KR20180059846A - A method for regenerating an activated carbon filter of a tank exhaust system for an automobile and a tank exhaust system for an automobile having a single cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 단기통 내연 기관(150)을 갖춘 자동차의 탱크 배기 시스템(101)의 활성탄 필터(105)를 재생하기 위한 방법에 관한 것으로, 탱크 배기 시스템(101)의 탱크 배기 밸브(110)가 흡입 동기식으로 제어되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for regenerating an activated carbon filter (105) of a tank exhaust system (101) of an automobile having a single cylinder internal combustion engine (150), wherein the tank exhaust valve (110) of the tank exhaust system And is synchronously controlled.
Description
본 발명은, 단기통 내연 기관을 갖춘 자동차의 활성탄 필터를 재생하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 탱크와, 탱크로부터 누출되는 탄화수소를 흡착하기 위한 활성탄 필터와, 제어 장치에 의해 제어 가능하고 배기 라인 내에 배치된 탱크 배기 밸브를 포함하는, 단기통 내연 기관을 갖춘 자동차용 탱크 배기 시스템과도 관련이 있다. 그 밖에도, 본 발명은, 컴퓨터상에서 실행되는 동안 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램, 및 이 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기계 판독 가능 저장 매체와도 관련이 있다. 마지막으로, 본 발명은, 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 설계된 전자 제어 장치와 관련이 있다.The present invention relates to a method for regenerating an activated carbon filter of a motor vehicle having a single-cylinder internal combustion engine. The present invention also relates to an automotive tank exhaust system having a single-cylinder internal combustion engine including a tank, an activated carbon filter for adsorbing hydrocarbon leaking from the tank, and a tank exhaust valve controllable by the control device and disposed in the exhaust line It is also related to the system. In addition, the present invention also relates to a computer program for performing each step of the method according to the invention while being executed on a computer, and a machine-readable storage medium storing the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device designed to carry out the method according to the invention.
최근의 내연 기관은, 탱크 내에서 증발된 연료가 활성탄 필터 내에 저장되는 탱크 배기 시스템을 구비한다. 활성탄 필터는 차단 가능한 탱크 배기 밸브를 통해 연소 엔진의 흡입관과 연결되어 있다. 탱크 배기 밸브가 개방되면, 주변에 대한 활성탄 필터의 연결을 통해 공기가 흡입되고, 이 공기는 임시 저장된 연료를 동반하여 연소를 위해 공급된다. 탱크 배기 밸브를 통해, 한 편으로는 활성탄 필터가 공기에 의해 충분히 소기(scavenging)되도록, 그리고 다른 한 편으로는 연소 엔진에 공급된 혼합물의 연료/공기 비율의 허용 불가능할 정도로 큰 장애가 발생하지 않도록, 흡입된 가스량이 제어된다.Recent internal combustion engines have a tank exhaust system in which fuel evaporated in a tank is stored in an activated carbon filter. The activated carbon filter is connected to the intake pipe of the combustion engine through a shut-off tank exhaust valve. When the tank exhaust valve is opened, air is sucked through the connection of the activated carbon filter to the periphery, and this air is supplied for burning accompanied with the temporarily stored fuel. Through the tank exhaust valve, to ensure that the activated carbon filter is sufficiently scavenged by the air on the one hand and that unacceptably large faults of the fuel / air ratio of the mixture supplied to the combustion engine do not occur, The amount of the sucked gas is controlled.
상기와 같은 탱크 배기 시스템은, 이하에서 간략히 단기통 내연 기관이라고 지칭되는 단 하나의 실린더를 갖는 연소 엔진에서도 사용된다. 단 하나의 실린더에 의한 작동으로 인해 흡입관 내에 매우 높은 압력 변동이 나타나고, 활성탄 필터의 재생은 이와 같은 압력 변동을 고려해야 하며, 이 경우 활성탄 필터의 재생으로 인해 과도한 람다 편차 및 이로써 경우에 따라 점점 더 엄격해지는 배기가스 한계값의 위반이 야기될 수 없는 점이 보장되어야 한다.Such a tank exhaust system is also used in a combustion engine having only one cylinder, hereinafter referred to briefly as a single cylinder internal combustion engine. The operation of only one cylinder results in very high pressure fluctuations in the suction pipe, and regeneration of the activated carbon filter must take into account such pressure fluctuations. In this case, regeneration of the activated carbon filter results in excessive lambda deviations and, in some cases, It should be ensured that no violation of exhaust limit values can be caused.
단기통 내연 기관을 갖춘 자동차의 탱크 배기 시스템의 활성탄 필터를 재생하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 탱크 배기 시스템의 탱크 배기 밸브의 흡입 동기식 제어를 제안한다.The method according to the present invention for regenerating the activated carbon filter of a tank exhaust system of an automobile with a single cylinder internal combustion engine proposes synchronous suction control of the tank exhaust valve of the tank exhaust system.
흡입 동기식 제어는 예를 들어 크랭크 샤프트 각도에 따른 제어를 통해 구현될 수 있다.The intake synchronous control can be implemented through, for example, control according to the crankshaft angle.
제어 시작점은, 사전 설정 가능한 흡입관 압력 및 이와 더불어 활성탄 필터 내 압력에 대한 규정된 압력차가 우세한 시점으로 배치된다. 이 경우, 탱크 배기 밸브는 바람직하게 항상 최소 흡입관 압력의 범위 내에서, 예를 들어 최대 소기 구배(scavenging gradient)를 나타내는 압력 언더슈트(pressure undershoot)의 범위 내에서 개방될 수 있다. 특히, 각각의 사이클에서의 압력차가 탱크 배기 밸브 개방 시간 동안 거의 동일하도록, 탱크 배기 밸브의 제어가 수행된다. 이와 같은 조정/동기화가 수행되지 않으면, 상기와 같은 탱크 배기 장치에서의 유량이 일 연소 공정으로부터 다음 연소 공정으로 가면서 변동하고, 이로써 주행 불안정(ride disturbance)뿐만 아니라 특히 바람직하지 않은 방출(emission)도 발생한다.The control start point is arranged at a time when the prescribable suction pipe pressure and the specified pressure difference with respect to the pressure in the activated carbon filter are dominant. In this case, the tank exhaust valve can preferably be always open within the range of the minimum suction pipe pressure, for example within the range of pressure undershoot which exhibits a maximum scavenging gradient. In particular, control of the tank exhaust valve is performed so that the pressure difference in each cycle is substantially the same during the tank exhaust valve opening time. Unless such coordination / synchronization is performed, the flow rate in the tank exhaust system as described above fluctuates from one combustion process to the next combustion process, whereby not only ride disturbance but also particularly undesirable emission Occurs.
본원에서는 또한, 탱크 배기 밸브가 사전 설정 가능한 재생 흐름을 설정하기 위해 사전 설정 가능한 듀티 사이클 및 사전 설정 가능한 제어 주파수로 제어될 수 있다. 달리 표현하면, 일정한 듀티 사이클을 유지한 상태에서 제어 시작점의 적합한 변위 및 주파수의 변동에 의해 (흡입 동기식으로) 재생 흐름의 적응이 수행된다. 탱크와; 이 탱크로부터 누출되는 탄화수소를 흡착하기 위한 활성탄 필터와; 제어 장치에 의해 제어 가능하고, 흡입관 내로 통하는 배기 라인 내에 배치된 탱크 배기 밸브;를 포함하는 단기통 내연 기관을 갖춘, 본 발명에 따른 자동차용 탱크 배기 시스템에서는, 입구가 스로틀 밸브의 상류에 배치된다. 통상적으로, 배기 라인은 스로틀 밸브의 하류로 통한다. 하지만, 흡입관에서 발생하는 단기통 전형적인 압력 변동으로 인해 시스템의 복잡도가 증가하게 된다. 이때, 흡입 동기식 제어의 편차가 작으면, 사이클마다 상당한 유량 변동이 야기될 수 있다. 배기 라인의 입구가 스로틀 밸브 상류에 배치됨으로써 상기 효과가 줄어들 수 있다. 스로틀 밸브의 상류에서는, 공기 필터를 통과하는 체적 유량에 의해, 말하자면 스로틀 밸브 하류에서보다 더 약하게 변동하는 부압이 발생한다. 더 약하게 변동하는 부압은 사이클마다 유량 변동을 추가로 감소시키고, 이는 특히 탱크 배기 밸브의 제어가 정확하게 흡입 동기식으로 수행되지 않는 경우에 매우 유리하게 작용한다. 그렇기 때문에, 상기와 같은 탱크 배기 시스템은 탱크 배기 밸브의 동기식 제어와의 작은 편차의 효과를 최소화할 수 있거나 심지어 보상할 수도 있다.In the present application, a tank exhaust valve may also be controlled with a preset duty cycle and a presettable control frequency to set a preset regeneration flow. In other words, adaptation of the regeneration flow is carried out (with a sucking synchronism) by a suitable displacement of the control start point and a variation of the frequency while maintaining a constant duty cycle. A tank; An activated carbon filter for adsorbing hydrocarbons leaking from the tank; In a tank exhaust system for a motor vehicle according to the present invention, which has a single-cylinder internal combustion engine including a tank exhaust valve which is controllable by a control device and arranged in an exhaust line leading into a suction pipe, an inlet is arranged upstream of the throttle valve. Normally, the exhaust line leads to the downstream of the throttle valve. However, the complexity of the system increases due to the typical pressure fluctuations of the single cylinder generated in the suction pipe. At this time, if the deviation of the intake synchronous control is small, considerable fluctuation of the flow rate may be caused per cycle. The effect of this effect can be reduced by arranging the inlet of the exhaust line upstream of the throttle valve. On the upstream side of the throttle valve, a negative pressure which fluctuates more weakly than the throttle valve, that is to say, below the throttle valve, is generated by the volume flow rate through the air filter. The weaker fluctuating negative pressure further reduces the flow variation per cycle, which is particularly advantageous, especially when the control of the tank exhaust valve is not performed correctly in a suction synchronous manner. As such, such a tank exhaust system may minimize or even compensate for the effect of small deviations from the synchronous control of the tank exhaust valves.
본 발명은 또한, 특히 컴퓨터 또는 전자 제어 장치상에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계를 수행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 상기 컴퓨터 프로그램은, 전자 제어 장치에서 이 전자 제어 장치의 구조적 변경 없이도 본 발명에 따른 방법을 구현할 수 있게 한다.The present invention also includes a computer program designed to perform each step of the method according to the present invention, particularly when executed on a computer or electronic control device. The computer program makes it possible to implement the method according to the present invention without structural modification of the electronic control unit in the electronic control unit.
본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 저장 매체, 및 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 전자 제어 장치를 포함한다.The present invention also includes a machine-readable storage medium having stored thereon a computer program, and an electronic control device designed to perform the method according to the invention.
본 발명의 또 다른 장점들 및 특징들은, 이하 도면과 연계된 실시예들에 대한 설명부에 명시된다. 실시예들에서는, 개별 특징들이 각각 단독으로 또는 서로 조합된 형태로 실현될 수 있다.Further advantages and features of the present invention are set forth in the description of the embodiments which are associated with the following drawings. In embodiments, individual features may be realized, either alone or in combination with one another.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 사용되는 탱크 배기 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탱크 배기 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 단기통 내연 기관의 크랭크 샤프트 회전수의 함수로서 상이한 흡입관 압력을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view of a tank exhaust system in which the method according to the invention is used;
2 is a view showing an example of a tank exhaust system according to the present invention.
3 is a graph showing the different intake pipe pressures as a function of the crankshaft revolution number of the single-cylinder internal combustion engine.
전체적으로 참조 부호 "100"으로 지시된 탱크 배기 시스템은, 탱크(102) 내 연료로부터 방출된 탄화수소를 흡착하는 활성탄 필터(105)를 포함한다. 배기 라인(112)은 활성탄 필터(105)로부터 내연 기관, 본 경우에는 도면에 상세히 도시되지 않은 단기통 내연 기관(150)의 흡입관(120) 내로 이어진다. 흡입관(120) 내에는 스로틀 밸브(130)가 배치되어 있다. 또한, 흡입관(120) 내에는 공기 유량계(125) 및 인터쿨러(127)가 배치될 수 있다. 배기 라인(112) 내에는, 전자 제어 장치(170)에 의해 제어 가능한 탱크 배기 밸브(TEV)(110)가 배치되어 있다. 단기통 내연 기관(150)의 작동 동안에는, 탱크 배기 밸브(110)가 개방 상태로 제어되며, 이 경우 마찬가지로 전자 제어 장치(170)에 의해 제어 가능한 차단 밸브(106)가 개방되어 있다. 이 경우에는, 연료 필터(105) 내에서 흡착된 연료 증기가 탈리(desorb)되고, 단기통 내연 기관(150) 내에서의 연소에 공급된다. 그와 동시에, 조정되는 압력비로 인해 활성탄(105)이 신선 공기로 소기된다. 탱크 배기 밸브(110)의 개방 및 폐쇄는 제어 장치(170)에 의해 클럭 제어 방식으로 실시되며, 이때 전기 듀티 사이클 및 주파수는, 단기통 내연 기관(150)의 작동 상태에 적응된 바람직한 재생 흐름이 발생하도록 선택된다. 재생 흐름의 적응은, 일정한 듀티 사이클을 유지한 상태에서 제어 시작점의 적합한 변위 및 주파수의 변동에 의해 (흡입 동기식으로) 실시된다. 이 경우, 탱크 배기 밸브(110)의 개방은, 항상 도 3에서 크랭크 샤프트 각도에 대한 흡입관 압력에 따라 개략적으로 재현된 압력 언더슈트의 범위 내에 속하도록, 흡입 동기식으로 실시된다. 상기 압력 언더슈트의 범위 내에 최대 소기 구배가 존재한다.The tank exhaust system indicated generally by the reference numeral "100 " includes an activated
특히 크랭크 샤프트 각도(KW)의 함수에 대한 흡입관 압력(pS)을 보여주는 도 3에서 알 수 있듯이, 압력 언더슈트(310)가 실질적으로 항상 거의 동일한 크랭크 샤프트 각도에서 발생함에 따라, 탱크 배기 밸브(110)의 크랭크 샤프트 각도 동기식 제어가 수행될 수 있게 된다. 일반적으로 탱크 배기 밸브(110)는, 탱크 배기 밸브(110)의 개방 시간 동안 각각의 사이클에서 압력차가 동일하도록 제어된다. 상기와 같은 적응/동기화가 수행되지 않는다면, 일 연소 공정으로부터 다음 연소 공정으로 가면서 탱크 배기량이 변동될 것이고, 바람직하지 않은 주행 불안정뿐만 아니라 바람직하지 않은 유해 방출도 야기될 수 있을 것이다. 최적의 재생 흐름이 실현되는 동시에 탱크 배기 밸브(110)의 흡입 동기식 제어가 이루어짐으로써, 흡입관(120) 내에서의 단기통 전형적인 압력 변동을 활용하여 재생 흐름의 계량공급 개선 및 활성탄 필터(105)의 소기가 이루어지게 된다. 이는 주행 안정성의 개선 및 방출 개선을 유도한다.As can be seen in FIG. 3, which shows the suction pipe pressure p S versus a function of the crankshaft angle KW, the pressure under-
전술한 본 발명에 따른 방법은 특히 도 1에 도시된 공지된 탱크 배기 시스템에서 사용될 수 있다. 또한, 배기 라인(112)의 입구가 스로틀 밸브(130) 하류에 배치되는 것이 아니라 스로틀 밸브(130) 상류에 입구(115)가 제공된다는 점에서만 도 1에 도시된 탱크 배기 시스템과 구별되는, 도 2에 도시된 탱크 배기 시스템(101)에서도 사용될 수 있다. 상기 탱크 배기 시스템(101)은, 탱크 배기 밸브(110)의 제어가 정확히 흡입 동기식으로 수행되지 않고 오히려 작은 편차가 발생하는 경우에 매우 유리하다. 이 경우, 사이클마다 유량 변동이 나타날 수 있다. 배기 라인(112)의 입구(115)가 스로틀 밸브(130) 상류에 배치됨으로써 상기와 같은 효과가 줄어들 수 있다. 스로틀 밸브(130) 상류에서는, (도시되지 않은) 공기 필터를 통과하는 체적 유량에 의해, 스로틀 밸브(130) 하류에서보다 더 약하게 변동하는 부압이 발생한다. 더 약하게 변동하는 부압은, 탱크 배기 밸브(110)의 정확히 흡입 동기화된 제어가 수행되지 않는 경우에, 사이클마다의 유량 변동을 감소시킨다. 전술한 방법 및 상기 탱크 배기 시스템(101)은 매우 바람직하게 조합될 수 있다. 이 경우, 탱크 배기 시스템(110)의 흡입 동기식 제어 방법은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 탱크 배기 시스템(101)에 적용된다.The above-described method according to the present invention can be used in the known tank exhaust system, particularly shown in Fig. Also distinguished from the tank exhaust system shown in FIG. 1 in that the inlet of the
전술한 방법은, 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 예를 들어 전자 제어 장치(170)의 일부분인 상응하는 계산 장치 내에서 프로그램으로서 실행되는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램으로서의 구현 및 본 경우에서는 제어 장치(170)에 의해 판독 입력될 수 있는 상응하는 저장 매체에서의 저장을 통해, 추가의 하드웨어 비용이 불필요하기 때문에, 기존 제어 장치의 개조도 가능해진다.The above-described method may be implemented as a computer program stored in a machine-readable storage medium and executed as a program in a corresponding computing device, e.g., part of an
Claims (9)
상기 탱크 배기 시스템(100, 101)의 탱크 배기 밸브(110)가 흡입 동기식으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 자동차 탱크 배기 시스템의 활성탄 필터의 재생 방법.A method for regenerating an activated carbon filter (105) of a tank exhaust system (100, 101) of an automobile having a single cylinder internal combustion engine (150)
Characterized in that the tank exhaust valve (110) of the tank exhaust system (100, 101) is controlled in a suction synchronous manner.
입구(115)가 스로틀 밸브(130) 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 탱크 배기 시스템(101).A tank 102; An activated carbon filter 105 for adsorbing hydrocarbons leaking from the tank 102; A tank exhaust valve 110 that is controllable by a control device 170 and disposed in an exhaust line 112 leading into the intake pipe 120. The tank exhaust system 110 includes a single tank internal combustion engine 150, 101)
An automotive tank exhaust system (101), characterized in that an inlet (115) is disposed upstream of the throttle valve (130).
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