KR20200138903A - 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법에 관한 것으로, 연료탱크에서 발생된 증발가스가 포집되는 캐니스터와, 캐니스터와 흡기파이프를 연결하는 퍼지라인과, 퍼지라인에 장착된 퍼지펌프와, 퍼지펌프와 흡기파이프 사이에 위치하도록 퍼지라인에 장착된 퍼지밸브와, 흡기파이프와 연결된 실린더와, 실린더 상부에 구비된 흡기밸브와 배기밸브의 작동 타이밍, 작동 유지 시간, 작동 정도를 가변하는 밸브제어장치와, 실린더를 왕복하는 피스톤의 상사점 또는 하사점을 가변하도록 피스톤과 연결된 커넥팅로드 및 크랭크축에 장착된 가변압축비장치를 포함하며, 압축비가 변경되고, 흡배기가 제어되고, 과급기가 작동되는 중에 증발가스가 처리되더라도, 변동된 흡기량 및 연소실에 유입되는 증발가스의 양에 따라 연료분사량이 조절되므로, 농후한 연소가 방지되고, 미연가스가 배기되는 것이 방지되는, 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법을 제공한다.

Description

액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법{ACTIVE PURGE SYSTEM AND ACTIVE PURGE METHOD}
본 발명은 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주행 중 압축비 변경과 동시에 증발가스가 처리되더라도, 농후한 연소 발생 및 미연 가스 발생이 방지되는 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법에 관한 것이다.
엔진은 특정 RPM을 유지할 경우, 엔진에 발생되는 부하가 클수록 에너지 효율이 높다. 주행 중 지면 경사도 변화, 가감속 변경에 따라 엔진의 RPM 및 엔진에 발생되는 부하가 변화된다.
적정치 이하의 저중부하 영역에서 압축비를 증대시켜 엔진의 에너지 효율을 높일 수 있는, 가변압축비(VCR; VARIABLE COMPRESSION RATIO) 기술이 연구되어 왔다. 가변압축비 기술은, 커넥팅 로드와 크랭크축 사이에 링크 구조물을 설치하고, 링크 구조물과 연결된 액츄에이터 작동에 의해 링크 구조물의 회전 중심이 이동됨에 따라, 피스톤의 상사점과 하사점이 변경되는 구조로써 엔진에 적용된다. 피스톤의 상사점이 최대화되면 압축비가 최대화되고, 피스톤의 상사점이 최소화되면 압축비가 최소화된다. 저중부하 영역에서는 압축비를 최대화시키고, 고회전 고부하 영역에서는 엔진에 노킹이 발생되지 않도록 압축비를 최소화시키게 된다.
한편, 흡기 밸브의 제어를 통해서도 압축비가 변경될 수 있다. 압축행정 중 흡기밸브의 닫힘을 지각시킴으로써, 압축되는 공기량을 감소시켜 실제 엔진에 적용되는 압축비를 감소시킬 수 있다. 이러한 경우, 압축행정시 압축되는 공기량은 감소되지만 폭발 또는 팽창 행정은 흡기행정과 동일한 체적을 유지하게 되므로, 팽창비가 압축비에 비해 큰 상태로 엔진이 작동하는 아킨슨 사이클이 모사된다. 흡기 밸브 제어를 통해 아킨슨 사이클이 모사되는 엔진은, 펌핑 로스가 감소하게 되므로 에너지 효율이 증대된다.
밸브의 열리고 닫히는 타이밍 변경, 밸브의 열림 정도 변경, 밸브의 열림 유지 시간 변경을 제어할 수 있는 기술 이른바, CVVT(CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE TIMING), CVVL(CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE LIFT), CVVD(CONTINULUSLY VARIABLE VALVE DURATION) 등의 밸브제어 기술이 4행정 오토 사이클을 구현하기 위해 제작된 엔진에 적용됨으로써, 아킨슨 사이클이 모사 가능하다.
그러나, 대기 압력 및 온도 변화에 따라, 연료탱크에 증발가스가 발생된다. 증발가스가 연료탱크 내부에 과도하게 발생될 경우, 연료탱크가 파괴되거나, 연료탱크로부터 증발가스가 대기 중으로 누출될 여지가 높다. 연료탱크의 파손 또는 증발가스가 대기중으로 누출되는 것이 방지되도록, 증발가스는 연료탱크에서 적절히 제거되어야 한다.
