KR20180067338A - 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템 - Google Patents

차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180067338A
KR20180067338A KR1020160168949A KR20160168949A KR20180067338A KR 20180067338 A KR20180067338 A KR 20180067338A KR 1020160168949 A KR1020160168949 A KR 1020160168949A KR 20160168949 A KR20160168949 A KR 20160168949A KR 20180067338 A KR20180067338 A KR 20180067338A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
purge
pressure
passage
differential pressure
valve
Prior art date
Application number
KR1020160168949A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101898197B1 (ko
Inventor
박주현
Original Assignee
현대오트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020160168949A priority Critical patent/KR101898197B1/ko
Publication of KR20180067338A publication Critical patent/KR20180067338A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101898197B1 publication Critical patent/KR101898197B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0809—Judging failure of purge control system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor

Abstract

본 발명은 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LP-EGR 시스템에서의 부족한 차압을 생성하기 위한 밸브를 이용하여 과급 상태에서의 연료 퍼지를 수행할 수 있게 하는 듀얼 퍼지 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 연료 탱크를 포함한 내연기관에서 방출되는 증발 연료를 포집하는 캐니스터; 상기 캐니스터로부터 공급된 증발 연료를 연소용 연료와 혼합시키는 흡기 매니폴드 측 흡기유로; 터빈과 컴프레서로 구성되며, 내연기관의 연소실에서 배출되는 배기가스를 이용하여 외기를 압축하고 연소실에 공급하는 터보차져; 상기 터빈을 통과한 배기가스를 컴프레서 전단의 외기 유입유로로 재순환시키는 LP-EGR유로; 상기 외기 유입유로 상에 설치되되, 상기 LP-EGR유로를 통과하는 배기가스의 일 방향 유동을 위해 부압을 생성하도록 마련되는 차압 밸브; 상기 캐니스터와 상기 흡입유로 사이에 연결되는 제1퍼지유로; 상기 제1퍼지유로 상에 위치하여 제1퍼지유로를 개폐하는 제1퍼지밸브; 상기 캐니스터와 상기 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로; 및 상기 제2퍼지유로 상에 위치하여 제2퍼지유로를 개폐하는 제2퍼지밸브;를 포함하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템을 제공한다.

Description

차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템{Dual Purge System Using the Differential Pressure Valve}
본 발명은 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LP-EGR 시스템에서의 부족한 차압을 생성하기 위한 밸브를 이용하여 과급 상태에서의 연료 퍼지를 수행할 수 있게 하는 듀얼 퍼지 시스템에 관한 것이다.
최근 환경 오염의 가속화로 인해 자동차 산업 분야에서는 대기 오염에 큰 영향을 미치고 있는 배기가스에 대한 정책적 규제가 날로 강화되고 있는 추세이다. 이러한 규제에 대응하기 위해 각국의 자동차 제조사들은 배기가스를 효과적으로 줄이는 친환경 자동차를 개발하기 위한 노력을 경주하고 있다.
자동차의 배출가스는 주로 머플러를 통해 배출되는 배기가스 이외에 크랭크 케이스로부터 배출되는 미연소 가스와 외부 온도가 높아짐에 따라 연료탱크 내의 연료가 증발하여 발생하는 증발가스가 존재한다.
여기서 증발가스는 탄화수소(HC)로 구성되어 대기 중으로 배출될 경우 오존층 파괴 등을 유발하는 대기오염 물질로 작용하므로, 자동차에서는 연료의 증발로 인해 발생되는 증발가스를 차콜-캐니스터(charcoal-canister)라는 흡착력이 강한 활성탄에 포집하여 저장하고 있다가 엔진 구동시 흡기에 유입시켜 연소될 수 있도록 하고 있다.
연료 퍼지(Purge)란, 연료 탱크를 비롯한 내연기관 내에서 발생한 증발가스를 엔진 구동 시 일정부분 연소에 활용할 수 있도록 하는 것을 말한다.
퍼지의 수행은 엔진의 구동 조건에 따라 달라지는데(예컨대, 엔진의 idling 시에는 연소 안정성의 이유로 퍼지 수행을 가급적 하지 않음) 주로 흡기 측의 부압을 이용하여 퍼지를 수행하므로 흡기 측에 충분한 부압이 형성된 상태인지 여부에 따라 퍼지가 가능하게 된다. 흡기 측에 충분한 부압이 형성된 상태라면 가급적 자주 퍼지 시킴으로써 캐니스터 내 증발 연료를 제거하여야 한다.
