KR102296562B1 - Pressure regulator apparatus for fuel rail of GDI Gasoline engine in Gasoline-Gas bi-fuel engine system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가솔린 직접 분사식 엔진을 대상으로 가솔린과 가스를 선택적으로 엔진 연료로 사용하는 이중 연료 공급 시스템에서 가스 연료 모드 운행제어중에도 가솔린 인젝터와 연결된 고압연료레일의 압력상태를 차량 운행상태에 대응되는 압력으로 조절하여 가스 연료 공급상태에서 가솔린 연료 공급상태로 전환시 정량의 가솔린을 엔진에 공급해 주는 기술에 관한 것이다. In a dual fuel supply system that selectively uses gasoline and gas as engine fuels for a gasoline direct injection engine, the pressure state of a high-pressure fuel rail connected to a gasoline injector is changed to a pressure corresponding to the vehicle operation state even during gas fuel mode operation control. It relates to a technology for supplying a fixed amount of gasoline to an engine when switching from gas fuel supply state to gasoline fuel supply state by controlling the
최근 친환경 자동차에 관심이 높아지면서 전기차, 수소연료차, 하이브리드 자동차 및 바이퓨얼 자동차 등이 등장하고 있다.Recently, as interest in eco-friendly vehicles is increasing, electric vehicles, hydrogen fueled vehicles, hybrid vehicles, and bi-fuel vehicles are emerging.
특히, 이중 연료 즉, 바이퓨얼(Bi-fuel) 자동차는 하이브리드 자동차와 달리 하나의 자동차에서 두가지 연료를 함께 사용하는 방식으로, 운전자가 주행 상황에 따른 연료 선택을 통해서 연료 효율을 높이고자 하는 신개념의 친환경 자동차이다.In particular, a bi-fuel vehicle is a method of using two fuels together in one vehicle, unlike a hybrid vehicle. It is an eco-friendly car.
일반적으로, 바이퓨얼 차량의 연료는 가솔린과 가스의 상호 장단점을 보완하기 위해 가솔린과 가스를 겸용으로 사용하고 있다. In general, a fuel of a bi-fuel vehicle is used in combination with gasoline and gas in order to supplement the mutual advantages and disadvantages of gasoline and gas.
이러한 상기 바이퓨얼 차량은 가스와 가솔린 중 어느 하나를 선택적으로 이용하기 위한 바이퓨얼시스템이 적용되며, 일반적으로 가솔린 차량에 가스 연료를 보조적으로 공급하도록 구성된다. The bi-fuel vehicle is applied with a bi-fuel system for selectively using any one of gas and gasoline, and is generally configured to supplementally supply gas fuel to the gasoline vehicle.
한편, 가솔린 인젝터는 흡기 매니폴드에 위치하여 연료를 분사하는 MPI 구조가 전통적이나, 최근에는 가솔린 인젝터가 연소실에 연료를 직접 분사하는 형태의 GDI 구조가 개발되어 가솔린 차량에 적용되고 있다.Meanwhile, the gasoline injector has a traditional MPI structure in which fuel is injected by being located in the intake manifold, but recently, a GDI structure in which a gasoline injector directly injects fuel into a combustion chamber has been developed and applied to gasoline vehicles.
도1에는 GDI구조의 가솔린 인젝터와 가스 인젝터 구조가 예시되어 있다. 즉, 가솔린 인젝터(1)는 엔진(2) 연소실에 연료를 직접 분사하고, 가스 인젝터(3)는 MPI구조와 같이 흡기 매니폴드(4)에 위치하여 엔진(2) 연소실에 연료를 분사하도록 배치된다. 1 illustrates the structure of a gasoline injector and a gas injector having a GDI structure. That is, the gasoline injector 1 directly injects fuel into the
이러한 GDI 구조의 가솔린 인젝터와 가스 인젝터가 구비된 바이퓨얼시스템에서, 가솔린 연료모드시에는 ECU 에서 고압펌프를 통해 저압의 가솔린 연료를 고압의 형태로 고압연료레일로 공급하고, 고압연료레일에 연결된 가솔린 인젝터를 통해 가솔린 연료를 엔진에 분사하게 된다. 이때, ECU는 고압연료레일의 압력을 조절하여 현재 주행상태에 대응되도록 가솔린 연료를 분사하도록 제어한다. In a bi-fuel system equipped with a gasoline injector and a gas injector of this GDI structure, in gasoline fuel mode, the ECU supplies low-pressure gasoline fuel to the high-pressure fuel rail in the form of high pressure through the high-pressure pump, and gasoline connected to the high-pressure fuel rail. Gasoline fuel is injected into the engine through an injector. At this time, the ECU controls the injection of gasoline fuel to correspond to the current driving state by adjusting the pressure of the high-pressure fuel rail.
이와 같이 가솔린 연료 모드에서 가스 연료 모드로 전환하게 되면, 이후부터는 가스 인젝터를 통해 엔진에 가스 연료가 공급되는 상태가 되고, 가솔린 인젝터가 연결된 고압연료레일은 이전 가솔린 연료 모드에서의 고압상태가 유지된다. 이때, 가스 인젝터를 제어하는 가스 제어기는 ECU로 현재 주행상태에 대응되는 고압연료레일의 압력정보를 제공하고, ECU는 가스 제어기가 알려주는 값을 현재 고압연료레일의 압력값으로 인식하게 된다. As such, when the gasoline fuel mode is switched from the gasoline fuel mode to the gas fuel mode, gas fuel is supplied to the engine through the gas injector thereafter, and the high-pressure fuel rail connected to the gasoline injector maintains the high-pressure state in the previous gasoline fuel mode. . At this time, the gas controller controlling the gas injector provides the pressure information of the high-pressure fuel rail corresponding to the current driving state to the ECU, and the ECU recognizes the value informed by the gas controller as the current pressure value of the high-pressure fuel rail.
그런데, 이와 같이 고압연료레일이 고압상태가 유지되고 있는 상태에서, 가스 연료 모드에서 가솔린 연료 모드로 전환하게 되면, ECU는 고압연료레일의 압력 상태를 정확하게 인지하지 못한 상태에서 차량의 현재 주행상태에 대응하는 가솔린 분사제어신호를 생성하게 되고, 가솔린 분사제어신호에 따라 가솔린 인젝터를 동작시키게 된다. However, when switching from gas fuel mode to gasoline fuel mode while the high-pressure fuel rail maintains the high-pressure state as described above, the ECU does not accurately recognize the pressure state of the high-pressure fuel rail and adjusts to the current driving state of the vehicle. A corresponding gasoline injection control signal is generated, and the gasoline injector is operated according to the gasoline injection control signal.
