KR102097949B1 - 액티브 퍼지 시스템을 구비한 차량의 퍼지 연료량 제어 방법과 이를 수행하는 제어기를 구비한 엔진 및 하이브리드 자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 퍼지 펌프를 이용하여 연료 증발 가스를 퍼지시키는 액티브 퍼지 시스템을 구비한 차량의 퍼지 연료량 제어 방법으로서, 퍼지 펌프를 구동하는 단계; 모델링을 통해 퍼지 가스의 퍼지 농도를 계산하는 단계;퍼지 개시와 동시에, 엔진에 유입되는 공기량에 따른 목표 연료량을 만족하도록 퍼지 밸브의 개도를 조절함으로써, 퍼지 연료량을 제어하는 퍼지 연료량 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브 퍼지 시스템을 구비한 차량의 퍼지 연료량 제어 방법과 이를 수행하는 제어기를 구비한 엔진 및 하이브리드 자동차{METHOD FOR CONTROLLING PURGE FUEL AMOUNT IN VEHICLE COMPRISING ACTIVE PURGE SYSTEM, ENGINE AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE COMPRISING CONTROLLER CONDUCTING THE METHOD}

본 발명은 차량의 퍼지 연료량 제어 방법과 이를 수행하는 제어기를 구비한 엔진 및 하이브리드 자동차에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 액티브 퍼지 시스템을 이용한 연료 증발 가스의 퍼지 시의 퍼지 연료량을 제어하기 위한 방법과 이를 수행하는 제어기를 구비한 엔진 및 하이브리드 자동차에 관한 발명이다.

차량의 연료 탱크에 저장된 연료는 연료 탱크 내 유동 및 내부 온도에 따라 증발하여 연료 증발 가스가 발생된다. 이러한 연료 증발 가스가 대기로 유출되면 환경 오염문제를 일으키게 된다. 이를 방지하기 위하여, 특허문헌 1에서 개시된 기술과 같이, 증발가스를 캐니스터에 포집하였다가 이를 엔진의 흡기 계통으로 유입시켜 재연소하는 퍼지 시스템이 현재 적용 중에 있다.

특허문헌 1과 같은 종래의 퍼지 시스템의 경우 흡기 계통에 형성되는 부압에 따라 증발가스에 작용하는 압력을 이용하여 흡기 계통으로 증발가스를 공급하고 있다. 그런데, 과급기(Turbo Charger)가 장착된 엔진의 경우 엔진 흡기밸브 전단의 부압 생성이 어려워 기존의 흡기부압을 이용한 퍼지(Purge) 시스템의 적용이 어렵다.

이를 해결하기 위해 퍼지 펌프를 작동시켜 강제로 증발 가스의 퍼지를 수행하는 액티브 퍼지 시스템(Active Purge System, APS)에 대한 개발이 출원인에 의해 진행 중에 있다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허 제10-0290337호 (2001.10.24.)

액티브 퍼지 시스템의 경우, 도 4에서도 도시되어 있는 바와 같이, 퍼지 펌프에 의해 토출된 퍼지 가스가 흡기 매니폴드로 유입되기 까지의 유로가 길기 때문에, 흡기 매니폴드까지 퍼지 가스가 도달하기 까지에는 시간이 필요하다.

따라서, 도 5에서 도시된 바와 같이, 퍼지가 개시된 후, 퍼지 가스가 흡기 매니폴드로 유입되어, 배기계의 람다 센서를 통해 유입된 퍼지 가스 내의 연료 성분(퍼지 연료량)을 감지하는데 까지 최소 9.3초 정도 소요된다. 즉, 퍼지 개시 후, 퍼지 연료량이 감지되고 그 감지 결과를 이용하여 연료량 보정에 이르기까지에는 소정 시간이 소요된다. 따라서, 특히 하이브리드 차량의 경우 그 만큼 엔진이 On 상태에 있어야 하는 바 연비가 하락하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 퍼지 연료량 딜레이를 단축시켜 연료 증발 가스 퍼지 및 그에 따른 연료량 보정을 위한 엔진의 구동 시간을 단축시킬 수 있는 퍼지 연료량 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 퍼지 펌프를 이용하여 연료 증발 가스를 퍼지시키는 액티브 퍼지 시스템을 구비한 차량의 퍼지 연료량 제어 방법으로서, 퍼지 펌프를 구동하는 단계; 모델링을 통해 퍼지 가스의 퍼지 농도를 계산하는 단계; 엔진에 유입되는 공기량에 따른 목표 연료량을 만족하도록 퍼지 밸브의 개도를 조절함으로써, 퍼지 연료량을 제어하는 퍼지 연료량 제어 단계;를 포함한다. 상기한 본 발명에 의하면, 퍼지 개시와 거의 동시에 퍼지 연료량 보정을 실시할 수 있어, 연료 증발 가스 퍼지 및 퍼지 연료량 보정을 위한 엔진의 구동 시간을 단축시킬 수 있다.

