KR20160063864A

KR20160063864A - 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치

Info

Publication number: KR20160063864A
Application number: KR1020140167670A
Authority: KR
Inventors: 이승철
Original assignee: 주식회사 엑시언
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-07
Also published as: KR101635983B1

Abstract

본 발명은 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, LPG 연료와 CNG 연료를 이용하여 주기적으로 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량에 있어서, 현재 사용 중인 연료가 CNG 연료일 경우 LPG ECU가 CNG ECU의 운전상태를 인식하여 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 제어함으로써, LPG 연료 공급시스템이 적용된 차량에 CNG 연료 공급시스템을 추가하여 CNG ECU를 통해 LPG 펌프의 운용을 안정적으로 수행할 수 있도록 하는 바이 퓨얼 차량을 제공하고자 한다.

Description

바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치 및 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROL OF LPG PUMP OF BI-FUEL AUTOMOTIVE}

본 발명은 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LPG 및 CNG를 겸하여 연료로 사용할 수 있도록 연료공급장치를 LPG와 CNG 공급 계통의 복합 구조로 개선하여 석유연료를 대체할 수 있는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 사용되는 연료로는 가솔린, 가스 등이 있는데, 가솔린은 엔진의 출력이 좋고 높은 연비를 자랑하지만 연료비가 높은 단점이 있다. 반면에 가스는 가솔린에 비해 연비가 낮고 엔진 출력이 약하지만 연료비가 저렴한 장점이 있다.

종래 차량은 이러한 연료 중 한 종류만 사용할 수 있는 모델만 출시되었지만 근래에는 가솔린 연료에 가스를 겸용으로 사용할 수 있는 바이 퓨얼(Bi-Fule) 모델이 등장하였다. 바이 퓨얼 모델의 등장으로 사용자는 각 연료가 가지는 장점을 선택적으로 얻을 수 있게 되었으며 특히 인도, 유럽 등지에서는 바이 퓨얼 모델이 애프터마켓 시장용으로 각광을 받고 있다.

가스 연료로는 압축 천연 가스인 CNG(Compressed Natural Gas) 또는 액화 석유 가스인 LPG(Liquid Platum Gas)중 하나가 사용된다.

특히 상기 LPG나 CNG와 같은 가스 연료는 가격이 휘발유나 경유보다 훨씬 저렴하고, 옥탄가가 높기 때문에 노킹(knocking)이 거의 발생하지 않으며, 유해 배기가스의 배출량이 적어 환경오염을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.

근래에 들어서는 고유가 시대를 맞아 휘발유와 경유보다 가격이 저렴한 LPG 및 CNG를 사용하는 차량이 많이 늘어나고 있는 추세이다. 특히 택시와 같은 LPG 차량에서는 CNG 연료를 사용할 수 있도록 구조 변경이 이루어지고 있다.

이와 같이 구조 변경을 통해 제한적으로 허가된 차량에 한하여 LPG와 CNG를 연료로 함께 사용할 수 있는 바이-퓨얼(BI-FUEL) 차량이 있으며, 이러한 바이-퓨얼 차량은 모듈별로 구분되는 각 인젝터를 구비하고 있으며, 이러한 인젝터는 서로 다른 압력에 따라 인젝션 제어가 상이하다.

이와 관련하여 기존의 바이-퓨얼 차량의 경우 CNG 운전 상태에서, LPG의 사용이 지속될 경우 LPG 펌프로 LPG 연료가 리턴라인을 통해 계속적으로 회수됨에 따라 연료온도 및 압력이 상승하는 문제점이 발생하게 된다. 이 상태에서 LPG 펌프가 계속 고속으로 구동하게 되면 상기 LPG 펌프의 내구성능이 악화된다. 이때, 단순히 LPG 펌프의 구동을 정지시키면 연료관 내 LPG의 온도 상승으로 인해 기포가 발생하게 되고, 갑작스럽게 LPG 펌프를 사용하게 되는 조건이 발생할 때 분사된 LPG 연료의 기포로 인해 충분한 분사가 이루어지지 않고 이로 인해 엔진 정지, 연비 저하 또는 부조화 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개실용신안공보 제1998-053407호(1998.10.07)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, LPG 연료와 CNG 연료를 이용하여 주기적으로 엔진을 구동하는 바이 퓨얼 차량에 있어서, 현재 사용 중인 연료가 CNG 연료일 경우 LNG ECU가 CNG ECU의 운전상태를 인식하여 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 제어하는 데 있다.

