KR20030061694A - 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 기통에 설치된 LPG 인젝터(6), 엔진(1)의 운전 상태를 검출하는 각종 센서(31~35), 상기에서 검출된 운전 상태를 바탕으로 각 기통의 흡기 과정 초기에 가솔린 분사 신호를 출력하는 가솔린 전자 제어 장치(가솔린용 ECU)(2), 각 기통에 출력된 가솔린 분사 신호를 LPG에 적합하도록 보정하여 LPG 분사 신호로서 각 LPG 인젝터(6)에 순차적으로 출력하는 LPG용 ECU(3)을 포함하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 관한 것이다. LPG용 ECU(3)는 각 기통의 금회 LPG 분사를 위하여 가솔린용 ECU(2)로부터 하나 전의 기통에 대응하여 출력된 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료 시에 LPG에 적합하도록 보정하여 LPG 분사 신호로서 각 기통의 LPG 인젝터(6)에 출력하여 LPG 분사를 한다.

Description

엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치{Gasoline Alternative Injection Control Apparatus of Engine}
본 발명은 액화 석유 가스(liquefied petroleum gas, 이하 'LPG'라고 함) 또는 액화 천연 가스(liquefied natural gas, 이하 'LNG'라고 함) 등의 가솔린 대체연료를 엔진의 각각의 기통에 분사 공급하는 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 가솔린 분사 제어 유니트를 포함하는 베이스 시스템에, 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트 및 가솔린 대체연료의 분사용 연료계 장치를 추가적으로 구비하며, 베이스 시스템의 가솔린 분사 제어 유니트로부터 출력된 가솔린 분사 신호를 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트에 의해 가솔린 대체연료 분사 신호로 보정하여 출력하고, 가솔린 대체연료의 분사용 연료계 장치에 의해 가솔린 대체연료를 분사하도록 하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 관한 것이다.
종래부터 가솔린 대체연료로서, 예를 들면 LPG를 사용하는 엔진에 관하여 다양하게 제안되어 왔다. 예를 들어 문헌 '자동차기술(Automobile Technologies)' (Vol. 55, No. 5, 2001)에 의하면, 'LPG 연료 엔진 시스템의 연구 개발 동향(Trend of Research and Development of LPG Fuel Engine System)'이라는 제목으로 소개가 되어 있다. 여기에는 제5세대(전자 제어 액상 분사 방식)의 연구 및 개발의 결과로서, Vialle 사가 'LPi 시스템'으로 생산ㆍ판매하는 연료 공급 시스템이 소개되어 있다.
'LPi 시스템'은 가솔린과 LPG를 전환하여 사용하는 '이원 연료(bi-fuel) 시스템'으로 구성된다. 도4에 도시한 바와 같이, LPi 시스템은 베이스 자동차 가솔린용 엔진 제어 단위(가솔린용 ECU), 가솔린 인젝터를 포함하는 가솔린용 연료계 장치, LPG용 제어 컴퓨터(LPE), LPG 인젝터를 포함하는 LPG용 연료계 장치 및 LPG/가솔린 전환 스위치를 포함한다. LPG/가솔린 전환 스위치에 의해 가솔린용 ECU 및 가솔린 인젝터 등을 사용하여 엔진에 가솔린을 분사하는 모드, LPE 및 LPG 인젝터 등을 사용하여 엔진에 LPG를 분사하는 모드로 바뀐다. LPG 분사 모드에서, LPE는 가솔린용 ECU와 연동하여 LPG 인젝터에 의해 공급되는 LPG의 분사량을 제어한다. 즉, 베이스가 되는 가솔린용 ECU는 공기량, 흡입 공기의 온도, 엔진 냉각수의 온도 및 엔진 부하 등의 측정된 값을 기초로 하여 가솔린 분사량(가솔린 분사 시간)을 결정하고, 그 분사 신호를 LPE에 출력한다. LPE는 이러한 가솔린 분사 시간을 LPG 분사량(LPG 분사 시간)으로 환산(보정)하여 LPG 인젝터에 출력하는 것에 의해 LPG를 분사한다.
'LPi 시스템'에서는, 기초 역할을 하는 가솔린 시스템은 독립 분사 방식을 채택했음에도 불구하고, LPG 시스템에 있어서는 두 개의 기통에 동시에 분사하는 그룹 분사를 채택하고 있다. 또한, LPE는 크랭크각(crank angle) 신호에 의존하지 아니하고, LPi 시스템의 기초 역할을 하는 가솔린용 ECU에 의해 결정되는 가솔린 분사 시간의 분사 종료 시간과 동시에 LPG 인젝터에 의해 LPG 분사를 시작하도록 하고 있다.