정확한 퍼지 컨트롤을 위해서는, 퍼지 펌프의 구동에 앞서, 퍼지 가능 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

퍼지 가능 조건으로서는 다음의 조건 1 내지 조건 7이 있으며, 조건 1 내지 조건 7 중 적어도 어느 하나 이상이 만족되는 경우, 퍼지 가능 조건이 만족되는 것으로 판단한다.

조건 1: 시동 후 일정 시간이 경과되는 경우.

조건 2: 배터리 전압이 일정 범위 내로 유지되는 경우.

조건 3: 저온에서의 아이들 운전이 종료한 경우.

조건 4: 연료 퍼지 목적 이외에 다른 목적에 의한 퍼지 펌프 구동 요청이 존재하지 않는 경우.

조건 5: 람다 컨트롤 값(목표 연료량/현재 분사 연료량)이 1로 유지될 필요가 없는 경우.

조건 6: 연료 컷이 계속 중이 아닌 경우.

조건 7: 배기가스 촉매의 산소 퍼지 중이 아닌 경우.

바람직하게는, 퍼지 농도를 계산하는 단계에서는, 표준 목표 퍼지 유량을 계산하고, 계산된 표준 목표 퍼지 유량에 따라 퍼지 펌프의 회전수를 결정한다. 그리고, 퍼지 펌프를 구동하는 단계에서는, 결정된 퍼지 펌프의 회전수를 목표 회전수로 하여 상기 퍼지 펌프를 구동하고, 퍼지 농도를 산출하는 단계에서는, 퍼지 펌프의 회전수와, 퍼지 펌프 양단에서의 압력을 이용하여 퍼지 농도를 산출한다.

퍼지 연료량 제어 단계에서는, 퍼지 펌프의 회전수와 퍼지 펌프의 양단에서의 압력차를 이용하여 퍼지 가스 유량을 산출하는 단계 및 산출된 퍼지 가스의 유량 및 산출된 퍼지 농도를 이용하여 차량의 흡기 매니 폴드로 유입되는 퍼지 연료량을 산출하는 단계를 더 포함한다. 그리고, 퍼지 밸브의 개도 조절 시에는, 퍼지 가스 유량과 퍼지 연료량을 이용하여 엔진에 유입되는 공기량에 따른 목표 연료량을 만족하도록 퍼지 밸브의 개도를 조절한다.

차량이 위치하는 지점의 고도 및 온도의 영향을 반영할 수 있도록, 퍼지 연료량을 산출하는 단계에서는, 산출된 퍼지 가스 농도를 이용하여 퍼지 가스 중 연료 성분의 밀도를 산출하고, 산출된 연료 성분의 밀도를 차량 외기 온도 및 고도에 따라 보상하고, 보상된 연료 성분의 밀도와 퍼지 가스 유량을 이용하여 퍼지 연료량을 산출한다.

퍼지 농도를 정확히 산출하기 위하여, 퍼지 농도를 측정하는 동안에는 퍼지 밸브가 닫힌 상태에서 퍼지 펌프를 구동하는 것이 바람직하다.

신속한 연료량 제어를 위해, 퍼지 연료량 제어 단계는 퍼지 개시와 동시에 수행되는 것이 바람직하다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전술한 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기와 과급기를 구비하는 엔진이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전술한 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기를 구비하는 하이브리드 자동차이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전술한 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기 및 과급기를 구비하는 하이브리드 자동차이다.