LPG 연료 공급시스템이 적용된 차량에 CNG 연료 공급시스템을 추가하여 CNG ECU를 통해 LPG 펌프의 운용을 안정적으로 수행할 수 있도록 하는 바이 퓨얼 차량을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치는, LPG 연료탱크에 저장된 LPG 연료를 엔진으로 공급하기 위한 LPG 공급부; CNG 저장탱크에 저장된 CNG 연료를 엔진으로 공급하기 위한 CNG 공급부; 상기 엔진의 목표 엔진회전수에 기초하여 상기 LPG 공급부와 CNG 공급부의 구동을 제어하되 차량의 연료모드에 따라 LPG 공급부와 CNG 공급부를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 LPG ECU와, CNG 연료모드에서 상기 LPG ECU의 제어신호에 따라 상기 CNG 공급부를 제어하는 CNG ECU로 구성된 제어수단을 포함하되, 상기 LPG ECU는, 현재 사용중인 LPG 연료모드에서 변경하고자 하는 CNG 연료모드로 전환 요청된 경우, CNG 연료모드를 인식하여 CNG ECU와 LPG 연료의 연료상태 정보를 교환하고, 상기 연료상태 정보를 통해 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 최적화한 CNG ECU의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 LPG ECU는, 상기 엔진에서 제공하는 엔진 부하 신호를 펄스폭변조 신호로 변환하고, 상기 펄스폭변조 신호를 통해 LPG 펌프의 회전수를 제어하도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 상기 LPG ECU는, 연료전환 요청 신호시에 선택적으로, 엔진 부하 신호를 펄스폭 변조신호로 변환하여 LPG 펌프로 전달하거나, CNG ECU로부터 최적화한 펄스 변조 신호를 전달받아 LPG 펌프로 전달하도록 2개의 입력단자와 1개의 출력단자를 갖는 신호 전달경로가 형성된 전환스위치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 LPG ECU와 CNG ECU간에 정보 교환을 위하여 캔 통신을 사용한다.

본 발명에 의하면, 상기 CNG ECU에는 LPG 펌프의 회전수에 대응하는 CNG ECU에서 보내는 펄스폭 변조신호 값이 저장된 맵 테이블을 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법은, 모드 스위치의 조작 여부에 따라 생성된 연료전환 요청 신호를 수신하는 단계; 현재 사용중인 연료가 LPG인지 CNG인지 여부를 판단하는 단계; 상기 LPG 연료가 사용되는 LPG 연료모드인 경우, LPG ECU가 엔진 부하 신호를 펄스폭 변조신호로 변환하여 LPG 저장탱크의 LPG 펌프로 전달하는 단계; 상기 CNG 연료가 사용되는 CNG 연료모드인 경우, LPG ECU가 상기 CNG 연료모드를 인식하여 CNG ECU와 LPG 연료의 연료상태 정보를 교환하는 단계; 및, 상기 연료상태 정보에 의해 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 최적화한 CNG ECU의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 사용중인 연료가 CNG 연료인 경우 LPG ECU를 통해 연료압력센서의 출력신호를 수신하는 단계; 엔진의 운전 조건에 따른 목표 연료압력과 입력된 연료 압력값을 비교하는 단계; 및, 상기 수신된 연료압이 기 설정된 목표치를 벗어나는 경우 LPG ECU는 상기 LPG 펌프로 공급되는 펄스폭 변조신호를 통해 LPG 저장탱크 내의 연료압을 조정하도록 피드백 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 제5단계에서, 상기 CNG ECU는 LPG 연료의 연료상태 정보로 LPG 연료가 액상을 유지하는 압력을 예측하고, 이에 해당하는 LPG 펌프의 회전수를 산출하되, 상기 LPG 펌프의 회전수에 대응하는 맵 테이블의 데이터에 해당하는 펄스폭 변조신호값들에 기반하는 회전수를 산출한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치 및 제어방법에 의하면, LPG 연료공급 시스템과 CNG 연료공급 시스템과 같이 연료분사방식이 서로 상이한 경우, CNG 연료모드에서, LPG ECU가 CNG 운전상태를 인식하여 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 최적화한 CNG ECU의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프를 제어하여, 바이 퓨얼 차량의 엔진에 정확하게 가스 연료를 공급함으로써, 바이 퓨얼 차량의 엔진의 동작 성능을 개선하고, 차량의 연비 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료공급시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 LPG 펌프에 대한 제어 과정을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 LPG 펌프 제어방법에 적용된 파형의 일례를 보여주는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법을 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치는, LPG를 연료로 사용하는 일반적인 차량의 연료공급시스템에 있어서, CNG 연료를 겸용하여 사용할 수 있도록 연료공급시스템을 LPG 및 CNG 공급계통의 복합구조로 적용한 바이 퓨얼 차량에 관한 것이다.

