KR102087929B1 - 차량의 탄화수소 증기를 제거하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 열 엔진(heat engine)을 포함하는 차량의 파워트레인(powertrain)의 연료 탱크 내에 발생되는 탄화수소 증기를 증기 흡수 캐니스터(canister)에 의해 제거하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 아래의 단계들: 탱크로부터 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하는 단계(103, 113); 증기가 탱크로부터 캐니스터로 이동할 때 계수값(Counter)을 증가시키는 단계(104, 114); 및 휘발유 증기를 상기 엔진의 방향으로 퍼지(purge)함으로써 상기 계수값을 감소시키기 위해, 열 엔진이 시동되었을 때 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수(nBV)를 산출하는 단계(108)를 포함한다.

Description

차량의 탄화수소 증기를 제거하는 방법 및 장치{Method and device for eliminating hydrocarbon vapours for a vehicle}

본 발명은 차량의 파워트레인(powertrain), 특히 하이브리드 모터 차량의 파워트레인을 위한 탄화수소 증기 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량의 연료의 증발에 기인한 배기가스는 건강에 해롭고 사용자에게 유해한 휘발유 냄새를 생산한다. 이러한 유해성을 극복하기 위해, 이제 많은 차량들은 관련된 기술 분야에서 요즘 일반적으로 "캐니스터(canisters)"로 알려진 휘발유 증기 흡수장치를 갖추고 있다. 프랑스 문서 내의 프랑스 용어를 이용할 목적으로 여기서는 "캐니스터" 대신에 "플래컨(flacon)"이라는 프랑스 용어가 사용된다.

하이브리드 구동의 경우에 있어서, 차량을 오직 전기적으로 사용하는 중에, 만약 휘발유 증기 흡수장치 또는 캐니스터가 브리치(breached)되거나 또는 포화되면, 이것을 퍼지(purge)하기 위해 열 엔진(heat engine)을 시동하는 것이 필요하지만, 캐니스터의 충전(charge) 상태를 추정하는 것은 힘들다. 브리치된다는 것은 상기 캐니스터를 통과하는 휘발유 증기가 더 이상 흡수될 수 없으며 캐니스터의 공기배출구(air vent)를 통해 대기로 빠져나갈 수 있는 캐니스터의 상태를 의미한다.

하이브리드가 아닌 구동의 경우에 있어서, 캐니스터가 충전된다는 사실은 엔진의 작동과 함께 퍼지 밸브(purge valve)가 열렸을 때 산소 프로브(probe)에 의해 측정된 농후도 편차(richness deviation)에 의해 검출된다. 하이브리드 기술의 이익은 오염 가스는 가능한 한 적게 배출하고 연료는 가능한 한 적게 소모하는 것이기 때문에 하이브리드 엔진에 관해 열 엔진의 시동을 최소화하는 것이 요구된다.

문서 US8443787은 열 엔진이 작동할 때 연료 탱크 내의 상태에 따라 퍼지를 활성화시키기 위한 휘발유 증기 흡수장치 캐니스터 퍼지 방법을 서술한다. 지금까지 개시된 방법들은 열 엔진이 규칙적으로 작동되는 하이브리드 구동에 적합하지만, 특히 때때로 열 엔진이 사실상 시동되지 않거나 또는 단지 매우 드물게 시동될 수 있는 플러그인 하이브리드 구동(plug-in hybrid drive)의 경우에 많은 문제점들을 생기게 한다.

종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 서술되는 방법 및 장치는 시동의 횟수를 정확히 필요한 정도로 제한하기 위해 충분히 신뢰할 수 있는 캐니스터 충전의 추정을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이는 열 엔진의 마모, CO2의 배출 및 연료 소모를 제한하는 것을 가능하게 한다.

상기 이익은 플러그인 하이브리드 구동(plug-in hybrid drive)의 경우에 더욱 크며, 이는 완전한 전기 모드에 설치된 높은 자율성이 차량을 오직 전기적으로 장기간 사용하는 것의 원인이기 때문이다.

서술된 목적을 다루기 위해, 본 발명은 적어도 하나의 열 엔진(heat engine)을 포함하는 차량의 파워트레인(powertrain)의 연료 탱크 내에 발생되는 탄화수소 증기를 흡수하도록 구성된 캐니스터(canister)에 의해 상기 증기를 제거하기 위한 방법으로서,

상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하는 단계;

상기 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동할 때 계수값(Counter)을 증가시키는 단계;

상기 휘발유 증기를 상기 엔진의 방향으로 퍼지(purge)함으로써 상기 계수값을 감소시키기 위해, 상기 열 엔진이 시동되었을 때 상기 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수(nBV)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동은 상기 탄화수소 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동하도록 허용하는 조정 밸브 열림 신호에 의해 검출된다.

