KR20220154405A - 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법 및 진단 시스템 - Google Patents

듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법 및 진단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법 및 진단 시스템에 관한 발명에다. 본 발명에서는, 듀얼 퍼지 시스템의 퍼지 밸브가 열림 또는 닫힘 상태에 있을 때, 부압 형성 장치에서의 압력을 측정하고, 해당 압력을 미리 정해진 기준값과 비교함으로써, 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 닫힘 고착 또는 열림 고착 고장 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래 싱글 퍼지 시스템의 고장 진단 방법에 의해서는 고장 발생 여부의 판단이 곤란하였던 듀얼 퍼지 시스템 내의 2차 퍼지 라인과 관련된 부품의 고장 발생 여부를, 간이한 방법으로 판정할 수 있다

Description

듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법 및 진단 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING FAULT OF DUAL PURGE SYSTEM}
본 발명은 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법 및 진단 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는, 엔진 부압에 의해 증발 가스 퍼지가 불가한 부스팅 영역에서 부압을 형성하여 증발 가스를 퍼지하는 부압 형성 장치 내의 압력을 이용하여 듀얼 퍼지 시스템의 고장을 진단하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
자동차의 출력, 토크를 높이면서 연비 향상을 도모하기 위하여, 자동차에 터보 차저가 장착되고 있다. 터보 차저는 배기파이프에 장착된 차져가 배기가스에 의해 회전하게 되면, 흡기파이프에 장착된 컴프레셔가 종속적으로 회전하며 흡기되는 공기를 압축하는 장치이다. 터보 차저를 통해 흡기가 압축되므로, 더 많은 양의 공기를 연소실에 과급할 수 있고, 더 많은 연료를 연소시킬 수 있게 된다.
한편, 연료탱크에서 증발된 증발가스가 대기로 방출되는 것을 방지하기 위하여 종래 차량에는 싱글 퍼지 시스템이 적용되고 있다. 싱글 퍼지 시스템에서 증발 가스는 캐니스터에 포집된다. 그리고, 캐니스터는 퍼지라인을 통해 흡기파이프와 연결되고, 흡기파이프에 발생되는 흡기압에 의해서 캐니스터에 포집된 증발가스가 퍼지라인을 통해서 흡기파이프로 이동되어 엔진으로 유입되게 된다.
그런데, 터보 차저가 작동될 경우, 흡기파이프에는 대기압과 같거나 대기압 보다 높은 압력이 발생되므로, 엔진에서 발생하는 부압만으로는 흡기파이프에 충분한 흡기압이 발생하기 어렵고, 오히려 흡기파이프에서 퍼지라인으로 흡기가 이동될 가능성이 있다.
이러한 점을 감안하여, 특허문헌 1과 같은 듀얼 퍼지 시스템이 개발되었다. 듀얼 퍼지 시스템에서는, 통상 운전 영역에서는 싱글 퍼지 시스템과 같이 흡기압에 의해 증발 가스를 퍼지하되, 흡기압 발생이 어려운 부스팅 영역에서는 이젝터와 같은 별도의 부압 형성 장치를 이용하여 증발 가스를 강제로 퍼지하고 있다.
한편, 북미 OBD 법규에서는 퍼지 시스템의 고장을 모니터링하도록 규정하고 있으며, 엔진으로의 퍼지 불가 여부 및 시스템 내 리크 발생 여부를 모니터링하도록 강제하고 있다.
그런데, 상기한 듀얼 퍼지 시스템을 적용한 차량에 대해서도 마찬가지로 OBD 법규에 의해 엔진으로의 퍼지 불가 여부를 모니터링해야 하는데, 상기한 바와 같이, 듀얼 퍼지 시스템은 기존의 싱글 퍼지 시스템에 부압 형성 장치, 부압 라인, 재순환 라인등 추가의 구성 부품이 추가되고, 부스팅 영역에서의 퍼지 기능이 추가되므로, 기존의 진단 방법에 추가하여, 추가된 구성에서의 고장 발생 여부를 모니터링 하기 위한 새로운 진단 방법 및 시스템이 요구된다.
이와 관련하여 특허문헌 2에서는 연료 탱크 압력 차이를 기반으로 산출된 압력 변화값을 기준값과 대비하여 엔진 부압 형상 라인에서의 고장을 판정하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 상기한 특허문헌 2에서 개시된 바와 같이 고장 진단을 위해 연료 탱크 압력을 사용하는 경우, 연료 증발압이나, 캐니스터 밸브(canister close valve, CCV) 작동 여부 등 관련 부품이나 환경 조건에 따라 진단 결과가 영향을 받기 때문에 다른 조건들과는 무관하게 퍼지 시스템만의 이상 여부를 판정하기 곤란한 문제가 있다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제2020-0118298호 (2020.10.15.) 특허문헌 2: 대한민국 공개특허공보 제2020-0068795호(2020.06.16.)
