KR102370922B1 - 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법 및 제어 장치에 관한 발명으로서, 파트로드 시에 실시한 캐니스터 퍼지의 학습 시간에 따라 아이들 퍼지 수행 여부를 결정하는 한편, 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행 중인지 여부 등에 따라 아이들 퍼지 시의 리저브 토크의 요청량을 변경하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면, 연소 안정성과 연비 향상 효과를 모두 갖춘 엔진 제어 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법 및 제어 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING ENGINE DURING IDLE PURGE OF CANISTER}
캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법 및 제어 장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 파트 로드(part load) 시 엔진 제어와는 구별되고, 퍼지 농도 시와 같은 특별한 상황에서의 연소 안정성을 확보할 수 있는 아이들 퍼지에 관한 엔진 제어 방법 및 제어 장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 북미 강화 증발가스 규제(현재 유럽도 유사한 법규를 도입함)로 인해 아이들 및 주행 시에 캐니스터의 퍼지량을 최대한 크게하는 추세에 있다.
특허문헌 1에서는 이러한 아이들 시의 캐니스터 퍼지 제어 장치 방법에 대해서 개시하고 있다. 특허문헌 1에서 개시된 바와 같이, 자동차의 경우 대기 오염을 방지하기 위하여 연료 탱크에서 발생하는 인체에 유해한 증발가스(HC)를 캐니스터에 포집한 다음 이 포집된 증발가스(HC)는 퍼지 밸브를 통하여 엔진 써지 탱크로 공급되어 연소실로 들어가도록 하고 있다.
증발가스(HC)는 대부분 연료 탱크 내에 남아 있는 연료가 휘발되면서 발생하는 것이므로, 이 휘발된 증발가스(HC)를 캐니스터에 잘 포집하는 것과 포집된 증발 가스(HC)를 엔진으로 적절히 공급하여 캐니스터의 포화를 적절히 방지하는 것이 중요하다.
현재 북미 및 유럽에서 매우 엄격하게 적용하는 증발가스(HC)의 규제에 따라 캐니스터 퍼지 밸브의 퍼징량, 즉 퍼지 밸브의 개도를 최대한 늘려주는 방향으로 제어를 수행하고 있다.
상기와 같이 캐니스터에 포집된 증발가스(HC)의 퍼지를 제어하기 위해서는 산소센서로부터 검출되는 배기가스의 산소량 농도에 따라 결정되는 연료량 피드백 레벨을 판정하여 캐니스터에 포집되어 있는 증발가스(HC)의 량(농도)를 판정하고 이에 따라 퍼지밸브의 개도를 결정하여 제어한다.
그런데 캐니스터 퍼지 동작 시 퍼지 유량, 퍼지 가스 농도가 부정확할 수 있기 때문에, 통상 연소 안정성을 위해 리저브 토크(reserve torque)를 증가시켜, 엔진에 공급되는 퍼지 가스에 의한 갑작스런 외란에 대응하고 있다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0017635(2004.02.27.)
상기한 바와 같이, 종래 기술에서는 연소 안정성을 위해 캐니스터의 퍼지 동작 마다 리저브 토크의 증가를 엔진의 토크 제어 수단에 요청하도록 하고 있다. 그런데 연소 제어 측면과 달리 연비 측면에서 보면 리저브 토크는 가능한 한 사용을 자제하는 것이 바람직하며, 필요한 경우에 최소화하여 사용할 필요가 있다.
나아가, 종래 기술에서는 흡입 공기량이 상대적으로 많은 파트 로드 시와 흡입 공기량이 적은 아이들 상태에서 요구되는 리저브 토크를 구분하고 있지 않다. 그러나 연비 효율을 보다 높이기 위해서는 필요한 상황에 따라 선택적으로 리저브 토크량 및 그 적용 여부를 달리할 필요가 있다.
예컨대, 본원 발명자들은 연비 향상을 위해 리저브 토크를 최소화하는 경우에는 다음과 같은 문제가 발생되는 것을 지견하였다.
