KR0142896B1 - 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치 및 증발연료 공급계의 보호장치 - Google Patents

Abstract

연료탱크내에서 발생하는 증발연료를 흡기계에 공급하는 증발연료 공급계의 누출진단을 연료증기압력에 영향받지 않고 양호하게 실행한다.

증발연료배관(2a,2b), 흡수관(3) 및 연료탱크(1)내의 공간용적으로 구성된 증발연료 공급계의 내부공간용적을 기관흡기부압에 의해 소정의 부압으로 흡인한 후 퍼지커트밸브(4)를 폐쇄했을 때, 상기 부압이 대기압을 향해 상승할 때의 압력상승속도를 적어도 두 점에서 검출하고, 이들 압력상승속도의 변화량을 구함으로서 연료탱크(1)내의 연료증기압력이 누출진단정도에 미치는 영향을 배제할 수 있으므로 양호하게 누출진단을 실행할 수 있게 된다.

Description

내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치 및 증발연료 공급계의 보호장치

제1도는 청구항 1에 기재한 발명에 따른 증발연료 누출진단장치의 구성을 도시한 블록도.

제2도는 청구항 2에 기재된 발명에 따른 증발연료 누출진단장치의 구성을 도시한 블록도.

제3도는 청구항 3에 기재한 발명에 따른 증발연료 누출진단장치의 구성을 도시한 블록도.

제4도는 청구항 4에 기재한 발명에 따른 증발연료 공급계의 보호장치의 구성을 도시한 블록도.

제5도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전체 구성도.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 전체 구성도.

제7도는 본 발명의 제1실시예에 따른 흐름도.

제8도는 본 발명의 제1실시예에 따른 소정의 부압 근방에서의 압력변화속도(△P1)와 대기압 근방에서의 압력변화속도(△P2)를 도시한 도면.

제9도는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료증기발생의 유무에 의한 내부공간내의 압력변화속도의 변화량(△△P)을 도시한 도면.

제10도는 본 발명의 제1실시예에 따른 누출면적과 내부공간내 압력변화속도의 변화량(△△P)의 관계 및 누출판정치를 도시한 도면.

제11도는 본 발명의 제2실시예에 따른 전체 구성도.

제12도는 본 발명의 제2실시예에 따른 흐름도.

제13도는 연료온도(T_f)와 연료증기발생량의 관계를 도시한 도면.

제14도는 본 발명의 제2실시예에 따른 누출판정치 보정표.

제15도는 본 발명의 제3실시예에 따른 전체 구성도.

제16도는 본 발명의 제3실시예에 따른 흐름도.

제17도는 본 발명의 실시예에 따른 누출상태 판정방법을 도시한 도면.

제18도와 같은 누출량일 때 연료증기발생의 유무에 따른 내부공간압력의 부압흡인변화(압력저하속도)와 누출감소 압력변화(압력상승온도)를 도시한 타임챠트.

제19도는 본 발명의 제4실시예에 따른 전체 구성도.

제20도는 본 발명의 제4실시예에 따른 연통차단제어를 설명하는 흐름도.

제21도는 종래 실시예에 따른 전체 구성도.

제22도는 종래 실시예에 따른 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:연료탱크 2,2a,2b:증발연료배관

3:흡수관 4:퍼지커트밸브

5:드레인커트밸브 5':연통로

6:압력센서 7:체크밸브

20:연료잔량 게이지 21:연료온도센서

22:필라캡 센서 50:엔진 컨트롤모듈

본 발명은 연료탱크에 저류된 증발연료가 대기중으로 증산하는 것을 방지하기 위한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치 및 연료탱크로부터 흡착수단을 개재하여 흡기계에 이르는 증발연료 공급계의 보호장치에 관한 것이다.

종래에는, 차량의 연료탱크등에서 기화된 증발연료가 대기중에 방출되어 한경파괴의 원인이 되는 것을 방지하기 위해 흡착수단(흡수관)에 흡착된 증발연료를 기관의 흡기부압을 이용하여 흡기통로로 유도하는 증발연료 증산방지장치를 설치하고, 이에 의해, 증발연료를 흡입공기와 함께 연소실내에 흡입시켜 연소시킴으로써(이하, 퍼지처리라 한다) 대기중으로 증발연료가 증산하는 것을 방지하는 것이 제안되고 있다.

그러나, 이런 증발연료 증산방지장치에 후술하는 것과 같은 고장이 나면 그 고장으로 인한 문제가 생기게 된다.

결국, 증발연료배관의 중간에 누출구멍이나 증발연료배관의 접합부에 밀봉 불량부분등이 생긴 경우에는 이 증발연료를 대기중으로 증산시키게 되어 충분하게 그 장치의 효과를 발휘할 수 없었다.

그래서, 예를들면 Environmental Protection Agency(EPA미국 환경 보호청)이나 California Air Resources Board(CAEB캘리포니아주 대기자원국)등은 증발연료배관으로부터 증발연료의 누출량이 허용치 이하인가의 여부를 진단해서 그 허용치를 넘는 경우에는 대책을 강구해 증발연료가 대기중으로 증산하는 것을 미연에 방지하는 것을 요구함과 동시에 그 누출진단장치(고장진단장치) 및 진단방법등을 제안하고 있다.

이런 종래의 증발연료 누출 진단장치를 제21도에 도시한다.

제21도에 의하면, 연료탱크(1)에 증발연료배관(2a)의 일단부가 결합되고 다른 단부는 증발연료를 흡착하기 위한 흡수관(3)에 결합되어 있다. 상기 증발연료배관(2a)의 중간에는 증발연료배관내의 압력을 검출하는 압력센서(6)가 설치되어 있다. 그 압력센서(6)의 신호는 엔진컨트롤모듈(50)에 입력되고, 그 신호에 의해 증발연료배관내의 압력변화속도를 구할 수 있게 하였다.