이에 따라, 고압연료레일이 고압상태가 유지되고 있는 상태에서 차량에서 요구하는 가솔린 분사량에 비해 보다 많은 가솔린이 엔진에 분사되고, 이로 인해 엔진 노킹현상이 발생되는 문제가 있다. 특히 이러한 노킹 현상은 실린더 헤드 및 피스톤을 두드려 엔진에 손상을 주게 되고, 한 번 노킹이 발생하면 피스톤 및 실린더의 표면이 비정상적인 고온이 되기 때문에 노킹은 점점 더 발생되기 쉽게 된다.Accordingly, while the high-pressure fuel rail maintains the high-pressure state, more gasoline is injected into the engine than the gasoline injection amount required by the vehicle, and thus there is a problem in that the engine knocking phenomenon occurs. In particular, this knocking phenomenon damages the engine by hitting the cylinder head and the piston, and once knocking occurs, the surface of the piston and the cylinder becomes abnormally high temperature, so the knocking becomes more and more likely to occur.
또한, 엔진에 가솔린이 과공급되는 경우, 운전자가 원하는 출력 이상의 엔진 구동으로 인해 급가속이나 엔진 충격 등의 운행 결함이 발생될 수 있는 문제가 발생될 수 있다. In addition, when gasoline is oversupplied to the engine, there may be a problem in that driving defects such as sudden acceleration or engine shock may occur due to driving the engine with more than the output desired by the driver.
즉, 가솔린 연료와 가스 연료를 사용하는 바이 퓨얼 시스템에서 보다 안정적인 엔진 운영 방법이 요구되는 실정이다. That is, a more stable engine operating method is required in a bi-fuel system using gasoline fuel and gas fuel.
이에, 본 발명은 가솔린과 가스를 선택적으로 GDI 가솔린 엔진의 연료로 사용하는 이중 연료 공급 시스템에서 가스 연료 모드 운행제어중에도 가솔린 인젝터와 연결된 고압연료레일의 압력상태를 차량 운행상태에 대응되는 목표 압력 수준으로 설정함으로써, 연료모드가 가스에서 가솔린으로 전환되는 경우 고압연료레일이 고압 상태인 이유로 엔진에 가솔린이 과공급되는 문제를 해결할 수 있도록 해 주는 GDI 가솔린 엔진의 가스 이중 연료 공급 시스템의 고압연료레일 압력제어장치를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.Accordingly, the present invention sets the pressure state of the high-pressure fuel rail connected to the gasoline injector to the target pressure level corresponding to the vehicle operation state even during gas fuel mode operation control in a dual fuel supply system that selectively uses gasoline and gas as fuel of a GDI gasoline engine. When the fuel mode is switched from gas to gasoline by setting as The technical purpose is to provide a control device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 가솔린과 가스를 선택적으로 차량 엔진의 연료로 이용할 수 있도록 해 주는 가솔린-가스 이중연료 공급시스템의 고압연료레일 제어장치에 있어서, 가솔린 분사제어신호에 따라 상기 차량 엔진에 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터와, 가솔린 공급부에서 공급되는 저압 상태의 가솔린을 고압상태로 출력하는 고압 펌프 및, 고압 펌프의 출력단에 연결되어 고압 펌프로부터 출력되는 고압상태의 가솔린을 가솔린 인젝터으로 공급하는 고압연료레일, 고압연료레일의 압력을 측정하여 출력하는 레일압력센서, 가스 분사제어신호에 따라 가스를 분사하여 상기 차량 엔진에 가스를 공급하는 가스 인젝터, 차량 주행정보를 근거로 가솔린 분사제어신호를 생성하여 가솔린 인젝터로 출력하는 가솔린 ECU 및, 가솔린 ECU와 고압 펌프 사이에 배치되어 가솔린 모드시에는 가솔린 ECU와 고압 펌프를 연결하고, 가스연료 모드시에는 가솔린 ECU와 고압 펌프 사이를 차단함과 더불어 차량 주행정보를 근거로 가스 분사제어신호를 생성하여 가스 인젝터로 출력하면서 목표 레일 압력값과 공기량 및 엔진 회전수를 포함하는 차량 주행정보에 대응되도록 고압 펌프의 출력 압력을 제어하여 고압연료레일의 압력상태를 조절하는 가스연료 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, in a high-pressure fuel rail control device of a gasoline-gas dual fuel supply system that allows gasoline and gas to be selectively used as fuel for a vehicle engine, gasoline injection control A gasoline injector for injecting gasoline into the vehicle engine according to a signal, a high-pressure pump for outputting gasoline in a low-pressure state supplied from the gasoline supply unit in a high-pressure state, and gasoline in a high-pressure state connected to the output terminal of the high-pressure pump and outputted from the high-pressure pump A high-pressure fuel rail that supplies gas to a gasoline injector, a rail pressure sensor that measures and outputs the pressure of the high-pressure fuel rail, a gas injector that injects gas according to a gas injection control signal to supply gas to the vehicle engine, based on vehicle driving information The gasoline ECU generates a gasoline injection control signal and outputs it to the gasoline injector, and it is placed between the gasoline ECU and the high-pressure pump to connect the gasoline ECU and the high-pressure pump in the gasoline mode, and between the gasoline ECU and the high-pressure pump in the gas fuel mode. In addition to generating a gas injection control signal based on vehicle driving information and outputting it to the gas injector, There is provided a high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it includes a gas fuel control unit for controlling the pressure state of the high-pressure fuel rail.
또한, 상기 레일압력센서는 고압연료레일 압력정보를 가스연료 제어부로 출력하고, 상기 가스연료 제어부는 가솔린 모드시 레일압력센서로부터 수신되는 레일압력정보를 가솔린 ECU로 제공하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.In addition, the rail pressure sensor outputs high-pressure fuel rail pressure information to the gas fuel control unit, and the gas fuel control unit provides rail pressure information received from the rail pressure sensor in gasoline mode to the gasoline ECU. A high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a dual fuel supply system is provided.
또한, 상기 가스연료 제어부는 레일압력센서로부터 인가되는 레일압력정보를 근거로 고압 펌프에 구비된 솔레노이드 밸브의 개방상태를 조절하기 위한 밸브 제어신호를 생성하고, 이를 상기 솔레노이드 밸브로 제공하여 고압 펌프의 출력 압력을 감소 또는 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.In addition, the gas fuel control unit generates a valve control signal for regulating the open state of the solenoid valve provided in the high-pressure pump based on the rail pressure information applied from the rail pressure sensor, and provides it to the solenoid valve of the high-pressure pump. There is provided a high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it is configured to decrease or increase the output pressure.
또한, 상기 가스연료 제어부는 엔진 회전수와 엔진 부하율에 대응되는 목표 레일 압력값과 상기 레일압력센서로부터 수신된 고압연료레일의 현재 압력값 간의 차이에 해당하는 압력값에 대응되게 고압 펌프의 출력 압력을 조절하기 위한 밸브 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.In addition, the gas fuel control unit is the output pressure of the high-pressure pump to correspond to the pressure value corresponding to the difference between the target rail pressure value corresponding to the engine speed and the engine load ratio and the current pressure value of the high-pressure fuel rail received from the rail pressure sensor. There is provided a high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it generates a valve control signal for regulating the gas.
