KR101853484B1

KR101853484B1 - 캐니스터 퍼지 제어 장치 및 이의 퍼지 제어 방법

Info

Publication number: KR101853484B1
Application number: KR1020160038332A
Authority: KR
Inventors: 김대훈
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2018-04-30
Also published as: KR20170111962A

Abstract

본 발명에 따른 차량의 캐니스터 퍼지장치는 연료탱크 내 증발가스를 포집하는 캐니스터, 상기 캐니스터의 대기관로에 배치되어 외부 공기의 유입을 단속하는 제 1 밸브, 상기 연료탱크와 상기 캐니스터를 연결하는 포집관로에 배치되어 상기 캐니스터의 증발가스 포집을 단속하는 제 2 밸브, 상기 캐니스터와 엔진 흡기 시스템을 연결하는 퍼지관로에 배치되어 상기 증발가스를 퍼지시키는 제 3 밸브, 상기 엔진 흡기 시스템 상에 배치되어 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도를 센싱하는 산소 농도 측정 센서 및 퍼지제어 작동조건에 따라, 상기 센싱된 산소 농도에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

캐니스터 퍼지 제어 장치 및 이의 퍼지 제어 방법{CANISTER PURGE CONTROL APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 캐니스터 퍼지 제어 장치 및 이의 퍼지 제어 방법에 관한 것이다.

차량에는 연료탱크에서 발생된 증발가스가 대기중으로 배출되지 않도록 제한하기 위하여 캐니스터가 장착되어 있다. 캐니스터는 연료탱크에서 발생된 증발가스를 모아두는 저장소의 기능을 하며, 모아진 증발가스는 엔진이 작동하는 적절한 시점에서 엔진으로 보내져 엔진에서 연소된다.

캐니스터의 성능은 증발가스의 시험을 통해 정차 중 또는 주행 중에 인증 시험하도록 법규로 지정되어 있으며, 증발가스에 대한 강화되는 규제에 따라 그 성능이 개선되고 있다.

이와 같은 캐니스터는 연료탱크와 연결되는 포집관로를 통해 연료탱크의 증발가스를 퍼지하여 포집한다. 그리고 퍼지조건에서 캐니스터와 엔진의 흡기 시스템을 연결하는 퍼지관로에 장착되는 캐니스터 퍼지 밸브를 개방시켜 엔진의 흡기 부압을 통해 캐니스터에 포집된 증발가스를 연소실로 퍼지시킨다.

캐니스터는 연료탱크와 포집관로를 통해 연결되고, 엔진의 흡기 시스템과 퍼지관로를 통해 연결되며, 대기측과 대기관로가 연결된다. 엔진의 흡기 시스템과 연결되는 퍼지관로에는 캐니스터에 포집된 증발가스의 퍼지량을 조절할 수 있는 캐니스터 퍼지 밸브가 배치된다. 대기관로에는 통상 열림상태를 유지하고 있으며 연료 시스템의 진단을 위한 캐니스터 폐쇄 밸브가 배치된다.

그러나 종래 발명의 경우, 법규 만족을 위해 연료탱크게 있는 증발가스를 포집하여 연소시 사용하고 있기는 하나, 퍼지 사용 영역이 제한적이고, 퍼지 유량이 작다는 문제가 있다. 또한, 연료탱크의 가스가 증발되도록 유도하는 별도의 시스템은 존재하고 있지 않은 실정이다.

이와 관련하여, 한국공개특허공보 제10-2007-0062153호(발명의 명칭: 차량에서 캐니스터 퍼지 제어장치 및 방법)는 캐니스터에 포집된 증발가스를 퍼지시키기 위한 조건이 되면 캐니스터 퍼지 제어를 시작하기 전에 캐니스터 퍼지 라인에 액상의 연료가 존재하는지의 여부를 판단하고, 액상의 연료가 존재하는 상태이면 캐니스터 퍼지 제어를 즉시 중단하는 기술을 개시하고 있다.