이 때 'LPi 시스템'의 LPG 분사 제어를 다기통 엔진의 독립 분사에 적용하는 경우, 가솔린용 ECU에 의해 결정되는 가솔린 분사 시간과 LPE에 의해 결정되는 LPG 분사 시간과의 관계를 도5(a)와 (b)에 나타내었다. 그래프에서는 4기통 엔진에 대하여 나타내고 있으며, 제1기통#1, 제3기통#3, 제4기통#4 및 제2기통#2의 순서로 연료 분사가 행해진다. 도 5(a)에 도시된 직사각형 A, B, C 및 D는 각각 기통 #1, #3, #4 및 #2에 대한 가솔린 분사 신호를 나타낸다. 반면 도 5(b)에 도시된 직사각형 A', B', C' 와 D'는 각각 기통 #1, #3, #4 와 #2에 대한 LPG 분사 신호를 나타낸다. 각각 직사각형의 길이 차이는 분사 시간의 차이를 나타낸다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 소정 시간의 가솔린 분사 신호는 흡기 과정의 초기에 출력된다. LPG 분사 신호의 출력 종료 시간과 동시에, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 기통 #1, #3,#4와 #2의 각각에 LPG 분사 신호가 출력되기 시작한다.
그러나, 상기에 설명된 바와 같이, 상기 LPG 분사 제어를 다기통의 독립 분사 제어에 적용하면, 각 기통 #1~#4에서 기초가 되는 가솔린 분사의 종료 시간에 LPG 분사를 개시하기 때문에 각각의 LPG 분사가 가솔린 분사보다도 지연되게 된다.
일반적으로, 연료 분사 시간은 흡기 과정의 개시 전에 연료 분사가 종료되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 LPG 분사 제어의 경우, 도5(a)에 도시된 바와 같이, 각 기통 #1~#4의 각각 흡기 과정 초기에 가솔린 분사를 하고 있다. 이 때문에 가솔린 분사와 대응되는 기통 #1~#4에서의, LPG 분사 시간은 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 흡기 과정의 중반 또는 후반부에 걸리게 된다. 그 결과, LPG 분사의 종료 부근에서 분사된 LPG가 대응하는 기통 #1~#4로 흡입되기 곤란하고, 엔진 출력 저하라는 문제점이 발생된다.
특히, 엔진이 무거운 부하를 지탱하고 있을 경우, 가솔린용 ECU에 의해 계산된 기초 시스템의 가솔린 분사량이 상대적으로 증가하게 되고, 이에 따라 LPE에서 보정된 LPG 분사 신호도 길어지게 된다. 따라서, LPG 분사의 종료 부근이 압축 과정까지 걸리게 되고, 분사된 LPG가 대응하는 기통 #1~#4 내부에 충분하게 공급되지 못하는 문제점이 있다. 이 경우, 엔진에 큰 폭의 출력 저하를 초래하게 되는 문제점이 발생한다. 상기의 문제점은 LPG 이외의 액화 가스 연료 등의 대체연료를 가솔린 대신에 사용하는 엔진에서도 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 모든 기통에서 가솔린 대체연료의 분사 지연을 방지하고 엔진의 출력 저하를 억제할 수 있는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 엔진 시스템의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 LPG 분사 제어와 연관된 전자적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3(a)와 (b)는 각 기통에 대한 가솔린 분사 신호와 LPG 분사 신호 사이의 관계를 보여주는 시간표이다.
도 4는 종래의 엔진 시스템을 보여주는 개락적 구성도이다.
도 5(a)와 (b)는 종래 기술에 따른 독립 분사시스템의 각 기통에 대한 가솔린 분사 신호와 LPG 분사 신호 사이의 관계를 보여주는 시간표이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1:가솔린 엔진2:가솔린용 ECU (가솔린 분사 제어 유니트)
3:LPG용 ECU (가솔린 대체연료 분사 제어 유니트)
4:LPG 탱크5:LPG 펌프
6:LPG 인젝터31:조절판 센서
32:흡기압 센서33:수온 센서
34:회전 속도 센서35:산소 센서
(31에서 35는 운전 상태 검출 수단에 해당한다.)
