KR20130052289A - 이중연료 차량의 연료 전환장치 및 이를 이용한 연료 제어방법 - Google Patents

이중연료 차량의 연료 전환장치 및 이를 이용한 연료 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이중연료 차량의 연료 전환장치는 가솔린과 LPG의 상호 전환시 두 연료의 물리적 특성을 고려하여 연료보상값을 산출하는 연료전환-연료보상로직이 ECU(5)에 더 포함되고, 가솔린과 LPG의 상호 전환시 연료전환-연료보상로직을 통한 분사연료량의 보정으로 얻어지는 벽막효과(Wall Film Effect)방지로 공연비차 없이 엔진이 운영됨으로써, 가솔린-LPG 차량임에도 운전성 향상으로 상품성을 높이면서 특히 배출가스 개선으로 강화되는 배출가스 법규에도 만족스럽게 대응할 수 있는 특징을 갖는다.

Description

이중연료 차량의 연료 전환장치 및 이를 이용한 연료 제어방법{Bi-Fuel Exchange System for Bi-Fuel Vehicle and Bi-Fuel Exchanging Control Method thereof}
본 발명은 이중연료 차량에 관한 것으로, 특히 연료 전환시 연료량을 보상함으로써 연료 전환에 따른 공연비 차이가 발생되지 않도록 한 이중연료 차량의 연료 전환장치 및 이를 이용한 연료 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 이중연료 차량은 가솔린/디젤 - 액화석유가스(LPG)/액화천연가스(CNG)와 같이 이종의 연료를 사용함으로써 동력을 발생시키는 경우를 칭한다.
이러한 이중연료 차량은 이종의 연료를 모두 사용할 수 있는 시스템이 필수적으로 요구되는데, 일례로 가솔린 - LPG 겸용 차량의 경우 일반적인 가솔린 연료를 엔진으로 공급하기 위한 가솔린 연료 시스템이 구비되고, 더불어 LPG 연료 사용에 필요한 기화기(Vaporizer)와 믹서(Mixer) 및 엘피지 연료탱크(Bombe)등과 같은 LPG 연료 시스템을 함께 갖추게 된다.
통상, 가솔린에서 LPG로 또는 LPG에서 가솔린으로 연료 전환은 인젝터의 신호를 분석함으로써 구현되는 방식이 적용된다.
국내특허공개 10-2010-0059497(2010.06.04).
상기 특허문헌은 LPLI(Liquid Phase LPG Injection)방식 또는 GDI(Gasoline Direct Injection)방식으로 연료공급 인젝터를 피크 앤 홀드(Peak and Hold)의 전류제어 방식을 이용하여 인젝터를 제어하는 차량에 LPG(또는 CNG)공급을 위한 가스연료 공급부를 추가하고, LPG(또는 CNG)연료 제어ECU는 인젝터 신호 분석부로 들어온 인젝터 제어신호를 분석한 액체연료 제어ECU로부터 신호를 받음으로써 LPG(또는 CNG)로 연료전환을 할 수 있는 방식이다.
도 3은 인젝터 신호를 이용하여 연료 전환을 수행하는 선도를 나타내며, 이로부터 액체연료 제어ECU가 인젝터 분석신호를 기반으로 LPG(또는 CNG)연료 제어ECU를 제어하고, 이를 통해 LPG(또는 CNG)연료 제어ECU는 기체분사 인젝터를 제어함으로써 엔진에는 액체연료량에 상당하는 LPG(또는 CNG)연료가 공급됨을 알 수 있다.
이로 부터 이중연료 차량임에도 액체를 사용연료로 하는 환경과 동일하게 LPG(또는 CNG)연료가 조정되어 공급됨으로써 차량 상태에 영향을 미치지 않고, 특히 LPG(또는 CNG)연료 사용측면에서 연비 향상과 배기가스 규제 만족은 물론 엔진 출력도 개선될 수 있다.