본 발명에 따르면, 연료 증발 가스의 퍼지 개시와 동시에 퍼지 연료량 보정을 실시할 수 있어, 연료 증발 가스 퍼지 및 그에 따른 연료량 보정을 위해 엔진이 구동하는 시간을 단축시킬 수 있다. 이를 통해, 차량의 연비를 절감할 수 있다.

또한, 액티브 퍼지 시스템을 이용한 퍼지 시의 퍼지 연료량을 정확히 예측하여 이를 제어함으로서, 퍼지 가스의 유입에 따른 엔진의 발진 불량, 공회전 불안정, 시동 꺼짐 현상등을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 퍼지 연료량제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 퍼지 농도와 퍼지 펌프 후단 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 퍼지 가스 유량과 퍼지 펌프의 전후단 압력차의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어 방법이 적용될 수 있는 액티브 퍼지 시스템의 구성도이다.
도 5는 퍼지 개시 시점과 퍼지 연료량 감지 시점을 나타내기 위한 신호도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 퍼지 연료량제어 방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어 방법이 적용될 수 있는 액티브 퍼지 시스템에 대해서 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어 방법이 적용될 수 있는 액티브 퍼지 시스템은 연료 탱크(11), 캐니스터(12), 캐니스터 벤트 밸브(13), 캐니스터 필터(14), 압력 및 온도 센서(15), 퍼지 펌프(16), 압력 센서(17), 퍼지 밸브(18) 등으로 구성된다.

액티브 퍼지 시스템에서는 연료 탱크(11)에서 저장된 연료가 증발하여 형성되는 연료 증발 가스가 캐니스터(12)에 포집된다. 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발 가스는 퍼지 펌프(16)에 의해 압출하고, 퍼지 펌프(16)에 의해 압출된 연료 증발 가스(퍼지 가스)는 퍼지 라인(22)을 따라 흡기 매니폴드(5)로 공급된다. 과급기(2)를 구비하는 차량에 있어서는 과급기(2)에 의해 과급된 공기가 연료 증발 가스와 함께 흡기 매니폴드(5)로 공급되게 된다. 이 때 공급되는 퍼지 가스의 유량은 퍼지 펌프(16)의 회전수 및 퍼지 밸브(18)의 개도에 의해 조절된다. 퍼지 펌프(16)와 캐니스터(12) 사이와, 퍼지 펌프(16)와 퍼지 밸브(18) 사이에서는 각각 퍼지 펌프(16)의 전단과 후단에서의 퍼지 가스의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(15, 17)가 구비된다.

도 4에서 도면부호 6은 엔진에 구비되는 엔진제어유닛(ECU)이며, 엔진제어유닛(6)에 의해 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어가 이루어진다.

이하에서는 도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어 방법에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 퍼지 연료량 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

액티브 퍼지 시스템의 퍼지 펌프(16)는 엔진의 구동이 개시된 후, 특정 조건의 퍼지 가능 조건이 만족되는 경우에 구동될 수 있다. 따라서, 도 1에서 나타나 있는 바와 같이, 먼저 엔진이 구동을 개시(S10)한 후, 퍼지 가능 조건이 만족(S20)되는 지 여부를 판단한다.

퍼지 가능 조건은 퍼지 컨트롤이 정상적이고 안정적으로 이루어지기 위해 만족되어야 하는 조건으로서, 바람직하게는 다음의 조건 1 내지 조건 7 중 적어도 어느 하나 이상이 만족되는 경우에, 퍼지 가능 조건이 만족되는 것으로 본다.

조건 1: 시동 후 일정 시간이 경과됨.

퍼지가 개시되면 퍼지 가스 중에 연료 성분이 흡기 매니폴드로 유입되게 되어 공연비에 변화가 발생한다. 따라서, 엔진의 시동 후 특정 시간이 경과되어 공연비를 린(lean)하게 하는 학습(enleanment)이 완료되는 경우에 퍼지 컨트롤을 개시하는 것이 바람직하다.

