조 ECU 및 이의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 보조 ECU는 LPI(Liquid Propane Injection) 시스템의 ECU(Engine Control Unit)과 연결되어 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어한다.
이와 같은 보조 ECU는 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 보조 ECU는, LPI ECU로부터 전달되는 LPI 인젝터 신호를 가솔린 인젝터 신호로 변환하고, 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 가솔린 인젝터 제어부; 및 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 케니스터 퍼지 밸브 제어부;를 포함한다.
이때, 상기 가솔린 인젝터 제어부는, 상기 LPI ECU로부터 전달되는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 신호 변환부에 의해 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, LPI 인젝션 시작 시점을 감지하면 상기 시점으로부터 일정 시간 간격 이후 가솔린 인젝션 동작을 수행하도록 가솔린 인젝터를 제어하고, LPI 인젝션 종료 시점을 감지하면 상기 시점까지의 가솔린 인젝션 시간을 계산하고 이에 기반하여 가솔린 인젝션의 종료 시점을 산출하고, 상기 산출된 가솔린 인젝션의 종료 시점이 되면 가솔린 인젝션 동작을 정지하도록 가솔린 인젝터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 케니스터 퍼지 밸브 제어부는, 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면, 상기 엔진의 RPM 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure)에 기반하여 일정 듀티 비를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호인 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어할 수 있다.
이와 같은 보조 ECU는 상기 LPI ECU로부터 제공받는 연료펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 진단 신호를 상기 LPI ECU로 제공하는 연료펌프 구동 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 ECU는 일단이 상기 LPI ECU의 셧업밸브 회로 구성과 연결되고, 타단이 일정 크기의 고정 전압과 연결되는 더미 저항 회로로 구성된 셧업밸브 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 ECU는 상기 LPI ECU로 일정 크기 값을 갖는 가스 온도 신호, 및 상기 LPI ECU로 일정 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 제공하는 가스 온도/압력 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 보조 ECU는, LPI ECU로부터 전달되는 LPI 인젝터 신호를 가솔린 인젝터 신호로 변환하고, 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 가솔린 인젝터 제어부; 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 케니스터 퍼지 밸브 제어부; 상기 LPI ECU로부터 제공받는 연료펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 진단 신호를 상기 LPI ECU로 제공하는 연료펌프 제어부; 일단이 상기 LPI ECU의 셧업밸브 회로 구성과 연결되고, 타단이 일정 크기의 고정 전압과 연결되는 더미 저항 회로로 구성된 셧업밸브 제어부; 및 상기 LPI ECU로 일정 크기 값을 갖는 가스 온도 신호, 및 상기 LPI ECU로 일정 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 제공하는 가스 온도/압력 제어부;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 보조 ECU의 동작 방법은, (A) 펌프 온(ON)에 따른 최초 연료 압력 신호를 출력하는 단계; (B) 엔진 시스템 전압, 냉각 수온, 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure)을 측정하고 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)을 계산하는 단계; (C) 상기 LPI ECU로부터 전달되는 LPI 인젝터 신호를 측정하고, 상기 LPI 인젝터 신호, 엔진 시스템 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하여 상기 가솔린 인젝터를 제어하는 단계; 및 (D) 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어신호를 생성하여 상기 케니스터 퍼지 밸브의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 (C) 및 (D) 단계는, 병렬적으로 동작 가능할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가솔린 차량의로의 개조를 위한 보조 ECU 및 이의 동작 방법은 LPI 차량의 LPI ECU에 적절한 신호 정보를 제공하고, 상기 LPI ECU의 신호에 기반하여 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 ECU 및 이의 동작 방법은 기존의 LPI 차량 시스템에서 LPI 연료 시스템을 가솔린 연료 시스템으로 교체하여도 에러 없이 동작 가능케 한다는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LPI 차량의 시스템 구조를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 LPI 차량의 LPI ECU에 의해 LPI 연료 시스템이 제어되는 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 보조 ECU가 적용되어 LPI 차량이 가솔린 차량으로 개조된 시스템 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 보조 ECU의 구조 및 동작을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 보조 ECU의 가솔린 인젝터 제어부를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 보조 ECU의 가솔린 인젝터 제어부의 가솔린 인젝션 타임(time) 동기화 동작을 설명하는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 보조 ECU의 셧업밸브 제어부를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 보조 ECU의 가스 온도/압력 제어부를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 보조 ECU의 가스 온도/압력 제어부를 통해 출력되는 가스 압력 신호를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 보조 ECU의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 LPI 차량의 시스템 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 일반적인 LPI 차량의 LPI ECU에 의해 LPI 연료 시스템이 제어되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 LPI 차량 시스템은 LPG 연료폄프, 연료 레귤레이터, 셧업밸브 등을 제어하여 엔진을 구동시키는 구조로 되어 있다. 이때, LPI 연료 시스템은 도 1에서 빨간 점섬으로 표시된 부분을 나타낸다.
