KR20020049288A

KR20020049288A - 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화방법

Info

Publication number: KR20020049288A
Application number: KR1020000078419A
Authority: KR
Inventors: 정찬승
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-26

Abstract

본 발명은 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 천연가스를 연료로 사용하는 자동차에서 연료 성분에 따른 엔진 성능을 최적화하는 방법에 있어서, 연료 성분에 따라 적용될 수 있는 복수 개의 연료량 제어 맵(map)을 설정하고, 상기 설정된 맵 중 특정 맵을 기본 맵으로 설정하는 단계; 엔진 상태 및 UEGO(Exhaust Gas Oxygen) 센서 출력을 검출하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력과 상기 설정된 기본 맵 관련 값을 비교하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위를 초과하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위에 미달하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 맵을 사용하여 상기 검출된 엔진 상태에 따라 연료량을 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 천연가스의 성분 변화로 인한 공연비 변화에 따라 다른 맵을 적용함으로써 천연가스 성분의 변화에 따른 연료 분사 제어가 가능해지고, 이에 따라 최적의 엔진 성능이 유지될 수 있다.

Description

천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법{ENGINE PERFORMANCE OPTIMIZING METHOD FOR NATURAL GAS VEHICLE ACCORDING TO INGREDIENTS OF GAS}

본 발명은 천연가스를 사용하는 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축 천연가스 차량은 천연가스를 연료로 사용하는 자동차로 연료비가 저렴하고, 혼합기가 가스상태인 관계로 각 실린더에 분배가 균일하게 이루어지고, 흑연, 유황산화물, 일산화탄소 등의 유해 배기가스를 크게 저감시킬 수 있는 등의 장점이 있다.

최근의 동향을 살펴보면, 일반적인 차량의 연료로 사용되는 가솔린이나 경유 등을 대체하여 사용될 수 있는 대체연료의 개발이 활발해지고 있는데, 이 중에서압축 천연가스(Compressed Natural Gas, CNG)를 연료로 사용하는 천연가스 자동차에 대한 연구가 더욱 활발하게 진행되고 있다.

한편, 천연가스는 세계 각지에서 생산되고 있으며, 연료 특성상 석유계 연료처럼 정제를 해서 사용하지 않는 연료이기 때문에, 천연가스 연료의 화학적 성분이 지역적으로 상당히 다르며, 그 성분을 일정하게 유지한다는 것은 거의 불가능하다.

이러한 천연가스 연료의 특징으로 인해 각 천연가스에 대한 이론 공연비의 차이도 대략 15 내지 20정도까지 변화하며, 일반적인 이론 공연비로는 약 17 정도가 된다.

이와 같이, 천연가스가 산지에 따라 그 성분을 달리하기 때문에 이론 공연비 또한 달리하여야 함에도 불구하고, 종래의 천연가스 자동차에서는 특정 천연가스의 이론 공연비를 기준으로 설정된 초기 매핑에 따라 엔진 제어장치가 연료량 등을 제어하기 때문에 천연가스의 성분이 달라지는 경우 초기 매핑 당시의 엔진 성능을 유지할 수가 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천연가스의 성분 변화로 인한 공연비 변화에 따라 연료량 제어 맵(map)을 적용함으로써 천연가스 성분의 변화에도 불구하고 최적의 엔진 성능을 유지할 수 있는 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 자동차의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법의 순서도이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 천연가스를 연료로 사용하는 자동차에서 연료 성분에 따른 엔진 성능을 최적화하는 방법에 있어서, 연료 성분에 따라 적용될 수 있는 복수 개의 연료량 제어 맵을 설정하고, 상기 설정된 맵 중 특정 맵을 기본 맵으로 설정하는 단계; 엔진 상태 및 UEGO(Exhaust Gas Oxygen) 센서 출력을 검출하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력과 상기 설정된 기본 맵 관련 값을 비교하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위를 초과하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계; 상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위에 미달하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 맵을 사용하여 상기 검출된 엔진 상태에 따라 연료량을 제어하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 설정된 기본 맵 관련 값은 상기 기본 맵이 적용되는 연료 성분에 따른 이론 공연비에 기초하여 설정된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 자동차는 각종의 센서를 통해 측정되는 엔진 부하, 엔진 회전수, 및 UEGO 센서 출력 신호를 입력받아서 연료량 제어 등 엔진 제어에 필요한 신호를 출력하는 엔진 제어장치(10)를 포함한다.

엔진 제어장치(10) 내에는 특정 이론 공연비 범위에 해당하는 연료량 제어 맵(Phi Map) 이외에 현재 상태의 이론 공연비가 상기 특정 이론 공연비 범위를 벗어나는 경우에 해당하는 맵(Phi-1, Phi-3)이 설정되어 있고, UEGO 센서 신호에 따라 해당 맵을 선택하여 연료량 분사 제어 신호 등을 출력한다.

예를 들어, 초기 맵(Phi Map)이 이론 공연비 17인 경우에 적용되는 맵인 경우, 천연가스의 성분 변화로 인한 현재의 이론 공연비가 17보다 큰 경우에는 Phi-1 맵을 적용하고, 현재의 이론 공연비가 17보다 작은 경우에는 Phi-3 맵을 적용한다.