또한, 상기 가솔린 ECU과 고압 펌프 사이에 위치하여 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호를 제1 출력단 또는 제2 출력단에 선택적으로 연결하는 펌프 스위치와, 펌프 스위치의 제1 출력단에 연결되어 펌프 스위치로부터 인가되는 밸브 제어신호를 고압 펌프의 출력 압력이 낮아지도록 변경하여 출력하는 압력 감쇠기를 추가로 포함하여 구성되고, 상기 가스연료 제어부는 가스연료 모드에서 엔진 회전수가 일정 레벨 미만인 경우에는 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호를 제1 출력단으로 출력하고, 엔진 회전수가 일정 레벨 이상인 경우에는 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호가 제2 출력단을 통해 그대로 고압 펌프로 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.In addition, a pump switch located between the gasoline ECU and the high-pressure pump and selectively connecting a valve control signal output from the gasoline ECU to a first output terminal or a second output terminal, and a pump switch connected to the first output terminal of the pump switch and applied from the pump switch It is configured to further include a pressure damper that changes the valve control signal to be lowered and outputs the output pressure of the high-pressure pump, and the gas fuel control unit is a valve output from the gasoline ECU when the engine speed is less than a certain level in the gas fuel mode. Gasoline-gas dual fuel supply, characterized in that the control signal is output to the first output stage, and when the engine speed is above a certain level, the valve control signal output from the gasoline ECU is directly applied to the high-pressure pump through the second output stage. In the system, a high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine is provided.
또한, 상기 가솔린 ECU는 고압 펌프 출력 압력에 대응되는 전류값을 밸브 제어신호로서 출력하고, 상기 압력 감쇠기는 가솔린 ECU로부터 인가되는 전류신호를 일정 레벨 감쇠시켜 출력하는 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치가 제공된다.In addition, the gasoline ECU outputs a current value corresponding to the high-pressure pump output pressure as a valve control signal, and the pressure damper comprises a resistor that attenuates the current signal applied from the gasoline ECU to a certain level and outputs the output. A high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gas dual fuel supply system is provided.
본 발명에 의하면, 가솔린과 가스를 선택적으로 엔진 연료로 사용하는 이중 연료 공급 시스템에서 가스 연료 공급상태에서 가솔린 연료 공급상태로 전환되는 경우, 차량에서 현재 요구하는 정량의 가솔린이 엔진에 분사됨으로써, 보다 안전하게 엔진 연료 공급이 이루어지도록 함은 물론, 엔진에 가솔린이 과공급됨으로 인해 발생되는 엔진 노킹 및 충격을 방지할 수 있다. According to the present invention, when the gas fuel supply state is switched from the gas fuel supply state to the gasoline fuel supply state in the dual fuel supply system that selectively uses gasoline and gas as engine fuel, the amount of gasoline currently required by the vehicle is injected into the engine, so that more It is possible to safely supply engine fuel as well as to prevent engine knocking and impact caused by excessive supply of gasoline to the engine.
도1은 이중 연료 공급시스템에서 가솔린 인젝터와 가스 인젝터의 분사 위치를 설명하기 위한 도면.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 가스연료 제어부(500)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블럭구성도.
도4는 도3에 도시된 제어부(540)의 구성을 연료공급모드별로 분리하여 나타낸 블럭구성도.
도5는 도2에 도시된 가솔린-가스 이중연료 공급시스템의 연료 분사 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도6은 종래 이중 연료 시스템과 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중 연료 시스템에서의 차량의 가스 모드 운행시 고압연료레일의 압력상태 측정결과를 예시한 도면.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치를 설명하기 위한 도면.
도8은 도7에 도시된 이중 연료 시스템에서의 차량의 가스 모드 운행시 고압연료레일의 압력상태 측정결과를 예시한 도면.1 is a view for explaining injection positions of a gasoline injector and a gas injector in a dual fuel supply system;
2 is a view showing a schematic configuration of a high-pressure fuel rail pressure control device of a GDI gasoline engine in the gasoline-gas dual fuel supply system according to the first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the functional separation of the internal configuration of the gas
4 is a block diagram showing the configuration of the
Figure 5 is a view for explaining the operation of the fuel injection device of the gasoline-gas dual fuel supply system shown in Figure 2;
6 is a view illustrating a pressure state measurement result of a high-pressure fuel rail during gas mode operation of a vehicle in a conventional dual fuel system and a dual fuel system according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a high-pressure fuel rail pressure control device of the GDI gasoline engine in the gasoline-gas dual fuel supply system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view illustrating a measurement result of a pressure state of a high-pressure fuel rail when the vehicle operates in gas mode in the dual fuel system shown in FIG. 7;
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The configuration shown in the embodiments and drawings described in the present invention is only a preferred embodiment of the present invention, and does not express all the technical ideas of the present invention, so the scope of the present invention is the embodiment and drawings described in the text should not be construed as being limited by That is, since the embodiment may have various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in a commonly used dictionary should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning not explicitly defined in the present invention.
