KR101855015B1 - 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 시동시도시 시동조건을 개선하기 위한 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 관한 것으로, 1차 시동시도시 냉시동조건에서 초폭의 발생여부를 판단하고, 초폭의 발생여부에 따라 연료의 과부족상태를 판단하여 연료량을 제어함으로써 연료의 특성에 따라 극저온 환경에서 시동성능을 개선시킬 수 있게 된다.

Description

연료특성에 따른 엔진시동 제어방법{ CONTROLLING METHOD FOR STARTING ENGINE BASED ON FUEL CHARACTERISTIC }
본 발명은 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극저온 상황에서 연료의 특성에 따라 엔진의 시동을 제어하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시중에 유통되는 연료의 경우 계절에 따라 연료의 조성이 다른 연료가 유통된다. 여름 및 겨울에 유통되는 연료는 RVP(Reid Vapor Pressure)라고 하는 증발특성이 특히 다르다. 여름에는 주로 증발압력이 낮은 연료가 유통되고 겨울철에는 증발압력이 높은 연료가 유통된다.
실제로, 영하 30도와 같은 극저온 상황에서 증발압력이 낮은 연료가 사용되면 시동이 안 걸리는 상황이 발생한다. 통상적으로 시동시 냉각수온도를 기반으로 연료량을 제어하게 되는데, 연료의 증발압력특성을 고려하지 않고 단지 냉각수온도에 따라 증발압력이 높은 겨울철 연료가 주입되어 있다고 판단하여 연료량을 제어하게 되면 시동이 걸리지 않게 되는 것이다.
특히, 계절의 변화가 있는 지역에서 여름철 연료를 주입한 후 장시간 시동을 걸지 않고 겨울이 된 후 시동을 거는 경우, 겨울철 연료가 주입된 것으로 연료량을 제어하여 시동이 걸리지 않게 되는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2008-0103705호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법이 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 연료의 과부족상태를 판단하여 연료량을 제어함으로써 극저온 환경에서 시동성능을 개선시킬 수 있는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법은, 엔진의 시동시도시 시동조건을 개선하기 위한 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법으로, 1차 시동시도시 냉시동조건에서 초폭의 발생여부를 판단하고, 초폭의 발생여부에 따라 연료의 상태를 판단하여 연료량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 1차 시동시도시 초폭이 발생한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하여 연료량을 증가시키는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 1차 시동시도시 초폭이 발생한 경우 초폭지연시간을 설정시간과 비교하고, 상기 초폭지연시간이 설정시간 이상이면 2차 시동시도시 성공여부를 판단하며, 2차 시동에 실패한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하여 연료량을 증가시키는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 초폭이 발생하고 초폭지연시간이 설정시간 이상이며 상기 2차 시동시도시 2차 시동에 성공한 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 초폭이 발생하고 초폭지연시간이 설정시간 미만인 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않은 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하여 연료량을 감소시키는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않고 2차 시동시도시에도 시동실패한 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하여 연료량을 감소시키는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않고 2차 시동시도시에 시동이 성공한 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 상기 냉시동조건은 배터리 전압이 설정전압 이상인 경우, 및 냉각수온도가 설정온도 이하인 경우를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 상기 냉시동조건은 미시동시간이 설정기간 이상인 경우를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서, 상기 냉시동조건은 시동시도시간이 설정시간 이상인 경우를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 의하면, 증발압력이 높거나 낮은 연료를 불문하고 극저온 환경에서 시동성능을 개선시킬 수 있고, 장시간 미시동시에도 연료의 상태에 따라 연료량을 증감시킴으로써 시동성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법은, 1차 시동시도시 냉시동조건하에서 초폭의 발생여부를 판단하고, 초폭의 발생여부에 따라 연료의 정상상태를 판단하여 연료량을 제어하는 것이다.
상기 냉시동조건은 배터리 전압이 설정전압 이상인 경우, 및 냉각수온도가 설정온도 이하인 경우, 미시동시간이 설정기간 이상인 경우, 시동시도시간이 설정시간 이상인 경우를 포함한다.