조건 2: 배터리 전압이 일정 범위 내로 유지

배터리 전압이 안정적이지 않은 경우에는, 퍼지 밸브나 퍼지 펌프의 제어가 원활하게 이루어지지 못할 위험이 있다. 따라서, 배터리 전압이 일정 범위 내에서 안정적으로 유지되는 경우에 퍼지 컨트롤이 개시되는 것이 바람직하다.

조건 3: 저온에서의 아이들 운전이 종료.

흡기 매니폴드 내부 및 엔진이 저온일 경우에 퍼지를 개시하게 되면, 퍼지 밸브 구동 시에 소음이 발생되는바, 저온에서의 엔진의 아이들 운전이 종료된 이후에 퍼지 컨트롤이 개시되는 것이 바람직하다.

조건 4: 연료 퍼지 목적 이외에 다른 목적에 의한 퍼지 펌프 구동 요청이 존재하지 않음.

연료 탱크 내부의 연료 가스 누출 진단 시와 같이, 연료 퍼지 이외의 목적으로 퍼지 펌프가 구동되어야 하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 연료 퍼지를 위한 퍼지 컨트롤이 불가한 바, 해당 목적에 따른 퍼지 펌프의 구동이 종료된 이후에 퍼지 컨트롤이 개시되는 것이 바람직하다.

조건 5: 람다 컨트롤 값(목표 연료량/현재 분사 연료량)이 1로 유지될 필요가 없는 경우.

전술한 바와 같이, 퍼지가 개시되면 퍼지 가스 중에 연료 성분이 흡기 매니폴드로 유입되게 되어 공연비에 변화가 발생하게 되는바, 람다 컨트롤 값이 1로 유지될 필요가 있는 경우에는 퍼지 컨트롤이 개시되지 않는 것이 바람직하다.

조건 6: 연료 컷이 계속 중이 아닌 경우.

연료 컷이 계속 중에 있는 경우에는, 퍼지 가스 중에 포함된 미연소 연료가 외부로 배기 가스의 형태로 유출되지 않도록 퍼지 밸브를 닫아 퍼지 컨트롤을 종료하는 것이 바람직하다.

조건 7: 배기가스 촉매의 산소 퍼지 중이 아닌 경우.

배기가스 촉매의 산소 퍼지 구동 중에도, 퍼지 가스 중에 포함된 미연소 연료가 외부로 배기 가스의 형태로 유출될 우려가 있는바, 이러한 경우에는 퍼지 밸브를 닫아 퍼지 컨트롤을 종료하는 것이 바람직하다.

상기한 퍼지 가능 조건이 만족되는 것으로 판단되는 경우, 엔진제어유닛(6)은 퍼지 펌프 구동을 위하여 표준 목표 퍼지 유량을 결정한다(S30). 일반적으로 엔진에 공급되는 공기량과 연료량의 비는 15:1 정도이다. 이 범위 내에서 흡기 매니폴드(5)로 유입되는 전체 혼합기량(공기량+분사 연료량+퍼지 연료량) 중 퍼지 연료량이 차지할 수 있는 최대 함유량(%) 내에서 적절히 결정될 수 있다.

표준 목표 퍼지 유량이 결정되면, 엔진제어유닛(6)은 표준 목표 퍼지 유량에 적합한 퍼지 펌프(16)의 목표 퍼지 펌프 회전 속도를 결정(S40)한다. 목표 퍼지 펌프 회전 속도는 차량에 설치된 퍼지 펌프의 용량에 따라 결정될 수 있다. 그리고, 엔진제어유닛(6)은 결정된 목표 회전 속도로 구동되도록 퍼지 펌프(16)를 제어한다(S50).

퍼지 펌프(16)가 구동되면, 단계 S60에서는 모델링을 통해 퍼지 펌프(16)의 회전수와, 퍼지 펌프(16)의 전후단의 압력차를 이용하여 퍼지 농도를 결정한다. 단계 S60에서 이루어지는 퍼지 농도 결정과 관련하여서는 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

하기의 식 (1)의 에너지 방정식에서 잘 나타나 있는 바와 같이, 베르누이 식에 의거하면 퍼지 펌프에서의 양단의 압력차(ΔP_APP)는 공기의 밀도(ρ)와 비례 관계에 있다.

