KR101926927B1

KR101926927B1 - Ffv의 엔진 시동 제어 방법

Info

Publication number: KR101926927B1
Application number: KR1020160151109A
Authority: KR
Inventors: 오영규
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2036-11-14
Also published as: US10316814B2; BR102017018853A2; US20180135588A1; CN108071544A; CN108071544B; KR20180053935A

Abstract

본 발명은, FFV(Flexible Feul Vehicle)의 엔진을 크랭킹하는 시동 보조 수단 및 인젝터에 구비된 인젝터 히터를 이용하여 연료를 가열하는 수단을 구비한 차량의 시동 시에 크랭킹 조건 및 연료 가열 조건을 만족한 것으로 판단한 경우에, 크랭킹 중에 인젝터 히터를 가열하여 가열된 연료를 엔진으로 공급하도록 하는 엔진의 시동 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 인젝터 히터의 가열 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 엔진의 냉간 시동시에 주분사 이전에 보조적으로 전분사를 실행함으로써, 에탄올 연료를 사용한 엔진의 겨울철 냉시동시 적은 연료로도 안정적으로 시동을 걸 수 있도록 한다.

Description

FFV의 엔진 시동 제어 방법{ENGINE START CONTROL METHOD FOR FLEXIBLE FUEL VEHICLE}

본 발명은 FFV의 엔진 시동 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에탄올 연료와 같은 바이오 연료를 사용하는 차량의 냉시동 시에 시동성을 향상시킬 수 있는 엔진 시동 제어 방법에 관한 발명이다.

에너지원 다변화, 기후변화협약 대응 및 농업 육성의 측면에서 최근에 자동차 산업에서는 바이오 에너지를 연료로 이용하는 차량을 개발하고 있으며, 원유 가격의 상승으로 인해 가솔린 보다 상대적으로 저렴한 에탄올 연료를 사용하는 차량에 대한 수요가 브라질, 중국, 동남아 등에서 급등하고 있다.

이에 따라 바이오 에탄올등을 연료로서 사용 가능한 FFV(Flexible Fuel Vehicle) 차량이 해외 시장에 활발히 보급중이며, 특히 E85 FFV 차량의 경우 전세계적으로 11만대에서 2015년 1500만대로 기하 급수적으로 확대 보급되고 있다.

특히, 바이오 에너지 중 바이오 에탄올의 경우, 생산가가 낮고 CO₂ 저감 효과가 가솔린 대비 40% 수준으로 매우 높아 사용 비중이 점점 늘어나고 있다. 그러나, 에탄올의 경우, 가솔린(55~70kpa)과 대비하여 낮은 증기압(40kpa 이하)으로 인해, 휘발성이 작고, 기화가 잘 되지 않아 100% 농도의 에탄올 연료를 사용하는 차량의 경우 초기 시동성에 문제가 발생할 수 있으며, 특히 겨울 철 냉시동시에는 이러한 문제가 더욱 심각하게 된다.

이와 같은 차량의 초기 시동성 문제를 위한 종래의 해결 방안으로, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서 각각 제시된 방안들이 고려되고 있다.

특허문헌 1에서는 겨울철 냉시동시의 시동성을 개선하기 위한 보조 연료 탱크 시스템에 대해서 개시하고 있다. 보조 탱크에는 냉시동용 공급 연료가 저장되어 시동시 엔진으로 공급되는데, 이러한 냉시동용 공급 연료는 가솔린 또는 농도가 22% 이하인 에탄올이 사용된다. 이러한 방식에서는 냉각수 온도를 기준으로 하여 보조 탱크 측의 연료 공급을 결정한다. 만약 냉각수 온도가 일정 수준 이하이면 냉시동성 향상을 위해 보조 탱크에 저장되어 있는 냉시동용 연료를 냉시동 라인을 통해 엔진으로 공급하며, 시동 후에는 보조 탱크로부터의 연료 공급이 중단되고 다시 주 연료탱크를 통해 연료가 공급되게 된다.

