KR970008660B1 - 연료 증발 가스 억지 장치의 진단 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

연료 증발 가스 억지 장치의 진단 장치

제1도는 본 발명의 청구범위에 대응하는 도면.

제2도는 1실시예의 시스템도.

제3도는 이상 진단을 설명하기 위한 흐름도.

제4도는 타이머 값 TM1에 대한 기준값 TM1'의 특성도.

제5도는 퍼어즈(purge) 라인의 부압화에서 폐쇄후의 퍼어즈 라인 압력이 되돌아올때 까지를 도시하는 파형도.

제6도는 종래예의 시스템도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,31 : 연료 탱크 2,6,33,37 : 통로

3,34 : 체크 밸브 4,32 : 캐니스터

7 : 흡기 조리개 밸브 8,36 :흡기관

9,38 :퍼어즈(purge) 밸브 11,39 : 드레인 컷트 밸브

12 ; 바이패스 밸브 13 : 다이어프램 액츄에이터

14 : 퍼어즈 컷트 밸브 21 : 콘트롤 유닛

22 : 압력센서 23 : 연소 온도센서

24 : 수온세서 35 : 흡기 조리개

40 : 압력 검출 수단 41 : 압력 저하 제어 수단

42 : 막힘 진단 수단 43 : 진단 조건 판정 수단

[산업상의 이용분야]

본 발명은 연료 증발 가스 억제 장치의 진단 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

차량의 연료 탱크내에서 증발한 연료가 대기중에 방출되는 것을 방지하기 위해 엔진의 정지시에 증발 연료를 캐니스터내의 활성탄에 흡착시켜두고, 엔진의 운전중에 발생하는 흡입 부압을 이용해서 캐니스터에 도입한 외기로 증발 연료를 캐니스터내의 활성탄에서 이탈시켜 흡기 통로로 유도하도록 한 연료 증발 가스 억지 장치를 설치하고 있다.

그러나, 연료 탱크로부터 흡기관까지의 배관(이하 퍼어즈 라인이라함)의 도중에 구멍이 뚫리거나 파이프의 접합 부분의 봉합이 불량으로 되면 증발 연료가 대기중으로 방출되어 버린다.

여기서, 예를 들면 Environmental Protection Agency(EPA[미국환경보호청])나 California Air Resources Board(CARB[캘리포니아주 대기 자원국])은 퍼어즈 라인으로부터의 증발 연료의 새는 량이 허용치 이하인가 어떤가를 진단하고 허용량을 넘을 경우에는 대책을 강구하여 증발 연료의 대기중의 방출을 미연에 방지하는 것을 요구함과 함께, 그 새어나옴 진단 장치나 누설 진단의 방법을 제안하고 있다.

이와 같은 요청을 받아서 제6도에 도시한 장치가 제안되고 있다(일반국 특허출원 헤이세이 4-335859호 참조).

이 장치에서 간단히 새어나옴의 진단 조건으로 캐니스터(4)의 새로운 기체(新氣) 도입로(5)에 설치한 드레인 컷트 밸브(11)를 닫아 퍼어즈 라인의 압력이 예를 들면 -20mmHg까지 부압화하면, 누설이 있고 없음에 따라 퍼어즈 라인의 압력이 제5도와 같이 달리 변화한다. 퍼어즈 라인의 압력이 -20mmHg에 이른 후에 퍼어즈 밸브를 닫고 퍼어즈 라인을 폐쇄하여 이 폐쇄로부터의 퍼어즈 라인의 압력이 자연스럽게 되돌아감에 대해서도 누설이 있고 없음에 따라 달리 변화한다.

여기에서 누설이 있는 경우에 퍼어즈 라인의 압력이 -20mmHg에서 0mmHg(대기압)로 되돌아가는데에 요하는 시간을 기준값 TM1'로 하여 미리 정해두면, 퍼어즈 라인의 폐쇄의 타이밍에서 계측한 시간이 기준값 TM1'와 일치한 때의 퍼어즈 라인 압력 검출치가 대기압 부근이면 퍼어즈 라인에 누설이 있음이 진단되는 것이다.