더욱 구체적으로, 상기 밸브의 하류측에서 임계값(Pt/2)을 초과하는 압력값(Pc)에 의해 상기 조정 밸브 열림 신호가 발생된다.

상기 계수값은 바람직하게는 상기 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수(nBV)에 따른 배출 곡선(discharge curve)을 따라감에 의해 감소된다.

상기 파워트레인이 하이브리드일 때, 상기 방법은 유리하게는,

비-열구동 모드(non-thermal drive mode)를 검출하는 단계;

상기 계수값이 최대값을 초과하는 것을 검출하는 단계;

상기 계수값이 최대값을 초과할 때 상기 열 엔진의 시동 요구를 발생시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 프로그램이 하나 이상의 컴퓨터들에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드 명령들을 포함한다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 열 엔진(heat engine)을 포함하는 차량의 파워트레인(powertrain)의 연료 탱크 내에 발생되는 탄화수소 증기를 흡수하도록 구성된 캐니스터에 의해 상기 증기를 제거하기 위한 장치로서,

상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 수단;

상기 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동할 때 계수값을 증가시키기 위해 상기 검출 수단에 연결되는 컴퓨터;

상기 휘발유 증기를 상기 엔진의 방향으로 퍼지함으로써 상기 계수값을 감소시키기 위해, 상기 열 엔진이 시동되었을 때 가스 부피의 수가 상기 캐니스터를 통과하게 하도록 상기 컴퓨터에 의해 제어되는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 상기 수단은 조정 밸브를 포함하며, 상기 탄화수소 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동하도록 허용하는 상기 조정 밸브의 열림은 상기 컴퓨터로 신호로 보내진다.

더욱 구체적으로, 탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 상기 수단은 상기 밸브의 열림을 나타내는 압력값을 상기 컴퓨터로 신호로 보내기 위해 상기 밸브의 하류측에 압력 센서를 포함한다.

상기 컴퓨터는 배출 곡선(discharge curve)이 담겨 있는 메모리를 포함하며, 상기 배출 곡선은 상기 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수에 따른 상기 배출 곡선을 따라감으로써 상기 계수값을 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조하면서 이해하기 위한 아래의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
도 1은 차량을 위한 하이브리드 구동 시스템과 그 연료 공급 회로를 함께 나타낸 다이어그램이며;
도 2와 3은 본 발명에 따른 탄화수소 증기 제거 장치의 다이어그램들이며;
도 4는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 보여주는 흐름도이며;
도 5는 충전(charging)과 배출(discharging) 중 시간에 대한 캐니스터의 질량 변화 그래프이다.

이하의 설명에서, 동일한 구조 또는 유사한 기능들을 가진 요소들은 동일한 참조 번호에 의해 표시될 것이다.

도 1은 하이브리드 구동을 갖춘 차량(20)을 도식적으로 보여주며, 하이브리드 구동은, 단순하게는, 감속기(reducer)(10)를 통해 알려진 트랜스미션(transmission)(21)에 맞물리는 하나의 전기 기계(electric machine)(8)를 특징으로 한다. 상기 하이브리드 구동은 또한 열 엔진(heat engine)(9)을 포함한다. 상기 열 엔진(9)은 상기 전기 기계(8) 및 상기 트랜스미션(10)과 맞물리거나 또는 부하 없이 작동한다. 상기 열 엔진(9)은 엔진 컴퓨터(11)에 의해 제어된다. 하이브리드 컴퓨터(12)는 상기 전기 기계(8)와 열 엔진(9) 사이의 토크(torque)와 동력(power)의 분배를 처리한다.

상기 하이브리드 구동은 단지 예로서 설명된다. 본 발명은, 예를 들어, 다수의 전기 기계들 및/또는 열 엔진이 연결된 차축(22)과 다른 차축(23)에 연결된 전기 기계(들)을 가진 것과 같은 다른 유형의 하이브리드 구동에 동등하게 적용될 수 있다.

연료, 특히 휘발유를 위한 탱크(24)는 펌프(25), 파이프(26) 및 연료분사기(injectors)(27)를 경유하여 알려진 방식으로 상기 열 엔진(9)이 연료를 공급받을 수 있도록 한다.

