KR100765637B1 - 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단장치 - Google Patents

하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료 누설(leak) 고장 진단시, 브레이크 답력을 발생시키는 위하여 진공탱크를 통해 진공압을 발생시키는 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 한 개의 챔버로 구성된 진공탱크와; 상기 진공탱크와 연결되어 주 압력(PP)을 발생하는 주 진공펌프와; 상기 진공탱크 내의 압력을 검출하는 압력센서와; 상기 압력센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 진공탱크내에 저장된 진공압을 일정한 압력을 조정하는 제어부(제어부)와; 캐니스터의 출구와, 인테이크 매니폴드 바로 이전의 퍼지 솔레노이드 밸브간을 연결하는 증발가스 공급라인과; 상기 진공탱크와 분리연료 공급호스간에 연결되는 부압 형성용 호스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치를 제공한다.
하이브리드 차량, 제동 제어장치, 연료 누설, 진단 장치, 진공펌프, 진공탱크, 연료탱크, 캐니스터

Description

하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치{Device for diagnosis fuel leak using brake control device of HEV}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 방법을 설명하는 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 방법을 설명하는 모식도,
도 4는 일반 가솔린 엔진의 연료시스템 누설 진단 시점을 설명하는 참고도,
도 5는 종래의 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 장치를 나타내는 구성도,
도 6은 종래의 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법을 설명하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연료탱크 12 : 캐니스터
14 : 퍼지 밸브 16 : 제어부
18 : 연료펌프 20 : 인젝터
22 : 부압펌프 24 : 캐니스터 차단 밸브
26 : 진공탱크 28 : 진공펌프
30 : 압력센서 32 : 인테이크 매니폴드
34 : 증발가스 공급라인 36 : 부압 형성용 호스
38 : 부스터 40 : 제1솔레노이드 밸브
42 : 제2솔레노이드 밸브 44 : 제3솔레노이드 밸브
본 발명은 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료 누설(leak) 고장 진단시, 브레이크 답력을 발생시키기 위하여 진공탱크를 통해 진공압을 발생시키는 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 가솔린 차량의 제동시 엔진의 흡기 매니폴드(Intake Manifold)에서 브레이크 답력(答力)에 필요한 진공압을 발생시킨다.
반면에, 하이브리드 전기 자동차는 엔진 구동력 및 배터리에 충전된 전기에 의해서 구동되는 모터 구동력을 사용하기 때문에 제동시 브레이크 페달의 답력을 확보하기 위한 별도의 진공장치가 필요하다.
따라서, 하이브리드 전기 자동차에서는 엔진을 대신하여, 첨부한 5에 도시된 바와 같이 브레이크 부스터(Booster)에 직접 연결된 진공탱크 및 진공펌프를 이용 하여, 브레이크 페달의 답력에 요구되는 진공압을 발생시키고 있다.
한편, 연료시스템의 연료 누설(LEAK)을 진단을 하는 이유는 국내(KOBD) 및 북미 (OBDII) 법규 규정을 만족시키기 위하여 실시하는 과정으로서, 현재 FTP72 모드중 일반 가솔린 차량이 연료시스템 누설 진단을 하는 부분은 첨부한 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4에서 보듯이, 차량의 아이들(IDLE) 상태에서 연료시스템 누설 진단을 실시하게 되며, 참고로 연료시스템의 누설 진단 활성화 조건으로는 고지(fho), 냉각수온도(tmot), 외기온도(tans), 차속조건(vfzg), 시동후 시간(tabst) 등이 포함되어 있다.
첨부한 도 5는 종래의 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 장치를 나타내는 구성도이고, 도 6은 종래의 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법을 설명하는 순서도이다.
주지된 바와 같이, 엔진에 대한 연료의 공급은 연료펌프(18)를 포함하는 연료탱크(10)로부터 엔진의 퓨얼레일을 통하여 인젝터(20)로 공급된다.
