KR20050021330A - 공기 이송 장치 및 공기 이송 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

공기 펌프와 가압될 구역 사이에 체크 밸브가 배치되며, 상기 구역이 상기 펌프에 의하여 가압된 경우에는 상기 체크 밸브가 폐쇄 상태로 유지되고, 전자 솔레노이드에 전력이 공급된 경우에는 상기 체크 밸브가 개방되도록 작동된다. 비정상적인 가압 상태에서, 전자 솔레노이드에 공급되는 전력이 차단되어 체크 밸브가 강제 폐쇄된다.

Description

공기 이송 장치 및 공기 이송 장치의 제어 방법{AIR TRANSFER APPARATUS AND CONTROL METHOD OF AIR TRANSFER APPARATUS}

본 발명은, 공기 펌프에 의해 폐쇄 구역에 공기를 공급하거나 공기 펌프에 의해 폐쇄 구역으로부터 공기를 흡출시키기 위한 공기 이송 장치 및 이 공기 이송 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일본 특허공개공보 제2003-013810호에는, 연료 증기 퍼지 시스템의 연료 증기 통로 내에서의 누출 발생 여부를 진단하기 위한 진단 장치가 개시되어 있다.

이 진단 장치에 있어서, 연료 증기 통로는 밸브에 의해 폐쇄되고, 폐쇄 구역에는 공기 펌프가 공급되어 가압된다.

그 후, 공기 펌프의 구동 부하에 기초하여, 연료 증기 통로 내의 누출 발생 여부를 판단한다.

그러나, 공기 펌프에 의하여 폐쇄 구역을 가압하는 경우에, 공기 펌프의 고장으로 인하여 공기 펌프의 작동을 중단시킬 수 없는 경우에, 폐쇄 구역은 비정상적인 고압까지 가압된다.

또한, 연료 증기 통로 내의 누출 진단에 있어서, 연료 증기가 공기 펌프를 통해 누출되는 것을 방지할 필요가 있다.

또한, 연료 증기가 공기 펌프의 모터부에 침입하면, 연료 증기에 의하여 모터의 회로부가 부식된다.

본 발명은, 공기 펌프에 의하여 폐쇄 구역이 비정상적으로 가압되거나 감압되는 것을 방지하고, 공기 펌프의 모터부 내로 증기 연료가 침입하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면 상기 목적을 달성하기 위하여, 소망의 개방/폐쇄 작동을 수행할 수 있는 밸브가, 공기 펌프에 의해 이송되는 공기가 통과하는 통로 내에 배치되는 체크 밸브로서 사용된다.

첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 본 발명의 기타 목적 및 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1에 도시되어 있는 내연 기관(1)은 차량에 장착되는 가솔린 기관이다.

내연 기관(1)의 흡기관(3)에는 스로틀 밸브(2)가 배치된다.

내연 기관(1)의 흡입 공기량은 스로틀 밸브(2)에 의해 제어된다.

스로틀 밸브(2)의 하류측의 흡기관(3)의 다기관(manifold)부에는, 각 실린더에 대하여 전자식 연료 분사 밸브(4)가 배치된다.

상기 연료 분사 밸브(4)는, 마이크로컴퓨터가 내장된 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 분사 펄스 신호에 기초하여 연료를 분사한다.

내연 기관(1)에는 연료 증기 퍼지 시스템이 제공되어 있다.

연료 증기 퍼지 시스템은 증발 통로(6), 캐니스터(7), 퍼지 통로(10) 및 퍼지 제어 밸브(11)를 포함한다.

연료 탱크(5)에서 발생한 연료 증기는 증발 통로(6)를 통하여 캐니스터(7)에 흡착된다.

캐니스터(7)는 활성탄과 같은 흡착재(8)가 충진된 용기이다.

또한, 새로운 공기 유입구(9)가 캐니스터(7)에 형성되고, 퍼지 통로(10)가 캐니스터(7)에 연결된다.

퍼지 통로(10)는, 퍼지 제어 밸브(11)를 통하여 스로틀 밸브(2)의 하류측에서 흡기관(3)에 연결된다.

퍼지 제어 밸브(11)는, 제어 유닛(20)으로부터 츨력된 퍼지 제어 신호에 기초하여 개방된다.

내연 기관(1)의 작동 중에 소정의 퍼지 허용 조건이 성립하면, 퍼지 제어 밸브(11)가 개방되도록 제어된다.