도 5에서는 캐니스터 내부의 증발 가스가 고농도인 상황에서 퍼지 농도 학습이 이루어지기 전에 아이들 퍼지를 종료할 때에 엔진의 RPM이 700rpm에서 610rpm으로 급격히 저하하는 현상을 나타내고 있다. 이러한 상황에서는 운전자에게 불쾌감을 전달해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 심각하게는 시동 꺼짐 현상까지 발생하게 된다.
본원 발명자들의 연구에 의하면, 이 원인은 농후한 퍼지 가스로 인해 리치한 공연비 제어 중에 순간적으로 퍼지 밸브가 닫히면서 농후한 퍼지 가스의 유입이 중단되고, 람다 센서의 피드백을 통해, 연료의 인젝션 만으로 공연비 제어해야 하는 트랜지언트 구간 중에 린 피크(lean peak)가 발생하여 엔진 RPM이 요동하기 때문이다. 이에 대해서는 정밀한 매핑을 통해, 공연비 린 피크 현상을 개선할 여지는 있으나, 기본적으로는 퍼지 밸브 단품간의 편차가 존재하기 때문에 매핑만으로 대응하기에는 한계가 있다.
도 6에서는 캐니스터 내부의 증발 가스가 고농도인 상황에서 증발 가스 리크 진단을 위한 아이들 퍼지 작동 중에 공연비 과농으로 인해 RPM 유동이 발생하는 현상을 나타내고 있다.
이는 캐니스터의 내부의 증발가스가 고농도인 상황에서, 증발 가스 리크 진단을 위한 캐니스터 퍼지 동작시에 고농도의 퍼지 가스 유입으로 공연비가 지나치게 리치하게 됨에 따라 엔진의 RPM에 유동이 발생하는 것이다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 리저브 토크를 증대하거나 엔진 RPM을 상향 제어하여야 하는 데 종래 기술에서는 이에 대한 해결 수단이 제시되어 있지 않다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아이들 퍼지 시의 엔진의 RPM의 요동으로 인한 불안정 상태를 해소하는 것과 더불어 연비 저감 효과를 얻을 수 있는 엔진 제어 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법은, 현재 차량의 운전 정보가 아이들 퍼지 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계; 퍼지 작동 조건을 만족하는 경우, 파트로드(part load) 시에 실시한 캐니스터 퍼지 학습 시간이 설정 시간 이상인지 여부를 판단하는 단계; 파트로드 시에 실시한 캐니스터 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 이상인 경우, 캐니스터의 아이들 퍼지를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법에서는, 현재 차량의 운전 정보가 아이들 퍼지 작동 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계; 퍼지 작동 조건을 만족하는 경우, 캐니스터의 아이들 퍼지를 수행하는 단계; 현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부를 판단하는 단계; 현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부에 따라 리저브 토크량을 설정하는 단계; 엔진 토크 제어 수단에 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 아이들 퍼지 종료 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 아이들 퍼지 종료 조건이 만족되면, 아이들 퍼지 종료 시의 아이들 퍼지 감소율을 계산하는 단계; 아이들 퍼지 종료 시에 상기 계산된 아이들 퍼지 감소율에 따라 퍼지 밸브의 닫힘을 조절하는 단계를 더 포함하고, 여기서 아이들 퍼지 감소율은 파트 로드 시의 퍼지 감소율과 상이하도록 설정된다.
보다 구체적으로 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 미만인 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하는 단계; 아이들 퍼지 종료 시에, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 람다 컨트롤의 출력값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하는 단계; 아이들 퍼지 종료 시에, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 아이들 퍼지 시에 설정되는 리저브 토크량은 상기 아이들 퍼지 종료시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이하도록 설정될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 엔진 제어 장치는, 연료 탱크의 증발 가스를 포집하고, 엔진 흡기 시스템과 퍼지 밸브를 통해 연결되어, 포집된 증발가스를 엔진의 흡기 측으로 퍼지하는 캐니스터 퍼지 장치; 엔진의 구동 상태를 검출하는 운전정보 검출부; 차량의 운전 정보와 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간을 기준으로 아이들 퍼지 수행 여부를 판단하고, 퍼지 밸브를 제어함으로써, 캐니스터 퍼지 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는 상기 제어부는 현재 차량의 운전 정보가 아이들 퍼지 조건을 만족하고, 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 이상인 경우, 퍼지 밸브를 개방하여 아이들 퍼지를 실시하도록 제어한다.