[발명이 해결할려고 하는 과제]

그런데, 예를 들면 퍼어즈 라인에 막힘이 발생한 경우, 제5도에 도시하는 바와 같이 퍼어즈 밸브가 열려도 퍼어즈 라인의 압력이 거의 내려가지 아니할 가능성이 있으나, 상기 퍼어즈 라인의 누설 진단에서 퍼어즈 라인을 폐쇄하여 저하한 압력이 대기압으로 되돌아갈 때까지의 퍼어즈 라인의 압력 변화를 보아 진단을 하기 때문에 퍼어즈 라인이 막혔는가 어떤가를 진단할 수가 없다.

여기에서 본 발명은 퍼어즈 라인이 막혔는가 어떤가를 확실히 진단할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 연료 증발 가스 억제 장치의 진단 장치는 제1도에 도시하는 바와 같이 연료를 저류하는 연료 탱크(31)와, 증발 연료를 흡착하는 캐니스터(32)와, 상기 연료 탱크(31)내에서 증발 연료를 상기 캐니스터(32)에 유도하는 통로(33)와, 상기 캐니스터(32)에서 상기 연료 탱크(31)로의 역류를 저지하는 체크 밸브(34)와, 상기 캐니스터(32)와 흡기조리개 밸브(35)의 하류의 흡기관(36)을 연통하는 통로(37)와,이 통로(37)를 개폐하는 퍼어즈 밸브(38)와, 상기 캐니스터(32)에 새로운 기체를 도입하는 통로를 개폐하는 드레인 컷트 밸브(39)와, 퍼어즈 라인의 압력을 검출하는 수단(40)과, 퍼어즈 라인의 이상을 진단하는 조건에 있는가 어떤가를 판정하는 수단(43)과, 이 진단 조건으로 되면 상기 퍼어즈 밸브(38)를 열어줌과 동시에 드레인 컷트 밸브(39)를 닫는 압력 저하 제어 수단(41)과, 퍼어즈라인에 막힌 곳이 있는가 어떤가를 이 압력 저하 제어를 개시하여서부터 소정 시간 경과한 후에 상기 압력 검출 수단(40)으로부터의 신호에 따라 진단하는 수단(42)을 설치한다.

[작용]

퍼어즈 라인이 막혔을 경우 퍼어즈 배브(38)가 열려도 퍼어즈 라인의 압력이 거의 내려가지 아니하기 때문에 퍼어즈 밸브(38)를 열어줌과 함께 드레인 컷트 밸브(39)를 닫는 압력 저하 제어를 개시하면서부터 소정 시간 경과한 후에 압력 검출 수단(40)으로부터의 신호에 의거해서 퍼어즈 라인의 압력이 거의 저하하지 않은 경우에 퍼어즈 라인이 막힌 것으로 판정할 수가 있다.

[실시예]

제2도에 있어서 (1)은 연료를 저장 및 흐르게 하는 연료 탱크이며, (4)는 캐니스터이며, 연료 탱크(1)내에서 증발한 연료는 통로(2)를 거쳐 캐니스터(4)에 유도되어 캐니스터(4)내의 활성탄(4a)에 흡착된다. (3)은 캐니스터(4)로부터 연료 탱크(1)로의 역류를 저지하는 체크 밸브이다.

캐니스터(4)는 또한 흡기 조리개 밸브(7)의 하부의 흡기관(8)과 통로(6)에서 연통되고 이 통로(6)에 스텝 모터로 구동되는 항상 닫힌 퍼어즈 밸브(9)가 설치된다.

일정 조건(예를 들면 장치가 데워짐 (난기)후에 낮은 부하 범위)에서, 콘트롤 유닛(21)으로부터의 신호를 받아 퍼어즈 밸브(9)가 열리면 조리개 밸브 하류에 발생하는 흡입 부압에 의해 캐니스터(4)의 하부(도면에서는 캐니스터(4)의 상부에 표시되어 있음)에 설치한 새로운 기체 도입로(5)로부터 새로운 기체가 캐니스터(4)내에 유도된다. 이 새로운 기체는 활성탄(4a)에서 이탈된 증발 연료와 함께 흡기관(8)내에 도입되고 연소실에서 연소된다.

한편, 새로운 기체 도입로(5)에 항상 열린 드레인 컷트 밸브(11)가 설치된다. 이것은 후술하는 바와 같이 퍼어즈 라인(연료 탱크(1)에서 흡기관(8)까지의 배관)을 닫힌 공간으로 하기 위한 것이다.