이와 같은 LPI 연료 시스템을 제어하기 위하여 LPI 차량에 적용되는 LPI ECU는 도 2와 같이 동작한다.
간략히 설명하면, LPI ECU는 LPI 인젝터로 신호 정보를 제공하여 상기 LPI 인젝터의 구동을 제어하고, 연료펌프 드라이브에 대해서는 구동 신호를 송신하고 이에 대응되는 진단 신호를 수신하여 연료 구동 시스템에 문제가 있는지를 판단한다.
또한, 별도의 가스 온도 센서 및 가스 압력 센서로부터 제공되는 센싱 값들을 수신하고, 상기 정보들을 활용하여 현재의 가스 온도 및 압력 값에 기반하여 엔진이 정상적으로 동작하고 있는지를 판단한다.
이어, 엔진 및 탱크의 셧업밸브에 진단 신호를 제공하여 셧업밸브가 정상적으로 동작하는지를 판단한다.
본 발명은 상기와 같은 LPI 차량 시스템에 대해 LPI ECU의 탈거 없이 보조 ECU를 추가함으로써 LPI 연료 시스템을 가솔린 시스템으로 용이하게 변경할 수 있도록 한다. 이와 같은 보조 ECU가 LPI 차량 시스템에 적용되는 실시예는 도 3과 같이 나타낼 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 보조 ECU가 적용되어 LPI 차량이 가솔린 차량으로 개조된 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시된 LPI 차량 시스템 중 LPI 연료 시스템을 탈거하고 가솔린 연료 시스템으로 교체한 시스템 구조를 나타낸 도면이다. 이때, 교체된 항목은 빨간 점선에 해당되는 시스템 구성이다.
이와 같이, LPI 차량 시스템에 적용된 가솔린 보조 ECU는 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어하고, 기존의 LPI ECU와 통신하여 LPI ECU가 에러를 감지하지 않고 정상적으로 작동할 수 있도록 제어하는 역할을 한다.
이하, 도 4 내지 도 10을 통해 본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU의 구성 및 동작 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 보조 ECU의 구조 및 동작을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)는 LPI 차량 시스템의 LPI ECU(100)에 연결되어 상기 LPI ECU(100)와 송수신되는 신호를 제어하고, 별도의 가솔린 연료 시스템의 가솔린 인젝터(310) 및 케니스터 퍼지 밸브(320)를 제어한다. 이를 위해, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)는 가솔린 인젝터 제어부(210), 연료펌프 제어부(220), 셧업밸브 제어부(230), 가스 온도/압력 제어부(240), 케니스터 퍼지 밸브 제어부(250)를 포함할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 통해 상기 ECU에 포함되는 각각의 구성 모듈에 대해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 ECU의 가솔린 인젝터 제어부를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보조 ECU(200)의 가솔린 인젝터 제어부(210)는 LPI ECU(100)로부터 LPI 인젝터 신호를 수신하고, 이를 가솔린 인젝터 신호로 변환하여 가솔린 인젝터(310)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 상기 가솔린 인젝터 제어부(210)는, 상기 LPI ECU(100)로부터 전달되는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하는 신호 변환부(211); 상기 신호 변환부(211)에 의해 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하는 신호 생성부(212); 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터(310)를 제어하는 제어부(213)를 포함할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서, 상기 가솔린 개조용 보조 ECU(200)는 상기 LPI 인젝터 신호가 제공되는 회로에 병렬로 더미 인젝터 회로를 추가할 수 있다. 이때, 상기 더미 인젝터 회로로는 일정 크기의 저항 값을 저항 소자가 적용될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)를 적용하게 되면 LPI ECU(100)의 인젝터 에러 검출을 방지할 수 있다.
