KR20140125620A - 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 주행 중 엔진 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 연료 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하고 이후 연료 누설 진단 시 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하며, 도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단함에 따라, 하이브리드 차량의 연료 탱크의 증발 가스 누설로 인한 유해한 가스의 배출을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.

Description

하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법{METHOD FOR DIAGNOSING LEAKAGE OF FUEL TANK OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량 연료 누설 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료 탱크 내의 연료 온도값과 상기 연료 온도에 따른 연료압 변화를 토대로 연료 탱크 내의 연료 누설을 정확하게 진단할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량이라고 함은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량의 주행 상태에 따라 어느 한편의 동력을 이용하여 구동하는 방식의 전기 자동차를 의미한다.
또한, 하이브리드 차량은 대개 차량이 출발하여 일정 속도 도달 전까지는 배터리의 동력을 이용해 서 구동 모터로 구동하고, 정속 주행 시는 엔진의 동력으로 구동하며, 최고 속도로 가속 시는 엔진과 배터리의 동력을 함께 이용하여 구동하는 방식을 채택하고 있다.
이에 따라 가솔린 또는 디젤 등과 같은 화석 연료의 사용을 최소화함으로써, 연비 향상에 큰 도움이 되며, 이로 인해 배기 가스 배출의 최소화하여 대기오염을 줄일 수 있는 바, 최근 활발한 연구가 이루어지고 있음은 물론 선진국에서는 이미 양산되어 판매되고 있다.
이러한 하이브리드 차량의 경우에도 상기 연료 탱크에 저장된 연료의 휘발성의 정도에 따라 달라지기는 하겠으나 시간이 경과함에 따라 증발함으로써 증발 가스를 배출하게 되고, 이러한 증발 가스가 외기로 배출되는 경우에는, 연료의 낭비뿐만 아니라 연소되지 않은 가스의 배출로 인한 공해가 발생될 수 있다.
따라서 하이브리드 자동차는 연료 탱크에서 발생되는 증발 가스를 엔진에 공급하는 증발 가스 제어 시스템을 구비하고 있으며, 이러한 증발 가스 제어 시스템은 자동차의 연료를 저장하는 연료 탱크, 상기 연료 탱크와 관로로 연결되어 상기 연료 탱크에서 발생된 증발 가스를 포집하는 증발 가스 포집기, 및 상기 증발 가스 포집기의 증발 가스를 상기 자동차의 엔진에 공급하는 공급 관로를 포함한다.
그런데, 이러한 증발 가스 제어 시스템에 누설(leakage)이 생기는 경우에는 증발 가스에 의한 공해를 막을 수 없으므로, 자동차 제조사는 상기 증발 가스 제어 시스템의 누설을 검출하는 방법을 강구하고 있다.
그 일 예로 통상적인 하이브리드 차량의 경우 정차 중 연비 개선 및 배기 가스 감소를 위해 엔진이 정지되고, 엔진 정지 시 연료 탱크의 증발 가스를 포집하는 캐니스터 내의 연료 가스를 연소할 수 없으므로, 하이브리드 차량의 경우 엔진 정지 중 연료 탱크의 누설 진단을 실행할 수 없었다. 결국 주행 중 연료 누설을 수행하거나 차량이 장시간 주차된 경우 냉각 효과를 이용하여 연료 탱크의 누설 진단을 실행하였다. 따라서, 하이브리드 자동차의 주행 중 연료 탱크의 누설 진단을 실행할 수 있도록 로직이 필요하였다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행 중 엔진 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 연료 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하고 이후 연료 누설 진단 시 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하며, 도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단함에 따라, 하이브리드 차량의 연료 탱크의 증발 가스 누설로 인한 유해한 가스의 배출을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법을 제공하고자 함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 과제는,
모터 제어유닛 및 엔진제어유닛의 각 제어에 따라 모터와 가솔린 연료 중 하나 이상으로 동력으로 주행하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법에 있어서
상기 엔진제어유닛에서 주행 중 엔진이 일시 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하는 증기압 도출 단계와,
상기 퍼지 밸브의 닫힘 제어 및 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 상기 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하는 변화량 도출 단계와,
도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단하는 연료 누설 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 연료 온도 및 압력 변화량 도출 단계는,
퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도를 수신하고,
수신된 연료 온도가 상승하는 경우 연료 탱크 내의 압력이 대기압으로 유지하며,
상기 연료 온도가 하강하여 연료 온도가 기 설정된 임계치 이하로 떨어지면 상기 퍼지 밸브 및 캐니스터 차단 밸브를 닫힘 제어하여 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 수신하고,
상기 연료 탱크 내의 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상이면 연료 탱크 내의 압력 변화량을 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 연료 누설 진단 단계는,