퍼지 제어 밸브(11)가 제어되어 개방되면, 내연 기관(1)의 흡입 부압이 캐니스터(7)에 작용하고, 따라서 새로운 공기 유입구(9)를 통해 도입된 새로운 공기에 의하여 캐니스터(7)에 흡착되어 있던 연료 증기가 분리된다.

캐니스터(7)로부터 분리된 연료 증기를 함유하는 퍼지 가스는 퍼지 통로(10)를 통해 흡기관(3) 내로 흡입된다.

제어 유닛(20)에는, CPU, ROM, RAM, A/D 변환기 및 입력/출력 인터페이스를 포함하는 마이크로컴퓨터가 내장되어 있다.

제어 유닛(20)에는 각종 센서로부터의 검출 신호가 전송된다.

각종 센서로서는, 크랭크축의 회전각을 검출하는 크랭크 각도 센서(21), 내연 기관(1)의 흡입 공기량을 계측하는 공기 유량계(22), 차량 속도를 검출하는 차량 속도 센서(23), 연료 탱크(5) 내의 압력을 감지하는 압력 센서(24), 연료 탱크(5) 내의 연료 액위(液位)를 검출하는 연료 액위 센서(25)가 제공된다.

또한, 연료 증기 퍼지 시스템의 연료 증기 통로 내에서 발생하는 누출 여부를 진단하기 위하여, 새로운 공기 유입구(9)를 개폐하기 위한 드레인 차단 밸브(12)와 증발 통로(6)로 공기를 공급하기 위한 공기 펌프(13)가 배치된다.

공기 펌프(13)의 배출구가 공기 공급관(14)을 통하여 증발 통로(6)에 연결된다.

공기 공급관(14)의 중도에는 전자식 체크 밸브(15)가 배치된다.

전자식 체크 밸브(15)에는, 밸브 개방 에너지를 생성하는 작동기로서 전자 솔레노이드(eleotromagnetic solenoid)가 제공된다.

따라서, 전자식 체크 밸브(15)의 1차 측압(primary side pressure)과는 무관하게, 전자 솔레노이드의 개폐 제어를 실시함으로써, 전자식 체크 밸브(15)를 개폐할 수 있다.

또한, 공기 펌프(13)의 유입구 측에는 공기 정화기(17)가 배치된다.

진단 조건이 성립하면, 제어 유닛(20)은 퍼지 제어 밸브(11) 및 드레인 차단 밸브(12)를 폐쇄하도록 제어한다.

그 결과, 연료 탱크(5), 증발 통로(6), 캐니스터(7) 및 퍼지 제어 밸브(11)의 하류의 퍼지 통로(10)가 진단 구역으로서 폐쇄된다.

이 때, 공기 펌프(13)가 작동하면 진단 구역은 가압된다.

그 후, 진단 구역이 공기 펌프(13)에 의해 가압될 때에 연료 탱크(5) 내의 압력에 기초하여, 진단 구역 내의 누출 발생을 진단한다.

진단 구역이 소정의 압력까지 가압된 후의 압력 강하에 기초하여, 누출의 발생을 진단하는 것도 가능하다는 점에 유의하여야 한다.

또한, 진단 구역이 가압될 때에 공기 펌프(13)의 구동 부하에 기초하여, 누출의 발생을 진단하는 것도 가능하다.

또한, 공기 펌프(13)에 의하여 진단 구역으로부터 공기를 흡출시킴으로써 진단 구역의 압력을 감소시키는 것이 가능하며, 이 때에 연료 탱크(5) 내의 압력 또는 공기 펌프(13)의 구동 부하에 기초하여, 누출 발생을 진단하는 것도 가능하다.

전자식 체크 밸브(15)는 도 2에 나타낸 바와 같이 구성된다.

하류측으로 개방된 용적실(14a)이 공기 공급관(14)의 중도에 형성된다.

용적실(14a)은 공기 배관(14b)을 통해 공기 펌프(13)의 배출구에 연결된다.

공기 배관(14b)의 개방 단부(14c)는 용적실(14a)의 벽을 통과하여 용적실(14a) 내로 연장된다.

개방 단부(14c)를 폐쇄하는 판형 밸브(31)가 코일 스프링(32)에 의하여 개방 단부(14c)를 폐쇄하는 방향으로 가압된다.

증발 통로(6)로부터 공기 펌프(13)로 향하는 역류 방향의 유체 압력은 밸브(31)를 폐쇄하는 압력으로서 작용하고, 따라서 역류가 방지된다.