한편, 특허문헌 2에서는 연료를 가열하여 엔진에 공급하는 방법에 대해서 개시하고 있다. 이러한 방식에서는 IG On 시에 ECU는, 연료 펌프로 삽입된 히터로 전원을 공급하여 가열함으로써, 시동 후 토출되는 연료의 온도를 높여주어 에탄올 연료가 갖는 낮은 증기압 문제를 해결하고 있다.

특허문헌 1과 같은 방식에서는 필수적으로 보조 연료탱크를 엔진룸 내부에 설치하여야 하기 때문에, 엔진룸 내부의 레이아웃이 복잡해지고, 보조 연료탱크 설치에 따른 제조 원가가 상승되는 문제가 있다. 또한, 차량의 충돌 발생 시에, 보조 연료탱크로부터 누유가 발생하여 안전사고가 발생할 수 있으며, 보조 연료탱크의 저장 용량이 적어 자주 연료를 보충해주어야 하는 문제가 있다.

특허문헌 2와 같은 방식에서는, 원가 절감, 충돌로 인한 누유, 냄새 유입 등의 관점에서는 특허문헌 1의 방식에 비해서는 유리하지만, 히팅된 연료를 엔진으로 공급시에 열손실이 발생하게 되면, 시동성 개선 효과가 저하되는 문제가 있다. 이를 위해 연료 라인의 외부에 보호재 등을 추가할 수 있으나, 기온이 극히 낮은 지방에서는 상기한 방법으로도 열손실을 효과적으로 저감하기 어려우며, 히터 장치를 극히 짧은 시간에 목표 연료 온도를 도달하기에는 무리가 따른다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-1490907호 특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 제10-0980882호

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 FFV 차량의 시동 시에, 가열 기능을 갖춘 인젝터를 이용하여 연료를 가열하여 공급하는 경우에 있어서, 보다 적은 연료로 단시간에 효과적으로 시동을 걸 수 있는 시동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 엔진 시동 제어 방법은, FFV(Flexible Feul Vehicle)의 엔진을 크랭킹하는 시동 보조 수단 및 인젝터에 구비된 인젝터 히터를 이용하여 연료를 가열하는 수단을 구비한 차량의 시동 시에 크랭킹 조건 및 연료 가열 조건을 만족한 것으로 판단한 경우에, 크랭킹 중에 인젝터 히터를 가열하여 가열된 연료를 엔진으로 공급하도록 하는 엔진의 시동 제어 방법에 있어서, 인젝터 히터의 가열 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 엔진의 냉간 시동시에 주분사 이전에 보조적으로 전분사를 실행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 복수의 각 기통의 크랭크 각도를 측정하여, 측정된 각도를 기초로 소정값을 초과하여 TDC에 근접한 기통에 대해 전분사를 실시하도록 한다.

바람직하게는, 상기 측정된 각도가 상기 소정값을 이하인 경우에는, 모든 기통에 대해서 전분사를 실시하도록 한다.

바람직하게는, 상기 전분사를 실시한 후, 주분사 전에 상기 인젝터 히터를 이용해 가열된 연료를 전분사한 뒤에 주분사를 실시하도록 한다.

바람직하게는, 상기 인젝터 히터의 가열 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 전분사 이후에 일정 시간 동안 연료 공급을 중단하고 스로틀을 폐쇄한 상태에서 크랭킹을 실시하는 드라이 클랭킹(dry cranking)을 실시한다.

바람직하게는, 상기 드라이 클랭킹의 실시 후, 스로틀 개도를 측정하고, 측정된 스로틀 개도가 일정값을 초과한 경우에는 스로틀을 개방하여 전분사를 실시한다.

바람직하게는 상기 드라이 클랭킹의 실시 후, 상기 스로틀 개도가 상기 일정값 이하인 경우에는 다시 스로틀을 폐쇄한 상태에서 크랭킹을 실시한다.

바람직하게는, 상기 전분사를 실시한 후, 주분사 전에 상기 인젝터 히터를 이용해 가열된 연료를 전분사한 뒤에 주분사를 실시한다.

바람직하게는 상기 차량의 냉시동 시에 IG On 상태를 만족한 이후 상기 크랭킹 조건을 만족하기 전에, 측정된 냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 미만인 경우에는, 크랭킹 이전에 상기 인젝터 히터를 이용하여 소정 시간 동안 인젝터를 먼저 가열하도록 한다.