신호 변환부(211)는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 타입의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호인 LPI 인젝터 신호를 가솔린 인젝터(310)의 구동 제어가 가능한 신호로 변환한다. 보다 상세하게는, 가솔린 인젝터(310)를 구동하기 위해서는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 타입의 PWM 신호인 LPI 인젝터 신호와 달리 하이/로우(High/Low) 또는 온/오프(On/Off) 타입의 신호 형태인 가솔린 인젝터 신호가 필요하다. 따라서, 상기 신호 변환부(211)는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 타입의 LPI 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 이와 같은 신호 변환부(211)는 CPU(Central Processing Unit)으로 구현될 수 있다.
신호 생성부(212)는 상기 신호 변환부(211)를 통해 변환된 하이/로우 신호 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성한다. 상기 신호 생성부(212)는 가솔린 인젝터 신호를 생성하기 위하여 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(Manifold Absolute Pressure, 이하 MAP라 함) 정보를 활용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 신호 생성부(212)는 적절한 가솔린 인젝션의 최종 시간 정보를 산출하기 위해 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP) 정보를 활용하여 해당 정보를 산출한다.
이유로는, 1) 인젝터 레일 압력과 인젝터 전단의 압력 차이가 다르면 동일 인젝션 시간(time)에서 인젝션되는 연료량이 달라지기 때문이고, 2) 또한, 엔진 시스템의 전압에 따라 인젝터가 열리고 닫히는 지연시간이 다르기 때문이다.
따라서, 상기와 같은 사항들을 전반적으로 고려할 때, 상기 신호 생성부(212)는 하기의 수학식 1 과 같이 최종 가솔린 인젝션 시간(time)을 산출할 수 있다.
Figure 112015061355011-pat00001
여기서, TI_GAS 는 가솔린 최종 인젝션 시간(time), TI_LPI 는 LPI 측정 인젝션 시간, C_GAS : 가솔린 인젝터 상수 (단위: ms/mg), C_LPI : LPI 인젝터 상수 (단위: ms/mg), Offset_MAP : MAP에 따른 인젝션 Time Offset, Offset_Volt : 전압에 따른 인젝션 Time Offset 을 의미한다.
이때, 상기 수학식 1에서는 적용된 연료 시스템의 특성에 대응되는 가솔린 이론 공연비 및 LPI 이론 공연비 값이 적용될 수 있으며, 일 예로, 가솔린 이론 공연비 값으로는 14.5, LPI 이론 공연비 값으로는 15.5 가 적용될 수 있다.
이와 같은 신호 생성부(212)는 CPU(Central Processing Unit)으로 구현될 수 있다.
제어부는 상기 신호 변환부(211) 및 신호 생성부(212)를 통해 생성된 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터(310)를 제어한다.
LPI 연료 시스템과 가솔린 연료 시스템의 특성상 LPI 인젝션의 시작 시각 및 동작 시간과 가솔린 인젝션의 시작 시각 및 동작 시간은 상이하게 설정되어야 한다. 이와 같은 인젝선 행정은 일반적으로 흡입행정 이전에 일어나게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 보조 ECU의 가솔린 인젝터 제어부의 가솔린 인젝션 타임(time) 동기화 동작을 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어부는 LPI 연료 시스템의 LPI 인젝션 시간을 측정하면 이에 대응하여 가솔린 인젝터(310)의 인젝션 시간을 제어한다.
보다 구체적으로, 상기 제어부는 ① 시점에서 LPI 인젝션이 시작되면, 이를 인지하고 일정 시간 간격 이후인 ② 시점에서부터 가솔린 인젝션이 시작되도록 가솔린 인젝터(310)를 제어한다. 그리고 ③ 시점에서 LPI 인젝션이 끝나게 되면, 상기 제어부는 상기 시점까지의 가솔린 인젝션 시간을 계산한다. 그 계산한 값을 토대로 현재까지 분사한 인젝션 시간(time)을 계산하여 인젝션 종료시점, 즉 ④ 시점을 계산한다. 이때, 인젝션 동작 시간(time)는 상기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
이어, 상기 가솔린 인젝션의 종료 시점이 되면 가솔린 인젝터(310)의 기솔린 인젝션 동작을 정지하도록 제어함으로써 동일 기통에서의 LPI와 가솔린의 인젝션 동기화가 가능해진다. 이때, 도 6은 1번 기통을 기준으로 가솔린 인젝션 시간을 동기화하는 구성을 도시한 것이며, 나머지 기통도 이와 동일하게 제어된다.