그런데 연소실로 유입되는 흡기를 대기압보다 과급시키는 과급엔진의 경우, 과급으로 인해 퍼지 기능을 수행할 수 있는 운전 영역이 제한된다. 특히 최근에는 엔진의 다운사이징 추세로 인해 엔진 운전영역에서 요구되는 과급의 빈도가 더욱 잦아져 캐니스터 내 적체된 증발 연료를 퍼지 할 수 있는 시점이 더욱 제한되는 문제가 있다.
이를 보완하기 위해 기존에 널리 알려진 PSCV를 이용한 퍼지시스템 이외에도, 과급 이전의 위치에서 유량을 공급할 수 있는 이젝터(ejector)를 적용한 듀얼 퍼지 시스템이 등장하였다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0045598호에 따르면, 연료 탱크; 이 연료 탱크로부터 방출되는 증발 연료를 흡착 및 탈리시키는 캐니스터; 이 캐니스터로부터 탈리되는 증발 연료가 연소용 연료와 혼합되는 내연기관용 흡기 통로; 캐니스터를 흡기 통로에 접속하는 퍼지 통로; 이 퍼지 통로에 배치되는 이젝터 장치; 및 유체 구동 장치를 포함한 증발 연료 퍼지 시스템이 공개된다. 여기서 이젝터는 오리피스(또는 벤츄리관)의 일종에 해당한다.
이와 같은 종래 기술에서는 과급영역에서 퍼지를 수행하기 위해 이젝터와 같은 별도의 구성이 필요하며, 나아가 이젝터의 유로를 차단할 수 있는 Shut-off 밸브 및 이젝터의 압력을 측정하는 센서도 설치되어야 하는바, 구조가 복잡함은 물론 제어요소가 추가되어 제어의 용이성 측면에서도 바람직하지 않으며, 경제성이 떨어진다는 지적이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0045598호
본 발명의 목적은 별도의 Ejector를 구성하지 않고도, 컴프레서 전단 위치에서 충분한 부압을 형성할 수 있는 듀얼 퍼지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료 탱크를 포함한 내연기관에서 방출되는 증발 연료를 포집하는 캐니스터; 상기 캐니스터로부터 공급된 증발 연료를 연소용 연료와 혼합시키는 흡기 매니폴드 측 흡기유로; 터빈과 컴프레서로 구성되며, 내연기관의 연소실에서 배출되는 배기가스를 이용하여 외기를 압축하고 연소실에 공급하는 터보차져; 상기 터빈을 통과한 배기가스를 컴프레서 전단의 외기 유입유로로 재순환시키는 LP-EGR유로; 상기 외기 유입유로 상에 설치되되, 상기 LP-EGR유로를 통과하는 배기가스의 일 방향 유동을 위해 부압을 생성하도록 마련되는 차압 밸브; 상기 캐니스터와 상기 흡입유로 사이에 연결되는 제1퍼지유로; 상기 제1퍼지유로 상에 위치하여 제1퍼지유로를 개폐하는 제1퍼지밸브; 상기 캐니스터와 상기 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로; 및 상기 제2퍼지유로 상에 위치하여 제2퍼지유로를 개폐하는 제2퍼지밸브;를 포함하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템를 제공한다.
여기서 차압 밸브는 상기 외기 유입유로 상에서, 상기 LP-EGR유로가 연결되는 부분의 전단에 설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 차압 밸브는 전부하영역을 포함하는 과급영역에서 부압형성을 위해 닫힘제어되고, 상기 제2퍼지밸브는 열림제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
아울러, 상기 차압 밸브가 열림상태로부터 닫힘상태로 제어될 때, 컴프레서 전단과 연료 탱크 압력 간의 차압을 일정한 수준으로 유지하도록 상기 차압 밸브의 각도를 조절할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 (a) 퍼지 수행 명령 입력단계; (b) 흡기 매니폴드의 압력과 대기압을 비교하여 흡기 매니폴드의 압력이 대기압보다 큰 압력으로 형성되는 과급상태 여부 판단단계; (c) 흡기 매니폴드의 압력이 과급상태로 판단되는 경우 연료 탱크의 압력을 측정하는 연료 탱크 압력측정단계; (d) 측정된 연료 탱크의 압력이 기 설정값 보다 큰 경우 차압 밸브를 닫음제어하는 차압밸브 제어단계; 및 (e) 측정된 연료 탱크의 압력과 컴프레서 전단의 압력을 비교하고, 측정된 연료 탱크의 압력에서 컴프레서 전단의 압력을 뺀 값의 차이가 흡기매니폴드의 압력보다 큰 경우 기 설정된 차압을 유지하는 단계를 포함하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템의 동작 방법을 제공한다.
