KR100391427B1 - 자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차의 증발가스 조정장치는, 연료계가 장착된 차량에서 연료탱크의 증발가스 압력을 검출하기 위한 압력 감지수단과; 상기 압력 감지수단에 의해 검출되는 증발가스 압력을 인가받아 상기 차량의 연소실내로 분사되는 연료량을 상기 증발가스의 압력에 따라 조정하기 위한 전자제어수단과; 상기 연료탱크내 증발가스를 수집하여 저장하기 위한 캐니스터와; 상기 연료탱크에서 발생된 증발가스가 상기 캐니스터내로 유입되는 동안에 상기 캐니스터의 압력을 조정하기 위하여 상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되는 압력 조정수단과; 상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되어 상기 캐니스터에 저장된 증발가스를 상기 연소실로 전달하기 위한 퍼지 유입 조정수단을 포함하여 이루어져, 엔진의 공연비 제어 성능의 향상과 배기가스의 저감을 가능케 한다.

Description

자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING OF PURGE GAS FOR A VEHICLE}

본 발명은 자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료계가 장착된 차량에서 연료탱크내의 증발가스 압력을 직접 계측하여 실린더 블록의 연소실내로 유입되는 증발가스 유입량을 계산하여 연료 분사량을조정하기 위한 자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 연료탱크와 연료펌프 등을 포함하는 연료계가 장착된 차량에서 상기 연료탱크내의 증발가스(Purge Gas)는 적정한 기술적 수단에 의해 엔진의 실린더 블록내 연소실로 유입되어 연소된다. 그래서 연료탱크내에 증발가스가 누적되지 않도록 한다.

이러한 증발가스 조정 기능은 증발가스 조정장치에 의해 수행되며, 연료탱크내의 연료 증발가스는 퍼지가스 제어밸브를 통하여 연소실내로 유입되어 연소된다.

도1에는 일반적인 자동차의 증발가스 조정장치의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

도1에 따르면, 연료탱크(11)내에서 발생되는 연료의 증발가스는 캐니스터(13)로 인입된다. 이때 퍼지제어밸브(14)는 폐쇄되어 있으며, 전자제어수단(도시되지 않음)은 배기 다기관에 장착된 산소센서(도면에는 도시되지 않음)의 신호거동을 모니터링 하여 상기 증발가스에 대한 상태 정보를 메모리 등의 저장매체에 저장하게 된다. 상기 전자제어수단은 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 구현되는 것이 일반적이다.

상기 전자제어수단은 설정된 조건이 만족되는 경우에 상기 퍼지제어밸브(14)를 개방하여 캐니스터(13)내의 증발가스를 흡기 다기관(15)으로 유출시킨다. 그러면 상기 증발가스가 엔진의 연소실(도시되지 않음)내로 인입되어 상기 연소실내로 분사되는 연료와 함께 연소된다.

그러므로 상기 퍼지제어밸브(14)의 개방에 따라 상기 산소센서의 신호거동이변하게 된다. 이는 연소실로 유입되는 증발가스에 의해 공연비가 영향을 받기 때문이다. 상기 퍼지제어밸브(14)의 폐쇄시와 개방시에 있어서, 상기 산소센서의 신호거동에 차이가 발생됨으로써 상기 퍼지제어밸브(14)를 통한 증발 가스량을 추정할 수 있다.

그래서 상기 퍼지제어밸브(14)가 개방되는 경우, 상기 전자제어수단은 이전에 추정된 증발 가스량을 기초로 연소실로의 증발가스 유입량에 의한 영향을 고려하여 연료 인젝터(도시되지 않음)의 연료 분사량을 보정하게 된다.

즉, 상기 전자제어수단은 퍼지제어밸브(14)의 온/오프를 반복하면서 증발 가스량에 따른 연료 분사량을 피드백 제어하기 되는 것이다.

그러나, 이상 설명한 종래기술은, 배기 다기관 내의 산소센서에 의한 피드백 검출을 통해 연료탱크내의 증발 가스량을 추정하게 되므로 그 추정치의 신뢰도가 높지 못한 문제점이 있다.