또, 엔진 컨트롤모듈(50)에는 증발연료의 누출진단용 판정치가 기억되어 있어 판정치와 전술한 압력변화속도를 비교하는 것으로 증발연료의 누출을 진단할 수 있게 하였다.

그리고, 흡수관(3)에 증발연료배관(2b)의 일단부가 결합되고, 다른 단부는 기관의 흡기통로에 결합됨과 동시에 그 중간에 퍼지커트밸브(4)가 설치되어 있다. 흡수관(3)에는 통상의 기관운전시 및 증발연료를 흡기통로로 도입할 때에는 밸브를 개방해서 대기와 연통하고, 누출진단시에는 밸브를 폐쇄해서 대기와 차단할 수 있는 드레인커트밸브(5)가 설치되어 있다.

이런 구성을 갖는 종래의 증발연료 누출진단장치에 의해 제22도에 나타낸 흐름도에 의해 증발연료의 누출진단이 실행된다.

제1단계(도면에서는 S1이라 기재하고 있다. 이하 같음)에서는 소정의 기관운전 상태에서 퍼지커트밸브(4)를 개방함으로써 기관의 흡기부압에 의해 흡수관(3)에 흡착되어 있던 증발연료가 기관에 흡인된다.

제2단계에서는 드레인커트밸브(5)를 폐쇄함으로써 증발연료배관(2a,2b), 흡수관(3), 연료탱크(1)내 공간으로 구성된 증발연료 공급계(이하 증발연료 공급계라 한다)에 기관흡인 부압이 유도된다.

제3단계에서는 증발연료 공급계의 압력이 소정 부압까지 달했는가, 혹은 흡인이 소정 시간 행해졌는가의 여부를 판단한다.

제4단계에서는 퍼지커트밸브(4)를 폐쇄한다. 이것에 의해 부압을 유지하는 내부공간(이하 증발연료배관(2a,2b), 흡수관(3), 연료탱크(1)의 내부공간으로 구성되는 증발연료 공급계를 퍼지커트밸브(4), 드레인커트배브(5)로 폐쇄해서 형성된 공간을 내부공간이라 한다)이 형성된다.

제5단계에서는 내부공간내의 압력변화를 모니터하고, 대기압력을 향하는 압력변화속도(압력상승속도)를 검출한다(제18도 참조).

제6단계에서는 압력변화 속도가 미리 기억되어 있는 판정치와 비교해 큰 경우에는 제7단계로 나아가 증발연료의 누출량이 허용치를 넘고 있다고 진단하고, 압력변화속도가 판정치 이하인 경우에는 제8다계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치 이하라고 진단하도록 되어 있다.

그 후는 제9단계에서 드레인커트밸브(5)를 개방해서 본 순서를 종료한다.

그러나, 이런 종래의 증발연료의 누출진단장치에서는 제18도에 나타낸 것과 같이, 내부공간내의 압력변화속도는 증발연료의 연료증기압력에 크게 영향을 받으므로 누출에 기인한 압력변화속도만을 양호하게 검출하는 것은 곤란하였다. 그래서, 누출진단시 이하와 같은 문제가 있었다. 예를 들면, 대기압력을 향하는 압력변화속도(압력상승속도)에 관해서 누출 판정치를 설정한 경우에 연료탱크내의 연료온도가 높은, 즉, 증발연료량이 적고 연료증기압력이 낮을 때에 맞춰 누출 판정치를 설정했다고 하면 연료온도가 높을 때에는 연료온도가 낮을 때와 비교해 연료증기압력이 높아지므로 압력변화 속도는 겉보기에 커져 실제로 증발연료의 누출량이 허용치를 넘지않는 경우에도 증발연료의 누출이 있다고 진단 될 가능성이 있다.

본 발명은 이런 종래의 실정에 감안된 것으로, 증발연료의 증기압력의 영향을 받지않고 증기연료의 누출진단을 양호하게 실행할 수 있는 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치를 제공하는 것을 제1목적으로 한다.

또, 이런 증발연료의 증기압력을 적극적으로 이용함으로써 증발연료의 누출진단을 할 수 있도록 한 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치를 제공하는 것을 제2목적으로 한다.

그런데, 다른 증발연료 증산방지장치의 고장에 의한 문제점으로는 다음과 같은 것이 있다.

즉, 퍼지커트밸브(4)를 개방해서 흡수관(3)에 흡착된 증발연료를 흡입시킬 때에 드레인커트벨브(5)도 같이 개방하고, 흡수관(3)과 외기(대기 혹은 스로틀밸브의 상류측 흡기통로)를 연통시킴으로써 그 흡입효율을 높일 수 있도록 하고 있지만, 이 때 예를들면, 드레인커트밸브(5)가 고착등으로 패쇄된 채로 있거나, 혹은 드레인커트밸브(5)가 개장된 연통로 자체가 막혀 있는 경우에는 이 연통이 차단되어 상기 증발연료 공급계내의 부압이 과잉으로 증대한다. 이 때문에 예를 들면, 증발연료 공급계중에서도 특히, 구조적으로 약한 연료탱크(1)가 막히는 것을 생각할 수 있다.

그래서, 본 발명의 제3목적은 흡착수단(흡수관)과 외기와의 연통상태의 이상을 검출하고, 그 이상시에 상기 증발연료 공급계내의 부압이 과잉으로 증대함에 의한 고장발생을 피하도록 한 내연기관의 증발연료 공급계의 보호장치를 제공하는 것을 제3목적으로 한다.