보다 바람직하게는 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 장치는 엔진 토크 제어 수단을 더 포함하고, 제어부는 퍼지 실행 시에, 현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 리저브 토크량을 설정하여, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량을 확보를 요청한다.
보다 바람직하게는 상기 제어부는 아이들 퍼지 종료 시에, 아이들 퍼지 감소율을 계산하고, 상기 계산된 아이들 퍼지 감소율에 따라 퍼지 밸브의 닫힘량을 조절함으로써, 아이들 퍼지를 종료시킬 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 제어부는, 캐니스터 내의 증발 가스의 농도가 일정 농도 이상인 경우에 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하여, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하고, 아이들 퍼지 시에 설정되는 리저브 토크량은 상기 아이들 퍼지 종료시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 엔진 제어 장치는 배기가스의 산소 농도를 검출하기 위한 산소 센서를 더 포함하고, 산소 센서를 이용한 람다 컨트롤의 출력값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크량를 설정하고, 엔진 토크 제어 수단에 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청할 수 있다.
본 발명에 따른 엔진 제어 방법 및 장치에 의하면, 아이들 퍼지 정지 시에 엔진 RPM 저하 현상이 개선되기 때문에 소음 및 진동 측면에서 운전자가 느낄수 있는 위화감이 사라져 운전시 정숙성이 향상되어, 상품성 향상이 기대된다.
또한, 본 발명에 의하면, 아이들 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 농도의 학습이 완전하지 않는 경우에 선별적으로 추가적인 퍼지 리저브 토크를 요청할 수 있으며, 이를 통해 일반적인 퍼지 동작시 요청하는 리저브 토크와 대비하여 리저브 토크 요청량을 저감할 수 있다.
즉, 기존에는 퍼지 동작 중 안정적인 연소 제어를 위해 리저브 토크를 증대하는 단순 제어를 실시하고 있었으나, 본 발명에 의하면, 퍼지 리저브 토크의 증대가 필요한 경우에만 리저브 토크 요청량을 증대시키고, 그렇지 않은 경우에는 리저브 토크 요청량을 최소화할 수 있어, 차량 운전 중 전체적인 퍼지 리저브 토크 사용을 줄일 수 있기 때문에 연비 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 나타내는 순서도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 적용한 경우에 아이들 퍼지 시의 엔진 RPM의 변화를 나타내는 신호도,
도 4는 아이들 퍼지를 실행하는 캐니스터 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면,
도 5는 퍼지 가스가 고농도인 상황에서 퍼지 농도 학습이 이루어지기 전에 아이들 퍼지를 종료할 때에 엔진 RPM의 급격한 저하 현상을 나타내는 신호도,
도 6은 퍼지 가스가 고농도인 상황에서 증발 가스 리크 진단을 위한 아이들 퍼지 작동 중에 엔진 RPM에 유동이 발생하는 현상을 나타내는 신호도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
먼저 운전 정보 검출부(110)는 각종 센서를 이용하여 차량의 엔진의 운전 상태에 관한 정보를 검출하여 이를 제어부(100)에 전달하는 역할을 한다. 운전 정보 검출부(110)의 검출 대상이 되는 운전 정보는 엔진의 냉각수온, 엔진의 회전수, 엔진의 부하 등에 관한 정보로서, 아이들 퍼지의 개시 여부 또는 퍼지 시의 퍼지 밸브의 개도를 결정하는 인자들이다.
산소 센서(120)는 배기가스의 산소 농도를 검출하여 배기가스의 농후 정도를 측정하기 위한 구성이다. 산소 센서(120)는 통상적으로 삼원 촉매의 전방과 후방에 각각 1개씩 구비되어 배기가스의 산소 농도를 측정하여 연소 상태의 농후 정도를 검출하고 이를 제어부(100)로 전달하는 역할을 한다.
