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KR102589024B1 - 혼합연료 분사 제어방법 - Google Patents

혼합연료 분사 제어방법 Download PDF

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KR102589024B1
KR102589024B1 KR1020180026115A KR20180026115A KR102589024B1 KR 102589024 B1 KR102589024 B1 KR 102589024B1 KR 1020180026115 A KR1020180026115 A KR 1020180026115A KR 20180026115 A KR20180026115 A KR 20180026115A KR 102589024 B1 KR102589024 B1 KR 102589024B1
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Abstract

본 발명은 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 분사모드를 변경하여 냉시동 성능을 개선하고 EM을 최소화시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 냉시동조건 만족시, 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI분사모드와, MPI분사와 GDI분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법이 소개된다.

Description

혼합연료 분사 제어방법{BLENDING FUEL INJECTION CONTROL METHOD FOR VEHICLES}
본 발명은 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 분사모드를 적절하게 변경하여 냉시동시 시동성을 개선하고 EM(배출가스)를 최소화시키는 혼합연료 분사 제어방법에 관한 것이다.
최근 유가 상승 및 온실가스 배출 규제 등으로 인해 바이오연료에 대한 관심이 증가하고 있고, 이에 에너지원 다변화, 기후변화협약 대응 및 농업육성 등의 측면에서 수송용 대체연료로서 바이오에탄올 보급이 활성화되고 있다.
이러한, 바이오에탄올 보급 확대방안으로 고농도 바이오에탄올 사용이 가능한 바이오에탄올 함량 가변 전용차량(FFV : Flexible Fuel Vehicle)이 활발히 보급중에 있고, 특히 에탄올 함량 비율이 86%인 E85 FFV 차량의 경우 그 숫자가 점차 확대되고 있는 실정에 있다.
즉, 바이오 에탄올의 경우 생산가가 낮아지고 있고, CO2 저감효과(가솔린 대비 40% 수준)가 크기 때문에, 사용비중이 점차 늘어나고 있다.
특히 브라질을 포함 남미의 경우 FFV차량의 비중이 약 75%일 정도로 비중이 점차 높아지고 있다.
다만, 에탄올 함량이 100%인 연료를 사용하는 경우, 가솔린의 증기압(55~70kpa) 대비하여 에탄올의 증기압이 낮아(40kpa 이하), 겨울철이나 외기온이 낮은 지역 등에서는 시동성 문제가 발생하는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 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.
KR 10-2016-0072899 A KR 10-01305611 B KR 10-2012-0127918 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 분사모드를 적절하게 변경하여 냉시동시 시동성을 개선하고 EM(배출가스)를 최소화시키는 혼합연료 분사 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단하는 냉시동판단단계; 컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출하는 검출단계; 및 컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제1분사제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1분사제어단계에서는, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, MPI분사모드로 혼합연료를 분사하고; 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하며; 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상시, GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
상기 제1분사제어단계 이후에, 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서는, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역에서 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하며, 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서는, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역 및 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역 및 중부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시하고, 고부하영역에서의 GDI분사는 2단분사를 실시할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서는, 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상시, 저부하영역, 중부하영역, 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서, 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상이고 제3기준함량 미만시, 저부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시하고, 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서, 상기 에탄올함량이 제3기준함량을 이상이되 100%가 아닌 경우, 저부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시하고, 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 3단 분할분사를 실시할 수 있다.
상기 제2분사제어단계에서, 상기 에탄올함량이 100%인 경우, 저부하영역과 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 3단 분할분사를 실시할 수 있다.
상기 MPI & GDI분사모드에서는 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 MPI분사에 따른 연료분사량과 GDI분사에 따른 연료분사량의 비율이 결정될 수 있다.
상기 MPI분사시, 흡기행정 초기의 피스톤 상사점을 기준으로 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 연료분사시기를 소정 각도만큼 진각 또는 지각하여 분사할 수 있다.