이 때문에 청구항 1항에 기재한 발명에 따른 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치는 제1도에 나타낸 것과 같이, 연료탱크 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전상태에서 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시켜 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하려고 하는 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 소정의 조건에서 연료탱크로부터 흡착수단을 개재해서 흡기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단A와, 증발연료 공급계를 기관의 흡기계로만 연통시켰을 때의 증발연료 공급계내의 압력변화속도, 혹은 흡기계로만 연통함으로써 소정 부압에 도달한 증발연료 공급계를 흡기계와 차단한 후의 증발연료 공급계내의 압력변화속도중 어느 한편의 압력변화속도를 적어도 2점 이상 검출하고, 그 압력변화속도의 변화량에 의거해 증발연료 공급계의 누출상태를 진단하는 증발연료 누출진단수단 B를 포함해 구성했다.

청구항 2항에 기재한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치는 제2도에 나타낸 바와 같이, 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전 상태에서 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시켜 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 한 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 소정의 조건에서 연료탱크로부터 흡착수단을 개재해서 흡기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단 A와, 압력검출수단 A로부터의 압력에 관한 정보와 미리 설정된 누출 판정치에 따라 증발연료 공급게의 누출상태를 진단하는 연료 누출진단수단 C와, 연료탱크내에서 연료증기 발생량을 예측 검출하는 연료증기 발생량검출수단D와, 연료증기 발생량검출수단D에 의해 예측 검출된 연료증기 발생량에 따라 누출판정치를 보정하는 누출판정 보정수단E를 포함해 구성했다.

청구항 3항에 기재한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치는 제3도에 도시한 바와 같이, 연료탱크 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전 상태에서 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하려고 한 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연시관에 있어서, 흡착수단의 상류측통로에 개장되어 소정 압력으로 밸브 개방해서 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 통과시키는 체크밸브 F와, 체크밸브와 연료탱크 사이의 증발연료 공급계내 폐공간의 압력을 검출하는 압력검출수단G와, 폐공간이 대기압보다 높게 설정된 소정압력치 이상이 되는 조건을 검출하는 누출진단 개시조건 검출수단 H와, 누출진단 개시조건 검출수단H에 의해 폐공간이 대기압보다 높게 설정된 소정 압력치 이상이 되는 조건을 검출한 후에 압력검출수단 G에 의해 검출된 압력치와 미리 설정된 누출판정치에 의거해 누출상태를 진단하는 증발연료 누출진단수단Ⅰ를 포함해 구성했다.

청구항 4항에 기재한 증발연료 공급계의 보호장치는 제4도에 도시한 바와 같이, 연료탱크 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전 상태에서 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 한 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 연료탱크로부터 흡착수단을 개재해서 흡기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단 A와, 흡착수단과 흡기계의 연통시에 압력검출수단 A에 의해 검출된 압력치가 소정치 이하인 이상(異常)치일 때는 증발연료 공급계와 흡기계의 연통을 차단하는 연통차단수단 J를 포함해 구성했다.

청구항 1항에 기재한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치의 구성에서는 압력검출수단의 신호에 의해 증발연료 공급계와 기관흡기계를 연통해서 증발연료 공급계내를 기관 흡기부압에 의해 흡인할 때의 증발연료 공급계내의 압력변화속도(압력저하속도), 혹은 흡기계에만 연통함으로써 소정 부압에 달한 증발연료 공급계를 흡기계와 차단한 후 증발연료 공급계내의 압력이 대기압력을 향하는 압력변화속도(압력상승속도) 중 어느 한쪽이 압력변화속도를 적어도 두점 이상 검출하고, 그 압력변화속도의 변화량(즉, 압력변화속도의 기울기)을 구한다. 이런 변화량은 제9도에 도시한 바와 같이, 연료증기에 의한 압력변동분을 배제한 증발연료의 누출량에만 의존하는 값이므로 그 변화량을 이용해서 누출진단을 함으로써 연료증기압력이 영향을 배제한 양호한 증발연료의 누출진단이 가능하게 된다.

청구항 2항에 기재한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치의 구성에서는 누출판정치 보정수단에 의해 연료증기 발생량 검출수단에 의해 연료증기 발생량을 예측 검출해서 그 예측에 따라 누출판정치를 연료증기 압력상승분을 고려한 누출판정치로 보정하도록 이루어 졌으므로 연료증기압력의 영향을 배제한 양호한 증발연료의 누출진단이 가능케 된다.

청구항 3항에 기재한 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치의 구성에서는 누출진단 개시조건 검출수단에 의해 체크밸브와 연료탱크 사이의 증발연료 공급계의 폐공간이 대기압보다 높게 설정된 소정 압력치 이상이 되는 조건인가의 여부를 판단하고, 조건이 성립된다고 판단한 경우에는 상기 폐공간의 압력치를 검출해서 그 압력치와 누출 판정치를 비교함으로써 누출진단을 한다. 이것은 제17도에 도시한 바와 같이, 연료탱크내에서 연료증기가 발생하면 그 연료증기 압력의 영향으로 폐공간이 대기압보다 높아지는 것을 적극적으로 이용한 것으로, 검출된 압력치가 누출판정치(대기압근방)보다 높은 경우에는 누출은 없다고 진단하고, 검출된 압력치가 누출판정치 이하인 경우에는 누출이 있다고 진단할 수 있다.