퍼지 가스량 검출부(130)는 퍼지 가스 밸브(후술하는 제2 밸브(40))를 개방하였을 때에 흡기 매니폴드 내로 흘러가는 퍼지 가스량을 검출한다. 구체적으로는 퍼지 가스량 검출부(130)에서는 퍼지 가스 밸브의 개도량과 캐니스터와 흡기 매니폴드의 압력차를 이용하여 퍼지 가스량을 계산해 낸다.
퍼지 농도 검출부(140)는 퍼지 관로를 통해 캐니스터 장치로부터 엔진의 흡기계로 퍼지되는 퍼지 가스의 농도를 검출하기 위한 수단이다. 퍼지 농도 검출부(140)에서는 퍼지 시 산소 센서를 이용하여 측정되는 람다값 또는 공연비의 농후/희박 정도를 이용하여 측정되며, 제어부(100)는 이를 이용하여 퍼지 학습을 수행한다. 예컨대, 현재의 퍼지 학습값이 10인 경우, 퍼지 유량 내에 그에 해당하는 HC 량 만큼을 분사 연료량에서 감소시키게 되는데, 이때, 산소 센서에서 측정되는 배기 가스가 리치하다면 실제 퍼지 유량이 10보다 높은 유량을 가지는 것을 의미하므로, 학습값을 조정(상승)시키게 된다.
엔진 토크 제어 수단(150)은 제어부(100)의 요청에 따라 리저브 토크를 확보하기 위한 구성이다. 엔진 토크 제어 수단(150)에서는 제어부(100)의 요청에 따른 리저브 토크량을 확보하기 위하여 요구되는 리저브 토크량에 근거하여, 엔진에 흡입되는 흡기량 및 내연 기관의 점화 시기를 조정하고 흡기량 증가에 의한 출력 토크의 증가량을 리저브 토크로서 확보한다.
엔진 토크 제어 수단(150)에서 확보된 리저브 토크는 후술하는 바와 같이, 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 RPM의 요동을 저감하여 연소를 안정화시키기 위하여 사용된다.
캐니스터 퍼지 장치(160)는 연료 탱크에서 발생하는 증발 가스 중 HC(hydrocarbon) 성분을 포집하고, 퍼지 밸브를 개폐할 때에 흡기 매니폴더와 캐니스터의 압력차 만큼, 포집된 퍼지 가스를 엔진의 흡기계로 흘러보내는 역할을 하는 장치이다.
도 4에서는 이러한 캐니스터 장치(160)의 대표적인 예를 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 캐니스터 장치(160)는 연료 탱크(10)와 캐니스터(20), 제1밸브(30), 제2밸브(40) 및 흡기 시스템(80)을 포함한다.
연료탱크(10)는 차량의 연료로 사용되는 휘발류가 저장되고, 캐니스터(20)는 연료탱크(10)에서 증발되는 증발가스를 포집관로(11)를 통해 퍼지하여 포집한다.
제1밸브(30)는 대기관로에 배치되는 캐니스터 폐쇄 밸브로 제어부(100)의 제어에 따라 통상 열림상태를 유지하여 캐니스터(20)에 대기의 신선한 공기를 유입시켜 준다.
상기 제1밸브(30)는 연료 시스템의 리크(Leak) 진단이 실행되는 경우 제어부(100)의 제어에 의해 폐쇄된다.
제2밸브(40)는 캐니스터(20)와 엔진의 흡기 시스템(80)을 연결하는 퍼지관로(21)에 배치되는 퍼지밸브로, 제어부(100)의 제어에 따라 개폐되어 캐니스터(20)에 포집된 증발가스를 엔진의 흡기 시스템(80)으로 퍼지시키거나 차단한다.
제2밸브(40)는 퍼지조건에서 제어부(100)의 제어에 따라 개방되어 캐니스터(20)에 포집된 증발가스를 엔진의 흡기 시스템(80)으로 퍼지하고, 퍼지조건이 아닌 상태에서는 제어부(100)의 제어에 따라 폐쇄되어 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 엔진의 흡기 시스템(80)으로 퍼지되는 것을 차단한다.