상기 체크 밸브(3)에는 이것에 병렬로 항상 닫힌 바이패스 밸브(12)가 설치된다. 이것은 체크 밸브(3)가 닫힌 상태에서 체크 밸브(3)의 밸브 열림 압력 미만의 압력이 연료 탱크(1)에서 체크 밸브(3)까지의 통로에 잔류하게 되어 퍼어즈 라인을 부압하는 경우 방해되므로, 바이패스 배브(12)를 열어줌으로써 연료 탱크(1)에서 체크 밸브(12)까지의 배관도 부압화하기 때문이다.

퍼어즈 밸브(9)와 직렬로 항상 닫힌 다이어프램 액츄에이터(13)를 설치하고 있는 것은 퍼어즈 밸브(9)가 고장난 경우 안정 보장(fail-safe)을 위해서이다. 고장에 의해 퍼어즈 밸브(9)가 열리면 장치를 데우는 중에도 퍼어즈 가스(활성탄으로부터 이탈된 증발 연료와 새로운 기체의 혼합된 가스를 말함)가 도입되게 되어 혼합이 지나친 농도로 된다. 인젝터(15)로부터 분사 공급하는 연료량은 주로 수온에 의해 정해지는데 퍼어즈 가스의 몫이 완전히 고려되어 있지 아니하기 때문이다. 따라서, 퍼어즈 가스를 흡기관(8)에 도입하는 조건 이외의 조건에서는 항상 닫힌 다이어프램 액츄에이터(13)로 통로(6)를 차단함으로써, 퍼어즈 가스를 흡기관(8)에 도입하는 조건이외에서 퍼어즈 가스가 흡기관(8)에 도입되는 일이 없도록 한다.

또한, 퍼어즈 밸브(9)를 열어서 퍼어즈 가스를 도입하는 조건이 되면, 퍼어즈 컷트 밸브(14)를 동시에 열어 조리개 밸브 하부의 흡기관 부압을 다이어프램 액츄에이터(13)의 부압 작동실에 유도하면, 이 부압으로 리턴 스프링에 대항해서 다이어프램이 도면에서 위편으로 이끌리고 통로(6)가 열린다.

마이크로 컴퓨터로 이루어진 콘트롤 유닛(21)에서는 상기 4개의 밸브(퍼어즈 밸브(9), 드레인 컷트밸브(11), 바이패스 밸브(12), 퍼어즈 컷트 밸브(14))를 개폐 제어함으로써 퍼어즈 라인에 누설이 있는가 없는가의 진단을 엔진의 운전중에 행한다. 진단의 빈도는 1회 운전시에 1회 정도로 한다.

이 누설 진단은 퍼어즈 라인을 소정 값까지 부압화한 상태에서 폐쇄하면 폐쇄한 후의 퍼어즈 라인의 압력이 자연히 대기압으로 되돌아가는 것을 이용한 것으로, 상세한 내용은 제3도에 도시된다.

또한, 이 누설 진단을 위해 퍼어즈 라인의 압력을 검출하는 압력 센서(22)가 연료 탱크(1)의 위쪽 벽에, 또한 연소 온도 센서(23)가 연료 탱크(1)내에 설치되고, 이들의 온도 신호가 수온 센서(24), 회전수 센서(25), 공기 흐름계로부터의 신호와 함께 콘트롤 유닛(21)에 입력되어 있다.

제3도에 있어서, 먼저 FCNT2의 값을 본다(단계 1). 플래그 FCNT2의 초기치가 "0"이면, 단계 2로 진행하여 수온, 연소, 온도 및 운전 영역에 대해서 다음의 조건이 성립하고 있는가 없는가를 확인한다.

(가) 장치를 데운후일 것. 소량의 연료량만이 공급된 장치의 가열중에 퍼어즈 가스를 도입하면 공연비가 크게 변화해 버려 회전의 안정성에 큰 영향을 준다.

(나) 어느 정도 일소되는 연소 온도(예를 들면, -10℃ 보다 높은 온도)일 것.

(다) 고회전 고부하 범위가 아닐 것. 이 운전 영역에서는 조리개 밸브 하류의 흡입 부압이 충분히 발달하지 않기 때문이다.

상기 조건 모두를 만족시키는 경우는 누설 진단 가능 조건이라 하여 플래그 FCNT1의 값을 본다(단계 4).

