KR20070019909A - 엘피아이 자동차의 고장 진단 방법 - Google Patents

엘피아이 자동차의 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

연료압력센서의 고장으로 인해 발생되는 이상 신호 및 연료공급라인의 에러를 구분하여 정확하게 판정할 수 있도록 한 엘피아이 차량의 고장 진단 방법에 관한 것이다. 일반적인 엘피아이 차량에 있어, 연료 공급 라인과 연료 리턴 라인의 연료압 차를 일정하게 유지하는 프로그램을 중요한 로직임에도 불구하고, 이에 관련된 장치들, 연료압력센서 및 연료 레귤레이터의 고장으로 인한 연료공급라인의 에러를 정확하게 구분하여 진단할 수 없었다. 예를 들어, 연료 레귤레이터가 오픈 상태로 고착되어 연료 공급 시 연료 분사가 충분히 이루어지지 못하는 경우와 연료 펌프의 출입구가 막혀 연료 공급이 원활하게 이루어지지 않아 압력이 떨어지는 경우를 정확하게 구분하여 진단할 수 없었다. 본 발명에 의하면, 수신되는 공연비 정보를 이용하여 연료공급라인 및 연료 압력 센서의 에러를 구분하여 판정함으로써, 제품이 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
자동차, 연료 분사 신호, LPI 시스템, ECU, 연료 펌프, 공연비 보정치, 연료 학습값과 연료량 보정치의 합

Description

엘피아이 자동차의 고장 진단 방법{METHOD FOR DIAGNOSISNG ERROR OF LPI CAR }
도 1은 일반적인 엘피아이 차량의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고장진단방법이 적용되는 엘피아이 차량의 구성을 보인 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 연료압력센서의 압력 정보를 보인 파형도이다.
도 4는 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 고장 진단 과정을 보인 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
71 : 연료압력센서 73 : 메인 이씨유
75 : 연료온도센서 77 : 연료펌프
본 발명은 엘피아이(Liquefied Petroleum Injection) 차량의 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료압력센서 및 연료공급라인의 에러를 구분하여 판정할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.
자동차에 사용되는 연료 중 엘피지(Liquefied Petroleum Gas) 연료는 옥탄가가 높 고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 장점이 있기 때문에 일부의 승용차와 승합차 등에 사용되고 있으며 대형차에도 적용시킬 예정에 있다.
상기 자동차의 엔진에 공급되는 엘피지 연료는 액상이며 이를 기화시키게 되면 공기와의 혼합성이 좋아 가연성이 놓기 때문에 가솔린과 경유에 비해 노킹이 잘 일어나지 않게 되며 베이퍼록(Vapor-Lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상의 발생을 방지할 수 있어 가솔린이나 디젤 연료의 대체 연료로서 그 적용 범위가 점차로 증가되고 있는 추세이다.
여기서, 상기 엘피지 연료 장치는 연료 펌프를 이용하여 엘피지 연료를 액상으로 인젝터에 공급하고, 이 인젝터를 통해 엘피지 연료를 실린더로 분사하며, 이 분사된 이 엘피지 연료는 공기가 혼합한 후 기화하여 엔진을 구동시킨다.
따라서, 엘피지 및 가솔린 겸용 차량은 엘피지 연료 사용이 필요한 기화기(Vaporizer)와 믹서(Mixer) 및 엘피지 연료 탱크(Bomber), 엘피지 연료의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 엘피지 이씨유를 필수적으로 구비되어야 한다.
그러나, 최근 차량에는 이씨유의 인젝터 제어를 통해 LPG를 인젝터(Injector)를 통하여 연소실에 직접 분사 시키는 엘피아이(LPI: Liquefied Petroleum Injection) 방식을 채택하여 별도의 믹서와 증발기를 사용하지 않고, 연비 및 동력 성능이 향상시킬 수 있다.