상기 제1밸브(30)와 제2밸브(40) 및 제3밸브(50)는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있으며, 설계에 따라 다양한 형태의 밸브로 적용될 수 있다.
제어부(100)는 운전 정보 검출부(110), 산소 센서(120), 퍼지 가스량 검출부(130), 퍼지 농도 검출부(140)로부터 검출된 정보를 전달받아, 아이들 퍼지 시 캐니스터 퍼지 장치(160)를 제어하고, 연소 안정화를 필요한 리저브 토크량을 계산하여 엔진 토크 제어 수단(150)에 리저브 토크의 확보를 요청하는 기능을 수행한다. 제어부(100)에서 행해지는 구체적인 제어 방법에 대해서는 도 2를 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2에 따르면, 먼저 제어부(100)는 운전 정보 검출부(110)로부터 현재의 차량의 운전 정보를 전달받아 아이들 퍼지 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S10).
즉, 제어부(100)는 운전 정보 검출부(110)로부터의 엔진의 냉각수 온도, 엔진 회전수, 흡기 온도, 엔진 부하, 공기량 등의 정보를 통해, 아이들 퍼지 개시 여부를 판단하고, 해당 정보로부터 아이들 퍼지 시 필요한 캐니스터 퍼지 장치(160)의 제2밸브(퍼지밸브)(40)의 개도량을 결정한다.
다음으로 제어부(100)는 산출된 개도량을 제2밸브(40)를 개방하여, 엔진의 흡기계로의 퍼지를 실행함에 앞서, 아이들 상태 이전의 파트로드(part load) 상태에서의 퍼지 농도의 학습 시간을 확인하고, 이를 소정의 설정 시간과 대비한다(S20).
본원의 발명자들은 다양한 연구와 시험을 통해, 동일 조건에서 파트 로드 시의 퍼지 농도 학습이 진행될수록 퍼지 종료 후에 공연비의 린 피크(lean peak)가 감소하고 엔진의 RPM의 저하가 감소되는 것을 확인하였다.
그 결과는 도 3에서 도시되어 있다. 도 3에서 도시되어 있듯이, 퍼지 농도의 학습 시간이 경과 할수록, 퍼지 종료시의 퍼지 공연비의 린 피크 현상이 감소하는 한편, 엔진의 회전수(682rpm)도 아이들 회전수(700rpm)에 거의 근접함을 알 수 있다.
따라서, 제어부(100)에서는 아이들 퍼지를 실시함에 앞서, 먼저 파트로드 시의 퍼지 농도 학습 시간이, 공연비의 린 피크 현상과 엔진의 회전수 저하 현상을 억제할 수 있도록 미리 정해진 설정 시간 이상인지 여부를 판단하도록 하고 있다(S20). 만약 파트로드 시의 퍼지 농도 학습 시간이 미리 정해진 설정 시간 미만인 경우, 제어부(100)는 퍼지의 실행을 중단한다. 반대로 파트로드 시의 퍼지 농도 학습 시간이 미리 정해진 설정 시간 이상인 경우, 퍼지 중지 시의 엔진 RPM의 저하가 크지 않으므로 제어부(100)는 아이들 퍼지를 실행하도록 캐니스터 퍼지 장치(160)를 제어한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 아이들 퍼지 실행 시에 제어부(100)는 증발 가스의 유출 진단이 수행중인지 여부를 판단한다.
증발 가스의 유출 진단은, 연료 탱크를 포함하는 연료 공급 라인에서 증발 가스의 유출 여부를 판단하기 위한 진단으로서, 일반적으로 증발 압력의 측정 단계, 연료 탱크에 부압을 인가하는 단계, 부압 인가 상태에서의 소정 시간의 대기 단계 및 유출량 확인 단계로 이루어진다.
증발 압력의 측정 단계에서는 캐니스터 퍼지 장치(160)의 제2 밸브(40)와 제1밸브(30)를 차단하여 연료 탱크(10) 내의 자연 증발 가스의 압력값을 측정하고 이 값이 소정의 압력값이 되도록 한다.
부압 인가 단계에서는 제2 밸브(40)를 서서히 개방시켜 연료 탱크(10) 내의 압력의 소정의 설정 부압으로 설정되도록 한다.
