KR101745016B1 - 가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변연료차량의 연료량 보정장치에 관한 것으로, 상기 발명은 연료탱크의 연료레벨을 검출하는 연료레벨센서; 엔진의 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소센서; 및 상기 연료레벨센서에 의해 검출된 연료레벨에 의해 주유 여부를 판단하거나 상기 연료레벨센서의 오류가 있는 것으로 판단된 경우 상기 산소센서에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 주유 여부를 판단하고, 주유가 있는 것으로 판단된 경우 에탄올농도 학습을 수행하며, 상기 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 연료레벨센서의 오류가 있는 경우에도 정상적인 에탄올농도 학습을 수행함으로써 적절한 연료량의 보상이 가능하여 가변연료차량의 시동성능 및 운전성능의 저하를 최소화할 수 있다.

Description

가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법{Fuel injection correction device for Flex Fuel Vehicle, and control method thereof}
본 발명은 가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 에탄올농도 학습로직에 의한 가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 원유 가격이 급등하면서 값비싼 가솔린 연료 대신 에탄올 연료에 대한 수요가 브라질, 중국, 동남아, 미국 등지에서 급등하고 있다. 이에 따라 전세계적으로 가변연료 차량(FFV: Flex Fuel Vehicle)에 대한 수요가 급증하는 추세이다.
가변연료차량(FFV)에 사용되는 연료인 에탄올은 이론 공연비가 9:1로 가솔린대비 많은 연료량이 필요하고, 에탄올농도 학습을 통해 에탄올농도에 따른 연료량의 보정을 수행한다. 가변연료차량에서 에탄올농도 학습은 일반적으로 연료레벨센서를 통해 주유 여부를 판단하여 이루어진다.
그러나 종래 에탄올농도 학습로직은, 연료레벨센서에 오류가 발생하는 경우에는, 시동 직후 및 공기과잉률 편차가 일정 수준에 도달한 경우에만 수행되기 때문에 적절한 에탄올농도 학습이 수행되지 못하는 한계를 가진다.
또한, 연료레벨센서에 오류가 발생하는 경우, 종래 에탄올농도 학습로직은 에탄올농도 학습을 위해서는 시동을 반복 수행해야 하기 때문에 반복 수행하는 과정에서 학습에 오류가 생길 여지가 있고, 시동시에만 학습이 이루어지기 때문에 엔진을 정지하지 않고 주유를 하는 경우 에탄올농도 학습이 진행되지 않는 문제점이 있다.
또한, 연료레벨센서에 오류가 발생하는 경우, 종래 에탄올농도 학습로직은 에탄올농도 학습을 위해서 공기과잉률 편차에 따른 학습로직을 이용할 수 있으나, 이러한 학습로직은 가솔린 연료 사용 중 에탄올을 주유하는 경우와 같이 에탄올농도의 극단적인 변화가 발생하는 경우에만 수행되기 때문에 실질적으로 이를 이용한 에탄올농도 학습을 기대하기는 어려운 문제를 가진다.
도 1은 종래 가변연료차량의 연료량 보정장치에 의한 제어특성을 보여주기 위한 그래프로서, 연료레벨센서가 고장난 상태에서 에탄올 'E80' 사용 중 'E100'을 주유한 경우의 동작특성을 보여준다. 도 2는 도 1에 대응하는 차량의 시동성능을 보여주기 위한 그래프이다.
이와 같이, 종래 가변연료차량의 연료량 보정장치는 연료레벨센서에 오류가 있는 경우에 종래 에탄올농도 학습로직의 동작이 적절하게 이루어지지 않아 연료량이 정상적으로 보정되지 않기 때문에 가변연료차량(FFV)의 시동성능과 운전성능이 저하되는 문제를 가진다.
KR 10-2009-0117131 A, 2009. 11. 12, 도면 1
본 발명의 목적은 연료레벨센서의 오류가 있는 경우에도 에탄올농도 학습로직이 정상적으로 기능하도록 개선하여 적절한 연료량 보상이 이루어질 수 있는 가변연료차량의 연료량 보정장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가변연료차량의 연료량 보정장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치는, 연료탱크의 연료레벨을 검출하는 연료레벨센서; 엔진의 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소센서; 및 상기 연료레벨센서에 의해 검출된 연료레벨에 의해 주유 여부를 판단하거나 상기 연료레벨센서의 오류가 있는 것으로 판단된 경우 상기 산소센서에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 주유 여부를 판단하고, 주유가 있는 것으로 판단된 경우 에탄올농도 학습을 수행하며, 상기 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 검출된 산소농도의 분석에 의해 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출하고, 상기 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율 값을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 상기 주유 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 차량정보를 모니터링하고, 상기 임계비율 값은 상기 모니터링된 차량정보 중 차량의 RPM 또는 공기량에 의해 조절될 수 있다.