연료탱크와 흡기매니폴드 사이에 퍼지라인을 설치하고, 엔진 펌핑압에 의해 퍼지라인에 가해진 부압에 의해 연료탱크에서 흡기매니폴드로 증발가스가 이동하게 된다. 그러나, 엔진에 과급기가 적용될 경우, 흡기매니폴드의 압이 대기압과 유사하거나 더 높아지게 되므로, 퍼지라인에 부하가 발생되지 않고, 오히려 흡기매니폴드에서 퍼지라인으로 흡기가 이동될 여지도 있다.
또한, 앞서 기술한 바와 같이, 가변압축비 기술, 밸브제어 기술이 엔진에 적용될 경우, 압축비가 변경되고, 밸브의 작동이 변경됨에 따라, 연소실에 유입되는 흡기의 양이 변경될 것이고, 흡기 또는 연소실에 분사되는 연료량이 변동될 것이므로, 퍼지라인을 통해 증발가스가 연소실에 도달할 경우, 농후한 연소가 발생하고, 배기가스에 미연가스가 존재할 여지가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0104498호(2009.10.06.) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0043155호(2015.04.22.) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0023161호(2004.03.18.) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0063819호(2013.06.17.) 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044529호(2008.05.21.)
이에 상기와 같은 점을 감안해 발명된 본 발명의 목적은, 압축비가 변경되고, 흡배기가 제어되고, 과급기가 작동되는 중에 증발가스가 처리되더라도 농후한 연소가 방지되고, 미연가스가 배기되는 것이 방지되는 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템은, 연료탱크에서 발생된 증발가스가 포집되는 캐니스터와, 캐니스터와 흡기파이프를 연결하는 퍼지라인과, 퍼지라인에 장착된 퍼지펌프와, 퍼지펌프와 흡기파이프 사이에 위치하도록 퍼지라인에 장착된 퍼지밸브와, 흡기파이프와 연결된 실린더와, 실린더 상부에 구비된 흡기밸브와 배기밸브의 작동 타이밍, 작동 유지 시간, 작동 정도를 가변하는 밸브제어장치와, 실린더를 왕복하는 피스톤의 상사점 또는 하사점을 가변하도록 피스톤과 연결된 커넥팅로드 및 크랭크축에 장착된 가변압축비장치를 포함한다.
또한, 퍼지펌프와 퍼지밸브 사이에 위치하도록 퍼지라인에 제1압력센서가 구비되고, 캐니스터와 퍼지펌프 사이에 위치하도록 퍼지라인에 제2압력센서가 구비되고, 제1압력센서 및 제2압력센서에서 생성된 신호에 따라 퍼지펌프의 회전수, 퍼지밸브의 개도량 및 개도타이밍이 변경될 수 있다.
또한, 밸브제어장치는, 압축행정 중에 흡기밸브의 닫힘 타이밍을 지각시켜 압축비를 팽창비에 비해 작게 유도할 수 있다.
또한, 가변압축비장치는, 엔진이 저중부하영역에서 작동중이면 피스톤의 상사점을 최대화 시켜 압축비를 증가시키고, 엔진 RPM이 고속인 영역이면 피스톤의 상사점을 최소화시켜 압축비를 감소시킬 수 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 방법은, 연료분사 전에 실린더에 주입된 공기량을 계산하는 단계와, 퍼지펌프 및 퍼지밸브 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계와, 목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계와, 목표퍼지량 충족시 실린더에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 실린더에 주입된 공기량, 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계를 포함한다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, 인테이크 매니폴드에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 계산될 수 있다.
또한, 공기량이 도출되도록 미리 준비된 흡기량 맵에 신호가 대입될 수 있다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, 가변압축비장치 작동에 의해 변경된 피스톤의 상사점 및 하사점에 따라 변동된 연소실 체적 및 실린더 체적으로부터 1차 계산되고, 쓰로틀 밸브의 개도량 변화에 따라, 1차 계산된 공기량을 보상함으로써 2차 계산될 수 있다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, 압축 행정 중 밸브제어장치 작동에 의해 실린더에 유입되었다가 인테이크 매니폴드로 이동될 것으로 추정된 공기량에 따라, 2차 계산된 공기량을 보상함으로써 3차 계산될 수 있다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, EGR 작동시 흡기파이프로 순환될 것으로 추정되는 순환가스량에 따라, 2차 계산된 공기량을 보상함으로써 3차 계산될 수 있다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, 흡기파이프에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 과급량에 따라, 2차 계산된 공기량을 보상함으로써 3차 계산될 수 있다.
또한, 실린더에 주입된 공기량은, 퍼지펌프 및 퍼지밸브 작동에 의해 흡기파이프에 유입될 것으로 추정되는 증발가스의 양에 따라, 2차 계산된 공기량을 보상함으로써 3차 계산될 수 있다.