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 싱글 퍼지 시스템의 고장 진단 방법에 의해서는 진단이 곤란한 부스팅 영역에서의 퍼지 불가 여부를 진단할 수 있고, 외부 환경 조건과 무관하게 퍼지 시스템만의 이상 여부를 판정할 수 있는 진단 방법 및 진단 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법은, 퍼지 밸브와 스로틀 밸브 하류측의 과급 라인을 연결하고, 흡기계의 흡기압에 의한 퍼지 가스가 흐르는 1차 퍼지 라인과, 퍼지 밸브와 터보 차저 상류측의 급기 라인에 구비된 부압 형성 장치를 연결하고, 터보 차저의 부스팅 시에 상기 부압 형성 장치에 의해 형성되는 강제 부압에 의해 퍼지 가스가 흐르는 2차 퍼지 라인과, 터보 차저의 후단과 상기 부압 형성 장치를 연결하여, 터보 차저의 전단으로 과급 공기를 재순환하는 재순환 라인을 구비하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장을 진단하는 방법으로서, 컨트롤러가, 퍼지 밸브의 열림 또는 닫힘 상태에 있어서, 부압 형성 장치에 의해 형성되는 압력을 측정하는 압력 측정 단계; 압력 측정 단계에서 측정된 압력을 미리 정해진 기준값과 비교하여, 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 닫힘 고착 또는 열림 고착 고장 발생 여부를 판정하는 고장 진단 단계; 고장 진단 단계에서 고장이 발생한 것으로 진단되는 경우, 고장 상황을 경고하는 경고 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기한 기준값은 터보 차저의 부스팅 압력에 따라 결정되는 값으로 설정될 수 있다.
바람직하게는, 압력 측정 단계에서는, 퍼지 밸브가 열린 상태에서 부압 형성 장치에서의 압력을 측정하고 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이 미리 정해진 최소 기준값보다 작은 경우 상기 2차 퍼지 라인에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다.
또는, 압력 측정 단계에서는, 퍼지 밸브가 닫힌 상태에서 부압 형성 장치에 의해 형성되는 압력을 측정하고, 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이 미리 정해진 최대 기준값보다 큰 경우 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 열림 고착 또는 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
고장 개소 및 고장 항목을 보다 구체적으로 판정하기 위해서, 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이 대기압 이상인 경우 부압 형성 장치와 급기 라인을 연결하는 연결부에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
또는, 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이, 대기압과, 대기압보다 낮은 미리 정해진 제1 기준값 사이에 있는 경우, 재순환 라인 또는 부압 형성 장치와 급기 라인을 연결하는 연결부에 열림 고착 고장이 발생하였거나, 또는 재순환 라인에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
또는, 고장 진단 단계에서는, 측정된 압력이, 최대 기준값보다 크고, 제1 기준값보다 작은 경우, 2차 퍼지 라인에 열림 고착 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
퍼지 밸브의 상태가, 실행하고자 하는 진단 방법을 실시하기 위한 적합한 상태가 아닌 경우, 압력 측정 단계를 실시하기 전에, 퍼지 밸브가 닫히거나 또는 열리도록 퍼지 밸브를 임의로 구동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 오진단을 방지하기 위하여, 운전자에 의해 가속 페달이 팁 아웃(tip-out)되는 경우, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 퍼지 밸브가 닫힌 상태 또는 열린 상태 중 어느 한 상태에 있도록 상기 퍼지 밸브를 제어한 후 상기 압력 측정 단계 및 상기 고장 진단 단계를 실시하는 제1 고장 진단 단계 및 퍼지 밸브가 닫힌 상태 또는 열린 상태 중 제1 고장 진단 단계에서 제어된 상태와는 다른 상태가 되도록 상기 퍼지 밸브를 제어한 후, 력 측정 단계 및 고장 진단 단계를 실시하는 제2 고장 진단 단계를 순차로 실시하고, 제1 고장 진단 단계 및 제2 고장 진단 단계에서의 진단 결과 모두 정상인 것으로 판정되는 경우, 듀얼 퍼지 시스템이 정상인 것으로 판정할 수도 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고장 진단 시스템은, 퍼지 밸브와 스로틀 밸브 하류측의 과급 라인을 연결하고, 엔진의 부압에 의한 퍼지 가스가 흐르는 1차 퍼지 라인과, 퍼지 밸브와 터보 차저 상류측의 급기 라인에 구비된 부압 형성 장치를 연결하고, 터보 차저의 부스팅 시에 부압 형성 장치에 의해 형성되는 강제 부압에 의해 퍼지 가스가 흐르는 2차 퍼지 라인과, 터보 차저의 후단과 상기 부압 형성 장치를 연결하여, 터보 차저의 전단으로 과급 공기를 재순환하는 재순환 라인을 구비하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장을 진단하는 시스템으로서, 부압 형성 장치에 구비되어, 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 검출하기 위한 압력 센서부; 센서부에 의해 측정된 부압 형성 장치에서의 압력을 미리 정해진 기준값과 대비하여 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 닫힘 고착 또는 열림 고착 고장 발생 여부를 판정하는 컨트롤러; 및 컨트롤러에 의해 듀얼 퍼지 시스템에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 고장 상황을 경고하는 표시를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 컨트롤러는, 고장 판정을 위해, 퍼지 밸브가 완전히 닫힘 상태 또는 완전히 열림 상태에 있도록 퍼지 밸브를 임의로 제어할 수 있다.
