KR102552015B1 - 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템 - Google Patents

연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법은 제어기에 의해, 연소실의 체적 효율을 계산하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법은 터보차저가 작동하는 구간에서 수행될 수 있다.

Description

연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CALCULATING FUEL INJECTION AMOUNT OF FUEL VAPOR DUAL PURGE SYSTEM}
본 발명은 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 연소실의 체적 효율을 토대로 연료 증기 검출 지연시간을 계산하여 연료 증기 총 주입량을 계산하고, 상기 연료 증기 총 주입량으로부터 연료 분사량을 계산하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템에 관한 것이다.
환경오염의 가속화로 인해 자동차 산업 분야에서는 대기 오염에 큰 영향을 미치고 있는 배기가스에 대한 규제가 날로 강화되고 있으며, 이에 자동차 산업은 배기가스를 개선하기 위하여 많은 연구를 해오고 있다. 그 중 한 가지 방법은 연료공급장치에 캐니스터를 적용한 연료 증기 재순환 장치를 적용하는 것이다.
캐니스터는 휘발성 연료를 저장하는 연료 탱크로부터 연료 증기를 흡수할 수 있는 흡착성 물질을 함유한 것으로, 기화기의 뜨개실과 연료 탱크에서 증발하는 연료 증기가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 연료 탱크와 연결되어 연료 증기를 포집하게 된다.
상기 캐니스터에 포집된 연료 증기는 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit; 이하 'ECU'라 함)에 의해 제어되는 퍼지 제어 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve; PCSV)를 통하여 다시 엔진으로 유입되어 연소가 이루어짐으로써, 연료 증기를 재순환시키는 것이다.
상기 캐니스터에 포집된 연료 증기는 흡기 매니폴드에 부압(negative pressure)이 형성되면 상기 흡기 매니폴드로 공급되어 엔진의 연소실에서 연소된다. 하지만, 터보차저가 작동하는 경우, 흡기 매니폴드에 과급 압력이 형성되어 연료 증기를 퍼지하지 못하는 문제가 발생한다. 따라서 터보차저가 구비된 연료 증기 퍼지 시스템은 메인 퍼지라인에서 분기하여 컴프레서 전단의 흡기라인으로 합류하는 제2 퍼지라인을 부가하여 연료 증기 시스템에 의한 퍼지 유량을 증가시키고 있다.
상기 터보차저가 구비된 연료 증기 퍼지 시스템은 터보차저가 작동하게 되면, 터보차저의 컴프레서 전단의 흡입 압력으로 인해 캐니스터에 포집된 연료 증기는 퍼지 제어 솔레노이드 밸브를 통해 제2 퍼지라인으로 방출되고, 컴프레서와 인터쿨러를 지나 엔진으로 다시 유입된다. 이 때, 연료 증기가 지나가는 퍼지 경로가 매우 길어지게 되어 연료 증기 검출 지연 시간이 발생할 수 있다. 실제로, 해석을 통하여 한 사이클 이상의 연료 증기 검출 지연 시간이 발생함을 확인할 수 있다. 여기서 연료 증기 검출 지연 시간이란 이젝터를 통해 제2 퍼지라인으로 방출된 연료 증기가 서지탱크에 도달하는 데 걸리는 시간을 의미한다.
따라서, 상기 연료 증기 검출 지연 시간을 고려하지 않고 공연비 제어를 하는 경우 연소실 내 총 연료량의 오차가 지속적이고 불규칙적으로 발생하여 엔진의 부조화 현상을 일어날 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 터보차저가 구비된 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에서 체적 효율을 계산하고, 상기 체적 효율에 따라 연료 증기 검출 지연시간을 파악하여, 상기 연료 증기 검출 지연 시간을 토대로 연료 분사량을 계산하는 방법 및 이를 이용한 연료 분사량 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법은 제어기에 의해, 연소실의 체적 효율을 계산하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법은 터보차저가 작동하는 구간에서 수행될 수 있다.
상기 터보차저가 작동하는 시점과 상기 연료 증기 검출 지연시간을 합하여 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산할 수 있다.