그리고, 청구항 4항에 기재한 증발연료 공급계의 보호장치의 구성에서는 연통차단수단에 의해 흡착수단과 흡기계의 연통시에 압력검출수단에 의해 검출된 압력치가 소정치 이하인 이상치일 때에 증발연료 공급계와 흡기계의 연통을 차단한다. 이에 의해 증발연료 공급계 내의 압력이 과잉으로 증대하는 것이 방지되어, 예를 들면, 구조적으로 가장 약한 연료탱크 등이 막히는 것과 같은 증발연료 공급계의 고장을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예를 첨부 도면에 의거해 설명하기로 한다.

단, 제21도에서 나타낸 종래예와 동일 부분은 동일 부호를 붙인다.

제5도에서 연료탱크(1)에는 윗벽에 증발연료배관(2a)의 일단부가 결합되고, 그 증발연료배관(2a)의 다른 단부는 증발연료를 일시적으로 흡착하는 흡수관(3)에 결합되어 있다. 증발연료배관(2a)의 중간에는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력센서(6)이 설치되어 있다. 여기서, 압력센서(6)가 압력검출수단을 구성한다.

그리고, 흡수관(3)에 증발연료배관(2b)의 일단부가 결합되고, 다른 단부는 기관의 흡기통로에 결합됨과 동시에 그 중간에는 퍼지커트밸브(4)가 설치되어 있다. 또, 흡수관(3)에는 종래예와 같이, 드레인커트밸브(5)가 설치되어 있다.

또, 체크밸브(7)는 종래예와 같이 없어도 관계없지만 갖추어져 있으면 연료탱크(1)와 흡수관(3) 사이에 소정 압력으로 밸브를 개방해서 증발연료를 흡수관(3)으로 보내고, 소정 압력 미만에서 증발연료의 연료탱크(1)로의 역류를 방지할 수 있으므로 확실하게 증발연료를 흡수관(3)에 흡착시킬 수 있으나, 제6도에 도시한 바와 같이, 체크밸브(7)를 바이패스하는 바이패스통로(30)와 그 바이패스통로(30)의 중간에 바이패스밸브(31)를 더해 구성하여 증발연료의 누출을 진단할 때에 바이패스밸브(31)를 개방해서 체크밸브(7)를 바이패스한 상태에서 실행하면 체크밸브(7)의 밸브개방압력의 영향을 받아 누출진단에 오차가 생기는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 누출을 진단한 후에는 바이패스밸브(31)를 폐쇄함으로써 증발연료의 흐름방향을 체크밸브(7)로 규제할 수 있다.

압력센서(6)의 신호는 엔진 컨트롤모듈(50)에 입력되고, 엔진 컨트롤모듈(50)에서 그 신호에 의한 압력변화가 모니터되어 압력변화속도 및 압력변화속도의 변화량(압력변화속도의 기울기)을 구할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 압력변화속도의 변화량은 적어도 두 측정점에서 압력변화속도로부터 구하면 바람직하나, 이런 두 측정점은 소정의 부압근방, 즉, 대기압력근방의 두점이라면 보다 더 바람직하다(제8도 참조).

또, 엔진 컨트롤모듈(50)의 내부메모리에는 증발연료의 누출진단용 판정표가 기억되어 있어 검출한 압력변화속도의 변화량과 그 판정표에 의해 증발연료의 누출진단을 할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 예를 들면 제8도에 도시한 바와 같이, 소정부압에서 대기압력으로 압력이 변화하는 경우에, 소정의 부압 근방에서 압력변화속도(△P1)와, 대기압 근방에서의 압력변화속도(△P2)를 적어도 측정하고, 이런 두점의 압력변화속도의 변화량(△△P=△P1-△P2)을 구한 경우를 일예로써 상세하게 설명하면 연료증기가 발생해서 연료증기압력이 내부공간용적의 압력을 검출할 때에 부가되었다고 하더라도 제9도에 도시한 바와 같이, 내부공간용적내의 압력에 대한 압력변화속도의 직선(△P1과 △P2를 지나는 직선)은 연료증발 압력분만 평행이동하는 경향에 있고, 압력변화속도의 기울기(변화량)(△△P=△P1-△P2)에는 변화가 적다는 특성이 있음을 알 수 있다. 즉, 압력변화속도의 기울기는 연료증발압력의 영향을 거의 받지 않고 누출구멍의 지름(면적)에만 의존하는 값임을 알 수 있다.

따라서, 이 특성을 이용해서 누출구멍면적에 대한 압력변화속도의 변화량(△△P)의 영향을 조사하면, 제10도에 도시한 바와 같은 경향을 얻을 수 있으므로 연료공기압력을 고려한 누출판정치를 설정할 수 있는 것이다.

이런 구성을 갖는 증발연료 누출진단방치에 따른 제7도에 도시한 흐름도에 의거해 엔진 컨트롤모듈(50)은 증발연료 공급계의 누출진단을 실행한다.

제10단계에서는 소정의 기관운전 상태에서 퍼지커트밸브(4)를 개방함으로써 기관의 흡기부압에 의해 흡수관(3)내에 흡착된 증발연료가 기관에 흡인된다.

제11단게에서는 드레인커트밸브(5)를 폐쇄함으로써 증발연료배관(2a,2b), 흡수관(3), 연료탱크(1)내 공간으로 구성되는 증발연료 공급계에 기관흡인 부압이 유도된다.

제12단게에서는 압력센서(6)의 신호를 근거로 증발연료 공급계내의 압력이 소정의 부압에 도달했는가 혹은 흡인이 소정시간 행해졌는가의 여부를 판단한다. 소정의 부압에 도달하지 않았으면, 제11단계로 되돌아 가고, 도달한 경우에는 제13단계로 나아간다.

제13단계에서 퍼지밸브(4)를 닫는다. 이에 의해 부압을 유지하는 내부공간이 형성된다.

