KR20080024721A - 차량의 증발가스 누설 진단방법 - Google Patents

차량의 증발가스 누설 진단방법 Download PDF

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Abstract

차량의 증발가스 진단이 수행되는 경우 흡기 부압을 분석하여 퍼지밸브의 폐쇄 고착 여부 및 연료 캡의 개방 여부를 진단하는 것으로,
엔진의 조건이 증발가스 누설 진단조건을 만족하면 관련 변수를 초기화하는 과정, 설정된 시간 퍼지밸브와 셔트 오프 밸브를 폐쇄하여 증발가스를 포집하는 과정, 설정된 시간의 경과후 퍼지밸브를 개방시켜 포집된 증발가스를 엔진측으로 유입시키는 퍼지 제어 과정, 퍼지 제어중에 맵 센서를 통해 엔진측으로의 흡기부압을 검출하는 과정, 흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압을 비교하여 유사한 압력의 조건인지 판단하는 과정, 퍼지 제어중의 흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압이 유사한 상태이면 퍼지밸브의 폐쇄 고착으로 판단하여 경고 메시지를 출력하는 과정을 포함한다.
증발가스, 누설 진단, 연료 주입 캡, 대기압

Description

차량의 증발가스 누설 진단방법{METHOD FOR DIAGNOSING LEAKAGE OF EVAPORATED GSA ON VEHICLE}
도 1은 일반적인 차량의 연료공급 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 차량에 적용된 증발가스 누설 진단 과정에 대한 그래프이다.
도 3은 차량의 연료공급 시스템에서 연료 캡의 개방시 공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 증발가스 누설 진단을 수행하는 흐름도이다.
본 발명은 차량의 증발가스 누설 진단방법에 관한 것으로, 상세하게는 증발가스의 진단이 수행되는 경우 흡기 부압을 분석하여 퍼지밸브의 폐쇄 고착 여부 및 연료 캡의 개방 여부를 진단하는 차량의 증발가스 누설 진단방법에 관한 것이다.
연료와 공기를 연소시킴으로써 동력을 발생시키는 내연기관 엔진을 이용하는 차량은 연료를 저장하는 연료탱크를 구비하고 있으며, 연료탱크에 저장된 연료는 그 휘발성의 정도와 외기의 온도에 따라 달라지기는 하겠으나 시간이 경과함에 따 라 증발가스를 배출하게 되며 이러한 증발가스가 대기중으로 배출되는 경우 연료의 낭비뿐만 아니라 연소되지 않는 가스가 배출로 인하여 공해가 발생된다.
따라서, 차량에 대한 배기가스의 규제는 북미시장을 중심으로 전세계적으로 엄격하게 적용되고 있으며, 북미 지역에서 운행되는 차량에는 연료계통에서의 증발가스 누설을 진단하는 기능이 필수적으로 적용되도록 법규화(OBD-Ⅱ)되어 있다.
이는 필드(Field)에서 연료 계통에 리크가 발생되어 증발가스가 누설되는 경우 경고램프를 점등시켜 대기오염을 최소화하기 위함이다.
도 1은 일반적인 차량의 연료공급 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 연료를 저장하는 연료탱크(10)와, 증발가스에 의해 변화되는 상기 연료탱크(10) 내부의 압력을 검출하여 그에 대한 정보를 ECU(40)에 제공하는 압력센서(20), 연료탱크(10)와 관로를 통해 연결되어 연료탱크(10)에서 증발되는 가스를 포집하는 캐니스터(30), 엔진의 전반적인 상태의 제어와 증발가스의 누설 여부의 진단 및 포집된 증발가스의 퍼지 제어를 수행하는 ECU(40), ECU(40)의 제어에 따라 캐니스터(30)로의 외기 유입 여부를 선택적으로 개폐하는 셔트 오프 밸브(50)와, 배기 매니폴더에 장착되어 배출가스에 포함되어 있는 산소 농도를 검출하여 그에 대한 정보를 상기 ECU(40)에 제공하는 산소센서(60), ECU(40)의 제어에 따라 캐니스터(30)에 포집되어 있는 증발가스를 엔진측으로 공급되는 증발가스의 양을 조절하는 퍼지 밸브(70) 및 흡기 매니폴더에 장착되어 엔진에 유입되는 흡기 부압을 검출하여 ECU(40)에 제공하는 맵 센서(100)를 포함한다.
종래 차량에서 실행하는 증발가스의 진단 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설 명하면 다음과 같다.
엔진 시동이 온을 유지하는 상태에서 ECU(40)는 검출되는 차량의 상태정보를 분석하여 증발가스 누설 진단 조건을 만족하는지를 판단한다.
증발가스의 누설 진단조건은 관련 부품에 에러가 없으며, 설정된 대기압 조건과 냉각수온 조건, 외기온 조건, 차속 조건, 시동후 경과시간의 조건, 연료탱크(10)의 압력 조건, 캐니스터(30)의 포집량 조건, 연료 레벨 조건 등 모두를 만족하는 상태이다.