상기한 본 발명에 따르면, 퍼지 밸브가 특정 상태에 있을 때의 부압 형성 장치 내의 압력을 이용하여, 종래 싱글 퍼지 시스템의 진단 방법에서는 고장 여부 판정이 곤란한 부스팅 영역에서의 듀얼 퍼지 시스템의 고장 여부를 진단할 수 있다.
또한, 고장 발생 진단 시에 고장 발생 개소 및 고장 발생 내용과 관련된 구체적인 진단 결과를 운전자에게 통지함으로써, 운전자로 하여금 교체나 수리가 필요한 개소를 용이하게 파악하도록 하여 수리에 필요한 시간이나 비용을 절감할 수 있다.
또한, 퍼지 밸브가 완전히 닫혀 있거나 완전히 열린 2가지 상태에서의 부압 형성 장치 내부 압력을 모니터링하는 방법에 의해 고장 진단을 수행하고 있는바, 비교적 간단한 방법에 의해 고장 검출이 가능하다. 그리고, 연료 탱크 압력 센서를 이용한 진단 방식에 비해, 듀얼 퍼지 시스템 이외의 다른 부품이나 연료 특성 등 외부 조건에 의한 진단 결과의 왜곡을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 진단 방법 및 진단 시스템이 적용되는 차량용 듀얼 퍼지 시스템의 전체 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단을 위한 시스템의 구성도.
도 3은 재순환 라인의 차압에 따른 이젝터 압력의 변화를 나타내는 그래프
도 4는 고장 항목별 이젝터 압력의 크기를 나타내는 표.
도 5는 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법의 다른 바람직한 실시예를 나타내는 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진단 방법 및 진단 시스템이 적용되는 차량용 듀얼 퍼지 시스템의 전체 구성을 도시한 구성도이다.
터보 차저가 구비된 차량에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어 클리너(80)를 통해 급기 라인으로 유입된 외기가, 터보 차저의 컴프레서(81)를 통해 압축되고, 인터쿨러(82)에 의해 냉각된 다음 과급 라인을 통해 엔진(50)에 유입된다. 그리고, 엔진(50)으로 유입되는 압축 공기의 유량은 스로틀 밸브(83)에 의해 제어된다.
연료 탱크(10)는 차량의 연료를 저장하도록 구성되고, 연료 탱크(10) 내에 저장된 연료가 기화함에 따라 증발가스가 발생한다.
캐니스터(20)는 연료 탱크(10)에서 발생된 증발 가스를, 예컨대 활성탄(activated-carbon) 등에 의해 포집한다.
퍼지 밸브(30)는 캐니스터(20)에 의해 포집된 증발 가스가, 후술하는 1차 퍼지 라인(40) 또는 2차 퍼지 라인(60)을 통해 엔진(50)으로 퍼지될 수 있도록, 퍼지 라인과 캐니스터(20) 사이에 구비된다. 퍼지 밸브(30)는 듀티 제어를 통해 개도 시점 및 개도량을 조절하여 각 퍼지 라인으로 유입되는 증발 가스의 유량을 능동적으로 조절할 수 있다.
1차 퍼지 라인(40)은 퍼지 밸브(30)로부터 분기되어 엔진(50)과 스로틀 밸브(83)의 하류측을 연결하는 흡기계의 과급 라인에 연결된다. 따라서, 후술하는 제어부(100)의 제어 듀티 신호에 따라 퍼지 밸브(30)가 개방되는 경우, 엔진(50)의 구동 시에 발생하는 흡기 부압에 따른 흡인력에 의해 캐니스터(20)에 포집된 증발 가스가 엔진(50)으로 퍼지될 수 있도록 한다.
2차 퍼지 라인(60)은 퍼지 밸브(30)로부터 분기되어, 컴프레서(81)의 상류 측의 급기 라인에 연결된 부압 형성 장치(71)와 연결된다. 따라서, 제어부(100)의 제어 듀티 신호에 따라 퍼지 밸브(30)가 개방되는 경우, 후술하는 부압 형성 장치(71)에 의해 형성된 부압에 따른 흡인력에 의해 캐니스터(20)에 포집된 증발 가스가, 급기 라인과 이어진 과급 라인을 통해 엔진(50)으로 퍼지될 수 있도록 한다.
재순환 라인(70)은, 스로틀 밸브(83)의 상류 측 과급 라인으로부터 분기되고, 전술한 부압 형성 장치(71)와 연결되어, 터보 차저의 컴프레서(81)에 의해 압축된 공기를 컴프레서(81)의 전단으로 재순환시킨다.
부압 형성 장치(71)는 부압을 형성하여 캐니스터(20)에 포집된 증발 가스가 퍼징될 수 있도록 하는 흡인력을 제공하는 장치로서, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 이젝터(71)가 사용될 수 있다. 이젝터(71)는 재순환 라인(70)을 통해 유입되는 고압의 과급 공기를 구동 유체(motive fluid)로 하고, 과급 공기의 압력 에너지를 이용하여 2차 퍼지 라인(60)으로부터 유입되는 증발 가스가 급기 라인으로 이송될 수 있도록 한다.