이러한 일반적인 LPI 차량에 있어 연료 분사 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 탱크(11), 연료 펌프(13), 가스 인젝터(15), 연료차단밸브(16), 연료공급라인 (21), 연료펌프릴레이(18), 연료리턴라인(22), 압력 센서(23), 연료압 레귤레이터(25), 및 서브 이씨유(31)로 구성된다.
상기 연료 탱크(11)는 엘피지 연료를 액화 상태로 저장하고, 점화 스위치(미도시됨)에 온 시 상기 서브 이씨유(31)로부터 공급되는 제어신호에 따라 상기 연료차단 밸브(16)가 열림으로 구동되고 상기 연료 펌프(13)는 상기 서브 이씨유(31)의 제어 신호에 따라 연료공급라인(21)을 통해 상기 연료 탱크(11) 안의 엘피지 연료를 액화 상태로 토출시킨다.
그리고, 상기 점화 스위치의 시동 위치에 설정되면, 상기 가스 인젝터(15)는 상기 연료 펌프(13)에 의해 연료 탱크(11)에서 토출된 엘피지 연료를 액상 상태로 실린더(미도시됨) 내로 분사시킨다.
그리고, 상기 연료리턴라인(22)는 가스 인젝터(15)와 연료 탱크(11) 사이에 설치되어 여분의 엘피지 연료를 연료 탱크(11) 내로 되돌리고, 상기 압력 센서(23)는 상기 연료 리턴라인(22)의 소정 위치에 설치되고, 상기 연료 탱크(11)와 인젝터(15) 간의 연료 압력을 일정하기 유지하기 위하여 상기 연료리턴라인(22)를 통해 되돌려진 엘피지 연료의 압력을 감지하고, 이 감지된 엘피지 연료의 압력을 서브 이씨유(31)에 제공한다.
상기 서브 이씨유(31)는 상기 감지된 연료리턴라인(22) 내의 엘피지 연료압에 따라 연료 탱크(11) 내의 연료압을 산출하고, 상기 산출된 연료 탱크(11) 내의 연료압에 따라 연료리턴라인(22) 내의 연료압과 연료 탱크(11)의 연료압의 차를 연료압 레귤레이터(25)를 통해 5Bar로 일정하게 유지시킨다.
즉, 점화 스위치가 시동 위치에 접속되면, 연료 탱크 내의 압력은 연료 공급 라인의 압력 보다 5BAR 정도 낮게 유지되나 엔진 회전수가 상승하게 되면 연료 분사가 많이 이루어지고, 그로 인해 연료 공급 라인의 압력이 떨어지게 된다. 이러한 연료 공급 라인의 압력의 저하를 감지한 압력 센서는 이 저하된 압력을 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 이러한 연료 공급 라인의 압력을 상승시키기 위하여 연료 펌프를 빠르게 구동시킨다. 이러한 제어부의 제어에 의해 연료 공급 라인의 압력이 소정치 이상 상승되면 연료 펌프의 구동이 제어되고, 동시에 압력 레귤레이터가 작동하여 연료 공급 라인의 압력이 일정하게 유지된다.
그러나, 상기 압력 센서의 고장인 경우 연료 공급 라인의 연료압과 연료 탱크 내의 연료압의 차를 일정하게 유지시키기 위하여 연료 공급 라인의 연료압은 대체 연료압으로 설정된다.