도시한 바와 같이, LPG의 연료공급시스템은 LPG 저장탱크(110)에 저장된 LPG 연료를 엔진(E)에 공급하기 위한 LPG 공급부(100)와, CNG 저장탱크(210)에 저장된 CNG 연료를 엔진(E)에 공급하기 위한 CNG 공급부(200)와, 상기 LPG 공급부(100)에서 공급되는 LPG 연료를 엔진(E)의 연소실에 분사하는 제1인젝터(160)와, 상기 CNG 공급부(200)로부터 공급되는 CNG 연료를 엔진(E)의 연소실에 분사하는 제2인젝터(270) 및, 엔진(E)의 목표 회전수에 기초하여 LPG 공급부(100)와 CNG 공급부(200), 제1 및 제2인젝터(160,270)의 구동을 제어하는 제어수단(300)을 포함하게 된다.

본 발명의 실시예에서 LPG 공급부(100)는 액상의 LPG 연료를 엔진(E)의 연소실에 분사하는 LPG 연료공급 시스템이고, CNG 공급부(200)는 기상의 CNG 연료를 엔진(E)의 연소실에 분사하는 CNG 연료공급 시스템이다.

본 발명은 LPG 공급부(100)와 CNG 공급부(200)의 연료분사 방식이 상이한 경우에 LPG 연료를 분사하는 제1인젝터(160)의 연료분사 제어방법을 기준으로 CNG 연료를 분사하는 제2인젝터(270)의 연료분사 동작을 제어함으로써, 효과적인 바이 퓨얼 시스템을 구성할 수 있다.

상기 LPG 공급부(100)는 LPG 연료가 저장되는 LPG 저장탱크(110)와, 상기 LPG 저장탱크(110)에 설치되어 LPG 저장탱크(110)에 저장된 LPG 연료를 펌핑하는 LPG 펌프(120)와, 상기 LPG 연료가 충전되는 연료레일(130)과, 상기 연료레일(130)에 설치되어 연료레일(130) 내부의 압력을 감지하는 연료압력센서(140)를 포함한다.

상기 LPG 공급부(100)에 마련된 LPG 펌프(120), 연료레일(130)은 LPG 공급라인(101)으로 연결되고, LPG 공급라인(101) 상에는 LPG 연료의 공급을 선택적으로 유도하거나 차단하도록 LPG 공급라인(101)을 개폐하는 셧업 밸브(150)가 설치되어 있다.

상기 연료레일(130)에는 엔진(E)의 실린더 개수에 대응되는 개수의 제1인젝터(160)가 연결되고, 제1인젝터(160)에는 제어수단(300)의 인젝터 구동신호에 따라 엔진(E)의 연소실 내부로 액상의 LPG 연료를 직접 분사하게 된다.

이와 같은 구성은 LPG를 연료로 사용하는 바이 퓨얼 차량의 연료공급장치에 관한 것이며, CNG 연료를 겸하여 사용할 수 있도록 LPG 및 CNG 공급계통의 복합연료공급장치를 구성한다.

상기 복합연료공급장치는, CNG가 충전되는 CNG 저장탱크(210)와, 상기 CNG 저장탱크(210)에 설치되어 CNG 연료의 공급압력을 조절하는 레귤레이터(230) 등을 포함하는 CNG 공급부(200)를 구비한다.