상기 제어기에 의해, 운전자의 요구 토크량에 따라 전체 연료량을 계산하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 전체 연료량과 상기 연료 증기 총 주입량을 토대로 연료 분사량을 계산하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간은 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량 중 어느 하나를 토대로 파악할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량 제어 시스템은 엔진으로 공급되는 흡기를 압축하도록 흡기라인에 배치되는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 연료 탱크에 저장된 연료의 연료 증기를 포집하는 캐니스터; 상기 캐니스터와 연결된 메인 퍼지라인에 설치되고 상기 캐니스터에서 포집된 연료 증기를 선택적으로 차단하는 퍼지 제어 솔레노이드 밸브; 상기 컴프레서 하류의 흡기라인과 상기 메인 퍼지라인을 연결하는 제1 퍼지라인; 상기 컴프레서 상류의 흡기라인과 상기 메인 퍼지라인을 연결하는 제2 퍼지라인; 요구 토크, 요구 속도, 엔진 속도 및 엔진 부하를 포함하는 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부; 대기 압력, 흡기 온도, 흡기량, 흡기 매니폴드 압력을 포함하는 흡기계통 정보를 감지하는 흡기계통 정보 감지부; 그리고 상기 흡기계통 정보를 통해 연소실의 체적 효율을 계산하며, 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하고, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하며, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하는 제어기; 를 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전 정보로부터 상기 터보차저가 작동하는 구간인지 판단하고, 상기 터보차저가 작동하는 구간이라고 판단되면, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 터보차저가 작동하는 시점과 상기 연료 증기 검출 지연시간을 합하여 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전 정보로부터 운전자의 요구 토크량에 따라 전체 연료량을 계산하고, 상기 전체 연료량과 상기 연료 증기 총 주입량을 토대로 연료 분사량을 계산할 수 있다.
상기 제어기는 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량 중 어느 하나를 토대로 상기 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연 시간을 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 추가적인 구성요소 없이 기존의 시스템에서 연료 증기 검출 지연시간을 파악할 수 있어 원가 절감이 가능하다.
또한, 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 분사량을 계산하므로 엔진의 연소실에 분사되는 연료량의 오차를 감소시킬 수 있다. 따라서, 엔진의 연소실에 분사되는 연료량이 감소하므로 배기가스 규제와 연비 규제에 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 퍼지 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간을 고려하여 연료 분사량을 계산하는 방법에 사용되는 제어기에서 입력과 출력 관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간을 고려하여 연료 분사량을 계산하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간과 체적 효율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간과 부스트 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간과 서지탱크 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간과 흡기 매니폴드 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간과 토크량의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서 및 청구범위에서 "연료 증기 검출 지연시간"이란 캐니스터에서 이젝터를 통해 제2 퍼지라인으로 방출된 연료 증기가 엔진의 서지탱크까지 도달하는 데 걸리는 시간을 의미한다.
본 명세서 및 청구범위에서 "터보차저 작동구간"이란 터보차저가 작동하는 운전 구간을 의미한다. 일반적으로 터보차저는 고속/고부하 운전 구간(즉, 설정 속도 이상 및 설정 엔진 토크 이상인 구간)에서 작동한다. 터보차저 작동 구간에서는 연료 증기가 제2 퍼지라인으로 퍼지된다.
본 명세서 및 청구범위에서 "체적 효율"이란 연소실로 유입되는 실제 공기량과 연소실로 유입될 수 있는 이론적인 공기량의 비율을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 퍼지 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 차량으로 유입된 흡기는 에어클리너(20)를 지나면서 이물질이 걸러지고, 제1 흡기라인(21)를 통해 컴프레서(13)로 공급된다. 상기 제1 흡기라인(21)에는 차압생성밸브(12)가 배치되고, 상기 차압생성밸브(12)의 개폐 정도에 따라 상기 제1 흡기라인(21)을 통해 상기 컴프레서(13)로 유입되는 흡기의 양이 조절된다.
상기 컴프레서(13)로 공급된 흡기는 제2 흡기라인(15)을 통해 서지탱크(19)에 도달한다. 상기 제2 흡기라인(15) 상에는 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17) (Electronic Throttle Valve Control; ETC)가 장착된다. 상기 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17)는 실린더로 공급되는 공기량을 조절한다. 상기 서지탱크(19)에 도달한 흡기는 흡기 매니폴드를 통해 연소실로 공급된다.