#1:제1기통#2:제2기통
#3:제3기통#4:제4기통
Q1:제1기통에 대한 가솔린 분사 신호Q2:제2기통에 대한 가솔린 분사 신호
Q3:제3기통에 대한 가솔린 분사 신호Q4:제4기통에 대한 가솔린 분사 신호
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명은 다수개의 기통; 상기 각 기통에서 흡기 과정, 압축 과정, 팽창 과정 및 배기 과정을 포함하는 일련의 과정을 순차적으로 반복하여 작동하도록 하는 엔진; 상기 각 기통에 가솔린 대체연료를 분사 공급하기 위한 다수개의 인젝터; 상기 엔진의 운전 상태를 검출하기 위한 운전 상태 검출 수단; 상기에서 검출된 운전 상태를 바탕으로 소정의 분사 순서에 따라 각 기통에 공급되는 가솔린 분사량을 계산하고, 상기 분사량을 상기 각 기통의 흡기 과정 초기에 가솔린 분사 신호로서 출력하기 위한 가솔린 분사 제어 유니트; 및 각 기통에 출력된 가솔린 분사 신호를 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하여, 가솔린 대체연료 분사 신호로서 각 기통의 인젝터에 순차적으로 출력하도록 하기 위한 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트;를 구비한 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 있어서, 상기의 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트는 각 기통의 금회의 가솔린 대체연료 분사를 위하여, 가솔린 분사 제어 유니트로부터 전회 이전의 분사 순서에 해당하는 기통에 대응하여 출력한 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료시에 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하고 가솔린 대체연료 분사 신호로서상기의 기통에 대응하는 인젝터에 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 따르면, 각 기통에서 흡기 과정, 압축 과정, 팽창 과정 및 배기 과정을 포함하는 일련의 과정을 순차적으로 반복하여 작동하도록 하는 엔진에 있어서, 운전 상태 검출 수단에 의해 운전 상태가 검출된다. 그리고 가솔린 분사 제어 유니트에서는, 검출된 운전 상태를 바탕으로 소정의 분사 순서에 따라 각 기통에 공급되는 가솔린 분사량을 계산하고, 그 분사량이 각 기통의 흡기 과정 초기에 가솔린 분사 신호로서 출력된다. 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트는, 각 기통에 출력된 가솔린 분사 신호를 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하여, 가솔린 대체연료 분사 신호로서 각 기통의 인젝터에 순차적으로 출력하고 각 인젝터에 의해 가솔린 대체연료의 분사가 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트에서는, 각 기통의 금회 가솔린 대체연료 분사를 위하여, 가솔린 분사 제어 유니트로부터 전회 이전의 분사 순서에 해당하는 기통에 대응하여 출력한 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료시에 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하고, 보정된 신호가 가솔린 대체연료 분사 신호로서 상기의 기통에 대응하는 인젝터에 출력된다. 따라서 각 기통에서의 가솔린 대체연료의 분사가 각 기통의 흡기 과정보다 전에 이루어지며, 모든 기통에서 흡기 과정 보다 전에 가솔린 대체연료의 분사가 이루어진다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치의 바람직한 실시예와 함께 본 발명의 구성 및 작용 효과를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 일실시예의 LPG 엔진 시스템의 구성을 보여주는 개략도이다. 엔진 시스템은 가솔린 엔진(1), 가솔린 분사 제어 유니트로서 가솔린 전자제어 장치(가솔린용 ECU)(2)를 포함하는 베이스 시스템에 대하여, 가솔린 분사 제어 유니트로서의 LPG 전자제어 장치(LPG용 ECU)(3)와 LPG 분사용 연료계 장치를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 엔진 시스템은, 가솔린용 ECU(2)에 의해 출력된 가솔린 분사 신호를 LPG용 ECU(3)에 의해 LPG에 적합하도록 보정하여 LPG 분사 신호로서 출력하고 LPG 분사용 연료계 장치에 의해 LPG를 분사하도록 구성한 일원계 연료 타입(mono-fuel type system)이다.