또한, 가변압축비장치는, 엔진 RPM, 토크 맵에 따라 피스톤의 상사점 또는 하사점을 변경해 압축비를 변동시킬 수 있다.
또한, 엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 연료분사량이 보정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 탄화수소의 양, 연료분사량이 학습데이터로써 저장되고, 현재 주행 중인 상태에서 획득된 대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 실린더에 도달한 탄화수소의 양이 학습데이터에 대입돼 학습데이터에 저장된 연료분사량이 도출되고, 보상맵에 따라 보정된 연료분사량은 학습데이터로부터 도출된 연료분사량에 따라 보정될 수 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 방법은, 가변압축비장치 작동에 의해 변경된 피스톤의 상사점 및 하사점에 따라 압축비가 변동되고 연소실 체적 또는 실린더 체적이 변동되는 단계와, 변동된 연소실 체적 또는 실린더 체적으로부터 실린더에 주입되는 공기량이 계산되는 단계와, 퍼지펌프 및 퍼지밸브 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계와, 목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계를 포함한다.
또한, 목표퍼지량 충족시 체적이 변동된 실린더에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 실린더에 주입된 공기량, 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계와, 엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 연료분사량이 보정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실린더에 주입되는 공기량은, 압축 행정 중 밸브제어장치 작동에 의해 실린더에 유입되었다가 인테이크 매니폴드로 이동될 것으로 추정된 공기량에 따라 보상되거나, 흡기파이프에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 과급량에 따라 보상될 수 있다.
또한, 가변압축비장치는, 엔진 RPM, 토크 맵에 따라 피스톤의 상사점 또는 하사점을 변경해 압축비를 변동시킬 수 있다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법에 따르면, 압축비가 변경되고, 흡배기가 제어되고, 과급기가 작동되는 중에 증발가스가 처리되더라도, 변동된 흡기량 및 연소실에 유입되는 증발가스의 양에 따라 연료분사량이 조절되므로, 농후한 연소가 방지되고, 미연가스가 배기되는 것이 방지된다.
특히, 가변압축비장치, 밸브제어장치, EGR, 과급기, 퍼지펌프에 의해 연소실에 도달하는 공기량, 순환가스량, 증발가스에 포함된 탄화수소량 등을 감안해 점화 직전 흡기량을 산출하고, 연료분사량을 계산한 뒤, 계산된 연료분사량을 분사하게 되므로, 배기가스에 포함된 산소량을 적정한 수준으로 유지 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템의 예시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 방법의 절차도이다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템은, 연료탱크(T)에서 발생된 증발가스가 포집되는 캐니스터(100)와, 캐니스터(100)와 흡기파이프(I)를 연결하는 퍼지라인(200)과, 퍼지라인(200)에 장착된 퍼지펌프(300)와, 퍼지펌프(300)와 흡기파이프(I) 사이에 위치하도록 퍼지라인(200)에 장착된 퍼지밸브(400)와, 흡기파이프(I)와 연결된 실린더(500)와, 실린더(500) 상부에 구비된 흡기밸브(V1)와 배기밸브(V2)의 작동 타이밍, 작동 유지 시간, 작동 정도를 가변하는 밸브제어장치(600)와, 실린더(500)를 왕복하는 피스톤(P)의 상사점 또는 하사점을 가변하도록 피스톤(P)과 연결된 커넥팅로드(R) 및 크랭크축(S)에 장착된 가변압축비장치(700)를 포함한다.
캐니스터(100)는, 대기와 라인(L)을 통해 연결된다. 라인(L)에는 밴트밸브(V3)가 제공된다. 밴트밸브(V3)는 외부에서 캐니스터(100)로 유입되는 공기는 차단하고, 캐니스터(100)에서 외부로 공기만을 배출시킨다. 밴트밸브(V3)는, 증발가스가 라인을 통해 배출되는 것을 방지하는 필터와, 공기의 유동방향을 제한하는 체크밸브가 포함된다.
흡기파이프(I)의 단부에 에어클리너(A)가 장착된다. 흡기파이프(I)에 배기파이프에 장착된 터보 차져와 연동하는 컴프레셔(C)가 장착된다. 컴프레셔(C)와 인테이크 매니폴드(IM) 사이에 인터쿨러(IC)가 위치된다. 인터쿨러(IC)와 인테이크 매니폴드(IM) 사이에 스로틀 바디(SB)가 위치된다. 스로틀 바디(SB) 내부에는 스로틀밸브, 스로틀밸브의 개도량을 측정하는 센서, 스로틀밸브를 통해 이동하는 흡기의 압력과 유량을 측정하는 센서가 구비된다.