한편, 연료 탱크(1)에서 증발되는 연료 증기는 흡착성 물질을 함유하고 있는 캐니스터(2)에 포집된다. 상기 캐니스터(2)는 상기 연료 탱크(1)와 연결되어 있으며, 상기 캐니스터(2)에는 상기 캐니스터(2)에 포집된 연료 증기량을 제어하기 위해 캐니스터 컨트롤 밸브(3)(Canister Control valve; CCV)가 설치되어 있다. 상기 캐니스터(2)에 포집된 연료 증기는 메인 퍼지라인(4)을 통해 연소실로 공급되어 연소된다. 상기 메인 퍼지라인(4)에는 상기 캐니스터(2)에서 포집된 연료 증기를 선택적으로 차단하기 위하여 퍼지 제어 솔레노이드 밸브(5)(Purge Control Solenoid Valve; PCSV)가 설치된다. 상기 퍼지 제어 솔레노이드 밸브(5)는 ECU에 의해 작동되며, 냉각수 온도 및 엔진 회전수가 일정 수준에 도달하게 되면 밸브를 열어 연료 증기를 연소실로 공급한다.
상기 메인 퍼지라인(4)은 제1 퍼지라인(6)과 제2 퍼지라인(8)으로 분기한다.
상기 제1 퍼지라인(6)은 상기 메인 퍼지라인(4)에서 분기하여 상기 서지탱크(19)와 상기 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17) 사이의 제2 흡기라인(15)으로 합류한다. 따라서, 상기 캐니스터(2)에 포집된 연료 증기는 상기 메인 퍼지라인(4)과 상기 제1 퍼지라인(6)을 지나 상기 제2 흡기라인(15)을 통해 상기 서지탱크(19)에 공급되어 연소실에서 연소된다. 상기 제1 퍼지라인(6)에는 상기 제1 퍼지라인(6)에서 상기 제2 흡기라인(15)으로 흐르는 연료 증기가 상기 제1 퍼지라인(6)으로 역류하는 것을 방지하기 위해 제1 체크밸브(7)가 설치될 수 있다.
상기 제2 퍼지라인(8)은 상기 메인 퍼지라인(4)에서 분기하여 상기 에어클리너(20)와 상기 차압생성밸브(12) 사이의 상기 제1 흡기라인(21)으로 합류한다. 상기 제2 퍼지라인(8)에서 상기 제1 흡기라인(21)으로 흐르는 연료 증기가 상기 제2 퍼지라인(8)으로 역류하는 것을 방지하기 위해 상기 제2 퍼지라인(8)에는 제2 체크밸브(9)가 설치될 수 있다. 상기 제2 퍼지라인(8)이 상기 제1 흡기라인(21)에 합류하는 지점에는 이젝터(10)가 설치되어, 상기 제2 퍼지라인(8)을 통해 공급된 연료 증기를 상기 제1 흡기라인(21)으로 주입시킨다. 상기 제1 흡기라인(21)으로 주입된 연료 증기는 상기 차압 생성 밸브(12)를 통해 상기 컴프레서(13)로 공급된다. 상기 컴프레서(13)는 흡기와 연료 증기를 압축하여 상기 제2 흡기라인(15)으로 공급한다. 흡기와 연료 증기는 상기 제2 흡기라인(15)을 통해 상기 서지탱크(19)에 도달하고, 연소실로 공급되어 연소된다.
한편, 상기 제2 흡기라인(15)에는 상기 컴프레서(13)에서 압축된 흡기와 연료 증기를 냉각하는 인터쿨러(14)가 설치된다.
상기 인터쿨러(14)와 상기 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17) 사이의 제2 흡기라인(15)과 상기 이젝터(10) 사이에는 배기 가스의 일부를 다시 엔진 쪽으로 재순환시키는 재순환 라인(11)이 설치될 수 있다.
상기 인터쿨러(14)와 상기 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17) 사이에는 상기 컴프레서(13)에 의해 상승된 흡기의 부스트 압력을 감지하는 부스트 압력 센서(16)가 설치될 수 있다.
상기 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17)와 상기 서지탱크(19)의 사이에는 흡기 매니폴드 압력을 측정하는 흡기 매니폴드 압력 센서(18)가 장착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간을 고려하여 연료 분사량을 계산하는 방법에 사용되는 제어기에서 입력과 출력 관계를 도시한 블록도이다.