또한, 전자식 체크 밸브(15)에는, 밸브(31)를 개방시키기 위한 전자력을 가하도록 전력이 공급되는 전자 솔레노이드(33)가 설치되어 있다.

이 때, 코일 스프링(32)의 탄성력의 설정 하중은 공기 펌프(13)의 최대 발생 압력 이상으로 설정된다.

따라서, 공기 펌프(13)가 최대로 구동되는 경우일지라도, 전자 솔레노이드(33)가 단전되어 있는 상태에서는, 전자식 체크 밸브(15)가 폐쇄 상태를 유지한다.

따라서, 공기 펌프(13)에 의해 가압되는 공기를 진단 구역에 공급할 때에는, 전자 솔레노이드(33)를 통전시킴으로써, 코일 스프링(32)에 의하여 밸브를 폐쇄하는 가압력에 대항하여 밸브를 개방하기 위한 에너지를 생성시킨다.

또한, 예를 들어 구동 시스템의 고장으로 인하여 공기 펌프(13)를 정지시킬 수 없는 경우에는, 전자 솔레노이드(33)로의 전류 공급을 차단한다. 따라서, 코일 스프링(32)에 의한 밸브 폐쇄를 위한 가압력에 의하여 전자식 체크 밸브(15)가 폐쇄되므로, 진단 구역이 과도하게 가압되는 것을 방지할 수 있다.

그 결과, 전자 솔레노이드(33)로의 전류 공급을 제어함으로써 전자식 체크 밸브(15)를 임의로 개폐하는 것이 가능하다.

또한, 증발 통로(6)와 공기 펌프(13) 사이에 전자식 체크 밸브(15)가 배치되어 있는 경우에, 증발 통로(6) 내의 연료 증기가 공기 펌프(13)에 도달하는 것이 방지된다.

또한, 연료 증기가 공기 펌프(13)로 침입하는 것을 전자식 체크 밸브(15)에 의하여 방지할 수 있으면, 복잡하고 고가의 밀봉 구조를 적용할 필요가 없게 된다.

진단 구역이 가압된 경우에, 전자식 체크 밸브(15)는 공기 펌프(13)의 유입구 측에 배치될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

또한, 진단 구역이 감압된 경우에, 전자식 체크 밸브(15)는 공기 펌프의 배출구 측에 배치될 수 있다.

그러나, 연료 증기 통로로부터의 연료 증기가 공기 펌프(13)에 도달하는 것을 확실히 방지하기 위해서, 진단 구역이 가압된 경우에는 전자식 체크 밸브(15)를 공기 펌프(13)의 배출구 측에 배치하고, 진단 구역이 감압된 경우에는 전자식 체크 밸브(15)를 공기 펌프(13)의 유입구 측에 배치한다.

도 3은 누출 진단 공정을 나타내는 흐름도이다.

단계 S1에서, 누출 진단 실행 조건의 성립 여부를 판단한다.

누출 조건이 성립하면, 단계 S2로의 진행한다.

단계 S2에서, 누출 진단이 실시될 구역을 폐쇄하기 위하여, 퍼지 제어 밸브(11)와 드레인 차단 밸브(12)를 제어하여 폐쇄시킨다.

단계 S3에서, 공기 펌프(3)에 의한 가압을 개시한다.

이어서, 단계 S4에서, 전자식 체크 밸브(15)의 전자 솔레노이드(33)에 전류를 공급하여 전자식 체크 밸브(15)를 개방시킨다. 그 결과, 공기 펌프(13)에 가압된 공기가 전자식 체크 밸브(15)를 통해 진단 구역에 공급된다.

단계 S5에서, 연료 탱크(5) 내의 압력 상승 특성에 기초하여, 누출 발생의 여부를 진단한다.

누출 진단이 완료되면, 단계 S6으로 진행한다.

단계 S6에서, 전자 솔레노이드(33)로의 전류 공급을 중단하여 전자식 체크 밸브(15)를 폐쇄한다.

이어서, 단계 S7로 진행하여, 공기 펌프(13)의 구동을 중단한다.

그 후, 단계 S8에서, 진단 구역 내에 압력이 가해진 상태에서 연료 탱크(5) 내의 압력 변화에 기초하여 누출 진단을 실시한다.

가압 시의 압력 변화 또는 가압 중단 후의 압력 강하 변화에 기초하여 누출 진단을 실시할 수도 있다는 점에 유의하여야 한다.