가령, 배터리 전압은 10V를 설정전압으로 하여 10V보다 낮은 경우 배터리의 이상으로 인해 시동이 실패하는 것으로 간주하고, 10V 이상인 경우에 냉시동조건을 만족시켜 다음 제어단계를 수행하게 된다. 엔진의 냉각수온도는 영하 20도 이하인 경우에만 냉시동조건을 만족시키고 영하 20도를 초과하는 경우에는 시동시 연료량제어가 불필요한 것으로 간주한다. 미시동시간(soak time)은 최소한 1개월 이상인 것으로 하고, 1개월 미만에서는 장시간 미시동으로 인한 문제가 아니라고 간주한다. 시동시도시간은 운전자가 시동을 시도하는 순간부터 시동이 실패하여 포기하거나 시동이 걸리는데까지 소요된 시간으로, 영하 20도 이하의 극저온 환경에서는 상온 상태에 비해 시동시도시간이 장시간 소요된다. 가령 영하 30도에서는 최소한 20초 동안 계속해서 시도를 해야만 시동이 걸리므로, 시동시도 후 20초가 경과했음에도 시동에 실패한 경우에만 냉시동조건으로 하여 비상제어를 하고, 시동에 성공한 경우는 정상제어를 한다. 이와 같은 냉시동조건에서의 특정 비교설정값은 일예를 가정한 것이고 엔진의 특성이나 다른 외기 조건에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
운전자가 엔진 시동을 1차 시도하면 연료에 따른 시동 불가 조건을 제외한 다른 환경요소로 인해 잘못된 판단을 하지 않도록 먼저 냉시동조건을 점검한다(S10).
상기 S10단계에서 냉시동조건을 체크한 결과, 위의 조건들이 모두 만족되면 초폭 발생여부를 확인한다(S20). 즉, 배터리 전압이 설정전압(10V) 이상으로 시동실패가 배터리의 문제가 아니고, 장시간 시동을 걸지 않은 미시동시간이 최소한 설정시간(1개월) 이상이며, 시동을 시도하였으나 실패한 시동시도시간이 설정시간(20초) 이상인 경우이고, 냉각수온도가 영하 20도 이하인 경우에 S20단계를 수행한다.
초폭이란 엔진실린더 내에 최초로 폭발이 일어난 것을 의미하며, 시동 때 스타트 모터에 의한 회전보다 높은 회전수가 발생하면 초폭이 발생했다라고 판단할 수 있다.
상기 S20단계에서 초폭을 확인한 결과, 1차 시동시도시 시동에는 실패하였으나 초폭이 발생한 경우, 초폭지연시간을 설정시간(tc)과 비교한다(S30). 초폭이 발생하였다는 사실은 적어도 연료과다상태는 아니라고 판단할 수 있고 나아가 연료부족상태로 판단할 수 있다.
초폭지연시간은 운전자가 시동을 시도하는 순간부터 초폭이 발생할 때까지 걸린 시간을 나타낸다. S30단계에서는 초폭은 발생하였으나 시동은 걸리지 않고 초폭이 발생하는데까지 걸린 시간이 설정시간(tc) 이상인지 미만인지를 판단한다.
초폭 발생여부는 엔진 RPM의 변화량을 통해 알 수 있다. 즉, 초폭이 발생한 경우 스타트모터에 의한 엔진의 RPM보다 RPM이 상당량 증가하게 되므로 1차 시동시도후 RPM이 급격히 증가된 시점을 확인하면 초폭발생여부를 알 수 있다. 스타트모터에 의한 RPM보다 RPM이 급격히 증가한 시점이 초폭발생시점이 되고 시동시부터 그때까지의 시간이 초폭지연시간이 된다. 설정시간(tc)은 엔진의 특성이나 외기 조건에 따라 설정될 수 있다.
상기 S30단계에서 초폭지연시간과 설정시간(tc)을 비교한 결과, 즉 운전자가 시동을 시도하는 순간부터 초폭이 발생할 때까지 걸린 시간을 설정시간(tc)과 비교하여 초폭지연시간이 설정시간(tc) 이상이면 2차 시동시도시의 성공여부를 판단한다(S40).
상기 S40단계에서 2차 시동성공여부를 판단한 결과, 2차 시동에 실패한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하여 연료량을 증가시킨다(S50).
여름철 연료는 증발압력(기화성)이 낮아서 겨울철 연료에 비해 기화가 잘 안 되므로 여름철 연료가 주입되어 있는 경우 기화가 충분히 이루어지지 않아 초폭이 발생하다가 시동에 실패하게 된다. 따라서, 초폭은 발생하였으나 2차 시동에도 실패한 경우라면 기화성이 낮은 여름철 연료가 주입되어 있거나 연료부족상태로 판단할 수 있다. 연료부족으로 인한 시동실패의 경우에는 연료량을 증가시키는 제어를 통해 시동성능을 개선시킬 수 있다. 2차 시동실패 이후 연료량을 증가시키는 보정을 함으로써 3차 시동이후에는 시동의 성공율을 높일 수 있게 된다.