휘발유 증기 흡수장치 또는 캐니스터(28)는 차량(20)의 상기 탱크(24) 내에서 휘발유 표면 위에 형성된 휘발유 증기가 대기로 배출되는 것을 방지하기 위해 이 휘발유 증기를 저장하는 기능을 가진다. 상기 탱크(24)의 공기배출구(air vent)는 파이프(31)를 통해 상기 캐니스터(28)로 연결된다. 상기 캐니스터(28)에 담겨 있는 휘발유 증기는 상기 열 엔진이 시동될 때 그들을 연소시키기 위해 정기적으로 파이프(29)를 통해 상기 열 엔진(9)의 방향으로 퍼지(purge) 된다. 상기 파이프(29)는 상기 열 엔진(9)의 연소-보조(combustion-supporting) 흡기 매니폴드(air intake manifold)(32)의 상류측에서 연소-보조 공기유량 조절 플랩(flap)(33)의 하류측에 휘발유 증기를 배출하며, 그래서 연소-보조 공기와 혼합된 휘발유 증기의 에너지 효과(energy effect)가 상기 연료분사기(27)를 통해 상기 열 엔진(9)으로 공급되는 연료의 에너지 효과에 추가된다. 상기 캐니스터(28)에서 나오는 증기는 상기 엔진 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 퍼지 솔레노이드 밸브(30)에 의해 계량된다. 게다가 연소-보조 공기는 상기 플랩(33)의 상류측에 배치된 필터(34)에 의해 알려진 방식으로 정화된다.

도 2에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 캐니스터(28)는 사출 성형된 플라스틱 케이싱(casing)으로 이루어진 몸체(1)를 포함한다. 상기 몸체(1)는 흡수제(absorption agent)(2), 특히 활성탄(activated charcoal)을 담고 있다. 상기 캐니스터는 상기 파이프(31)에 연결된 탱크 태핑 캐뉼러(tank tapping canula)(3)와 상기 파이프(29)에 연결된 엔진 퍼지 태핑 캐뉼러(engine purge tapping canula)(4)를 통해 퍼징 시스템(purging system)의 나머지 부분에 연결된다.

도 2로부터 상기 캐니스터(28)는 U-형상의 구조(architecture)를 가진다. 퍼징(purging) 단계 중에(왼쪽으로부터 오른쪽으로 연장된 화살표), 증기는 공기배출구(5)로부터 상기 퍼지 태핑 캐뉼러(4)의 방향으로 진행한다. 충전(charging) 단계 중에(오른쪽으로부터 왼쪽으로 연장된 화살표), 증기는 상기 탱크 태핑 캐뉼러(3)로부터 상기 공기배출구(5)의 방향으로 이동한다.

오로지 열 구동의 경우에, 상기 열 엔진은 차량이 운전중일 때 계속적으로 작동되며, 상기 엔진 컴퓨터(11)는 엔진 연소 농후도(richness)의 규정을 제어하기 위해 상기 엔진 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 상기 퍼지 솔레노이드 밸브(30)를 열어서 상기 캐니스터를 종종 퍼지하는 것이 가능하다.

하이브리드 구동의 경우에는, 열 엔진의 작동이 더 드물거나 감소하기 때문에 퍼징 기회가 더 적다. 그래서 상기 캐니스터의 충전(charging)을, 예를 들어, "pt"로 나타낸 조정 값(calibration value)을 가진 저압 조정 밸브(low-pressure calibrated valve)( 6)로 지연시키는 것이 유리하다. 본 발명의 장치는, 상기 밸브가 얼마나 오래 열려 있었는지를 검출하기 위해 이에 따라 상기 컴퓨터(11)의 메모리(미도시) 내에 계수값(Counter)으로 저장되는 누적 충전 시간(cumulative charging time)을 측정하기 위해, 상기 엔진 컴퓨터(11)에 연결된 상기 밸브(6)의 개폐를 검출하기 위한 수단을 갖추고 있다는 점에서 주목할 만하다. 예를 들어, 상기 밸브(6)의 닫힘과 열림에 관련하여 열리고 닫히는 또는 반대로 작동되는 집적된 전기적 콘택트를 가진 밸브를 갖추는 것과 같이, 상기 밸브(6)의 개폐를 검출하는 다양한 방법이 가능하다.

도 2에 도시된 실시예에 채용된 검출 수단은 상기 밸브(6)의 하류측에 위치한 압력 센서(7)로 구성된다. 한편으로는 개별적인 조정 밸브와 다른 한편으로는 개별적인 압력 센서를 제공하는 것이 전기적 콘택트를 갖추고 요구되는 값들로 조정된 밸브를 저 비용으로 설계하는 것보다 더 간단할 수 있다. 더욱이, 상기 센서(7)에 의해 제공되는 압력 값이 휘발유 탱크와 캐니스터의 소통의 실제 개시를 더욱 잘 나타낸다. 상기 밸브로부터 분리되었을 때, 이러한 검출 수단은 또한 상기 압력 센서(7)의 위치를 상기 캐니스터의 근처에서 분리할 수 있게 하고 상기 조정 밸브(6)의 위치를 상기 캐니스터의 근처에서 또는 상기 탱크의 근처에서 분리할 수 있게 한다.