퍼지펌프(300)는 회전수(RPM)를 단위 시간 동안 60000, 45000, 30000으로 유지하거나 변경할 수 있도록 제작된다. 퍼지펌프(300)의 회전수 제어와 함께, 퍼지밸브(400)의 개폐량과 개폐타이밍을 제어함으로써, 퍼지라인(200) 중 퍼지펌프(300)와 퍼지밸브(400) 사이에 농축된 증발가스의 농도 및 밀도를 유추할 수 있다.
여러 센서들에 의해 감지된 정보에 따라 퍼지펌프(200)와 퍼지밸브(400)의 작동이 제어됨으로써, 퍼지라인(200)에서 흡기파이프(I)로 유동하는 증발가스의 양을 조절할 수 있고, 캐니스터(100)에서 흡기파이프(I)로 공급되는 증발가스의 유량이 비선형적으로 조절될 수 있다.
일예에 따르면, 퍼지펌프(300)와 퍼지밸브(400) 사이에 위치하도록 퍼지라인(200)에 제1압력센서(210)가 구비되고, 캐니스터(100)와 퍼지펌프(300) 사이에 위치하도록 퍼지라인(200)에 제2압력센서(220)가 구비된다. 캐니스터(100)에 포집된 증발가스의 양으로부터 목표퍼지유량이 결정된다. 목표퍼지유량이 충족되도록 퍼지펌프(300)와 퍼지밸브(400) 사이에 농축된 증발가스의 농도 및 밀도가 조절되고, 퍼지밸브(400)의 개도량 및 개폐타이밍이 조절된다.
제1압력센서(210)에서 발생된 신호와, 제2압력센서(220)에서 발생된 신호를 비교해 퍼지펌프(300)와 퍼지밸브(400) 사이에 농축된 증발가스의 농도 및 밀도가 계산된다. 퍼지밸브(400)의 개도량 및 개폐타이밍에 의해 퍼지라인(200)에서 흡기파이프(I)로 유입되는 증발가스의 양, 밀도, 증발가스의 농도 등이 계산된다. 목표퍼지유량이 충족되도록 제1압력센서(210) 및 제2압력센서(220)에서 생성된 신호에 따라 퍼지펌프(300)의 회전수, 퍼지밸브(400)의 개도량 및 개도타이밍이 변경된다.
밸브제어장치(600)는, 압축행정 중에 흡기밸브(V1)의 닫힘 타이밍을 지각시켜 압축비를 팽창비에 비해 작게 유도해, 아킨슨 사이클을 모사한다. 밸브제어장치(600)는, 흡기밸브(V1)와 배기밸브(V2)의 작동 타이밍, 작동 유지 시간, 작동 정도를 가변한다. 밸브제어장치(600)는, 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2) 상단에 위치된 샤프트(610), 샤프트(610)에 비구속적으로 장착된 복수개의 캠(620), 캠(620) 일측에 위치하도록 샤프트(610)에 장착되고 샤프트(610)의 회전각에 대하여 캠(620)의 회전각을 상대적으로 가변시키는 롤러 안내부(630), 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)와 캠(620) 사이에 위치하고 캠(620)에 의한 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)가 가압될 때의 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)의 이동거리를 가변하는 롤러 리프트부(640)를 포함한다.
롤러 안내부(630)는 미리 준비된 작동로직, 작동맵 등을 통해 작동이 제어된다. 롤러 안내부(630) 작동에 의해 캠(620)이 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)를 가압하는 순간을 조절할 수 있다. 캠(620)이 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)를 가압하는 순간을 조절함으로써, CVVT가 구현된다. 또한, 롤러 안내부(630) 작동에 의해 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)가 캠(620)의 가압으로부터 해방되는 순간이 조절될 수 있다. 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)가 캠(620)의 가압으로부터 해방되는 순간을 조절함으로써, CVVD가 구현된다.
롤러 리프트부(640)는 미리 준비된 작동로직, 작동맵 등을 통해 작동이 제어된다. 롤러 리프트부(640) 작동에 의해 캠(620)이 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)를 가압했을 때, 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)의 이동거리를 증대시킬 수 있다. 롤러 리프트부(640)는 액츄에이터(미도시)를 포함한다. 액츄에이터 작동시 의해 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)의 이동거리를 정밀하게 증대시킬 수 있다. 흡기밸브(V1) 또는 배기밸브(V2)의 이동거리가 조절됨으로써, CVVL이 구현된다.