제14단계에서는 압력센서(6)의 신호를 바탕으로 내부공간의 압력변화를 모니터하고, 대기압력을 향하는 압력변화속도를 측정하지만 이 때, 제8도에 도시한 바와 같이, 적어도 소정의 부압 근방에서의 압력변화속도(△P1)와 대기압력 근방에서의 압력변화속도(△P2)를 측정하고, 이러한 두 점의 압력변화속도의 변화량(△△P=△P1-△P2)을 구한다. 여기서는 설명을 간단하게 하기위해 두점의 압력변화속도의 차로 했지만 두점 이상을 검출해서 단회귀 분석등에 의해 기울기를 구하여도 무방하다.

여기서, 제15단계에서는 압력변화속도의 변화량(△△P)이 제10도에 도시한 누출판정치를 초과하는 경우에는 제16단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치를 넘었다고 진단하고, 압력변화속도의 변화량(△△P)이 누출판정치 이하인 경우에는 제17단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치 이하라 진단한다. 여기서 제15,16,17단계는 증발연료 누출진단수단을 구성한다.

그리고 나서, 제8단계에서 드레인커트밸브(5)를 개방해서 본 순서를 종료한다.

이렇게 제1실시예에서는 연료증발압력의 영향을 받지않는 압력변화속도의 변화량(기울기)을 구하고, 그 변화량에 의거해 누출진단을 하도록 했으므로 연료증기압의 영향을 고려한 양호한 증발연료의 누출진단을 할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 내부공간내 압력이 대기압력을 향한 압력변화속도(압력상승속도)의 변화량(기울기)을 구하는 방법으로 설명했지만 내부공간 용적내를 부압으로 흡인할 때의 압력변화속도(압력저하속도)의 변화량(기울기)을 구할 수도 있다.

또, 체크밸브(7)를 바이패스하는 바이패스통로(30)와, 그 바이패스통로(30)의 중간에 바이패스밸브(31)를 더해 구성한 경우에는 제11단계에서 바이패스밸브(31)를 개방함으로써 누출진단시에 체크밸브(7)의 개방압력 영향을 받지않도록 할 수 있으므로 누출 위치가 체크밸브(7)보다 연료탱크(1)축에 있는가, 혹은 기관측에 있는가에 따라 발생하는 오차를 적게 할 수 있으므로 보다 양호한 증발연료의 누출진단을 가능하게 한다.

이어, 본 발명의 제2실시예를 첨부한 도면에 의거해 설명하기로 한다.

제2실시예의 구성은 제11도에 도시한 바와 같이, 제1실시예의 구성에 대해 연료탱크(1)에 연료의 온도(T_f)를 검출하는 연료온도센서(20)가 새롭게 설치되고, 연료온도센서(20)에서 출력신호가 엔진컨트롤모듈(50)에 입력된다. 컨트롤유니트(50)에서는 검출된 연료온도(T_f)를 근거로 연료증기발생량(바꿔 발하면 연료증기압력)을 예측 검출할 수 있도록 되어 있다(제13도 참조). 여기서, 연료온도센서(20)와 컨트롤유니트(50)가 연료증기발생량 검출수단을 구성한다.

압력센서(6)의 신호는 종래예와 같이, 엔진 컨트롤모듈(50)에 입력되고, 이 신호에 의거해 증발연료배관내의 압력변화속도를 구할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 제2실시예에서 엔진 컨트롤모듈(50)의 내부 메모리에는 증발연료의 누출진단용 판정치가 기억되어 있어 이 판정치와 검출된 압력변화속도를 비교하는 것으로 증발연료의 누출을 진단할 수 있도록 되어 있으나 제14도에 도시한 누출판정치 보정표와 같이, 연료온도센서(20)에 의해 검출된 연료증기발생량(혹은 연료온도T_f라도 관계없다)에 의거해 연료증기압분을 예측 고려한 누출판정치로 보정하도록 되어 있다. 이러한 누출판정치 보정표가 누출판정치 보정수단을 구성한다.

여기서, 제12도에 도시한 흐름도에 의거해 컨트롤모듈(50)이 실행하는 증발연료의 누출진단에 대해 설명한다.

제20단계에서는 소정의 기관운전상태에서 퍼지커트밸브(4)를 개방함으로써 기관의 흡기부압에 의해 흡수관(3)내에 흡착된 증발연료가 기관에 흡인된다.

제21단계에서는 연료온도센서(20)의 신호에 의거해 연료탱크내의 연료온도T_f를 검출한다.

제22단계에서는 검출된 연료온도T_f가 소정치 이상인가의 여부를 판단한다. 소정치 이상인 경우는 제23단계로 나아가고 소정치보다 낮은 경우에는 누출진단을 금지해서 본 순서를 종료한다.

제23단계에서는 드레인커트밸브(5)를 폐쇄함으로써 증발연료 공급계내에 기관의 흡인부압이 유도된다.

제24단계에서는 압력센서(6)의 신호를 바탕으로 증발연료배관내의 압력이 소정의 부압에 도달했는가, 혹은 흡인이 소정시간 행해졌는가의 여부를 판단한다. 소정의 부압에 도달하지 않았으면 제23단계로 돌아가고, 도달한 경우에는 제25단계로 나아간다.

제25단계에서 퍼지커트밸브(4)를 폐쇄한다. 이에 의해, 부압을 유지하는 내부공간이 형성된다.

제26단계에서 제18도에 도시한 바와 같이, 압력센서(6)의 신호를 바탕으로 내부공간내의 압력변화를 모니터하고, 대기압력을 향한 압력변화속도(압력상승속도)를 검출한다.