플래그 FCNT1의 값도 초기치는 "0"이므로, 드레인 컷트 밸브(11)를 닫고 퍼어즈 밸브(9), 바이패스 밸브(12) 및 퍼어즈 컷트 밸브(14)의 3개의 밸브를 열어 퍼어즈 라인을 부압화 한다(단계 5). 드레인 컷트 밸브(11)가 닫힘으로서 퍼어즈 라인이 닫힌 공간으로 되고 퍼어즈 컷트 밸브(14)가 열려진다(흡입 부압이 다이어프램 액츄에이터(13)의 작동실로 유도되어 액츄에이터(13)가 통로(6)를 연다). 또한, 퍼어즈 밸브(9)가 열림으로서 퍼어즈 라인에 흡입 부압이 유도(퍼어즈 라인의 공기가 흡입되는)되는 것이다.

이 부압화에서 퍼어즈 라인의 압력은 대기압에서 서서히 작아짐으로 압력 센서(22)로부터의 압력 P과 소정압(예를 들면 -20mmHg)을 비교하고, P≥-20mmHg의 상태에서는 타이머 값 TM1을 카운트업함과 함께 플래그 FCNT1의 값을 "1"로 한다(단계 6,16,17). 타이머 값 TM1에서 P이 -20mmHg로 내려가는데 필요한 시간을 측정하는 것이다. 또한 FCNT=1은 타이머 값 TM1의 카운트업 중임을 지시하는 것으로 카운트업중은 단계 5를 건너뛴다(단계 4,6).

한편, P<-20mmHg로 되면 퍼어즈 밸브(9)를 닫음으로서 퍼어즈 라인을 폐쇄하고 타이머값 TM2를 카운트업한다(단계 8,9). 이 타이머값 TM2에 의해 이번에는 퍼어즈 라인을 폐쇄한 후로부터의 시간을 계측하는 것이다.

또한 P<-20mmHg로 된 타이밍에서의 타이머값 TM1에서 제4도를 내용으로 하는 표를 참조하여 기준값 TM1'을 구하고 있으며(단계 7), 이 기준값 TM1'와 타이머값 TM2의 비교에 의해, TM2=TM1' 동안에는 플래그 FCNT2의 값을 "1"로 한다(단계 10,15). FCNT2=1은 타이머값 TM2의 카운트업중임을 지시하는 것으로 카운트업중은 단계 2 내지 8을 건너뛴다(단계 1,9).

TM2=TM1'로 되면 압력 P이 소정 범위(예를 들면 0±5mmHg의 범위)에 있는가 없는가를 보아서 -5mmHg≤P<+5mmHg이면 퍼어즈 라인에 누설이 있다(도면에서는 NG로 표시함)고 판단하고, 이 범위에 있지 아니하면 누설이 없다는(도면에서는 OK로 표시함) 것으로 진단한다(단계 11,12, 단계 11,13).

제5도에 있어서 실선으로 표시한 바와 같이 퍼어즈 라인에 누설이 없을 때는 재빠르게 압력이 -20mmHg까지 내려가 폐쇄 후는 매우 완만하게 되돌아간다. 퍼어즈 라인에 누설이 있으면 일점쇄선과 같이 이번에는 -20mmHg까지 내려가는데 시간이 걸려 폐쇄후에 압력이 되돌아갈 때는 시간이 걸리지 아니한다. 여기에서 퍼어즈 라인에 누설이 있는 경우에 퍼어즈 라인의 폐쇄에서 대기압(0mmHg)으로 되돌아갈 때까지의 시간을 기준값(즉 TM1'일 것)으로 미리 정해두면, TM2=TM1'로 되었을 때 -5mmHg≤P<+5mmHg면 누설이 있다고 판단된다. 또한, 제4도의 특성도 제5도에 의거하는 것으로 타이머값 TM1이 커질수록 대기압으로 되돌아가는 시간이 짧아지므로 이것에 맞추어서 기준값 TM1'를 짧게 하고 있는 것이다.

이 진단후는 후처리로서(단계 14) 진단에서 사용한 각 밸브, 각 플래그, 각 타이머값을 통상 상태로 되돌린다. 즉, TM1=0, TM2=0, FCNT1=0, FCNT2-0로 함과동시에, 예를 들어, 진단후의 상태가 퍼어징 조건이 아닐 때에는, 퍼어즈 컷트 밸브(14)는 닫힌 상태, 드레인 컷트 밸브(11)는 열린 상태, 바이패스 밸브(12)는 닫힌 상태, 퍼어즈 밸브(9)는 닫힌 상태가 된다.