가변압축비장치(700)는, 엔진 RPM, 토크 맵에 따라, 피스톤(P)의 상사점 또는 하사점을 가변시켜 압축비를 변경시킨다. 가변압축비장치(700)는, 일측이 커넥팅 로드(R)와 연결되고 중심이 크랭크 핀(CP)에 비구속적으로 장착된 링크 바디(710), 일측이 링크바디(710)의 타측과 연결되고 타측이 제어축(730)에 연결된 구속링크(720), 제어축(730) 일측에 위치된 액츄에이터(750), 액츄에이터(750)와 제어축(730)을 연결하는 제어링크(740)를 포함하며, 액츄에이터(750) 작동에 의해 제어축(730)이 회전되고,
제어축(730) 회전에 의한 링크바디(710)와 구속링크(720)의 연결지점 높이 변화에 따라 피스톤(P) 상사점의 최대높이가 가변된다. 액츄에이터(750)는 미리 준비된 작동로직, 작동로직, 작동맵 등을 통해 작동이 제어된다. 가변압축비장치(700)는, 엔진이 저중부하영역에서 작동중이면 피스톤(P)의 상사점을 최대화 시켜 압축비를 증가시키고, 엔진 RPM이 고속인 영역이면 피스톤(P)의 상사점을 최소화시켜 압축비를 감소시킨다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템은 도 2 내지 도 3에 도시된 절차도에 의해 작동한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 방법은, 연료분사 전에 실린더(500)에 주입된 공기량을 계산하는 단계(S100)와, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계(S200)와, 목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프(300)가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브(400)가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계(S300)와, 실린더(500)에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 실린더(500)에 주입된 공기량, 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계(S400)와, 엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 상기 연료분사량이 보정되는 단계(S500)를 포함한다.
연료분사 전에 실린더(500)에 주입된 공기량을 계산하는 단계(S100)에서, 실린더(500)에 주입된 공기량은, 인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 계산된다. 일예에 따르면, 신호는, 미리 준비된 흡기량 맵에 대입된다. 흡기량 맵에 신호가 대입되면, 신호에 해당하는 공기량이 도출된다. 흡기량 맵은, 인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호에 따라 실린더(500)에 주입된 공기량을 추정할 수 있는 테이블, 그래프, 공식 등을 포함한다.
인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 공기량이 계산된다 하더라도, 가변압축비장치(700) 작동, 밸브제어 장치 작동, 과급기 작동, EGR 작동, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 실제 연소실에 도달한 공기량은 계산된 공기량과 상이할 수 있다. 오차가 클 경우, 연소실에 분사된 연료량이 많거나 적을 수 있고, 농후 또는 희박한 연소가 과다하게 발생될 경우, 실화 등의 오작동이 발생될 여지가 높다.
본 발명의 일실시예는, 인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 공기량을 계산한 뒤, 가변압축비장치(700) 작동, 밸브제어 장치 작동, 과급기 작동, EGR 작동, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 실제 연소실에 도달할 것으로 예상되는 공기량을 재계산한다.
가변압축비장치(700) 작동에 의해 변경된 피스톤(P)의 상사점 및 하사점에 따라 변동된 연소실 체적 및 실린더(500) 체적으로부터 공기량이 1차 계산된다(S110). 1차 계산시에, 앞서 센서 신호에 의해 계산된 공기량, 인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 도출되는 흡기압, 흡기량이 변수로써 활용된다.
그리고, 1차 계산된 공기량이 쓰로틀 밸브의 개도량 변화에 따라 2차 계산된다(S120). 쓰로틀 밸브의 개도량에 따라, 인테이크 매니폴드(IM)로 유입되는 공기량이 실시간으로 변동된다. 미리 준비된 계산식에 1차 계산된 공기량, 쓰로틀 밸브의 개도량, 인테이크 매니폴드(IM)에 장착된 센서에서 발생된 신호가 변수로 대입돼 공기량이 2차 계산된다.
2차 계산된 공기량은 자동차 주행 상태에 따라 3차 계산된다(S130). 밸브제어장치(600)에 의해 아킨슨 사이클이 모사될 경우에는, 압축 행정 중 밸브제어장치(600) 작동에 의해 실린더(500)에 유입되었다가 인테이크 매니폴드(IM)로 이동될 것으로 추정된 공기량이 3차 공기량 계산의 변수로 활용된다. 아킨슨 사이클 모사시 적용되도록 미리 준비된 계산식에, 2차 계산된 공기량, 압축 행정 중 인테이크 매니폴드(IM)로 이동될 것으로 추정된 공기량이 변수로써 대입돼 공기량이 3차 계산된다.
EGR 작동 중에는, EGR 작동시 흡기파이프(I)로 순환될 것으로 추정되는 순환가스량이 3차 공기량 계산의 변수로 활용된다. EGR 작동시 적용되도록 미리 준비된 계산식에, 2차 계산된 공기량, 추정되는 순환가스량이 변수로써 대입돼 공기량이 3차 계산된다.