누설 모니터링 조건을 만족하면 ECU(40)는 도 2에서 안정화 구간인 것을 판단하여 누설 진단에 대한 변수를 초기화한 다음 듀티 제어를 통해 퍼지밸브(70) 및 셔트오프 밸브(20)를 "T1" 시간, 대략적으로 20sec 동안 폐쇄한다.
이때, 압력센서(20)에서 검출되는 연료탱크(10)내부의 압력 변화가 과다한 상승으로 검출되면 증발가스가 과다하게 발생되고 있는 상태로 판단하고, 압력이 하강 압력으로 검출되면 퍼지밸브(70)가 개방 고착되어 있는 상태로 판단하여 그에 대한 메시지를 출력한다.
그러나, 정상적인 상태로 판단되면 설정된 "T1" 시간의 경과에 따라 ECU(40)는 듀티 제어를 통해 퍼지밸브(70)를 개방시켜 캐니스터(30)에 포집되어 있는 증발가스를 엔진측으로 유입시키는 퍼지제어를 수행함으로써, 연료탱크(10)를 포함하는 증발가스의 관련 라인을 진공 상태, 바람직하게는 -15hpa로 형성한다.
이때, 압력센서(20)에서 검출되는 연료탱크(10)를 포함하는 증발가스 관련 라인이 설정된 시간 이내에 설정된 압력, 바람직하게는 -15hpa에 도달되지 못하면 라지 리크(Large Leak)가 발생되어 있는 것으로 판단하여, 그에 대한 메시지를 출력한다.
또한, 압력센서(20)에서 검출되는 연료탱크(10)를 포함하는 증발가스 관련 라인이 진공으로 형성되지 않으면 연료 캡의 개방 혹은 퍼지 밸브(70)가 개방 고착되어 있는 것으로 판단하여 그에 대한 메시지를 출력한다.
그러나, 압력센서(20)로부터 검출되는 연료탱크(10) 및 증발가스 관련 라인의 압력이 설정된 압력으로 형성됨이 검출되면 ECU(40)는 듀티 제어를 통해 퍼지밸브(70)를 폐쇄하고, 시간의 경과에 따른 각 단계별 압력값에 도달되는 시간의 변화(△t)로부터 압력 상승 기울기의 변화를 측정 및 연산하여 압력 변화량에 따라 리크의 크기를 진단하여 그에 대한 메시지를 출력한다.
상기한 바와 같이 종래의 차량에 적용되고 있는 증발가스 누설 진단방법은 엔진의 시동을 온으로 유지하는 상태에서 연료탱크의 주유 캡을 열고 주유하는 상태에서 증발가스 진단을 실행하는 경우 진공 형성구간에서 연료탱크의 압력이 설정된 정상 압력으로 떨어지지 않게 되므로, ECU에서는 퍼지밸브의 개방고착으로 에러로 판단하여 엔진 경고등을 점등시키는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 증발가스의 진단이 수행되는 경우 흡기 부압을 분석하여 퍼지밸브의 폐쇄 고착 여부 및 연료 캡의 개방 여부를 진단할 수 있도록 함으로써, 엔진 경고등이 점등되는 에러가 발생되지 않도록 한 것이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진의 조건이 증발가스 누설 진단조건을 만족하면 관련 변수를 초기화하는 과정; 설정된 시간 퍼지밸브와 셔트 오프 밸브를 폐쇄하여 증발가스를 포집하는 과정; 설정된 시간의 경과후 퍼지밸브를 개방시켜 포집된 증발가스를 엔진측으로 유입시키는 퍼지 제어 과정; 퍼지 제어중에 맵 센서를 통해 엔진측으로의 흡기부압을 검출하는 과정; 흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압을 비교하여 유사한 압력의 조건인지 판단하는 과정; 퍼지 제어중의 흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압이 유사한 상태이면 퍼지밸브의 폐쇄 고착으로 판단하여 경고 메시지를 출력하는 과정을 포함한다.
상기 퍼지 제어중의 흡기부압이 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압과 유사하지 않으면 대기압과 비교하여, 대기압 수준이면 연료탱크의 연료캡이 개방되어진 주유중으로 판단하는 과정을 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 전술한 도 1의 구조와 동일 내지 유사한 차량의 연료계통 시스템에서 ECU에 적용되는 로직이 개선되어 증발가스의 누설을 진단하는 것인바, 시스템의 구조에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 엔진 시동을 온으로 유지하는 상태에서 주유를 위해 연료탱크의 연료 캡(9)을 개방하게 되면 화살표와 같은 공기의 흐름이 발생하게 되며, 이에 따라 엔진측으로 유입되는 흡기 부압은 대기압의 수준으로 형성 된다.
따라서, ECU(40)는 증발가스 누설 진단조건에서 맵 센서(100)를 통해 검출되는 흡기 부압을 분석하여 흡기 부압이 대기압의 수준으로 형성되는 경우 주유 캡이 개방되어 있는 것으로 판단한다.
