KR20110009117A - 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법 및 장치 - Google Patents

연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110009117A
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 탱크(3) 및 하나 이상의 연료 증기 중간 저장 장치(4)를 구비한 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치(4), 특히 활성탄 필터의 기능성을 진단하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우 연료 증기 중간 저장 장치(4)에서의 기체형 탄화수소의 흡착 과정 또는 탈착 과정에 따라 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 실제 충전도 변동이 검출된다. 실제 충전도 변동은 설정 충전도 변동과 비교되며 상기 비교를 토대로 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 기능성이 추론된다.

Description

연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단{DIAGNOSIS OF THE OPERABILITY OF FUEL VAPOUR INTERMEDIATE STORES}
본 발명은 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치, 특히 활성탄 필터의 기능성을 진단하기 위한 방법 및 상응하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 대상은 상기 방법을 실행하기에 적합한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품이다.
자동차의 경우 연료 탱크로부터 연료가 증발한다. 특히 가솔린 엔진을 구비한 자동차에서 휘발성 탄화수소가 탱크로부터 배출되는 것을 방지하거나 한계 내에 유지하기 위해, 일반적으로 연료 증발을 저지하기 위한 장치, 소위 연료 증기 중간 저장 장치가 제공된다. 이를 위해 통상적으로 활성탄 필터(AKF) 또는 활성탄 캐니스터가 제공된다. 연료 탱크의 환기 라인은 상기 활성탄 필터 내로 이어진다. 활성탄 필터로부터 엔진의 흡기관까지 또 다른 라인이 안내된다. 일반적으로 상기 라인에는 탱크 환기 밸브(재생 밸브)가 제공된다.
활성탄은 연료 증기 내에 포함된 연료 또는 휘발성 탄화수소를 흡착한다. 활성탄 필터의 재생 또는 플러싱을 위해 탱크 환기 밸브가 개방되므로, 활성탄 캐니스터와 흡기관 사이의 라인이 개방된다. 흡기관 내 부압에 의해, 활성탄을 통해 신선한 공기가 흡기된다. 신선한 공기는 플러싱 흐름에 흡착된 연료를 다시 수용해서 이를 엔진의 연소 장치에 공급한다. 활성탄의 규칙적 재생에 의해, 활성탄 필터는 새로 증발되는 연료를 계속 수용할 수 있다.
탱크 시스템에서 연료 증기 중간 저장 장치 또는 활성탄 필터는 배출과 관련된 중심 부품을 의미한다. 활성탄 필터는, 연료 또는 휘발유가 연료 탱크로부터 증발함으로써 야기되는 배출이 한계 내에 유지되거나 증발 손실량에 대해 법적으로 정해진 배출 한계치가 유지되도록 한다. 이를 위해서는 상응하는 저장 용량을 갖는 기능성의 활성탄 필터가 필요하다.
그러나 이 경우 활성탄 필터의 기능이 방해받을 수 있다는 것이 문제점이다. 예컨대 활성탄 필터는 액체, 특히 액상의 탄화수소 또는 연료로 넘칠 수 있다. 이로써 휘발성 탄화수소에 대한 흡착 용량이 현저히 감소하므로 휘발성 연료가 배출될 수 있다. 부분적으로 넘치거나 완전히 넘친 활성탄 필터의 재생에는 긴 시간이 소요된다. 이러한 시간 동안에 기능성이 심하게 제한된다. 더욱이 휘발성이 낮은 연료의 성분들이 부분적으로 또는 완전히 활성탄을 지속적으로 채울 수 있다. 그 후 활성탄 필터의 저장 용량이 뚜렷이 감소하며 활성탄 필터의 기능성은 지속적으로 제한된다. 다른 경우, 예컨대 진동과 같은 기계적 응력에 의해 활성탄이 손상될 수 있으므로, 이 경우에도 저장 용량이 최소화되고 활성탄 필터의 기능성이 제한된다.
이로써 연료 증기 중간 저장 장치 또는 활성탄 필터의 기능성을 모니터링하고 활성탄 필터를 진단할 필요가 발생한다.
활성탄 필터의 충전 상태를 검출하는 다양한 방법들이 이미 공지되어 있다. 이러한 검출은 무엇보다 재생 사이클의 빈도와 관련해서 활성탄의 재생을 최적화할 목적으로 실행된다. 예컨대 공개 공보 DE 199 35 886 A1호는 직접 분사 장치를 구비한 엔진의 경우 증기 재순환을 위한 제어 시스템을 설명하고 있다. 활성탄 필터 또는 증기 재순환 장치의 플러싱은 직접 분사 장치를 구비한 엔진이 성층 모드로 작동할 경우 정상적으로 가능하지 않다. 따라서 엔진은 플러싱을 실행하기 위해, 규칙적인 간격을 두고 균일 모드로 작동해야 한다. 연료 소비와 관련해서 바람직한 성층 모드 작동은 필수적인 활성탄 캐니스터의 플러싱에 의해 제한된다. 따라서 DE 199 35 886 A1호에 따라, 플러싱 과정의 빈도를 최소화하기 위해 활성탄 필터의 충전 상태가 검출된다. 이를 위해 활성탄으로 채워진 증기 센서 수용 장치에 온도 센서들이 장착되며, 상기 온도 센서들은 측정된 온도 차이에 기초해서 증기 재순환 시스템 내 탄화수소 함량을 검출한다.