이젝터 압력 센서(72)는 이젝터(71)에 장착되어, 이젝터(71)의 압력을 측정한다. 이젝터 압력 센서(72)에 의해 측정된 이젝터(71)의 압력은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 이젝터(71)에서 발생하는 부압이 클수록 작은 값을 나타내며, 이젝터(71)에 의해 부압이 발생하지 않는 경우 대기압 수준을 나타내게 된다.
그리고, 1차 퍼지 라인(40)과 2차 퍼지 라인(60)에는 각각 증발가스가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 제1 체크밸브(41) 및 제2 체크밸브(61)가 구비된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 진단 방법 및 진단 시스템이 적용되는 듀얼 퍼지 시스템에서는, 터보 차저가 동작하지 않는 통상 운전 영역에서는, 캐니스터(20)로부터 탈착되어 퍼지 밸브(30)로 유입되는 증발가스가, 엔진(50)에서 발생하는 부압에 따른 흡입력에 의해, 1차 퍼지 라인으로부터 엔진(50)으로 퍼지된다.
그런데, 터보 차저가 동작하는 부스팅 영역에서는, 과급 라인에서의 압력이 높아지기 때문에 과급 라인 내의 흡입력에 의해 증발가스를 퍼지하기 곤란해 진다. 듀얼 퍼지 시스템에서는, 이러한 부스팅 영역에서는, 캐니스터(20)로부터 탈착되어 퍼지 밸브(30)로 유입되는 증발가스가, 재순환 라인(70)을 통해 재순환되는 과급 공기를 구동 유체로 하는 부압 형성 장치(71)에서 발생하는 부압에 의해, 2차 퍼지 라인으로부터 엔진(50)으로 퍼지될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단을 위한 시스템의 구성도이다. 이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 시스템에 대해서 상세히 설명한다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 시스템은, 전술한 이젝터 압력 센서(72), 제어부(ECU)(100) 및 표시부(200)로 구성된다.
전술한 바와 같이, 이젝터 압력 센서(72)는, 퍼지 밸브(30)가 닫혀 있거나 또는 열려 있는 상태에서 이젝터(71)의 압력을 측정한다.
제어부(100)는, 센서 신호 처리부(101), 고장 모니터링 및 판정부(102) 및 고장 출력부(103)를 구비한다.
제어부(100)의 센서 신호 처리부(101)에서는, 이젝터 압력 센서(72)로부터 입력된 이젝터 압력 센서 신호를 디지털 신호로 변환하고, 소정의 대역 필터에 의해 주파수 성분을 분리하고 증폭하는 과정을 통해 노이즈를 제거한다.
고장 모니터링 및 판정부(102)에서는 센서 신호 처리부(101)에서 신호 처리된 이젝터 압력값을 미리 저장된 소정의 기준값과 대비하여 듀얼 퍼지 시스템에서의 고장 발생 여부를 판정한다.
전술한 바와 같이, 이젝터(71)는 부스팅 영역에서 재순환 라인(70)을 통해 유입되는 고압의 과급 공기를 구동 유체(motive fluid)로 하고, 과급 공기의 압력 에너지를 이용하여 2차 퍼지 라인으로 유입되는 증발 가스가 급기 라인으로 이송되도록 한다. 따라서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 재순환 라인을 통과하는 과급 공기의 차압이 증가함에 따라 이젝터(71)에 생성되는 부압이 커지게 되어, 이젝터(71)의 압력은 대기압과 대비하여 낮아진다.
그런데, 부스팅 영역 운전 시 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태가 되면, 퍼지 밸브(30)로부터 2차 퍼지 라인(60)을 통한 증발 가스의 공급이 중단되게 되는바, 도 3에서 도시된 바와 같이, 퍼지 밸브(30)가 개방된 상태에 비하여 더 큰 크기의 부압이 형성된다(즉 이젝터(71)의 압력이 더 낮아지게 된다).
따라서, 만약 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태임에도 불구하고, 이젝터(71)에 의해 충분한 부압이 형성되지 않거나 또는 형성되는 부압의 크기가 작은 경우에는 듀얼 퍼지 시스템 내부에 고장이 발생한 것으로 추정할 수 있다. 따라서, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태에서 이젝터(71)의 압력값을 미리 정해진 기준값과 대비함으로써 듀얼 퍼지 시스템 내부에 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
또한, 마찬가지로, 퍼지 밸브(30)가 완전히 열린 상태 임에도 불구하고, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태와 마찬가지의 크기의 부압이 이젝터(71)에 의해 생성되는 경우에도 듀얼 퍼지 시스템 내부에 고장이 발생한 것으로 추정할 수 있다. 따라서, 퍼지 밸브(30)가 완전히 열린 상태에서 이젝터(71)의 압력값을 미리 정해진 기준값과 대비함으로써, 마찬가지로 듀얼 퍼지 시스템 내부에 고장이 발생한 것으로 판정할 수 있다. 상기한 제어부(100)에서의 고장 발생 판정 방법의 상세에 관해서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 추후에 설명하기로 한다.