차량에 설치된 상기의 엔진 시스템은 가솔린 대체연료로 사용되는 LPG를 저장하기 위한 LPG 탱크(4)를 구비하고 있다. LPG 탱크(4)에 삽입된 LPG 펌프(5)는 LPG 탱크(4)에 저장된 LPG를 토출한다. 본 실시예에서, 가솔린 엔진(1)은 4기통 왕복 엔진(4-cylinder reciprocation engine)으로 제1기통#1, 제2기통#2, 제3기통#3 및 제4기통#4를 구비한다. 엔진(1)은 각 기통#1~#4에서 흡기과정, 압축 과정, 팽창 과정 및 배기 과정을 포함하는 일련의 과정을 순차적으로 하나씩 반복하여 수행한다. 각 기통 #1~#4에는 LPG를 분사하기 위한 LPG 인젝터(6)가 구비되어 있다. LPG 펌프(5)로부터 토출된 LPG는 LPG 라인(7) 및 전달 파이프(8)를 통해 각 LPG 인젝터(6)에 공급된다. 공급된 LPG는 각 LPG 인젝터(6)의 작동에 의해, 흡기 통로(9)에 통하는 각 기통#1~#4의 흡기 포트에 액상으로 분사된다. 흡기 통로에는 외부로부터 공기가 들어오게 된다. 흡기 통로(9)에 들어 온 공기와, 각 LPG 인젝터(6)로부터 분사된 LPG는 가연혼합기체를 형성하여 각 기통#1~#4의 연료실에 흡입된다.
흡기 통로(9)에는 소정의 가속 장치(미도시)에 의해 조작되는 조절판 밸브(11)가 설치된다. 이러한 조절판 밸브(11)는 개폐에 의해 흡기 통로(9)로부터 각 연소실(10)에 흡입되는 공기량(흡기량)을 조절한다.
각 기통#1~#4의 연소실(10)에 각각 설계된 점화 플러그(12)는, 점화 코일(13)로부터 출력된 점화 신호를 받아서 점화한다. 각 점화 플러그(12) 및 점화 코일(13)은 연소실(10)에 흡입된 가연혼합기체를 점화하기 위한 점화 장치를 구성한다. 각 기통 #1~#4에서는, 흡기 과정에서 연소실(10)에 흡입된 가연혼합공기가 압축과정에서 압축되고, 팽창과정에서 점화 플러그(12)가 스파크 동작을 하는 것에 의해 폭발ㆍ연소하여 팽창된다. 연소 후의 배기 가스는, 그 후의 배기 과정에서 연소실(10)로부터 배기 통로(14)를 통하여 외부에 배출된다. 그리고 각 기통 #1~#4의 연소실(10)에서의 가연혼합기체의 연소에 따라, 차량을 주행시키기 위한 구동력이엔진(1)에서 얻어진다.
LPG 펌프(5)의 출구와 LPG 라인(7)의 도중에는, LPG의 유통을 강제적으로 차단하기 위한 차단 밸브(17, 18)가 각각 설치되어 있다. 전달 파이프(8)로부터 LPG 탱크(4)로 돌아오는 리턴 라인(19)의 말단에는 전달 파이프(8)에서의 LPG 압력을 일정하게 유지하기 위한 감압 밸브(20)가 설치되어 있다.
엔진(1) 등에 설치된 각종 센서(31, 32, 33, 34, 35)는, 엔진(1)의 운전 상태에 관한 각종 운전 매개변수를 검출하기 위한 운전상태 검출수단이며, 각각 가솔린용 ECU(2)에 접속된다. 즉 조절판 밸브(11)의 개도(開度: 조절판 개도) TA를 검출하고, 그 검출치에 대한 전기 신호를 출력한다. 흡기 통로(9)에 설치된 흡기압 센서(32)는, 조절판 밸브(11)보다 하류 측의 흡기 통로(9)에서의 흡기압 PM을 검출하고, 그 검출치에 대한 전기 신호를 출력한다. 엔진(1)에 설치된 수온 센서(33)는, 엔진(1)의 내부에 흐르는 냉각수의 온도(냉각수온) THW를 검출하고, 그 검출치에 대한 전기 신호를 출력한다. 엔진(1)에 설치된 회전 속도 센서(34)는, 크랭크축(16)의 회전 속도(엔진 회전속도) NE를 검출하고, 그 검출치에 대한 전기 신호를 출력한다. 배기 통로(14)에 설치된 산소 센서(35)는, 배기 통로(14)로 배출된 배기 가스 중의 산소 농도(출력 전압) Ox를 검출하고, 그 검출치에 대한 전기 신호를 출력한다.
본 실시예에서, 가솔린용 ECU(2)에는 상기의 각종 센서(31~35)로부터 출력된 각종 신호가 입력되게 된다. 가솔린용 ECU(2)는 이들 입력 신호를 바탕으로 하여 가솔린 분사 제어 및 점화시간 제어 등을 실시하고, LPG용 ECU(3)에 대하여 각 기통 #1~#4에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4를 출력함과 동시에, 점화 코일(13)에 각 기통 #1~#4에 대응하는 점화 신호를 출력한다. 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4는 종래의 기초 시스템에서는 가솔린 인젝터를 구동하기 위한 구동 신호에 해당한다.