흡기계통 정보 감지부(30)는 대기 압력, 흡기 온도, 흡기량, 흡기 매니폴드 압력을 포함하는 흡기계통 정보를 감지하고 상기 흡기계통 정보는 제어기(60)로 전송된다. 상기 제어기(60)는 상기 흡기계통 정보를 토대로 연소실의 체적 효율을 계산한다. 이때, 대기 압력은 대기 압력 센서를 통해 감지될 수 있고, 흡기 온도는 흡기 온도 센서를 통해 감지될 수 있다. 흡기량은 흡기량 센서를 통해 감지될 수 있고, 흡기 매니폴드 압력은 상기 흡기 매니폴드 압력 센서(18)를 통해 감지될 수 있다.
운전 정보 감지부(40)는 운전자의 요구 토크, 요구 속도, 엔진 속도, 엔진 부하를 포함하는 운전 정보를 감지하고 상기 운전 정보는 제어기(60)로 전송된다. 이때, 운전자의 요구 토크와 요구 속도는 차량에 구비된 구비된 가속페달 위치센서(acceleration pedal sensor; APS)를 통해 감지될 수 있고, 엔진 토크는 토크 센서를 통해 감지될 수 있으며, 엔진 속도는 엔진 속도 센서에 의해 감지될 수 있다. 상기 제어기(60)는 상기 운전 정보를 토대로 터보차저가 작동하는 구간인지 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어기(60)는 상기 운전 정보를 토대로 운전자의 요구 토크량에 따라 전체 연료량을 계산한다.
람다 센서(50)는 연소실에서 배출되는 배기가스의 람다 값을 감지하고, 상기 제어기(60)로 피드백(feedback)하여 연료 분사량을 조절할 수 있다. 여기서 람다 값은 이론 공연비에 대한 실제 공연비의 비를 의미한다. 람다 값이 1을 초과하면 공기량이 연료량보다 많아 희박한 분위기로 보고, 람다 값이 1미만이면 연료량이 공기량보다 많아 농후한 분위기로 본다. 따라서 제어기(60)는 람다 값을 목표 람다 값에 맞추기 위하여 연료 분사량을 조절할 수 있다.
상기 제어기(60)는 차량에 구비된 엔진제어유닛(ECU: engine control unit)일 수 있다. 상기 제어기(60)는 상기 운전 정보를 통하여 터보차저가 작동하는 구간이라고 판단되면, 상기 흡기계통 정보를 통해 연소실의 체적 효율을 계산할 수 있다. 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 상기 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하고, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하며, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하여, 이를 토대로 연료 분사량을 제어할 수 있다.
상기 제어기(60)는 상기 람다 센서(50) 값을 토대로 연료 분사량을 조절 할 수 있다.
이를 위해, 상기 제어기(60)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 연료 분사량을 계산하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증기 검출 지연시간을 파악하여 연료주입량을 계산하는 방법을 나타낸 순서도이다.
상기 제어기(60)는 상기 운전 정보 감지부(40)로부터 받은 운전 정보를 통해 터보차저가 작동하는 구간인지 판단한다(S200). 예를 들어, 상기 터보차저가 작동하는 구간은 고속/고부하 영역일 수 있다. 상기 제어기(60)는, 이에 한정되지 아니하지만, 현재의 엔진 속도와 현재의 엔진 토크를 미리 설정된 맵에 대입하여 차량의 현재 운전 영역이 터보차저가 작동하는 운전 영역인지를 판단할 수 있다.
상기 터보차저가 작동하는 구간에서는 상기 터보차저의 컴프레서(13)에서 흡기의 부스팅이 이루어져 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치(17) 후단에 정압이 형성된다. 따라서 캐니스터(2)에 포집된 연료 증기는 퍼지 제어 솔레노이드 밸브(5)를 통해 제2 퍼지라인(8)으로 방출되고, 이젝터(10)에 의해 컴프레서(13) 전단으로 주입된다.
상기 이젝터(10)에 의해 상기 컴프레서(13) 전단으로 주입되는 연료 증기량은 이젝터(10)의 전, 후단의 압력 차에 따라 제어기(60)에 맵 데이터 형식으로 미리 저장될 수 있다. 따라서 제어기(60)는 상기 맵 데이터에 의해 상기 이젝터(10)에 의해 컴프레서(13) 전단으로 주입되는 연료 증기량을 파악할 수 있다.
S200단계에서 상기 제어기(60)가 터보차저 작동 구간이라고 판단하면, 제어기(60)는 연소실의 체적 효율을 계산한다(S210). S200 단계에서 터보차저가 작동하지 않는 구간이라고 판단되면, 상기 방법은 S200단계로 돌아간다.