상기 GDI분사모드로 1단분사시, 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사하고; 상기 GDI분사모드로 2단 분할분사시, 제1분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사하고, 제2분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심 부분에서 소정 각도동안 연료를 분사하며; 상기 GDI분사모드로 3단 분할분사시, 제1분사와 제2분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 100°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 간헐적으로 분사하고, 제3분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심 부분에서 소정 각도동안 연료를 분사할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 냉시동시에 에탄올 연료 함량에 따라 MPI분사와 GDI분사 비율을 적절하게 변경하여 분사하고, 또한 냉시동 이 후 차량의 주행 과정에서도 에탄올 함량과 차량의 부하에 따라 MPI분사와 GDI분사 비율을 적절하게 변경하여 분사함으로써, 냉시동에 따른 차량의 시동성을 개선하고, EM(배출가스)을 최소화시키는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 혼합연료 분사 제어과정을 순차적으로 도시한 흐름도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 혼합연료 분사시스템을 개념적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 시동 초기 이 후에 에탄올함량 및 부하영역에 따라 결정되는 분사모드를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 MPI분사시의 분사시기를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 GDI분사시의 분사시기를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 2b를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 냉시동판단단계에서는 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
예컨대, 차량의 시동을 위한 엔진 크랭킹 이전에 이그니션 온 상태에서, 냉각수온과, 엔진오일온도와, 외기온 및 차량의 고도 등의 출력값을 입력받아 차량의 냉시동 여부를 판단하게 된다. 상기 출력값들은 수온센서, 유온센서, 대기온센서 및 고도계 등을 통해 컨트롤러에 입력될 수 있다.
다음으로, 검출단계에서는, 컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출할 수 있다.
예컨대, 연료탱크 내에 마련된 에탄올센서를 통해 혼합연료 내의 에탄올 비율과 온도, 점도 및 전도성 등을 감지할 수 있고, 이를 통해 연료 내의 에탄올 함량을 검출하여 컨트롤러에 입력할 수 있다.
그리고, 제1분사제어단계에서는, 컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 초폭회전수는 엔진 크랭킹에 따른 시동 초기에, 엔진회전수가 상승하여 피크치에 도달한 시점의 엔진회전수로 설정할 수 있다.
그리고, 도 2a와 같이 상기 MPI & GDI분사모드의 경우, MPI분사시에 저압펌프를 작동하고 GDI분사시에 고압펌프를 작동하여 MPI분사 및 GDI분사를 실시할 수 있으나, 다른 방안으로 도 2b와 같이 고압펌프를 작동하여 MPI분사 및 GDI분사를 함께 실시하도록 구성할 수도 있다.
상기 제1분사제어단계의 구성에 대해 조금 더 구체적으로 설명보면, 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, MPI분사모드로 혼합연료를 분사할 수 있다.
즉, 에탄올 함량이 27.5% 미만인 경우, MPI분사 방식으로 혼합연료를 분사하게 된다.
그리고, 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사할 수 있다.
즉, 에탄올 함량이 27.5% 이상이고 70% 미만인 경우, MPI분사 방식과 GDI분사 방식을 혼용하여 혼합연료를 분사하게 된다.
또한, 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량이 제2기준함량 이상시, GDI분사모드로 혼합연료를 분사하게 된다.
즉, 에탄올 함량이 70% 이상인 경우, GDI분사 방식으로 혼합연료를 분사하게 된다.
이에, 상기한 구성에 따르면, GDI분사의 경우 안정적인 점화를 통해 연소 속도가 향상됨으로서, 연소안정성이 향상되는바, 외기온이 낮거나 추운 계절에 차량의 시동성을 향상시킬 수 있게 된다.
다만, 일반적인 주행 상황의 경우, GDI분사 방식이 MPI분사 방식보다 EM(배출가스) 배출이 상대적으로 악화하는 경향을 나타내므로, 냉시동시 에탄올 함량이 낮은 경우에는 MPI분사 방식을 적용하여 연료를 분사하게 된다.
따라서, 냉시동시에 에탄올 연료 함량에 따라 MPI분사와 GDI분사 비율을 적절하게 변경하여 분사함으로써, 냉시동에 따른 차량의 시동성을 개선하고, EM(배출가스)을 최소화시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기 제1분사제어단계 이후에, 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
즉, 엔진 크랭킹에 따른 시동 초기에는 제1분사제어단계에 따른 분사 제어전략에 따라 분사모드를 결정하여 연료를 분사하고, 시동 이 후에는 상기 제2분사제어단계에 따른 분사 제어전략에 따라 분사모드를 결정하여 연료를 분사할 수 있다.
상기 제2분사제어단계의 일례로서, 도 3a와 같이 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역에서는 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하며, 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 에탄올 함량이 27.5% 미만인 경우, 저부하영역에서는 MPI분사 방식으로 연료를 분사하고, 중부하영역에서는 MPI분사 방식과 GDI분사 방식을 병행하여 연료를 분사하고, 고부하영역에서는 GDI분사 방식만으로 연료를 분사하게 된다.