대기 단계에서는 연료 탱크(10)내의 압력이 소정의 설정 부압으로 설정된 후, 제2 밸브(40)를 차단하고 목표 부압에 도달할 때까지의 시간을 측정한다.
유출량 확인 단계에서는 목표 부압에 도달할 때까지의 압력 변화의 기울기를 이용하여 증발 가스의 유출 여부를 판단한다.
이러한 증발 가스의 유출 진단 중에 아이들 퍼지를 실행하게 되면, 고농도의 퍼지 가스가 엔진으로 유입되어 공연비가 지나치게 리치하게 됨에 따라 엔진의 RPM에 유동이 발생하게 된다(도 5 참조). 따라서, 증발 가스의 유출 진단 중이 아닌 상태에서의 아이들 퍼지에 비해 아이들 퍼지 실행에 따른 엔진의 RPM의 유동이 커지게 되므로, 더 많은 양의 리저브 토크를 확보할 필요가 있게 된다.
따라서, 제어부(100)는 증발 가스의 유출 진단 중에 아이들 퍼지를 실행하는 것으로 판단되는 경우 유출 진단용 퍼지 리저브 토크를 설정하고, 설정된 리저브 토크의 확보를 엔진 토크 제어 수단(150)에 요청하게 된다(S50). 그리고, 제어부(100)는 아이들 퍼지의 실행시에 증발 가스의 유출 진단 중이 아닌 것으로 판단되는 경우, 일반적인 아이들 퍼지 시의 리저브 토크량을 설정하여 설정된 리저브 토크의 확보를 엔진 토크 제어 수단(150)에 요청하게 된다(S50)
파트로드 시에는 흡입 공기량이 많아, 발생하는 토크가 크기 때문에 리저브 토크가 크게 필요하지 않으나, 아이들 시에는 흡입 공기량이 적어, 발생하는 토크가 작기 때문에 갑작스런 외란(와이퍼 또는 윈도우 작동 등)에 취약하게 된다. 따라서, 리저브 토크를 사용하여 이러한 외란에 대비하게 된다.
이와 같이, 파트로드 시와 아이들 시의 리저브 토크를 이원화함으로써, 연소 안정화를 도모하면서도 연비 절감 효과를 가져올 수 있다.
아이들 퍼지의 개시 후 제어부(100)는 운전 정보 검출부(110)로부터 검출되는 정보에 근거하여 아이들 퍼지의 종료 여부 판단한다(S70). 그리고 제어부(100)가 검출된 정보에 따라 아이들 퍼지의 종료를 결정(S80)하게 되면, 제어부(100)는 목표 람다값 대비 실제 제어되는 람다값의 편차에 근거하여 아이들 퍼지 감소율을 계산한다(S90). 본 발명에 따르면, 이 때의 퍼지 감소율은 파트로드와 아이들 시에 이원화되어 설정된다.
만약, 아이들 퍼지 감소율이 지나치게 크면 엔진의 흡기계로 공급되는 고농도의 퍼지 가스의 공급량이 급격하게 감소하게 되어 엔진 RPM에 영향을 미치게 된다. 따라서, 아이들 퍼지 정지 시에는 퍼지 유량의 감소가 완만하게 이루어지도록 퍼지 감소 비율을 설정하여, 급격한 퍼지 유량 감소로 인해 발생하는 문제를 방지하도록 한다. 한편, 상술한 바와 같이, 파트로드 시에는 아이들 시에 비해 공기량이 크게 되므로, 퍼지 유량 감소로 인한 영향의 정도도 서로 상이하다. 따라서, 파트로드 시와 아이들 시의 퍼지 감소율은 서로 상이하게 설정되는 것이 바람직하다.
아이들 퍼지 감소율이 결정되면, 제어부(100)는 결정된 아이들 퍼지 감소율에 근거하여 제2 밸브(40)의 개도를 점차 감소시킴으로써, 아이들 퍼지를 종료한다(S100).