여기에서, 전자 솔레노이드(33)로의 전류 공급을 중단함으로써, 전자식 체크 밸브(15)가 폐쇄되고, 또한 공기 펌프(13)에 의한 가압에 의하여 전자식 체크 밸브(15)가 작동되어 개방되는 것이 확실히 방지된다.

따라서, 공기 펌프(13)의 구동을 중단시키는 제어를 실시하였음에도 불구하고 공기 펌프(13)가 정지하지 않는 경우일지라도, 폐쇄 구역은 결코 과도하게 가압되지 않는다.

전자식 체크 밸브(15)의 구조가 도 2에 도시되어 있는 구조에 한정되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.

또한, 체크 밸브를 개방하기 위한 에너지를 생성하는 작동기는 전자 솔레노이드에 한정되는 것은 아니며, 다른 유형의 작동기가 사용될 수도 있다.

또한, 전자 솔레노이드(33)에 대한 전류 공급 방향을 전환함으로써, 밸브 개방을 위한 전자력과 밸브 폐쇄를 위한 전자력을 선택적으로 생성시키도록 구성할 수도 있다.

본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 2003년 8월 27일자 출원의 일본 특허출원 제2003-302396호에 개시된 내용 전체가 본 명세서에 인용되어 포함되어 있다.

대표적인 실시예만을 선정하여 본 발명을 설명하였으나, 첨부된 특허청구범위에 명시된 본 발명의 범주로부터 일탈하지 않더라도, 본 발명의 개시 내용으로부터 다양한 변경예와 수정예가 가능하다는 점을 당업자라면 명확히 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에 대한 전술한 설명은 예시적인 것일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위에 명시된 본 발명 및 그와 균등한 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

본 발명에 따른 공기 이송 장치 및 이를 제어하는 방법에 따르면, 공기 펌프에 의해 폐쇄 구역이 비정상적으로 가압되거나 감압되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공기 펌프의 모터부로 연료 증기가 침투하는 것도 방지할 수 있다.

도 1은 내연 기관의 실시예를 나타내는 도면.

도 2는 전자식 체크 밸브의 실시예를 나타내는 도면.

도 3은 누출 진단 공정의 실시예를 나타내는 흐름도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

1: 내연 기관 2: 스로틀 밸브

3: 흡기관 4: 연료 분사 밸브

5: 연료 탱크 6: 증발 통로

7: 캐니스터(canister) 8: 흡착재

9: 새로운 공기 유입구 10: 퍼지(purgy) 통로

11: 퍼지 제어 밸브 12: 드레인 차단(drain cut) 밸브

13: 공기 펌프 14: 공기 공급관

15: 전자식 체크 밸브 20: 제어 유닛

Claims (19)

1. 폐쇄 구역으로 공기를 이송하는 공기 펌프와,

   상기 공기 펌프에 의해 공기가 이송되는 통로 내에 배치된 체크 밸브를 포함하고,

   상기 체크 밸브는 소망의 개방/폐쇄 작동을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 체크 밸브에는 밸브 본체를 작동시켜 개방시키는 작동기가 제공되어 있고,

   상기 체크 밸브는, 상기 작동기가 작동되지 않을 때에는 폐쇄 상태로 유지되고, 상기 작동기가 작동될 때에는 개방 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 체크 밸브는 상기 밸브 본체를 가압하여 폐쇄시키는 스프링을 포함하고,

   상기 공기 펌프에 의해 상기 밸브 본체의 1차 측압이 최대로 변화되었을 경우일지라도, 밸브가 폐쇄 상태로 유지되도록, 상기 스프링에 의한 밸브 폐쇄를 위한 가압력이 설정되고,

   상기 작동기는, 제어 신호에 따라, 상기 스프링에 의하여 밸브를 폐쇄하는 가압력에 대항하여 상기 밸브 본체를 개방하기 위한 구동력을 생성하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 작동기는 전자 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 체크 밸브는 상기 폐쇄 구역과 상기 공기 펌프를 연결하는 배관 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 공기 펌프는 상기 폐쇄 구역에 공기를 공급하고,

   상기 체크 밸브는 상기 공기 펌프의 유입구 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 공기 펌프는 상기 폐쇄 구역으로부터 공기를 흡출시키고,

   상기 체크 밸브는 상기 공기 펌프의 배출구 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 폐쇄 구역은, 내연 기관의 연료 증기 퍼지 시스템 내의 연료 증기 통로의 구역을 밸브에 의하여 폐쇄시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 폐쇄 구역 내의 압력을 검출하는 압력 검출기와,