고장 출력부(103)는, 고장 모니터링 및 판정부(102)에서 듀얼 퍼지 시스템 내부에 고장이 발생한 것으로 판정한 경우, 표시부(200)로 하여금 운전자에 경고하도록 하는 출력 신호를 표시부(200)에 송신한다.
상기한 제어부(100)는 차량에 구비된 컴퓨터의 형태로 실현되는 컨트롤러일 수 있다. 그 경우, 이 제어 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 읽어 들여, 실행함으로써 실현해도 된다. 또한, 여기에서 말하는 「컴퓨터 시스템」이란, 차량에 내장된 컴퓨터 시스템이며, OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하는 것으로 한다. 또한, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉서블 디스크, 광학 자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 휴대용 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 말한다. 또한 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함해도 된다. 또한 상기 프로그램은, 상술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 되고, 또한 상술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 된다.
표시부(200)는 운전자에게 듀얼 퍼지 시스템에 고장이 발생한 사실을 경고하기 위한 수단으로서, 바람직하게는 차량의 클러스터일 수 있다. 그러나, 표시부(200)는 시각적 표시 장치로 국한되지 않으며, 음성이나 경고음을 발생시켜 운전자에게 경고하는 스피커일 수도 있다.
도 5는, 퍼지 밸브(30)를 닫힌 상태로 한 경우에 실시되는 고장 진단 방법에 관한 일 실시예를 나타내는 순서도이고, 도 6은, 퍼지 밸브(30)를 열린 상태로 한 경우에 실시되는 고장 진단 방법에 관한 일 실시예를 나타내는 순서도이다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명에 따른 고장 진단 방법의 바람직한 실시예에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 도 5를 참조하여, 퍼지 밸브(30)를 닫힌 상태로 한 경우에 실시되는 고장 진단 방법에 관한 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(100)는, 엔진(50)이 부스팅 상태에 있는지 여부를 판정한다(S10). 부스팅 여부는, 컴프레서(81) 또는 도시되지 않은 터빈의 회전수 또는 과급 공기의 공기압등을 측정하여 판단하거나, 또는 제어부(100)로부터 터보 차저에 구동 신호를 송신한 경우에 부스팅 상태에 있는 것으로 판단한다. 차량이 부스팅 운전 영역에 있지 않으면, 이젝터(71)에 의해 충분한 부압을 형성하기 위한 과급 공기를 공급할 수 없기 때문에 고장 진단을 정확히 수행하기 어렵다. 따라서, 본 발명에 따른 고장 진단 방법에서는 차량이 부스팅 운전 영역에 있는 경우에 한해 진단을 수행한다.
엔진(50)이 부스팅 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 제어부(100)는 퍼지 밸브(30)가 닫힘 상태에 있는 지 여부를 판정한다(S11). 퍼지 밸브(30)가 닫힘 상태에 있지 않은 경우, 제어부(100)는 퍼지 밸브(30)가 닫히는 방향으로 듀티 신호를 송신하여, 퍼지 밸브(30)를 임의로 구동시킬 수 있다. 다만 운전 영역에 따라 퍼지 밸브(30)가 닫혀 있는 시간이 충분히 존재하는 경우, 임의로 퍼지 밸브(30)를 구동시킬 필요 없이, 퍼지 밸브(30)가 닫혀 있는 시간 대에 진단을 수행하면 된다. 그리고, 정확한 진단을 위해서는 퍼지 밸브(30)의 개도가 0%, 즉 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태에서 진단을 수행하는 것이 바람직하다.
퍼지 밸브(30)가 닫힘 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 제어부(100)는 이젝터 압력 센서(72)의 측정값을 미리 정해진 기준값과 대비하고(S12), 대비 결과에 따라 고장 여부를 판정한다(S13).
전술한 바와 같이, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힘 상태에 있는 경우, 이젝터(71)에는 더 큰 부압이 형성되기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 이젝터(71)의 압력은 퍼지 밸브(30)가 열려 있는 상태와 대비하여 더 작아지게 된다. 그런데, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힘 상태에 있음에도 불구하고, 부압이 발생하지 않거나, 부족한 경우, 이젝터(71)의 압력이 그보다 커지게 된다. 따라서, 제어부(100)는 단계 S12에서 측정된 압력과 미리 정해진 최대 기준값(즉, 퍼지 밸브(30)가 닫힘 상태에 있는 경우에 가능한 최대 압력값)과 대비하여, 측정된 압력이 최대 기준값보다 큰 경우 단계 13에서 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 열림 고착 또는 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다. 한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 퍼지 밸브(30)가 닫힘 상태에 있을 때 정상적인 이젝터(71)의 압력은 재순환 라인(70)의 양단 간에 작용하는 차압에 따라 달라진다. 따라서, 상기한 최대 기준값은 재순환 라인(70)에 설치된 압력 센서 등을 통해 얻어진 차압 값에 따라 상이하게 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 도 4에 도시된 그래프를 참조하면, 측정된 압력이 최대 기준값보다 큰 경우에, 고장 발생 개소 및 고장 내용에 따라 측정된 압력의 크기가 달라진다.