하지만, 상기 특허문헌의 경우도 가솔린과 LPG를 사용하는 대부분의 이중연료 체계에서 연료전환제어에 해당됨과 같이, 연료 전환시 연료량을 보상하지 않음으로써 가솔린에서 LPG로 또는 LPG에서 가솔린으로 연료 전환시 공연비 차이를 발생하게 된다.
이러한 공연비 차이는 가솔린과 LPG의 휘발성 차가 매우 큼에 따라 엔진 실린더 연소실의 벽막효과(Wall Film(wetting) Effect)에서 차이가 나는 특성으로 인한 불가피한 측면에 기인된다.
이로 인해 LPG를 연료로 사용하던 중 가솔린으로 연료를 전환하는 경우, 가솔린 연료 전환직후에 추가적인 연료 분사 증량을 함으로써 벽막효과 차이를 보상하여야 만 공연비 차이를 줄여 줄 수 있게 된다.
그러므로, 연료 전환직후 연료 분사량을 증량하기 위한 이중연료 전환장치와 이를 보다 효과적으로 제어하기 위한 로직이 추가되어야 할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 가스연료(LPG 또는 CNG)로부터 액체연료(가솔린 또는 디젤)로 전환될 때나 또는 그 역으로 전환될 때 분사량이 보상로직에 따라 제어되는 하드웨어를 통해 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)가 보상될 수 있도록 추가됨으로써, 근본적으로 휘발성차를 가질 수밖에 없는 가스연료와 액체연료를 사용하더라도 연료전환에 따른 공연비 차가 발생되지 않는 이중연료 차량의 연료 전환장치 및 이를 이용한 연료 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중연료 차량의 연료 전환장치는 엔진의 연소실로 액체연료를 분사하는 액체연료시스템과;
상기 엔진의 연소실로 가스연료를 분사하는 가스연료시스템과;
상기 액체연료시스템을 통해 액체연료의 분사시기 및 분사량을 제어하고, 가스연료의 분사시기 및 분사량 제어를 위한 출력신호 발생 로직을 더 포함한 ECU(Engine Control Unit)와;
상기 ECU에 연계되어 상기 ECU에서 전송되는 출력신호로 상기 가스연료시스템을 통해 가스연료의 분사시기 및 분사량을 제어하는 IFB(Interface Box)와;
상기 액체연료에서 가스연료로의 전환이나 그 역 전환시 해당되는 신호를 발생하여 상기 ECU나 상기 IFB로 전송하는 연료전환 스위치;
를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 IFC는 상기 ECU의 출력신호에 따라 상기 가스연료시스템의 연료분사를 제어하는 반면, 상기 ECU에는 상기 연료전환 스위치의 신호에 따른 연료 전환시 연료전환-연료보상로직을 통해 상기 IFC에 출력신호를 제공해준다.
상기 연료전환-연료보상로직은 상기 연료전환 스위치의 신호에 따른 연료 전환시 결정된 연료에 따라 요구되는 연료량을 계산하고, 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)방지를 위해 결정된 연료에 따른 연료량보정치를 계산하며, 상기 연료량보정치를 상기 요구되는 연료량에 연계하여 실질 연료 분사량을 산출한다.
상기 요구되는 연료량 계산은 가스에서 액체로 전환시 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건(연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량)을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 냉각수온도와 액체 및 가스 연료간 연료조성비에 따른 가스연료량을 고려해 산출되는 한편, 상기 연료량보정치 계산은 가스에서 액체로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 가스필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값으로 빼서 산출된다.