본 발명에 따른 FFV의 엔진의 시동 제어 방법에 의하면, 증기압이 낮은 에탄올 연료를 사용한 엔진의 겨울철 냉시동 시에도 안정적으로 시동을 걸 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 FFV의 엔진의 시동 제어 방법에 의하면, 증기압이 낮은 에탄올 연료를 사용한 엔진의 겨울철 냉시동 시, 인젝터 히팅과 더불어 전분사를 실시함으로써, 보다 적은 연료량으로 신속하게 시동을 걸 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 FFV의 엔진의 시동 제어 방법에 의하면, 인젝터 히터를 이용하여 인젝터를 가열하는 것과 더불어 전분사를 실시함으로써, 보다 적은 양의 에너지 및 히팅 시간의 경우에도 시동을 안정적으로 걸 수 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 시동 제어 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 에탄올 엔진의 드라이 클랭킹의 효과를 나타내기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 다른 실시예에 따른 시동 제어 방법에서의 드라이 클랭킹의 작동 상태를 나타내는 신호도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법을 실시한 경우의 엔진 RPM의 시간에 따른 변화를 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법을 실시한 경우의 연료 소모량과 람다량을 나타내는 도면

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법은 에탄올 연료 등 바이오 연료를 사용하는 FFV(Flexible Feul Vehicle)의 엔진의 시동을 제어하는 방법이다. FFV의 엔진은 에탄올 연료를 저장하는 연료탱크의 내부에는 연료레일에 연료를 공급하기 위하여 연료 펌프가 장착되고, 바람직하게는 시동 시에 연료 압력을 보충하기 위한 저압 펌프를 구비한다. 연료탱크에서 연료 펌프의 작동으로 엔진까지 공급된 에탄올 연료는 캠 축에 의해 동작하는 고압펌프에 의해 설정된 소정의 압력까지 가압되어 연료레일에 공급된다.

한편, FFV의 엔진의 흡기관에는 ETC(Electronic Throttle Control)에 의해 개도가 제어되는 스로틀 밸브가 설치되고, 이 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 밸브 검출 센서가 구비된다.

그리고, 엔진의 각 기통에는 스로틀 밸브를 통해 흡입되는 공기를 도입하는 흡기 매니폴드가 설치되며, 흡기 매니폴드의 흡기 포트 근방에는 각 기통에 연료를 분사하기 위한 인젝터가 구비되고, 엔진의 실린더 헤드에는 분사된 연료를 점화하기 위한 점화 플러그가 구비된다.

인젝터에 공급된 연료는 인젝터 내의 노즐부에 공급되고 노즐부의 니들에 머무른 후, 인젝터에 공급되는 전원에 의해 솔레노이드가 작동하면 니들이 개방 작동되게 되고, 니들 주변의 연료는 그 하부로 분사되게 된다. 이 때, 공급되는 에탄올 연료를 가열하기 위하여, 노즐부의 니들 주면에는, 전류 공급 시에 열을 공급하는 히터가 구비되어, 히터에 의해 방출되는 열에 의해 연료가 가열됨으로써, 냉시동 시에도 연료의 무화가 촉진될 수 있도록 한다.

그리고, 엔진의 실린더 블록에는 엔진을 냉각하기 위한 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 센서가 구비되어 있으며, 엔진의 크랭크 축의 회전 시에 크랭크 축의 각도를 측정하기 위한 크랭크 축 포지션 센서가 구비된다. 또한, 크랭크 축에는 엔진의 시동 시에 크랭크 축을 크랭킹하기 위한 시동 보조 수단으로서 모터로 구동되는 스타터가 구비된다.

상기한 각종 센서로부터 출력된 신호는 ECU에 입력되고, ECU는 연료 공급, 점화 장비 등에 관한 각종 장비등을 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1에 도시된 내용에 따르면, 엔진 크랭킹에 의한 인젝터 히팅 제어에 앞서, 바람직하게는 인젝터 히터를 이용한 연료의 충분한 가열을 위해 인젝터를 사전에 가열하는 히팅 제어를 실시하도록 한다(S100). 이를 위해 먼저 ECU는 운전자에 의한 시동 키 온(IG Key On) 상태에 있는지 여부를 판단한다(S110). IG On 상태에서는 후술하는 시동 제어를 실시하게 된다.