연료펌프 제어부(220)는 상기 LPI ECU(100)로부터 제공받는 연료펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 진단 신호를 상기 LPI ECU(100)로 제공한다.
본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)의 연료펌프 제어부(220)는, LPI ECU(100)에서 생성한 연료펌프 구동 신호, 바람직하게는 구동 PWM 신호를 수신하여 그 신호의 주파수(Frequency)와 듀티(Duty)를 계산한다. 이어, 상기 구동 신호에 대응되는 진단 신호, 바람직하게는 5Hz의 진단 PWM 신호를 생성하여 LPI ECU(100)로 제공하게 된다. LPI ECU(100)는 상기와 같은 진단 신호를 전달받게 되면 연료 구동 시스템에 문제가 없다고 판단하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 보조 ECU의 셧업밸브 제어부를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)의 셧업밸브 제어부(230)는 LPI ECU(100)의 엔진용 셧업밸브 회로 및 탱크용 셧업밸브 회로 구성과 연결된다. 보다 구체적으로, 가솔린 개조용 보조 ECU(200)의 셧업밸브 제어부(230)는 더지 저항 회로(더미 셧업 밸브)를 포함하고, 상기 더미 저항 회로의 일단은 LPI ECU(100)의 셧업밸브 회로 구성, 상세하게는 엔진용 셧업밸브 회로 구성 및 탱크용 셧업밸브 회로 구성과 각각 연결되고, 타단은 일정 크기의 고정 전압(B+)과 연결되도록 구성될 수 있다.
LPI ECU(100)는 상기와 같은 셧업밸브 제어부(230)를 포함하는 가솔린 개조용 보조 ECU(200)를 통해 셧업밸브가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 보조 ECU의 가스 온도/압력 제어부를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가솔린 개조용 보조 ECU(200)는 상기 LPI ECU(100)로 일정 크기 값을 갖는 가스 온도 신호 및 상기 LPI ECU(100)로 일정 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 제공하는 가스 온도/압력 제어부(240)를 포함한다.
이를 위해 상기 가스 온도/압력 제어부(240)는 일정 크기의 값을 갖는 저항 회로를 포함하고, 일정 패턴의 가스 압력 신호를 생성하는 D/A(Digital to Analog) 컨버터를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 가스 온도/압력 제어부(240)는 일단이 상기 LPI ECU(100)의 가스 온도 신호의 수신 회로와 연결되고 타단이 상기 LPI ECU(100)의 접지단(GND)와 연결되는 일정 크기의 저항 회로를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 저장 회로의 저항 값으로는 약 60℃에 해당되는 고정 온도에 대응되는 신호를 출력할 수 있는 저항 값이 적용될 수 있다.
또한, 상기 가스 온도/압력 제어부(240)는 가스 압력 신호로써 3~4 V의 전압 값을 갖는 신호 정보를 LPI ECU(100)로 제공할 수 있다. LPI의 압력과 온도는 LPI 인젝션 시간의 변화량을 줄이기 위하여 항상 일정한 값을 출력해야 하는데, 압력의 경우는 LPI ECU(100)에서의 신호고정 에러 감지 방지를 위하여 일정 압력의 변화를 주어야 한다. 이에, 상기 D/A 컨버터는 이를 일정 주기로 수행하게 된다. 다시 말해, 상기 보조 ECU(200)가 LPI ECU(100)로 제공하는 가스 압력 신호는 일정 신호 값을 갖는 것이 아니라, 일정 압력 값(예: 0.1kpa)의 변위를 가지도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 D/A 컨버터는 일반적인 LPI 엔진의 연료 펌프 작동시 연료 압력의 물리 변화량 패턴에 대응되는 가스 압력 신호를 LPI ECU(100)로 제공해야 한다. 상기 물리 변화량 패턴은 아래의 도 9와 같이 나타낼 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 보조 ECU의 가스 온도/압력 제어부를 통해 출력되는 가스 압력 신호를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가솔린 개조용 보조 ECU(200)의 가스 온도/압력 제어부(240)는 도 9의 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 LPI ECU(100)로 제공할 수 있다. 일반적으로, 연료 압력은 펌프 On 시점부터 일정 기울기 값으로 증가하기 시작하여 연료 압력값이 특정 값(포화 값)에 다다르게 되면 일정하게 유지되게 된다. 이에, 가스 온도/압력 제어부(240)는, 바람직하게는 D/A 컨버터는 상기와 같은 패턴을 갖는 가스압력신호를 LPI ECU(100)로 제공함으로써 엔진 동작에 이상이 없다는 정보를 제공할 수 있다.