이처럼 증발 가스량을 산소센서로 피드백 검출하여 간접적으로 추정하기 때문에, 외부적인 간섭 요인에 의한 간섭이 발생시에는 상기 전자제어수단이 연료 분사량을 부적절하게 보정함으로써 엔진의 공연비를 저하시키거나 배출가스를 증대시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료계가 장착된 차량에서 연료탱크내의 증발가스 압력을 직접 계측하여 실린더 블록의 연소실내로 유입되는 증발가스 유입량을 계산하여 연료 분사량을 조정하기 위한 자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 자동차의 증발가스 조정장치의 구성도.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 증발가스 조정장치의 구성도.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법의 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : ECU 21 : 연료탱크

22 : 압력센서 23 : 캐니스터

24 : 캐니스터 밸브 25 : 퍼지 제어 밸브

26 : 흡기 다기관 27 : 쓰로틀 밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 증발가스 조정장치는, 연료계가 장착된 차량에서 연료탱크의 증발가스 압력을 검출하기 위한 압력 감지수단과; 상기 압력 감지수단에 의해 검출되는 증발가스 압력을 인가받아 상기 차량의 연소실내로 분사되는 연료량을 상기 증발가스의 압력에 따라 조정하기 위한 전자제어수단과; 상기 연료탱크내 증발가스를 수집하여 저장하기 위한 캐니스터와; 상기 연료탱크에서 발생된 증발가스가 상기 캐니스터내로 유입되는 동안에 상기 캐니스터의 압력을 조정하기 위하여 상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되는 압력 조정수단과; 상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되어 상기 캐니스터에 저장된 증발가스를 상기 연소실로 전달하기 위한 퍼지 유입 조정수단을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법은, 자동차의 증발가스 조정장치가 장착된 차량에서 전자제어수단이 상기 차량내 감지수단으로부터 엔진의 작동 상태에 대한 데이터를 인가받아 기본 연료 분사량을 산정하고, 설정된 퍼지 조건의 성립 여부를 판단하는 단계와; 상기 퍼지 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 퍼지 유입 조정수단 및 압력 조정수단을 제어하여 캐니스터에 증발가스가 축적되도록 하고 상기 산정된 기본 연료량에 따라 연료 분사량을 조절하는 단계와; 상기 기본 연료량에 따른 연료 분사량 조절이 수행되면, 상기 전자제어수단은 압력 감지수단에 의해 검출되는 증발가스 압력에 따른 연료량 보정치를 산정하고, 상기 산정된 연료량 보정치에 따라 연료 분사량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이러한 구성을 통해 본 발명은, 차량의 연료탱크내에서 발생되는 증발가스의 압력을 압력 감지수단으로 직접 계측하여 퍼지 유입 조정수단을 통해 연소실내로 유입되는 증발가스 유입량을 계산하고, 상기 계산된 증발가스 유입량에 따라 연료 분사량을 조정하게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도2에는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 증발가스 조정장치의 블록도가 도시되어 있고, 도3에는 도2의 장치에 적용되는 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법의 순서도가 도시되어 있다.

도2에 따르면, 본 발명의 전자제어수단은 ECU(20)로 구현되고, 압력 감지수단은 기체의 증발압에 따라 그 출력 전압치가 가변되는 압력센서(22)로 구현되며, 압력 조정수단(24)은 상기 ECU(20)에서 인가되는 전기적인 신호에 따라 개폐 조정될 수 있는 엑츄에이터가 구비된 캐니스터 밸브로 구현되고, 퍼지 유입 제어수단은 상기 ECU(20)에 의해 인가되는 전기적인 신호에 연동하는 퍼지제어밸브(25)로 구현된다.

그래서 연료탱크(21)에 저장된 연료의 증발가스 압력은 압력센서(22)에 의해 검출되어 ECU(20)로 전달된다.

그리고 캐니스터(23)는 상기 연료탱크(21)에서 발생된 증발가스를 수집하여저장하기 위한 것으로, 상기 캐니스터(23)에는 상기 연료탱크(21)로부터 증발가스가 유입되는 유로와 축적된 증발가스를 엔진의 흡기 다기관(26)으로 방출하기 위한 유로가 설치된다.

더불어 캐니스터 밸브(24)는 상기 ECU(20)의 제어신호에 따라 개폐 작동됨으로써, 상기 캐니스터(23)내 증발가스의 방출을 방지하고 상기 연료탱크(21)의 부압 및 정압을 방지한다.