다른 검출 수단은, 예를 들어, 상기 밸브의 개구를 따라가는 휘발유 증기의 흐름을 측정하기 위한 유량계(flow meter)를 포함하는 경우처럼 채용될 수 있다.

"Counter"로 표시되며 이하에서 도 4를 참조하면서 설명되는 메커니즘에 의해 계속적으로 업데이트 되는 누적 충전 시간(cumulative charging time)이 "Counter. max"로 표시되는 한계 충전 시간(limit charging time)에 상응하는 한계 값에 도달하면, 상기 캐니스터는 거의 브리치된 것으로 인식된다. 그때 상기 엔진 컴퓨터(11)는 가장 빠른 기회에 퍼지를 수행하기 위해, 만약 운전 중이면 바로 또는 만약 정지 중이면 다음의 운전 중일 때 상기 열 엔진(9)의 작동을 시작한다. 의무적인 전기적 작동 영역인 경우에는, 예를 들어 어떤 미래 도시에서, 다음에 열적 구동이 허용된 영역 내에서 이동할 때 상기 열 엔진의 시동이 제공될 수 있다.

상기 캐니스터의 퍼지 후에, 상기 시간 계수값(time counter)은 만약 퍼지가 완료된 경우(대략 20km 또는 500 BV의 퍼지 부피)에는 0으로 리셋되며 또는 퍼지가 정지되었을 때 상기 캐니스터의 충전에 상응하는 시간 값으로 리셋된다. 상기 엔진이 시동되었을 때 상기 캐니스터의 퍼지 상태를 추정하기 위한 많은 방법이 있으며, 이하에서 설명되는 방법은 본 발명에 특유한 공통의 요소들을 도면으로 보여준다. BV(Bed Volume, 캐니스터 내에 담겨있는 활성 탄소의 베드의 부피를 의미함)로 표시된 단위는 상기 캐니스터를 통과하는 가스의 부피와 상응하고 즉 상기 캐니스터의 내부 부피와 동일하며, 다시 말해서 "캐니스터 등가(canister equivalent)"와 동일하다. 따라서 500 BV는 캐니스터 부피의 500배와 동일한 캐니스터를 통과하는 가스의 부피와 상응하다.

상기 두 개의 컴퓨터(11, 12) 중 하나에 설치되거나 또는 두 개의 컴퓨터(11, 12) 사이에 공유되는 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로그램이 하나 이상의 컴퓨터들에서 실행되었을 때, 다음에 도 4를 참조하면서 설명될 방법의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드 명령들을 포함한다.

상기 방법의 단계들은, 이하에서 도 5를 참조하면서 설명되는 바와 같이, 기본적으로 상기 캐니스터를 위한 충전-배출 곡선에 근거하여 상기 캐니스터의 충전 상태를 계속적으로 측정하고 제어하며 베드 부피(Bed Volumes)로 표현되고 nBV로 표시되는 캐니스터를 통과하는 개개의 가스 부피의 수를 측정하고 제어하는 데 있다. 상기 캐니스터를 통과하는 개개의 부피의 수는 상기 연소-보조 흡기 매니폴드(32) 내의 압력 "pcol"과 상기 밸브(30)의 열린 정도 "RCO"로부터 산출하기 쉽다. 상기 컴퓨터(11)는 상기 엔진 내의 연소를 제어하기 위해 알려진 방식으로 상기 연소-보조 흡기 매니폴드(32) 내의 압력(pcol)을 이미 이용하고 있으며, 예를 들어, 상기 컴퓨터(11)가 상기 연소-보조 흡기 매니폴드(32) 내의 압력(pcol)의 값을 얻기 위한 다양한 방법은 상세히 논의할 필요 없이 문헌 내에서 넓게 이용할 수 있다.

상기 제어 솔레노이드 밸브(30)를 제어하는 컴퓨터는 실제로 그것의 열린 정도(RCO)를 알고 있으며, 만약 이것이 상기 컴퓨터(11) 내에 없으면, CAN 버스(bus)를 통해 이것을 상기 컴퓨터(11)에서 이용할 수 있도록 할 수 있다.

차량의 점화장치(ignition)가 켜진 것을 검출하는 단계(100)로부터 시작하며, 만약 상기 점화장치가 켜져 있으면 계수값(Counter)을 읽는 단계(101)가 활성화되고, 만약 상기 점화장치가 켜져 있지 않으면 온도 임계점 검출 단계(111)가 활성화된다.