본 발명의 실시예는 엔진 흡기 시스템 상에 배치된 산소 농도 측정 센서를 통해 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도를 센싱하고, 센싱된 산소 농도에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브의 제어 및 연료 밀도 학습을 강건하게 할 수 있는 차량의 캐니스터 퍼지 제어 장치 및 이의 퍼지 제어 방법을 제공하고자 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 차량의 캐니스터 퍼지장치는 연료탱크 내 증발가스를 포집하는 캐니스터, 상기 캐니스터의 대기관로에 배치되어 외부 공기의 유입을 단속하는 제 1 밸브, 상기 연료탱크와 상기 캐니스터를 연결하는 포집관로에 배치되어 상기 캐니스터의 증발가스 포집을 단속하는 제 2 밸브, 상기 캐니스터와 엔진 흡기 시스템을 연결하는 퍼지관로에 배치되어 상기 증발가스를 퍼지시키는 제 3 밸브, 상기 엔진 흡기 시스템 상에 배치되어 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도를 센싱하는 산소 농도 측정 센서 및 퍼지제어 작동조건에 따라, 상기 센싱된 산소 농도에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치에서의 퍼지 제어 방법는 퍼지제어 작동조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 퍼지제어 작동조건을 만족하는 경우, 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도 에 기초하여 엔진 흡기 시스템에 흡입되는 연료 농도를 산출하는 단계; 상기 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 온도, 유량 및 RPM 정보에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 산출하는 단계; 상기 산출된 연료 농도에 대응되도록 연료를 분사하여 상기 목표 퍼지 유량(f1)으로부터 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)을 산출하는 단계; 상기 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여, 대기관로에 배치된 제 1 밸브, 포집관로에 배치된 제 2 밸브 및 퍼지관로에 배치된 제 3 밸브에 대응하는 목표 듀티를 계산하는 단계 및 상기 목표 듀티에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 산소 농도 측정 센서가 엔진 흡기 시스템 상에 배치됨에 따라, 퍼지 제어시 흡입 공기의 연료 농도를 정확하고 빠르게 파악할 수 있다.

또한, 연료 농도에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 보상하여 최종 퍼지 유량(f2)을 산출하고, 이를 피드백하여 시동시 또는 주행 중의 목표 퍼지 유량(f1)으로 갱신할 수 있다.

이와 같이 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여 산출된 목표 듀티에 따라 제 1 내지 제 3 밸브를 제어함에 따라, 캐니스터의 퍼지량을 극대화시킬 수 있고, 공연비 상승 및 미세 매연 입자수(PN)를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 제어 방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본 발명은 캐니스터 퍼지 제어 장치(100) 및 이의 퍼지 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진 흡기 시스템(180)상에 배치된 산소 농도 측정 센서(150)를 통해 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도를 센싱하고, 센싱된 산소 농도에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)의 제어 및 연료 밀도 학습을 강건하게 할 수 있다.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 캐니스터(110), 제 1 밸브(120), 제 2 밸브(130), 제 3 밸브(140), 산소 농도 측정 센서(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

캐니스터(110)는 연료탱크(170) 내 증발가스를 포집한다. 즉, 캐니스터(110)는 연료탱크(170)에서 증발되는 증발가스를 포집관로(135)를 통해 퍼지하여 포집한다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터(110)는 열 전달을 받기 쉬운 촉매 또는 엔진 근처에 설치될 수 있으며 또는 열 전달을 받기 쉬운 재질로 구성될 수 있다. 또한, 캐니스터(110)는 기존 설치된 캐니스터(110)의 규격보다 그 용량이 더 증가되거나 또는 복수의 캐니스터(110)로 구성될 수도 있다. 이와 더불어, 캐니스터(110)는 기 설정된 온도 범위에 대하여 일정한 증발가스가 퍼지되도록 제어부(160)에 의해 제어될 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 시동 초기에 적극적인 퍼지 제어가 가능하게 할 수 있다.