이 때 가솔린 분사 제어와 종래의 기초 시스템에 있어서, 각 기통 #1~#4에 설치된 가솔린 인젝터에 의한 가솔린 분사량 및 그 분사 시기는 엔진(1)의 운전 상태를 바탕으로 제어한다. 따라서 본 실시예에서, 가솔린용 ECU(2)와 엔진(1)의 운전 상태에 따른 가솔린 분사량을 산출하고, 그 분사량을 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4로서 LPG용 ECU(#3)에 출력한다. 점화 시간 제어와 엔진(1)의 운전 상태에 따라 점화 코일(13)을 제어하는 것에 의해, 각 기통 #1~#4의 점화 플러그(12)에 의한 점화 시간을 제어한다.
이 때, LPG 탱크(4), LPG 펌프(5), LPG 라인(7), 전달 파이프(8), 각 LPG 인젝터(6), 리턴 라인(19) 및 차단 밸브(17,18)는 기초 시스템을 일원계 연료 타입의 LPG 엔진 시스템으로 하기 위하여, 가솔린 분사용 연료계 장치를 대신하여 설치된 LPG 분사용 연료계 장치이다. LPG는, 가솔린에 비해 온도와 압력에 대한 성상 변화가 크기 때문에, 각 LPG 인젝터(6)로부터의 LPG 분사량을 정확하게 산출하기 위하여, LPG의 온도 상태 및 압력 상태에 맞게 LPG 분사량을 보정할 필요가 있다. 그리하여, LPG의 온도 상태 및 압력 상태를 검출하기 위하여 LPG 탱크(4)에는 탱크용 LPG 온도 센서(36) 및 탱크용 LPG 압력 센서(37)가 설치되어 있다. 또한 전달 파이프(8)에는, 파이프용 LPG 온도 센서(38) 및 파이프용 LPG 압력 센서(39)가 설치되어 있다. 이들 센서(36~39)는 각각 LPG용 ECU(3)에 접속된다. 또한 LPG용 ECU(3)에는 LPG 펌프(5), 두개의 차단 밸브(17, 18) 및 각 기통 #1~#4의 LPG 인젝터(6)가 각각 접속된다. 그리고 LPG용 ECU(3)에도 조절 센서(31)가 접속된다.
본 실시의 형태에서, LPG용 ECU(3)에는 각종 센서(31, 36~39)로부터 출력된 각종 신호가 입력된다. LPG용 ECU(3)는 이들 입력 신호를 바탕으로, 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4를 LPG에 적합하도록 보정하는 보정 제어와 가솔린 분사 시기를 LPG 분사시기로 치환하기 위한 시기 제어를 실시하고 각 기통 #1~#4의 LPG 인젝터(6)에 LPG 분사 신호로서 순차적으로 출력한다.
가솔린용 ECU(2) 및 LPG용 ECU(3)는 각각의 중앙처리장치(CPU), 판독전용 기억장치(ROM), 주기억장치(RAM: random access memory), 백업 램, 외부 입력회로 및 외부 출력 회로 등으로 구성되어 있다. 각 ECU(2, 3)는 각각의 CPU, ROM, RAM 및 백업 램과 외부 입력회로 및 외부 출력 회로 등과 버스에 의해 접속되는 논리연산회로를 구성한다. 각 ROM은 각 CPU의 연산 결과를 일시적으로 기억한다. 각 백업램은 미리 기억된 데이터를 보존한다. 각 CPU는 입력회로를 개입시켜 입력된 각종 센서(31~39)로부터의 검출 신호를 바탕으로 소정의 제어프로그램에 따라 상기의 각종 제어 등을 실시한다.