또한, 퍼지제어밸브(25)는 상기 ECU(20)의 제어신호에 따라 개폐 작동되는 것으로, 밸브 개방시에는 상기 캐니스터(23)내 축적된 증발가스를 엔진의 흡기 다기관(26)으로 방출하는 역할을 담당한다.

그리고 상기 ECU(20)는 차량내 각 요소에 장착되는 감지수단에 의해 검출되는 엔진 상태에 대한 데이터를 인가받아 상기 엔진의 연소실내로 유입되는 연료량을 조정한다. 이때 엔진의 연소실내로 유입되는 연료량은 상기 흡기 다기관(26)내로 유입된 증발가스와 연료 인젝터(도시되지 않음)에서 분사되는 분사 연료량의 합이 된다. 그러므로, 상기 ECU(20)은 최적의 공연비 제어를 위하여 상기 증발가스가 연소실로 유입되는지 여부에 따라 상기 연료 인젝터의 분사 연료량 또는 쓰로틀 개도량을 적정하게 보정하게 된다.

상기 ECU(20)로 인가되는 엔진 상태 데이터를 검출하는 감지수단으로는, 상기 압력센서(22) 이외에도, 엔진 회전수 및 엔진 부하를 검출하기 위한 크랭크 포지션 센서 및 쓰로틀 포지션 센서와, 냉각수의 온도를 검출하기 위한 수온센서 등이 포함된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 의한 조정장치를 설명하였으며, 이하에서는 상기 조정장치에 적용되는 제어방법을 설명한다.

도3에 따르면, 차량내 장착된 증발가스 조정장치에서 ECU(20)는 각 감지수단에 의해 검출되어 인가되는 신호를 해석하여 엔진의 상태에 대한 각종 정보를 수집한다. 바람직하게는 상기 ECU(20)에 의해 수집되는 정보에는 엔진 회전수, 엔진 부하, 냉각수온 및 쓰로틀 개도량이 포함되도록 한다(ST21).

상기 단계 ST21에서 엔진 상태 정보가 수집되면, 상기 ECU(20)는 상기 수집된 정보에 근거하여 최적의 공연비 제어를 위한 기본 연료 분사량을 산정한다(ST22).

상기 단계 ST22에서 기본 연료 분사량이 산정된 후, 상기 ECU(20)는 상기 수집된 정보를 이용하여 설정된 퍼지 조건이 성립되는지 여부를 판단한다(ST23).

그래서 상기 퍼지 조건이 성립됨을 확인하면, 상기 ECU(20)는 퍼지제어밸브(25)와 캐니스터 밸브(24)를 제어하여 캐니스터(23)를 완전 밀폐 시스템으로 유지시킨다. 이러한 상태는 상기 퍼지제어밸브(25) 및 캐니스터 밸브(24)를 모두 폐쇄시킴으로써 달성될 수 있다(ST24).

상기 단계 ST24에 의해 캐니스터(23)가 완전 밀폐되면, 상기 ECU(20)는 상기 단계 ST22에서 산정된 기본 연료 분사량에 따른 연료 분사 제어를 수행한다(ST25).

그리고 기본 연료 분사량에 따른 연료 분사 제어가 수행되는 동안, 상기 ECU(20)는 압력센서(22)의 검출신호를 인가받아 연료탱크(21)내의 증발가스 압력을 측정한다. 이때 캐니스터(23)가 밀폐되어 있으므로, 연료탱크(21)내의 압력을 측정하여 상기 측정된 압력을 증발가스의 압력으로 보게 된다.

이처럼 증발가스의 압력(또는 연료탱크내의 압력)이 측정되면, 상기 ECU(20)은 퍼지제어밸브(25) 및 캐니스터 밸브(24)를 모두 개방시켜 캐니스터(23)내의 증발가스가 흡기 다기관(26)을 통해 엔진의 연소실로 유입될 수 있도록 한다. 이때 상기 단계 ST23에서 퍼지 조건이 성립됨을 확인하였으므로, 상기 퍼지제어밸브(25) 및 캐니스터 밸브(24)를 모두 개방시키는 시점은 증발가스를 신속히 배출시키기 위해 상기 증발가스의 압력의 측정 직후로 하는 것이 바람직하다(ST27).