이때에, MPI분사 방식과 GDI분사 방식을 병행하는 MPI & GDI분사모드에서는 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 MPI분사에 따른 연료분사량과 GDI분사에 따른 연료분사량의 비율이 결정될 수 있다.
예컨대, 동일한 중부하영역에서도 엔진토크가 상대적으로 낮은 영역은 높은 영역에 비해 MPI분사 비율이 GDI분사 비율보다 높게 제어되어, 연료를 분사할 수 있게 된다.
여기서, 상기 저,중,고부하영역은 소정 엔진회전수 이하에서 엔진토크의 크기에 따라 결정이 될 수 있는 것으로, 엔진토크가 상대적으로 작은 영역이 저부하영역, 상대적으로 큰 영역이 고부하영역으로 구분될 수 있고, 이는 이하에서 기재되는 내용 모두에 해당된다.
아울러, 상기 제2분사제어단계의 다른 예로서, 도 3b와 같이 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역 및 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 에탄올 함량이 27.5% 이상이면서 70% 미만인 경우, 저부하영역에서는 MPI분사 방식과 GDI분사 방식을 병행하여 연료를 분사하고, 중부하 및 고부하영역에서는 GDI분사 방식만으로 연료를 분사하게 된다.
다만, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만인 경우일 때에, MPI & GDI분사모드 및 GDI분사모드에서 실시되는 GDI분사는 1단분사 또는 다단분사 방식으로 연료를 분사할 수 있다.
예컨대, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역 및 중부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시할 수 있다.
그리고, 상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 고부하영역에서의 GDI분사는 2단분사를 실시할 수 있다.
한편, 상기 제2분사제어단계의 또 다른 예시로서, 도 3c와 같이 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상인 경우에는, 저부하영역, 중부하영역, 고부하영역 모두에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
물론, 이 경우 상기 GDI분사모드에서 실시되는 GDI분사 역시 1단분사 또는 다단분사 방식으로 연료를 분사할 수 있다.
상기 에탄올 함량을 기준으로 조금 더 구분하여 설명하면, 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상이고 제3기준함량 미만시, 저부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시할 수 있다.
그리고, 상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상이고 제3기준함량 미만시, 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시할 수 있다.
여기서, 상기 제3기준함량은 에탄올 함량 85%일 수 있다.
아울러, 도 3d와 같이 상기 에탄올함량이 제3기준함량 이상이되 100%가 아닌 경우에는, 저부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시할 수 있고, 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 3단 분할분사를 실시할 수 있다.
그리고, 도 3e와 같이 상기 제2분사제어단계에서, 상기 에탄올함량이 100%인 경우, 저부하영역과 중부하영역 및 고부하영역 모두에서 GDI분사는 3단 분할분사를 실시할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2분사제어단계에서, 상기 MPI분사를 실시하는 경우, 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 연료분사시기를 소정 각도만큼 진각 또는 지각하여 분사하도록 제어할 수 있다.
여기서, 흡기행정에서의 피스톤 상사점은 배기행정에서 흡기행정으로 진행되는 과정에서 피스톤이 최상단으로 이동한 시점일 수 있다.
즉, MPI분사 방식으로 연료를 분사하는 경우, 엔진부하에 따라 배기행정 중 흡기밸브가 닫힌 상태에서 분사가 이루어지거나, 흡기밸브가 열린 상태에서 분사가 이루어지도록 연료분사시기를 약 -200 ~ 200°진각 또는 지각하여 분사할 수 있고, 이와 함께 가변밸브 제어시스템(CVVT)을 이용하여 흡기밸브의 개폐시기를 동시에 조절함으로써, 차량의 시동성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
더불어, 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2분사제어단계에서 상기 GDI분사 중 도 5의 (a)에 도시된 1단 분사의 경우, 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 흡기행정 초기에 분사가 이루어지도록 제어하게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사시기와 대비할 때에 약 10 ~ 120°진각하여 분사되는 것일 수 있다.
아울러, 상기 GDI분사 중 도 5의 (b)에 도시된 2단 분할분사의 경우, 제1분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사할 수 있고, 제2분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심에 해당하는 시점에서 소정 각도동안 연료를 분사할 수 있다.
예컨대, 제1분사는 흡기행정 초기에 분사가 이루어지도록 제어하게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사시기와 대비할 때에 약 10 ~ 120°진각하여 분사하는 것일 수 있다. 다만, 상기 제1분사 이 후에 제2분사가 실시되기 때문에 제1분사의 분사종료시기는 1단 분사시의 분사시간과 대비할 때에 10~30°가량 앞당겨져 분사시간이 줄어들게 된다.
