ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정 및 그에 따른 연료량 보정 방법

ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정 및 그에 따른 연료량 보정 방법{ESTIMATING METHOD OF WATER CONTENT OF ETANOL AND COMPENSATING METHOD OF FUEL FOR FFV}

본 발명은 에탄올을 사용하는 ＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)에서, 에탄올 중에 포함되어 있는 수분의 양을 판단하고, 그에 따라 분사되는 연료량을 보정하도록 함으로써, 원활한 엔진의 작동성을 확보하도록 하는 기술에 관한 것이다.

전 세계적인 원유 가격의 급등으로 가솔린보다 상대적으로 저렴한 에탄올 연료에 대한 수요가 브라질, 중국, 동남아, 미국 등지에서 급등하고 있으며, 이러한 에탄올 연료를 사용할 수 있는 FFV(Flexible Fuel Vehicle)에 대한 기술 개발이 이루어지고 있다.

FFV에서 사용되는 에탄올은 이론 공연비가 9:1로 가솔린대비 많은 연료량이 필요하며, 차량에서는 연료의 에탄올 농도를 학습하여 에탄올 농도에 따른 연료량 보정을 실시함으로써, 엔진과 가솔린이 혼합되거나 에탄올 100%의 연료로도 엔진의 원활한 운전이 가능하도록 하고 있다.

그런데, 상기 에탄올에는 통상 수분이 함유되어 있는데, 브라질의 경우 약 7~15% 정도 함유되어 있는 것으로 파악되며, 이와 같이 연료로 사용되는 에탄올에 수분이 함유되어 있으면, 그에 따라 실질적인 공연비가 달라지게 되므로, 이를 적절하게 보정해 주지 않으면, 그 공연비의 벗어난 정도에 따라 엔진의 운전성이 달라지고 유해 배출물의 배출 특성이 변화되며, 연료시스템 모니터링 과정에서 오진단이 발생할 가능성도 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에탄올에 함유된 수분의 함량을 판단하고, 그에 따라 연료량을 보정하여 실질적으로 엔진에 적합한 공연비를 맞추어줄 수 있도록 함으로써, 엔진의 원활한 운전성을 확보하고 유해 배출물을 저감하며, 연료시스템의 모니터링 과정에서 오진단이 발생하지 않도록 하여 차량의 신뢰성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정 및 그에 따른 연료량 보정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정방법은

산소센서의 이상 유무를 확인하고 에탄올 학습조건을 만족하는지 판단하는 사전조건확인단계와;

학습된 에탄올 농도가 100%인지를 확인하는 에탄올판단단계와;

상기 산소센서가 정상이고 에탄올 학습조건을 만족하며, 에탄올 농도가 100%인 경우, 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 소정의 기준값을 초과하면 에탄올 내에 수분이 함유되었다고 판단하는 수분함유판단단계와;

상기 수분함유판단단계에서 수분이 함유되었다고 판단된 경우, 학습된 연료량에 대한 수분함량의 맵으로부터 상기 학습된 연료량에 상당하는 수분함량을 구하는 수분함량계산단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정 및 그에 따른 연료량 보정 방법은

산소센서의 이상 유무를 확인하고 에탄올 학습조건을 만족하는지 판단하는 사전조건확인단계와;

학습된 에탄올 농도가 100%인지를 확인하는 에탄올판단단계와;

상기 산소센서가 정상이고 에탄올 학습조건을 만족하며, 에탄올 농도가 100%인 경우, 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 소정의 기준값을 초과하면 에탄올 내에 수분이 함유되었다고 판단하는 수분함유판단단계와;

상기 수분함유판단단계에서 수분이 함유되었다고 판단된 경우, 학습된 연료량에 대한 수분함량의 맵으로부터 상기 학습된 연료량에 상당하는 수분함량을 구하는 수분함량계산단계와;

상기 수분함량계산단계에서 계산된 수분함량을, 수분함량에 대한 기본연료량의 맵에 비교하여 상기 수분함량계산단계에서 계산된 수분함량에 따른 기본연료량을 구하고, 상기 기본연료량을 적용하여 연료를 분사하는 기본연료량설정단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 에탄올에 함유된 수분의 함량을 판단하고, 그에 따라 연료량을 보정하여 실질적으로 엔진에 적합한 공연비를 맞추어줄 수 있도록 함으로써, 엔진의 원활한 운전성을 확보하고 유해 배출물을 저감하며, 연료시스템의 모니터링 과정에서 오진단이 발생하지 않도록 하여 차량의 신뢰성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정방법을 예시한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정 및 그에 따른 연료량 보정 방법을 예시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 ＦＦＶ를 위한 에탄올 중의 수분함량 판정방법의 실시예는 산소센서의 이상 유무를 확인하고 에탄올 학습조건을 만족하는지 판단하는 사전조건확인단계(S10)와; 학습된 에탄올 농도가 100%인지를 확인하는 에탄올판단단계(S20)와; 상기 산소센서가 정상이고 에탄올 학습조건을 만족하며, 에탄올 농도가 100%인 경우, 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 소정의 기준값을 초과하면 에탄올 내에 수분이 함유되었다고 판단하는 수분함유판단단계(S30)와; 상기 수분함유판단단계(S30)에서 수분이 함유되었다고 판단된 경우, 학습된 연료량에 대한 수분함량의 맵으로부터 상기 학습된 연료량에 상당하는 수분함량을 구하는 수분함량계산단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 산소센서가 정상이고 소정의 에탄올 학습조건을 만족하며, 학습된 에탄올의 농도가 100%인 경우에, 촉매컨버터 전방의 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 소정의 기준값, 예컨대 5%를 초과한다면, 에탄올에 수분이 무시할 수 없는 수준으로 함유되었다고 판단하고, 그에 따라 미리 실험에 의해 구축되어 있는 학습된 연료량에 따른 수분함량의 맵으로부터 수분함량을 계산해내도록 하는 것이다.