일본 특허 출원 JP 2004 35 35 55 A호의 공개 공보는 활성탄 필터에서의 흡착 상태를 검사하기 위한 중량 센서, 증기압 센서 및 증기 온도 센서의 사용을 설명하고 있다.
국제 공개 공보 WO2004/083619 A1호도 활성탄 필터의 포화도를 검출하기 위한 온도 센서의 사용을 설명하고 있다.
공지된 상기의 방법에 의해, 자동차의 탱크 환기 시스템 내 활성탄 필터의 충전 상태가 확인될 수 있다. 그러나 상기 방법으로 활성탄 필터의 기능성을 검사하는 것은 가능하지 않다. 예컨대 활성탄의 일부가 연료의 비휘발성 성분으로 지속적으로 채워지는지의 여부는 상기 방법으로 확인할 수가 없으며, 이때 활성탄 필터의 기능성은 장시간 동안 제한된다.
따라서 본 발명의 목적은 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성을 검사하거나 진단하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 기능성을 갖는 연료 증기 중간 저장 장치가 보장됨으로써, 연료의 증발 배출에 대해 환경을 보호할 수 있다. 또한, 배출과 연관된 부품인 연료 증기 중간 저장 장치의 진단이 가능해야 하는데, 이는 아마도 향후 법적으로 요구될 가능성이 있다.
상기 목적은 청구 범위 제1항에 설명된 바와 같이, 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성을 진단하기 위한 방법에 의해 달성된다. 또 다른 독립항들은 상응하는 측정 장치 또는, 설명한 방법을 실행하기에 적합한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 바람직한 실시예들은 종속항들에 나타나 있다.
본 발명에 따른 방법은 하나 이상의 탱크와 하나 이상의 연료 증기 중간 저장 장치를 구비한 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치, 특히 활성탄 필터의 기능성이 진단되도록 하며, 이는 우선 연료 증기 중간 저장 장치에서의 기체형 탄화수소의 흡착 또는 탈착 과정에 따라 연료 증기 중간 저장 장치의 실제 충전도 변동이 우선적으로 검출됨으로써 가능하다. 검출된 실제 충전도 변동은 설정 충전도 변동과 비교되며 상기 비교를 토대로 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성이 추론된다. 검출된 실제 충전도 변동은 연료 증기 중간 저장 장치의 현재 저장 용량에 대한 수치를 나타낸다. 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성을 위해 요구되는 저장 용량이 충분하게 주어지는지의 여부는 적합한 설정 충전도 변동 또는 기준 저장 용량과의 비교에 의해 확인될 수 있다.
활성탄 필터의 필요한 저장 용량이 부분적으로 제공되는지 또는 더 이상 제공되지 않는지의 여부가 상기의 방식으로 검출될 수 있다. 현재 저장 용량 또는 검출된 실제 충전도 변동이 소정의 임계값에 미달되거나 설정 충전도 변동에 대해 특정 델타값을 가지면, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성이 더 이상 발휘되지 않거나 충분하지 않은 것이 추론될 수 있으므로 예컨대 차량 제어 장치에 해당 에러 메시지가 뜨거나 에러가 기록될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 일 실시예에서, 상기 방법은 탈착 과정의 시작 전 연료 증기 중간 저장 장치의 높은 충전도로부터 시작하며 탄화수소의 탈착으로 인한 충전도 변동을 측정한다. 이 경우 상기 방법은 채워진 연료 증기 중간 저장 장치 또는 채워진 활성탄 필터를 추론할 수 있는 작동 매개 변수의 경우에 실행된다. 바람직하게, 상기 방식으로 본 발명에 따른 방법의 양호한 정확도를 얻을 수 있다. 