여기서, 상기 CNG 공급부(200)에 마련된 CNG 공급라인(201)에는 레귤레이터(230)가 설치되고, 상기 레귤레이터(230)와 제2인젝터(270) 사이에는 CNG 연료의 압력과 온도를 감지하는 압력감지센서(240) 및 온도감지센서(250)와, 상기 제어수단(300)의 제어신호에 따라 CNG 연료를 선택적으로 차단하는 솔레노이드 밸브(260)가 더 포함된다.

상기 솔레노이드 밸브(260)는 CNG 연료모드에서 CNG 연료의 공급을 중단하도록 CNG 공급라인(201)을 개폐하는 기능을 하게 된다.

상기 제어수단(300)은 차량에 마련된 각종 센서의 감지신호에 따라 엔진(E)의 목표 회전수를 산출하고, 산출된 엔진 회전수에 따라 LPG 연료 또는 CNG 연료를 엔진(E)에 공급하도록 LPG 공급부(100) 또는 CNG 공급부(200)를 선택적으로 제어하게 된다.

본 발명에 따른 제어수단(300)은 연료모드를 선택하는 모드 스위치(미도시)의 조작 또는 미리 프로그래밍된 연료공급 제어방법에 따라 LPG 연료모드 또는 CNG 연료모드로 진입하여 LPG 공급부(100) 또는 CNG 공급부(200)를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 LPG ECU(L)와, CNG 연료모드에서 LPG ECU(L)의 제어신호에 따라 CNG 공급부(200)를 제어하는 CNG ECU(C)를 포함하게 된다.

상기 LPG ECU(L)는 엔진(E)의 상태 및 차량 상태 등을 검출하는 각종 센서들로부터 수신되는 센싱신호를 토대로, 엔진(E)의 목표 회전수를 계산하여 엔진(E) 구동을 제어하고, 주행 중인 현재의 연료모드에 대응하여 연료분사시기 및 연료분사량을 제어하는 구동제어신호를 제1인젝터(160)에 제공하는 등 차량 내 다양한 장치들을 제어하며, 이러한 LPG ECU(L)는 메인 ECU일 수 있다.

특히, 상기 LPG ECU(L)는 모드 스위치가 LPG 연료모드로 설정되거나 주행시 LPG 연료모드로 진입하여 LPG 공급부(100)를 구동시킴으로써 제1인젝터(160)를 통해 엔진(E)에 LPG 연료를 공급하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 LPG ECU(L)는 연료전환 요청 신호시에 선택적으로, 엔진 부하 신호를 펄스폭 변조(PWM)신호로 변환하여 직접 LPG 저장탱크(110)의 LPG 펌프(120)로 전달하거나, CNG ECU(C)로부터 최적화한 펄스 변조 신호를 전달받아 LPG 저장탱크(110)의 LPG 펌프(120)로 전달하도록 2개의 입력단자(a,b)와 1개의 출력단자(c)를 갖는 신호 전달경로가 형성된 전환스위치(170)를 포함하게 된다.

상기 CNG ECU(C)는 모드 스위치가 CNG 연료모드로 설정되거나 주행시 CNG 연료모드로 진입하여 CNG 공급부(200)를 구동시킴으로써 엔진(E)에 CNG 연료를 공급하도록 제어하며, 이러한 CNG ECU(C)는 보조 ECU 일 수 있다.

특히, 상기 CNG ECU(C)는 상기 LPG ECU(L)에서의 연료모드에 대응하도록 연료의 온도와 압력 등의 LPG 연료상태 정보를 캔 통신을 통해 LPG ECU(L)로부터 제공받도록 구성되며, 상기 LPG 연료상태 정보에 의해 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프(120)의 회전수를 최적화한 펄스폭 변조신호를 LPG ECU에 전달하도록 구성된다.

상기 캔 통신은 상기 ECU간 정보 교환을 위하여 사용되는 차량용 근거리 통신망으로, 캔 통신으로 연결된 각 ECU가 주체가 되어 서로 다른 ECU의 동작 상태를 모니터링하게 되며, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않으며, 차량 내에서의 정보 교환을 위한 것이라면 어떠한 통신망을 사용하여도 무방하다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모드 스위치로부터 LPG 연료에서 CNG 연료로의 전환을 요구하는 연료 전환 요청신호가 제어수단(300)에 수신되면, 상기 제어수단(300)은 LPG 연료레일(130)의 연료압을 목표치로 유지하기 위하여 상기 LPG 펌프(120)의 회전수를 적절히 조정하게 된다.