이어서 상기 ECU(20)는 압력센서(22)에 의해 검출된 연료탱크 압력(=증발가스 압력)에 따른 연료 보정량을 산정한다(ST28).

그래서 상기 연료 보정량이 산정되면, 상기 ECU(20)는 상기 단계 ST22에서 산정된 기본 연료 분사량에 상기 연료 보정량을 반영하여 보정된 연료 분사량을 산출하고, 상기 산출된 보정 연료 분사량에 따라 연료 분사 제어를 수행한다(ST29).

상기 단계 ST29가 수행된 후에는 상기 단계 ST21로 복귀하여 이상 설명한 제단계를 반복 수행한다.

한편, 상기 단계 ST23에서 설정된 퍼지 조건이 성립되지 않음이 확인되면, 상기 ECU(20)은 퍼지제어밸브(25)를 폐쇄시키고 캐니스터 밸브(24)는 개방시킨다. 그러면 캐니스터(23)내로 증발가스가 축적되는 동안 증발가스의 방출이 금지되며, 연료탱크내의 정압 및 부압 발생이 방지된다(ST30).

상기 단계 ST30이 수행된 후, 상기 ECU(20)은 상기 단계 ST22에서 산정된 기본 연료 분사량에 따른 연료 분사 제어를 수행하고 상기 단계 ST21로복귀한다(ST31).

이상 설명한 본 발명의 자동차의 증발가스 조정장치 및 그 제어방법에 따르면, 증발가스 압력을 압력센서 등을 이용하여 직접 계측하여 캐니스터 탱크로부터 엔진 연소실로의 증발가스 유입량을 정확히 제어할 수 있게 됨으로써, ECU와 같은 전자제어수단에 의한 엔진의 공연비 제어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 개선된 엔진 공연비 제어를 통해 배기가스의 저감이 가능하게 되며, 이에 따라 배기가스의 저감을 위한 촉매 비용의 감축을 가능케 하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (4)

1. 연료계가 장착된 차량에서 연료탱크의 증발가스 압력을 검출하기 위한 압력 감지수단과;

   상기 압력 감지수단에 의해 검출되는 증발가스 압력을 인가받아 상기 차량의 연소실내로 분사되는 연료량을 상기 증발가스의 압력에 따라 조정하기 위한 전자제어수단과;

   상기 연료탱크내 증발가스를 수집하여 저장하기 위한 캐니스터와;

   상기 연료탱크에서 발생된 증발가스가 상기 캐니스터내로 유입되는 동안에 상기 캐니스터의 압력을 조정하기 위하여 상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되는 압력 조정수단과;

   상기 전자제어수단의 제어신호에 따라 개폐 작동되어 상기 캐니스터에 저장된 증발가스를 상기 연소실로 전달하기 위한 퍼지 유입 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 자동차의 증발가스 조정장치.
2. (a) 자동차의 증발가스 조정장치가 장착된 차량에서 전자제어수단이 상기 차량내 감지수단으로부터 엔진의 작동 상태에 대한 데이터를 인가받아 기본 연료 분사량을 산정하고, 설정된 퍼지 조건의 성립 여부를 판단하는 단계와;

   (b) 상기 퍼지 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 퍼지 유입 조정수단 및 압력 조정수단을 제어하여 캐니스터에 증발가스가 축적되도록 하고 상기산정된 기본 연료량에 따라 연료 분사량을 조절하는 단계와;

   (c) 상기 기본 연료량에 따른 연료 분사량 조절이 수행되면, 상기 전자제어수단은 압력 감지수단에 의해 검출되는 증발가스 압력에 따른 연료량 보정치를 산정하고, 상기 산정된 연료량 보정치에 따라 연료 분사량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 단계 (a)에서,

   상기 퍼지 조건은, 상기 차량내 쓰로틀 포지션 센서와 크랭크 포지션 센서에 의해 검출되는 엔진 회전수 및 엔진 부하와, 상기 차량내 냉각 시스템에 설치된 수온센서에 의해 검출되는 냉각수온에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 단계 (a)에서 상기 퍼지 조건이 성립되지 않는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 퍼지 유입 조정수단을 폐쇄시키고 상기 압력 조정수단을 개방시킨 후 상기 기본 연료량에 따라 연료 분사량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 증발가스 조정장치의 제어방법.