상기 연료량보정치는 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법은 액체연료와 가스연료를 함께 사용하여 동력을 발생하는 엔진 작동시 액체연료에서 가스연료 또는 가스연료에서 액체연료로 전환되는 신호가 발생되는지 여부를 체크하는 연료전환인식단계;
연료전환요구 신호가 있으면, 액체연료에서 가스연료의 전환인지 또는 가스연료에서 액체연료의 전환인지를 판단하고, 각각에 맞는 전환 연료의 연료분사량과 이에 적용되는 보상값인 연료량보정치를 산출하는 공연비일치화단계;
산출된 상기 연료분사량과 이에 적용되는 연료량보정치를 이용해 실질분사 연료량을 산출하고, 이를 상기 엔진 연소실로 분사하는 연소실행단계;
상기 실질분사 연료량으로 상기 엔진이 제어되면, 이의 적용시간과 실린더 연소 횟수를 고려하여 지속 또는 중단여부를 판단하고, 그 결과에 따라 상기 엔진을 지속적으로 제어하는 연료전환완료단계;
를 포함해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상기 액체연료는 가솔린이나 또는 디젤이 적용되고, 상기 가스연료는 LPG나 또는 CNG가 적용된다.
상기 전환 연료의 연료분사량 계산은 가스에서 액체로 전환시 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건(연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량)을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 냉각수온도와 액체 및 가스 연료간 연료조성비에 따른 가스연료량을 고려해 산출되는 한편, 상기 전환 연료의 연료분사량에 적용되는 연료량보정치 계산은 가스에서 액체로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 가스필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값으로 빼서 산출된다.
상기 연료량보정치는 0 ~1사이나 또는 액체분사량이나 가스분사량에 대한 물리량으로 정해지고, 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
상기 연료전환인식단계는 상기 액체연료에서 가스연료 또는 상기 가스연료에서 액체연료로 전환되는 신호가 발생되지 않으면, 상기 엔진 작동시 지속적으로 반복 실행된다.
이러한 본 발명은 가스연료(LPG 또는 CNG)와 액체연료(가솔린 또는 디젤)를 이중으로 사용하면서도 연료전환시 두 연료 간 휘발성차를 보상로직에 따른 하드웨어로 보상해줌으로써, 필연적인 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)보상으로 통해 공연비차를 발생시키지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가스연료(LPG 또는 CNG)와 액체연료(가솔린 또는 디젤)를 이중으로 사용하면서도 연료전환에 따른 공연비차의 발생이 없어 운전성 및 배출가스를 개선할 수 있고, 이를 통해 이중연료차량의 상품성을 높이면서도 배출가스 법규에도 만족스럽게 대응할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따라 연료 전환시 연료보상을 수행하는 이중연료 차량의 구성이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료 전환시 연료보상을 위한 연료전환-연료보상로직이며, 도 3은 일반적인으로 인젝터 신호를 이용하여 연료 전환을 수행하는 선도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따라 연료 전환시 연료보상을 수행하는 이중연료 차량의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 이중연료 차량은 동력을 발생하는 엔진(1)과, 엔진(1)의 연소실로 액체연료를 분사하는 액체연료시스템(2)과, 엔진(1)의 연소실로 가스연료를 분사하는 가스연료시스템(3)과, 액체연료시스템(2)을 통해 액체연료의 분사시기 및 분사량을 제어하고 더불어 가스연료의 분사시기 및 분사량 제어를 위한 신호발생 로직을 더 포함한 ECU(5, Engine Control Unit)와, ECU(5)에 연계되고 가스연료시스템(3)을 통해 가스연료의 분사시기 및 분사량을 제어하는 IFB(7, Interface Box)와, 액체연료에서 가스연료로의 전환이나 그 역 전환시 해당되는 전기신호를 발생하는 연료전환 스위치(10)를 포함해 구성된다.
상기 엔진(1)은 흡기 및 배기에 관련된 모든 기기들과 함께 구성되며, 이는 통상적인 엔진시스템과 동일하다.
그리고, 상기 액체연료시스템(2)은 액체연료로 가솔린이 적용되며, 이를 위해 액체연료시스템(2)은 가솔린 연료탱크와, 가솔린 공급을 위한 연료라인 및 연료분사노즐등이 포함되고, 연료 분사제어를 위해 ECU(5)와 제어회로를 구성한다.