상기 하이브리드 제어기에서 도출된 압력 변화량과 상기 증기압의 차를 토대로 압력 변화량 보정치를 도출하고,
도출된 압력 변화량 보정치가 기 설정된 판단 기준치에 도달하는 경우 정상으로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 연료 누설 진단 단계는,
상기 도출된 압력 변화량 보정치가 상기 판단 기준치에 도달하지 아니한 경우 연료 누설 진단 결과를 에러로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 연료 누설 진단 단계는,
상기 연료 온도 및 압력 도출 단계에서, 상기 연료 탱크 내의 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상이 아니면, 연료 누설에 대한 진단을 금지하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량의 주행 중 주행 안정 조건을 만족하는 경우 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브의 제어를 통해 도출된 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 토대로 증기압을 도출하고, 엔진 정지 후 도출된 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력 변화량과 상기 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설 진단을 실행함에 따라, 하이브리드 차량의 주행 중 엔진 일시 정지 시에도 연료 누설 진단을 실행하여 연료 탱크의 증발 가스 누설로 인한 유해한 가스의 배출을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있는 효과를 얻는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면 들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 증발 가스 제어 시스템의 구성을 보인 도이다,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 과정을 보인 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 증발 가스 제어 시스템을 보인 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 엔진 제어 유닛의 연료 탱크의 연료 누설 진단 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기서, 모터와 가솔린 연료 중 하나 이상의 동력을 이용하여 주행하는 하이브리드 차량에 설치되는 통상적인 증발 가스 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 자동차의 연료를 저장하는 연료 탱크(210), 상기 연료 탱크(210)와 관로로 연결되어 상기 연료 탱크 (210)에서 발생된 증발 가스를 포집하는 증발 가스 포집기(215), 및 상기 증발 가스 포집기(215)의 증발 가스를 상기 자동차의 엔진(220)에 공급하는 공급관로(225)를 포함한다.
그에 더하여 연료 누설을 진단하기 위해, 증발 가스 제어 시스템은 상기 증발 가스 포집기(215)와 외기와의 연결을 선택적으로 개폐하는 캐니스터 차단 밸브(260;shut-off valve: 260); 상기 공급 관로(225) 상에 개재되어 증발 가스 포집기(215)로부터 엔진(220)으로 공급되는 증발 가스 양을 조절하는 퍼지 밸브(270; purge valve: 270); 및 상기 캐니스터 차단 밸브(260) 및 퍼지 밸브(270)를 제어하고 상기 연료 탱크 내에 삽입된 온도 센서(230) 및 압력 센서(240)로부터 입력되는 신호를 기초로 상기 증발가스 제어 시스템의 누설 여부를 진단하는 엔진제어유닛(250; 이하 "ECU"라 한다)을 포함한다.
상기 일 예의 증발 가스 제어 시스템은 증발 가스 포집기(215)를 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 이를 포함하지 아니하는 경우라도 본 발명의 누설 감지 방법이 적용될 수 있으며, 이러한 경우에 상기 캐니스터 차단 밸브(260)는 증발 가스 제어 시스템 상의 외기와의 차단 여부를 선택할 수 있는 임의의 위치에 개재될 수 있다.
여기서, 상기 ECU(250)는 차량의 주행 중 엔진 정지 시 상기 퍼지 밸브(270) 및 캐니스터 차단 밸브(260)의 제어를 통해 연료 탱크(210)의 연료 누설 진단을 실행하도록 구비된다.
즉, 상기 ECU(250)는 주행 중 엔진이 일시 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하고 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하며, 도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단하도록 구비된다.
상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 과정을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 ECU(250)는 단계(101)를 통해 주행 중 엔진 일시 정지 시 캐니스터 차단 밸브(260) 및 퍼지 밸브(270)를 닫힘 제어한 후(103) 연료 탱크 내의 온도 센서(230) 및 압력 센서(240)로부터 공급되는 연료 온도 및 연료 압력을 수신한다(단계 105).
상기 ECU(250)는 엔진 정지 후 기 설정된 소정 시간이 경과된 경우 베터리의 절약을 위한 슬립 모드로 진입한 후 기 설정된 일정 시간 마다 웨이크업하여 연료 누설 진단을 실행한다.
그리고, 상기 ECU(250)는 연료 온도 및 압력을 토대로 증기압을 도출한다(단계107). 상기 증기압은 연료 온도 및 압력 대비 포화 증기압선도를 토대로 도출하고, 상기 연료 온도 및 압력 대비 포화 증기압선도는 미리 저장되어 있으며, 상기 기 설정된 연료 온도 및 압력 대비 포화 증기압선도를 토대로 증기압을 도출하는 일련의 과정은 당업자에 의해 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 ECU(250)는 연료 누설 진단 실행을 위해, 캐니스터 차단 밸브(260)는 열림 제어하고 퍼지 밸브(270)를 닫힘 제어하면 연료 온도가 상승하고 연료 압력은 대기압으로 유지된다(단계111).