여기서 체적 효율이란, 연소실로 유입되는 실제 공기량과 상기 연소실로 유입될 수 있는 이론적인 공기량의 비율을 말한다. 상기 제어기(60)는 대기 압력, 흡기 온도, 흡기량, 흡기 매니폴드 압력을 포함하는 상기 흡기계통 정보 감지부(30)의 흡기계통 정보를 통해 연소실의 체적 효율을 계산할 수 있다.
그 후, 상기 제어기(60)는 상기 체적 효율을 토대로 연료 증기가 상기 서지탱크(19)에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악한다(S220). 도 4와 같이 상기 제어기(60)는 체적 효율에 대한 연료 증기 검출 지연시간을 맵 데이터 형식으로 미리 저장할 수 있고, 상기 제어기(60)는 상기 맵 데이터에 의해 상기 체적 효율에 따른 연료 증기 검출 지연시간을 파악할 수 있다.
각 엔진 별로 유동 특성에 따라서 체적 효율에 대한 연료 증기 검출 지연시간이 상이하므로, 상기 제어기(60)는 각 엔진 별로 체적 효율에 대한 연료 증기 검출 지연시간을 맵 데이터 형식으로 미리 저장할 수 있다.
그 후, 제어기(60)는 S220 단계에서 구한 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산한다(S230). 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점은 S200단계에서 터보차저가 작동하여 퍼지 제어 솔레노이드 밸브가 작동하는 시점의 크랭크 각과 S220단계에서 파악한 연료 증기 검출 지연시간을 더하여 계산할 수 있다.
그 후, 상기 제어기(60)는 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점에서 연료 증기 총 주입량을 계산한다(S240).
상기 이젝터(10)에서 상기 컴프레서(13)의 전단으로 주입된 연료 증기는 지연시간이 지난 후에 확산되어 상기 서지탱크(19)에 도달하게 된다. 상기 확산 초기에는 적은 양의 연료 증기가 상기 서지탱크(19)에 도달하고, 확산 중기에는 많은 양의 연료 증기가 상기 서지탱크(19)에 도달하며, 확산 말기에는 다시 적은 양의 연료 증기가 상기 서지탱크(19)에 도달하여 시간에 대한 연료 증기량의 그래프는 전체적으로 종 모양 형태를 갖게 된다. S200단계에서 터보차저가 작동하면, 상기 이젝터(10)에서 상기 컴프레서(13)의 전단으로 연료 증기가 계속 주입되고, 상기 서지탱크(19)에 도달하는 연료 증기의 양은 시간에 대하여 전체적으로 종 모양 형태를 갖게 되므로, 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점에서의 연료 증기의 총 주입량을 계산하기 위해서는 상기 서지탱크(19)에 도달하는 연료 증기량을 시간에 대하여 누적하여야 한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 이젝터(10)에 의해 상기 컴프레서(13) 전단으로 주입되는 연료 증기량은 상기 이젝터(10)의 전, 후단의 압력 차에 따라 제어기(60)에 맵 데이터 형식으로 미리 저장되어 있으므로, 상기 이젝터(10)의 전, 후단의 압력 차로부터 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점에서 연료 증기 총 주입량을 계산할 수 있다.
그 후, 상기 제어기(60)는 S230단계에서 계산된 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점에서 운전자의 요구 토크량에 따른 전체 연료량을 계산한다(S250). 상기 운전자의 요구 토크량은 상기 운전 정보 감지부(40)의 운전 정보를 토대로 파악할 수 있다.
그 후, 상기 제어기(60)는 S250단계에서 계산된 운전자의 요구 토크량에 따른 전체 연료량에서 S240단계에서 계산된 연료 증기 총 주입량을 감하여 연료 분사량을 계산한다(S260).
도 4 내지 도 8은 실험에 의한 연료 증기 검출 지연시간과 체적 효율, 연료 증기 검출 지연시간과 부스트 압력, 연료 증기 검출 지연시간과 서지탱크 압력, 연료 증기 검출 지연시간과 흡기 매니폴드 압력, 연료 증기 검출 지연시간과 토크량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 8의 실험 결과를 비교하면, 연료 증기 검출 지연시간은 체적 효율과 가장 뚜렷한 관련성을 가짐을 확인할 수 있다. 따라서, 연료 증기 검출 지연시간과 체적 효율을 맵 데이터 형식으로 저장하여, 체적 효율로부터 연료 증기 검출 지연 시간을 파악할 수 있다.