연료 증기 중간 저장 장치의 충전도가 높은 경우, 연료 증기 중간 저장 장치의 현재의 전체 저장 용량이 전반적으로 이용되는 것으로 추정된다. 따라서 활성탄으로부터 탄화수소가 바람직하게 완전히 탈착된 후, 연료 증기 중간 저장 장치의 현재의 전체 저장 용량이 바람직하게 검출될 수 있다. 특히 바람직하게 본 발명에 따른 방법은 예컨대 자동차의 주유 이후 실행될 수 있으며, 이때 일반적으로 연료 증기 중간 저장 장치는 주유 이후 높게 채워진다. 본 발명에 따른 방법은, 탱크 대기의 탄화수소 성분이 정상 상태로 되거나 연료 증기 중간 저장 장치가 상응하게 채워지도록, 주유 이후 소정의 대기 시간이 지난 후 바람직하게 실행된다. 연료 증기 중간 저장 장치의 높은 충전도가 초기 상태로서 고려됨으로써, 예컨대 상기 방법의 표준화가 실행될 수 있으므로, 검사할 연료 증기 중간 저장 장치의 저장 용량 및 기능성을 특히 신뢰성 있게 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예에서, 특히 탱크 환기 밸브가 개방됨으로써, 탱크가 환기되는 동안 연료 증기 중간 저장 장치로부터 탄화수소가 탈착될 수 있다. 엔진의 흡기관 내 부압에 의해 연료 증기 중간 저장 장치로부터 특히 기체형 탄화수소가 배출되며, 상기 부압은 연료 증기 중간 저장 장치와 흡기관 사이의 탱크 환기 밸브 또는 재생 밸브가 개방됨으로써 연료 증기 중간 저장 장치에 작용한다. 상기 부압에 의해, 연료 증기 중간 저장 장치의 매체 또는 재료에 의해, 특히 활성탄에 의해 신선한 공기가 흡기된다. 신선한 공기는 흡착된 연료를 수용하며, 압력 차이에 따라 탱크 환기 밸브를 거쳐 내연 기관으로 흐른다.
탱크 환기 밸브의 개방은, 요구되는 연료 증기 중간 저장 장치의 재생을 위한 탱크 환기 밸브의 규칙적인 개방일 수 있으며, 이러한 개방은 자동차의 정규 작동 시 실행된다. 다른 한편으로, 특히 본 발명에 따른 저장 용량을 검출하거나 연료 증기 중간 저장 장치를 진단하기 위해 탱크 환기 밸브를 개방하는 것도 가능하다. 탱크 환기 밸브의 개방은, 연료 증기 중간 저장 장치가 완전히 탈착되도록 즉, 실질적으로 흡착된 전체 탄화수소가 방출되도록 시간적으로 바람직하게 제어될 수 있다. 다른 한편으로는 예컨대 시간적으로 제한되고 한정된 부분 탈착만이 실행되는 것이 본 발명에 따라 바람직할 수 있다. 상응하는 시간 또는 연료 증기 중간 저장 장치의 완전한 탈착 또는 재생에 대해 검출된 실제 충전도 변동은 적절한 기준 변수를 이용하여 조정되며 이를 토대로 현재 저장 용량이 추론되고, 상기 저장 용량은 설정 충전도 변동에 대한 적절한 기준값을 이용한 조정에 의해 기능성이 추론되도록 한다.
기준값 또는 설정 충전도 변동과 실제 충전도 변동을 비교하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실행 시, 연료 증기 중간 저장 장치, 특히 활성탄에서의 탄화수소의 흡착 과정 또는 탈착 과정으로 인해 얻어지는 탄화수소의 성분만을 고려하는 것이 특히 바람직하다. 이는 탱크로부터의 증발 또는 가스 방출이 비교적 작음으로써 이들이 무시될 수 있을 때 특히 바람직하게 가능하다. 실질적으로 탱크로부터 또는 탱크 내 연료로부터 탄화수소가 증발하지 않거나 가스 방출이 이루어지지 않으면, 플러싱 흐름 내 탄화수소의 농도는 대략 0까지 감소한다. 상기 시점까지 배출된 탄화수소는 연료 증기 중간 저장 장치 내에 저장된다.
연료 증기 중간 저장 장치의 플러싱 또는 재생 중에 탱크에서 증발이 이루어져야 한다면, 특히 바람직하게 탄화수소의 상기 증발이 상응하게 고려된다. 상기 실시예에서 바람직하게 탱크로부터 배출되고 탱크 환기 중 또는 연료 증기 중간 저장 장치의 재생 중 특히 연료 증발로 인해 회수되는 탄화수소 질량은 비교 시 참작되지 않으며 예컨대 계산상으로 고려된다.