상기 제어부는 차량정보를 모니터링하고, 상기 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되는 것으로 파악된 경우, 상기 에탄올농도 학습을 비활성화할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어방법은, 연료레벨센서의 오류 발생여부를 판단하는 단계; 상기 연료레벨센서의 오류가 있는 것으로 판단된 경우, 산소센서에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출하는 단계; 상기 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율 값을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 주유 여부를 판단하는 단계; 상기 주유가 있는 것으로 판단된 경우, 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되지 않는 정상상태(steady state) 운전인지 판단하는 단계; 및 상기 정상상태 운전인 것으로 판단된 경우, 에탄올농도 학습을 수행하고 상기 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임계비율 값은 상기 모니터링된 차량정보 중 차량의 RPM 또는 공기량에 의해 조절될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치는 연료레벨센서의 오류가 있는 경우에도 정상적인 에탄올농도 학습을 수행함으로써 적절한 연료량의 보상이 가능하여 가변연료차량의 시동성능 및 운전성능의 저하를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치는 종래와 달리 에탄올농도 학습을 위해 주유시 시동 오프(OFF)를 할 필요가 없기 때문에 사용자의 편의성을 향상할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치는 종래와 달리 에탄올농도 학습을 위한 반복 시동이 불필요하기 때문에 반복 시동에 따른 학습의 오류를 줄일 수 있어, 가변연료차량의 운전성능이 향상될 수 있다.
도 1은 종래 가변연료차량의 연료량 보정장치에 의한 제어특성을 나태내는 그래프이다.
도 2는 도 1에 대응하는 차량의 시동특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 블록도이다.
도 4는 도 1에 대응되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2에 대응되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 시동특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어절차도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치에 대한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)는 연료레벨센서(110), 산소센서(120) 및 제어부(130)로 이루어질 수 있다.
연료레벨센서(110)는 연료탱크내의 연료레벨을 센싱하여 제어부(130)로 전달한다. 연료레벨센서(110)에 의해 센싱된 연료레벨에 의해 주유 여부가 파악될 수 있다.
산소센서(120)는 엔진(140)으로부터 배출된 배기가스에 포함된 산소농도를 검출한다. 일반적으로 산소센서(120)는 희박(Lean) 또는 농후(Rich)대한 정보를 제어부(130)로 제공하며, 연료량 피드백 제어를 위해 활용된다..
제어부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 주유여부 판단모듈(132), 에탄올농도 학습모듈(134) 및 공연비 피드백제어모듈(136)로 이루어질 수 있다.
주유여부 판단모듈(132)은 연료레벨센서(110)에 의해 검출된 연료레벨에 의해 주유 여부를 판단하거나, 연료레벨센서(110)의 오류가 있는 것으로 판단된 경우 산소센서(120)에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 주유 여부를 판단할 수 있다.
즉, 주유여부 판단모듈(132)은 검출된 산소농도의 분석에 의해 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출하고, 이 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 주유 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어 도 4를 참조하면, 제어부(130)는 "농후(Rich)시간주기 ÷ 희박(Lean)시간주기"의 비율 값이 사전에 정해진 임계비율 값 보다 큰 경우, 주유가 있는 것으로 판단하여 에탄올농도 학습모듈(134)을 수행할 수 있다.
에탄올농도 학습모듈(134)은 주유여부 판단모듈(132)에 의해 주유가 있는 것으로 판단된 경우 에탄올농도 학습을 수행할 수 있다.
또한 에탄올농도 학습모듈(134)은 외부로부터 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되는 것으로 파악된 경우 비활성화될 수 있다. 이것은 감속구간에서는 연료량의 분사가 불규칙적으로 증감되기 때문에 에탄올농도 학습이 적절하게 이루어지기 어렵기 때문이다.
공연비 피드백제어모듈(136)은 에탄올농도 학습모듈(134)에 의해 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)는 연료레벨센서(110)의 오류가 있는 경우에도, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 정상적인 에탄올농도 학습이 가능함으로써 적절한 연료량의 보상이 가능하여 가변연료차량의 시동성능 및 운전성능의 저하를 최소화할 수 있다.