이때, 펌프 On시 압력 값이 상승하게 되는 기울기 값은 다양한 실험을 통해 적정 값이 설정될 수 있다.
케니스터 퍼지 밸브 제어부(250)는 엔진 냉각수온이 일정온도 이상이고, 엔진 RPM(Revolution Per Minute)이 일정 값 이상에서 작동되도록 설정된다. 바람직하게는, 상기 케니스터 퍼지 밸브 제어부(250)는, 상기 조건에 추가적으로 연료 차단 상태(Fuel Cut)가 아닌 경우에만 작동되도록 설정될 수 있다.
일 예로, 상기 케니스터 퍼지 밸브 제어부(250)는, 엔진의 냉각 수온이 60℃ 이상이고, 엔진의 RPM이 200 이상이며, 연료 차단 상태(Fuel Cut)가 아닐 경우에만 작동되도록 설정될 수 있다.
이때, 상기 케니스터 퍼지 밸브 제어부(250)는, 케니스터 퍼지 밸브 제어 신호를 생성하게 된다. 상기 케니스터 퍼지 밸브 제어 신호는 엔진의 RPM 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP) 값에 기반한 함수로 세팅된 듀티비를 가질 수 있다. 이때, 상기 듀티의 셋팅 범위는 0 ~ 100%가 적용될 수 있다.
일 예로, 상기 엔진의 RPM 값은 상기 LPI ECU(100)로부터 제공받을 수도 있으나, 이를 위해서는 별도의 회로 구성을 필요로 하는 단점이 있다.
이에, 본 발명에 따른 보조 ECU(200)는 상기 엔진의 RPM 값을 별도로 계산할 수 있다. 이러한 엔진의 RPM 값은 인젝터 신호를 기준으로 산출될 수 있다. 일 예로, 4기통 연료 시스템을 기준으로 인젝터 신호 4회당 엔진의 RPM 값은 2회전으로 계산할 수 있다.
이하, 상기와 같은 가솔린 개조용 보조 ECU(200)의 동작 방법에 대해서는, 도 10을 참고하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 보조 ECU의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보조 ECU(200)는 S10 내지 S42 단계와 같이 동작할 수 있다.
먼저, 보조 ECU(200)는 차량의 메인 전원이 온(IG Key On)이 되면 펌프 온(ON)에 따른 최초 연료 압력 신호를 출력한다(S10). 이?, 최초 연료 압력 신호의 파형은 도 9의 연료 펌프 온(On) 시점을 기준으로 일정 시간 간격 내의 신호 파형 정보가 적용될 수 있다.
이처럼, 차량의 메인 전원이 동작하게 되면, 보조 ECU(200)는 LPI ECU(100)로 필요한 신호 정보를 제공하게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, S20 단계에서는 LPI ECU(100)로 제공되는 셧업밸브 신호를 제어하여 셧업 밸브가 정상적으로 동작하는 것으로 감지되도록 한다. 또한, LPI 가스 온도 신호 및 압력 신호를 출력하여 이를 전달받은 LPI ECU(100)는 가스 온도 및 압력이 정상적임을 감지토록 할 수 있다. 이때, 가스 압력 신호는 일정 신호 값을 갖는 것이 아니라, 일정 압력 값(예: 0.1kpa)의 변위를 가지도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 S20 단계에서는 LPI ECU(100)로부터 제공되는 연료 펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 연료 펌프 진단 신호를 출력한다. 이때, 연료 펌프 진단 신호는 5Hz의 PWM 신호가 적용될 수 있다. LPI ECU(100)는 상기와 같은 연료 펌프 진단 신호를 전달받음으로써 연료 펌프가 정상적으로 동작하고 있는 것으로 인식할 수 있다.