...식(1)

(여기서, ΔP_APP:퍼지 펌프 전후단의 차압(hPa), K: 상수 (0≤K≤1), ρ: 공기 밀도(kg/m3), r: 퍼지 펌프 임펠러 반지름(mm), f: 퍼지 펌프 회전수(rpm))

연료 성분(탄화수소)이 포함된 퍼지 가스는 순수 공기보다 밀도가 높아진다. 따라서, 특히 퍼지 밸브(18)가 닫힌 상태에서 퍼지 펌프(16)를 동작시키면, 순수 공기인 경우에 있어서 퍼지 펌프(16)의 차압보다, 탄화수소가 포함된 퍼지 가스인 경우에 있어서 퍼지 펌프(16)의 차압이 더 높게 된다. 이는 탄화수소(HC)의 농도에 따른 퍼지 펌프(16) 후단의 압력의 변화를 나타내는 도 2의 도시 내용으로부터도 잘 알 수 있다. 한편, 도 2에서 나타나 있는 바와 같이, 퍼지 밸브(18)가 닫혀 있는 경우에 있어서, 퍼지 펌프(16)의 후단의 압력 변화가, 퍼지 밸브(18)가 개방된 경우에 있어서, 퍼지 펌프(16)의 후단의 압력 변화보다 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 퍼지 농도를 정확히 측정하기 위해서는 퍼지 밸브(18)의 개도가 작거나 또는 닫혀 있는 상태에서 퍼지 펌프(16)를 구동하는 것이 바람직하다.

한편, 위 식(1)에서 상수 K는 압력차가 존재하지 않는 경우에는 0이되고, 유량이 0인 경우에는 1이 되며, 그 구체적인 값은 사용되는 퍼지 펌프(16)의 특성에 따라 결정되는 상수로서, 반복 시험을 통해 그 값을 확정할 수 있다. 따라서, 위 식(1)을 이용하면, 퍼지 펌프(16)의 회전수와 퍼지 펌프(16)의 상단 및 하단에 위치하는 압력 센서(15, 17)로부터의 압력값을 알면, 퍼지 가스의 밀도를 계산해 낼 수 있다.

...식(2)

(여기서, ρ_bas: 퍼지 가스의 밀도, ρ_air기준 : 공기의 기준 밀도, ρ_HC기준: HC의 기준밀도, C: 퍼지 농도(HC 농도))

퍼지 가스의 밀도값(ρ_bas)이 식(1)에 의해 결정되면, 결정된 퍼지 가스의 밀도값(ρ_bas)을 식(2)에 대입함으로써, 퍼지 농도(C)를 계산해 낼 수 있다.

단계 S60에서 퍼지 농도가 산출되면 엔진제어유닛(6)은 현재의 퍼지 펌프(16)의 유량을 계산한다(S70). 이를 위해서, 엔진제어유닛(6)은 퍼지 농도 계산과 마찬가지로, 압력 센서(15, 17)에서 각각 측정된 퍼지 펌프(16)의 전후단의 압력의 차이값을 이용한다.

본원 도 3에서는 퍼지 펌프(16)의 구동 RPM이 15000RPM인 경우와, 30000RPM인 각각의 경우에 있어서, 퍼지 펌프(16)의 전후단 압력차(ΔP)와 퍼지 유량(Q)의 관계를 도시하고 있다. 퍼지 펌프(16)의 회전수 마다 그에 대응하는 퍼지 펌프(16)의 전후단 압력차(ΔP)와 퍼지 유량(Q)의 관계를 맵으로 작성하여 두면, 엔진제어유닛(6)은 압력 센서(15, 17)로 측정한 퍼지 펌프(16)의 전후단의 압력값과, 이 맵을 이용하여 퍼지 가스 유량(Q_est)를 계산해 낼 수 있다.

한편, 정확한 농도 측정을 위해 퍼지 농도 계산 시에 퍼지 밸브(18)가 닫혀 있는 경우에는, 퍼지 농도 계산이 종료된 후 퍼지 밸브(18)를 개방하여 퍼지 가스의 공급이 시작될 때의 퍼지 펌프(16)의 전후단 압력차(ΔP)와 퍼지 펌프(16)의 회전수를 이용하여 퍼지 유량(Q)을 산출해 낼 수 있다.