즉, 상기 LPG ECU(L)는 현재 사용중인 연료가 CNG 연료인 경우 상기 연료레일(130)에 설치된 연료압력센서(140)의 출력 신호를 수신하고, 엔진(E)의 운전 조건에 따른 목표 연료압력과 입력된 연료 압력값을 비교하게 된다.

비교 결과, 상기 수신된 연료압이 기 설정된 목표치를 벗어나는 경우 LPG ECU(L)는 상기 LPG 펌프(120)로 공급되는 펄스폭 변조신호를 통해 LPG 저장탱크(110) 내의 연료압을 조정하도록 피드백 제어를 수행하게 된다. 이에 따라, 상기 LPG ECU(L)는 연료레일(130) 내부의 연료압력을 항상 목표 압력으로 유지하도록 제어할 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 LPG 펌프(120)에 대한 제어 과정을 나타내는 구성도로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 일반적인 LPG 연료모드에 적용되는 LPG ECU(L)에는 스로틀밸브가 개방되어 흡입 공기량이 늘어남에 따라 엔진(E)으로부터 제공되는 엔진부하 신호가 입력되고, 상기 엔진부하 신호는 펄스폭 변조신호로 변환되어 전환스위치(170)의 제1입력단자(a)와 제1출력단자(c)를 거쳐 LPG 펌프(120)에 제어 신호로 전달된다.

이렇게 전달된 펄스폭 변조신호는 LPG 펌프(120)의 회전수를 일정하게 제어하는 정상적인 신호로 유지된다.

반면, CNG 연료모드에서, LPG ECU(L)에는, 위와 마찬가지로 엔진부하 신호가 펄스폭 변조신호로 변환되어 LPG 저장탱크(110)의 LPG 펌프(120)의 회전수를 조정하도록 펄스폭 변조신호가 전달된다.

그러나, LPG ECU(L)는 LPG 펌프(120)의 제어에 사용되는 펄스폭 변조신호를 CNG ECU(C)로부터 전달받은 신호로 대체하여 출력하게 된다.

이때, 상기 CNG ECU(C)에서 LPG ECU(L)로 전달하는 펄스폭 변조신호는, LPG ECU(L)와 교환된 연료상태 정보, 즉 온도, 압력 등의 정보를 토대로 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 하여 LPG 펌프(120)의 회전수가 최적화한 회전수가 되도록 캔 통신을 통해 LPG ECU(L)에 제공하는 신호이다.

여기서, 상기 LPG ECU(L)에는 맵 테이블을 포함한다.

상기 맵 테이블에는 LPG 펌프(120)의 회전수에 대응하는 CNG ECU(C)에서 보내는 펄스폭 변조신호 값들이 저장되어 있다. 따라서, 상기 LPG ECU(L)는 각각의 펄스폭 변조신호 값들에 대응하는 LPG 펌프(120)의 회전수를 계산하고, LPG 펌프(120)의 조건을 만족하는지 여부를 결정한다.

이러한 맵 테이블에 저장되는 구체적인 값들은 본 발명의 실시예에 따른 LPG 펌프(120)의 제어방법이 구현될 차량의 제원에 따라 당업자가 바람직한 값으로 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 LPG 펌프의 제어방법에 적용된 파형의 일례를 보여주는 타이밍도로서, 도 3을 참조하면 타이밍도의 그래프를 대체로 3구간으로 나누어 볼 수 있다.

이는 차량의 시동전원 공급모드에서 LPG 연료모드로 전환되는 1단계, 상기 LPG 연료모드에서 CNG 연료모드로 전환되는 2단계, 상기 CNG 연료모드에서 LPG 연료모드로 전환되는 3단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 도 3의 (A)는 연료모드 시 시간에 따라 공급되는 연료 파형을 나타내는 그래프이고, 도 3의 (B)는 시간에 따른 펄스 변조폭신호의 출력 상태를 나타내는 그래프이다.