흡기파이프(I)에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 경우에는, 컴프레셔 작동에 의한 과급량이 3차 공기량 계산의 변수로 활용된다. 과급시 적용되도록 미리 준비된 계산식에, 2차 계산된 공기량, 과급량이 변수로써 대입돼 공기량이 3차 계산된다.
퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 흡기파이프(I)에 증발가스가 유입될 경우에는, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 흡기파이프(I)에 주입될 것으로 추정된 증발가스양이 3차 공기량 계산의 변수로 활용된다. 증발가스 퍼지 시에 적용되도록 미리 준비된 계산식에, 2차 계산된 공기량, 증발가스양이 변수로써 대입돼 공기량이 3차 계산된다.
밸브제어장치(600), EGR, 과급기, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400)가 특정 조합으로 작동할 경우에는, 특정 조합에 맞춰 준비된 특정 계산식에, 2차 계산된 공기량 외에, 압축 행정 중 인테이크 매니폴드(IM)로 이동될 것으로 추정된 공기량, 추정되는 순환가스량, 과급량, 증발가스양 중 2개 이상이 변수로써 대입돼 공기량이 3차 계산된다.
목표 퍼지량을 계산하는 단계(S200)에서는, 캐니스터(100)에 흡착된 증발가스의 양으로부터 퍼지 처리되어야할 증발가스의 목표 퍼지량이 계산된다. 목표 퍼지량이 0일 경우, 목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프(300)가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브(400)가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계(S300) 이하가 생략된다. 그리고, 앞서 산출된 3차 계산된 공기량에 맞춰 연료 분사량이 조절된다.
목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프(300)가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브(400)가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계(S300)에서는, 앞서 기술한 바와 같이, 제1압력센서(210)에서 발생된 신호와, 제2압력센서(220)에서 발생된 신호를 비교해 퍼지펌프(300)와 퍼지밸브(400) 사이에 농축된 증발가스의 농도 및 밀도가 계산된다. 퍼지밸브(400)의 개도량 및 개폐타이밍에 의해 퍼지라인(200)에서 흡기파이프(I)로 유입되는 증발가스의 양, 밀도, 증발가스의 농도 등이 계산된다. 목표퍼지유량이 충족되도록 제1압력센서(210) 및 제2압력센서(220)에서 생성된 신호에 따라 퍼지펌프(300)의 회전수, 퍼지밸브(400)의 개도량 및 개도타이밍이 변경된다.
목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프(300)가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브(400)가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계(S300) 수행 후, 목표 퍼지량이 충족되면, 연료분사량이 계산되는 단계(S400)가 수행된다.
연료분사량이 계산되는 단계(S400)에서는, 실린더(500)에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 실린더(500)에 주입된 공기량, 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산된다. 연료분사량은 미리 준비된 맵, 테이블, 계산식에 주행시 각종 센서를 통해 획득된 신호, 3차 계산된 공기량 그리고 연소실에 도달한 탄화수소의 양이 변수로 대입돼 결정된다. 연료분사량이 연소실에 도달한, 탄화수소의 양, 3차 계산된 공기량에 의해 결정되므로, 연료분사량이 과한 상황 발생이 방지된다.
연료분사량이 보정되는 단계(S500)에서는, 엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 연료분사량이 보정된다. 보상맵은 엔진에 발생되는 부하, 각종 신호를 통해 획득된 신호를 변수로하는 계산식에 의해 변경될 수 있다.
학습데이터로써 대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 탄화수소의 양, 연료분사량이 저장된다. 현재 주행 중인 상태에서 획득된 대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 실린더(500)에 도달한 탄화수소의 양이 학습데이터에 대입되고 저장된 연료분사량이 도출된다. 보상맵을 따라 보정된 연료분사량은, 학습데이터로부터 도출된 연료분사량에 따라 보정된다.일 예에 따르면, 압축비 변경에 따라, 연소실에 흡기되는 공기량 변동에 종속적으로 증발가스의 양이 변경되더라도, 연료분사량을 조절해 농후한 연소가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 방법은, 가변압축비장치(700) 작동에 의해 변경된 피스톤(P)의 상사점 및 하사점에 따라 압축비가 변동되고 연소실 체적 또는 실린더(500) 체적이 변동되는 단계(S1100)와, 변동된 연소실 체적 또는 실린더(500) 체적으로부터 실린더(500)에 주입되는 공기량이 계산되는 단계(S1200)와, 퍼지펌프(300) 및 퍼지밸브(400) 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계(S1300)와, 목표 퍼지량이 충족되도록 퍼지펌프(300)가 특정 회전수로 작동하고, 퍼지밸브(400)가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계(S1400)와, 목표퍼지량 충족시 체적이 변동된 실린더(500)에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 실린더(500)에 주입된 공기량, 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계(S1500)와, 엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 연료분사량이 보정되는 단계(S1600)를 포함한다.