그러나, 일반적인 LPI 차량에 있어, 연료 공급 라인(21)과 연료 리턴 라인(22)의 연료압 차를 일정하게 유지하는 프로그램을 중요한 로직임에도 불구하고, 이에 관련된 장치들, 연료압력센서 및 연료 레귤레이터의 고장으로 인한 연료 라인의 에러를 정확하게 구분하여 진단할 수 없었다. 예를 들어, 연료 레귤레이터가 오픈 상태로 고착되어 연료 공급 시 연료 분사가 충분히 이루어지지 못하는 경우와 연료 펌프의 출입구가 막혀 연료 공급이 원활하게 이루어지지 않아 압력이 떨어지는 경우를 정확하게 구분하여 진단할 수 없었다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실제 압력 정보의 변화가 없음에도 불구하고, 연료압력센서의 고장으로 인한 압력 정보로 인해 압력이 낮아지는 경우 연료가 더 분사되므로 공연비가 과농해지고, 연료 레귤레이터가 오픈 고착 상태이거나 연료 펌프의 에러가 발생되어 연료공급이 이상이 발생된 경우에는 실제 연료 공급 라인에서의 연료 압력이 떨어지고 연료 공급이 부족하여 공연비가 희박해지거나 유지되는 점을 이용하여 연료압력센서의 에러 및 연료 공급라인의 에러를 구분하여 판정함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 엘피아이 자동차의 고장 진단 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 고장 진단 방법은,
연료 공급라인과 연료 리턴 라인의 압력 차를 일정하게 유지되는 자동차의 고장 진단 방법에 있어서,
a) 연료압력센서, 연료 온도 센서, 및 연료 펌프로부터 공급되는 정보를 수신하여 연료 압력 센서의 에러 및 연료 공급 라인의 에러를 구분하여 진단하기 위한 초기 진단 조건을 만족하는 지를 체크하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 초기 진단 조건을 만족하는 경우 메인 이씨유를 통해 공급되는 공연비 정보를 수신하는 단계;
c) 서브 이씨유를 통해 상기 a) 단계의 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 지를 체크하여 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 경우 상기 연료 펌프를 고속으로 실행하는 단계;
d) 상기 b) 단계를 통해 수신된 공연비 정보가 소정치 이하인 지를 체크하고, 상기 공연비가 소정치 이하인(희박한) 경우 상기 연료 공급 라인의 에러인 연료 레귤레이터가 열림 고착된 것으로 판정하고, 공연비 정보가 소정치 이상인 경우 연료압력센서의 이상 낮음으로 판정하는 단계; 및
e) 상기 b) 단계를 통해 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작지 않은 경우 상기 수신된 공연비 정보가 소정치 이하인 지를 체크하고, 상기 공연비가 소정치 이하인 경우 서브 이씨유를 통해 연료압력센서의 이상 높음으로 판정되고, 상기 공연비 정보가 소정치 이상인 경우 연료 공급 라인의 에러인 연료 레귤레이터의 닫힘 고착으로 판정하는 단계로 포함한다.
여기서, 상기 d) 또는 e) 단계에 있어, 상기 연료압력센서의 이상 낮음 상태 또는 이상 높음 상태로 판정된 경우 림프홈(Limp home)을 적용하여 압력을 대체값으로 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 수신되는 공연비 정보를 이용하여 연료공급라인 및 연료압력센서의 에러를 구분하여 판정함으로써, 제품이 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 단 본 발명의 LPI 시스템을 채택한 차량을 일 예로 설명한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 엘피아이 차량의 구성을 보인 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 엘피아이 차량은, 연료압력센서(71), 메인이씨유(73), 연료온도센서(75), 및 연료 펌프(77)의 출력측에 서브 이씨유(79)가 연결된 다.
상기 서브 이씨유(79)는 상기 연료압력센서(71), 메인이씨유(73), 연료온도센서(75), 및 연료 펌프(77)로부터 공급되는 연료압 정보, 공연비 정보, 연료 온도 정보, 및 연료 펌프 구동 정보를 수신하여 각각의 센서 들에 대한 고장을 진단 후 진단 결과에 따라 연료압력센서의 에러 및 연료공급라인을 구분하여 정확하게 진단한다.
즉, 서브이씨유(79)는, 연료압력 센서의 고장 또는 연료공급라인의 고장 시 동일하게 연료압력센서의 압력값이 떨어지는 것은 동일하나 상기 연료압력센서의 압력이 낮아지는 경우 연료가 더 분사되므로 공연비가 과농해지고, 연료 레귤레이터가 오픈 고착 상태이거나 연료 펌프의 에러가 발생되어 연료공급이 이상이 발생된 경우 연료 압력이 떨어지면 연료 공급이 부족하여 공연비가 희박해지거나 유지되는 점을 이용하여 연료공급라인 또는 연료압력센서의 고장을 구분하여 정확하게 진단하도록 구비된다.