이때, 연료 탱크에 장착되어 엔진에 연료를 공급하기 위한 저압 펌프는 고정된 시간만큼 작동하거나, 연료 압력이 시동을 위해 필요한 설정값 이하인 경우에는 시동에 필요한 구간만큼만 현재의 연료 압력값을 기준으로 한 설정 시간만큼 작동하게 된다(S120).

그리고, ECU는 냉각수 온도 센서를 통해 냉각수 온도를 측정하거나 또는 외기 온도 센서를 통해 차량 밖의 외기 온도를 측정(S130)하여. 냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 미만인지 여부를 판단한다(S140).

측정된 냉각수 온도 또는 외기 온도가 미리 정해지 설정값 미만인 경우에는 인젝터 히터를 이용하여 연료를 가열하지 않으면, 에탄올 연료의 낮은 증기압으로 인해 시동이 어렵게 되는바, 크랭킹을 실시하기 전에 인젝터 히터를 작동시켜, 인젝터를 미리 가열하도록 한다(S150).

ECU는 인젝터 히터를 가동한 시간이 미리 정해진 설정값을 초과하는 지 여부를 판단(S160)한 후, 작동 시간이 설정값을 초과한 것으로 판단된 경우에 저압 펌프와 인젝터 히터의 작동을 모두 중단한다(S170). 인젝터 히터의 작동과 저압 펌프의 작동은 연동하여 이루어지며, 따라서, 인젝터 히터의 작동이 중단되면 저압 펌프의 작동도 중단하게 된다.

ECU는 냉각수 온도, 대기압 등의 조건 등을 판단하여 스타터와 같은 시동 보조 수단에 의해 크랭킹을 실시할 조건을 만족하는지 여부를 판단하고(S180)하고 크랭킹을 실시할 조건을 만족하지 않는다고 판단되는 경우 시동 제어를 중단한다.

그리고, 크랭킹 조건이 만족된다고 판단되는 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시동 제어 방법에서의, 크랭킹 시의 히팅 제어 단계로 진입하게 된다(S200).

크랭킹 시의 히팅 제어 단계에 진입하게 되면, ECU는 다시 냉각수 온도 센서 또는 외기 온도 센서를 통해 엔진 냉각수 온도 또는 외기 온도를 측정하여, 크랭킹 시에 인젝터 히터를 구동하여 연료를 가열 공급할 필요가 있는 지 여부를 판단(S210)한다.

냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 이상인 경우에는 현재 상태의 연료를 그대로 공급하여도 시동에 문제가 없는 것으로 판단하여 후술하는 인젝터 히팅 및 전분사 제어를 실시하지 않고 그대로 크랭킹을 실시하여 시동을 하게 된다.

한편, 냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 미만인 경우에는 낮은 에탄올의 증기압을 고려하여 연료가 가열 공급될 수 있도록 인젝터 히터를 이용하여 인젝터를 가열(S220)한다.

그리고, ECU는 인젝터 히터를 구동한 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 것으로 판단되는 경우, 후술하는 바와 같이, 엔진의 실린더 내부로 주분사에 앞서 전분사를 실시함으로써, 시동성을 향상시키는 제어를 실시하게 된다.

전분사 제어를 실시하기에 앞서, ECU는 복수의 각 기통별 크랭크 각도를 크랭크 축 포지션 센서로부터의 신호를 통해 측정한다(S240). 크랭크 축의 외주에는 크랭크 축이 소정의 각도로 회전할 때마다 일정한 펄스 신호를 출력하도록 하는 크랭크 축 포지션 센서를 장착하고 있고, 이 센서의 출력값을 통해, 각 기통별 피스톤이 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 중 어느 위치에 있는지 여부를 판단할 수 있다.