현재의 퍼지 가스 유량을 계산해내면, 단계 S70에서 계산된 퍼지 가스 유량과 단계 S60에서 계산된 HC 농도를 이용하여, 현재 퍼지 가스 내에 포함된 연료 성분의 질량을 계산해 낼 수 있다(S80).

먼저, 앞서 계산한 퍼지 농도는 체적비이기 때문에, 퍼지 농도를 알면 이하의 식 (3)을 통해 퍼지 가스 중의 HC의 밀도를 알 수 있다.

...식(3)

(여기서, ρ_HC: 퍼지 가스 내 HC 밀도, ρ_HC기준: HC의 기준밀도, c: 퍼지 농도(HC 농도))

그리고, 퍼지 가스 내 HC 밀도가 계산되면, 식 (4)를 이용하여 퍼지 가스 내 연료 성분의 질량(M)을 산출해 낼 수 있다.

...식(4)

한편, 바람직하게는, 차량의 고도 및 차량 외기의 온도에 따라 퍼지 가스 내의 HC 밀도 값이 달라지게 되므로, 이부분을 보정할 필요가 있다.

따라서, 보다 정확하게 퍼지 가스 내에 포함된 연료 성분의 질량을 산출해내기 위해서, 상기 퍼지 가스 내 HC 밀도(ρ_HC) 값에 대해, 차량의 고도 및 차량 외기의 온도에 따라 이하와 같은 식(5)를 이용하여 보정하여, 최종 HC 밀도값(ρ_act)를 산출할 수 있다.

...식(5)

(여기서, P: 차량의 고도에 따른 대기압, temp: 외기온도)

식(5)에 의해, 최종 HC 밀도값(ρ_act)이 산출되면, 이 값을 퍼지 가스 유량(Qset)과 곱하여 이하의 식(6)과 같이, 고도 및 온도가 보정된 퍼지 가스 내의 연료 성분의 질량(M)을 산출해 낼 수 있다.

...식(6)

엔진제어유닛(6)은, 퍼지 가스 유량(Q)와 퍼지 가스 내의 연료 성분의 질량(M)을 산출해 내면 이를 기초로 퍼지 개도를 설정하여 퍼지 밸브(18)를 제어할 수 있다(S90). 목표 연료량 및 공기량을 만족할 수 있는 퍼지 연료량이 흡기 매니폴드(5)로 공급될 수 있도록, 적절히 퍼지 밸브(18)의 개도를 조정하는 것이 가능하다.

종래의 경우, 퍼지 개시 후 퍼지 펌프(16)에 의해 퍼지 가스가 퍼지 라인(22)을 따라 흡기 매니폴드(5)에 도달한 후 배기 가스로 배출되어 배기계의 람다 센서에 의해 퍼지 연료량이 감지될 때까지는 퍼지 연료량을 보정할 수 없다.

그러나, 본 발명에 따르면, 퍼지 개시 후 퍼지 펌프(16)에 의해 퍼지 가스의 토출이 시작되는 것과 동시에 퍼지 가스에 의해 공급되는 퍼지 연료량을 계산해 낼 수 있어, 퍼지 시작과 동시에 퍼지 연료량 보정이 가능하게 된다. 따라서, 종래와 대비하여, 특히 퍼지 시에 EV 모드를 종료하고 엔진을 구동하여야 하는 하이브리드 차량에 있어서, 연료 증발 가스 퍼지 및 그에 따른 연료량 보정을 위해 엔진이 구동하는 시간을 단축시킬 수 있고, 이를 통해, 차량의 연비를 절감할 수 있다.

또한, 액티브 퍼지 시스템을 이용한 퍼지 시의 퍼지 연료량을 정확히 예측하여 이를 제어할 수 있어, 퍼지 가스의 유입에 따른 엔진의 발진 불량, 공회전 불안정, 시동 꺼짐 현상등을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 과급기가 장착된 엔진과 같이, 흡기 밸브 전단의 부압 생성이 어려워 기존의 흡기 부압을 이용한 퍼지 시스템의 적용이 어려운 경우에도, 목표로 하는 유량의 퍼지 가스를 흡기계로 전달할 수 있다.