또한, 퍼지밸브를 개방시켜 연료탱크의 압력을 설정된 압력으로 형성시키는 과정에서 흡기 부압이 정상상태의 부압과 비슷한 거동을 보이는 경우 퍼지밸브의 폐쇄 고착으로 판정하여 그에 대한 경고 메시지를 출력한다.
이에 대하여 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
엔진 시동이 온을 유지하는 상태에서 ECU(40)는 제반적인 차량의 상태정보를 검출 분석한 다음(S101) 차량의 상태정보가 증발가스 누설 진단 조건을 만족하는지를 판단한다(S102).
증발가스의 누설 진단조건은 관련 부품에 에러가 없으며, 대기압의 상태, 냉각수온, 외기온, 차속, 시동후 경과시간, 연료탱크(10)의 압력, 캐니스터(30)의 포집량, 연료 레벨 등이 설정된 조건을 모두를 만족하는 상태이다.
상기 S102의 판단에서 누설 진단조건을 만족하면 ECU(40)는 안정화 구간인 것을 판단하여 누설 진단에 대한 변수를 초기화한 다음(S103) 듀티 제어를 통해 퍼지밸브(70) 및 셔트오프 밸브(20)를 설정된 일정시간, 대략적으로 20초 동안 폐쇄한다(S104).
이후, 설정된 일정시간의 경과에 따라 ECU(40)는 듀티 제어를 통해 퍼지밸브(70)를 개방시켜 캐니스터(30)에 포집되어 있는 증발가스를 엔진측으로 유입시키 는 퍼지제어를 수행함으로써 연료탱크(10)를 포함하는 증발가스의 관련 라인을 진공 상태, 바람직하게는 -15hpa로 형성한다(S105)(S106).
이때, ECU(40)는 맵 센서(100)로부터 엔진측에 유입되는 흡기부압을 측정한 다음(S107), 정상적인 엔진 조건에서의 흡기부압을 비교하여(S108) 흡기부압이 정상부압과 유사한 상태인지를 판단한다(S109).
즉, 퍼지밸브(70)를 개방시켜 퍼지 제어를 수행하고 있으나, 엔진에 흡입되는 흡기부압은 정상적인 엔진 상태의 흡기부압과 유사한 상태인지를 판단한다.
상기 S109의 판단에서 맵 센서(100)를 통해 검출되는 흡기부압이 정상 엔진 조건의 흡기부압과 유사한 상태이면 퍼지밸브(70)가 폐쇄 고착으로 진단하여 경고 메시지를 출력한다(S110)(S112).
즉, 퍼지 제어를 수행하고 있으나, 퍼지 밸브의 폐쇄 고착으로 인하여 퍼지 제어가 정상적으로 수행되지 못하며, 이에 따라 흡기부압이 정상적인 엔지 조건의 흡기부압과 유사한 값을 갖게 되는 것이다.
또한, 상기 S109의 판단에서 맵 센서(100)를 통해 검출되는 흡기부압이 대기압의 조건으로 검출되는 상태이면 도 3에 도시된 바와 같이 연료 캡이 개방되어진 주유중의 상태로 판단하여 그에 대한 메시지를 출력한다(S113).
이상에서 설명한 바와 같이 엔진 시동 온을 유지한 상태에서 주유중인 경우 증발가스 진단에서 주유중인 상태를 정상적으로 인식함으로써, 엔진 경고등이 점등되지 않아 증발가스의 진단에 신뢰성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 엔진의 조건이 증발가스 누설 진단조건을 만족하면 관련 변수를 초기화하는 과정;
    설정된 시간 퍼지밸브와 셔트 오프 밸브를 폐쇄하여 증발가스를 포집하는 과정;
    설정된 시간의 경과후 퍼지밸브를 개방시켜 포집된 증발가스를 엔진측으로 유입시키는 퍼지 제어 과정;
    퍼지 제어중에 맵 센서를 통해 엔진측으로의 흡기부압을 검출하는 과정;
    흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압을 비교하여 유사한 압력의 조건인지 판단하는 과정;
    퍼지 제어중의 흡기부압과 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압이 유사한 상태이면 퍼지밸브의 폐쇄 고착으로 판단하여 경고 메시지를 출력하는 과정을 포함하는 차량의 증발가스 누설 진단방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 제어중의 흡기부압이 정상적인 엔진 제어시의 흡기부압과 유사하지 않으면 대기압과 비교하여, 대기압 수준이면 연료탱크의 연료캡이 개방되어진 주유중으로 판단하는 과정을 더 포함하는 차량의 증발가스 누설 진단방법.
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KR20180078843A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 주식회사 현대케피코 캐니스터 점검 장치 및 방법

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