또한, 캐니스터(12)내에 연료탱크내의 증발 기체로부터 연료(HC)가 분리되어 저장되고, 캐니스터(12)내에 저장된 연료는 제어부(16)에 의해 제어되는 퍼지밸브(14)를 통하여 엔진측의 서지탱크로 공급된 후, 스로틀 밸브(throttle valve) 및 공회전 속력 제어 밸브(idle speed control valve; ISC valve)를 통해 공기와 혼합된 후 실린더 내로 유입된다.
이때, 상기 연료탱크(10)측에는 별도의 부압펌프(22)가 장착된다.
이러한 연료 공급에 대한 누설 부위를 진단하는 방법은 엔진의 시동온과 함께 제어부(16: ECU)에서 엔진의 모든 정보를 읽은 다음, 연료탱크(10)쪽에 배치된 별도의 부압펌프(22)를 구동시키는 단계와; 상기 제어부(16)의 제어신호에 의하여 캐니스터 차단밸브(24: CCV: Canister Close Valve)가 닫히는 단계와; 상기 부압펌프(22)의 구동으로 연료탱크(10) 및 캐니스터(12) 등에 부압이 설정압력까지 형성되는 단계와; 연료 누설에 대한 고장 진단을 실시하는 단계와; 고장 진단후, 캐니스터 차단밸브(24)를 다시 열리게 하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그러나, 하이브리드 전기 자동차의 경우, 연료 누설 고장 진단을 수행하기 위해서 차속이 0km/h 이면서 아이들(Idle) 조건에선 부압이 발생할 수 없는 시스템적인 문제점이 있어서 별도의 부압장치를 필요로 하며, 이는 원가상승과 직결되는 문제이며, 또한 별도의 제어수단을 필요로 하는 소프트웨어(SOFTWARE)적인 부담까지 추가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존에 별도의 부압장치를 설치하여 연료 누설 고장 진단을 실시하던 점을 배제하고, 별도의 부압장치없이도 브레이크 답력을 발생시키는 위하여 진공탱크를 통해 진공압을 발생시키는 차량의 제동 제어장치를 이용함으로써, 연료 누설에 대한 진단을 용이하게 실시할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치 및 방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치는: 한 개의 챔버로 구성된 진공탱크와; 상기 진공탱크와 연결되어 주 압력(PP)을 발생하는 주 진공펌프와; 상기 진공탱크 내의 압력을 검출하는 압력센서와; 상기 압력센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 진공탱크내에 저장된 진공압을 일정한 압력을 조정하는 제어부(제어부)와; 캐니스터의 출구와, 인테이크 매니폴드 바로 이전의 퍼지 솔레노이드 밸브간을 연결하는 증발가스 공급라인과; 상기 진공탱크와 증발가스 공급라인간에 연결되는 부압 형성용 호스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 부압 형성용 호스의 입구측 위치에는 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 열리게 되는 제1솔레노이드 밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 진공탱크와 브레이크 부스터 사이에는 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 닫히는 제2솔레노이드 밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 증발가스 공급라인의 출구측에는 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 닫히는 제3솔레노이드 밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하 기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 방법을 설명하는 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 방법을 설명하는 모식도이다.
본 발명은 차량의 브레이크 답력을 발생시켜 주기 위한 진공탱크를 통해 진공압을 발생시키는 차량의 제동 제어장치를 이용하여 연료 누설 고장 진단을 실시할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부압을 형성하기 위한 구성으로서, 차량의 제동장치의 일 구성인 진공탱크(26)와, 상기 진공탱크(26)와 연결되어 주 압력(PP)을 발생하는 진공펌프(28)와, 상기 진공탱크(26) 내의 압력을 검출하는 압력센서(30)와, 상기 압력센서(30)로부터 입력되는 신호를 분석하여 진공탱크(26)내에 저장된 진공압을 일정한 압력을 조정하는 제어부(ECU: 16)를 포함한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 캐니스터(12)의 출구와, 인테이크 매니폴드(32) 바로 이전의 퍼지 솔레노이드 밸브(14)가 증발가스 공급라인(34)으로 연결되고, 상기 진공탱크(26)와 증발가스 공급라인(34)이 부압 형성용 호스(36)로 연결된다.