예컨대, 이젝터(71)와 급기 라인을 연결하는 연결부에 이물질로 인해 막히는 등의 닫힘 고착 고장이 발생한 경우에는 이젝터(71)에는 통상의 부압보다 훨씬 큰 부압이 발생하여 대기압 이상이 된다. 따라서, 단계 S12에서 측정된 압력을, 대기압과 비교하여, 해당 압력이 대기압 이상인 경우, 단계 S13에서는, 이젝터(71)와 급기 라인을 연결하는 연결부에 이물질로 인해 막히는 등의 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다.
또한, 재순환 라인(70)을 형성하는 호스 내부에 이물질등이 존재하여 막히는 등의 닫힘 고착 고장이 발생한 경우에는, 이젝터(71)에 충분한 구동 유체를 공급할 수 없게 되는바, 이젝터(71)는 충분한 양의 부압을 형성할 수 없게 된다. 따라서, 이젝터 압력은 대기압에 가까운 압력을 나타내게 된다. 또한, 재순환 라인(70)을 형성하는 호스가 빠지는 등의 열림 고착 고장이 발생하는 경우에도 이젝터(71)의 일단이 대기압에 노출되는 상태가 되는 바, 이 경우에도 이젝터 압력은 대기압에 가까운 압력을 나타내게 된다. 그리고, 이젝터(71)와 급기 라인을 연결하는 연결부를 형성하는 호스가 빠지는 등의 열림 고착 고장이 발생하는 경우에도, 이젝터(71)의 일단이 대기압에 노출되는바, 이 경우에도 이젝터 압력은 대기압에 가까운 압력을 나타내게 된다.
따라서, 단계 S12에서 측정된 압력을, 대기압과 비교하여, 해당 압력이 대기압과, 대기압보다 낮은 미리 정해진 제1 기준값 사이에 있는 경우, 단계 S13에서는, 이젝터(71)와 급기 라인을 연결하는 연결부에 이물질로 인해 막히는 등의 닫힘 고착 고장이 발생하거나, 해당 재순환 라인을 구성하는 호스가 빠지는 등의 열림 고착 고장이 발생하였거나, 이젝터(71)와 급기 라인을 연결하는 연결부에 열림 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다.
한편, 2차 퍼지 라인(60)을 형성하는 호스가 빠지는 등의 열림 고착 고장이 발생되는 경우, 재순환 라인(70)을 통해 공급되는 과급 공기에 의해 일정 정도의 부압은 형성되나, 퍼지 밸브(30)가 닫힌 상태와 비교해서는 작은 양의 부압이 형성된다. 따라서, 이젝터 압력은 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태에서의 통상 압력(PpcsvClose)과 압력이 커지게 된다. 따라서, 단계 S12에서 측정된 압력이 미리 정해진 최대 기준값(퍼지 밸브가 닫힌 상태에서의 압력의 최대값)보다 크고, 전술한 제1 기준값보다 작은 경우, 제2 퍼지 라인에 열림 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다.
단계 S13에서 듀얼 퍼지 시스템에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 제어부(100)의 고장 출력부(103)는 표시부(200)에 출력 신호를 송신하여, 고장 내용을 운전자에게 경고하도록 한다. 경고 시에는, 단순히 듀얼 퍼지 시스템에 이상이 발생한 사실을 음성 정보나 시각 정보로 경고할 수도 있으나, 전술한 바와 같이, 고장 발생이 추정되는 개소 및 고장 내용을 구체적으로 클러스터 등에 표시해도 좋다. 또한, 바람직하게는, 고장 내용과 관련된 고장 코드를 도시되지 않은 정비코드 저장부에 저장한다. 이 경우, 운전자가 고장 발생 사실을 인지하여 정비소를 방문하게 되면, 정비사는 ECU 스캐너를 통해 정비코드 저장부에 저장된 고장 코드를 읽어 들임으로서, 해당 차량의 고장 발생 개소를 곧바로 확인할 수 있다. 따라서, 다른 정상 부품의 불필요한 교체 없이 곧바로 문제가 있는 부품을 교체하도록 할 수 있어, 오정비로 인한 불필요한 비용의 증가나 시간의 소모를 감소시킬 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 달리, 도 6에서는, 퍼지 밸브(30)를 열림 상태로 한 경우에 실시되는 고장 진단 방법에 관한 실시예를 도시하고 있다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 도 6에서 도시된 실시예에서도, 먼저 제어부(100)는, 엔진(50)이 부스팅 상태에 있는지 여부(S20)를 판정한다.
엔진(50)이 부스팅 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 제어부(100)는 퍼지 밸브(30)가 열림 상태에 있는 지 여부를 판정한다(S21). 퍼지 밸브(30)가 열림 상태에 있지 않은 경우, 제어부(100)는 퍼지 밸브(30)가 열리는 방향으로 듀티 신호를 송신하여, 퍼지 밸브(30)를 임의로 구동시킬 수 있다. 다만 운전 영역에 따라 퍼지 밸브(30)가 열려 있는 시간이 충분히 존재하는 경우, 임의로 퍼지 밸브(30)를 구동시킬 필요 없이, 퍼지 밸브(30)가 열려있는 시간 대에 진단을 수행하면 된다. 그리고, 정확한 진단을 위해서는 퍼지 밸브(30)의 개도가 100%, 즉 퍼지 밸브(30)가 완전히 열린 상태에서 진단을 수행하는 것이 바람직하다.