제 1 밸브(120)는 캐니스터(110)의 대기관로(125)에 배치되어 외부 공기의 유입을 단속한다. 이때, 제 1 밸브(120)는 하기에서 설명할 제어부(160)의 제어에 따라 통상 열림 상태로 유지되며, 캐니스터(110)에 외부 공기를 유입시키도록 한다.

제 2 밸브(130)는 연료탱크(170)와 캐니스터(110)를 연결하는 포집관로(135)에 배치된다. 제 2 밸브(130)는 제어부(160)의 제어에 따라 개폐되어 연료탱크(170)의 증발가스가 캐니스터(110)에 퍼지되어 포집되도록 하거나 차단한다.

제 3 밸브(140)는 캐니스터(110)와 엔진 흡기 시스템(180)을 연결하는 퍼지관로(145)에 배치되어 증발가스를 퍼지시킨다. 즉, 제 3 밸브(140)는 제어부(160)의 제어에 따라 개폐되어 캐니스터(110)에 포집된 증발가스를 엔진 흡기 시스템(180)으로 퍼지시키거나 차단한다.

이와 같은 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)는 퍼지 제어시 공기 유량의 증대를 위하여 튜브 사이즈가 확대된 대용량 밸브로 구성되거나 또는 복수의 밸브로 구성될 수도 있다. 그러나 반드시 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라 다양한 형태로 구성된 밸브가 적용될 수 있다.

산소 농도 측정 센서(150)는 엔진 흡기 시스템(180)상에, 바람직하게는 엔진 흡기 시스템(180)에서의 퍼지 관로(145)와 연결되는 부근에 배치되어 퍼지 제어시 흡입되는 산소 농도를 센싱하고, 센싱된 결과를 제어부(160)로 전달한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 퍼지 제어시 흡입 공기 속의 연료 농도를 엔진 흡기 시스템(180)에 부착된 산소 농도 측정 센서(150)를 통해 빠르고 정확하게 파악할 수 있다.

퍼지에서 나온 연료량, 즉 증발가스가 많을수록 공기 중의 산소의 비율이 적어지게 되고, 연료량이 적을수록 산소의 비율이 많아지게 된다.

산소 농도 측정 센서(150)는 이와 같은 원리를 이용하여, 실린더로 공기가 들어가기 전에 엔진 흡기 시스템(180)에서 공기 중의 산소 농도를 센싱하고, 그 결과에 따라 제어부(160)는 연료 분사를 제어할 수 있다. 예를 들어, 산소 농도 측정 센서(150)는 흡입 공기 중 산소 농도가 100%(상대 비율)로 센싱되면 원래 계산된 양만큼의 연료를 분사하고, 흡입 공기 중 산소 농도가 80%로 센싱되면 원래 계산된 양의 80%만큼의 연료를 분사할 수 있다.

제어부(160)는 산소 농도 측정 센서(150)에 의해 센싱된 결과를 수신하고, 이에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)를 제어한다. 즉, 제어부(160)는 퍼지제어 작동조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 이에 따라 캐니스터(110)에 포집된 증발가스의 퍼지를 제어한다.

이때, 퍼지제어 작동조건은 예를 들어, 연료학습을 실행하지 않고, OBD 디바이스(190)를 통한 OBD 진단을 실행하지 않으며, 그밖에 수온 센서(미도시)에서 검출되는 냉각수의 온도가 기 설정된 일정 온도 이상이고, 캐니스터(110)에 포집된 증발가스의 농도가 기 설정된 일정 수준 이상인 조건을 의미한다. 이와 같은 퍼지제어 작동조건은 현재 차량에서 수행되고 있는 통상적인 조건인바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서의 제어부(160)는 캐니스터 퍼지 장치(100)를 제어하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 프로그램을 실행시키는 프로세서로 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서의 제어부(160)는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.

그렇지만 제어부(160)는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 제어부(160)는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다.

또한, 제어부(160)에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.

메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.

예를 들어, 메모리는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.