먼저, 본 발명은 직접 분사식 가솔린 차량에 애프터 마켓용 차량용 가스연료 공급장치가 장착되어 가솔린 차량에 가스와 가솔린을 선택적으로 가솔린 엔진의 연료로 이용할 수 있도록 해 주는 가솔린-가스 이중 연료 공급시스템에 적용될 수 있고, 가솔린 엔진에 이중 연료를 공급하는 바이퓨얼 차량에 적용될 수 있다. First, the present invention can be applied to a gasoline-gas dual fuel supply system in which a direct injection gasoline vehicle is equipped with a gas fuel supply device for an aftermarket vehicle to selectively use gas and gasoline as fuel for a gasoline engine in a gasoline vehicle. and can be applied to a bi-fuel vehicle that supplies dual fuel to a gasoline engine.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a high-pressure fuel rail pressure control device of a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system according to a first embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치는, 엔진(100)과, 가솔린 공급부(200), 가스 공급부(300), 가솔린 ECU(400) 및 가스연료 제어부(500)를 포함하여 구성된다.1, the high-pressure fuel rail pressure control device of the GDI gasoline engine in the gasoline-gas dual fuel supply system according to the present invention includes an
여기서, 엔진(100)과, 가솔린 공급부(200) 및, 가솔린 ECU(400)는 직접 분사식 가솔린 차량에 고정되게 장착되는 구성들이고, 가스 공급부(300)와 가스연료 제어부(500)는 가솔린 차량에 애프터 마켓용으로 설치되는 차량용 가스연료 공급장치의 구성들이 될 수 있다.Here, the
엔진(100)은 가솔린 공급부(200)와 가스 공급부(300)로부터 공급되는 연료를 연소시켜 차량에 구동력을 제공한다. The
이때, 가솔린 공급부(200)는 가솔린이 수용된 가솔린 탱크(210)와, 가솔린 탱크(210) 내의 가솔린을 저압 연료라인을 통해 입력받아 고압으로 출력하는 고압 펌프(220), 고압 펌프(220)에서 출력되는 고압 가솔린을 다수의 가솔린 인젝터(240)로 분배 출력하는 고압연료레일(230), 고압연료레일(230)로부터 공급되는 가솔린 연료를 엔진(100)에 분사하는 다수의 가솔린 인젝터(240) 및, 고압연료레일(230)의 내부 압력을 감지하는 레일 레일압력센서(250)를 포함하여 구성된다. 이때, 고압 펌프(220)에는 고압연료레일(230)로 출력되는 가솔린 압력을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브(221)가 구비된다. At this time, the
가스 공급부(300)는 LPG, LNG, CNG 등의 가스연료가 수용된 가스 탱크(310)와 가스 탱크(310)로부터 공급되는 가스연료를 엔진(100)에 분사하는 가스 인젝터(320)를 포함한다. 이때, 가스 공급부(300)에는 솔레노이드 밸브, 압력계, 베이퍼라이저(LPG 인 경우), 가스압력 조절 레귤레이터(CNG 또는 LNG 인 경우) 및, 가스 필터 등이 구비된다. 그리고, 도1에 도시된 바와 같이 가솔린 인젝터(240)는 엔진(100)에 가솔린을 직접분사하는 GDI 구조로 이루어지고, 가스 인젝터(320)는 흡기 매니폴드로 가스 연료를 분사하는 구조로 이루어진다.The
도2에서 가솔린 ECU(400)는 가솔린 차량에 대한 전반적인 제어처리를 수행하는 것으로, 특히 각종 차량내 장치들 및 센서들과 연결되어 차량의 상태를 판단함과 더불어, 이를 근거로 연결된 장치들의 동작을 제어한다.In FIG. 2 , the
이러한 가솔린 ECU(400)는 차량내 장치들 및 각종 센서들로부터 인가되는 차량주행정보를 근거로 가솔린 공급부(200)를 통해 가솔린을 엔진(100)에 분사하기 위한 가솔린 분사제어신호를 생성하고, 이를 가솔린 인젝터(240)측으로 전송한다. 가솔린 인젝터(240)는 가솔린 분사제어신호에 따라 엔진(100)에 가솔린을 분사한다. 이때, 상기 센서는 엔진에 공급되는 공기량을 검출하는 맵 센서와 엔진 회전수를 검출하는 캠 포지션 센서를 포함하고, 이러한 센서들은 가솔린 ECU(400)에 직접 연결될 수 있다. 그리고, 가솔린 ECU(400)는 차량내 장치들과 CAN 통신을 통해 차량 주행정보를 수신한다. The
가스연료 제어부(500)는 가스 연료를 분사하기 위한 가스 분사제어신호를 생성하여 가스 인젝터(320)로 전송한다. 가스 인젝터(320)는 가스 분사제어신호에 따라 엔진(100)으로 가스연료를 분사한다. The gas
또한, 가스연료 제어부(500)는 가스 연료 공급시 가솔린 공급부(200)의 레일압력센서(250)로부터 레일압력정보를 수집하고, 이를 근거로 가솔린 고압 펌프(222)의 솔레노이드 밸브(221)를 제어하여 고압연료레일(230)의 압력 환경을 설정한다. In addition, the gas
이러한 가스연료 제어부(500)는 CAN 라인을 통해 ECU 제어부(400)와 동일한 차량 주행정보를 수신하고, 차량 주행정보를 근거로 가스 분사제어신호를 생성함과 더불어, 가솔린 공급부(200)와 가솔린 ECU(400) 사이의 연결라인을 차단하고 가솔린 공급부(200)의 정상 응답신호를 생성하여 가솔린 ECU(400)로 제공한다.The gas
도3은 도2에 도시된 가스연료 제어부(500)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블럭구성도이다.3 is a block diagram showing the functional separation of the internal configuration of the gas
도3을 참조하면, 가스연료 제어부(500)는 연료공급 설정수단(510)과, 가상 인젝터(520), 데이터 메모리(530) 및, 제어부(540)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the gas
연료공급 설정수단(510)은 가솔린 ECU(400)에 가솔린 인젝터(240)나 가상 인젝터(5200 중 하나를 선택적으로 연결하는 인젝터 스위치(511)와, 고압펌프(200)에 가솔린 ECU(400)나 제어부(540) 중 하나를 선택적으로 연결하는 펌프 스위치(512)를 포함한다. The fuel supply setting means 510 is an
가상 인젝터(520)는 가솔린 ECU(400)로부터 인가되는 가솔린 분사제어신호에 대해 가솔린 인젝터(240)와 동일한 응답신호 즉, 더미신호를 출력하는 전자회로로 구성된다. The
데이터 메모리(530)는 차량 상태별 상기 제어부(540)에서 분사제어신호를 생성하기 위한 정보를 포함하여 이중 연료 공급장치의 제어를 위한 각종 정보가 저장된다. The
제어부(540)는 CAN(Controller Area Network)라인을 통해 가솔린 ECU(400)와 동일한 차량주행 관련 정보를 수신하고, 제어부(540)는 연료 전환 스위치 입력을 근거로 가솔린 모드 또는 가스 모드 중 하나의 연료 모드로 동작되며, 도4에 도시된 바와 같이 가솔린 운영모듈(541)과, 가스 운영모듈(542)을 포함한다. 제어부(540)는 가솔린 모드상태에서 연료 전환 스위치가 입력되는 때에 가스 모드로 전환하고, 가스 모드상태에서 연료 전환 스위치가 입력되는 때에 가솔린 모드로 전환한다. The