이어, 보조 ECU(200)는 엔진 시스템 전압, 냉각 수온, MAP 정보를 측정하고, 엔진의 RPM을 계산할 수 있다. 상기 정보들은 가솔린 인젝터(310) 및 케니스터 퍼지 밸브(320)를 제어하기 위한 신호를 생성하기 위하여 활용된다. 이때, 엔진의 RPM은, 앞서 설명한 바와 같이, 인젝터 신호를 기준으로 산출될 수 있다. 일 예로, 4기통 연료 시스템을 기준으로 인젝터 신호 4회당 엔진의 RPM 값은 2회전으로 계산할 수 있다.
상기 S20 단계를 통해 획득된 정보들을 바탕으로, 보조 ECU(200는 S31 및 S32 단계를 통해서는 가솔린 인젝터(310)를 제어하고, S40 내지 S42 단계를 통해서는 케니스터 퍼지 밸브(320)를 제어한다. 이와 같은 동작은 도 10에 도시된 바와 같이, 각각 병렬적으로 동작될 수 있다.
S31 단계에서는 LPI ECU(100)로부터 제공되는 LPI 인젝터 신호를 측정하고, 이를 신호 변환하여 가솔린 인젝터 신호를 생성한다. 이때, 시스템 전압 및 MAP 정보가 활용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 S31 단계에서는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 형태의 LPI 인젝터 신호를 측정하여 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하고, 상기 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성한다.
또한, 상기 S31 단계에서는 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝션 동작을 수행한다. 이때, LPI 연료 시스템과 가솔린 연료 시스템의 차이로 인해 발생되는 지연 시간(delay)에 기반하여 가솔린 인젝션을 구동하며, 가솔린 인젝션의 동작 시간을 계산한다. 이때, 동작 시간은 상기 수학식 1에 기반하여 계산할 수 있다.
이어, 가솔린 인젝셩 동작 시간이 완료되면 가솔린 인젝션을 종료하도록 제어한다(S32).
이와는 독립적으로, S40 단계에서는 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM이 일정 이상인지를 판단한다. 이때, 추가적으로 현재 연료 차단 상태(Fuel Cut)가 아닌지도 추가적으로 판단할 수 있다.
상기 S40 단계를 통해 모든 조건을 만족한다면 S41 단계에서는 케니스터 퍼지 밸브(320)가 동작하도록 제어한다. 반면, 상기 S40 단계에서 하나 이상의 조건을 만족하지 않는다면 케니스터 퍼지 밸브(320)의 동작을 중지하도록 제어할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: LPI CEU
200: 보조 ECU
210: 가솔린 인젝터 제어부 211: 신호 변환부
212: 신호 생성부 213: 제어부
220: 연료펌프 제어부
230: 셧업밸브 제어부
240: 가스 온도/압력 제어부
250: 케니스터 퍼지 밸브 제어부
310: 가솔린 인젝터
320: 케니스터 퍼지 밸브

Claims (10)

  1. LPI(Liquid Propane Injection) 시스템의 ECU(Engine Control Unit)과 연결되어 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 보조 ECU에 있어서,
    상기 LPI ECU로부터 전달되는 LPI 인젝터 신호를 가솔린 인젝터 신호로 변환하고, 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 가솔린 인젝터 제어부; 및
    엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 케니스터 퍼지 밸브 제어부;를 포함하고,
    상기 가솔린 인젝터 제어부는, 상기 LPI 인젝터 신호가 제공되는 회로에 병렬로 추가되며, 일정 크기의 저항 값을 갖는 저항 소자로 이루어진 더미 인젝터 회로; 상기 LPI ECU로부터 전달되는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 신호 변환부에 의해 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    LPI 인젝션 시작 시점을 감지하면 상기 시점으로부터 일정 시간 간격 이후 가솔린 인젝션 동작을 수행하도록 가솔린 인젝터를 제어하고,
    LPI 인젝션 종료 시점을 감지하면 상기 시점까지의 가솔린 인젝션 시간을 계산하고 이에 기반하여 가솔린 인젝션의 종료 시점을 산출하고,
    상기 산출된 가솔린 인젝션의 종료 시점이 되면 가솔린 인젝션 동작을 정지하도록 가솔린 인젝터를 제어하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 케니스터 퍼지 밸브 제어부는,
    엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면,