상기 부압화로부터 FCNT2=1로 될때까지 누설 진단의 조건이 아닌때에도 각 밸브, 플래그, 타이머값을 통상 상태로 되돌린다(단계 1,2,20). 이 경우는 TM2=0와 FCNT2=0이 없는 점만이 후처리와 다르다.

그런데, 예를 들면 퍼어즈 라인이 막힌 경우 퍼어즈 밸브(9)가 열려도 제5도에 파선으로 도시하는 바와 같이 라인의 압력이 거의 내려가지 아니할 가능성이 있으나, 상기 퍼어즈 라인의 누설 진단에서는 퍼어즈 라인을 폐쇄한 후의 퍼어즈 라인의 압력 변화를 보아서 진단하기 때문에 퍼어즈 라인이 막혔는가 어떤가를 진단할 수가 없다.

이것에 대처하기 위해 콘트롤 유닛(21)에서는 드레인 컷트 밸브(11)를 닫고 퍼어즈 밸브(9), 바이패스 밸브(12) 및 퍼어즈 컷트 밸브(14)의 3개의 밸브를 열고서부터의 경과 시간을 나타내는 타이머값 TM1이 압력 P가 -20mmHg로 내려가는 일없이 소정치 t(예를들면 30초)를 초과한 경우, 압력 P이 소정치 P1(예를 들면 -20mmHg)에 도달하지 않은 경우에 퍼어즈 라인이 막혔다고(도면에서는 NG로 표시) 판단하며(단계 18,19,12), 이 범위에 있지 아니하면 상기 단계(6 내지 11)으로 진행해서 퍼어즈 라인의 누설을 진단한다.

퍼어즈 라인에 큰 구멍이 뚫린 경우나 퍼어즈량이 많은 경우에, 압력 P이 저하하는데에 시간이 걸리나 미리 실험 등에 의해 구해지는 데이타로부터 소정치 t와 P1을 각각 적정 값으로 설정하므로서 이들의 경우를 퍼어즈 라인이 막혔다고 잘못 진단하는 것을 피할 수 있다.

[발명의 효과]

본 발명은 연료 증발 가스 억제 장치의 진단 장치에 있어서, 퍼어즈 라인의 이상 진단 가능 조건에 있는가 아닌가를 판단하고 이 진단 조건에 해당되면 퍼어즈 밸브를 열어줌과 동시에 드레인 컷트 밸브를 닫는 압력 저하 제어를 행하고, 퍼어즈 라인이 막혔는가 어떤가를 이 압력 저하 제어를 개시함으로써 소정의 시간 경과후에 퍼어즈 라인의 압력 변화에 의거해서 진단하도록 구성하였기 때문에 퍼어즈 라인이 막혔는가 어떤가를 확실하게 진달할 수가 있다.

Claims (1)

1. 연료를 저류하는 연료 탱크와, 증발 연료를 흡착하는 캐니스터와, 상기 연료 탱크내에서 증발한 연료를 상기 캐니스터로 유도하는 통로와, 상기 캐니스터로부터 상기 연료 탱크로의 역류를 저지하는 체크 밸브와, 상기 캐니스터와 흡기 조리개 밸브의 하류의 흡기관을 연통하는 통로와, 상기 통로를 개폐하는 퍼어즈 밸브와, 상기 캐니스터에 새로운 기체를 도입하는 통로를 개폐하는 드레인 컷트 밸브를 갖춘 연료 증발 가스 억제 장치에 있어서, 퍼어즈 라인의 압력을 검출하는 수단과, 퍼어즈 라인의 이상을 진단하는 조건에 있는가 어떤가를 판정하는 수단과, 상기 진단 조건에 해당되면 상기 퍼어즈 밸브를 열어줌과 함께 드레인 컷트 밸브를 닫는 압력 저하 제어 수단과, 상기 압력 저하 제어를 개시해서 소정시간을 경과한 후에 상기 압력 검출 수단으로부터의 신호에 의거해서 퍼어즈 라인에 막힘이 있는가 없는가를 진단하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연료 증발 가스 억지 장치의 진단 장치.