도 4 내지 도 8을 참고하면, 운전점 별로 체적 효율, 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량이 증가할수록 연료 증기 검출 지연시간이 감소함을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 제어기(60)는 체적효율, 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량 각각에 대한 연료 증기 검출 지연시간을 맵 데이터 형식으로 미리 저장하여 이들 중 어느 하나를 토대로 연료 증기가 상기 서지탱크(19)에서 검출되는 연료 증기 검출 지연 시간을 파악할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 연료 탱크
2: 캐니스터
3: 캐니스터 컨트롤 밸브
4: 메인 퍼지라인
5: 퍼지 제어 솔레노이드 밸브
6: 제1 퍼지라인
7: 제2 체크밸브
8: 제2 퍼지라인
9: 제2 체크밸브
10: 이젝터
11: 재순환 라인
12: 차압 생성 밸브
13: 컴프레서
14: 인터쿨러
15: 제2 흡기라인
16: 부스트 압력 센서
17: 전자식 스로틀 컨트롤 밸브 장치
18: 흡기 매니폴드 압력 센서
19: 서지탱크
20: 에어클리너
21: 제1 흡기라인
30: 흡기계통 정보 감지부
40: 운전 정보 감지부
50: 람다 센서
60: 제어기
70: 인젝터

Claims (10)

  1. (a) 제어기에 의해, 연소실의 체적 효율을 계산하는 단계;
    (b) 상기 제어기에 의해, 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하는 단계;
    (c) 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 제어기에 의해, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (a) 단계 내지 (d) 단계는 터보차저가 작동하는 구간에서 수행되고,
    상기 터보차저가 작동하는 시점과 상기 연료 증기 검출 지연시간을 합하여 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기에 의해, 운전자의 요구 토크량에 따라 전체 연료량을 계산하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 전체 연료량과 상기 연료 증기 총 주입량을 토대로 연료 분사량을 계산하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간은 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량 중 어느 하나를 토대로 파악하는 것을 특징으로 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량을 계산하는 방법.
  6. 엔진으로 공급되는 흡기를 압축하도록 흡기라인에 배치되는 컴프레서를 포함하는 터보차저;
    연료 탱크에 저장된 연료의 연료 증기를 포집하는 캐니스터;
    상기 캐니스터와 연결된 메인 퍼지라인에 설치되고 상기 캐니스터에서 포집된 연료 증기를 선택적으로 차단하는 퍼지 제어 솔레노이드 밸브;
    상기 컴프레서 하류의 흡기라인과 상기 메인 퍼지라인을 연결하는 제1 퍼지라인;
    상기 컴프레서 상류의 흡기라인과 상기 메인 퍼지라인을 연결하는 제2 퍼지라인;
    요구 토크, 요구 속도, 엔진 속도 및 엔진 부하를 포함하는 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부;
    대기 압력, 흡기 온도, 흡기량, 흡기 매니폴드 압력을 포함하는 흡기계통 정보를 감지하는 흡기계통 정보 감지부; 그리고
    상기 흡기계통 정보를 통해 연소실의 체적 효율을 계산하며, 상기 계산된 체적 효율을 토대로 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연시간을 파악하고, 상기 연료 증기 검출 지연시간을 토대로 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하며, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하는 제어기;
    를 포함하고,
    상기 제어기는
    상기 운전 정보로부터 상기 터보차저가 작동하는 구간인지 판단하고,
    상기 터보차저가 작동하는 구간이라고 판단되면, 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점의 연료 증기 총 주입량을 계산하고,
    상기 제어기는 상기 터보차저가 작동하는 시점과 상기 연료 증기 검출 지연시간을 합하여 상기 연료 증기가 연소실에 주입되는 시점을 계산하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량 제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 운전 정보로부터 운전자의 요구 토크량에 따라 전체 연료량을 계산하고, 상기 전체 연료량과 상기 연료 증기 총 주입량을 토대로 연료 분사량을 계산하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량 제어 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 부스트 압력, 서지탱크 압력, 흡기 매니폴드 압력, 토크량 중 어느 하나를 토대로 상기 연료 증기가 서지탱크에서 검출되는 연료 증기 검출 지연 시간을 파악하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 연료 분사량 제어 시스템.
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