가솔린 운영모듈(541)은 가솔린 모드에서 가솔린 ECU(400)로부터 인가되는 가솔린 분사제어신호를 가솔린 인젝터(240)로 그대로 전송함과 더불어, 가솔린 인젝터(240)로부터 인가되는 응답신호를 가솔린 ECU(400)로 그대로 전송하도록 연료공급 설정수단(510)을 제어한다.The
또한, 가솔린 운영모듈(541)은 가솔린 ECU(400)로부터 인가되는 고압펌프(220)의 출력 압력을 조절하기 위한 밸브제어신호를 고압펌프(220)의 솔레노이드 밸브(221)로 그대로 전송한다.Also, the
즉, 가솔린 운영모듈(541)은 가솔린 ECU(400)와 가솔린 인젝터(240)가 직접 연결됨과 더불어 가솔린 ECU(400)와 고압펌프(220)가 직접 연결되는 순정상태의 통신 경로를 설정하여 가솔린 ECU(400)에 의해 가솔린 인젝터(240)와 고압펌프(220)가 직접 제어되어 현재 주행상태에 대응되게 엔진(100)에 가솔린이 분사되도록 한다. That is, the
또한, 가솔린 운영모듈(541)은 가솔린 모드에서 가솔린 ECU(400)에서 고압연료레일(230) 압력에 기반하여 가솔린 분사제어신호를 생성하도록 하기 위해 레일압력센서(250)로부터 수신되는 레일압력정보를 가솔린 ECU(400)로 제공할 수 있다. In addition, the
가스 운영모듈(542)은 가스 모드에서 동작되는 것으로, 현재 주행상태에 대응되게 엔진(100)에 가스 연료가 분사되도록 한다. The
이러한 가스 운영모듈(542)은 가스 공급블럭(542A) 및, 레일압력 제어블럭(542B)을 포함한다.The
가스 공급블럭(542A)은 가스 모드상태에서 CAN 라인을 통해 수신되는 차량 주행정보에 대응되는 가스 분사구간 및 가스 분사량을 산출하고, 이에 대응되는 가스 분사제어신호를 생성한다. 이때, 가스 공급블럭(542A)은 가솔린 ECU(400)로부터 CAN 라인을 통해 센서값을 수신하거나, 해당 센서들로부터 직접 센서값을 수신할 수 있다. The
또한, 가스 공급블럭(542A)은 가스 분사구간동안 인젝터 스위치(511)을 통해 더미 인젝터(520)와 가솔린 ECU(400)가 연결되도록 설정하여 더미 인젝터(520)의 출력신호 즉 더미 신호가 가솔린 ECU(400)로 인가되도록 한다. 이때, 더미신호는 가솔린 ECU(400)가 자신이 가솔린 인젝터(240) 제어를 위해 발생한 가솔린 분사제어신호에 대해 가솔린 인젝터(240)가 정상적으로 동작한 것으로 인식시키는 기능을 수행한다. 즉, 가스 연료 공급시 가솔린 인젝터(240)로 가솔린 ECU(400)의 분사제어신호가 전송되지 않더라도 가솔린 ECU(400)는 더미신호의 수신을 통해 자신이 발생한 가솔린 분사제어신호에 대응되게 가솔린 분사가 이루어진 것으로 인식한다.In addition, the
또한, 가스 공급블럭(542A)은 가스 분사구간 및 가스 분사량에 대응되는 가스 분사제어신호를 생성하고, 이를 가스 인젝터(320)로 제공하여 가스 분사구간에 기 설정된 양의 가스연료가 엔진(100)에 분사되도록 한다. In addition, the
레일압력 제어블럭(542B)은 가스 분사구간동안 펌프 스위치(512)를 통해 고압 펌프(220)와 제어부(540)가 연결되도록 설정하여 제어부(540)에 의해 고압 펌프(220)의 출력 압력을 조절함으로써, 고압연료레일(220)의 압력을 제어한다.The rail
이때, 레일압력 제어블럭(542B)은 가스 모드에서 고압연료레일(230)의 압력을 차량 주행상태에 대응되게 설정하는 것으로, 엔진 회전수와 엔진 부하량을 근거로 고압펌프(220)의 솔레노이드 밸브(221)를 제어하여 고압펌프(220)에서 고압연료레일(230)로 출력되는 가솔린 연료 압력 상태를 가변시킨다.At this time, the rail
이때, 레일압력 제어블럭(542B)는 엔진 회전수와 엔진 부하량에 대응되는 목표 레일 압력값으로 이루어지는 레일압력 테이블을 구비하여 엔진 회전수와 엔진 부하량에 대응되는 목표 레일 압력값과 레일압력센서(250)를 통해 수신된 실제 고압연료레일 압력값을 비교하여 그 차이에 해당하는 압력만큼 고압연료레일(230) 압력이 감소 또는 증가되도록 하는 밸브 제어신호를 생성한다. 이때, 가솔린 ECU(400)에서 목표 레일 압력값을 산출하고, CAN 라인을 통해 목표 레일 압력값을 레일압력 제어블럭(542B)에 제공할 수 있다. At this time, the rail
표1에는 레일압력테이블이 예시되어 있다.Table 1 shows the rail pressure table.
표1에서 가로축은 엔진 회전수(700.00, 1400.00, ..)이고, 세로축은 엔진 부하량(12.984, 15.000, ...)으로, 표1에는 엔진 회전수와 엔진 부하량에 대응되는 고압연료레입(230)의 목표 레일 압력값이 예시되어 있다, 표1에는 엔진 회전수 6,000 rpm 엔진 부하량 45% 까지만 예시되어 있다. In Table 1, the horizontal axis is the engine speed (700.00, 1400.00, ..), the vertical axis is the engine load (12.984, 15.000, ...), and in Table 1, the high-pressure fuel input (230) corresponding to the engine speed and engine load. ) is exemplified. Table 1 shows examples up to 6,000 rpm and 45% of engine load.
여기서, 표1과 같은 목표 레일 압력값의 산출은 반드시 레일압력 테이블을 구비하지 않고 차량 주행정보에 기반하여 기 설정된 알고리즘에 따라 산출될 수 있다.Here, the calculation of the target rail pressure value as shown in Table 1 may be calculated according to a preset algorithm based on vehicle driving information without necessarily having a rail pressure table.
이어, 도5를 참조하여 상기한 가솔린-가스 이중연료 공급시스템의 고압연료레일 압력제어장치의 동작을 설명한다. 이하에서는 가스연료 제어부(500)의 동작을 기준으로 설명한다.Next, an operation of the high-pressure fuel rail pressure control device of the above-described gasoline-gas dual fuel supply system will be described with reference to FIG. 5 . Hereinafter, the operation of the gas
기본적으로 본 발명에서는 가솔린 ECU(400)와 가스연료 제어부(500)가 CAN 라인으로 연결되는 바, 가스연료 제어부(500)는 가솔린 ECU(400)의 정보(예컨대, 목표 레일 압력값) 및 차량내 장치 및 센서들로 인가되는 정보를 CAN 라인을 통해 수신한다.Basically, in the present invention, the
상기한 상태에서 운전자가 선택한 전환 선택 스위치 신호에 따라 가솔린 모드와 가스 모드의 두가지 모드로 동작한다(ST100). In the above state, it operates in two modes, a gasoline mode and a gas mode, according to the changeover selection switch signal selected by the driver (ST100).