도2는 엔진 시스템의 LPG 분사제어에 관한 전기적 구성을 나타낸 블록도이다. 가솔린용 ECU(2)에는 상기의 각종 센서(31~35)가 각각 접속된다. LPG용 ECU(3)에는 상기의 각종 센서(31, 36~39)가 각각 접속된다. 가솔린용 ECU(2)에는, 제2기통#2, 제1기통#1, 제3기통#3 및 제4기통#4의 각각에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q2, Q1, Q3, Q4를 위한 출력 단자(41a, 41b, 41c, 41d)가 설치된다. 이들 출력 단자(41a~41d)는, 각각의 입력 단자(42a, 42b, 42c, 42d)에 대하여 평행하게 접속된다. 또한 LPG용 ECU(3)에는 제1기통#1, 제3기통#3, 제4기통#4 및 제2기통#2 각각에 대응하는 LPG 분사 신호를 위한 출력 단자(43a, 43b, 43c, 43d)가 설치된다. 이들 출력 단자(43a~43d)는 각각의 입력 단자(42a~42d)로부터의 신호에 대응하여 설치되고, 제1기통#1, 제3기통#3, 제4기통#4 및 제2기통#2에 설치된 각 LPG 인젝터(6)에 접속된다.
이에 따라, 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 제2기통#2에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q2는 LPG용 ECU(3)에서 LPG에 적합하도록 보정되고, 제1기통#1에 대응하는 LPG 인젝터(6)에 LPG 분사 신호로서 출력된다. 동일한 방법으로 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 제1기통#1에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q1은 LPG용 ECU(3)에서 LPG에적합하도록 보정되고, 제3기통#3에 대응하는 LPG 인젝터(6)에 LPG 분사 신호로서 출력된다. 또한 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 제3기통#3에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q3은 LPG용 ECU(3)에서 LPG에 적합하도록 보정되고, 제4기통#4에 대응하는 LPG 인젝터(6)에 LPG 분사 신호로서 출력된다. 또한 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 제4기통#4에 대응하는 가솔린 분사 신호 Q4는 LPG용 ECU(3)에서 LPG에 적합하도록 보정되고, 제2기통#2에 대응하는 LPG 인젝터(6)에 LPG 분사 신호로서 출력된다.
도3(a), (b)는 각 기통 #1~#4에 대하여 가솔린용 ECU(2)로부터 출력된 가솔린 분사 신호와 LPG용 ECU(3)로부터 출력된 가솔린 분사 신호와의 관계를 나타낸 시간표이다. 그래프에는 제1기통#1, 제3기통#3, 제4기통#4 및 제2기통#2의 순서로 LPG 분사가 이루어진다. 도3(a)에 도시된 직사각형 A, B, C 와 D는 각 기통 #1, #3, #4, #2에 대응하는 가솔린 분사량(가솔린 분사시간)에 해당하는 가솔린 분사 신호를 나타내며, 도3(b)에 도시된 직사각형 A', B', C'와 D'는 각 기통 #3, #4, #2, #1에 대응하는 LPG 분사량(LPG 분사시간)에 해당하는 LPG 분사 신호를 나타내며, 각각의 직사각형의 길이 차이는 분사시간의 차이를 나타낸다.
본 실시의 형태에 있어서, LPG용 ECU(3)는 각 기통 #1~#4의 금회 LPG 분사를 위하여, 가솔린용 ECU(2)로부터 하나 전의 분사 순서에 해당하는 기통에 대응하여 출력한 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료시에 LPG에 적합하도록 보정하고, LPG 분사 신호로서 각 기통 #1~#4에 대응하는 LPG 인젝터(6)에 출력하도록 한다.
즉 LPG용 ECU(3)는 각 기통에 대응하는 LPG 분사시에, 1분사 타이밍 전(4기통 엔진의 경우, 180°CA 전) 기통의 가솔린 분사 신호를 보정하여 LPG 분사량을 산출한다. LPG분사량의 산출은 이하의 계산식(1)에 따라 행한다.
[LPG 분사량]=[가솔린 분사 신호]*[각종 보정 계수] …(1)
이 때 [각종 보정 계수]로서는 각종 센서(36~39)에 의해 실제 검출된 LPG 온도 상태 및 압력 상태에 따라 결정된 것이며, 가솔린으로부터 LPG에 적합하도록 사용되는 보정 계수를 의미한다.
그리고 LPG용 ECU(3)는 1분사 타이밍 전 기통의 분사 신호 종료 시기와 동시에, 대응하는 LPG 인젝터(6)에 대응하는 LPG분사 신호의 출력을 시작한다.
예를 들면, LPG용 ECU(3)는 도3(b) A'에 도시한 바와 같이 제3기통#3의 금회 LPG 분사를 위하여, 도3(a) A에 도시한 바와 같이 가솔린용 ECU(2)의 바로 하나 전의 제1기통#1에 대응하여 출력된 가솔린 분사 신호를 LPG에 적합하도록 보정하여 LPG 분사 신호(A')로 한다. 그리고 LPG용 ECU(3)은 상기 LPG 분사 신호(A')를 가솔린 분사 신호(A)의 출력 종료 시와 동시에 제3기통#3에 대응한 LPG 인젝터(6)에 출력한다. 이것에 의해 기통#3에서 LPG분사를 시작한다. 다른 기통 #4, #2, #1의 LPG 분사에 관해서도 마찬가지이다.
