KR100405713B1 - 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치 및 그방법 - Google Patents

연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 구비하고 있는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 모니터링 하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치는 연료 탱크 내의 압력을 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 탱크 압력 감지 수단, 자동차의 주행 속도에 따라 해당하는 신호를 출력하는 차속 감지 수단, 그리고 상기 탱크 압력 감지 수단과 차속 감지 수단에서 출력되는 신호와 각속도 신호가 입력되고, 상기 차속 감지 수단에서 출력되는 신호를 이용하여 자동차의 주행 속도에 따른 차속 보정 계수(K1)를 연산하고, 각속도 신호를 이용하여 자동차의 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수(K2)를 연산한 후, 상기 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 여부를 판정하기 위한 연료 압력(△P)을 산출할 때, 상기 보정 계수(K1, K2)를 이용하는 엔진 제어 수단을 포함한다.

Description

연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치 및 그 방법 {A MONITORING APPARATUS OF AN EVAPORATIVE LOSS CONTROL SYSTEM AND A METHOD THEREOF}
본 발명은 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 자동차의 주행 속도와 엔진의 동작 상태에 따라 모니터링 동작을 보상할 수 있도록 하는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
연료 탱크 등의 연료계에서 발생하는 가솔린 증기가 대기 중으로 그대로 방출될 경우에 탄화수소 등이 포함되어 있기 때문에 심각한 대기 오염을 일으키는 주범이 된다. 특히, 자동차의 보유 대수가 증가하고, 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 이런 연료 증발 가스에 대한 별도의 대책이 필요하다.
더욱이 북미 등으로 수출되는 수출용 차량의 경우, 환경 오염에 대한 규제가 매우 엄격하기 때문에 이에 대한 대책이 중요하다.
따라서 자동차에는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템이라 것이 장착되어 있다.
이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템은 연료 탱크 내에서 증발한 연료 증발 가스를 일정한 곳에 모은 후 다시 엔진의 흡기 도관 등으로 유도하여, 대기 중으로 연료 증발 가스가 배출되지 않도록 한다.
이처럼 증발한 연료의 증기가 대기로 방출되는 것을 방지하는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템은 차량 제조 후 검사 단계에서 동작 상태를 진단 받아야 한다.
이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 진단하기 위해서는 일반적으로 연료 탱크의 부압을 이용하며, 이를 위해서는 연료 탱크 내의 압력이 안정적이어야 정확한 검사 결과를 얻을 수 있다.
다음에 도 1 내지 도 4를 참조하여 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 모니터링 하는 것에 대하여 설명한다.
도 1은 수출용 차량에 장착된 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 블록도이고, 도 2는 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 장치의 블록도이고, 도 3은 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 방법에 대한 순서도이며, 도 4는 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 상태를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수술용 차량의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템은 연료 탱크(6) 내의 압력을 감지하는 탱크 압력 감지부(1), 연료 탱크(6) 내에서 증발하는 증발 가스가 저장되는 캐니스터(canister, 2), 이 캐니스터(2)와 연결되고 제어 신호에 따라 밸브의 온/오프 상태가 변화하는 캐니스터 개폐 밸브(canister close valve, CCV)(3), 캐니스터(2)와 연결되어 있고 캐니스터(2)내의 압력이 일정 압력까지 상승할 때 캐니스터(2)에서 배출되는 증발 가스가 저장되는 캐치 탱크(catch tank, 4), 이 캐치 탱크(4)와 흡기 도관쪽에 연결되어 인가되는 제어 신호에 따라 밸브의 온/오프 상태가 변화하여 캐치 탱크(4)에 저장되어 있는 증발 가스를 흡기 도관쪽으로 인도하는 퍼지 솔레노이드 밸브(purge solenoid valve, PCSV)(5) 등으로 이루어져 있다.
캐니스터 개폐 밸브(3)는 일반적으로 환경 오염 규제가 엄격한 북미 등 일부국가의 수출용 차량에 장착된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 장치는 연료 탱크(6) 내의 압력을 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 탱크 압력 감지부(1), 자동차의 주행 상태에 해당하는 신호를 출력하는 차속 감지부(7), 탱크 압력 감지부(1)와 차속 감지부(7)에서 출력되는 신호가 입력되고, 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 모니터링 하기 위하여 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브(3)와 퍼지 솔레노이드 밸브(5)의 개폐 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 엔진 제어부(ECU, 100)를 포함한다.
그러면, 도 3을 참조하여 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 동작을 설명한다.