여기서 상기 (c)단계와 (d)단계 사이에, 흡기 매니폴드의 압력이 과급상태로 판단되는 경우, 증발 연료를 포집하는 캐니스터와 상기 흡기 매니폴드 사이에 연결되는 제1퍼지유로를 닫음제어하고, 상기 캐니스터와 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로를 열림제어하는 퍼지유로 개폐제어단계;를 더 포함할 수도 있다.
상기한 실시예에 따르면, 과급영역에서도 증발 연료를 효과적으로 퍼지시킬 수 있게 된다.
상기한 실시예에 따르면, 퍼지를 수행하기 위해 별도의 이젝터를 구비하지 않고, LP-EGR 시스템에서 기 마련된 차압 밸브를 이용하여 퍼지를 수행할 수 있는 바, 구조의 단순화에 따른 제어의 용이성, 경제성 측면에서 종래기술에 비해 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템의 작동 방법을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템에서 흡기 매니폴드 압력, 연료 탱크 압력 및 컴프레서 전단의 압력 상태에 대응하여 차압 밸브를 구동하는 방법을 구체적으로 예시한 도면이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템의 작동 방법을 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지시스템에서 흡기 매니폴드 압력, 연료 탱크 압력 및 컴프레서 전단의 압력 상태에 대응하여 차압 밸브를 구동하는 방법을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 퍼지 시스템은 연료 탱크를 포함한 내연기관에서 방출되는 증발 연료를 포집하는 캐니스터(220); 상기 캐니스터(220)로부터 공급된 증발 연료를 연소용 연료와 혼합시키는 흡기 매니폴드(110) 측 흡기유로; 터빈과 컴프레서로 구성되며, 내연기관의 연소실에서 배출되는 배기가스를 이용하여 외기를 압축하고 연소실에 공급하는 터보차져(130); 상기 터빈을 통과한 배기가스를 컴프레서 전단의 외기 유입유로(170)로 재순환시키는 LP-EGR유로(150); 상기 외기 유입유로 상에 설치되되, 상기 LP-EGR유로(150)를 통과하는 배기가스의 일 방향 유동을 위해 부압을 생성하도록 마련되는 차압 밸브(173); 상기 캐니스터(220)와 상기 흡입유로 사이에 연결되는 제1퍼지유로(222); 상기 제1퍼지유로 상에 위치하여 제1퍼지유로를 개폐하는 제1퍼지밸브(223); 상기 캐니스터(220)와 상기 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로(224); 및 상기 제2퍼지유로 상에 위치하여 제2퍼지유로를 개폐하는 제2퍼지밸브(225);를 포함한다.
캐니스터(220)는 증기통로(211)를 통해 연료 탱크와 연결되고, 흡기 매니폴드(110)는 제1퍼지유로(222)를 통해 캐니스터(220)에 연결된다. 그리고 제2 퍼지유로(224)는 캐니스터(220)와 외기 유입유로(170)와 연결된다. 본 발명에서는 퍼지유로롤서, 제1퍼지유로(222)와 제2퍼지유로(224)를 구비하는 바, 듀얼 퍼지 시스템으로 명명한다. 특히 여기서 제2퍼지유로(224)는 종래 기술의 이젝터를 직접적으로 대체하는 구성요소로서, 제2퍼지유로(224) 및 제2퍼지밸브(225)가 차압 밸브(173)와 연동함을 특징으로 한다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 도 1을 참조하여 본 발명 듀얼 퍼지 시스템의 각 구성요소들에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
엔진의 연소실에는 공기 혹은 공기와 연료의 혼합기를 유입시키는 흡기 매니폴드(110)가 일 측에 연결되고, 상기 연소실에서 연소되어 생성된 배기가스를 배출하기 위한 배기 매니폴드가 타 측에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기 매니폴드를 통해 배기 유로(120) 방향으로 배출되는 배기의 압력을 이용하여 공기를 압축하고 이를 상기 흡기 매니폴드로 공급하기 위한 구성으로서, 터보 차져(130, Turbo-Charger)가 연결된다. 상기 터보차져(130)를 구성하는 터빈은 상기 배기 매니폴드에 연결되고, 상기 터보차져(130)를 구성하는 컴프레서(혹은 임펠러)는 흡기 매니폴드(110) 측과 연결될 수 있다.