더불어, 상기 액체연료시스템(2)에는 가솔린공급 및 제어를 위해 통상적으로 요구되는 모든 기기들이 포함되며, 이는 통상적인 구성에 따른다.
하지만, 상기 액체연료시스템(2)은 경우에 따라 디젤연료도 적용될 수 있다.이 경우 디젤연료를 연소실로 분사하기 위한 연료탱크와 연료를 이송하는 커먼레일, 고압분사기기 및 연료분사 인젝터등을 포함해 구성되고, 연료 분사제어를 위해 ECU(5)와 제어회로를 구성한다.
또한, 상기 가스연료시스템(3)은 가스연료로 LPG가 적용되며, 이를 위해 가스연료시스템(3)은 LPG연료 사용에 필요한 LPG연료탱크(Bombe)와, LPG 공급을 위한 연료라인, 고압 액체상태의 LPG를 가스화하기 위한 기화기(Vaporizer), 혼합을 위한 믹서(Mixer) 및 LPG공급제어기등이 포함되고, 연료 분사제어를 위해 ECU(5)에 연계된 IFB(7)와 제어회로를 구성한다.
더불어, 상기 가스연료시스템(3)에는 LPG공급 및 제어를 위해 통상적으로 요구되는 모든 기기들이 포함되며, 이는 통상적인 구성에 따른다.
하지만, 상기 가스연료시스템(3)은 경우에 따라 CNG연료도 적용될 수 있다.이 경우 CNG연료를 사용하기 위한 구성을 갖추고, 연료 분사제어를 위해 ECU(5)에 연계된 IFB(7)와 제어회로를 구성한다.
한편, 상기 ECU(5)는 가솔린 연료의 제어를 담당하고, 더불어 연료변환 스위치(10)의 신호를 감지할 때 IFB(7)로 전송되는 출력신호를 발생하는 작용을 수행하며, 이를 위해 상기 ECU(5)에는 연료전환-연료보상로직이 더 포함된다.
상기 연료전환-연료보상로직은 연료 전환 신호 입력시 다양한 조건을 고려하여 요구되는 연료량을 계산하고, 고려된 다양한 조건들의 상태값을 반영하여 연료전환종류에 따른 연료량보정치를 산출한 다음, 계산된 연료량에 연료량보정치를 적용함으로써 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)로 인한 공연비차를 발생시키지 않게 된다.
본 실시예에서 연료량 산출은 가스에서 액체로 전환되는 경우에 따라 그 조건을 다르게 설정되는데, 일례로 가스 -> 액체 전환시 조건은 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건에 따른 액체연료량 산출값이고, 액체 -> 가스 전환시 조건은 냉각수온도와 이종 연료간 연료조성비에 따른 가스연료량 산출값이다.
여기서, 상기 분사조건은 연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량등으로 정의된다.
또한, 연료량보정치는 상기 연료량 산출에 따라 맞춰 각각 구별된다.
일례로, 상기 연료량보정치중 액체연료량 산출값에 대한 액체보상값(Liquid Compensation Factor)은 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간을 적용하여 산출되며, 이는 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
여기서, 상기 액체보상값은 인자로 취급되는 특성상 0 ~1사이로 정해지지만, 경우에 따라 연료분사량과 같이 물리량으로 정해질 수 있다.
이 결과로서, 실질 액체연료 분사량 = 액체연료량 산출값 x 액체보상값이 결정된다.
그리고, 상기 연료량보정치중 가스연료량 산출값에 대한 가스보상값(Gas Compensation Factor)은 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 가스필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값으로 빼서 산출되며, 이 경우도 상기 액체보상값과 같이 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
이는, 상기 가스보상값 산출시 흡입공기량 기준 액체기본연료량값이 적용되는 것은 가스의 물리적 특성에 따른 것으로서, 이는 액체대비 가스의 경우 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)가 발생되지 않음에 기인된 것이다.