제27단계에서 검출된 압력변화속도가 연료온도T_f에 따른 판정치를 초과하는 경우에는 제28단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치를 넘고 있다고 진단하고, 압력변화속도가 판정치 이하인 경우에는 제29단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치 이하라 진단한다. 여기서, 제27, 28, 29단계는 증발연료 누출진단수단을 구성한다.

그 다음, 제30단계에서 드레인커트밸브(5)를 개방해서 본 흐름도를 종료한다.

이런 구성을 갖는 제2실시예에 의하면 연료온도센서(20)에 의해 연료탱크내에 잔존하는 연료온도T_f를 검출하고, 이에 따라 연료증기발생량을 예측하고, 그 예측에 의거해 누출판정치를 연료증기압력분을 고려한 값으로 보정하도록 했으므로 증발연료의 증기압력의 영향을 받지않는 양호한 증발연료의 누출진단을 행할 수 있다.

또, 제2실시예에서는 소정의 부압으로 흡인한 후 대기압력을 향하는 압력변화속도(압력상승속도)를 검출했지만 소의정 부압으로 흡인할 때 압력변화속도(압력저하속도)를 검출하는 경우에도 또한 적용이 가능하다. 또, 연료증기발생량 검출수단으로써 연료온도센서(20)를 이용하지만 기관에 공급되지 않고 연료탱크로 되돌아 오는 고온의 복귀 연료량을 유량계등으로 검출해서 혹은 기관운전조건에 의해 추정해서 이 복귀량의 대소에 따라 연료탱크내의 연료온도를 예측하도록 해도 관계없다.

이어, 본 발명의 제3실시예를 첨부한 도면에 의거해 설명하기로 한다.

제3실시예의 구성은 제15도에 도시한 바와 같이, 제1, 제2실시예에 대해 드레인밸브(5)를 생략한 구성이다. 또, 퍼지커트밸브(4)에 대해서도 본 실시예에서는 누출진단에는 사용하지 않고, 단지 흡수관(3)에 흡착된 증발연료를 기관으로 흡인할 때에만 작동하도록 되어 있다. 그리고, 압력검출수단을 구성하는 압력센서(6)는 그 설치위치가 체크밸브(7)와 연료탱크(1) 사이로 한정된다. 여기서, 압력센서(6)는 이것을 대신해 소정의 압력치 이상에서 온(on)신호를 컨트롤유니트(50)에 출력하는 압력스위치로 할 수도 있다.

한편, 흡수관(3)과 연료탱크(1) 사이의 압력이 대기압보다 높게 설정된 소정의압력치 이상이 되는 조건을 검출하는 누출진단 개시조건 검출수단으로써, 연료탱크내의 연료가 소정의 온도 이상임을 검출하는 연료온도센서(21)가 설치된다. 이것은 제2실시예와 같이, 연료온도센서(21)에 의해 검출된 연료온도에 따라 연료증기 발생량을 예측할 수 있는 것, 즉, 소정의 온도 이상이면 폐공간의 내압이 대기압 이상으로 상승하는 것을 이용하고 있다.

여기서도 제2실시예와 같이, 연료온도를 직접 검출하는 연료온도센서(21) 대신에 기관에 공급되지 않고 연료탱크로 되돌아가는 고온의 복귀 연료량을 유량계등으로 검출 혹은 기관운전조건으로 추정해서 이 복귀량의 대소에 따라 연료탱크내의 연료온도를 예측할 수도 있다.

또, 기관으로의 연료공급 정지중에 연료탱크내의 액체연료가 연료증기로 되어 액체연료량이 감소한 것을 연료게이지(20)등으로 검출해서 누출진단 개시조건을 검출할 수도 있다.

또한, 누출진단 개시조건 검출수단으로써 급유등을 위해 연료탱크 급유구에 설치된 필러캡이 개폐된 것을 검출할 수 있는 필러캡센서(22)를 설치해 그 필러캡센서(22)에 의해 필러캡이 일단 열리고 난 뒤 닫히는 것을 검출해도 무방하다. 이는 필러캡이 열림에 의해 연료탱크(1)내에 증기가 도입되고, 연료탱크(1)내의 포화상태가 해제되어 폐공간의 압력이 개폐하기 전과 비교해 보다 높은 측으로 상승하는 것, 더불어 연료탱크(1)내가 대기압으로 일단 되돌아가는 것을 이용하는 것이다. 예를 들면, 흡수관(3)에 저류되어 있던 증발연료를 기관으로 흡인시킬 때에 연료탱크(1)내에도 기관의 흡기부압을 받아 부압이 되는 경우가 있으나 이런 경우에는 연료증기가 발생하더라도 연료탱크(1)내가 대기압 이하의 부압으로 유지되는 상태인 경우가 있다. 이 경우에 필러캡이 일단 열리고 난 뒤 닫혀짐을 검출해서 연료탱크(1)내가 대기압으로 일단 되돌아가는 것을 조건으로 누출진단을 개시하게 되면 후술하는 누출진단시 오(誤)진단을 방지할 수 있어 극히 유효한 누출진단 개시조건 검출수단이 된다.

연료온도센서(21), 연료게이지(20), 필러캡센서(22)는 각각 단독으로 설치되더라도 누출진단 개시조건 검출수단으로써 성립하는 것이지만 이들을 조합해서 이용하면 검출정도가 보다 향상하는 것이다.

각 누출진단 개시조건 검출수단의 신호는 컨트롤유니트(50)에 입력된다.