상기 온도 임계점 검출 단계(111)의 목적은 대기 온도(T)가 온도 임계점, 예를 들어 30℃를 초과하는지 여부를 모니터하는 것이며, 그 온도 위에서는 휘발유의 증발 속도가 상승하는 것으로 추정된다.

상기 단계(111)에서 대기 온도가 온도 임계점을 초과하지 않는 동안에는 상기 단계(100)로 되돌아간다.

만약 대기 온도(T)가 온도 임계점을 초과하면, 상기 컴퓨터(11)를 작동시키기 위해 컴퓨터 시동 단계(112)가 활성화되며, 그 다음 상기 조정 밸브(6)의 열림(opening)을 모니터하는 단계(113)가 실행된다. 만약 상기 조정 밸브(6)의 열림이 상기 압력 센서(7)에 의해 검출되는 경우에, 상기 센서(7)에 의해 상기 밸브가 열린 것으로 검출되는 압력(Pc)은 바람직하게는 상기 조정 압력(Pt)의 반으로 설정된다. 상기 밸브가 열렸을 때 증기의 순환에 의해 발생되는 수두 손실(head losses)을 감안하여 조정 압력보다 충분히 낮으며 때 이른 검출을 촉발하지 않도록 0보다 충분히 큰 압력의 범위 내에서 실질적으로 Pt/2와 다른 조정값을 선택하는 것도 가능하다.

상기 단계(113)에서 상기 밸브(6)의 열림이 검출되지 않는 동안은 상기 단계(100)로 되돌아간다.

상기 밸브(6)의 열림이 검출되었을 때, 상기 탱크(24)가 상기 캐니스터(28)와 소통된 결과로서 상기 밸브(6)의 열림에 기인한 휘발유 증기 충전을 계산에 넣기 위해 상기 계수값을 증가시키는 단계(114)가 활성화된다. 상기 단계(113)에서 상기 계수값이 업데이트된 후에, 상기 단계(100)로 되돌아간다.

차량의 점화장치가 켜지지 않았음이 검출된 단계(100)가 반복 실행되면, 상기 컴퓨터(11)는 에너지 보존을 목적으로 절전 모드로 돌아간다. 상기 단계들(100, 111 및 112)은 영구적으로 활성화되어 있는 컴퓨터에 의해 실행된다. 알려진 방식에 있어서, 영구적으로 활성화되어 있는 이 컴퓨터는 예를 들어 도어의 잠김, 차량의 점화장치의 켜짐 및 다양한 다른 사건들을 모니터하는 컴퓨터이며, 이는 상기 점화장치를 켜는 사용자가 없을 때 모니터하는 데 유리하다.

상기 계수값을 읽는 단계(101)는 차량의 점화장치가 켜진 후에 활성화되어 상기 캐니스터의 충전을 추정할 수 있게 한다.

상기 단계(101) 후에 하이브리드 파워트레인의 작동 모드를 검출하는 단계(102)가 이어진다. 상기 방법의 다른 단계가 되돌아가는 어떠한 단계와도 마찬가지로, 상기 단계(102)는 샘플링 주기(sampling period), 예를 들어 1초 후에 다시 활성화된다.

만약 하이브리드 파워트레인의 작동 모드가 열적 모드(thermal mode)와는 다른 모드, 예를 들어, 전기 모드(electric mode) 또는 공기압 모드(pneumatic mode), 다시 말하면 상기 열 엔진이 정지된 어떠한 구동 모드인 경우에, 상기 단계(113)와 유사한 단계(103)가 활성화된다.

상기 단계(103)에서 상기 밸브(6)의 열림이 검출되지 않는 동안은 상기 단계(102)로 되돌아간다.

상기 밸브(6)의 열림이 검출되었을 때, 상기 탱크(24)가 상기 캐니스터(28)와 소통된 결과로서 상기 밸브(6)의 열림에 기인한 휘발유 증기 충전을 계산에 넣기 위해, 상기 단계(114)와 유사한 단계(104)가 활성화된다. 상기 단계(103)에서 상기 계수값이 업데이트된 후에, 상기 계수값의 내용을 검증하는 다음 단계(105)가 활성화된다.

상기 단계(105)에서 상기 계수값이 상기 캐니스터(28) 내의 활성 탄소의 베드(bed)의 포화를 나타내는 최대 계수값 "Counter.max"을 초과하지 않는 동안은, 상기 단계(102)로 되돌아간다.

상기 계수값(Counter)이 최대 계수값(Counter.max)을 초과하면 상기 열 엔진을 시동시키기 위한 요구를 발생시키는 단계(106)가 활성화된다.