상기 S40단계에서 2차 시동성공여부를 판단한 결과, 2차 시동에 성공한 경우에는 연료정상상태로 판단하여 정상제어한다. 이는 시동에 성공하여 엔진이 정상가동되기 시작했으므로 시동을 위한 비상의 조치를 더 이상 취할 필요가 없기 때문이다.
한편, 상기 S30단계에서 초폭지연시간과 설정시간(tc)을 비교한 결과 초폭지연시간이 설정시간 미만인 경우에도 연료정상상태로 판단하여 정상적인 제어모드로 제어한다. 초폭지연시간, 즉 초폭이 발생할 때까지 걸린 시간이 설정시간 미만으로 비교적 짧은 경우 통상적으로 재시동시 시동이 걸리기 때문이다.
상기 S20단계에서 초폭 발생여부를 판단할 결과, 초폭이 발생하지 않은 경우 2차 시동시도시의 성공여부를 판단한다(S60). 초폭은 연료과다상태에서는 발생하지 않게 됨을 실험적으로 알 수 있다. 가령, 기화가 잘 안 되는 여름철 연료를 기화가 잘 되는 겨울철 연료로 간주하여 연료량 제어를 하게 되면 연료과다상태가 되어 초폭이 발생하지 않게 된다.
S60단계에서 2차 시동시도시에도 시동실패한 것으로 판명된 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하여 연료량을 감소시킨다(S70). 1차 시동시도시 초폭도 발생하지 않고 2차 시동시도시에도 시동이 걸리지 않는 경우는 연료과다상태로 인해 점화가 일어나지 않는다는 것을 실험적으로 알 수 있다. 연료가 과다하여 실린더실의 점화플러그가 젖게 되면 장시간 시동이 걸리지 않게 되므로 신속하게 연료량을 줄여 시동을 시도해야 하는 것이다. 또한, 겨울철 연료는 여름철 연료에 비해 기화성이 높으므로 겨울철 연료가 주입되어 있는 것으로 판단할 수 있고 이 경우에도 연료는 계절에 맞게 정상적으로 주입되어 있으나 연료과다상태이므로 연료량을 낮추는 제어를 하여야 시동성능을 개선할 수 있게 된다.
한편, 1차 시동시도시 초폭이 발생하지는 않았으나 2차 시동시도시에 시동이 성공한 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어한다. 이는 시동과정을 불문하고 시동에 성공하여 엔진이 정상가동되기 시작했으므로 시동을 위한 비상의 조치를 더 이상 취할 필요가 없기 때문이다.
엔진의 성능이나 특성에 따라서는 2차 시동시도 성공여부를 판단하지 않고 초폭의 발생여부에 따라 곧바로 연료량을 감소시키는 제어를 하는 것이 바람직한 경우도 있다. 즉, 1차 시동시도시 초폭은 발생하였으나 시동에 실패한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하여 연료량을 증가시키는 제어를 할 수 있고, 1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않고 시동에 실패한 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하여 연료량을 감소시키는 제어를 곧바로 할 수도 있다. 이러한 제어는 엔진의 특성에 따라 실험적으로 결정하게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (13)

  1. 엔진의 시동시도시 연료의 특성에 따라 시동조건을 개선하기 위한 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법에 있어서,
    1차 시동시도시 냉시동조건에서 초폭의 발생여부를 판단하고, 초폭의 발생여부에 따라 연료의 상태를 판단하여 제어하고,
    1차 시동시도시 초폭이 발생한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하며,
    1차 시동시도시 초폭이 발생한 경우 초폭지연시간을 설정시간과 비교하고, 상기 초폭지연시간이 설정시간 이상이면 2차 시동시도시 성공여부를 판단하며, 2차 시동에 실패한 경우 연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    연료부족상태 또는 여름철 연료로 판단되는 경우 연료량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 시동시도시 2차 시동에 성공한 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초폭지연시간이 설정시간 미만인 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않은 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않고 2차 시동시도시에도 시동실패한 경우 연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    연료과다상태 또는 겨울철 연료로 판단되는 경우 연료량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  10. 제1항에 있어서,
    1차 시동시도시 초폭이 발생하지 않고 2차 시동시도시에 시동이 성공한 경우 연료정상상태로 판단하여 정상제어하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 냉시동조건은,
    배터리 전압이 설정전압 이상인 경우, 및
    냉각수온도가 설정온도 이하인 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 냉시동조건은,
    미시동시간이 설정기간 이상인 경우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 냉시동조건은,
    시동시도시간이 설정시간 이상인 경우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료특성에 따른 엔진시동 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012091014A1 (ja) 2010-12-27 2012-07-05 日産自動車株式会社 内燃エンジンの始動制御方法及び始動制御装置

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