그런데, 압력센서(6)의 신호는 엔진 컨트롤모듈(50)에 입력되어 체크밸브(7)와 연료탱크(1)내 공간사이의 폐공간 부분의 압력치가 모니터된다. 그리고, 엔진 컨트롤모듈(50)에서는 이러한 폐공간의 압력치와 미리 설정되어 있는 누출판정치(대기압 근방)를 비교하는 것으로 증발연료의 누출을 진단하도록 되어 있다.

이하, 제16도에 도시한 흐름도에 따른 컨트롤모듈(50)이 실행하는 증발연료의 누출진단에 대해서 설명하기로 한다.

제40단계에서는 상술한 각종 센서의 신호가 컨트롤유니트(50)에 판독된다.

제41단게에서는 이들 각종 신호에 의거해 누출진단 개시조건이 성립되었는가의 여부를 판단한다. 성립되었다고 판다한 경우에는 제42단계로 나아가고 성립되지 않았다고 판단한 경우에는 제40단계로 돌아간다.

제42단계에서는 소정의 시간이 경과했는지의 여부를 판단한다. 소정의 시간이 경과하지 않았으면 제40단계로 돌아가고, 소정의 시간이 경과한 경우에는 제43단계로 나아간다.

제43단계에서는 압력센서(6)의 신호를 바탕으로 공간내의 압력치를 검출한다. 혹은 압력 스위치의 온 신호를 판독해도 무방하다.

제44단계에서는 검출된 압력치를 누출판정치와 비교한다. 제17도에 도시한 바와 같이, 검출된 압력치가 누출판정치 이하인 경우에는 제45단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치를 초과한다고 진단하고, 검출된 압력치가 누출판정치보다 큰 경우에는 제46단계로 나아가 증발연료의 누출량은 허용치 이하라도 진단한다. 혹은 압력스위치의 온,오프신호로 판단하도록 해도 무방하다. 여기서, 제44,45,46단계는 증발연료 누출진단수단을 구성한다.

이렇게, 제3실시예에 따라 증발연료의 증기압력을 적극적으로 이용해서 연료공급계내의 누출상태를 진단함으로써 드레인커트밸브(5)를 필요로 하지않는 간단한 구성으로 누출진단을 실행할 수 있다.

즉, 제1,제2실시예에서, 연료탱크내에 잔존하는 연료의 양에 따라 누출진단의 판정정도가 저하하는 경우(예를 들면, 기관의 흡인부압에 의해 연료탱크로부터 연료 자체가 흡입되어 올라오는 경우)등에는 진단을 하지 않도록 하는 것이 당연하다.

이어, 본 발명의 제3목적인 흡착수단(흡수관)과 외기와의 연통상태의 이상을 검출하고, 이상시에는 증발연료 공급계의 고장을 극복하기 위한 증발연료 공급계의 보호장치에 대해 제4실시예를 참조하여 설명하기로 한다.

제4실시예서 전체구성은 제19도에 도시한 바와 같이, 제5도에 도시한 것과 같은 구성이다. 단, 드레인커트밸브(5)를 개장한 연통로에 새롭게 부호5'가 붙여져 있다.

그리고, 연통차단수단으로써 기능을 갖춘 컨트롤유니트(50)는 이하와 같은 연통차단제어를 실행하는 것으로, 드레인커트밸브(5)가 폐쇄된 경우나 혹은 연통로5'가 어떤 외력에 의해 막혀버리는 경우등의 이상상태를 검출함과 동시에 그 이상상태가 검출된 때에는 퍼지처리를 금지하는 등 증발연료 공급계내의 부압이 극대화해서 증발연료 공급계의 고장, 예를들면, 연료탱크(1)가 막히는 것을 방지한다.

연통차단제어에 관해서는 제20도에 도시한 흐름도에 따라서 설명하기로 한다.

제50단계에서는 기관운전중인가의 여부를 판단한다. 운전중이면 제51단계로 나아가고, 그렇지 않으면 그대로 본 순서를 종료한다.

제51단계에서는 퍼지커트밸브(4)의 개폐상태를 나타내는 플래그FSHUT가 0(밸브개방)인가 1(밸브폐쇄)인가를 판단한다. 0(밸브개방)인 경우에는 제52단계로 나아가고, 1(밸브폐쇄)인 경우에는 제54단계로 나아간다.

제52단계에서는 압력센서(6)에 의해 검출된 증발연료 공급계내의 압력치(부압)가 소정치 이하인가의 여부를 판단한다. 그런데, 퍼지커트밸브(4)를 개방하더라도 드레인커트밸브(5)가 폐쇄된 경우나 연통로 5가 막히지 않는 한 흡수관(3)과 외기가 연통되므로 증기연료 공급계내는 큰 부압이 되지 않는다.

따라서, YES인 경우에는 증발연료 공급계내의 부압이 소정의 부압 이하인 이상부압이 되므로 드레인커트밸브(5)가 폐쇄되었다든가 혹은 연통로5'가 막혔다고 판단해서 제53단계로 나아간다. NO의 경우에는 정상이라 판단해서 그대로 본 순서를 종료한다.

제53단계에서는 연료탱크(1)가 막히는등의 고장발생을 방지할 수 있고, 기관흡기부압이 증발연료 공급계에 유도되지 않도록 퍼지커트밸브(4)를 폐쇄함과 동시에 FSHUT를 1로 해서, 또 다른 루틴에서 실행하는 퍼지처리를 금지한 후 제54단계로 나아간다. 즉, 이 때 그 이상부압이 발생하고 있음을 운전자에게 인지시켜 수리등의 처리를 하도록 하고 있다.

제53단계가 연통차단수단을 구성한다.

제54단계에서는 기관운전이 정지되었는가의 여부를 판단한다. YES인 경우에는 제55단계로 나아가 다시 퍼지커트밸브(4)를 개방하고 FSHUT를 0으로 한 후 본 순서를 종료한다.