실린더(500)에 주입되는 공기량은, 압축 행정 중 밸브제어장치(600) 작동에 의해 실린더(500)에 유입되었다가 인테이크 매니폴드(IM)로 이동될 것으로 추정된 공기량에 따라 보상되거나, 흡기파이프(I)에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 과급량에 따라 보상된다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 액티브 퍼지 시스템 및 액티브 퍼지 방법에 따르면, 압축비가 변경되고, 흡배기가 제어되고, 과급기가 작동되는 중에 증발가스가 처리되더라도, 변동된 흡기량 및 연소실에 유입되는 증발가스의 양에 따라 연료분사량이 조절되므로, 농후한 연소가 방지되고, 미연가스가 배기되는 것이 방지된다.
특히, 가변압축비장치(700), 밸브제어장치(600), EGR, 과급기, 퍼지펌프(300)에 의해 연소실에 도달하는 공기량, 순환가스량, 증발가스에 포함된 탄화수소량 등을 감안해 점화 직전 흡기량을 산출하고, 연료분사량을 계산한 뒤, 계산된 연료분사량을 분사하게 되므로, 배기가스에 포함된 산소량을 적정한 수준으로 유지 가능하다.
100: 캐니스터 200: 퍼지라인
210: 제1압력센서 220: 제2압력센서
300: 퍼지펌프 400: 퍼지밸브
500: 실린더 600: 밸브제어장치
700: 가변압축비장치 T: 연료탱크
I: 흡기파이프 V1: 흡기밸브
V2: 배기밸브 P: 피스톤
R: 커넥팅로드 S: 크랭크축
IM: 인테이크 매니폴드

Claims (19)

  1. 연료탱크에서 발생된 증발가스가 포집되는 캐니스터;
    상기 캐니스터와 흡기파이프를 연결하는 퍼지라인;
    상기 퍼지라인에 장착된 퍼지펌프;
    상기 퍼지펌프와 상기 흡기파이프 사이에 위치하도록 상기 퍼지라인에 장착된 퍼지밸브;
    상기 흡기파이프와 연결된 실린더;
    상기 실린더 상부에 구비된 흡기밸브와 배기밸브의 작동 타이밍, 작동 유지 시간, 작동 정도를 가변하는 밸브제어장치;
    상기 실린더를 왕복하는 피스톤의 상사점 또는 하사점을 가변하도록 상기 피스톤과 연결된 커넥팅로드 및 크랭크축에 장착된 가변압축비장치를 포함하는 액티브 퍼지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지펌프와 상기 퍼지밸브 사이에 위치하도록 상기 퍼지라인에 제1압력센서가 구비되고,
    상기 캐니스터와 상기 퍼지펌프 사이에 위치하도록 상기 퍼지라인에 제2압력센서가 구비되고,
    상기 제1압력센서 및 상기 제2압력센서에서 생성된 신호에 따라 상기 퍼지펌프의 회전수, 상기 퍼지밸브의 개도량 및 개도타이밍이 변경되는, 액티브 퍼지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브제어장치는,
    압축행정 중에 상기 흡기밸브의 닫힘 타이밍을 지각시켜 압축비를 팽창비에 비해 작게 유도하는, 액티브 퍼지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가변압축비장치는,
    엔진이 저중부하영역에서 작동중이면 상기 피스톤의 상사점을 최대화 시켜 압축비를 증가시키고,
    상기 엔진 RPM이 고속인 영역이면 상기 피스톤의 상사점을 최소화시켜 압축비를 감소시키는, 액티브 퍼지 시스템.