이하에서는 상술한 구성요소를 포함하는 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)에서의 제어부(160)의 구체적인 동작 과정을 설명하도록 한다.

먼저, 제어부(160)는 캐니스터(110)에 흡입되는 증발가스의 온도, 유량 및 차량의 RPM 정보에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 산출한다. 즉, 제어부(160)는 차량에 설정된 공연비에 대응되도록 목표 퍼지 유량(f1)을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 산소 농도 측정 센서(150)에 의해 센싱된 산소 농도에 기초하여 연료 농도를 산출한다.

목표 퍼지 유량(f1)과 연료 농도를 각각 산출하면, 제어부(160)는 산출된 연료 농도에 대응되도록 연료를 분사하여 목표 퍼지 유량(f1)으로부터 연료 농도를 보상하고, 이에 따라 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)을 산출할 수 있다.

이때, 제어부(160)는 피드백 제어를 통해 목표 퍼지 유량(f1)을 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)으로 갱신할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 차량의 주행 중 또는 다음 시동시에 갱신된 목표 퍼지 유량(f1)에 기초하여 퍼지 제어가 가능한바, 캐니스터(110)의 퍼지량을 극대화시킬 수 있고, 차량의 공연비 상승 및 미세 매연 입자수를 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 제어부(160)는 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)에 대응하는 목표 듀티를 계산한다. 그리고 계산된 목표 듀티에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 목표 듀티가 30이면, 한 사이클(예를 들어 10ms)동안 3ms동안 밸브를 개방시키도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(160)는 퍼지제어 작동조건에서 대기관로(125)에 배치된 제 1 밸브(120)와 퍼지관로(145)에 배치된 제 3 밸브(140)를 개방하여 캐니스터(110)에 포집된 증발가스를 엔진 흡기 시스템(180)으로 퍼지시킬 수 있다. 이때, 제어부(160)는 포집관로(135)에 배치된 제 2 밸브(130)를 폐쇄하여 연료탱크(170)의 증발가스가 캐니스터(110)에 포집되는 것을 차단할 수 있다.

반대로, 제어부(160)는 퍼지제어 작동조건을 만족하지 않는 경우, 대기관로(125)에 배치된 제 1 밸브(120)와 퍼지관로(145)에 배치된 제 3 밸브(140)를 폐쇄하고, 포집관로(135)에 배치된 제 2 밸브(130)를 개방하여 연료탱크(170)의 증발가스를 캐니스터(110)에 포집시킬 수 있다.

한편, 제어부(160)는 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)를 제어하기에 앞서, 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)의 이상 유무를 확인할 수 있다. 그리고 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)의 이상이 없는 것으로 확인된 경우, 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)의 제어를 시작할 수 있다.

이하에서는, 전술한 바와 같은 동작을 수행하는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)에서의 퍼지 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 제어 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 제어 방법은 먼저, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)가 퍼지제어 작동조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S210). 이때, 퍼지제어 작동조건을 만족하지 않는 경우에는 퍼지 제어 에러 비트를 생성하고(S290), 퍼지제어 작동조건을 만족하는 경우에는 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)가 정상적으로 동작하는지 여부를 판단한다(S220).

퍼지제어 작동조건을 만족하는 경우, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도에 기초하여 엔진 흡기 시스템(180)에 흡입되는 연료 농도를 산출한다(S230).

그리고 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 온도, 유량과 더불어 차량 엔진의 RPM 정보에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 산출한다(S240).

이와 같이 연료 농도 및 목표 퍼지 유량(f1)이 산출되면, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 산출된 연료 농도에 대응되도록 연료를 분사하여 목표 퍼지 유량(f1)으로부터 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)을 산출한다(S250). 이에 따라, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 피드백 제어를 통해 목표 퍼지 유량(f1)을 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)으로 갱신하여, 주행 중 또는 다음 시동 시 적용할 수 있다.