여기서, 도 4는 도 1에 대응되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어특성을 나타내는 그래프이고, 도 5는 도 2에 대응되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치의 시동특성을 나타내는 그래프이다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)의 동작을 설명한다. 여기서는 제어부(130)를 중심으로 설명한다.
먼저 제어부(130)는 연료레벨센서(110)의 오류 발생여부를 판단하고(S610), 오류가 발생되지 않은 것으로 판단된 경우 연료레벨센서(110)에 의해 검출된 연료레벨에 의해 주유 여부를 판단하며(S615), 판단결과 주유가 있는 것으로 판단된 경우 후술하는 S650단계에 따른 에탄올농도 학습을 수행한다.
한편, S610단계의 판단 결과, 연료레벨센서(110)의 오류가 있는 것으로 판단된 경우, 제어부(130)는 산소센서(120)에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출한다(S620).
다음, 제어부(130)는 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율 값을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 주유 여부를 판단한다(S630).
S630단계의 판단 결과 주유가 있는 것으로 판단된 경우, 제어부(130)는 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되지 않는 정상상태(steady state) 운전인지 판단하고(S640), 판단 결과 정상상태 운전이 아닌 것으로 판단된 경우 S620단계를 수행한다.
S640단계의 판단 결과 정상상태 운전인 것으로 판단된 경우, 제어부(130)는 에탄올농도 학습을 수행한다(S650). 이와 같이 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)는 연료레벨센서(110)의 오류가 있는 경우에도 정상적인 에탄올농도 학습을 수행함으로써 적절한 연료량의 보상이 가능하여 가변연료차량의 시동성능 및 운전성능의 저하를 최소화할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)는 종래와 달리 에탄올농도 학습을 위해 주유시 시동 오프(OFF)를 할 필요가 없기 때문에 사용자의 편의성을 향상할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가변연료차량의 연료량 보정장치(100)는 종래와 달리 에탄올농도 학습을 위한 반복 시동이 불필요하기 때문에 반복 시동에 따른 학습의 오류를 줄일 수 있어, 가변연료차량의 운전성능이 향상될 수 있다.
100: 가변연료차량의 연료량 보정장치
110: 연료레벨센서
120: 산소센서
130: 제어부
132: 주유여부 판단모듈
134: 에탄올농도 학습모듈
136: 공연비 피드백제어모듈
140: 엔진

Claims (6)

  1. 연료탱크의 연료레벨을 검출하는 연료레벨센서;
    엔진의 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소센서; 및
    상기 연료레벨센서에 의해 검출된 연료레벨에 의해 주유 여부를 판단하거나 상기 연료레벨센서의 오류가 있는 것으로 판단된 경우 상기 산소센서에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 주유 여부를 판단하고, 주유가 있는 것으로 판단된 경우 에탄올농도 학습을 수행하며, 상기 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 검출된 산소농도의 분석에 의해 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출하고, 상기 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율 값을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 상기 주유 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 가변연료차량의 연료량 보정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량정보를 모니터링하고, 상기 임계비율 값은 상기 모니터링된 차량정보 중 차량의 RPM 또는 공기량에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 가변연료차량의 연료량 보정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량정보를 모니터링하고, 상기 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되는 것으로 파악된 경우, 상기 에탄올농도 학습을 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 가변연료차량의 연료량 보정장치.
  5. 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어방법에 있어서,
    연료레벨센서의 오류 발생여부를 판단하는 단계;
    상기 연료레벨센서의 오류가 있는 것으로 판단된 경우, 산소센서에 의해 검출되는 산소농도를 분석하여 희박(Lean)시간주기와 농후(Rich)시간주기를 산출하는 단계;
    상기 산출된 희박시간주기와 농후시간주기의 비율 값을 사전에 정해진 임계비율 값과 비교하는 것에 의해 주유 여부를 판단하는 단계;
    상기 주유가 있는 것으로 판단된 경우, 모니터링된 차량정보에 의해 차량의 상태가 감속구간에 해당되지 않는 정상상태(steady state) 운전인지 판단하는 단계; 및
    상기 정상상태 운전인 것으로 판단된 경우, 에탄올농도 학습을 수행하고 상기 학습된 에탄올농도를 기초로 연료량을 보정하여 공연비 피드백제어를 수행하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임계비율 값은 상기 모니터링된 차량정보 중 차량의 RPM 또는 공기량에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 가변연료차량의 연료량 보정장치의 제어방법.
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