이때, 상기 부압 형성용 호스(36)의 입구측 위치에는 제1솔레노이드 밸브(40)가 장착되고, 상기 진공탱크(26)와 브레이크 부스터(38) 사이에는 제2솔레노 이드 밸브(42)가 장착되며, 상기 증발가스 공급라인(34)의 출구측에는 제3솔레노이드 밸브(44)가 장착된다.
또한, 상기 제1,2,3솔레노이드 밸브(40,42,44)는 제어부(16)의 제어 신호에 따라 개폐된다.
여기서, 본 발명에 따른 연료 누설 고장 진단 방법을 설명하기로 한다.
상기 진공펌프(28)와 진공탱크(26) 사이를 연결하며 주 압력(PP)을 발생하는 라인에는 도 1에 도시된 바와 같이 체크밸브가 장착된다.
상기 진공펌프(28)는 제어부(16)로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 차량의 시동과 동시에 전원이 공급되어 구동되며, 또한 상기 진공펌프(28)는 제어부(16)와 연결된 가변 저항에 의해서 구동 회전(RPM) 영역이 결정된다.
상기 제어부(제어부)에 의하여 진공펌프(28)의 가변저항값을 조정함으로써, 진공펌프(28)의 구동회전이 변경 조절되며, 이러한 구동회전 변경 조절은 제동시와 누설(LEAK) 진단(모니터링)시 등으로 구분되어 진공탱크(26)내의 압력 정도가 다르게 나타난다.
상기 압력센서(30)는 진공탱크(26) 내의 압력을 검출하며, 탱크내의 압력 정보를 제어부(16)에 보내는 역할을 한다.
먼저, 차량의 시동과 동시에 진공펌프(28)에 전원이 공급되어 작동되면, 체크밸브를 지나서 진공탱크(26)내에 저장된 진공압이 부스터(38)가 있는 지점까지 일정한 압력을 유지하도록 만들어준다.
이에, 상기 제어부(16)의 신호에 따라 제1솔레노이드 밸브(40)가 오 프(CLOSED: 닫힘)되고, 제2솔레노이드 밸브(43)가 온(OPEN: 열림)되면, 진공펌프(28)에 의하여 생성된 주압력(Primary Pressure, PP)값이 그대로 부스터(38)에 부스터 압력(Booster Pressure, PB)값으로 전달된다.
이와 같은 제동장치의 제어를 통하여 원활한 제동을 유지할 수 있다.
연료 누설 고장 진단시에는 제어부에서 진공펌프(28)에 구동신호를 보내어 가변저항의 값을 조정함으로써, 진공펌프(28)가 고속회전 또는 저속회전으로 작동되면서 진공탱크(28)내 압력을 조절하게 되며, 이는 연료 누설 고장 진단 과정중 부압 발생시의 부압정도를 설정압력까지 도달하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
연료 누설 고장 진단을 위한 진입 조건을 위하여 진공탱크(26)의 진공상태를 초기화(=안정화: Stabilization)시키고자, 상기 제1솔레노이드 밸브(40)를 온(OPEN: 열림)시킴으로써, 진공탱크(26)내 형성된 진공상태를 대기압 수준으로 만든다.
이때, 상기 제어부(16)의 신호에 따라 제2 및 제3솔레노이드 밸브(42,44)는 오프되어 닫힘상태가 된다.
이어서, 연료 누설 고장 진단을 위하여 부압 형성 구간이 필요한데, 이 구간은 설정 부압값까지 진공펌프(28)를 구동하여 부압을 형성하도록 한다.
연료 누설에 대한 진단이 완료되면, 상기 제어부(16)에 의하여 제1솔레노이드 밸브(40)는 오프되고, 제2 및 제3솔레노이드 밸브(42,44)는 온된다.