여기서, 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 상기 5%를 넘는 것을 수분이 함유된 것으로 판단하는 것은, 학습된 에탄올의 농도가 이미 100%여서, 기본연료량이 에탄올의 농도에 따라 증가될 수 있는 공연비의 최대값에 이미 이르렀음에도, 산소센서의 출력값에 의해 적정 공연비를 맞출 수 있도록 피이드백 되어 학습되는 연료량이 상기 기본연료량의 5%를 넘는 수준이라면, 이는 에탄올에 수분이 무시할 수 없는 수준으로 포함되어 있기 때문이라고 판단할 수 있다는 것이다.

참고로, 상기 수분함유판단단계(S30)에서 산소센서에 의해 학습된 연료량을 비교하는 소정의 기준값은 3% 내지 9%의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직할 것이다.

상기 사전조건확인단계(S10)에서 상기 에탄올 학습조건은 엔진 냉각수온도가 엔진의 정상적인 운행상태임을 나타내는 소정의 온도범위에 속하고, 엔진회전수가 급가속 또는 급감속이 아닌 정상상태(STEADY STATE)를 유지하고 있는 경우에, 상기 에탄올 학습조건을 만족하는 것으로 판단한다.

상기 에탄올판단단계(S20) 수행결과 학습된 에탄올 농도가 100%가 아닌 경우 및 상기 수분함유판단단계(S30) 수행결과 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 상기 기준값 이하인 경우에는 통상의 연료량 학습을 수행하는 연료량학습단계(S50)를 수행한다.

도 2는 상기한 바와 같은 에탄올 중의 수분함량 판정방법에 근거하여 그에 따라 연료량의 보정하는 본 발명의 방법을 예시한 순서도로서, 산소센서의 이상 유무를 확인하고 에탄올 학습조건을 만족하는지 판단하는 사전조건확인단계(S10)와; 학습된 에탄올 농도가 100%인지를 확인하는 에탄올판단단계(S20)와; 상기 산소센서가 정상이고 에탄올 학습조건을 만족하며, 에탄올 농도가 100%인 경우, 상기 산소센서에 의해 학습된 연료량이 소정의 기준값을 초과하면 에탄올 내에 수분이 함유되었다고 판단하는 수분함유판단단계(S30)와; 상기 수분함유판단단계(S30)에서 수분이 함유되었다고 판단된 경우, 학습된 연료량에 대한 수분함량의 맵으로부터 상기 학습된 연료량에 상당하는 수분함량을 구하는 수분함량계산단계(S40)와; 상기 수분함량계산단계(S40)에서 계산된 수분함량을, 수분함량에 대한 기본연료량의 맵에 비교하여 상기 수분함량계산단계(S40)에서 계산된 수분함량에 따른 기본연료량을 구하고, 상기 기본연료량을 적용하여 연료를 분사하는 기본연료량설정단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 사전조건확인단계(S10)와, 에탄올판단단계(S20), 수분함유판단단계(S30) 및 상기 수분함량계산단계(S40)를 포함하여 구성된 상기 에탄올 중의 수분함량 판정방법을 사용하여, 에탄올 중의 수분함량이 구해지면, 미리 실험에 의해 구축되어 있는 상기 수분함량에 대한 기본연료량의 맵을 사용하여 상기 구해진 수분함량에 상당하는 기본연료량을 구하여, 이 기본연료량에 따라 엔진에 연료를 분사하도록 하여, 수분함량에 대한 보상이 이루어지도록 하는 것이다.

여기서, 상기 기본연료량은 엔진에서 기본적으로 공연비에 맞춰서 설정되는 연료량으로서, 이 기본연료량에 추가로 상기 산소센서에 의해 피이드백되는 학습된 연료량을 가감하여 실질적인 연료 분사 피이드백 제어가 이루어지게 되는 것이다. 따라서, 상기 기본연료량설정단계(S60)에 의해 상기 기본연료량이 다르게 설정된다는 것은 기본적인 공연비를 변경시킨다는 것을 의미하는 것이다.

상기 기본연료량설정단계(S60) 이후에는 상기 수분함유판단단계(S30)를 반복적으로 수행하여 지속적으로 에탄올의 수분함량을 판단 및 계산하고 그에 따라 기본연료량을 보정하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 사전조건확인단계(S10)에서 산소센서에 이상이 있는 것으로 판단되면 차량을 점검할 것을 경고하고 제어를 종료하도록 한다(S70).

이상과 같이 본 발명은 에탄올 중에 포함되어 있는 수분의 함량을 추정하고, 그에 따라 분사될 기본연료량을 보정할 수 있도록 함으로써, 안정된 엔진의 작동상태를 확보하고, 유해배출물의 부적절한 증가를 배제하며, 엔진 모니터링 시스템의 오작동을 방지할 수 있도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 사전조건확인단계
S20; 에탄올판단단계
S30; 수분함유판단단계
S40; 수분함량계산단계
S50; 연료량학습단계
S60; 기본연료량설정단계