가솔린 모드에서,In gasoline mode,
가스연료 제어부(500)는 가솔린 ECU(400)로부터 수신되는 가솔린 분사제어신호를 그대로 가솔린 인젝터(240)로 전송하고, 가솔린 인젝터(240)로부터 수신되는 응답신호는 가솔린 ECU(400)로 전송하도록 가솔린 ECU(400)와 가솔린 인젝터(240)간 송수신 경로를 설정한다(ST210).The gas
또한, 가스연료 제어부(500)는 고압 펌프(220)가 가솔린 ECU(400)와 연결되도록 경로설정한다(ST220). In addition, the gas
즉, 가스연료 제어부(500)는 인젝터 스위치(511)를 통해 가솔린 인젝터(240)가 가솔린 ECU(400)와 연결시킴과 더불어, 가솔린 ECU(400)와 고압 펌프(220)를 연결시킴으로써, 가솔린 ECU(400)가 가솔린 차량에서 가솔린 연료공급을 위한 순정 상태로 동작되도록 한다. That is, the gas
이때, 가스연료 제어부(500)는 레일압력센서(250)로부터 수신되는 레일압력정보를 가솔린 ECU(400)로 바이패스하여 가솔린 ECU(400)에서 이를 고려하여 가솔린 분사제어신호를 생성하도록 실시할 수 있다. At this time, the gas
가스 모드에서,In gas mode,
가스연료 제어부(500)는 인젝터 스위치(511)를 통해 전송 가솔린 ECU(400)와 가상 인젝터(520)가 연결되도록 경로 설정한다(ST310). 즉, 가스모드에서 가솔린 분사제어신호에 대응하여 더미신호가 가솔린 ECU(600)로 제공된다. The gas
또한, 가스연료 제어부(500)는 공기량 및 엔진 회전수를 포함하는 차량 주행정보를 근거로 가스 분사제어신호를 생성하고, 가스 분사제어신호를 가스 인젝터(320)로 제공하여 가스 인젝터(320)를 통해 가스가 엔진(100)에 공급되도록 한다(ST320). In addition, the gas
또한, 가스연료 제어부(500)는 펌프 스위치(512)를 통해 가솔린 ECU(400)와 고압 펌프(220) 간의 경로를 차단하고, 제어부(540)를 통해 고압 펌프(220)가 제어되도록 경로 설정한다(ST330). 즉, 가스모드에서 고압 펌프(220)의 솔레노이드 밸브(221)는 가스연료 제어부(500)에 의해 제어되는 상태가 된다. In addition, the gas
그리고, 가스연료 제어부(500)는 목표 레일 압력값을 근거로 밸브 제어신호를 생성하고, 밸브 제어신호를 솔레노이드 밸브(221)로 전송하여 고압 펌프(220)의 출력 압력을 차량 주행상태에 대응되게 조절한다(ST340). 이때, 목표 레일 압력값은 CAN 라인을 통해 가솔린 ECU(400)로부터 제공되거나, 가스연료 제어부(500)에서 엔진 회전수와 엔진 부하량을 포함하는 차량 주행정보를 근거로 직접 결정할 수 있다.Then, the gas
이에 따라 가스 모드 상태에서 고압 펌프(220)의 출력단에 연결된 고압 연료 레일(230)의 압력상태가 주행상태에 대응되게 설정된다. Accordingly, the pressure state of the high-
예컨대, 상기 ST340 단계에서 가스연료 제어부(500)는 레일압력센서(250)로부터 인가되는 고압연료레일(230)의 현재 압력이 80bar 이고, 현재 주행상태에 대응되는 고압연료레일(230)의 목표 압력이 60Bar인 경우, 가스연료 제어부(500)는 20Bar만큼 고압연료레일 압력을 감소시키기 위해 고압 폄프(200)의 솔레노이드 밸브(221)를 개방하는 밸브 제어신호를 생성하고, 이를 고압 폄프(200)의 솔레노이드 밸브(221)로 전송한다.For example, in step ST340, the gas
도6은 차량의 가스 모드 운행시 고압연료레일(230)의 압력상태를 예시한 도면으로, 실주행을 통해 취득한 데이터에 기반한 것이다.6 is a diagram illustrating a pressure state of the high-
도6 (A)는 종래 가스 모드 운행시 고압연료레일 압력을 제어하기 않는 경우의 실주행시 고압연료레일 압력상태를 예시한 도면으로, "t"는 레일압력센서(250)를 통해 획득한 실제 고압연료레일 압력이고, "s"는 주행상태에 따른 고압연료레일 목표 압력이다. 6 (A) is a diagram illustrating a high-pressure fuel rail pressure state during actual driving in the case of not controlling the high-pressure fuel rail pressure during gas mode operation, where “t” is the actual high pressure obtained through the
도6 (A)에 의하면, 차량주행상태에 따라 요구되는 목표 레일 압력값(s)은 시간이 경과함에 따라 60 ~ 250Bar 사이의 값으로 변경되는데 반해, 실제 고압연료레일 압력값(t)은 250 Bar 상태를 일정하게 유지하고 있음을 알 수 있다. 특히, 도6 (A)에서 700초 시점과 같이 이와 같이 목표 레일 압력값(s)과 실제 고압연료레일 압력값이 일정 이상 차이가 나는 상태에서, 가스모드에서 가솔린 모드로 전환되면, 가솔린 ECU(400)는 현재 고압레일압력(230)의 압력을 목표 레일 압력값으로 인지하여 이를 기준으로 가솔린 분사제어신호를 생성하기 때문에, 이 가솔린 분사제어신호에 따라 가솔린 인젝터(240)가 동작되는 경우 엔진(100)에 가솔린이 과공급되는 문제가 발생한다.According to FIG. 6 (A), the target rail pressure value (s) required according to the vehicle driving state is changed to a value between 60 and 250 Bar as time elapses, whereas the actual high-pressure fuel rail pressure value (t) is 250 It can be seen that the bar state is kept constant. In particular, when the gas mode is switched from the gas mode to the gasoline mode, the gasoline ECU ( 400) recognizes the pressure of the current high-
한편, 도6 (B)는 본 발명의 제1 실시예에서 가스 모드 운행시 고압연료레일 압력을 제어하는 경우의 실주행시 고압연료레일 압력상태를 예시한 도면으로, 차량주행상태에 따라 요구되는 목표 레일 압력값(s)과 실제 고압연료레일 압력값(t)은 일정 시점(예컨대, 가스모드 전환 이후 25초)이 지난 이후부터 동일하게 설정됨을 알 수 있다. 도6(B)에서 주행 25초 이후부터는 목표 레일 압력값(s)과 실제 고압연료레일 압력값(t)이 동일한 상태로서, 고압연료레일 압력값(t)과 목표 레일 압력값(s)이 겹쳐진 그래프로 나타나 있다. Meanwhile, FIG. 6(B) is a diagram illustrating a high-pressure fuel rail pressure state during actual driving in the case of controlling the high-pressure fuel rail pressure during gas mode operation in the first embodiment of the present invention, and is a target required according to the vehicle driving state. It can be seen that the rail pressure value (s) and the actual high-pressure fuel rail pressure value (t) are set to be the same after a certain time point (eg, 25 seconds after gas mode conversion) has elapsed. 6(B), after 25 seconds of driving, the target rail pressure value (s) and the actual high-pressure fuel rail pressure value (t) are the same, and the high-pressure fuel rail pressure value (t) and the target rail pressure value (s) are It is shown as a superimposed graph.