이와 같이 구비된 본 발명에 따른 엘피아이 차량에 있어, 점화 스위치(미도시됨)을 온(on)상태임을 나타내는 시동키 신호가 상기 서브 이씨유(79)에 공급되면, 상기 서브 이씨유는 상기 연료 탱크로부터 인젝터까지 연료의 압력을 생성시켜 운전을 위한 조건을 갖춘다.
즉, 점화 스위치가 온되면, 상기 서브 이씨유(79)는 상기 메인이씨유(73)로부터 공급되는 가솔린 인젝션 신호를 수신하여 이 가솔린 인젝션신호에 따라 초기 펌프제어신호를 발생하며, 이 발생된 펌프제어신호에 따라 연료 펌프(77)가 온 상 태로 동작된다. 즉, 연료펌프(77)의 동작에 의해 연료탱크(미도시됨)의 연료는 연료공급라인을 통해 액상 상태로 가스 인젝터에 공급된다.
상기 점화 스위치가 시동 위치에 놓으면, 가스 인젝터의 액상 연료는 분사되고, 이 분사된 액상 엘피지 가스는 에어 클리너(미도시됨)을 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭발 행정을 실행한다. 그리고, 상기 여분의 엘피지 연료는 연료 리턴 라인을 통해 연료 탱크 내로 되돌려진다.
또한, 상기 연료 압력 센서의 값과 연료 온도센서, 연료 조성 모델 값을 통해 모델링된 연료 공급 라인의 압력의 차이가 발생되면, 공연비 정보를 이용한 연료압력센서 및 연료공급라인의 에러를 구분하여 판정한다.
즉, 상기 서브 이씨유(79)는, 연료압력센서의 압력이 낮아지는 경우 연료가 더 분사되므로 공연비가 과농해지고, 연료 레귤레이터의 오픈 고착 상태이거나 연료 펌프의 에러가 발생되면 연료공급이 이상이 발생되어 연료 압력이 떨어지고 연료 공급이 부족하여 공연비가 희박해지거나 유지되는 점을 이용하여 연료공급라인 또는 연료압력센서의 고장을 구분하여 정확하게 진단한다.
즉, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 연료공급라인의 고장이 발생되어 연료압력센서의 압력값이 설정치 보다 높은 경우 공연비가 희박해지고, (B)에 도시된 바와 같이, 연료압력센서의 압력값이 설정치 보다 낮은 경우 공연비가 과농해진다.
도 4는 도 2에 도시된 서브 이씨유의 고장 진단 과정을 설명위한 흐름도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 고장 진단 과정을 설명한다.
우선 상기 서브 이씨유(79)는 연료압력센서, 연료 온도 센서, 및 연료 펌프로부터 공급되는 정보를 수신하여(단계 101) 연료 압력 센서의 에러 및 연료 공급 라인의 에러를 구분하여 진단하기 위한 초기 진단 조건을 만족하는 지를 체크하고(단계 103) 여기서, 초기 진단 조건을 만족하는 경우 메인 이씨유를 통해 공급되는 공연비 정보를 수신한다(단계 105).
이어 상기 서브 이씨유는, 연료 압력 센서의 값과 연료 온도센서, 연료 조성 모델 값을 통해 모델링된 연료 공급 라인의 압력의 차이가 발생되면, 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 지를 체크하여(단계 107) 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 경우 상기 연료 펌프를 고속으로 실행하여(단계 109) 연료공급라인의 연료압을 상승시킨다.
또한, 상기 서브 이씨유는, 상기 단계(105)를 통해 수신된 공연비 정보가 소정치 이하인 지를 체크하고(단계 111), 상기 공연비가 소정치 이하인(희박한) 경우 상기 연료 공급 라인의 에러인 연료 레귤레이터가 열림 고착된 것으로 판정한다(단계 113).