도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 연료모드의 전환 시 2번의 연료전환 요청 신호가 입력되고, CNG 연료모드에서 LPG 연료모드로의 전환 시에 연료모드는 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, CNG 연료모드에서 LPG 연료모드로 전환되는 3단계에서, 펄스 변조폭 신호의 출력범위가 크게 상승함에 따라 전환된 연료레일(130)의 연료압력이 목표 압력으로 회복하기까지 상당한 동작 지연이 발생하는 것을 알 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료공급장치의 제어방법은 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법을 나타내는 플로우차트로서, 도면에서는 LPG ECU(L)의 제어에 의한 LPG 펌프(120)의 제어과정을 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 모드 스위치 조작에 따라 설정되는 LPG 연료모드와 CNG 연료모드를 설명하나, 반드시 이에 한정되지 않는다.

즉, 본 발명은 차량의 주행 상태에 따라 모드 전환이 이루어지는 자동 연료모드에서도 동일하게 적용되는 것은 당연하다.

차량에 시동 전원이 공급되면, 제어수단(300)의 LPG ECU(L)는 모드 스위치의 설정된 연료모드에 따라 LPG 연료모드 또는 CNG 연료모드로 진입하게 된다(S100).

즉, 상기 연료모드의 측정 결과, 모드 스위치가 LPG 연료모드로 설정된 경우 제어수단(300)의 LPG ECU(L)는 LPG 공급부(100)를 구동하여 LPG 연료를 엔진(E)에 공급하도록 제어하게 된다(S101).

이때, CNG ECU(C)는 LPG ECU(L)의 제어신호에 따라 CNG 공급부(200)에 마련된 솔레노이드 밸브(260)를 작동시켜 CNG 공급라인(201)을 차단하게 된다.

이러한 LPG 연료모드에서, 스로틀밸브가 개방되어 흡입 공기량이 늘어남에 따라 엔진(E)으로부터 제공되는 엔진부하 신호는 LPG ECU(L)에 입력되고(S102), 상기 엔진부하 신호는 펄스폭 변조신호로 변환된다(S103).

이어서, 전환스위치(170)는 LPG ECU(L)의 구동신호에 따라 제1입력단자(a)와 제1출력단자(c) 사이를 연결하여 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작하게 된다.

상기 펄스폭 변조신호를 전송받은 제어수단(300)은 LPG 펌프(120)를 제어하게 된다(S104).

반면, LPG 연료모드에서 CNG 연료모드로 진입하게 되면, LPG ECU(L)에서의 연료모드에 대응하도록 연료의 온도와 압력과 같은 LPG 연료상태 정보를 캔 통신을 통해 LPG ECU(L)로부터 제공받게 된다(S201, S202).

이어서, 상기 CNG ECU(C)는 LPG 펌프(120)의 회전수에 대응하는 펄스폭 변조신호를 토대로 연료레일(130)의 연료압을 목표 연료압으로 유지할 수 있도록 LPG 펌프(120)의 회전수를 최적으로 제어하게 된다(S203, S204).

이를 위하여, 상기 LPG ECU(L)에서 전달받은 LPG 연료상태를 토대로 LPG 연료가 액상을 유지할 수 있도록 상기 CNG ECU(C)에서 제공되는 펄스폭 변조신호가 LPG 펌프(120)로 제공된다(S205).

이때, 상기 전환스위치(170)는, LPG ECU(L)의 구동신호에 따라 제2입력단자(b)와 제1출력단자(c) 사이를 연결하여 신호 전달경로를 형성하도록 스위칭 동작하게 된다.

상기 CNG ECU(C)의 펄스폭 변조신호를 전송받은 LPG ECU(L)는 LPG 펌프(120)를 제어하게 된다(S206).

따라서, 본 발명에 따른 실시예에 따르면, CNG 연료모드에서, LPG ECU(L)가 CNG 운전상태를 인식하여 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프(120)의 회전수를 최적화한 CNG ECU(C)의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프(120)를 제어하여, 바이 퓨얼 차량의 엔진에 정확하게 가스 연료를 공급함으로써, 엔진의 동작 성능을 개선하고, 차량의 연비 및 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

100 : LPG 공급부 110 : LPG 저장탱크
120 : LPG 펌프 130 : 연료레일
140 : 연료압력센서 150 : 셧업 밸브
160 : 제1인젝터 170 : 전환스위치
200 : CNG 공급부 210 : CNG 저장탱크
230 : 레귤레이터 240 : 압력감지센서
250 : 온도감지센서 260 : 솔레노이드 밸브
270 : 제2인젝턱 300 : 제어수단
C : CNG ECU L : LPG ECU
E : 엔진