따라서, 본 발명에 의하면, 어느 시점에서 가솔린 모드로 전환되더라도 가솔린 ECU(400)에서 실제 고압연료레일 압력값(t)과 동일한 실제 목표 레일 압력값(s)을 기준으로 가솔린 분사제어신호를 생성하기 때문에, 고압연료레일(230)의 압력 환경에 의해 엔진(100)에 가솔린이 과공급되는 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있다. Therefore, according to the present invention, even if the gasoline mode is switched at any point in time, the
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템의 고압연료레일 압력제어장치를 설명하기 위한 도면으로, 가스연료 제어부(700)의 내부구성이 도시되어 있다. 7 is a view for explaining the high-pressure fuel rail pressure control device of the gasoline-gas dual fuel supply system according to the second embodiment of the present invention, and the internal configuration of the gas
본 발명의 제2 실시예에 따른 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템의 고압연료레일 압력제어장치는 가스 모드에서 차량 주행정보를 근거로 고압연료레일(230)의 압력을 조절하되, 기 설정된 기설정된 고압레일압력 제어조건을 만족하는 때에 일정 레벨만큼 고압연료레일(230)의 압력을 감소시키도록 구성된다.The high-pressure fuel rail pressure control device of the gasoline-gas dual fuel supply system according to the second embodiment of the present invention adjusts the pressure of the high-
이러한 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템의 고압연료레일 압력제어장치는 도2에 도시된 제1 실시예의 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템의 고압연료레일 압력제어장치에서 가스연료 제어부(500)만 다르게 구성된다.The high-pressure fuel rail pressure control device of the gasoline-gas dual fuel supply system is configured differently only the gas
도7을 참조하면, 본 실시예에서 가스연료 제어부(700)는 고압펌프(220)에 가솔린 ECU(400)를 직접 연결하거나 압력 감쇠기(720)를 경유하는 경로 중 하나를 선택적으로 연결하는 펌프 스위치(710)를 포함한다. Referring to FIG. 7 , in the present embodiment, the gas
즉, 펌프 스위치(710)는 가솔린 ECU(400)와 고압 펌프(220) 사이에 위치하여 제어부(730)의 제어에 따라 가솔린 ECU(400)가 제1 출력단에 연결되어 가솔린 ECU(400)의 출력이 그대로 고압펌프(220)로 바이패스되도록 하거나, 가솔린 ECU(400)가 제2 출력단에 연결되어 가솔린 ECU(400)의 출력이 압력 감쇠기(720)를 통해 감쇠되어 고압펌프(220)로 전송되도록 한다.That is, the
압력 감쇠기(720)는 펌프 스위치(710)의 제1 출력단에 연결되어 펌프 스위치로부터 인가되는 밸브 제어신호를 고압 펌프(220)의 출력 압력이 낮아지도록 변경하여 출력한다. 여기서, 가솔린 ECU(400)는 고압펌프(220)의 솔레노이드 밸브(221)를 조절하기 위해 밸브 개방정도에 대응되는 전류신호를 밸브 제어신호로서 출력하는 바, 밸브 제어신호의 전류레벨을 일정 레벨 감소시키기 위해 일정 레벨 이상의 값을 갖는 저항, 예컨대 47Ω이 압력 감쇠기(720)로 구현될 수 있다. The
제어부(730)는 가스모드에서 차량 주행정보를 근거로 가스 분사신호를 생성하여 가스 인젝터(320)에 전송함으로써, 차량 주행상태에 대응되는 가스 연료가 엔진(100)에 공급되도록 제어함과 더불어, 차량 주행정보를 감시하여 기설정된 고압레일압력 제어조건을 만족하면, 펌프 스위치(720)를 제어하여 가솔린 ECU(400)로부터 출력되는 밸브 제어신호가 압력 감쇠기(720)를 통해 감쇠되어 고압펌프(220)로 전송되도록 제어한다.The
이때, 제어부(730)는 엔진 부하율이 일정 이상, 예컨대 80% 이상인 경우 고압레일 압력을 감소시키도록 조절한다. At this time, the
도8은 도7의 구성에서 가스 모드 운행시 고압연료레일(230)의 압력상태를 예시한 도면으로, 실주행을 통해 취득한 데이터에 기반한 것이다.8 is a diagram illustrating a pressure state of the high-
도8을 참조하면, 가스 모드로 운행되는 중에 고압레일압력 제어조건을 만족하는 때마다 고압연료레일(230)의 압력을 일정 레벨만큼 감소시켜줌으로써, 고압연료레일이 60 ~ 250 Bar로 운용되는 차량에서 고압연료레일(230)의 실제 압력이 210 Bar 를 초과하지 않음을 알 수 있다. Referring to FIG. 8 , the high-pressure fuel rail is operated at 60 to 250 Bar by reducing the pressure of the high-
즉, 도6 (A)와 비교할 때, 본 발명의 제2 실시예(도8 참조)는 실제 고압연료레일 압력과 목표 레일 압력값과의 차이가 일정 이하가 되어 종래에 비해 엔진 노킹 현상의 발생을 보다 감소시키는 것이 가능하다.That is, compared with FIG. 6(A), in the second embodiment (refer to FIG. 8) of the present invention, the difference between the actual high-pressure fuel rail pressure and the target rail pressure value is less than a certain level, and the engine knocking phenomenon occurs compared to the prior art. It is possible to further reduce
한편, 상기 실시예에 있어서는 차량운행모드가 가스모드에서 가솔린 모드로 변경되는 때에 한하여 설명하였으나, 본 출원인이 2021년 01월15일자 출원한 특허 출원번호 제10-2021-0005878호(명칭 :가솔린-LPG 이중 연료 공급 시스템의 연료 분사 장치)에 개시된 가스모드 운행구간에서 기 설정된 조건을 만족하는 때에는 가솔린 연료와 혼소하여 연료 공급하는 시스템에도 적용하여 실시할 수 있다. On the other hand, in the above embodiment, only when the vehicle operation mode is changed from the gas mode to the gasoline mode, but the present applicant applied for on January 15, 2021 Patent Application No. 10-2021-0005878 (name: gasoline- When a preset condition is satisfied in the gas mode operation section disclosed in the fuel injection device of the LPG dual fuel supply system), it can be applied to a system for supplying fuel by mixing with gasoline fuel.
100 : 엔진, 200 : 가솔린 공급부,
210 : 가솔린 탱크, 220 : 고압펌프,
221 : 연료압력 조절밸브, 230 : 고압연료레일,
240 : 가솔린 인젝터, 250 : 레일압력센서,
300 : 가스 공급부, 310 : 가스 탱크,
320 : 가스 인젝터, 400 : 가솔린 ECU,
500 : 가스연료 제어부. 100: engine, 200: gasoline supply,
210: gasoline tank, 220: high pressure pump,
221: fuel pressure control valve, 230: high-pressure fuel rail,
240: gasoline injector, 250: rail pressure sensor,
300: gas supply unit, 310: gas tank,
320: gas injector, 400: gasoline ECU,
500: gas fuel control unit.