도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 성능 최적화 방법은 연료 성분 변화에 따라 적용될 수 있는 복수, 여기에서는 3개의 맵(Phi-1, Phi-2, Phi-3)을 엔진 제어장치(10) 내에 설정하는 단계(S10); 엔진 부하, 엔진 회전수, 및 UEGO 센서로부터 출력되는 신호(Value(UEGO 센서))를 입력받는 단계(S20); 상기 신호(Value(UEGO 센서))와 Phi-2 맵의 공연비 값(Phi MAP)의 차가 특정 값보다 큰 지의 여부를 판단하는 단계(S30); 상기 단계(S30)에서 상기 신호(Value(UEGO 센서))와 Phi-2 맵의 공연비 값(Phi MAP)의 차가 상기 특정 값보다 큰 경우, Phi-1 맵을 선택하는 단계(S40); 상기 단계(S30)에서 상기 신호(Value(UEGO 센서))와 Phi-2 맵의 공연비 값(Phi MAP)의 차가 특정 값보다 크지 않은 경우, 상기 차가 상기 특정 값보다 작은 지의 여부를 판단하는 단계(S50); 상기 단계(S50)에서 상기 신호(Value(UEGO 센서))와 Phi-2 맵의 공연비 값(Phi MAP)의 차가 상기 특정 값보다 작은 경우, Phi-3 맵을 선택하는 단계(S60); 상기 단계(S60)에서 상기 신호(Value(UEGO 센서))와 Phi-2 맵의 공연비 값(Phi MAP)의 차가 특정 값보다 작지 않은 경우, Phi-2 맵을 선택하는 단계(S70); 및 상기 선택된 맵에 따라 엔진 연소 조건에 맞는 연료량을 분사하도록 제어하는 단계(S80)를 포함한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 천연가스 자동차는 연료 성분에 따라 엔진 성능이 다르므로, 엔진 제어장치(10) 내에 연료 성분이 극단적으로 다른 경우의 공연비에 따른 맵(Phi-1, Phi-2, Phi-3)을 설정한다(S10). 여기에서는 3가지 경우의 맵을 준비하였으나, 연료 성분의 변화 단계를 보다 많은 수로 나누는 경우, 해당되는 맵이 더 필요하므로 그 수가 늘어날 수 있다.

엔진 제어장치(10)는 기본적으로 초기 맵인 Phi-2를 사용하여 연료 분사를 제어하며, 엔진 제어 중에 엔진 부하, 엔진 회전수, 및 UEGO 센서의 출력 신호(Value(UEGO 센서))를 입력받는다(S20).

다음, 엔진 제어장치(10)는 UEGO 센서로부터 입력되는 신호(Value(UEGO 센서))를 초기 사용되는 맵인 Phi-2의 기본 값(Phi-2 MAP)과 비교한다. 먼저, UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))로부터 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 특정 값보다 큰 지의 여부를 판단한다(S30). 이 때, 특정 값은 엔진 특성에 따라 특정될 수 있다. 즉 연료 성분에 따라 맵을 바꿀 수 있는 값으로 설정되어야 한다.

상기 단계(S30)에서 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))에서 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 상기 특정 값보다 큰 경우에는 연료 성분의 변화 또한 크므로 기본맵(Phi-2)이 아닌 다른 맵(Phi-1)이 선택된다(S40).

한편, 상기 단계(S30)에서 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))에서 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 상기 특정 값보다 크지 않은 경우에는 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))에서 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 상기 특정 값보다 작은 지의 여부를 판단한다(S50).

상기 단계(s50)에서 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))에서 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 상기 특정 값보다 작은 경우에도 큰 경우와 마찬가지로 연료 성분의 변화가 크므로 기본 맵(Phi-2)이 아닌 또 다른 맵(Phi-3)이 선택된다(S60).

한편, 상기 단계(S50)에서 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))에서 기본 값(Phi-2 MAP)을 뺀 값이 상기 특정 값보다 작지 않은 경우, 즉 UEGO 센서 신호(Value(UEGO 센서))와 기본 값(Phi-2 MAP)이 같은 경우에는 초기 연료 성분과 동일하거나 크게 벗어나지 않은 것이므로, 기본 맵(Phi-2)이 그대로 선택된다(S70).

상기한 바와 같이, 엔진 제어장치(10)가 천연가스 성분 변화에 따라 각각 다른 맵을 선택한 후, 엔진 부하 및 엔진 회전수 입력을 참조하여 상기 선택된 맵에서 엔진 연료량을 산출하여 연료를 분사하는 인젝터를 제어함으로써, 연료 성분 변화에 따른 연료량 분사 제어가 가능해진다.

비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.

본 발명에 따르면, 천연가스의 성분 변화로 인한 공연비 변화에 따라 다른 맵을 적용함으로써 천연가스 성분의 변화에 따른 연료 분사 제어가 가능해지고, 이에 따라 최적의 엔진 성능이 유지될 수 있다.

Claims

천연가스를 연료로 사용하는 자동차에서 연료 성분에 따른 엔진 성능을 최적화하는 방법에 있어서,

연료 성분에 따라 적용될 수 있는 복수 개의 연료량 제어 맵(map)을 설정하고, 상기 설정된 맵 중 특정 맵을 기본 맵으로 설정하는 단계;

엔진 상태 및 UEGO(Exhaust Gas Oxygen) 센서 출력을 검출하는 단계;

상기 UEGO 센서 출력과 상기 설정된 기본 맵 관련 값을 비교하는 단계;

상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위를 초과하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계;

상기 UEGO 센서 출력이 상기 기본 맵 관련 값의 범위에 미달하는 경우 상기 기본 맵 대신에 상기 복수 개의 연료량 제어 맵 중 다른 맵을 선택하는 단계; 및

상기 선택된 맵을 사용하여 상기 검출된 엔진 상태에 따라 연료량을 제어하는 단계

를 포함하는 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법.
제1항에 있어서,

상기 설정된 기본 맵 관련 값이 상기 기본 맵이 적용되는 연료 성분에 따른 이론 공연비에 기초하는 것을 특징으로 하는 천연가스 자동차의 연료 성분에 따른 엔진 성능 최적화 방법.