상기와 같이 설명한 본 발명의 실시 형태에 따른 엔진의 LPG 분사 제어 장치에 의하면, 각 기통 #1~#4에서 흡기 과정, 압축 과정, 팽창 과정 및 배기 과정을 포함하는 일련의 과정을 순차적으로 반복하여 작동하도록 하는 가솔린 엔진(1)에 있어서, 각종 센서(31~35)에 의해 그 운전 상태가 검출되게 된다. 그리고 가솔린용 ECU(2)에서는 검출된 운전 상태를 바탕으로 소정의 분사 순서에 대응하는 기통 #1, #3, #4, #2에 공급하는 가솔린 분사량이 산출되게 된다. 그리고 산출된 가솔린 분사량은 각 기통 #1, #3, #4, #2의 흡기 과정 초기에 가솔린 분사 신호 Q1, Q3, Q4, Q2로서 출력된다. LPG용 ECU(3)에서는 각 기통 #1, #3, #4, #2에 출력된 가솔린 분사신호 Q1, Q3, Q4, Q2를 LPG에 적합하도록 보정한 LPG 분사 신호로서 각 기통 #3, #4, #2, #1의 LPG 인젝터(6)에 순차적으로 출력하고, 각 LPG 인젝터(6)에 의해 LPG 분사가 이루어진다.
이 때, LPG용 ECU(3)에서는 각 기통의 금회의 LPG 분사를 위하여 가솔린용 ECU(2)로부터 하나 전의 분사 순서에 해당하는 기통에 대응하여 출력된 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료시에 LPG에 적합하도록 보정한 LPG 분사 신호로서 각 기통에 대응한 LPG 인젝터(6)에 출력한다. 따라서 각 기통의 LPG 분사가 그 기통의 흡기 과정 보다 전에, 즉 모든 기통#1~#4에서 흡기 과정 보다 전에 LPG 분사가 시작되게 된다. 그리하여 모든 기통#1~#4에서 흡기 과정에 대한 LPG 분사 지연을 방지하는 것이 가능하며, 엔진(1)의 출력 저하를 막을 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4는 LPG에 적합하도록 각종 센서(36~39)에서 실제로 검출된 LPG의 온도 상태 및 압력 상태에 따라 가솔린 분사 신호 Q1, Q2, Q3, Q4로 보정된다. 따라서 보다 정확한 LPG 분사 신호를 얻을 수 있으며, LPG 분사 제어의 정도를 향상시킬 수 있다.
그러나 본 발명은 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 아래와 같이 실시하는 것이 가능함은 물론이다.
(1) 상기 실시 형태에 따르면, 본 발명의 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치를 4기통의 엔진(1)으로 구체화하였으나, 4기통 이외의 2기통과 6기통의 엔진에서도 실시가 가능하다.
(2) 상기 실시 형태에 따르면, 본 발명의 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치를 LPG 전용 일원계 연료 타입의 엔진 시스템으로 구체화하였으나, 가솔린과 LPG를 전환하는 이원계 연료 타입(bi-fuel type)의 엔진 시스템에서도 적용이 가능하다.
(3) 상기 실시 형태에 따르면, 본 발명의 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치를 가솔린 대체연료로서 LPG를 이용한 LPG 분사 제어 장치로 구체화하였으나,가솔린 대체연료로서 LNG를 이용한 LNG 분사 제어 장치로도 실시가 가능하다.
(4) 상기 실시 형태에 따르면, 본 발명의 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치를 흡기압 센서(32)에 의해 흡기 통로(9)의 흡기압 PM을 검출하여 연료 분사를 하는 가솔린 엔진(1) 및 가솔린용 ECU(2) 등을 기초 시스템으로 하는 소위 "D-J 시스템"으로 구체화하였다. 그러나 본 발명의 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치는 기류 미터에 의해 흡기 통로의 흡기량을 검출하여 연료 분사를 하는 가솔린 엔진 및 가솔린용 ECU 등을 기초 시스템으로 하는 소위 "L-J 시스템"으로도 실시가 가능하다.