한편, NO인 경우에는 기관의 운전이 연속되어 있으므로 연료탱크(1)가 막히는 등의 고장발생을 방지할 수 있게 퍼지커트밸브(4)를 폐쇄 유지해서 본 순서를 종료한다.

이렇게, 제4실시예에 의하면 드레인커트밸브(5)가 고착등에 의해 개방 작동할 수 없는 경우나 연통로5'가 어떤 외력에 의해 막혀버린 경우등의 이상상태를 검출하고, 그 이상상태가 검출되었을 때에는 퍼지처리등을 금지하는 것으로 증발연료 공급계내의 부압의 극대화에 수반하는 증발연료 공급계의 고장, 특히 연료탱크(1)가 막히는 것을 방지할 수 있다. 또 이들의 고장을 운전자에게 인지시켜 처리를 하도록 한다.

그런데, 본 실시예에서는 누출진단용 드레인커트밸브(5)를 갖추는 것에 대해 설명했지만, 드레인커트밸브(5)를 갖추지 않는 것에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

이상 설명했듯이, 청구항 1항에 기재한 발명에 의하면 연료증기압력의 영향을 거의 받지 않는 압력변화속도의 변화량(기울기)을 구하고, 이 변화량에 의거한 누출진단을 하도록 했으므로 연료증기압의 영향을 고려한 양호한 증발연료의 누출진단을 실행할 수 있다.

청구항 2항에 기재한 발명은 연료탱크내에 잔존하고 있는 연료의 온도를 검출하고, 이에 따라 연료증기 발생량을 예측하고, 이 예측을 근거로 누출판정치를 연료증기압력분을 고려한 값으로 보정했으므로 증발연료의 증기압력의 영향을 받지않는 양호한 증발연료의 누출진단을 실행할 수 있다.

청구항 3항에 기재한 발명에 의해 증발연료의 증기압력을 적극적으로 이용해서 연료공급계내의 누출상태를 진단함으로써 드레인커트밸브를 필요로 하지않는 간단한 구성으로 진단을 실행할 수 있다.

또, 청구항 4항에 기재한 발명에 의하면, 흡착수단과 기관흡기계의 연통시, 증발연료 공급계내가 이상부압이 되었을 때에는 연통을 차단하도록 했으므로 증발연료 공급계내의 부압의 극대화에 수반하는 증발연료 공급계의 고장, 특히, 연료탱크가 막히는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 연료탱크 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전상태에서 상기 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 하는 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 소정의 조건에서 상기 연료탱크로부터 흡착수단을 개재해서 흡기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 상기 증발연료 공급계를 기관의 흡기계에만 연통시켰을 때 상기 증발연료 공급계내의 압력변화속도, 혹은 상기 흡기계에만 연통함에 의해 소정의 부압에 도달한 증발연료 공급계를 흡기계와 차단한 후 상기 증발연료 공급계내의 압력변화속도중 어느 한쪽의 압력변화속도를 적어도 두점 이상 검출하고, 상기 압력변화속도의 변화량에 따라서 상기 증발연료 공급계의 누출상태를 진단하는 증발연료 누출진단수단과, 를 포함해 구성함을 특징으로 하는 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치.
2. 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전상태에서 상기 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 하는 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 소정의 조건에서 상기 연료탱크로부터 흡착수단을 개재해서 증기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 상기 압력검출수단으로부터 압력에 관한 정보와 미리 설정된 누출판정치에 따라 상기 증발연료 공급계의 누출상태를 진단하는 증발연료 누출진단수단과, 연료탱크내에서 연료증기 발생량을 예측검출하는 연료증기 발생량검출수단과, 상기 연료증기 발생량 검출수단에 의해 예측 검출된 연료증기 발생량에 따라 상기 누출판정치를 보정하는 누출판정치 보정수단과를 포함해 구성함을 특징으로 하는 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치.
3. 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고, 소정의 기관운전 상태에서 상기 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 하는 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 상기 흡착수단의 상류측 통로에 개장되어 소정의 압력으로 밸브개방해서 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 통과시키는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 상기 연료탱크 사이의 증발연료 공급계내 폐공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 상기 폐공간이 대기압보다 높게 설정된 소정의 압력치 이상이 되는 조건을 검출하는 누출진단 개시조건 검출수단과, 상기 누출진단 개시조건 검출수단에 의해 상기 폐공간이 대기압보다 높게 설정된 소정의 압력치 이상이 되는 조건을 검출한 후에 상기 압력검출수단에 의해 검출된 압력치와 미리 설정된 누출판정치에 따라 누출상태를 진단하는 증발연료 누출진단 수단과, 를 포함해 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 증발연료 증산방지장치의 고장진단장치.
4. 연료탱크의 내부에 저류된 증발연료를 흡착수단에 의해 일시적으로 흡착하고,소정의 기관운전 상태에서 상기 흡착수단을 기관의 흡기계와 연통시키고, 기관의 흡기부압에 의해 흡착수단으로부터 증발연료를 이탈흡인해서 흡기계로 유도해 처리하도록 하는 증발연료 증산방지장치를 갖춘 내연기관에 있어서, 상기 연료탱크에서 흡착수단을 개재해서 흡기계에 이르는 증발연료 공급계내의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 상기 흡착수단과 흡기계의 연통시, 상기 압력검출수단에 의해 검출된 압력치가 소정치 이하인 이상치일 때 상기 증발연료 공급계와의 연통을 차단하는 연통차단수단과, 를 포함해 구성함을 특징으로 하는 내연기관의 증발연료 공급계의 보호장치.