    상기 엔진의 RPM 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure)에 기반하여 일정 듀티 비를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호인 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 LPI ECU로부터 제공받는 연료펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 진단 신호를 상기 LPI ECU로 제공하는 연료펌프 구동 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  6. 제 1항에 있어서,
    일단이 상기 LPI ECU의 셧업밸브 회로 구성과 연결되고, 타단이 일정 크기의 고정 전압과 연결되는 더미 저항 회로로 구성된 셧업밸브 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 LPI ECU로 일정 크기 값을 갖는 가스 온도 신호, 및
    상기 LPI ECU로 일정 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 제공하는 가스 온도/압력 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  8. LPI(Liquid Propane Injection) 시스템의 ECU(Engine Control Unit)과 연결되어 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 보조 ECU에 있어서,
    상기 LPI ECU로부터 전달되는 LPI 인젝터 신호를 가솔린 인젝터 신호로 변환하고, 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 가솔린 인젝터 제어부;
    엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 생성하고, 상기 케니스터 퍼지 밸브의 제어 신호를 이용하여 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 케니스터 퍼지 밸브 제어부;
    상기 LPI ECU로부터 제공받는 연료펌프 구동 신호를 측정하고, 이에 대응되는 진단 신호를 상기 LPI ECU로 제공하는 연료펌프 제어부;
    일단이 상기 LPI ECU의 셧업밸브 회로 구성과 연결되고, 타단이 일정 크기의 고정 전압과 연결되는 더미 저항 회로로 구성된 셧업밸브 제어부; 및
    상기 LPI ECU로 일정 크기 값을 갖는 가스 온도 신호, 및 상기 LPI ECU로 일정 패턴을 갖는 가스 압력 신호를 제공하는 가스 온도/압력 제어부;를 포함하고,
    상기 가솔린 인젝터 제어부는, 상기 LPI 인젝터 신호가 제공되는 회로에 병렬로 추가되며, 일정 크기의 저항 값을 갖는 저항 소자로 이루어진 더미 인젝터 회로; 상기 LPI ECU로부터 전달되는 픽 & 홀드(Peak & Hold) 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 신호 변환부에 의해 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 ECU.
  9. LPI(Liquid Propane Injection) 시스템의 ECU(Engine Control Unit)과 연결되어 가솔린 인젝터 및 케니스터 퍼지 밸브를 제어하는 보조 ECU의 동작 방법에 있어서,
    (A) 펌프 온(ON)에 따른 최초 연료 압력 신호를 출력하는 단계;
    (B) 엔진 시스템 전압, 냉각 수온, 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure)을 측정하고 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute)을 계산하는 단계;
    (C) 상기 LPI ECU로부터, 일정 크기의 저항 값을 갖는 저항 소자로 이루어진 더미 인젝터 회로에 병렬로 연결된 LPI 인젝터 신호가 제공되는 회로를 통해, 전달되는 LPI 인젝터 신호를 측정하고, 상기 측정된 LPI 인젝터 신호에서 픽 & 홀드(Peak & Hold) 신호를 하이/로우(High/Low) 신호로 변환하고, 상기 변환된 하이/로우 신호, 엔진 시스템의 전압 및 인테이크 메니폴드 부압(MAP, Manifold Absolute Pressure) 정보를 이용하여 가솔린 인젝터 신호를 생성하고, 상기 가솔린 인젝터 신호를 이용하여 가솔린 인젝터를 제어하는 단계; 및
    (D) 엔진의 냉각 수온이 일정 온도 이상이며 엔진의 RPM이 일정 이상이면 케니스터 퍼지 밸브의 제어신호를 생성하여 상기 케니스터 퍼지 밸브의 동작을 제어하는 단계;를 포함하는 보조 ECU의 동작 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 (C) 및 (D) 단계는,
    병렬적으로 동작 가능한 것을 특징으로 하는 보조 ECU의 동작 방법.
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