   상기 압력 검출기로부터 검출 신호를 전송받아 상기 체크 밸브의 개방/폐쇄 작동을 제어하는 제어 회로를 또한 포함하고,

   상기 제어 회로는, 상기 공기 펌프를 구동하고 또한 상기 체크 밸브를 개방하도록 작동시켜 상기 폐쇄 구역 내의 압력을 변화시키고, 동시에 상기 압력 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 폐쇄 구역 내의 누출 발생 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 폐쇄 구역 내의 압력 이상(異常) 상태를 검출하는 압력 이상 검출기와,

    상기 압력 이상 검출기로부터 검출 신호를 전송받아 상기 체크 밸브의 개방/폐쇄 작동을 제어하는 제어 회로를 또한 포함하고,

    상기 제어 회로는, 상기 압력 이상 검출기에 의하여 상기 폐쇄 구역 내의 압력 이상 상태가 검출되었을 때에, 상기 체크 밸브를 작동시켜 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 압력 이상 검출기는, 상기 공기 펌프가 정지될 수 없는 상태를 압력 이상 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 공기 펌프로 구동 제어 신호를 출력하고 또한 상기 체크 밸브의 개방/폐쇄 작동을 제어하는 제어 회로를 또한 포함하고,

    상기 제어 회로는 상기 공기 펌프를 구동시키기 시작한 후에 상기 체크 밸브를 작동시켜 개방하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
13. 제1항에 있어서,

    상기 공기 펌프로 구동 제어 신호를 출력하고 또한 상기 체크 밸브의 개방/폐쇄 작동을 제어하는 제어 회로를 또한 포함하고,

    상기 제어 회로는 상기 체크 밸브를 작동시켜 폐쇄한 후에 상기 공기 펌프의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
14. 폐쇄 구역으로 공기를 이송시키기 위한 공기 이송 수단과,

    상기 공기 이송 수단에 의해 공기가 이송되는 통로 내에 배치된 역류 방지 수단을 포함하고,

    상기 역류 방지 수단은 소망의 개방/폐쇄 작동을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치.
15. 폐쇄 구역으로 공기를 이송하는 공기 펌프와, 상기 공기 펌프에 의해 공기가 이송되는 통로 내에 배치된 체크 밸브를 구비하는 공기 이송 장치의 제어 방법으로서,

    상기 체크 밸브를 개방하거나 폐쇄할 필요성이 있는지를 판단하는 단계,

    상기 체크 밸브를 개방할 필요성에 반응하여, 작동기에 의하여 밸브 개방 에너지를 생성함으로써, 상기 체크 밸브를 개방하는 단계, 및

    상기 체크 밸브를 폐쇄할 필요성에 반응하여, 상기 작동기에 의한 상기 밸브 개방 에너지의 생성을 정지시킴으로써, 상기 체크 밸브를 폐쇄 상태로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치의 제어 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 체크 밸브를 개방하거나 폐쇄할 필요성이 있는지를 판단하는 상기 단계는,

    상기 폐쇄 구역 내의 압력의 이상 상태를 검출하는 단계와,

    상기 이상 상태를 검출하였을 때에 상기 체크 밸브를 폐쇄할 필요성이 있다고 판단하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치의 제어 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 이상 상태를 판단하는 상기 단계는,

    상기 공기 펌프를 정지시킬 수 없는 상태를 이상 상태로서 검출하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치의 제어 방법.
18. 제15항에 있어서,

    상기 이상 상태를 판단하는 상기 단계는,

    상기 공기 펌프의 활성화를 검출하는 단계와,

    상기 체크 밸브의 개방을 위한 요건으로서, 상기 공기 펌프의 활성화를 판단하는 단계를 포함하고,

    상기 체크 밸브를 개방하는 상기 단계는,

    상기 공기 펌프를 활성화시킨 후에 상기 체크 밸브를 개방하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치의 제어 방법.
19. 제15항에 있어서,

    상기 체크 밸브를 개방하거나 폐쇄할 필요성이 있는지를 판단하는 상기 단계는,

    상기 공기 펌프를 정지시킬 필요성을 검출하는 단계와,

    상기 체크 밸브를 폐쇄하기 위한 요건으로서, 상기 공기 펌프를 정지시킬 필요성을 판단하는 단계를 포함하고,

    상기 체크 밸브를 개방하는 상기 단계는,

    공기 펌프를 정지시키기 전에 상기 체크 밸브를 개방하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기 이송 장치의 제어 방법.