퍼지 밸브(30)가 열림 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 제어부(100)는 이젝터 압력 센서(72)의 측정값을 미리 정해진 기준값과 대비하고(S22), 대비 결과에 따라 고장 여부를 판정한다(S23).
퍼지 밸브(30)가 완전히 열림 상태에 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 2차 퍼지 라인(60)으로부터 유입되는 증발가스량이 증가하여 이젝터(71)에 의해 발생하는 부압의 크기가 감소하게 된다. 따라서, 그 상태에서의 통상적인 이젝터 압력(PpcsvOpen)은, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태에서의 통상 압력(PpcsvClose)과 압력보다 크다.
그런데, 2차 퍼지 라인(60)을 형성하는 호스 내부가 이물질에 의해 막히는 등의 막힘 고착 고장이 발생하는 경우, 2차 퍼지 라인(60)으로부터 증발 가스 공급이 중단되어, 마치 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫혀 있는 상태와 마찬가지의 부압이 이젝터(71)에 의해 형성되게 된다. 즉, 이젝터 압력은 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태에서의 통상 압력(PpcsvClose)과 유사하게 된다. 따라서, 단계 S22에서 측정된 압력이 미리 정해진 최소 기준값(퍼지 밸브가 열린 상태에서의 압력의 최소값)보다 작은 경우, 제2 퍼지 라인에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정한다(S23).
단계 S23에서 듀얼 퍼지 시스템에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 도 5에서 도시된 실시예의 단계 S13과 마찬가지로, 제어부(100)의 고장 출력부(103)는 표시부(200)에 출력 신호를 송신하여, 고장 내용을 운전자에게 경고한다(S24).
상기한 도 5에서 도시된 실시예와 도 6에서 도시된 실시예는, 운전 영역에 따라 각각 퍼지 밸브(30)가 완전히 열려 있는 상태 또는 완전히 닫혀 있는 상태에 있는 경우에 각각 실시해도 된다. 또는, 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫혀 있는 상태에 있거나, 그러한 상태에 있도록 제어부(100)가 임의로 퍼지 밸브(30)를 제어한 다음 도 5에서 도시된 진단 방법에 따라 고장 발생 여부를 진단한 다음 퍼지 밸브(30)가 완전히 열린 상태가 되도록 제어부(100)가 임의로 퍼지 밸브(30)를 제어하고, 도 6에 도시된 진단 방법에 따라 고장 발생 여부를 진단해도 된다. 이 경우, 도 5 및 도 6에서 도시된 진단 방법을 사용하여 진단한 결과 어느 경우에도 정상인 것으로 판정되는 경우, 듀얼 퍼지 시스템이 정상인 것으로 판정해도 된다. 또한, 그 반대로 퍼지 밸브(30)가 완전히 열린 상태에서 도 6에 도시된 진단 방법에 따라 고장 발생 여부를 진단한 다음, 다음 퍼지 밸브(30)가 완전히 닫힌 상태가 되도록 제어부(100)가 임의로 퍼지 밸브(30)를 제어하고, 도 5에 도시된 진단 방법에 따라 고장 발생 여부를 진단해도 된다.
한편, 부스팅 영역에서 운전 중 운전자가 가속 페달을 팁 아웃(tip-out)하는 경우 등에서는, 흡기계에서의 압력이 급격하게 감소하게 된다. 따라서, 이러한 경우에는, 엔진(50)에서 발생하는 부압에 의해 퍼지 밸브(30)를 통과한 증발 가스의 일부가 1차 퍼지 라인(40)을 통과하여 흐르게 된다. 따라서, 상기한 진단 방법을 이용하여 고장 여부를 판정하는 경우 오진단이 발생할 가능성이 높은바, 이러한 경우에, 제어부(100)는 고장 진단을 중단한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 고장 진단 방법에 따르면, 퍼지 밸브(30)가 닫혀 있거나 열려 있는 상태에서 이젝터(71)의 압력을 측정한다고 하는 간이한 방법으로, 듀얼 퍼지 시스템 내의 2차 퍼지 라인과 관련된 부품의 고장 발생 여부를 판정할 수 있다. 한편, 1차 퍼지 라인과 관련된 고장 발생 여부는 종래 싱글 퍼지 시스템에 따른 고장 진단 방법에 따라 수행하여도 된다.