Claims

LPG 연료탱크에 저장된 LPG 연료를 엔진으로 공급하기 위한 LPG 공급부;
CNG 저장탱크에 저장된 CNG 연료를 엔진으로 공급하기 위한 CNG 공급부;
상기 엔진의 목표 엔진회전수에 기초하여 상기 LPG 공급부와 CNG 공급부의 구동을 제어하되 차량의 연료모드에 따라 LPG 공급부와 CNG 공급부를 선택적으로 구동시켜 해당 연료의 공급을 제어하는 LPG ECU와, CNG 연료모드에서 상기 LPG ECU의 제어신호에 따라 상기 CNG 공급부를 제어하는 CNG ECU로 구성된 제어수단을 포함하되,
상기 LPG ECU는, 현재 사용중인 LPG 연료모드에서 변경하고자 하는 CNG 연료모드로 전환 요청된 경우, CNG 연료모드를 인식하여 CNG ECU와 LPG 연료의 연료상태 정보를 교환하고, 상기 연료상태 정보를 통해 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 최적화한 CNG ECU의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 LPG ECU는,
상기 엔진에서 제공하는 엔진 부하 신호를 펄스폭변조 신호로 변환하고, 상기 펄스폭변조 신호를 통해 LPG 펌프의 회전수를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치.
제2항에 있어서,
상기 LPG ECU는,
연료전환 요청 신호시에 선택적으로, 엔진 부하 신호를 펄스폭 변조신호로 변환하여 LPG 펌프로 전달하거나, CNG ECU로부터 최적화한 펄스 변조 신호를 전달받아 LPG 펌프로 전달하도록 2개의 입력단자와 1개의 출력단자를 갖는 신호 전달경로가 형성된 전환스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LPG ECU와 CNG ECU간에 정보 교환을 위하여 캔 통신을 사용하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치.
제4항에 있어서,
상기 CNG ECU에는 LPG 펌프의 회전수에 대응하는 CNG ECU에서 보내는 펄스폭 변조신호 값이 저장된 맵 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어장치.
모드 스위치의 조작 여부에 따라 생성된 연료전환 요청 신호를 수신하는 제1단계;
현재 사용중인 연료가 LPG인지 CNG인지 여부를 판단하는 제2단계;
상기 LPG 연료가 사용되는 LPG 연료모드인 경우, LPG ECU가 엔진 부하 신호를 펄스폭 변조신호로 변환하여 LPG 저장탱크의 LPG 펌프로 전달하는 제3단계;
상기 CNG 연료가 사용되는 CNG 연료모드인 경우, LPG ECU가 상기 CNG 연료모드를 인식하여 CNG ECU와 LPG 연료의 연료상태 정보를 교환하는 제4단계; 및,
상기 연료상태 정보에 의해 LPG 연료의 연료압이 목표치에 도달되도록 LPG 펌프의 회전수를 최적화한 CNG ECU의 펄스폭 변조신호를 토대로 LPG 펌프를 제어하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법.
제6항에 있어서,
사용중인 연료가 CNG 연료인 경우 LPG ECU를 통해 연료압력센서의 출력신호를 수신하는 단계;
엔진의 운전 조건에 따른 목표 연료압력과 입력된 연료 압력값을 비교하는 단계;
상기 수신된 연료압이 기 설정된 목표치를 벗어나는 경우 LPG ECU는 상기 LPG 펌프로 공급되는 펄스폭 변조신호를 통해 LPG 저장탱크 내의 연료압을 조정하도록 피드백 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 제5단계에서, 상기 CNG ECU는 LPG 연료의 연료상태 정보로 LPG 연료가 액상을 유지하는 압력을 예측하고, 이에 해당하는 LPG 펌프의 회전수를 산출하되, 상기 LPG 펌프의 회전수에 대응하는 맵 테이블의 데이터에 해당하는 펄스폭 변조신호값들에 기반하는 회전수를 산출하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 LPG ECU와 CNG ECU간에 정보 교환을 위하여 캔 통신을 사용하는 것을 특징으로 하는 바이 퓨얼 차량의 연료펌프 제어방법.