먼저, 동작이 시작되면(S100), 엔진 제어부(10)는 도시하지 않은 많은 자동차의 감지 장치를 이용하여 현재 자동차의 주행 상태가 모니터링 조건을 만족하는지 판단한다(S101). 이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 감시하기 모니터링 조건은 일반적으로 자동차 시동 시 엔진의 냉각수 온도는 40℃이상이며, 엔진의 흡기 도관으로 흡입되는 공기의 온도는 60℃이상, 자동차 시동 후 약 200초 이상이 경과되며, 연료 탱크(6) 내의 탱크 압력 감지부(1)의 동작 상태가 정상 상태일 때이다.
판단된 자동차의 상태가 모니터링 조건을 만족할 때, 엔진 제어부(100)는 먼저, 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브(3)를 온 시키고 퍼지 솔레노이드 밸브(5)를 오프시키기 위한 제어 신호를 출력한다(S102). 즉, 연료 증발 가스 배출 억제 시스템을 밀폐시킨다.
엔진 제어부(100)는 이 상태에서 탱크 압력 감지부(1)에서 출력되는 신호를 판독하여, 현재 연료 탱크 내의 압력(P1)을 판정한다(S103). 그런 다음, 엔진 제어부(100)는 설정된 시간 약 20초가 경과되었는지를 판단하고(S104), 일정 시간이 경과되면 다시 탱크 압력 감지부(1)에서 출력되는 신호를 판독하여 다시 연료 탱크 내의 압력(P2)을 판정한다(S105).
다음, 엔진 제어부(100)는 다시 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브(3)와 퍼지 솔레노이드 밸브(5)로 각각 해당하는 제어 신호를 출력하여 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브(3)와 퍼지 솔레노이드 밸브(5) 모두를 온 시킨다(S106). 즉 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 부압을 인가한다.
이 상태에서, 엔진 제어부(100)는 탱크 압력 감지부(1)에서 출력되는 신호를 이용하여 연료 탱크(6) 내의 압력이 일정치인, 약 -200mmAq 이하가 되었는지를 판정한다(S107). 그런 다음, 연료 탱크(6) 내의 압력이 일정치 이하로 떨어지면, 엔진 제어부(100)는 퍼지 솔레노이드 밸브(5)의 상태를 오프 상태로 변환시키기 위한 제어 신호를 출력한다(S108). 그런 다음 이 상태에서 엔진 제어부(100)는 탱크 압력 감지부(1)에서 출력되는 신호를 판독하여, 현재 연료 탱크(6) 내의 압력(P3)을 판정한다(S109).
그 후, 엔진 제어부(100)는 다시 일정 시간(약 20 내지 50초)이 경과했는지를 판정하고(S110), 설정한 일정 시간이 경과하면, 다시 탱크 압력 감지부(1)에서 출력되는 신호를 판독하여 현재 연료 탱크(6) 내의 압력(P4)을 판정한다(S111).
이런 과정을 통해, 각 상태에 따른 필요한 모든 압력(P1 내지 P4)이 모두 판정되면, 엔진 제어부(100)는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 판정을 위한 연료 압력(△P)을 판정하기 위하여, 다음의 「식 1」의 연산을 수행한다(S112).
[식 1]
△P = (P4 -P3) - (P2 -P1)
이런 연산을 통해 필요한 연료 압력(△P)이 판정되면, 엔진 제어부는 산출된 연료 압력(△P)을 설정값과 비교한다(S113).
따라서, 연료 압력(△P)이 설정값보다 클 경우, 엔진 제어부(100)는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 상태를 고장 상태로 판정하고(S114), 그렇지 않을 경우엔 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 상태를 정상 상태로 판정한다(S115).
이러한, 엔진 제어부(100)의 동작 상태를 그림으로 도시하면, 도 4와 같다.
그러나, 이러한 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 검사하기 위한 동작을 자동차가 정지 상태일 때 또는 약 10kph 이하의 아주 낮은 엔진 회전수의 아이들(idle) 상태에서만 실시한다. 그러나 이런 자동차가 정지중이거나 아이들 상태에서 이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 검사할 경우, 검사 동작이 완료될 때까지의 시간이 실제 운전자가 일반적으로 아이들 상태를 유지하는 운전 시간보다 길기 때문에, 실제로 정확한 검사 결과를 얻을 수 없었다.
또한, 자동차의 주행 속도가 증가할수록 타이어를 통해 노면에서 연료 탱크로 가해지는 요동 주파수가 증가하여, 자동차의 주행 속도가 낮을 때보다 클 때 연료 압력의 상승이 증가하게 되지만, 종래에는 이런 것에 대한 보상이 없었다.
또한, 엔진의 러프니스(roughness)가 클수록 연료 압력이 커진다. 비포장 도로를 주행할 때 엔진의 로프니스가 증가하고, 이에 따라 연료 탱크 내의 압력이 증가하지만 이에 대한 보상이 종래에는 없었다.
그러므로, 정확하게 자동차의 주행 상태에 따른 보상 동작이 이루어지지 않았기 때문에, 정확한 검사 결과를 얻을 수 없었다.
그러므로 이 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 진단할 때 자동차의 다양한 주행 상태를 보상하므로, 정확한 검사 결과를 얻을 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 수출용 차량에 장착된 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 블록도이다.
도 2는 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 장치의 블록도이다.
도 3은 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 방법에 대한 순서도이다.
도 4는 종래의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 연료 증발 가스 배출 억제 시스템에 대한 모니터링 방법에 대한 순서도이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 구비하고 있는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 모니터링 하는 장치를 제공한다. 이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치는 연료 탱크 내의 압력을 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 탱크 압력 감지 수단, 자동차의 주행 속도에 따라 해당하는 신호를 출력하는 차속 감지 수단, 그리고 상기 탱크 압력 감지 수단과 차속 감지 수단에서 출력되는 신호와 각속도 신호가 입력되고, 상기 차속 감지 수단에서 출력되는 신호를 이용하여 자동차의 주행 속도에 따른 차속 보정 계수를 연산하고, 각속도 신호를 이용하여 자동차의 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수를 연산한 후, 상기 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 여부를 판정하기 위한 연료 압력을 산출할 때, 상기 보정계수를 이용하는 엔진 제어 수단을 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 구비하고 있는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 모니터링 하는 방법을 제공하며, 이 방법은 상기 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브의 온/오프 상태를 각각 제어하여 연료 탱크 내의 압력을 산출하는 단계, 차속 감지 수단에서 출력되는 신호를 이용하여 자동차의 주행 속도에 따른 차속 보정 계수를 연산하는 단계, 각속도 신호를 이용하여 자동차의 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수를 연산하는 단계, 상기 연료 탱크 내의 압력과 보정 계수를 이용하여, 상기 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 여부를 판정하기 위한 연료 압력을 산출하는 단계를 포함한다.
다음에 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 진단 동작에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치에 대한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 방법에 대한 동작 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 연료 탱크(6) 내의 압력을 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 탱크 압력 감지부(1), 자동차의 주행 상태에 해당하는 신호를 출력하는 차속 감지부(7), 탱크 압력 감지부(1)와 차속 감지부(7)에서 출력되는 신호와 각속도 신호가 입력되고, 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작을 모니터링 하기 위하여 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브(3)와 퍼지 솔레노이드 밸브(5)의 개폐상태를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 엔진 제어부(ECU, 200)를 포함한다.
다음, 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 동작을 설명한다.
먼저, 도 6에 도시한 동작 중에서 단계 S201 내지 단계 S211의 동작은 도 3을 참조하여 이미 설명한 단계 S101 내지 단계 S111과 동일한 동작이므로, 상세한 동작 설명을 생략한다.
따라서, 여기에서는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 상태를 판정하기 위해 필요한 모든 압력(P1 내지 P4)을 모두 검출한 이후의 동작에 대하여 설명한다.
그럼 단계 S212로 넘어가, 엔진 제어부(200)는 자동차의 주행 속도에 따른 연료 탱크(7) 내의 압력 차이를 보상하기 위한 차속 보정 계수(K1)를 연산한다. 즉, 엔지 제어부(200)는 차속 감지부(7)에서 출력되는 신호를 이용하여 모니터링 하는 동안의 평균 차속을 연산하고, 이 평균 차속에 따라 차속 보정 계수(K1)인 비례 보정 계수를 산출한다. 이 보정 계수(K1)는 자동차의 주행 속도가 빠를수록 큰 값이 된다.
그런 다음, 엔진 제어부(200)는 엔진 러프니스 보정 계수(K2)를 연산한 S213). 만약에 자동차에 가속도 센서가 장착된 경우에, 이 엔진 러프니스 보정 계수(K2)는 가속도 신호를 이용하여 산출하지만, 가속도 센서가 장착되지 않을 경우엔 다음의 연산을 이용하여 산출된다.
[식 2]
여기서, SegmentTime은 엔진의 점화 간격이다.
이런 「식 2]에 따라 엔진 러프니스가 산출되면, 산출된 엔진 러프니스값에 따라 해당하는 엔진 러프니스 보정 계수(K2), 즉 비례 보정 계수를 산출한다.
이와 같이, 가속도 센서를 이용하거나, SegmentTime을 이용하여 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수(K2)가 산출되면, 엔진 제어부(3)는 다음 「식 3」의 이용하여 고정 판정 연료 압력(△P)을 산출한다(S214).
[식 3]
△P = (P4-P3) - K1*K2*(P2-P1)
그런 다음, 이 산출된 고장 판정 연료 압력(△P)을 설정값과 비교하여(S215).
설정값 이상이면 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 상태를 고장으로 진단하고(S216), 그렇지 않을 경우엔 정상 상태로 판정한다(S217).
이와 같이 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 상태를 모니터링 할 경우, 자동차의 주행 속도와 엔진의 상태를 보정하기 위한 보정 계수를 추가로 이용하여, 동작 상태를 판정하므로, 동작의 정확성이 향상된다.
본 발명의 교시 내용에 비추어 당업자는 용이하게 본 발명의 기타 다른 실시예와 변형예를 생각해 낼 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 명세서 및 첨부 도면을 고려하여 상기 기타 다른 모든 실시예와 변형예를 포괄하는 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (8)

  1. 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 구비하고 있는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 모니터링 하는 장치에 있어서,
    연료 탱크 내의 압력을 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 탱크 압력 감지 수단,
    자동차의 주행 속도에 따라 해당하는 신호를 출력하는 차속 감지 수단, 그리고
    상기 탱크 압력 감지 수단과 차속 감지 수단에서 출력되는 신호와 각속도 신호가 입력되고, 상기 차속 감지 수단에서 출력되는 신호를 이용하여 자동차의 주행 속도에 따른 차속 보정 계수(K1)를 연산하고, 각속도 신호를 이용하여 자동차의 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수(K2)를 연산한 후, 상기 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 여부를 판정하기 위한 연료 압력(△P)을 산출할 때, 상기 보정 계수(K1, K2)를 이용하는 엔진 제어 수단
    을 포함하는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 제어 수단은,
    캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브를 온 시키고 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프 시킨 후, 연료 탱크 내의 압력(P1)을 판정하고,
    일정 시간이 경과한 후, 다시 연료 탱크 내의 압력(P2)을 판정하고,
    캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 모두 온 시킨후, 연료 탱크 내의 압력이 설정 압력 이하로 하강하면, 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프시켜, 연료 탱크 내의 압력(P3)을 판정하고,
    일정 시간이 경과한 후, 다시 연료 탱크 내의 압력(P4)을 판정하는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탱크 압력(△P)은
    △P = (P4-P3) - K1*K2*(P2-P1)로 산출되는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 제어 수단은
    를 이용하여 엔진 러프니스 보정 계수(K2)를 산출하는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 장치.
  5. 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 구비하고 있는 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 동작 상태를 모니터링 하는 방법에 있어서,
    상기 캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브의 온/오프 상태를 각각 제어하여 연료 탱크 내의 압력(P)을 산출하는 단계,
    차속 감지 수단에서 출력되는 신호를 이용하여 자동차의 주행 속도에 따른 차속 보정 계수(K1)를 연산하는 단계,
    각속도 신호를 이용하여 자동차의 엔진의 러프니스에 대한 보정 계수(K2)를 연산하는 단계,
    상기 연료 탱크 내의 압력과 보정 계수(K1, K2)를 이용하여, 상기 연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 고장 여부를 판정하기 위한 연료 압력(△P)을 산출하는 단계
    를 포함하는 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료 탱크 내의 압력(P)은
    캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브를 온 시키고 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프 시킨 후, 판정된 연료 탱크 내의 압력(P1),
    일정 시간이 경과한 후, 다시 판정된 연료 탱크 내의 압력(P2),
    캐니스터 개폐 솔레노이드 밸브와 퍼지 솔레노이드 밸브를 모두 온 시킨 후, 연료 탱크 내의 압력이 설정 압력 이하로 하강하면, 퍼지 솔레노이드 밸브를 오프시켜 판정된 연료 탱크 내의 압력(P3),
    일정 시간이 경과한 후, 다시 판정된 연료 탱크 내의 압력(P4)
    을 포함하는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 탱크 압력(△P)은
    △P = (P4-P3) - K1*K2*(P2-P1)로 산출되는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    를 이용하여 엔진 러프니스 보정 계수(K2)를 산출하는
    연료 증발 가스 배출 억제 시스템의 모니터링 방법.
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