ECU는 복수의 각 기통별 크랭크 각도를 크랭크 축 포지션 센서로부터의 신호를 통해 측정한 결과, 피스톤이 상사점에 근접한 기통의 크랭크 각도를 미리 정해진 설정값과 대비한다(S250). 그 결과 피스톤이 상사점에 근접한 기통에 있어서의 크랭크 각도가 설정값 이하인 경우, 즉 해당 피스톤이 일정 정도 이상 상사점에 근접한 상태가 아닌 경우에는 모든 기통에 대해 에탄올 연료의 주분사에 앞선 전분사를 실시한다.

주분사 이전에 조기 분사로서 전분사를 실시하게 되면 실린더 내에 연료(vapor)의 웅덩이가 발생하며, 그 이후에 크랭킹시 기화하여 실린더 라이너 내에 자연스럽게 분포되어 들어가게 된다. 따라서, 증기압이 낮은 에탄올 연료를 사용하는 경우에도, 크랭킹 시작 시간을 단축할 수 있고, 연료의 공급량 및 히팅 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 만약 전분사를 실시하지 않고 일반 분사를 실시하게 되면 위와 같은 효과를 달성하게 되는 것은 불가능하게 된다.

한편, ECU는 복수의 각 기통별 크랭크 각도를 크랭크 축 포지션 센서로부터의 신호를 통해 측정한 결과, 피스톤이 상사점에 근접한 기통의 크랭크 각도를 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 즉 상사점에 근접한 기통의 피스톤 위치가 일정 정도 이상 상사점에 근접한 것으로 판단하여, 상사점에 근접한 기통에 대해서만 전분사를 실시하도록 한다(S270). 나머지 기통들의 경우 2회전 이후에 점화가 실시되기 때문이다.

그리고, 인젝터 히터에 의해 충분히 가열된 전분사를 실시한 뒤 일반 분사(주분사)를 실시하여 엔진의 시동을 걸게 된다(S280).

아래의 표 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예와 같이, 전분사를 실시한 경우와 실시하지 않은 경우에서의 소모 연료량, 크랭킹 시작 시간, 시동 시간 및 인젝터 히팅에 필요한 에너지등을 비교한 결과이다.

냉시동시 조건	전분사 미실시	전분사 실시
전분사 연료량(g)	0.00	2.36
사전 가열 시간(sec)	7.68	4.10
월 웨팅 연료량(g)	2.20	0.02
매니폴드 압력(kPa)	56.8	55.9
후속 공급 연료량(g)	0.81	0.61
전체 가열된 연료량(g)	3.01	0.63
크랭킹 개시 시간(sec)	2.42	2.24
전체 시동 시간(sec)	10.10	6.34
시동을 위해 소모된 전체 히터 에너지(kJ)	5.43	3.67

상기 표 1에 의하면, 인젝터 히터를 가열 시에 주분사에 앞서 전분사를 실시하게 되면, 연료가 기화되지 않고 액체로 남아 실린더 벽을 흐르게 되는 월 웨팅(wall wetting) 현상이 크게 저감(2.20->0.02g)됨을 알 수 있다. 또한, 크랭킹 시에 기화될 수 있을 정도의 시간과 에너지만을 이용하여 먼저 전분사를 실시하고, 크랭킹 과정에서 기화되어 실린더 내에 자연스럽게 분포되게 되므로, 에탄올 연료의 낮은 증기압을 고려한 긴 가열 시간 및 과도한 에너지 공급이 불필요하게 되는바, 크랭킹 개시 시간(약 8% 감소) 및 전체 시동 시간(37% 감소)을 감소시킬 수 있으며, 시동을 위한 가열된 연료의 공급을 현저히 절약(89% 감소)할 수 있다.

하기의 표 2는 인젝터 히터를 가동하였을 때와 가동하지 않았을 때의 에탄올 연료의 배기가스에 포함된 오염물질의 생성량 변화를 나타내고 있다.