청구항1에 기재된 본 발명의 구성에 의하면, 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트, 각 기통의 금회 가솔린 대체연료 분사를 위하여 가솔린 분사 제어 유니트로부터 전회 이전의 분사 순서에 해당하는 기통에 대응하여 출력된 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료 시에 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하여 가솔린 대체연료 분사 신호로서 각 기통에 대응한 인젝터에 출력하도록 하고 있다. 따라서 각 기통의 가솔린 대체연료의 분사가 그 기통의 흡기 과정 보다 전에 이루어지게 되므로, 모든 기통에서 흡기 과정 전에 가솔린 대체연료 분사가 시작되게 된다. 그 결과 모든 기통에서 가솔린 대체연료의 분사 지연을 방지할 수 있으며, 엔진의 출력 저하를 막을 수 있다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 다수개의 기통(#1~#4);
    상기 각 기통에서 흡기 과정, 압축 과정, 팽창 과정 및 배기 과정을 포함하는 일련의 과정을 순차적으로 반복하여 작동하도록 하는 엔진(1);
    상기 각 기통(#1~#4)에 가솔린 대체연료를 분사 공급하기 위한 다수개의 인젝터(6);
    상기 엔진(1)의 운전 상태를 검출하기 위한 운전 상태 검출 수단(31~35);
    상기에서 검출된 운전 상태를 바탕으로 소정의 분사 순서에 따라 상기 각 기통(#1~#4)에 공급되는 가솔린 분사량을 계산하고, 상기의 분사량을 상기 각 기통(#1~#4)의 흡기 과정 초기에 가솔린 분사 신호로서 출력하기 위한 가솔린 분사 제어 유니트(2); 및
    상기 각 기통(#1~#4)에 출력된 가솔린 분사 신호를 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하고, 가솔린 대체연료 분사 신호로서 상기 각 기통(#1~#4)의 인젝터(6)에 순차적으로 출력하기 위한 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트(3);를 포함하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치에 있어서,
    상기 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트(3)는 각 기통(#1~#4)의 금회 가솔린 대체연료 분사를 위하여, 상기의 가솔린 분사 제어 유니트(2)로부터 전회 이전의 분사 순서에 해당하는 기통(#1~#4)에 대응하여 출력한 가솔린 분사 신호를 그 출력종료 시에 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하고, 가솔린 대체연료 분사 신호로서 상기의 기통(#1~#4)에 대응하는 인젝터(6)에 출력하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트(3)는 상기 기통(#1~#4)의 금회 가솔린 대체연료 분사를 위하여, 상기의 가솔린 분사 제어 유니트(2)로부터 1분사 타이밍전의 기통(#1~#4)에 대응하여 출력한 가솔린 분사 신호를 그 출력 종료 시에 가솔린 대체연료에 적합하도록 보정하고, 가솔린 대체연료 분사 신호로서 상기의 기통(#1~#4)에 대응하는 인젝터(6)에 출력하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 분사 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 운전 상태 검출 수단은 상기 엔진(1)의 흡기 통로(9)에 설치된 조절판(11)의 개도를 검출하기 위한 조절판 센서(31);
    상기 흡기 통로(9)의 흡입 공기의 압력을 검출하기 위한 흡입 공기 압력 센서(32);
    상기 엔진(1)의 냉각수 온도를 검출하기 위한 온도 센서(33);
    상기 엔진(1)의 회전속도를 검출하기 위한 회전속도 센서(33); 및
    상기 엔진(1)으로부터 배출되는 배출 가스 중의 산소 농도를 검출하기 위한산소 센서(33);를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료
    분사 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가솔린 대체연료 분사 제어 유니트(3)는,
    상기 가솔린 대체연료의 온도 상태를 검출하기 위한 온도 상태 검출 수단(36, 38); 및
    상기 가솔린 대체연료의 압력 상태를 검출하기 위한 압력 상태 검출 수단(37, 39);을 더 포함하며,
    상기 가솔린 분사 신호를 상기 가솔린 대체연료에 적합하도록 하기 위하여, 상기에서 검출된 온도 상태 및 압력 상태에 따라 상기 가솔린 분사 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진(1)은,
    가솔린 대체연료만을 분사하는 일원계 연료 타입의 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진은가솔린과 가솔린 대체연료를 전환하여 분사하는 이원계 연료 타입의 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가솔린 대체연료는 액화석유가스(LPG)인 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가솔린 대체연료는 액화천연가스(LNG)인 것을 특징으로 하는 엔진의 가솔린 대체연료 제어 장치.
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