Claims (6)
가솔린 분사제어신호에 따라 상기 차량 엔진에 가솔린을 분사하는 가솔린 인젝터와,
가솔린 공급부에서 공급되는 저압 상태의 가솔린을 고압상태로 출력하는 고압 펌프 및,
고압 펌프의 출력단에 연결되어 고압 펌프로부터 출력되는 고압상태의 가솔린을 가솔린 인젝터으로 공급하는 고압연료레일,
고압연료레일의 압력을 측정하여 출력하는 레일압력센서,
가스 분사제어신호에 따라 가스를 분사하여 상기 차량 엔진에 가스를 공급하는 가스 인젝터,
차량 주행정보를 근거로 가솔린 분사제어신호를 생성하여 가솔린 인젝터로 출력하는 가솔린 ECU 및,
가솔린 ECU와 고압 펌프 사이에 배치되어 가솔린 모드시에는 가솔린 ECU와 고압 펌프를 연결하고, 가스연료 모드시에는 가솔린 ECU와 고압 펌프 사이를 차단함과 더불어 차량 주행정보를 근거로 가스 분사제어신호를 생성하여 가스 인젝터로 출력하면서 목표 레일 압력값과 공기량 및 엔진 회전수를 포함하는 차량 주행정보에 대응되도록 고압 펌프의 출력 압력을 제어하여 고압연료레일의 압력상태를 조절하는 가스연료 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.
A high-pressure fuel rail control device for a gasoline-gas dual fuel supply system that allows gasoline and gas to be selectively used as fuel for a vehicle engine, comprising:
A gasoline injector for injecting gasoline to the vehicle engine according to a gasoline injection control signal;
A high-pressure pump that outputs gasoline in a low-pressure state supplied from the gasoline supply unit in a high-pressure state, and
A high-pressure fuel rail that is connected to the output terminal of the high-pressure pump and supplies high-pressure gasoline output from the high-pressure pump to the gasoline injector;
A rail pressure sensor that measures and outputs the pressure of the high-pressure fuel rail;
a gas injector for supplying gas to the vehicle engine by injecting gas according to a gas injection control signal;
A gasoline ECU that generates a gasoline injection control signal based on vehicle driving information and outputs it to a gasoline injector;
It is placed between the gasoline ECU and the high-pressure pump and connects the gasoline ECU and the high-pressure pump in gasoline mode, and blocks the gasoline ECU and the high-pressure pump in gas fuel mode, and generates a gas injection control signal based on vehicle driving information and a gas fuel controller for controlling the pressure state of the high-pressure fuel rail by controlling the output pressure of the high-pressure pump so as to correspond to vehicle driving information including the target rail pressure value, air amount, and engine speed while outputting to the gas injector Gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that the high-pressure fuel rail pressure control device of the GDI gasoline engine.
상기 레일압력센서는 고압연료레일 압력정보를 가스연료 제어부로 출력하고,
상기 가스연료 제어부는 가솔린 모드시 레일압력센서로부터 수신되는 레일압력정보를 가솔린 ECU로 제공하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.
According to claim 1,
The rail pressure sensor outputs high-pressure fuel rail pressure information to the gas fuel control unit,
The gas fuel control unit provides the rail pressure information received from the rail pressure sensor in the gasoline mode to the gasoline ECU, the high-pressure fuel rail pressure control device of the GDI gasoline engine in the gasoline-gas dual fuel supply system.
상기 가스연료 제어부는 레일압력센서로부터 인가되는 레일압력정보를 근거로 고압 펌프에 구비된 솔레노이드 밸브의 개방상태를 조절하기 위한 밸브 제어신호를 생성하고, 이를 상기 솔레노이드 밸브로 제공하여 고압 펌프의 출력 압력을 감소 또는 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.
According to claim 1,
The gas fuel control unit generates a valve control signal for adjusting the open state of the solenoid valve provided in the high-pressure pump based on the rail pressure information applied from the rail pressure sensor, and provides it to the solenoid valve to provide the output pressure of the high-pressure pump A high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it is configured to decrease or increase the
상기 가스연료 제어부는 엔진 회전수와 엔진 부하율에 대응되는 목표 레일 압력값과 상기 레일압력센서로부터 수신된 고압연료레일의 현재 압력값 간의 차이에 해당하는 압력값에 대응되게 고압 펌프의 출력 압력을 조절하기 위한 밸브 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.
4. The method of claim 3,
The gas fuel control unit adjusts the output pressure of the high-pressure pump to correspond to a pressure value corresponding to a difference between a target rail pressure value corresponding to the engine speed and the engine load ratio and a current pressure value of the high-pressure fuel rail received from the rail pressure sensor. A high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it generates a valve control signal for
상기 가솔린 ECU과 고압 펌프 사이에 위치하여 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호를 제1 출력단 또는 제2 출력단에 선택적으로 연결하는 펌프 스위치와,
펌프 스위치의 제1 출력단에 연결되어 펌프 스위치로부터 인가되는 밸브 제어신호를 고압 펌프의 출력 압력이 낮아지도록 변경하여 출력하는 압력 감쇠기를 추가로 포함하여 구성되고,
상기 가스연료 제어부는 가스연료 모드에서 엔진 회전수가 일정 레벨 미만인 경우에는 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호를 제1 출력단으로 출력하고, 엔진 회전수가 일정 레벨 이상인 경우에는 가솔린 ECU로부터 출력되는 밸브 제어신호가 제2 출력단을 통해 그대로 고압 펌프로 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.
According to claim 1,
a pump switch positioned between the gasoline ECU and the high-pressure pump and selectively connecting a valve control signal output from the gasoline ECU to a first output terminal or a second output terminal;
It is connected to the first output terminal of the pump switch and configured to further include a pressure damper for outputting a valve control signal applied from the pump switch to lower the output pressure of the high-pressure pump,
The gas fuel control unit outputs a valve control signal output from the gasoline ECU to the first output terminal when the engine speed is less than a certain level in the gas fuel mode, and when the engine speed is higher than a certain level, the valve control signal output from the gasoline ECU is A high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that the control is applied to the high-pressure pump as it is through the second output stage.
상기 가솔린 ECU는 고압 펌프 출력 압력에 대응되는 전류값을 밸브 제어신호로서 출력하고,
상기 압력 감쇠기는 가솔린 ECU로부터 인가되는 전류신호를 일정 레벨 감쇠시켜 출력하는 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가솔린-가스 이중 연료 공급 시스템에서 GDI 가솔린 엔진의 고압연료레일 압력제어장치.6. The method of claim 5,
The gasoline ECU outputs a current value corresponding to the high-pressure pump output pressure as a valve control signal,
The pressure damper is a high-pressure fuel rail pressure control device for a GDI gasoline engine in a gasoline-gas dual fuel supply system, characterized in that it comprises a resistor that attenuates and outputs a current signal applied from the gasoline ECU to a certain level.
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