배기가스 내 유해 가스의 생성양(평균, g/km)				인젝터 히팅 여부
THC	CO	NMHC	NMHC-ETOH	인젝터 히팅 여부
0.15	0.45	0.116	0.015	히터 OFF
0.05	0.31	0.002	0.007	히터 On
67	32	81	53	감소량(%)

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 인젝터 히터를 가동하였을 때, 배기 가스 중 유해가스의 발생량이 최소 32%에서 최대 81% 까지 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 이를 통해, 인젝터 히터를 가동함으로써, 증기압이 낮은 에탄올의 경우에도 연소를 안정적으로 실시할 수 있음을 알 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 시동 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 도 1에서 앞서 설명한 인젝터 사전 히팅 단계에 대해서는 도 2의 실시예와 중복되는 바, 반복된 설명은 생략하도록 한다.

도 2의 단계 S180에서 ECU는 크랭킹 조건을 만족하는 것으로 판단하게 되면, 크랭킹 히팅 제어 단계로 진입(S300)하게 된다.

크랭킹 시의 히팅 제어 단계에 진입하게 되면, ECU는 다시 냉각수 온도 센서 또는 외기 온도 센서를 통해 엔진 냉각수 온도 또는 외기 온도를 측정하여, 크랭킹 시에 인젝터 히터를 구동하여 연료를 가열 공급할 필요가 있는 지 여부를 판단(S310)한다.

냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 이상인 경우에는 현재 상태의 연료를 그대로 공급하여도 시동에 문제가 없는 것으로 판단하여 후술하는 인젝터 히팅 및 전분사 및 드라이 크랭킹(Dry Cranking) 제어를 실시하지 않고 그대로 크랭킹을 실시하여 시동을 하게 된다.

한편, 냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 미만인 경우에는 낮은 에탄올의 증기압을 고려하여 연료가 가열 공급될 수 있도록 인젝터 히터를 이용하여 인젝터를 가열(S320)한다.

그리고, ECU는 인젝터 히터를 구동한 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 것으로 판단되는 경우(S330), 후술하는 바와 같이, 엔진의 실린더 내부로 주분사에 앞서 전분사를 실시하는 것과 더불어 드라이 크랭킹을 실시한다.

도 4는 본 발명에 따른 바람직한 다른 실시예에 따른 시동 제어 방법에서의 드라이 클랭킹의 작동 상태를 나타내는 신호도이다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 전분사 및 후속하는 드라이 클랭킹의 경우, 전분사를 실시한 이후, 인젝터 히터에 의한 히팅이 계속 중에, ETC에 의해 스로틀 개도가 폐쇄되어, 외기의 공급이 중단되고, 연료 공급과 점화를 지연시킨 상태에서 시동 보조 수단에 의해 크랭킹을 실시한다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, ETC는 일정 시간동안 스로틀을 폐쇄 제어한 뒤 다시 개방하게 된다.

이러한 드라이 크랭킹 상태에 의하면, 크랭킹에 의해 실린더 내부가 흡기 진공이 상태를 형성할 수 있어, 필요한 진공 증기 및 연료량을 손쉽게 증가시킬 수 있고 내부를 진공으로 함으로써 적은 증기로도 연소가 용이하게 발생할 수 있다. 따라서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 드라이 크랭킹을 통해 실린더 내부 압력을 ①상태에서 ② 상태로 이동시켜, 100% 농도의 에탄올 연료과 같이 낮은 증기압을 갖는 연료인 경우에도, 충분한 기화가 이루어질 수 있어 겨울철 시동성 문제를 해결할 수 있다.

따라서, 드라이 크랭킹을 실시하기 전에, 인젝터 히터를 사용하여 일정 정도 가열된 인젝터를 이용하여 전분사를 실시하고, 전분사된 연료가 드라이 크랭킹 과정에서 용이하게 기화하여 실린더 연소실 내부로 퍼질 수 있으므로, 상술한 바와 같이, 단시간 내에 시동을 완료할 수 있으며, 겨울철 냉시동시에 필요한 히터 에너지를 저감할 수 있고, 전체 소모 연료량을 크게 저감할 수 있다.

한편, ECU는 전분사 및 드라이 크랭킹 이후에 ETC 설정 개도에 관한 신호를 수신하고, 개도 값이 설정값을 초과하는지 여부를 판단한다(S350).

ETC 개도가 설정값을 초과한 것으로 판단되는 경우, ETC를 개방하고 전분사를 실시(S360)하고, 인젝터 히터에 의해 가열된 연료의 전분사 이후에 주분사를 실시(S380)한다.