이어서, 2단 분할분사의 제2분사는 압축행정 중간에 분사가 이루어지도록 제어하게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사종료시점과 대비할 때에 분사종료시점이 약 10~30°가량 딜레이될 수 있다.
계속해서, 상기 GDI분사 중 도 5의 (c)에 도시된 3단 분할분사의 경우, 제1분사와 제2분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 100°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 간헐적으로 분사할 수 있고, 제3분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심 부분에서 소정 각도동안 연료를 분사할 수 있다.
예컨대, 제1분사는 1단 분사 및 2단 분사시와 마찬가지로 흡기행정 초기에 분사가 이루어지도록 제어하게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사시기와 대비할 때에 약 10 ~ 120°진각하여 분사하는 것일 수 있다. 다만, 상기 제1분사 이 후에 제2분사가 실시되기 때문에 제1분사의 분사종료시기는 2단 분사시의 분사시간과 대비할 때에 10~30°가량 앞당겨지게 됨으로써, 분사시간이 줄어들게 된다.
그리고, 3단 분할분사의 제2분사는 제1분사 이 후에 흡기행정 내에서 분사가 이루어지게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사시기와 대비할 때에 약 50 ~ 200°진각하여 분사하는 것일 수 있다.
또한, 3단 분할분사의 제3분사는 압축행정 중간에 분사가 이루어지도록 제어하게 되는데, 이는 에탄올이 함유되지 않은 가솔린 연료의 분사종료시점과 대비할 때에 분사종료시점이 약 10~30°가량 딜레이된 것일 수 있다.
이하에서는, 도 1a, 1b 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 혼합연료의 분사 제어과정을 전반적으로 설명하기로 한다.
차량의 시동시 엔진크랭킹 이전에 이그니션 온 상태에서, 냉각수온, 엔진오오일온도, 외기온 등의 검출값을 이용하여 현재 차량이 냉시동 조건을 만족하는지 판단한다(S10).
판단 결과, 냉시동 조건을 만족하는 경우, 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출한다(S20).
이어서, 엔진 크랭킹시, 에탄올 함량이 27% 미만인 경우, MPI분사방식으로 연료를 분사하고(S30), 에탄올 함량이 27% 이상이면서 70% 미만인 경우 MPI분사방식과 GDI분사방식을 병행하여 연료를 분사하며(S40), 에탄올 함량이 70% 이상인 경우 GDI분사방식으로 연료를 분사한다(S50).
이 같은 연료분사 제어는 시동 초기에 이루어지는 것으로, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 실시하게 된다(S60).
이에, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달하는 경우, 엔진회전수와 엔진토크의 관계로서 차량의 부하영역을 결정한다(S70).
이어서, 에탄올 함량과 차량의 부하영역에 따라 연료분사모드를 변경하여 제어하게 되는데, 에탄올 함량이 27.5% 미만인 경우, 저부하영역에서는 MPI분사방식으로 연료를 분사하고, 중부하영역에서는 MPI분사방식과 GDI분사방식을 병행하여 연료를 분사하여 고부하영역에서는 GDI분사방식으로 연료를 분사한다(S80).
그리고, 에탄올 함량이 27.5% 이상이면서 70% 미만인 경우 저부하영역에서는 MPI분사방식과 GDI분사방식을 병행하여 연료를 분사하고, 중부하영역과 고부하영역에서는 GDI분사방식으로 연료를 분사한다(S90).
또한, 에탄올 함량이 70% 이상이면서 85% 미만인 경우 저부하영역에서는 GDI 1단 분사로 연료를 분사하고, 중부하영역과 고부하영역에서는 GDI 2단 분할분사로 연료를 분사한다(S100).
또, 에탄올 함량이 85% 이상이되 100% 가 아닌 경우 저부하영역에서는 GDI 2단 분할분사로 연료를 분사하고, 중부하영역과 고부하영역에서는 GDI 3단 분할분사로 연료를 분사한다(S110).
마지막으로, 에탄올 함량이 100%인 경우 저부하영역과, 중부하영역 및 고부하영역에서 GDI 3단 분할분사로 연료를 분사한다(S120).
상술한 바와 같이, 본 발명은 냉시동시에 에탄올 연료 함량에 따라 MPI분사와 GDI분사 비율을 적절하게 변경하여 분사함으로써, 냉시동에 따른 차량의 시동성을 개선하고, EM(배출가스)을 최소화시키게 된다.