상기 배기 유로(120)를 통해 배출되는 배기가스에 포함된 유해 성분을 저감하기 위해 상기 배기 유로(120)의 후단에는 촉매 컨버터가 설치된다. 일 예로 촉매 컨버터는 웜업 촉매 컨버터(140, WCC; Warm-up Catalytic Converter)와 언더 플로워 촉매 컨버터(160, ufCC; Under floor Catalytic Converter)가 해당될 수 있다.
상기 2개의 촉매 컨버터(150, 160) 사이의 배기 유로에는 배기가스의 일부를 상기 흡기계통으로 재순환시키기 위해 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템이 설치될 수 있다. 통상적으로 EGR 시스템에는 EGR 유로(150)와 상대적으로 고온의 배기가스의 온도를 저감시키기 위한 배기가스 EGR 쿨러(151; Exhaust Gas Recirculation Cooler), 그리고 EGR유로(150)로 유입되는 배기가스를 제어하기 위해 EGR밸브(152)가 설치된다.
특히, 여기서의 EGR 시스템은 LP-EGR 시스템이 적용된다. LP-EGR 시스템의 경우 촉매 컨버터(150) 이후의 위치의 감압된 배압상태의 배기가스가 과급 이전의 컴프레서 전단 위치로 유입되도록 설계가 되어 있다. 이 때, 감압된 배압상태의 EGR가스가 컴프레서 전단 위치로 유입될 때의 차압 형성을 위하여 별도의 차압 생성밸브(173)를 구비한다. 이러한 차압 생성 밸브(173)는 EGR가스 토출 지점 이후 또는 EGR 유입 지점 상단에 배치가 된다. 본 발명에서는 EGR 유입 지점 상단에 배치가 되는 경우로 한정한다.
상기 터보차져(130)에는 외부로부터 신기(fresh air)가 흡입되는 외기 유입유로(170)가 연결되고, 상기 외기 유입유로(170) 상에 EGR유로(150)가 연결되며, 상기 터보차져(130)는 상기 외기와 배기가스의 일부를 압축하여 흡기 매니폴드(110) 측으로 공급하게 된다.
한편, 상기 외기 유입유로(170)에는 흡입되는 외기에 포함된 이물질을 걸러주는 에어 클리너(171)와 흡기의 유량(경우에 따라서는 온도, 습도를 추가로 계측 가능함)을 계측하는 용도의 HFM(172)이 설치될 수 있다. 그리고 외기 유입유로(17)에는 차압 밸브(173, DCV)가 설치된다. 본 발명 듀얼 퍼지 시스템에서의 차압 밸브(173)의 작동에 대해서는 상세히 후술하기로 한다.
상기 터보차져(130)는 외기와 배기가스의 혼합기를 과급유로(190)를 통해 상기 흡기 매니폴드(110) 측에 공급한다. 상기 과급유로(180)의 도중에는 상기 터보차져(130)에서 압축되어 토출되는 흡기 유량을 냉각하여 상기 흡기 매니폴드(110) 측에 공급하기 위한 인터쿨러(181)가 설치될 수 있다. 여기서 인터쿨러(181)는 공랭식 또는 수랭식 중 어느 하나의 방법을 통해 흡기된 외기를 냉각하는 기능을 하며, 흡기된 외기는 연소하기에 적절한 온도로 낮아진 상태로 흡기 매니폴드(110) 측으로 유입된다.
상기 인터쿨러(181)를 통해 상기 흡기 매니폴드(110)로 유입되는 흡기 유량을 제어하기 위해 스로틀(182)이 상기 과급유로(180) 상에 설치될 수 있다. 나아가 압력 감지를 위해 흡기 매니폴드 과급유로(180) 상의 압력을 측정하기 위한 압력센서들이 추가적으로 구비될 수 있다.
만약, 차량의 주행 중에 상기 흡기 매니폴드(110)에 부압이 형성되면 캐니스터(220) 내부에 저장된 증발 연료를 제1퍼지유로(210)를 통해 퍼지시킨다.