그 후에, 단계(107)는 캐니스터 부피의 수(nBV)를 0으로 설정한다.

상기 열 엔진이 시동되었을 때, 단계(108)에서 상기 컴퓨터(11)는 상기 제어 솔레노이드 밸브(30)의 열림을 제어하며, 샘플링 주기(sampling period) 동안의 상기 캐니스터 부피의 수의 증가(ㅿnBV)를 흡기 매니폴드 압력(pcol)과 상기 밸브(30)의 열린 정도(RCO)의 함수로서 계산한다.

ㅿnBV := f(pcol, RCO)

이 계산은, 한편으로는 상기 캐니스터(28)와 흡기 매니폴드(32)의 입구 사이의 압력 차이와 상기 캐니스터(28)로부터 상기 흡기 매니폴드(32)의 입구까지 보내지는 증기에 관한 수두 손실(head losses)의 함수로서 유량(flow rate)을 산출하는 알려진 유체역학(fluid mechanics)의 법칙들을 적용한다.

상기 밸브(30)의 열린 정도(RCO) 각각을 위한 수두 손실은 재현될 수 있으므로, 파워트레인 테스트 단계에서 측정하여 차량의 사용기간 동안 추후에 그들을 검색할 수 있도록 상기 컴퓨터(11)의 메모리 내에 결합 테이블(associative table)로 세팅하기에 충분하다.

상기 단계(108)에서, 캐니스터 부피의 수(nBV)는 상기 공식을 사용하여 미리 얻어진 그것의 값에 그것의 증가(ㅿnBV)를 더함으로써 업데이트 된다.

nBV := nBV + ㅿnBV

도 5의 그래프에서, 가로 좌표(시간) 축에 0으로부터 5600까지 표시된 계수값들은 상기 캐니스터(28)가 휘발유 증기로 충전되는 동안 상기 단계들(104 또는 114) 중 하나에서 얻어진 계수값들과 상응하며, 세로 좌표 축에 표시된 캐니스터의 질량은 그에 맞춰 실질적으로 55g으로부터 실질적으로 140g까지 변하게 된다.

상기 그래프의 이 부분 내에서 증가하는 곡선은 상기 캐니스터(28)의 휘발유 흡수 능력(gasoline absorption capacity)(이것은 영어 용어임)에 상응하는 GWC(Gasoline Working Capacity) 값에 의해 제한된다.

상기 캐니스터의 질량이 정상 상태 작동 조건하에서 그것의 최소값과 GWC 값의 합계에 도달했을 때, 캐니스터를 통과하는 휘발유 증기는 더 이상 흡수될 수 없으며 시간의 경과에 따른 상기 캐니스터의 질량은 일정하게 유지되고, 만약 상기 퍼지 태핑 캐뉼러(4)를 통해 제거되지 않으면 증기는 상기 공기배출구(5)를 통해 배출된다.

상기 캐니스터(28)의 질량의 진화 곡선(evolution curve)은 캐니스터의 유형에 따라 특히 그것이 담고 있는 활성 탄소 또는 다른 흡수 물질의 부피에 따라 변하게 된다. 그러나, 그 추세는 실질적으로 항상 동일하며, 단지 상기 값들은 제조자에 의해 캐니스터의 유형 각각을 위해 주어진 값들로 변하게 되며, 해당하는 경우 시험 단계 중에 검증 및/또는 조정된다.

도 5에 도시된 예에서, 대략 5200의 최대 계수값을 얻을 수 있으나 GWC의 30%의, 예를 들어, 110g 과 140g 사이의 예비 영역(reserved area)(BE)에 상응하는 안전 여유(safety margin)를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 세로 좌표축 110g에서의 상기 곡선상의 점은 가로 좌표축 상에 대략 4800의 최대 계수값을 제공한다.

상기 그래프의 우측 부분 내의 감소하는 곡선은 상기 캐니스터의 배출 단계에서의 질량 변화를 제공한다. 상기 캐니스터를 통과하는 BV의 수에 따른 경사도는 상기 캐니스터의 충전에 비례한다. 예를 들어, 100BV는 질량을 100g으로부터 80g까지 감소시키기에 충분하며, 반면에 질량을 80g으로부터 60g까지 감소시키기 위해 적어도 200BV가 필요하다. 여기서 50g보다 약간 큰 정상 상태 작동 조건하에서 최소 질량을 성취하기 위해서는 분당 15리터로 도시된 경우와 상응하는 500BV가 필요하다.

정상 상태 작동 조건하에서의 최소 질량은 일반적으로 비어 있는 캐니스터의 질량에 흡수 물질의 미세 기공에 갇혀 퍼지될 수 없는 휘발유 증기의 잔류 질량을 추가했을 때의 캐니스터의 질량과 상응하다.