여기서, 상기 가스보상값은 인자로 취급되는 특성상 0 ~1사이로 정해지지만, 경우에 따라 연료분사량과 같이 물리량으로 정해질 수 있다.
이 결과로서, 실질 가스연료 분사량 = 가스연료량 산출값 x 가스보상값[가스필요연료량 값 - 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값]이 결정된다.
한편, 상기 IFB(7)는 ECU(5)의 출력신호를 받아 가스연료시스템(3)의 연료분사를 제어하고, 이를 위해 IFB(7)는 ECU(5)에 연계된 제어회로를 구성하고 동시에 가스연료시스템(3)의 연료제어기기와 연계된 제어회로를 구성하여 준다.
본 실시예에서 상기 IFB(7)는 가스연료시스템(3)의 연료제어기기를 독자적으로 제어하는 로직을 갖추지 않고 단지 제어신호를 전달하는 인터페이스 기능으로 만 국한되지만, 경우에 따라 ECU(5)의 제어로직중 일부를 갖춤으로써 ECU(5)와 역할분담을 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 연료전환 스위치(10)는 액체연료에서 가스연료로의 전환이나 그 역 전환시 해당되는 전기신호를 발생하고, 이로부터 발생되는 신호는 ECU(5)와 IFB(7)로 각각 전송되도록 회로를 구성하여 준다.
이를 통해, ECU(5)는 연료전환시기를 판단하여 그에 따른 제어로직을 실행하고, IFB(7)는 가스연료시스템(3)을 연료전환시기에 맞춰 일치될 수 있는 준비상태로 대기될 수 있게 된다.
도 2는 본 실시예에 따른 연료전환-연료보상로직을 나타낸다.
단계S10과 같이 엔진이 작동되면, 즉시 단계S20을 통해 연료전환 스위치(10)에서 신호가 전송되고 있는지 여부를 감지한다.
상기 연료전환 스위치(10)의 신호는 ECU(5)와 IFB(7)로 모두 전송되지만, 연료전환 스위치(10)의 신호에 대한 감지는 ECU(5)를 통해 이루어진다.
이어, 단계S30과 같이 연료전환 스위치(10)의 신호감지로 연료전환을 요구하는지가 판단된 후, 만약 연료전환요구가 없으면 단계S20으로 피드백(Feedback)하여 연료전환 스위치(10)에서 신호가 전송되고 있는지 여부에 대한 감지를 지속하여 준다.
반면, 단계S30의 체크결과, 연료전환요구가 있으면 단계S40으로 넘어가 연료전환요구에 따른 연료타입에 대해 판단하여 준다.
상기 단계S40에서 판단하는 연료타입은 가스 -> 액체나 또는 액체 -> 가스 이며, 본 실시예에서 상기 액체는 가솔린이고 상기 가스는 LPG이다.
이어, 단계S40의 판단을 거쳐 연료전환요구에 따른 연료타입이 정해지면, 단계S50과 같이 정해진 연료타입에 따라 전환 연료의 연료분사량과 이에 적용되는 보상값을 산출하여 준다.
단계S50에서 실행되는 과정중 가스 -> 액체 전환의 경우는 가솔린량 산출을 위해 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건(연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량)을 고려하고, 이를 이용해 요구되는 가솔린량 산출값을 결정한다.
이어, 계산된 가솔린량 산출값에 대해 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)가 발생되지 않을 수 있는 실제적인 분사 가솔린량을 결정하고, 이를 위해 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용되어 가솔린보상값(Gasoline Compensation Factor)을 산출하여 준다.
이때, 상기 가솔린보상값은 인자로 취급되는 특성상 0 ~1사이나 또는 가솔린분사량과 같이 물리량으로 정해지며, 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
상기와 같이 가솔린량 산출값과 함께 가솔린보상값이 산출되면, 이를 서로 곱하여 실질분사 가솔린량값을 산출하여 준다.