다음으로, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여, 대기관로(125)에 배치된 제 1 밸브(120), 포집관로(135)에 배치된 제 2 밸브(130) 및 퍼지관로(145)에 배치된 제 3 밸브(140)에 대응하는 목표 듀티를 산출한다(S260)).

이때, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 람다 및/또는 러프니스가 정상 거동하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다(S270). 예를 들어, 람다의 경우 목표 람다를 기준으로 ±5% 이상 2초 이상 벗어나게 되면 비정상으로 판단하고, 러프니스의 경우 2초간 평균 러프니스 기준보다 10% 이상 1초 이상 벗어나는 경우를 비정상으로 판단할 수 있다.

이와 같은 판단 기준에 따라, 람다 및/또는 러프니스가 정상 거동하지 않는 것으로 판단된 경우, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 퍼지 제어 에러 비트를 생성할 수 있다(S290).

반대로 람다 및/또는 러프니스가 정상 거동하는 것으로 판단된 경우, 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)는 산출된 목표 듀티에 기초하여 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)를 제어할 수 있다.

즉, 퍼지제어 작동조건에서는, 제 1 밸브(120) 및 제 3 밸브(140)를 개방하여 캐니스터(110)에 포집된 증발가스를 엔진 흡기 시스템(180)으로 퍼지시키고, 제 2 밸브(130)를 폐쇄하여 연료탱크(170)의 증발가스가 상기 캐니스터(110)에 포집되는 것을 차단할 수 있다.

이와 달리 퍼지제어 작동조건이 아닌 경우에는, 제 1 밸브(120) 및 제 3 밸브(140)를 폐쇄하고, 제 2 밸브(130)를 개방하여 연료탱크(170)의 증발가스를 캐니스터(110)에 포집할 수 있다.

한편, 상술한 설명에서, 단계 S210 내지 S290은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 산소 농도 측정 센서(150)가 엔진 흡기 시스템(180)상에 배치됨에 따라, 퍼지 제어시 흡입 공기의 연료 농도를 정확하고 빠르게 파악할 수 있다.

즉, 종래기술의 경우 연소가 된 후 촉매 전단에 부착된 산소 농도 측정 센서를 통해 피드백 제어를 하였는바, 반응성이 느려 과감하고 적극적인 퍼지 제어가 불가능하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 산소 농도 측정 센서(150)가 엔진 흡기 시스템(180)에 배치되고 피드백을 함에 따라 정교하고 과감한 퍼지 제어가 가능하다는 장점이 있다.

이와 같이 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여 산출된 목표 듀티에 따라 제 1 내지 제 3 밸브(120, 130, 140)를 제어함에 따라, 캐니스터(110)의 퍼지량을 극대화시킬 수 있고, 공연비 상승 및 미세 매연 입자수(PN)를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 퍼지 제어 장치(100)에서의 퍼지 제어 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 캐니스터 퍼지 제어 장치
110: 캐니스터 120: 제 1 밸브
125: 대기관로 130: 제 2 밸브
135: 포집관로 140: 제 3 밸브
145: 퍼지관로 150: 산소 농도 측정 센서
160: 제어부 170: 연료탱크
175: 연료 공급로 180: 엔진 흡기 시스템
181: 스로틀 밸브 183: 인젝터
185: 실링 플레이트 187: 에어 클리너
190: OBD 디바이스