전부하영역(WOT)에서는 흡기 매니폴드 내부에 부압이 아닌 정압(또는 과급압이라 표현할 수 있다)이 형성될 수 있다. 이런 상황에서는 증발연료를 흡기 매니폴드 측으로 퍼지시킬 수 없기 때문에 캐니스터(220) 내부에 증발연료가 제때 탈리되지 못하고 지속적으로 흡착되다가, 결국에 흡장량을 넘어 내연기관으로부터 배출되는 증발연료를 포집하지 못하는 현상이 발생할 수 있다. 특히, 최근 엔진의 다운사이징 추세에서는 엔진의 사이즈는 줄이면서 출력 성능을 그대로 유지하기 위한 수단으로써 과급장치를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 다운사이징 과급엔진에서는 흡기매니폴드 측이 과급되는 빈도가 일반 N/A엔진에 비해 훨씬 잦기 때문에 전술한 문제로부터 자유롭지 못하다.
따라서, 본 발명에서는 캐니스터에서 외기 유입유로(170) 측으로 연결되는 제2퍼지유로(224)를 구비하고, 외기 유입유로(170) 내 구비된 차압 밸브(173)를 활용하여 과급영역에서도 퍼지를 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에서 차압 밸브(173)는 정확히 상기 외기 유입유로(170) 상의 상기 LP-EGR유로(150)가 연결되는 부분의 전단에 설치된다. 그리고 차압 밸브(173)는 전부하영역을 포함하는 과급영역에서 부압형성을 위해 닫힘제어된다. 이때 상기 제2퍼지밸브(225)는 열림제어됨으로써, 캐니스터(220)에 저장된 증발연료를 외기 유입유로(170) 상에 형성된 부압을 통해 배출한다.
한편, 상기 차압 밸브(173)는 외기가 최초로 유입시에는 완전개방(full open)상태로 대기하다가, 퍼지 제어를 함과 동시에 점차 닫혀지는 형태로 제어될 수 있다. 차압 밸브(173)가 열림상태로부터 닫힘상태로 제어될 때는, 컴프레서 전단과 연료 탱크 압력 간의 차압을 일정한 수준으로 유지하도록 상기 차압 밸브의 각도를 조절할 수 있다. 컴프레서 전단과 연료 탱크 압력 간의 차압이 일정할 경우 캐니스터 내부의 증발 연료를 외기 유입유로 내부로 유동 저항없이 안정적으로 공급할 수 있기 때문이다. 이러한 내용은 도 3에 상세히 도시된다.
이를 위해 컴프레서 전단의 압력(Upstreme Compressor Pressure)을 측정하기 위한 UsC.P센서(174)가 외기 유입유로(170) 상에 구비될 수 있으며, 연료 탱크 압력(F.P)을 측정하는 F.P센서(212)가 연료 탱크 상에 구비될 수 있다. 아울러, 흡기 매니폴드상에도 흡기 매니폴드 측 압력을 측정하기 위한 센서가 구비될 수 있다.
다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템의 동작 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도2를 참조하면, 본 발명의 듀얼 퍼지 시스템의 동작 방법은 (a) 퍼지 수행 명령 입력단계; (b) 흡기 매니폴드의 압력과 대기압을 비교하여 흡기 매니폴드의 압력이 대기압보다 큰 압력으로 형성되는 과급상태 여부 판단단계; (c) 흡기 매니폴드의 압력이 과급상태로 판단되는 경우 연료 탱크의 압력을 측정하는 연료 탱크 압력측정단계; (d) 측정된 연료 탱크의 압력이 기 설정값 보다 큰 경우 차압 밸브를 닫음제어하는 차압밸브 제어단계; 및 (e) 측정된 연료 탱크의 압력과 컴프레서 전단의 압력을 비교하고, 측정된 연료 탱크의 압력에서 컴프레서 전단의 압력을 뺀 값의 차이가 흡기매니폴드의 압력보다 큰 경우 기 설정된 차압을 유지하는 단계;를 포함한다.
퍼지 수행 명령(S210)은 시스템의 상태에 따라 ECU로부터 자동으로 입력될 수 있다.
흡기 매니폴드의 압력은 흡기 매니폴드에 인접하여 구비된 압력센서를 통해 측정될 수 있으며, 이를 대기압과 비교하여, 현재 흡기 매니폴드(110)의 압력이 대기압보다 큰 과급상태 여부를 판단한다. 과급상태의 판단(S220)에 따라, 본 발명 특유의 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템을 작동할 것인지 여부가 결정된다.