  5. 청구항 1에 기재된 액티브 퍼지 시스템을 이용하는 액티브 퍼지 방법으로서,
    연료분사 전에 상기 실린더에 주입된 공기량을 계산하는 단계;
    상기 퍼지펌프 및 상기 퍼지밸브 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계;
    상기 목표 퍼지량이 충족되도록 상기 퍼지펌프가 특정 회전수로 작동하고, 상기 퍼지밸브가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계;
    상기 목표퍼지량 충족시 상기 실린더에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 상기 실린더에 주입된 공기량, 상기 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계를 포함하는 액티브 퍼지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    인테이크 매니폴드에 장착된 센서에서 발생된 신호로부터 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공기량이 도출되도록 미리 준비된 흡기량 맵에 상기 신호가 대입되는, 액티브 퍼지 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    상기 가변압축비장치 작동에 의해 변경된 상기 피스톤의 상사점 및 하사점에 따라 변동된 연소실 체적 및 실린더 체적으로부터 1차 계산되고,
    쓰로틀 밸브의 개도량 변화에 따라, 상기 1차 계산된 상기 공기량을 보상함으로써 2차 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    압축 행정 중 상기 밸브제어장치 작동에 의해 상기 실린더에 유입되었다가 인테이크 매니폴드로 이동될 것으로 추정된 공기량에 따라, 상기 2차 계산된 공기량을 보상함으로써 3차 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    EGR 작동시 상기 흡기파이프로 순환될 것으로 추정되는 순환가스량에 따라, 상기 2차 계산된 상기 공기량을 보상함으로써 3차 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    상기 흡기파이프에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 과급량에 따라, 상기 2차 계산된 상기 공기량을 보상함으로써 3차 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 실린더에 주입된 공기량은,
    상기 퍼지펌프 및 상기 퍼지밸브 작동에 의해 상기 흡기파이프에 유입될 것으로 추정되는 상기 증발가스의 양에 따라, 상기 2차 계산된 상기 공기량을 보상함으로써 3차 계산되는, 액티브 퍼지 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 가변압축비장치는,
    엔진 RPM, 토크 맵에 따라 상기 피스톤의 상사점 또는 하사점을 변경해 압축비를 변동시키는, 액티브 퍼지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 상기 연료분사량이 보정되는 단계를 더 포함하는, 액티브 퍼지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 탄화수소의 양, 연료분사량이 학습데이터로써 저장되고,
    현재 주행 중인 상태에서 획득된 대기 온도, 냉각수 온도, 배기가스에 포함된 산소량, 상기 실린더에 도달한 탄화수소의 양이 상기 학습데이터에 대입돼 상기 학습데이터에 저장된 연료분사량이 도출되고,
    상기 보상맵에 따라 보정된 연료분사량은 상기 학습데이터로부터 도출된 연료분사량에 따라 보정되는, 액티브 퍼지 방법.
  16. 청구항 1에 기재된 액티브 퍼지 시스템을 이용하는 액티브 퍼지 방법으로서,
    상기 가변압축비장치 작동에 의해 변경된 상기 피스톤의 상사점 및 하사점에 따라 압축비가 변동되고 연소실 체적 또는 실린더 체적이 변동되는 단계;
    변동된 상기 연소실 체적 또는 상기 실린더 체적으로부터 상기 실린더에 주입되는 공기량이 계산되는 단계;
    상기 퍼지펌프 및 상기 퍼지밸브 작동에 의해 처리되어야할 목표 퍼지량을 계산하는 단계;
    상기 목표 퍼지량이 충족되도록 상기 퍼지펌프가 특정 회전수로 작동하고, 상기 퍼지밸브가 특정 개도량 및 특정 개폐타이밍으로 작동하는 단계;
    상기 목표퍼지량 충족시 체적이 변동된 상기 실린더에 도달한 탄화수소의 양을 계산하고, 상기 실린더에 주입된 공기량, 상기 탄화수소의 양에 따라 연료분사량이 계산되는 단계를 포함하는 액티브 퍼지 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    엔진 RPM 별로 미리 정해진 보상맵에 따라 상기 연료분사량이 보정되는 단계를 더 포함하는, 액티브 퍼지 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 실린더에 주입되는 공기량은,
    압축 행정 중 상기 밸브제어장치 작동에 의해 상기 실린더에 유입되었다가 인테이크 매니폴드로 이동될 것으로 추정된 공기량에 따라 보상되거나,
    상기 흡기파이프에 장착된 컴프레셔 작동에 의해 과급될 것으로 추정되는 과급량에 따라 보상되는, 액티브 퍼지 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 가변압축비장치는,
    엔진 RPM, 토크 맵에 따라 상기 피스톤의 상사점 또는 하사점을 변경해 압축비를 변동시키는, 액티브 퍼지 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040023161A (ko) 2002-09-11 2004-03-18 현대자동차주식회사 자동차의 연료 증발가스 제어 시스템 및 제어방법
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Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040023161A (ko) 2002-09-11 2004-03-18 현대자동차주식회사 자동차의 연료 증발가스 제어 시스템 및 제어방법
KR20080044529A (ko) 2006-11-16 2008-05-21 현대자동차주식회사 연속 가변 밸브 리프트 장치
KR20090104498A (ko) 2008-03-31 2009-10-06 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
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