Claims

차량의 캐니스터 퍼지장치에 있어서,
연료탱크 내 증발가스를 포집하는 캐니스터,
상기 캐니스터의 대기관로에 배치되어 외부 공기의 유입을 단속하는 제 1 밸브,
상기 연료탱크와 상기 캐니스터를 연결하는 포집관로에 배치되어 상기 캐니스터의 증발가스 포집을 단속하는 제 2 밸브,
상기 캐니스터와 엔진 흡기 시스템을 연결하는 퍼지관로에 배치되어 상기 증발가스를 퍼지시키는 제 3 밸브,
상기 엔진 흡기 시스템 상에 배치되어 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도를 센싱하는 산소 농도 측정 센서 및
퍼지제어 작동조건에 따라, 상기 센싱된 산소 농도에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 밸브의 이상 유무를 확인하고, 상기 제 1 내지 제 3 밸브의 이상이 없는 것으로 확인된 경우 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하되, 목표 람다를 기준으로 ±5% 이상 2초 이상 벗어나는 경우 또는 2초간 평균 러프니스 기준보다 10% 이상 1초 이상 벗어나는 경우 이상이 있는 것으로 판단하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 흡입되는 증발가스의 온도, 유량 및 RPM의 정보에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 산출하고, 상기 센싱된 산소 농도에 기초하여 연료 농도를 산출하여, 상기 산출된 연료 농도에 대응되도록 연료를 분사하여 상기 목표 퍼지 유량(f1)으로부터 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)을 산출하고, 피드백 제어를 통해 상기 목표 퍼지 유량(f1)을 상기 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)으로 갱신하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브에 대응하는 목표 듀티를 계산하고, 상기 목표 듀티에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 퍼지제어 작동조건에서 상기 제 1 밸브 및 제 3 밸브를 개방하여 상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 상기 엔진 흡기 시스템으로 퍼지시키고, 상기 제 2 밸브를 폐쇄하여 상기 연료탱크의 증발가스가 상기 캐니스터에 포집되는 것을 차단하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 퍼지제어 작동조건이 아닌 경우, 상기 제 1 밸브 및 제 3 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 2 밸브를 개방하여 상기 연료탱크의 증발가스를 상기 캐니스터에 포집하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 캐니스터의 기 설정된 온도 범위에 대하여 일정한 증발가스가 퍼지되도록 제어하는 것인 캐니스터 퍼지 제어 장치.
캐니스터 퍼지 제어 장치에서의 퍼지 제어 방법에 있어서,
퍼지제어 작동조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 퍼지제어 작동조건을 만족하는 경우, 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 산소 농도 에 기초하여 엔진 흡기 시스템에 흡입되는 연료 농도를 산출하는 단계;
상기 퍼지 제어시 흡입되는 증발가스의 온도, 유량 및 RPM 정보에 기초하여 목표 퍼지 유량(f1)을 산출하는 단계;
상기 산출된 연료 농도에 대응되도록 연료를 분사하여 상기 목표 퍼지 유량(f1)으로부터 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)을 산출하는 단계;
상기 산출된 최종 퍼지 유량(f2)에 기초하여, 대기관로에 배치된 제 1 밸브, 포집관로에 배치된 제 2 밸브 및 퍼지관로에 배치된 제 3 밸브에 대응하는 목표 듀티를 계산하는 단계 및
상기 목표 듀티에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 단계는,
상기 제 1 내지 제 3 밸브의 이상 유무를 확인하고, 상기 제 1 내지 제 3 밸브의 이상이 없는 것으로 확인된 경우 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하되, 목표 람다를 기준으로 ±5% 이상 2초 이상 벗어나는 경우 또는 2초간 평균 러프니스 기준보다 10% 이상 1초 이상 벗어나는 경우 이상이 있는 것으로 판단하는 것인 퍼지 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 목표 듀티에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 단계는,
퍼지제어 작동조건에서 상기 제 1 밸브 및 제 3 밸브를 개방하여 상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 상기 엔진 흡기 시스템으로 퍼지시키고, 상기 제 2 밸브를 폐쇄하여 연료탱크의 증발가스가 상기 캐니스터에 포집되는 것을 차단하는 것인 퍼지 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 목표 듀티에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 밸브를 제어하는 단계는,
퍼지제어 작동조건이 아닌 경우, 상기 제 1 밸브 및 제 3 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 2 밸브를 개방하여 연료탱크의 증발가스를 상기 캐니스터에 포집하는 것인 퍼지 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
피드백 제어를 통해 상기 목표 퍼지 유량(f1)을 상기 연료 농도가 보상된 최종 퍼지 유량(f2)으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 것인 퍼지 제어 방법.