한편, 전술한 바와 같이, 제2 밸브(40)가 닫히면서 퍼지 가스의 유입이 중단되면, 람다 센서 피드백을 통해 인젝션만으로 공연비를 제어해야 하는 트렌지언트 (transient) 구간이 발생하며 이때에 공연비의 린 피크가 발생할 우려가 있다. 그리고, 이러한 문제점은 캐니스터 내부의 증발 가스가 고농도인 경우, 또는 퍼지 농도의 학습이 제대로 수행되지 않은 경우에 더욱 심각하게 된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 아이들 퍼지의 중단 시에 소정의 요건을 만족하는 지 여부를 판단(S110)하고, 해당 조건 만족 시에는 공연비의 린 피크에 따른 엔진의 RPM의 요동을 방지할 수 있도록 엔진 토크 제어 수단(150)에 소정 크기의 리저브 토크를 확보하도록 요청한다(S120).
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 제어부(100)는 퍼지 가스의 농도에 따라 이원화된 리저브 토크를 요청한다. 퍼지 가스 농도가 과농함에도 불구하고, 퍼지 농도의 학습이 제대로 수행되지 않는 경우에는, 람다 컨트롤 값이 일정값 이하게 되고, 따라서, 이 경우, 퍼지 종료 이후 일정 시간 동안은 퍼지 중과는 상이한 리저브 토크가 요청된다. 제어부(100)는 이러한 이원화된 리저브 토크를 설정하고, 이의 확보를 엔진 토크 제어 수단(150)에 요청한다.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에서는, 엔진 캐니스터 퍼지 장치(160)의 퍼지 농도 학습 시간을 아이들 퍼지 중단 시의 리저브 토크 확보 요청을 위한 조건으로 한다. 퍼지 농도 학습이 제대로 이루어지지 않으면, 퍼지 가스가 공연비에 미치는 영향을 제대로 평가할 수 없게 되어, 아이들 퍼지 종료 시에 인젝션 만으로 공연비 제어를 수행하는 경우 엔진 RPM의 요동이 발생할 가능성이 크게 된다.
따라서, 제어부(100)는 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 미만인경우에는, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하고, 이의 확보를 엔진 토크 제어 수단(150)에 요청한다.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에서는, 람다 컨트롤의 출력값을 아이들 퍼지 중단 시의 리저브 토크 확보 요청을 위한 조건으로 한다.
산소 센서를 이용한 람다 컨트롤값이 미리 설정되어 있는 기준 범위를 벗어나게 되면, 공연비 제어가 불안정하게 되어, 아이들 퍼지 종료 시에 인젝션 만으로 공연비 제어를 수행하는 경우 엔진 RPM의 요동이 발생할 가능성이 크게 된다.
따라서, 제어부(100)는 람다 컨트롤값이 미리 설정되어 있는 기준 범위를 벗어나는 경우에는, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하고, 이의 확보를 엔진 토크 제어 수단(150)에 요청한다.
한편, 아이들 퍼지 시에 엔진 RPM의 급격한 변화를 방지하기 위해 필요한 리저브 토크량과 아이들 퍼지 종료 시에 엔진 RPM의 급격한 변화를 방지하기 위한 리저브 토크량은 서로 상이하다. 따라서, 상기 본원의 바람직한 각 실시예에서 제어부(100)에 의해 설정되는 리저브 토크량은 아이들 퍼지시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이하도록 설정된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 제어 방법 및 장치에 의하면, 아이들 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 농도의 학습이 완전하지 않는 경우에 선별적으로 추가적인 퍼지 리저브 토크를 요청할 수 있으며, 이를 통해 일반적인 퍼지 동작시 요청하는 리저브 토크와 대비하여 리저브 토크 요청량을 저감할 수 있다.
또한, 아이들 퍼지 정지 시에 엔진 RPM 저하 현상을 개선하기 위해 퍼지 리저브 토크를 이용하는 경우, 퍼지 리저브 토크의 증대가 필요한 경우에만 리저브 토크 요청량을 증대시키고, 그렇지 않은 경우에는 리저브 토크 요청량을 최소화할 수 있어, 차량 운전 중 전체적인 퍼지 리저브 토크 사용을 줄일 수 있기 때문에 연비 향상을 도모할 수 있다.