그러나, 상기 ECU(250)는 수신된 연료 온도가 하강하여 기 설정된 임계치 이하에 도달하는 경우 퍼지 밸브(270) 및 캐니스터 차단 밸브(260)를 모두 닫힘 제어한 후 온도 센서(230) 및 압력 센서(240)으로부터 공급되는 연료 온도 및 연료 압력을 기 설정된 소정 주기 동안 수신한다(단계113, 115).
이때 수신된 연료 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상인 경우 상기 ECU(250)는 연료 압력 변화량을 도출하고 도출된 압력 변화량, 상기 단계(107)의 증기압의 차를 토대로 압력 변화량 보정치를 도출하고 도출된 압력 변화량 보정치가 기 설정된 판단 기준치 이하인 경우 정상으로 판정한다(단계121, 123, 125, 127).
그러나, 상기 단계(125)에서 압력 변화량 보정치가 기 설정된 판단 기준치 이하가 아닌 경우 상기 ECU(250)는 연료 누설 진단 결과에 대한 에러로 판정한다(단계129).
한편, 상기 단계(119)에서 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상이 아닌 경우 상기 ECU(250)는 연료 누설 진단을 금지한다(단계131).
즉, 하이브리드 차량에서 주행 중 일시 정지되어 엔진이 정지된 경우 연료 온도 및 연료 압력으로부터 증기압을 도출하여 저장하고 이 후 연료 누설 실행 시 연료 온도, 연료 압력, 및 증기압을 토대로 압력 변화량 보정치를 도출하며 도출된 압력 변화량 보정치가 기 설정된 판단 기준치 이하인 경우 정상으로 판정하고, 판단 기준치 이하가 아닌 경우 연료 누설 진단 결과에 대한 에러로 판정함에 따라, 하이브리드 차량에서, 엔진 정지 후 연료 누설 진단을 실행할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주행 중 엔진 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 연료 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하고 이후 연료 누설 진단 시 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하며, 도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단함에 따라, 하이브리드 차량의 연료 탱크의 증발 가스 누설로 인한 유해한 가스의 배출을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
주행 중 엔진 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 연료 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하고 이후 연료 누설 진단 시 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하며, 도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단함에 따라, 하이브리드 차량의 연료 탱크의 증발 가스 누설로 인한 유해한 가스의 배출을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법의 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
210 : 연료 탱크 215 : 캐니스터
220 : 엔진 225 : 공급 관로
230 : 온도 센서 240 : 압력 센서
260 : 캐니스터 차단 밸브 270 : 퍼지 밸브

Claims (5)

  1. 모터 제어유닛 및 엔진제어유닛의 각 제어에 따라 모터와 가솔린 연료 중 하나 이상으로 동력으로 주행하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법에 있어서
    상기 엔진제어유닛에서 주행 중 엔진이 일시 정지 시 캐니스터 차단 밸브 및 퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 토대로 연료 탱크 내의 증기압을 도출하는 증기압 도출 단계와,
    상기 퍼지 밸브의 닫힘 제어 및 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 상기 연료 탱크 내의 온도 변화량 및 압력 변화량을 도출하는 변화량 도출 단계와,
    도출된 압력 변화량 및 도출된 증기압을 기반으로 연료 탱크 내의 연료 누설을 진단하는 연료 누설 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변화량 도출 단계는,
    퍼지 밸브를 닫힘 제어한 후 캐니스터 차단 밸브를 열림 제어한 후 연료 탱크 내의 연료 온도를 수신하고,
    수신된 연료 온도가 상승하는 경우 연료 탱크 내의 압력이 대기압으로 유지하며,
    상기 연료 온도가 하강하여 연료 온도가 기 설정된 임계치 이하로 떨어지면 상기 퍼지 밸브 및 캐니스터 차단 밸브를 닫힘 제어하여 연료 탱크 내의 연료 온도 및 압력을 수신하고,
    상기 연료 탱크 내의 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상이면 연료 탱크 내의 압력 변화량을 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연료 누설 진단 단계는,
    상기 하이브리드 제어기에서 도출된 압력 변화량과 상기 증기압의 차를 토대로 압력 변화량 보정치를 도출하고,
    도출된 압력 변화량 보정치가 기 설정된 판단 기준치에 도달하는 경우 정상으로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연료 누설 진단 단계는,
    상기 도출된 압력 변화량 보정치가 상기 판단 기준치에 도달하지 아니한 경우 연료 누설 진단 결과에 대한 에러로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 연료 누설 진단 단계는,
    상기 연료 온도 및 압력 도출 단계에서, 상기 연료 탱크 내의 온도 변화량이 기 설정된 소정치 이상이 아니면, 연료 누설에 대한 진단을 금지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 연료 누설 진단 방법.
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