한편, 상기 단계(111)를 통해 공연비 정보가 소정치 ( 연료 학습치 와 공연비 보정치를 합한값) 이상인 경우 상기 서브 이씨유는 연료압력센서의 이상 낮음으로 판정한 후(단계 115), 림프 홈(limp home)의 대체값으로 압력정보를 보정한다(단계 117).
또한, 상기 단계(107)를 통해 연료압력센서의 압력 정보가 설정치(모델링된 값과의 차이에 대한 설정치) 보다 작지 않은 경우 상기 수신된 공연비 정보가 소정 치 이하인 지를 체크하고(단계 119), 상기 공연비가 소정치 이하인 경우 서브 이씨유를 통해 연료압력센서의 이상 높음으로 판정된 후(단계 121), 연료압력센서에 대한 림프홈을 적용하여 대체값으로 압력 정보를 보정한다(단계 123).
한편, 상기 공연비 정보가 소정치 이상인 경우 상기 서브 이씨유는 연료 공급 라인의 에러인 연료레귤레이터의 닫힘 고착으로 판정한다(단계 125).
본 발명의 실시 예에서는 공연비를 이용한 연료압력센서의 고장 및 연료공급라인의 고장을 정확하게 구분하여 진단하고 있으나, 공연비를 이용하여 산소 센서 등의 자동차의 각종 센서의 에러도 진단할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘피아이 차량의 고장 진단 방법은, 연료압력센서의 압력이 낮아지는 경우 연료가 더 분사되므로 공연비가 과농해지고, 연료 레귤레이터가 오픈 고착 상태이거나 연료 펌프의 에러가 발생되어 연료공급라인에 이상이 발생된 경우 연료 압력이 떨어지고 연료 공급이 부족하여 공연비가 희박해지거나 유지되는 점을 이용하여 연료압력센서의 에러 및 연료 공급라인의 에러를 정확하게 구분하여 판정함으로써, 공연비가 희박한 상태에서 압력이 높아짐으로 인해 분사량이 줄어 시동의 꺼짐이 방지되고, 따라서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. a) 연료압력센서, 연료 온도 센서, 및 연료 펌프로부터 공급되는 정보를 수신하여 연료 압력 센서의 에러 및 연료 공급 라인의 에러를 구분하여 진단하기 위한 초기 진단 조건을 만족하는 지를 체크하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 초기 진단 조건을 만족하는 경우 메인 이씨유를 통해 공급되는 공연비 정보를 수신하는 단계;
    c) 서브 이씨유를 통해 상기 a) 단계의 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 지를 체크하여 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작은 경우 상기 연료 펌프를 고속으로 실행하는 단계;
    d) 상기 b) 단계를 통해 수신된 공연비 정보가 소정치 이하인 지를 체크하고, 상기 공연비가 소정치 이하인(희박한) 경우 상기 연료 공급 라인의 에러인 연료 레귤레이터가 열림 고착된 것으로 판정하고, 공연비 정보가 소정치 이상인 경우 연료압력센서의 이상 낮음으로 판정하는 단계; 및
    e) 상기 b) 단계를 통해 연료압력센서의 압력 정보가 설정치 보다 작지 않은 경우 상기 수신된 공연비 정보가 소정치 이하인 지를 체크하고, 상기 공연비가 소정치 이하인 경우 서브 이씨유를 통해 연료압력센서의 이상 높음으로 판정되고, 상기 공연비 정보가 소정치 이상인 경우 연료 공급 라인의 에러인 연료레귤레이터의 닫힘 고착으로 판정하는 단계로 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 고장 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 d) 단계는, 상기 연료압력센서의 이상 낮음 상태로 판정된 경우 림프홈(Limp home)을 적용하여 연료압을 대체값으로 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 고장 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 e) 단계는, 상기 연료압력센서의 이상 높음 상태로 판정된 경우 림프홈(Limp home)을 적용하여 연료압을 대체값으로 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 차량의 고장 진단 방법.
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