만약, 과급상태가 아닌 부압 상태라면, 기존 퍼지 로직을 수행(S230)한다. 여기서 기존 퍼지 로직이란, 제1퍼지유로(222)와 제1퍼지밸브(223)를 통한 증발연료의 흡기 매니폴드(110)으로의 직접적인 배출하는 방법을 의미할 수 있다. 이때는 제2퍼지유로(224) 및 차압 밸브(173)의 연동 기능을 필요로하지 않고도 흡기 매니폴드(110) 측에 충분한 부압이 형성되며 이를 이용하면 족하기 때문이다.
과급상태로 판단된 경우에는 연료탱크의 압력(F.P)를 측정(S240)한다. 연료탱크의 압력 측정 이후, 측정된 압력이 기 설정값보다 크다고 판단(S250)된 경우에는 차압 밸브(173, DCV) 닫음 제어(S260)를 실시한다. 여기서 기 설정값이란, 캐니스터(220)내부에서 증발 연료의 저장량의 따라 결정되는 압력단위를 의미할 수 있으며, 보다 구체적으로 내부의 압력에 의한 캐니스터(220)의 손상 내지 증발연료의 대기 중 배출을 막기 위한 최소 압력값을 의미할 수 있다.
실시예에 따라서는 과급상태로 판단되고, 연료탱크의 압력(F.P)을 측정(S240)한 단계와, 차압 밸브(173, DCV) 닫음 제어(S260)의 사이에는 증발 연료를 포집하는 캐니스터(220)와 상기 흡기 매니폴드(110) 사이에 연결되는 제1퍼지유로(222)를 닫음제어하고, 상기 캐니스터(220)와 외기 유입유로(170) 사이에 연결되는 제2퍼지유로(224)를 열림제어하는 퍼지유로 개폐제어단계;를 더 포함할 수 있다. 차압 밸브의 닫음제어에 의한 부압 형성 및 증발 연료의 배출을 보다 원활하기 위한 사전 작업을 수행함을 의미한다. 이후에는 차압 밸브의 제어만으로, 간단히 증발 연료를 퍼지시킬 수 있다.
차압 밸브를 닫음제어(S260) 한 이후에는 연료탱크의 압력(F.P)과 컴프레서 전단의 압력(UsC.P)을 비교하여, 측정된 연료 탱크의 압력(F.P)에서 컴프레서 전단의 압력(UsC.P)을 뺀 값의 차이가 흡기 매니폴드(110)의 압력(T.P)보다 큰 지 여부를 판단(S270)한다. 그리고 측정된 연료 탱크의 압력(F.P)에서 컴프레서 전단의 압력(UsC.P)을 뺀 값의 차이가 흡기 매니폴드(110)의 압력(T.P)보다 크다면 기 설정된 차압을 유지(S280)하는 제어를 실시한다.
S270 단계와 관련하여, 컴프레서 전단에 형성된 부압에 퍼지 압력이 더해진 것이, 과급상태인 흡기 매니폴드(110) 압력(T.P) 보다 커야, 증발연료와 외기의 혼합기가 흡기 매니폴드(110) 측으로 안정적으로 유입하기 위한 최소 조건을 만족하기 때문이다.
한편, 기 설정된 차압을 유지하는 방법은 도3을 참조로 설명한다.
도3에는 퍼지 수행 명령(purge command)가 내려진 경우, 자연 흡기 상태에서는 차압 밸브를 닫음 제어하지 않다가, 과도상태에서는 차압 밸브가 닫음제어되는 모습이 도시된다. 이 때, 기 설정된 차압(pre-determined Diff. Pree.)을 유지하기 위해, 차압 밸브의 닫음각(DCV ANGLE)을 도면에 도시된 바와 같이 제어한다. 차압 밸브의 닫음각(DCV ANGLE) 초기에는 외기 유입유로(170) 상에 충분한 부압을 형성하기 위해 차압밸브의 닫음각(DCV ANGLE)을 상대적으로 급한 기울기를 갖도록 닫음제어한다. 그리고 충분한 부압이 형성된 이후 일정시점부터는 연료 탱크 내 증발 연료의 소모로 인해 압력이 점차 강하되므로 이에 대응하여 완만한 기울기를 갖도록 닫음제어(Slightly Close)한다.