상기 컴퓨터(11)는 관리되는 캐니스터가 속하는 캐니스터 유형의 충전 및 배출 곡선들 각각이 저장된 메모리 내에 접속할 수 있으며, 상기 단계(108)에서 계수값(계수값 = h(nBV, 계수값))을 아래의 방식으로 상기 그래프 상에 업데이트 할 수 있다.

상기 단계(108)의 시작에서 상기 컴퓨터는 nBV를 퍼지하기 전에 상기 캐니스터의 질량을 증가시키는 충전 단계에서 증가 곡선의 제1 포인트 상에 상기 계수값(Counter)을 위치시킬 수 있다. 제1 포인트는 nBV를 퍼지한 후 배출 단계에서 감소 곡선상의 동일한 질량의 제2 포인트와 대응되며, 퍼지된 휘발유 증기의 감소된 질량과 상응하는 감소 곡선을 따라 제3 포인트로 이어진다. 제3 포인트는 동일하게 감소된 질량 증가 곡선 상의 제4 포인트와 대응된다. 상기 제4 포인트는 상기 단계(108)로부터 떠날 때 가로 좌표 축 상에 더 낮은 계수값(Counter)을 제공한다.

상기 단계(108)를 뒤따라, 상기 열 엔진의 정지가 상기 단계(107)에 의해 개시된 퍼지 과정을 중단하는 것인지를 검증하는 단계(109)가 실행된다.

만약 상기 열 엔진이 정지되지 않으면, 상기 계수값이 0인지를 검증하는 단계(120)가 실행된다. 만약 상기 계수값이 0이면, 상기 캐니스터(28)를 퍼지하는 것은 더 이상 필요하지 않으며, 상기 방법은 구동 시스템이 전기 모드로 변환되었는지를 검증하기 위해 상기 단계(102)로 되돌아가기 전에 단계(121)에서 상기 열 엔진이 정지되도록 허용한다.

상기 단계(120)에서 계수값이 0이 아니면, 상기 캐니스터의 퍼지를 계속하는 것이 필요하며 그 다음에 상기 캐니스터의 퍼지를 계속하기 위해 추가 반복을 위한 상기 단계(108)로 되돌아간다.

만약 상기 단계(109)에서 상기 열 엔진의 정지가 검출되면, 상기 열 엔진의 정지가, 예를 들어 사용자가 목적지에 도착했거나 또는 다른 이유 때문에 상기 점화장치를 끈 결과인지를 검증하는 단계(110)가 실행된다. 상기 단계(110)에서 상기 점화장치의 꺼짐이 검출된 경우에는, 상기 방법은 상기 단계(100)로 되돌아간다.

만약 상기 단계(110)에서 상기 점화장치의 꺼짐이 검출되지 않으면, 상기 방법은 상기 열 엔진의 정지가 전기 모드로의 변환의 결과인지를 검출하기 위해 상기 단계(102)로 되돌아간다.

만약, 상기 단계(100)에서 차량의 점화장치의 켜짐이 다음에 검출되거나 또는 상기 단계(102)에서 사전에 전기 모드가 검출된 경우에, 상기 방법의 외부의 이유로, 예를 들어 상기 하이브리드 컴퓨터(12)에 의해 구동 배터리(traction battery) 내의 낮은 충전이 검출되거나 또는 다른 이유로 상기 열 엔진이 시동된 경우, 상기 단계(102)에서 전기 모드의 부재가 검출되면 본 방법은 예방용으로 상기 캐니스터를 퍼지하기 위해 상기 계수값이 반드시 그 최대값에 도달하지 않더라도 직접 상기 단계(107)로 분기한다.

상기 단계(108)의 각각의 반복 시에 또는 상기 단계(108)의 최근의 반복 후에, 예를 들어 여정의 마지막에, 위에서 설명한 바와 같이 상기 충전 계수값을 업데이트 하는 것이 가능하다.

도 3은 상기 조정 밸브(6)와 센서(7)가 상기 캐니스터(28)의 몸체(1) 내에 통합된 탄화수소 증기 제거 장치의 일 예를 보여준다. 기본적인 이점들은 공간의 절약과 인터페이스의 수의 감소에 기인한 신뢰성의 증가이다. 상기 압력 센서가 상기 밸브와 캐니스터 가까이에 있기 때문에 추정의 품질 또한 향상된다.