더불어, 냉시동 이 후 차량의 주행 과정에서도 에탄올 함량과 차량의 부하에 따라 MPI분사와 GDI분사 비율을 적절하게 변경하여 분사함으로써, EM(배출가스)을 최소화시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (13)

  1. 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단하는 냉시동판단단계;
    컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출하는 검출단계; 및
    컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제1분사제어단계;를 포함하고,
    상기 제1분사제어단계 이후에,
    엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계;를 더 포함하며,
    상기 제2분사제어단계에서,
    상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역 및 중부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시하고,
    고부하영역에서의 GDI분사는 2단분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1분사제어단계에서는,
    상기 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, MPI분사모드로 혼합연료를 분사하고;
    상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하며;
    상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상시, GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2분사제어단계에서는,
    상기 에탄올 함량이 제1기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역에서 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하며, 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2분사제어단계에서는,
    상기 에탄올 함량이 제1기준함량 이상이고 제2기준함량 미만시, 저부하영역에서 MPI & GDI분사모드로 혼합연료를 분사하고, 중부하영역 및 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2분사제어단계에서는,
    상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상시, 저부하영역, 중부하영역, 고부하영역에서 GDI분사모드로 혼합연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  8. 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단하는 냉시동판단단계;
    컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출하는 검출단계; 및
    컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제1분사제어단계;를 포함하고,
    상기 제1분사제어단계 이후에,
    엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계;를 더 포함하며,
    상기 제2분사제어단계에서,
    상기 에탄올 함량이 제2기준함량 이상이고 제3기준함량 미만시,
    저부하영역에서의 GDI분사는 1단분사를 실시하고,
    중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  9. 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단하는 냉시동판단단계;
    컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출하는 검출단계; 및
    컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제1분사제어단계;를 포함하고,
    상기 제1분사제어단계 이후에,
    엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계;를 더 포함하며,
    상기 제2분사제어단계에서,
    상기 에탄올함량이 제2기준함량보다 큰 제3기준함량 이상이되 100%가 아닌 경우,
    저부하영역에서의 GDI분사는 2단 분할분사를 실시하고,
    중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 3단 분할분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  10. 컨트롤러가 차량으로부터 확보 가능한 출력값에 의해 냉시동조건을 만족하는지 판단하는 냉시동판단단계;
    컨트롤러가 상기 냉시동조건을 만족하는 것으로 판단시, 가솔린과 에탄올이 혼합된 혼합연료 내의 에탄올 함량을 검출하는 검출단계; 및
    컨트롤러가 엔진 크랭킹시, 엔진회전수가 초폭회전수에 도달할 때까지 상기 혼합연료 내의 에탄올 함량에 따라 MPI(Multi-Point Injection)분사모드와, MPI분사와 GDI(Gasoline Direct Injection)분사를 병행하는 MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제1분사제어단계;를 포함하고,
    상기 제1분사제어단계 이후에,
    엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역 별로 상기 MPI분사모드와, MPI & GDI분사모드와, GDI분사모드 중 하나의 연료분사모드를 선택하여 혼합연료를 분사하도록 제어하는 제2분사제어단계;를 더 포함하며,
    상기 제2분사제어단계에서,
    상기 에탄올함량이 100%인 경우,
    저부하영역과 중부하영역 및 고부하영역에서의 GDI분사는 3단 분할분사를 실시하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 MPI & GDI분사모드에서는 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 MPI분사에 따른 연료분사량과 GDI분사에 따른 연료분사량의 비율이 결정되는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 MPI분사시, 흡기행정 초기의 피스톤 상사점을 기준으로 엔진회전수와 엔진토크의 관계로 결정되는 부하영역에 따라 연료분사시기를 소정 각도만큼 진각 또는 지각하여 분사하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 GDI분사모드로 1단분사시, 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사하고;
    상기 GDI분사모드로 2단 분할분사시, 제1분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 90°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 분사하고, 제2분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심 부분에서 소정 각도동안 연료를 분사하며;
    상기 GDI분사모드로 3단 분할분사시, 제1분사와 제2분사는 흡기행정에서의 피스톤 상사점을 기준으로 지각방향의 100°구간 내에서 소정 각도동안 연료를 간헐적으로 분사하고, 제3분사는 압축행정에서의 피스톤 하사점과 피스톤 상사점 사이의 중심 부분에서 소정 각도동안 연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 혼합연료 분사 제어방법.
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