이 결과로서, 실질 가솔린연료 분사량 = 가솔린연료량 산출값 x 가솔린보상값이 결정된다.
한편, 단계S50에서 실행되는 과정중 액체 -> 가스 전환의 경우는 LPG량 산출을 위해 냉각수온도와 이종 연료간 연료조성비를 고려하고, 이를 이용해 요구되는 LPG량 산출값을 결정한다.
이와 함께 LPG보상값(LPG Compensation Factor)이 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 LPG필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 가솔린기본연료량 값으로 빼서 산출하여 준다.
이때, 상기 LPG보상값은 인자로 취급되는 특성상 0 ~1사이나 또는 LPG분사량과 같이 물리량으로 정해지며, 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정된다.
상기와 같이 LPG량 산출값과 함께 LPG보상값이 산출되면, 이를 서로 곱하여 실질분사 LPG량값을 산출하여 준다.
이 결과로서, 실질 LPG연료 분사량 = LPG연료량 산출값 x LPG보상값이 결정된다.
이어, 상기 단계S50을 통해 실질 가솔린연료 분사량이나 또는 실질 LPG연료 분사량이 산출되고 나면, 단계S60으로 넘어가 연소실에 실질 가솔린연료 분사량이나 또는 실질 LPG연료 분사량을 분사하되, 분사량 적용시간과 실린더 연소 횟수를 고려함으로써 연료전환적용주기를 판단하여 준다.
상기 연료전환적용주기는 연소실린더(TI_CYL) > 카운트(COUNT)로서, 이는 연료전환이 수행된 후 실질 가솔린연료 분사량이나 또는 실질 LPG연료 분사량이 해당 연소 실린더에 몇회 적용되었는가로 판단됨을 의미한다.
이어, 단계S70은 단계S60의 수행 후 결과로서, 가솔린(TI_MES_GSL) = 가솔린(TI_BAS_GSL)은 실질 가솔린연료 분사량으로 인해 LPG -> 가솔린 전환시 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)의 보상으로 공연비차가 없음을 의미하고, LPG(TI_MES_GAS) = LPG(TI_BAS_GAS)은 실질 LPG연료 분사량으로 인해 가솔린 -> LPG 전환시 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)의 보상으로 공연비차가 없음을 의미한다.
상기와 같이 본 실시예에 따른 이중연료 차량의 연료 전환장치는 가솔린과 LPG의 상호 전환시 두 연료의 물리적 특성을 고려하여 연료보상값을 산출하는 연료전환-연료보상로직이 ECU(5)에 더 포함되고, 가솔린과 LPG의 상호 전환시 연료전환-연료보상로직을 통한 분사연료량의 보정으로 얻어지는 벽막효과(Wall Film Effect)방지로 공연비차 없이 엔진이 운영됨으로써, 가솔린-LPG 차량임에도 운전성 향상으로 상품성을 높이면서 특히 배출가스 개선으로 강화되는 배출가스 법규에도 만족스럽게 대응할 수 있게 된다.