여기서, 연료 누설에 의한 증발가스 진단에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
기존 가솔린 차량의 연료시스템과 마찬가지로 하이브리드 차량도 가솔린 연료시스템을 포함하고 있는 바, 누설에 의한 증발가스 진단은 캐니스터 퍼지 라인(Canister Purge Line)의 캐니스터 퍼지 솔레노이드 밸브(CPSV: purge duty control valve) 및 캐니스터 차단 밸브(CCV : 24)가 제어부(16)에 제어로 닫힘으로 동작되도록 한다.
이와 동시에, 상기 제어부(16)에서 보내어지는 구동신호를 통하여 진공펌프(26)의 가변저항값을 조정함으로써, 진공펌프(26)가 고속회전 또는 저속회전으로 작동됨과 함께 진공탱크(26)내 압력을 조절하여 발생된 부압이 연료시스템 내부의 공기를 흡입하게 되면, 연료시스템의 모든 라인은 대기압 이하의 특정 상태가 된다.
이러한 상태에서 만일 연료시스템에 누설이 존재 시에는 연료시스템의 모든 라인이 특정 대기압 이하로 도달되지 않거나, 도달되어도 내부 압력은 곧바로 급격히 상승하게 된다.
즉, 연료시스템 누설 진단은 연료시스템의 특정 압력 도달 및 압력 변화의 기울기를 진단하여 연료시스템의 누설을 진단하게 된다.
예를들어, 진공탱크를 이용한 부압방식의 연료탱크 누설 진단은 도 3에서 보는 바와 같이, 진단과정 중 증발가스 배출(Evacuation) 구간이 필요하게 되는데, 이때 상기 제어부는 가변저항을 조정하여 진공펌프를 고속 회전 또는 저속 회전으로 작동시키면서 진공탱크내 압력을 조절하여 진단 가능한 설정압력으로 유지하도록 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치에 의하면, 진공탱크를 통해 부스터의 진공압을 항상 일정하게 유지시켜 주어 제동력이 향상되는 효과가 있다.
특히, 기존에 별도의 부압장치를 설치하여 연료 누설 고장 진단을 실시하던 점을 배제하고, 별도의 부압장치없이도 브레이크 답력을 발생시키는 위하여 진공탱크를 통해 진공압을 발생시키는 차량의 제동 제어장치 즉, 제어부의 제어를 통하여 진공펌프를 구동하여 진공탱크의 압력을 조정함으로써, 연료 누설에 대한 진단을 용이하게 실시할 수 있고, 별도의 부품추가에 따른 원가상승 및 소프트웨어 추가와 같은 비용을 절감할 수 있으며, 연료 누설 고장 진단에 관한 국내 및 북미 법규를 만족시키는 효과를 동시에 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 한 개의 챔버로 구성된 진공탱크와;
    상기 진공탱크와 연결되어 주 압력(PP)을 발생하는 주 진공펌프와;
    상기 진공탱크 내의 압력을 검출하는 압력센서와;
    상기 압력센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 진공탱크내에 저장된 진공압을 일정한 압력으로 조정하는 제어부(제어부)와;
    캐니스터의 출구와, 인테이크 매니폴드 바로 이전의 퍼지 솔레노이드 밸브간을 연결하는 증발가스 공급라인과;
    상기 진공탱크와 증발가스 공급라인간에 연결되는 부압 형성용 호스;
    상기 부압 형성용 호스의 입구측 위치에 장착되며 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 열리게 되는 제1솔레노이드 밸브;
    브레이크 부스터와 상기 진공탱크 사이에 장착되며 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 닫히는 제2솔레노이드 밸브;
    상기 증발가스 공급라인의 출구측에 장착되며 연료 누설 진단시 제어부의 신호에 따라 닫히는 제3솔레노이드 밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 이용한 연료 누설 진단 장치.
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  3. 삭제
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