탱크 및/또는 탱크 주변의 상태 변수는 탱크 내 연료의 가스 방출 또는 증발을 검출하기 위해 특히 바람직하게 고려된다. 상기의 상태 변수들이 검출됨으로써, 탱크에서 증발된 탄화수소 질량이 본 발명에 따라 확인되며 본 발명에 따른 비교 시 고려된다. 탱크 및/또는 탱크 주변의 이러한 상태 변수는 바람직하게 탱크 압력, 탱크 충전, 탱크 온도 및/또는 외부 온도이다. 하나 이상의 상기 변수들을 고려할 때 탱크 내 탄화수소의 증발 또는 가스 방출이 확인될 수 있다. 상기 상태 변수들은 프로그램 영역 상에서 고려되고 그리고/또는 상응하는 센서 시스템을 이용한 측정에 의해 고려될 수 있다. 이에 대해 대안적으로 또는 추가로 탱크 압력이 특히 바람직하게 측정될 수 있는데, 특히 차단된 탱크 시스템의 탱크 압력이 측정될 수 있다. 이는 연료 탱크에서의 증발로 인한 탄화수소 질량에 검출에 대한 근거를 형성할 수 있다. 이와 관련하여 탱크 압력을 측정하는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 압력 측정 및 대기 차단용으로 많은 시스템들에 적합한 장치들이 예컨대 탱크 누설 진단을 위해 탱크 환기 시스템에 이미 존재하므로 본 발명에 따른 방법을 위한 추가의 비용이 낮게 유지될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예에서, 연료 증기 중간 저장 장치, 특히 활성탄에서의 기체형 탄화수소의 흡착에 따라 발생하는 연료 증기 중간 저장 장치의 실제 충전도 변동이 측정된다. 이 경우 바람직하게 기능도 진단 방법은 흡착 과정의 시작 전 연료 증기 중간 저장 장치의 낮은 충전도를 특성화하는 작동 매개 변수의 경우에 실행된다. 예컨대 본 발명에 따른 방법은 연료 증기 중간 저장 장치의 재생 이후 실행될 수 있다. 재생 이후, 연료 증기 중간 저장 장치가 전반적으로 비워지는 것에 기반한다. 상기 실시예에서는 탱크가 연료로 채워질 때 또는 연료로 채워진 이후 연료 증기 중간 저장 장치에서의 탄화수소의 흡착에 기인하는 실제 충전도 변동이 특히 바람직하게 검출될 수 있다.
연료 증기 중간 저장 장치에서의 실제 충전도 변동은 다양한 방법에 의해 검출될 수 있다. 특히 바람직한 일 실시예에서 실제 충전도 변동은 내연 기관의 배기 가스 내 잔여 산소 함량의 측정에 의해 검출될 수 있다. 예컨대 탱크 환기 중 또는 연료 증기 중간 저장 장치의 재생 중 배기 가스 내 잔여 산소 함량이 측정됨으로써, 엔진의 정규 작동 상태와의 비교 하에 탱크 환기 가스 내 탄화수소 함량이 확인될 수 있다. 이를 위해, 시스템에 이미 존재하는 센서 시스템이 특히 바람직하게 이용된다. 엔진에서 연료가 연소된 이후 배기 가스 내 잔여 산소 함량은 공지된 바와 같이 연소 혼합물 내 공기와 연료의 비율에 대한 정보를 제공한다. 따라서 통상적으로 배기 가스 내 산소 함량은 소위 람다 센서에 의해 측정된다. 상응하는 람다 조절 회로에 의해 연소 혼합물 내 공기와 연료의 비율이 최적으로 조정된다. 특히 바람직하게, 연료 증기 중간 저장 장치에서의 탈착 또는 흡착 중 배기 가스 내 탄화수소 농도는 람다 조절 장치에 의해 제어되는 하나 이상의 변수의 편차 측정에 의해 검출된다. 검출된 농도와 체적 흐름에 의해 실제 충전도 변동이 검출될 수 있다. 예컨대 이를 위해, 배기 가스 내 잔여 산소 함량에 따라 조절되는 연료 분사량이 제어될 수 있다. 이 경우 측정될 연료 증기 중간 저장 장치의 탄화수소 유동량은 람다 조절 장치의 편차를 토대로 계산될 수 있으며, 이 경우 신선한 공기 유동량과 연료 유동량은 공지되어 있다. 상기 실시예의 특수한 장점은, 시스템을 구성하는 센서 시스템과 제어 요소를 사용할 수 있음으로써, 자동차에서 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 또 다른 실질적인 비용이 발생하지 않는다는 것이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 특수한 바람직한 일 실시예에서, 실제 충전도 변동은 탱크 환기 시스템, 특히 연료 증기 중간 저장 장치 내 온도가 측정됨으로써 검출될 수 있다. 흡착 매체, 예컨대 활성탄에서의 흡착 과정 및 탈착 과정에 의해 저장 매체, 특히 흡착 매체 내 온도가 공지된 바와 같이 변동하게 된다. 적절한 센서에 의해 상기의 온도 변동이 측정됨으로써 매체의 충전 상태가 추론될 수 있다. 이는, 탈착 및 흡착 과정 중, 그 이전 및/또는 그 이후 충전도 변동이 온도 센서들의 상응하는 배치에 의해 그리고 온도 차이의 측정에 의해 측정됨으로써 본 발명에 따라 이용될 수 있다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 실제 충전도 변동은 탱크 환기 시스템에서의 탄화수소 농도 측정에 의해 검출되며 특히 바람직하게 탱크 환기 밸브에서 검출된다. 바람직한 방식으로 탄화수소 농도는 통상적인 탄화수소 센서에 의해 측정된다.
특히 바람직한 또 다른 일 실시예에서, 실제 충전도 변동은 연료 증기 중간 저장 장치, 특히 활성탄 필터의 중량 측정에 의해 검출된다. 바람직하게, 상기 중량은 흡착 과정 또는 탈착 과정 이전 및 이후에 검출되며 적절한 기준값을 이용하는 조정에 의해 상기 중량 차이를 토대로 실제 충전도 변동이 추론된다. 이 경우 통상적인 중량 센서가 사용될 수 있다. 예컨대 연료 증기 중간 저장 장치의 중량은 스프링의 특성을 갖는 연료 증기 중간 저장 장치의 지지 장치의 정적 편향에 의해 중력장에서 검출될 수 있다. 상기의 정적 편향은 예컨대 위치 센서에 의해 측정될 수 있다. 다른 일 실시예에서 상기 중량은 진동을 여기하며 진동할 수 있는, 특히 탄성으로 지지된 연료 증기 중간 저장 장치의 진동 주파수를 토대로 검출될 수 있다. 진동 주파수는 예컨대 진동 센서에 의해 측정될 수 있다. 탄성의 지지 장치 자체는 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대 연료 증기 중간 저장 장치는 스프링 요소 상에 지지되어 배치될 수 있다. 다른 일 실시예는 탄성의 서스펜션을 제공한다. 특히 바람직하게 중량 또는 중량 변동의 측정에 의해 활성탄 필터가 예컨대 물 또는 연료와 같은 액상 매체로 가능하게는 채워지거나 넘치는 것이 추론될 수 있다.
실제 충전도 변동을 검출하기 위한, 예시적으로 설명된 수단은 본 발명에 따른 방법을 위해 개별적으로 또는 서로 간의 조합 형태로 사용될 수 있다. 이 경우 각각의 개별 또는 복수의 센서 요소들이 제공될 수 있다. 특히 바람직하게, 하나 이상의 또 다른 센서들과 조합된 형태로 람다 센서 시스템 및/또는 람다 조절 장치를 사용함으로써 측정이 실행된다. 본 발명에 따라, 자동차에 이미 존재하는 센서 시스템을 사용하는 특히 상기 유형의 실시예가 비용과 관련한 이유로 바람직하다. 다른 한편으로 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 제공되는 센서 시스템 및/또는 제어 장치를 새로이 구현하는 것도 바람직할 수 있다.
경우에 따라 증발로 인해 탄화수소 질량만큼 탱크에서 감소할 수 있는, 검출된 실제 충전도 변동은 예컨대 자동차용 제어 장치의 부품일 수 있는 통상적인 제어 요소에서 비교될 수 있다. 본 발명에 따라 하나 이상의 설정 충전도 변동값은 기준값으로서 배치, 특히 저장될 수 있다. 현재 저장 용량에 대한 수치인 실제 충전도 변동이 설정 충전도 변동과 비교됨으로써, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성이 추론된다. 특히 바람직하게, 설정 충전도 변동에 대한 하나 이상의 임계값이 연료 증기 중간 저장 장치의 필요한 저장 용량에 대한 수치로서 사전 설정된다. 하나 이상의 상기 임계값에 미달되는 경우, 더 이상 존재하지 않는 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 또는 기능성의 정도를 신호화하는 에러 메시지가 생성된다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 탱크와 하나 이상의 연료 증기 중간 저장 장치를 구비한 탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성을 진단하기 위한 상응하는 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 연료 증기 중간 저장 장치의 실제 충전도 변동을 검출하기 위한 하나 이상의 수단과, 연료 증기 중간 저장 장치의 필요한 저장 용량에 대한 수치인 설정 충전도 변동과 실제 충전도 변동을 비교하기 위한 하나 이상의 수단을 포함한다. 특히 바람직하게, 실제 충전도 변동을 검출하기 위한 수단은 람다 센서이거나 람다 조절 장치이다. 실제 충전도 변동을 검출하기 위한 다른 바람직한 수단은 예컨대 온도 센서, 탄화수소 센서 및/또는 중량 센서이다. 본 발명에 따른 장치의 또 다른 특징들과 관련해서는 상기의 상세한 설명을 참조하기로 한다.
전술한 방법은 바람직하게 컴퓨터에서, 특히 자동차의 제어 장치 또는 전기 제어 유닛에서 컴퓨터 프로그램으로서 구현되거나 여기서 실행될 수 있다. 상응하는 프로그램 코드는 제어 장치 또는 컴퓨터를 판독할 수 있는 기계 판독 가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 따라서 본 발명은 설명한 방법을 실행하기에 적합한 프로그램 코드를 갖는 상응하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다.
또 다른 특징들 및 장점들은 실시예들과 연관된 도면의 이하의 상세한 설명으로부터 제시된다. 이 경우 다양한 특징들은 각각 단독으로 또는 서로 간의 조합 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 통상적인 탱크 환기 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 실행하기 위해 탱크, 연료 증기 중간 저장 장치 및 센서 시스템을 구비한 탱크 환기 시스템의 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 일 실시예를 실행하기 위해 탱크, 연료 증기 중간 저장 장치 및 센서 시스템을 구비한 또 다른 탱크 환기 시스템의 도면이다.
도 1에는 내연 기관(1)의 연료 공급 장치의 탱크 환기 시스템이 도시되며, 이는 자동차에서 사용되도록 제공된다. 내연 기관(1)에는 흡기관(2)을 통해 공기가 공급된다. 이 경우, 탱크(3)로부터 연료가 공급된다. 탱크(3)로부터 주변으로 연료 증기가 누출되는 것을 방지하기 위해 탱크 환기 시스템이 제공되며, 탱크 환기 시스템은 활성탄 필터의 형태를 갖는 연료 증기 중간 저장 장치(4)와, 활성탄 필터(4)의 환기 라인에 배치된 차단 밸브(5)와, 활성탄 필터(4)와 흡기관(2) 사이의 라인에 배치된 탱크 환기 밸브(6)를 포함한다. 연료 탱크(3)에서의 연료의 증발에 기인한 휘발성 탄화수소는 라인을 통해 활성탄 필터(4)에 도달한다. 이 경우 휘발성 탄화수소는 활성탄에서 흡착된다. 탱크(3)에서 증발된 연료는 활성탄 필터(4) 내에 저장된다. 저장된 연료 또는 기체형 탄화수소는 내연 기관(1)의 작동 중 활성탄 필터(4)로부터 나와서 개방된 탱크 환기 밸브(6) 및 흡기관(2)을 통해 내연 기관(1)의 연소 장치에 공급될 수 있다. 이와 동시에 활성탄 필터(4)는 형성된 압력비에 기초해서, 차단 밸브(5)가 개방된 경우 신선한 공기로 플러싱된다. 신선한 공기는 흡기관(2) 내 부압에 의해 활성탄 필터(4)의 활성탄에 의해 흡기된다. 신선한 공기는 흡착된 연료를 수용하며 흡기관(2)을 통해 내연 기관(1)의 연소 장치에 상기 연료를 공급한다.
도 1에 도시된 바와 같은 통상적인 탱크 환기 시스템의 부품들 외에 도 2는 언급한 밸브(5, 6)의 개폐에 의해 탱크 환기 장치를 제어하는 제어 장치(11)를 또한 도시하고 있다. 개관의 용이함을 위해, 도 2의 탱크 환기 시스템의 다양한 요소들을 도 1과 동일한 도면 부호로 표시하였다. 제어 장치(11)는 연료 계량 공급 수단(12)에 의해 탱크(3)로부터의 연료 공급을 제어한다. 더욱이, 제어 장치(11)에는 내연 기관의 작동 상태와 연료 공기 혼합물을 특징화하는 다양한 신호들이 제공된다. 따라서, 예컨대 13으로 표시된 센서가 내연 기관의 작동 상태를 특징화하는 신호의 측정을 대표해서 도시된다. 센서(14)는 내연 기관의 배기 가스관(15)의 배기 가스 조성물의 측정에 사용된다.
활성탄 필터(4)의 재생 중 앞서 설명한 방식으로 탄화수소 증기가 내연 기관(1)의 흡기관(2) 내에 도달하고 흡기관에 의해 흡기된다. 내연 기관(1)에 적절한 양의 연료가 제공되도록, 분사량이 제어 장치(11)에 의해 감소하고 이에 상응하게 연료 계량 공급 수단(12)이 제어된다.
탱크(3)로부터 어떠한 연료 증기도 주변으로 방출되지 않는 것이 확실히 보장되도록 활성탄 필터(4)의 기능성을 모니터링하기 위해, 본 발명에 따라 활성탄 필터(4)의 현재 저장 용량이 검출되고 모니터링된다. 현재 저장 용량에 대한 수치로서는 활성탄 필터(4)에서의 탈착 과정 또는 흡착 과정에 따라 발생하는 실제 충전도 변동이 검출된다. 필요한 저장 용량에 대한 수치로서 사전 설정 가능한 설정 충전도 변동과 검출된 실제 충전도 변동과의 비교를 토대로, 필요한 활성탄 필터(4)의 기능성이 주어지는지의 여부 및/또는 어느 정도로 주어지는지가 추론될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 도 2에 도시된 연료 공급 시스템 또는 탱크 환기 시스템의 실시예는 실제 충전도 변동이 검출되도록 활성탄 필터(4)의 중량을 측정하기 위한 다양한 수단을 포함한다. 상기 수단들은 각각 단독으로 또는 서로 간의 조합 형태로 구현될 수 있다.
활성탄 필터(4)는 진동할 수 있는 서스펜션(16, 17)에 지지된다. 이러한 지지는 예컨대 본원에 개략적으로 도시된 바와 같이, 차체 부분(17)의 스프링(16)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예의 경우, 스프링 대신에 연결 고무 튜브 등이 제공될 수 있다. 또한, 진동할 수 있는 서스펜션 대신에, 스프링 요소 상에 지지되는 활성탄 필터의 지지 장치가 제공될 수 있다. 활성탄 필터(4)의 중량을 측정하기 위해 스프링(16) 중 하나 이상의 스프링의 정적 편향이 중력장에서 검출될 수 있다. 이를 위해 중력장에서 활성탄 필터(4)의 편향을 검출하는 위치 센서(18)가 바람직하게 제공된다. 활성탄 필터가 충전됨으로써 활성탄 필터(4)의 질량이 특정하게 증가하게 된다. 이는 진동할 수 있으며 매달려 있는 활성탄 필터(4)의 특정 편향에 기인하며, 상기 편향은 위치 센서(18)에 의해 측정될 수 있다. 이러한 중력을 검출하기 위해 차량 구조가 바람직하게 수평으로 배치된다. 차량 구조가 수평이 아니게 배치된 경우 중력 검출은 예컨대 경사각을 기초로 바람직하게 보정될 수 있다.
도 2에 마찬가지로 도시되어 있는 다른 일 실시예에서, 활성탄 필터(4)는 진동한다. 진동 주파수가 측정됨으로써 활성탄 필터(4)의 전체 질량이 검출된다. 이러한 방법은 차량 차체의 진동이 활성탄 필터(4)에 진동을 일으킬 때 예컨대 바람직하게 사용될 수 있다. 주파수 검출은 주파수 센서(19)에 의해 측정될 수 있다. 활성탄 필터(4)가 점점 더 충전됨으로써 주파수가 감소하므로, 주파수 감소에 기초해서 또는 기준값과 비교해서 검출된 주파수를 토대로, 질량뿐만 아니라 활성탄 필터(4)가 탄화수소로 충전되는 것도 추론될 수 있다.
검출된 값은 실제 충전도 변동을 검출하기 위해 사전 설정 가능한 기준값과 바람직하게 비교된다. 예컨대 활성탄 필터(4)의 중량은 탱크 환기 이후 활성탄 필터의 재생 및 플러싱에 의해 검출될 수 있다. 검출된 값은 완전히 채워진 활성탄 필터(4)를 나타내는 기준값과 비교된다. 상기 차이를 토대로 실제 충전도 변동이 산출되며, 이는 활성탄 필터(4)의 현재 저장 용량에 대한 수치이다. 다른 일 실시예에서, 활성탄 필터(4)의 중량은 자동차의 주유 이후 그리고 탱크 대기의 안정 이후 실행된다. 이와 같이 검출된 값은 예컨대 탱크 환기 이후 그리고 활성탄 필터의 플러싱 이후 비워진 활성탄 필터를 나타내는 기준값과 비교된다. 상기 차이의 절대값을 토대로, 활성탄 필터(4)의 현재 저장 용량에 대한 확인을 가능하게 하는 실제 충전도 변동이 추론될 수 있다. 검출된 활성탄 필터(4)의 실제 충전도 변동과 설정 충전도 변동과의 비교를 토대로 활성탄 필터(4)의 기능성을 확인할 수 있다.
설명된 센서 시스템에 대해 대안적으로 또는 추가로, 배기 가스 내 잔여 산소 함량이 측정됨으로써 실제 충전도 변동이 검출될 수 있다. 이는 람다 센서로서 내연 기관(1)의 배기 가스 내 배기 가스 조성물을 측정하는 센서(14)에 의해 바람직하게 측정된다. 특히 람다 조절 장치에 의해 제어되는 하나 이상의 변수, 예컨대 연료 계량 공급의 편차를 측정함으로써, 예컨대 탱크 환기 중 활성탄 필터(4)로부터 배출되어 내연 기관(1)에 공급된 탄화수소의 탈착에 기초한 실제 충전도 변동이 검출될 수 있다.
도 3에는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 일 실시예를 실행하기 위해 제공된내연 기관(1)의 또 다른 탱크 환기 시스템이 도시되어 있다. 개관의 용이함을 위해 탱크 환기 시스템의 다양한 요소들을 도 1 및 도 2와 동일한 도면 부호로 표시하였다. 실제 충전도 변동을 검출하기 위해 활성탄 필터(4) 내 온도를 측정하는 2개의 온도 센서들(31, 32)이 제공된다. 활성탄에서 탄화수소가 흡착될 경우, 에너지가 열 형태로 방출된다. 상기 흡착열은 온도 센서에 의해 측정될 수 있다. 따라서 활성탄 필터(4)의 충전 상태는 온도 센서(31, 32)를 이용한 온도 측정에 의해 측정될 수 있다. 온도 센서(31, 32)에 의해 측정된 온도가 적합한 기준값과 비교됨으로써 실제 충전도 변동이 검출될 수 있으므로, 본 발명에 따라 활성탄 필터(4)의 현재 저장 용량이 추론되고 설정 충전도 변동과의 비교에 의해서는 활성탄 필터(4)의 기능성이 추론될 수 있다. 본 발명에 따라, 복수의 온도 센서들이 활성탄 필터(4) 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예의 경우 하나의 온도 센서만이 제공된다. 이 경우 온도 센서 또는 온도 센서들이 활성탄 필터(4) 내부에 위치하는 것이 특히 바람직하다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 탱크(3) 및 하나 이상의 연료 증기 중간 저장 장치(4)를 구비한탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치(4), 특히 활성탄 필터의 기능성을 진단하기 위한 방법이며, 이 경우
    연료 증기 중간 저장 장치(4)에서의 기체형 탄화수소의 흡착 과정 또는 탈착 과정에 따라 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 실제 충전도 변동이 검출되며,
    실제 충전도 변동은 설정 충전도 변동과 비교되고,
    상기 비교를 토대로 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 기능성이 추론되는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진단 방법은 탈착 과정의 시작 전 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 높은 충전도를 특성화하는 작동 매개 변수의 경우에 실행되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탱크(3)는 탄화수소의 탈착을 위해 특히 탱크 환기 밸브(6)가 개방됨으로써 환기되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바람직하게 탱크(3)로부터 배출된 탄화수소 질량이 비교 시 참작되지 않음으로써, 실질적으로 연료 증기 중간 저장 장치(4)에서의 흡착 과정 또는 탈착 과정만이 비교 시에 고려되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서, 탱크(3)로부터 배출된 탄화수소 질량을 검출하기 위해 탱크(3) 및/또는 탱크 주변의 상태 변수가 고려되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 탱크(3)로부터 배출된 탄화수소 질량을 검출하기 위해 특히 차단된 탱크 시스템의 탱크 압력이 측정되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 진단 방법은 흡착 과정의 시작 전 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 낮은 충전도를 특성화하는 작동 매개 변수의 경우에 실행되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서, 탱크(3)는 탄화수소의 흡착을 위해 연료로 채워지는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 실제 충전도 변동은 배기 가스 내 잔여 산소 함량 측정에 의해 검출되며, 바람직하게 실제 충전도 변동은 람다 조절 장치에 의해 제어되는 하나 이상의 변수의 편차 측정에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 실제 충전도 변동은 탱크 환기 시스템, 특히 연료 증기 중간 저장 장치(4) 내 온도가 측정됨으로써 검출되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 실제 충전도 변동은 탱크 환기 시스템에서, 특히 탱크 환기 밸브(6)에서 탄화수소 농도 측정에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 실제 충전도 변동은 연료 증기 중간 저장 장치(4)의 중량 측정에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 방법.
  13. 하나 이상의 탱크(3) 및 하나 이상의 연료 증기 중간 저장 장치(4)를 구비한탱크 환기 시스템 내 연료 증기 중간 저장 장치(4), 특히 활성탄 필터의 기능성을 진단하기 위한 장치에 있어서,
    연료 증기 중간 저장 장치(4)의 실제 충전도 변동을 검출하기 위한 수단(14, 18, 19, 31, 32)과, 실제 충전도 변동을 설정 충전도 변동과 비교하기 위한 수단(11)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 장치.
  14. 제13항에 있어서, 실제 충전도 변동을 검출하기 위한 수단은 람다 센서(14), 람다 조절 장치, 하나 이상의 온도 센서(31, 32), 하나 이상의 탄화수소 센서 및/또는 하나 이상의 중량 센서, 특히 위치 센서(18) 및/또는 주파수 센서(19)인 것을 특징으로 하는 연료 증기 중간 저장 장치의 기능성 진단 장치.
  15. 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하는 컴퓨터 프로그램.
  16. 컴퓨터 상에서 프로그램이 실행될 때 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위해 기계 판독 가능한 매체 상에 저장된 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램 제품.
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