위와 같은 방법으로 퍼지 기능을 수행하면, 과급영역에서도 증발 연료를 효과적으로 퍼지시킬 수 있게 된다.
상기한 실시예에 따르면, 퍼지를 수행하기 위해 별도의 이젝터를 구비하지 않고, LP-EGR 시스템에서 기 마련된 차압 밸브를 이용하여 퍼지를 수행할 수 있는 바, 구조의 단순화에 따른 제어의 용이성, 경제성 측면에서 종래기술에 비해 이점을 가진다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
즉, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지되, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 흡기 매니폴드 210 : 연료 탱크
120 : 배기 유로 212 : 연료 탱크 압력센서
130 : 터보차져 220 : 캐니스터
140, 160 : 촉매 컨버터 222 : 제1퍼지유로
150 : LP-EGR 유로 223 : 제1퍼지밸브
151 : LP-EGR 쿨러 224 : 제2퍼지유로
152 : LP-EGR 밸브 225 : 제2퍼지밸브
170 : 외기 유입유로
171 : 에어클리너
172 : HFM
173 : 차압 밸브
174 : 컴프레서 전단 압력센서
181 : 인터쿨러
182 : 스로틀밸브

Claims (6)

  1. 연료 탱크를 포함한 내연기관에서 방출되는 증발 연료를 포집하는 캐니스터;
    상기 캐니스터로부터 공급된 증발 연료를 연소용 연료와 혼합시키는 흡기 매니폴드 측 흡기유로;
    터빈과 컴프레서로 구성되며, 내연기관의 연소실에서 배출되는 배기가스를 이용하여 외기를 압축하고 연소실에 공급하는 터보차져;
    상기 터빈을 통과한 배기가스를 컴프레서 전단의 외기 유입유로로 재순환시키는 LP-EGR유로;
    상기 외기 유입유로 상에 설치되되, 상기 LP-EGR유로를 통과하는 배기가스의 일 방향 유동을 위해 부압을 생성하도록 마련되는 차압 밸브;
    상기 캐니스터와 상기 흡입유로 사이에 연결되는 제1퍼지유로;
    상기 제1퍼지유로 상에 위치하여 제1퍼지유로를 개폐하는 제1퍼지밸브;
    상기 캐니스터와 상기 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로; 및
    상기 제2퍼지유로 상에 위치하여 제2퍼지유로를 개폐하는 제2퍼지밸브;를 포함하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차압 밸브는 상기 외기 유입유로 상에서, 상기 LP-EGR유로가 연결되는 부분의 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차압 밸브는 전부하영역을 포함하는 과급영역에서 부압형성을 위해 닫힘제어되고, 상기 제2퍼지밸브는 열림제어되는 것을 특징으로 하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차압 밸브가 열림상태로부터 닫힘상태로 제어될 때, 컴프레서 전단과 연료 탱크 압력 간의 차압을 일정한 수준으로 유지하도록 상기 차압 밸브의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템.
  5. (a) 퍼지 수행 명령 입력단계;
    (b) 흡기 매니폴드의 압력과 대기압을 비교하여 흡기 매니폴드의 압력이 대기압보다 큰 압력으로 형성되는 과급상태 여부 판단단계;
    (c) 흡기 매니폴드의 압력이 과급상태로 판단되는 경우 연료 탱크의 압력을 측정하는 연료 탱크 압력측정단계;
    (d) 측정된 연료 탱크의 압력이 기 설정값 보다 큰 경우 차압 밸브를 닫음제어하는 차압밸브 제어단계; 및
    (e) 측정된 연료 탱크의 압력과 컴프레서 전단의 압력을 비교하고, 측정된 연료 탱크의 압력에서 컴프레서 전단의 압력을 뺀 값의 차이가 흡기매니폴드의 압력보다 큰 경우 기 설정된 차압을 유지하는 단계;
    를 포함하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템의 동작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c)단계와 (d)단계 사이에,
    흡기 매니폴드의 압력이 과급상태로 판단되는 경우, 증발 연료를 포집하는 캐니스터와 상기 흡기 매니폴드 사이에 연결되는 제1퍼지유로를 닫음제어하고, 상기 캐니스터와 외기 유입유로 사이에 연결되는 제2퍼지유로를 열림제어하는 퍼지유로 개폐제어단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템의 동작 방법.