본 명세서와 첨부된 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용된 것일 뿐, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니며, 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

1: 에어필터
2: 과급기
3: 인터쿨러
4: 스로틀
5: 흡기 매니폴드
6: 엔진제어유닛
11: 연료 탱크
12: 캐니스터
13: 캐니스터 벤트 밸브
14: 캐니스터 필터
15: 압력 및 온도 센서
16: 퍼지 펌프
17: 압력 센서
18: 퍼지 밸브
21: HC포집 라인
22: 퍼지 라인
31: 잔류 HC가스 회수 유로
32: 캐니스터 바이패스 유로
33: 밸브
34: 삼방 밸브

Claims (11)

1. 퍼지 펌프를 이용하여 연료 증발 가스를 퍼지시키는 액티브 퍼지 시스템을 구비한 차량의 퍼지 연료량 제어 방법으로서,
   표준 목표 퍼지 유량을 계산하는 단계;
   계산된 표준 목표 퍼지 유량에 따라 퍼지 펌프의 회전수를 결정하는 단계;
   상기 퍼지 펌프를 구동하는 단계;
   모델링을 통해 퍼지 가스의 퍼지 농도를 계산하는 단계;
   엔진에 유입되는 공기량에 따른 목표 연료량을 만족하도록 퍼지 밸브의 개도를 조절함으로써, 퍼지 연료량을 제어하는 퍼지 연료량 제어 단계;를 포함하고,
   상기 퍼지 펌프를 구동하는 단계에서는, 상기 결정된 퍼지 펌프의 회전수를 목표 회전수로 하여 상기 퍼지 펌프를 구동하고,
   상기 퍼지 농도를 산출하는 단계에서는, 상기 퍼지 펌프의 회전수와, 상기 퍼지 펌프 양단에서의 압력을 이용하여 퍼지 농도를 산출하고,
   퍼지 연료량 제어 단계에서는,
   상기 퍼지 펌프의 회전수와 상기 퍼지 펌프의 양단에서의 압력차를 이용하여 퍼지 가스 유량을 산출하는 단계 및
   산출된 상기 퍼지 가스의 유량 및 산출된 상기 퍼지 농도를 이용하여 차량의 흡기 매니 폴드로 유입되는 상기 퍼지 연료량을 산출하는 단계를 더 포함하고,
   퍼지 가스 유량과 상기 퍼지 연료량을 이용하여 엔진에 유입되는 공기량에 따른 목표 연료량을 만족하도록 상기 퍼지 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 펌프의 구동에 앞서, 퍼지 가능 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   다음의 조건 1 내지 조건 7 중 적어도 어느 하나 이상이 만족되는 경우, 퍼지 가능 조건이 만족되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
   조건 1: 시동 후 일정 시간이 경과,
   조건 2: 배터리 전압이 일정 범위 내로 유지
   조건 3: 저온에서의 아이들 운전이 종료.
   조건 4: 연료 퍼지 목적 이외에 다른 목적에 의한 퍼지 펌프 구동 요청이 존재하지 않음.
   조건 5: 람다 컨트롤 값(목표 연료량/현재 분사 연료량)이 1로 유지될 필요가 없는 경우.
   조건 6: 연료 컷이 계속 중이 아닌 경우.
   조건 7: 배기가스 촉매의 산소 퍼지 중이 아닌 경우.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 연료량을 산출하는 단계에서는,
   상기 산출된 퍼지 가스 농도를 이용하여 퍼지 가스 중 연료 성분의 밀도를 산출하는 단계;
   상기 산출된 연료 성분의 밀도를 차량 외기 온도 및 고도에 따라 보상하는 단계;
   상기 보상된 연료 성분의 밀도와 퍼지 가스 유량을 이용하여 상기 퍼지 연료량을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 펌프를 구동하는 단계에서는 퍼지 밸브가 닫힌 상태에서 퍼지 펌프를 구동하는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 연료량 제어 단계는 퍼지 개시와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 퍼지 연료량 제어 방법.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기와 과급기를 구비하는 엔진.
10. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기를 구비하는 하이브리드 자동차.
11. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 퍼지 연료량 제어 방법을 수행하는 제어기 및 과급기를 구비하는 하이브리드 자동차.

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