1 : 엔진 2 : 액체연료시스템
3 : 가스연료시스템 5 : ECU(Engine Control Unit)
7 : IFB(Interface Box)
10 : 연료전환 스위치

Claims (11)

  1. 엔진의 연소실로 액체연료를 분사하는 액체연료시스템과;
    상기 엔진의 연소실로 가스연료를 분사하는 가스연료시스템과;
    상기 액체연료시스템을 통해 액체연료의 분사시기 및 분사량을 제어하고, 가스연료의 분사시기 및 분사량 제어를 위한 출력신호 발생 로직을 더 포함한 ECU(Engine Control Unit)와;
    상기 ECU에 연계되어 상기 ECU에서 전송되는 출력신호로 상기 가스연료시스템을 통해 가스연료의 분사시기 및 분사량을 제어하는 IFB(Interface Box)와;
    상기 액체연료에서 가스연료로의 전환이나 그 역 전환시 해당되는 신호를 발생하여 상기 ECU나 상기 IFB로 전송하는 연료전환 스위치;
    를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액체연료는 가솔린이나 또는 디젤이 적용되고, 상기 가스연료는 LPG나 또는 CNG가 적용되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 IFC는 상기 ECU의 출력신호에 따라 상기 가스연료시스템의 연료분사를 제어하는 반면, 상기 ECU에는 상기 연료전환 스위치의 신호에 따른 연료 전환시 연료전환-연료보상로직을 통해 상기 IFC에 출력신호를 제공해주는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 연료전환-연료보상로직은 상기 연료전환 스위치의 신호에 따른 연료 전환시 결정된 연료에 따라 요구되는 연료량을 계산하고, 연소실의 벽막효과(Wall Film Effect)방지를 위해 결정된 연료에 따른 연료량보정치를 계산하며, 상기 연료량보정치를 상기 요구되는 연료량에 연계하여 실질 연료 분사량을 산출하는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 요구되는 연료량 계산은 가스에서 액체로 전환시 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건(연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량)을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 냉각수온도와 액체 및 가스 연료간 연료조성비에 따른 가스연료량을 고려해 산출되는 한편,
    상기 연료량보정치 계산은 가스에서 액체로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 가스필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값으로 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 연료량보정치는 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치.
  7. 액체연료와 가스연료를 함께 사용하여 동력을 발생하는 엔진 작동시 액체연료에서 가스연료 또는 가스연료에서 액체연료로 전환되는 신호가 발생되는지 여부를 체크하는 연료전환인식단계;
    연료전환요구 신호가 있으면, 액체연료에서 가스연료의 전환인지 또는 가스연료에서 액체연료의 전환인지를 판단하고, 각각에 맞는 전환 연료의 연료분사량과 이에 적용되는 보상값인 연료량보정치를 산출하는 공연비일치화단계;
    산출된 상기 연료분사량과 이에 적용되는 연료량보정치를 이용해 실질분사 연료량을 산출하고, 이를 상기 엔진 연소실로 분사하는 연소실행단계;
    상기 실질분사 연료량으로 상기 엔진이 제어되면, 이의 적용시간과 실린더 연소 횟수를 고려하여 지속 또는 중단여부를 판단하고, 그 결과에 따라 상기 엔진을 지속적으로 제어하는 연료전환완료단계;
    를 포함해 실행되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 액체연료는 가솔린이나 또는 디젤이 적용되고, 상기 가스연료는 LPG나 또는 CNG가 적용되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 전환 연료의 연료분사량 계산은 가스에서 액체로 전환시 냉각수온도와 엔진 회전수(RPM) 및 분사조건(연료분사시간과 연료분사횟수 및 연소 실린더 수량)을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 냉각수온도와 액체 및 가스 연료간 연료조성비에 따른 가스연료량을 고려해 산출되는 한편,
    상기 전환 연료의 연료분사량에 적용되는 연료량보정치 계산은 가스에서 액체로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간을 고려해 산출되는 반면, 액체에서 가스로 전환시 엔진 회전수(RPM) 및 분사시간이 적용된 가스필요연료량 값과 이를 흡입공기량 기준 액체기본연료량 값으로 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 연료량보정치는 0 ~1사이나 또는 액체분사량이나 가스분사량에 대한 물리량으로 정해지고, 냉각수온도가 높을수록 엔진회전수(RPM)가 증가할수록 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 연료전환인식단계는 상기 액체연료에서 가스연료 또는 상기 가스연료에서 액체연료로 전환되는 신호가 발생되지 않으면, 상기 엔진 작동시 지속적으로 반복 실행되는 것을 특징으로 하는 이중연료 차량의 연료 전환장치를 이용한 연료 제어방법.
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