KR1020160168949A 2016-12-12 2016-12-12 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템 KR101898197B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168949A KR101898197B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168949A KR101898197B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180067338A true KR20180067338A (ko) 2018-06-20
KR101898197B1 KR101898197B1 (ko) 2018-09-12

Family

ID=62770106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160168949A KR101898197B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101898197B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200053597A (ko) * 2017-09-21 2020-05-18 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 2개의 플러시 라인을 통해 터보차징 내연기관의 흡입관에 연결된 탱크 환기 밸브를 제어하는 방법 및 장치
KR20200073839A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 현대자동차주식회사 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법
CN114312288A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 三一汽车制造有限公司 储气系统及其排气控制方法、装置、存储介质和燃气车辆

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0510216A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Toyota Motor Corp 過給機付エンジンの蒸発燃料制御装置
KR20080015246A (ko) * 2006-08-14 2008-02-19 현대자동차주식회사 엔진의 퍼지 시스템
KR20110019760A (ko) * 2008-06-25 2011-02-28 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 자동차용 탱크 통기 장치를 제어하기 위한 장치 및 방법
JP2012122430A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2012184755A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Nippon Soken Inc 燃料蒸気処理装置
JP5867594B2 (ja) * 2012-04-05 2016-02-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR20160045598A (ko) 2014-10-17 2016-04-27 하마나코덴소 가부시키가이샤 증발 연료 퍼지 시스템
JP2016176337A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 富士重工業株式会社 蒸発燃料処理装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0510216A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Toyota Motor Corp 過給機付エンジンの蒸発燃料制御装置
KR20080015246A (ko) * 2006-08-14 2008-02-19 현대자동차주식회사 엔진의 퍼지 시스템
KR20110019760A (ko) * 2008-06-25 2011-02-28 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 자동차용 탱크 통기 장치를 제어하기 위한 장치 및 방법
JP2012122430A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2012184755A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Nippon Soken Inc 燃料蒸気処理装置
JP5867594B2 (ja) * 2012-04-05 2016-02-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR20160045598A (ko) 2014-10-17 2016-04-27 하마나코덴소 가부시키가이샤 증발 연료 퍼지 시스템
JP2016176337A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 富士重工業株式会社 蒸発燃料処理装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200053597A (ko) * 2017-09-21 2020-05-18 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 2개의 플러시 라인을 통해 터보차징 내연기관의 흡입관에 연결된 탱크 환기 밸브를 제어하는 방법 및 장치
KR20200073839A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 현대자동차주식회사 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법
CN114312288A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 三一汽车制造有限公司 储气系统及其排气控制方法、装置、存储介质和燃气车辆
CN114312288B (zh) * 2021-12-28 2023-04-11 三一汽车制造有限公司 储气系统及其排气控制方法、装置、存储介质和燃气车辆

Also Published As

Publication number Publication date
KR101898197B1 (ko) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10704477B2 (en) Method for crankcase ventilation in a boosted engine
RU2647262C2 (ru) Способ и система управления рециркуляцией выхлопных газов
RU155440U1 (ru) Система двигателя
US8960167B2 (en) Ventilation control apparatus for internal combustion engine
US10273908B2 (en) Engine system
US7530229B2 (en) Control device for supercharger with electric motor
US9726090B2 (en) Engine having low pressure EGR system and control method thereof
US11022076B2 (en) Purge system for fuel evaporation gas of vehicle
US20150047605A1 (en) Methods and systems for surge control
JP4225313B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
US10655576B2 (en) Secondary air injection system
KR101898197B1 (ko) 차압 밸브를 이용한 듀얼 퍼지 시스템
JP2005214153A (ja) 内燃機関の吸入空気量制御装置及び制御方法
JP7172234B2 (ja) エンジンの吸気装置
KR102417386B1 (ko) 엔진의 흡기계의 수분 배출 시스템 및 방법
JP2007303380A (ja) 内燃機関の排気制御装置
JP2007247612A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2012158997A (ja) 内燃機関の制御装置
US9464597B2 (en) Engine system
KR102518588B1 (ko) 응축수 배출을 위한 엔진 시스템 및 이를 이용한 제어 방법
WO2020017218A1 (ja) エンジンの蒸発燃料処理装置
JP2011208601A (ja) Ｅｇｒ装置
JP2007278145A (ja) ターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法
JP2014148940A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
KR101887965B1 (ko) 차압 밸브를 이용한 브레이크 부압장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant