KR100681064B1 - 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치 및 그 진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 증발가스 제어장치의 증발가스(HC)가 누출될 수 있는 리크(LEAK)를 진단하는 기술에 관한 것이다.

이 같은 본 발명은, 리크 진단시 롤오버밸브 후단으로 캐니스터와 공기청정기 사이에 연결되는 임의의 통기라인을 최소길이의 배관라인을 가지도록 추가 구성하여, 통기 저항을 최소화하여 리크 진단시 Purge를 통한 연료탱크내 부압형성이 원활하게 이루어지도록 함은 물론, 리크 진단이 완료된 후 연료탱크내 압력회복이 빠르게 이루어질 수 있도록 하면서 리크 진단의 정확성을 높이고, 아울러 국내에서 시행되고 있는 연료증발억제 시스템에서의 누설여부를 모니터링하는 법규 대응이 가능하게 되는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치 및 그 진단방법을 제공한다.

리크 진단, 통기라인, 솔레노이드밸브, CCV, 연료탱크

Description

연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치 및 그 진단방법{Leak diagnosis device and method thereof}

도 1은 종래 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치에 대한 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예로 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치에 대한 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단방법을 보인 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11; 연료탱크 12; 롤오버밸브

13; 공기청정기 14; CCV

15; 캐니스터 16; PCSV

17; 흡기매니폴드 21,22; 제 1,2 통기라인

31,32; 제 1,2 솔레노이드밸브

본 발명은 연료 증발가스 제어장치의 증발가스(HC)가 누출될 수 있는 리크(LEAK)를 진단하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통기 저항을 최소화하여 증발가스(HC)가 누출될 수 있는 리크 진단시 퍼지(Purge)를 통한 연료탱크내 부압형성이 원활하게 이루어지도록 하고, 리크 진단이 완료된 후 연료탱크내 압력회복이 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것이다.

최근 들어 자동차의 유해 배출 물질에 대한 규제가 선진국을 중심으로 더욱 강화되고 있고 우리나라의 경우도 연료로부터 증발되는 가스(HC)에 대한 새로운 규제법이 발효되어 자동차의 연료계통에 대한 누출검사 시스템의 채용이 의무화되고 있으며, 자동차에서 발생되는 연료의 증발량 자체에 대한 규제뿐 아니라 이를 제어하기 위한 연료증발 억제시스템에서의 누설여부를 모니터링하도록 규정하고 있다.

즉, 자동차에서 사용하는 연료를 모아놓은 연료탱크는 여러 요인으로 인해 연료 탱크에서 증발가스(HC)가 발생해 그대로 대기에 방출하는 경우 대기를 오염시키므로 통상 이와 같은 가스를 엔진에서 연소시키기 위한 연료 증발가스 제어장치가 구비된다.

상기 연료 증발가스 제어장치는 도 1에서와 같이 엔진의 작동시 연료탱크(1)에서 증발되는 연료는 차량의 전복시 연료 유출을 방지하는 기능을 가진 롤오버밸브(Roll Over Valve)(2)를 통해 공기청정기(Air Filter)(3)와 CCV(4)를 거쳐 유입되는 공기와 함께 활성탄이 구비된 캐니스터(Canister)(5)로 유입되어 축적된다.

이때, 상기 캐니스터(5)에 축적된 증발가스는 PCSV(Purge Control Solenoid valve)(6)로 유입되어 엔진의 흡기매니폴드(7)를 거쳐 연소실로 유입되면서 그 연소가 이루어진다.

즉, 엔진의 냉각수 온도가 65℃ 이상이 되면 PCSV(6)가 열리면서 캐니스터(5)의 활성탄에 흡착된 증발가스가 밑에서 들어오는 외부공기에 의해 상기 활성탄에서 이탈되어 엔진의 흡기매니폴드(7)를 통해 연소실로 흡입되어 연소가 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 PCSV(6)는 캐니스터(5)와 흡기매니폴드(7)의 사이에 흐름 경로를 유지하는 파이프라인(8)상에 구비되어 적절한 듀티(Duty)제어 입력 신호에 따라 개·폐되면서 가스 흐름을 막거나 허용하는 작용을 한다.

이와 같은 연료증발억제 시스템에서의 누설여부를 모니터링하는 규제는 차량의 검사에 있어서 엔진측에서 부압을 걸어 연료탱크(1)로부터의 연료 증발가스가 어느 정도 유입되는지 검사를 하는데, 간단히 설명하면 연료탱크(1)와 엔진 사이에 틈새(leak)가 있으면 부압이 제대로 안 걸리고, 틈새없이 안전하다면 적정 부압이 걸리는 것을 압력센서로 체크하여 안전성을 판단하게 되는 것이다.

한편, 롤오버밸브(2)는 연료탱크(1)에 설치되어 연료탱크(1) 내부에서 발생하는 증발가스를 캐니스터(5)로 배출시켜 연료탱크(1)의 내부압력 상승을 억제하며, 차량이 전복되었을 경우에는 액상의 연료가 증발가스 배출통로를 통해 유출되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.

특히, 연료 증발가스를 배출시키는 오리피스가(ORIFICE) 작기 때문에 라인을 통해 충분한 부압이 걸리게 하여서 오리피스의 좁은 통로를 통해 연료탱크(1)내에 부압이 걸리게 한 것으로 불합리하다.

그리고, 국내의 차량은 국내기준에 의하여 연료탱크(1)로부터 캐니스터(4)와 제어밸브에서 엔진에 이르는 배관 지름이 1.5mm 밖에 되지 않아서 연료탱크(1)내의 부압을 일으키기에 무리가 따르는 문제점이 있다.

그래서 연료 증발가스 누출을 체크하기 위해선 일정한 부압이 연료탱크(1)내에 걸려서 일정한 시간으로 증발가스가 빠져 나와야 되지만 부압이 적게 걸리면 이러한 증발가스 누출을 확인 할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 연료탱크(1)내 압력해제시에도 리크 진단후 연료탱크(1)내의 압력이 -15hpa 정도까지 떨어졌다가 진단이 끝난 후 빠른 시간내에 대기압까지 회복되어야 하나 연료탱크(1)내의 부압이 롤오버밸브(2)→캐니스터(5)→CCV(4)→공기청정기(3)를 거쳐 대기를 통하면서 압력이 대기압과 같아지는데 현재 내수 롤오버밸브(2)의 배관지름이 1.5mm 수준으로 작아 통기 저항이 커져서 압력 회복이 늦어지고, 이에따라 리크 진단시 걸리는 시간이 오래 거리는 문제점(약 15초 이상)이 발생하였다.

그리고, 상기와 같이 리크 진단이 늦어지면 마치 CCV(4)가 막힌 것 같은 현상이 발생하여 CCV stuck error 오진단 가능성도 있으며, 국내 표준 EMISSION 주행평가 MODE 중에 진단을 완료시키기에 어려움도 동시에 존재하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 리크 진단시 롤오버밸브 후단으로 캐니스터와 공기청정기 사이에 연결되는 임의의 통기라인을 최소길이의 배관라인을 가지도록 추가 구성하여, 통기 저항을 최소화하여 리크 진단시 Purge를 통한 연료탱크내 부압형성이 원활하게 이루어지도록 함은 물론, 리크 진단이 완료된 후 연료탱크내 압력회복이 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치 및 그 진단방법을 제공하려는데 그 목적이 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예로 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치에 대한 구성도 이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예인 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치는,

연료탱크(11), 롤오버밸브(12), 공기청정기(13), CCV(14), 캐니스터(15), PCSV(16), 흡기매니폴드(17), 그리고 상기 PCSV(16)가 구비되는 파이프라인(18)을 포함하는 연료 증발가스 제어시스템에 있어서,

상기 롤오버밸브(12)와 캐니스터(15)는 제 1,2 통기라인(21)(22)을 상호 연결하고,

상기 제 1,2 통기라인(21)(22)에는 리크 진단시 퍼지를 통한 연료탱크(11)내의 부압 형성이 원활하게 이루어지도록 함은 물론 리크 진단이 완료될 때 연료탱크(11)내의 압력회복이 빠르게 이루어지도록 개폐되는 제 1,2 솔레노이드밸브(31)(32)를 각각 구성함을 특징으로 한다.

그리고, 도 3은 상기의 리크 진단장치에 의해 구현되는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단방법을 보인 흐름도로서 그 진행단계는,

진단조건을 만족하는가를 판단하고 그 결과로부터 PCSV의 듀티제어를 통해 CCV진단용의 부압을 형성하는 단계;

상기 형성되는 부압이 설정시간내에 미리 설정된 부압기준값에 근접하였는가를 판단하는 단계;

상기 판단결과 형성되는 부압이 부압기준값보다 작으면 CCV Stuck error로 고장판정을 한 후 램프를 점등시키고, 크면 CCV를 정상으로 판단하여 리크 진단을 실시하고 그 진단에 따른 판정구간을 설정하는 단계;

상기의 설정된 판정구간으로부터 연료탱크내의 압력이 설정값만큼 회복되었는가를 판단하는 단계; 및,

상기 판단결과 회복되면 리크 진단을 종료하고, 회복되지 않았으면 제 2 솔레노이드밸브의 개폐 구동에 따른 이상유무를 확인하는 단계; 로 진행함을 특징으로 한다.

이와같이 본 발명은 첨부된 도 2 및 도 3에서와 같이, 먼저 부압형성을 위하여 PCSV(16)의 듀비제어를 통해 제 1 통기라인(21)의 CCV(14)는 닫고, 제 1 솔레노이드밸브(31)는 오픈시키며, 이와동시에 제 2 통기라인(22)에 구비된 제 2 솔레노이드밸브(32)는 닫아 CCV(14)의 Stuck error 진단을 실시한다.

이때, 상기 CCV(14)는 평상시 항상 오픈되어 있지만, 리크 진단시에만 부압형성을 위하여 닫아둠으로써 부압형성을 돕게되는데, 만약 상기 CCV(14)의 닫힘상 태가 완벽하지 않고 그 닫힘시 틈새가 존재하게 되면 부압형성을 원활하게 할 수 없다.

그러므로, 임의의 설정시간동안 CCV 진단용의 부압을 형성할 때, 상기 형성되는 부압이 미리 설정된 부압기준값보다 작으면 CCV Stuck error 고장이라고 진단하여 LEAK진단 진입을 차단한다.

반면, 상기 CCV진단용의 부압이 미리 설정된 부압기준값에 근접 또는 초과하는 경우에는 상기 CCV(14)를 정상이라 판단하여, 리크 진단을 실시하고 그 진단에 따라 리크의 판정구간을 판정하고, 판정이 완료되면 연료탱크(11)내에 형성된 부압을 정상압력으로 회복시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 연료탱크(11)내의 압력 회복이 이루어지면, 상기 제 1 통기라인(21)에 구비된 제 1 솔레노이드밸브(31)를 닫음과 동시에 제 2 통기라인(22)에 구비된 제 2 솔레노이드밸브(32)를 오픈시켜 대기→공기청정기(13)→롤오버밸브(12)의 짧은 경로로 공기의 유입이 빠르게 이루어지면서 연료탱크(11)의 압력해제가 신속하게 이루어지고, 이에따라 상기 연료탱크(11)내의 압력이 설정값 이내이면 제 1 솔레노이드밸브(31)는 닫고, 이와동시에 제 2 솔레노이드밸브(32)는 닫힘동작시키게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 CCV Stuck error 진단을 위하여 임의의 설정시간 동안 통기 저항 밸브를 open 한 후에도 압력 회복이 안되면 CCV stuck error로 판정하도록 하려는데 그 특징이 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 리크 진단시 롤오버밸브 후단으로 캐니스터와 공기청정기 사이에 연결되는 임의의 통기라인을 최소길이의 배관라인을 가지도록 추가 구성하여, 통기 저항을 최소화하여 리크 진단시 Purge를 통한 연료탱크내 부압형성이 원활하게 이루어지도록 함은 물론, 리크 진단이 완료된 후 연료탱크내 압력회복이 빠르게 이루어질 수 있도록 하면서 리크 진단의 정확성을 높이고, 아울러 국내에서 시행되고 있는 연료증발억제 시스템에서의 누설여부를 모니터링하는 법규 대응이 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 연료탱크, 롤오버밸브, 공기청정기, CCV, 캐니스터, PCSV, 흡기매니폴드, 상기 PCSV가 구비되는 파이프라인을 포함하는 연료 증발가스 제어시스템에 있어서,

   상기 롤오버밸브와 캐니스터는 제 1,2 통기라인을 통해 상호 연결하고,

   상기 제 1,2 통기라인에는 리크 진단시 퍼지를 통한 연료탱크내의 부압 형성이 원활하게 이루어지도록 함은 물론 리크 진단이 완료될 때 연료탱크내의 압력회복이 빠르게 이루어지도록 개폐되는 제 1,2 솔레노이드밸브를 각각 구성함을 특징으로 하는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단장치.
2. 진단조건을 만족하는가를 판단하고 그 결과로부터 PCSV의 듀티제어를 통해 CCV진단용의 부압을 형성하는 단계;

   상기 형성되는 부압이 설정시간내에 미리 설정된 부압기준값에 근접하였는가를 판단하는 단계;

   상기 판단결과 형성되는 부압이 부압기준값보다 작으면 CCV Stuck error로 고장판정을 한 후 램프를 점등시키고, 크면 CCV를 정상으로 판단하여 리크 진단을 실시하고 그 진단에 따른 판정구간을 설정하는 단계;

   상기의 설정된 판정구간으로부터 연료탱크내의 압력이 설정값만큼 회복되었는가를 판단하는 단계; 및,

   상기 판단결과 회복되면 리크 진단을 종료하고, 회복되지 않았으면 제 2 솔 레노이드밸브의 개폐 구동에 따른 이상유무를 확인하는 단계; 로 진행함을 특징으로 하는 연료 증발가스 제어시스템의 리크 진단방법.

Images