제공된 해법은 상기 캐니스터에 장착된 상기 압력 센서로부터 정보의 획득을 가져오기 위해 상기 열 엔진의 컴퓨터가 영구적으로 활성화되어 있거나 또는 규칙적으로 활성화되는 것을 필요로 한다. 예를 들어, 상기 조정 밸브(6)의 열림을 초래하는 의미 있는 주위 온도(예컨대 T > 30℃)를 위해, 공기의 온도를 측정하는 객실(passenger compartment) 컴퓨터는 먼저 그 자신을 활성화 시키며 차례로 상기 열 엔진 컴퓨터가 그 자신을 활성화시켜 그것을 획득하도록 명령한다.

각각의 유형의 캐니스터를 위해, 차량의 매매시장 고유의 다른 온도 조건들을 위한 포락선 브리칭 시간(envelop breaching time)을 측정하는 것이 바람직하다.

상기 캐니스터가 센서와 통합된 밸브를 포함하는 도 3의 실시예는 반-가압식(semi-pressurized) 증발 시스템을 가진 어떠한 휘발유 구동 차량에도 적용될 수 있다.

Claims (10)

1. 적어도 하나의 열 엔진(heat engine)을 포함하는 차량의 파워트레인(powertrain)의 연료 탱크 내에 발생되는 탄화수소 증기를 흡수하도록 구성된 캐니스터(canister)에 의해 상기 증기를 제거하기 위한 방법으로서,
   상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하는 단계(103, 113);
   상기 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동할 때 계수값(Counter)을 증가시키는 단계(104, 114);
   상기 탄화수소 증기를 상기 엔진의 방향으로 퍼지(purge)함으로써 상기 계수값을 감소시키기 위해, 상기 열 엔진이 시동되었을 때 상기 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수(nBV)를 산출하는 단계(108); 및
   계수값을 상기 캐니스터를 통과하는 가스 부피의 수(nBV)에 따라 배출 곡선(discharge curve)을 추적함으로써 대응하는 계수값으로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증기 제거 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탱크로부터 상기 캐니스터로의 탄화수소 증기의 이동은 상기 탄화수소 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동하도록 허용하는 조정 밸브 열림 신호에 의해 검출되는, 탄화수소 증기 제거 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 밸브의 하류측에서 임계값(Pt/2)을 초과하는 압력값(Pc)에 의해 상기 조정 밸브 열림 신호가 발생되는, 탄화수소 증기 제거 방법.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파워트레인은 하이브리드이며,
   비-열구동 모드(non-thermal drive mode)를 검출하는 단계(102);
   상기 계수값(Counter)이 최대값(Counter.max)을 초과하는 것을 검출하는 단계(105);
   상기 계수값(Counter)이 최대값(Counter.max)을 초과할 때 상기 열 엔진의 시동 요구를 발생시키는 단계(106)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 증기 제거 방법.
6. 하나 이상의 컴퓨터들에서 실행될 때 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 저장매체.
7. 적어도 하나의 열 엔진(heat engine)(9)을 포함하는 차량의 파워트레인(powertrain)의 연료 탱크 내에 발생되는 탄화수소 증기를 흡수하도록 구성된 캐니스터(28)에 의해 상기 증기를 제거하기 위한 장치로서,
   상기 연료 탱크(24)로부터 상기 캐니스터(28)로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 수단(6, 7);
   상기 증기가 상기 연료 탱크(24)로부터 상기 캐니스터(28)로 이동할 때 계수값(Counter)을 증가시키기 위해 상기 검출 수단(6, 7)에 연결되는 컴퓨터(11);
   상기 휘발유 증기를 상기 엔진의 방향으로 퍼지함으로써 상기 계수값을 감소시키기 위해, 상기 열 엔진(9)이 시동되었을 때 가스 부피의 수(nBV)가 상기 캐니스터를 통과하게 하도록 상기 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 밸브(30); 및
   상기 컴퓨터가 상기 캐니스터를 통과하는 탄화수소 증기의 가스 부피의 수(nBV)에 따라 추적함으로써 상기 계수값을 대응하는 계수값으로 감소시키도록 하는 배출 곡선을 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 증기 제거 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 연료 탱크(24)로부터 상기 캐니스터(28)로의 탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 상기 수단은 조정 밸브(6)를 포함하며, 상기 탄화수소 증기가 상기 탱크로부터 상기 캐니스터로 이동하도록 허용하는 상기 조정 밸브의 열림은 상기 컴퓨터(11)로 신호로 보내지는, 탄화수소 증기 제거 장치.
9. 제 8항에 있어서,
   탄화수소 증기의 이동을 검출하기 위한 상기 수단은 상기 밸브의 열림을 나타내는 압력값(Pc)을 상기 컴퓨터(11)로 신호로 보내기 위해 상기 밸브(6)의 하류측에 압력 센서(7)를 포함하는, 탄화수소 증기 제거 장치.
10. 삭제

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