한편, ETC 개도가 설정값 이하로 판단되는 경우, 안정적 시동을 위해 ECU는 다시 스로틀 개도를 폐쇄하도록 ETC를 제어하고, 전분사를 실시하지 않는다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 FFV의 엔진 시동 제어 방법을 실시한 경우의 효과를 비교예와 대비한 결과이다.

도 5에서는 인젝터 히팅 모드와 함께 전분사를 실시한 경우와 실시하지 않은 경우의 엔진 RPM을 대비하고 있다. 여기서 V BATT은 배터리의 전압을 나타낸다. 도 5에서도 도시된 바와 같이, 인젝터 히팅과 더불어 전분사를 실시한 경우에는 전분사를 실시하지 않은 경우에 비해 엔진의 출력 RPM이 단시간에 더 높이 증가하게 되는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 FFV의 엔진 시동 제어 방법을 실시함으로써, 조속히 그리고 안정적으로 시동을 완폭할 수 있음을 알 수 있다.

도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 인젝터 히터를 가동한 경우와 가동하지 않은 경우에 있어서 시동에 필요한 연료량과, 람다 센서를 이용한 배기 가스의 람다값을 대비한 결과이다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 인젝터 히터를 시동시 필요 연료량이 현저히 저감되는 것을 알 수 있다. 그리고, 인젝터 히터를 On 하였을 때, Off의 경우와 대비하여 배기 가스의 람다값이 현저히 높음을 알 수 있다.

Claims

FFV(Flexible Feul Vehicle)의 엔진을 크랭킹하는 시동 보조 수단 및 인젝터에 구비된 인젝터 히터를 이용하여 연료를 가열하는 수단을 구비한 차량의 시동 시에 크랭킹 조건 및 연료 가열 조건을 만족한 것으로 판단한 경우에, 크랭킹 중에 인젝터 히터를 가열하여 가열된 연료를 엔진으로 공급하도록 하는 엔진의 시동 제어 방법에 있어서,
상기 인젝터 히터의 가열 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 엔진의 냉간 시동시에 주분사 이전에, 실린더 내부에 연료 웅덩이를 형성할 수 있도록 보조적으로 전분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제1항에 있어서,
복수의 각 기통의 크랭크 각도를 측정하여, 측정된 각도를 기초로 소정값을 초과하여 TDC에 근접한 기통에 대해 전분사를 실시하도록 하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제2항에 있어서,
상기 측정된 각도가 상기 소정값을 이하인 경우에는, 모든 기통에 대해서 전분사를 실시하도록 하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 전분사를 실시한 후, 주분사 전에 상기 인젝터 히터를 이용해 가열된 연료를 전분사한 뒤에 주분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제1항에 있어서,
상기 인젝터 히터의 가열 시간이 미리 정해진 설정값을 초과한 경우, 전분사 이후에 일정 시간 동안 연료 공급을 중단하고 스로틀을 폐쇄한 상태에서 크랭킹을 실시하는 드라이 클랭킹(dry cranking)을 실시하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제5항에 있어서,
상기 드라이 클랭킹의 실시 후,
스로틀 개도를 측정하고, 측정된 스로틀 개도가 일정값을 초과한 경우에는 스로틀을 개방하여 전분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제6항에 있어서,
상기 드라이 클랭킹의 실시 후,
상기 스로틀 개도가 상기 일정값 이하인 경우에는 다시 스로틀을 폐쇄한 상태에서 크랭킹을 실시하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제6항에 있어서,
상기 전분사를 실시한 후, 주분사 전에 상기 인젝터 히터를 이용해 가열된 연료를 전분사한 뒤에 주분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.
청구항 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차량의 냉시동 시에 IG On 상태를 만족한 이후 상기 크랭킹 조건을 만족하기 전에, 측정된 냉각수 온도 또는 외기 온도가 설정값 미만인 경우에는, 크랭킹 이전에 상기 인젝터 히터를 이용하여 소정 시간 동안 인젝터를 먼저 가열하도록 한 것을 특징으로 하는 FFV의 엔진 시동 제어 방법.