10: 연료 탱크 20: 캐니스터
30: 퍼지 밸브 40: 1차 퍼지 라인
41: 제1 체크밸브 50: 엔진
60: 2차 퍼지 라인 61: 제2 체크밸브
70: 재순환 라인 71: 이젝터 (부압 형성 장치)
72: 이젝터 압력 센서 80: 에어 클리너
81: 컴프레서 82: 인터쿨러
83: 스로틀 밸브 100: 제어부(ECU)
200 표시부

Claims (12)

  1. 퍼지 밸브와 스로틀 밸브 하류측의 과급 라인을 연결하고, 흡기계의 흡기압에 의한 퍼지 가스가 흐르는 1차 퍼지 라인과,
    상기 퍼지 밸브와 터보 차저 상류측의 급기 라인에 구비된 부압 형성 장치를 연결하고, 상기 터보 차저의 부스팅 시에 상기 부압 형성 장치에 의해 형성되는 강제 부압에 의해 퍼지 가스가 흐르는 2차 퍼지 라인과,
    상기 터보 차저의 후단과 상기 부압 형성 장치를 연결하여, 상기 터보 차저의 전단으로 과급 공기를 재순환하는 재순환 라인을 구비하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장을 진단하는 방법으로서,
    컨트롤러가, 상기 퍼지 밸브의 열림 또는 닫힘 상태에 있어서, 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 측정하는 압력 측정 단계;
    상기 압력 측정 단계에서 측정된 상기 압력을 미리 정해진 기준값과 비교하여, 상기 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 닫힘 고착 또는 열림 고착 고장 발생 여부를 판정하는 고장 진단 단계; 및
    상기 고장 진단 단계에서 고장이 발생한 것으로 진단되는 경우, 고장 상황을 경고하는 경고 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값은 터보 차저의 부스팅 압력에 따라 결정되는 값인, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 측정 단계에서는, 퍼지 밸브가 열린 상태에서 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 측정하고,
    상기 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이 미리 정해진 최소 기준값보다 작은 경우 상기 2차 퍼지 라인에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 측정 단계에서는, 퍼지 밸브가 닫힌 상태에서 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 측정하고,
    상기 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이 미리 정해진 최대 기준값보다 큰 경우 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 열림 고착 또는 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이, 대기압 이상인 경우 상기 부압 형성 장치와 상기 급기 라인을 연결하는 연결부에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 고장 진단 단계에서는, 측정된 상기 압력이, 대기압과, 대기압보다 낮은 미리 정해진 제1 기준값 사이에 있는 경우, 상기 재순환 라인 또는 상기 부압 형성 장치와 상기 급기 라인을 연결하는 연결부에 열림 고착 고장이 발생하였거나, 또는 상기 재순환 라인에 닫힘 고착 고장이 발생한 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고장 진단 단계에서는, 측정된 압력이, 상기 최대 기준값보다 크고, 상기 제1 기준값보다 작은 경우, 상기 2차 퍼지 라인에 열림 고착 고장이 발생한 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 측정 단계를 실시하기 전에, 상기 퍼지 밸브가 닫히거나 또는 열리도록 상기 퍼지 밸브를 임의로 구동하는 단계를 더 포함하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    운전자에 의해 가속 페달이 팁 아웃(tip-out)되는 경우, 상기 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단을 중단하는 단계를 더 포함하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 퍼지 밸브가 닫힌 상태 또는 열린 상태 중 어느 한 상태에 있도록 상기 퍼지 밸브를 제어한 후 상기 압력 측정 단계 및 상기 고장 진단 단계를 실시하는 제1 고장 진단 단계 및
    상기 퍼지 밸브가 닫힌 상태 또는 열린 상태 중 상기 제1 고장 진단 단계에서 제어된 상태와는 다른 상태가 되도록 상기 퍼지 밸브를 제어한 후, 상기 압력 측정 단계 및 상기 고장 진단 단계를 실시하는 제2 고장 진단 단계를 순차로 실시하고,
    상기 제1 고장 진단 단계 및 상기 제2 고장 진단 단계에서의 진단 결과 모두 정상인 것으로 판정되는 경우, 듀얼 퍼지 시스템이 정상인 것으로 판정하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 방법.
  11. 퍼지 밸브와 스로틀 밸브 하류측의 과급 라인을 연결하고, 엔진의 부압에 의한 퍼지 가스가 흐르는 1차 퍼지 라인과,
    상기 퍼지 밸브와 터보 차저 상류측의 급기 라인에 구비된 부압 형성 장치를 연결하고, 상기 터보 차저의 부스팅 시에 상기 부압 형성 장치에 의해 형성되는 강제 부압에 의해 퍼지 가스가 흐르는 2차 퍼지 라인과,
    상기 터보 차저의 후단과 상기 부압 형성 장치를 연결하여, 상기 터보 차저의 전단으로 과급 공기를 재순환하는 재순환 라인을 구비하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장을 진단하는 시스템으로서,
    상기 부압 형성 장치에 구비되어, 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 검출하기 위한 압력 센서부;
    상기 센서부에 의해 측정된 상기 부압 형성 장치에서의 압력을 미리 정해진 기준값과 대비하여 상기 듀얼 퍼지 시스템을 구성하는 라인에 닫힘 고착 또는 열림 고착 고장 발생 여부를 판정하는 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러에 의해 상기 듀얼 퍼지 시스템에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 고장 상황을 경고하는 표시를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 고장 판정을 위해, 상기 퍼지 밸브가 완전히 닫힘 상태 또는 완전히 열림 상태에 있도록 상기 퍼지 밸브를 임의로 제어하는, 듀얼 퍼지 시스템의 고장 진단 시스템.
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