10: 연료탱크 20: 캐니스터
30: 제1밸브 40: 제2밸브
100: 제어부 110: 운전 정보 검출부
120: 산소 센서 130: 퍼지 가스량 검출부
140: 퍼지 농도 검출부 150: 엔진 토크 제어 수단
160: 캐니스터 퍼지 장치

Claims (14)

  1. 현재 차량의 운전 정보가 아이들 퍼지 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계;
    퍼지 작동 조건을 만족하는 경우, 파트로드(part load) 시에 실시한 캐니스터 퍼지 학습 시간이 설정 시간 이상인지 여부를 판단하는 단계;
    파트로드 시에 실시한 캐니스터 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 이상인 경우, 캐니스터의 아이들 퍼지를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    캐니스터의 아이들 퍼지를 수행할 때에, 현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부를 판단하는 단계;
    현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부에 따라 리저브 토크량을 설정하는 단계;
    엔진 토크 제어 수단에 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    아이들 퍼지 종료 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    아이들 퍼지 종료 조건이 만족되면, 아이들 퍼지 종료 시의 아이들 퍼지 감소율을 계산하는 단계;
    아이들 퍼지 종료 시에 상기 계산된 아이들 퍼지 감소율에 따라 퍼지 밸브의 닫힘을 조절하는 단계를 더 포함하고,
    상기 아이들 퍼지 감소율은 파트 로드 시의 퍼지 감소율과 상이한 것인, 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 미만인 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하는 단계;
    아이들 퍼지 종료 시에, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    람다 컨트롤의 출력값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크를 설정하는 단계;
    아이들 퍼지 종료 시에, 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 아이들 퍼지 시에 설정되는 리저브 토크량은 상기 아이들 퍼지 종료시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이한 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 아이들 퍼지의 개시 시에 설정되는 리저브 토크량은 상기 아이들 퍼지 종료시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이한 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 아이들 퍼지의 개시 시에 설정되는 리저브 토크량은 상기 아이들 퍼지 종료시에 설정되는 리저브 토크량과는 상이한 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  9. 청구항 2에 있어서,
    현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 경우에는 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있지 않은 경우와 대비하여 리저브 토크의 설정량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 캐니스터의 아이들 퍼지 시의 엔진 제어 방법.
  10. 연료 탱크의 증발 가스를 포집하고, 엔진 흡기 시스템과 퍼지 밸브를 통해 연결되어, 포집된 증발가스를 엔진의 흡기 측으로 퍼지하는 캐니스터 퍼지 장치;
    엔진의 구동 상태를 검출하는 운전정보 검출부;
    차량의 운전 정보와 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간을 기준으로 아이들 퍼지 수행 여부를 판단하고, 상기 퍼지 밸브를 제어함으로써, 상기 캐니스터 퍼지 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 현재 차량의 운전 정보가 아이들 퍼지 조건을 만족하고, 캐니스터의 퍼지 농도 학습 시간이 설정 시간 이상인 경우, 상기 퍼지 밸브를 개방하여 아이들 퍼지를 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 엔진 제어 장치는 엔진 토크 제어 수단을 더 포함하고,
    상기 제어부는 퍼지 실행 시에, 현재 연료 증발 가스 유출 여부의 진단을 수행하고 있는 중인지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 리저브 토크량을 설정하여, 상기 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량을 확보를 요청하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 아이들 퍼지 종료 시에, 아이들 퍼지 감소율을 계산하고, 상기 계산된 아이들 퍼지 감소율에 따라 상기 퍼지 밸브의 닫힘량을 조절함으로써, 아이들 퍼지를 종료시키는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 엔진 제어 장치는 배기가스의 산소 농도를 검출하기 위한 산소 센서를 더 포함하고,
    상기 산소 센서를 이용한 람다 컨트롤의 출력값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 퍼지 종료 시의 엔진의 회전수의 유동을 억제하기 위한 리저브 토크량를 설정하고, 상기 엔진 토크 제어 수단에 상기 설정된 리저브 토크량의 확보를 요청하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
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