KR101646457B1 - 솔레노이드 밸브 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

유체가 유입되는 하나의 유입구와 유입된 유체가 유출되도록 하는 복수의 유출구가 연장 형성된 밸브바디; 및 상기 유입구로 유입된 유체가 제어부에 의해 선택적으로 하나의 유출구를 통해 유출되도록 하는 가변개폐수단을 포함하는 솔레노이드 밸브가 소개된다.

Description

솔레노이드 밸브 및 그 제어방법 {SOLENOID VALVE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 솔레노이드 밸브의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 연료탱크에서 증발되는 연료증발가스를 캐니스터에 포집하였다가 퍼지(PURGE)시키는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(PCSV, PURGE CONTROL SOLENOID VALVE)에 관한 것이다.
통상적으로 연료를 사용하여 동작하는 내연기관의 경우에는 연료탱크의 연료가 증발되어 캐니스터에 포집된다. 그후, 엔진의 동작시 일정한 조건에 도달하게 되면, 연료탱크와 흡기매니폴드의 압력 차이에 의해 캐니스터에 포집되어 있던 연료증발가스를 써지탱크로 보내어 퍼지된다.
그러나, 특히 터보차저(30)가 장착된 GDI(GASOLIN DIRECT INJECTION) 엔진(10)의 경우에는 터보 부스팅의 조건에서는 흡기매니폴드(20)의 압력이 매우 높기 때문에, 캐니스터(80)에 포집된 연료증발가스가 퍼지되지 않는다. 따라서, 연료 냄새 문제 및 증발가스 법규 대응을 위해서 터보 GDI 엔진(10)의 경우에는 별도의 방법을 마련해야 한다.
도 1은 종래 차량의 듀얼 퍼지시스템을 도시한 것으로서, 도 1에 도시한 것처럼, 듀얼퍼지 시스템에서는 흡기매니폴드(20) 이외에 에어클리너(40) 후단의 공기 흡입라인에 솔레노이드 밸브(50)가 마련된 퍼지 라인이 추가되어 퍼지하게 된다.
도 2는 종래의 솔레노이드 밸브(50)를 도시한 도면으로서, 밸브바디(56)의 하측 유입구(51)로부터 유입된 유체(연료증발가스)가 엔진(10)의 퍼지조건시 솔레노이드(53)의 작동에 의해 아마추어(55) 및 탄성부재(54)가 동작하여 유출구(52)가 개방됨으로써, 유출구(52)를 통해 유체가 흡기매니폴드(20)측으로 배출되는 것이다.
그러나, 상기한 바와 같은 경우에는 유체의 역류를 방지하기 위해 각각의 퍼지라인에 체크밸브(60a,60b)가 적용되어, 총 2개의 체크밸브(60a,60b)가 적용되어 연료탱크(70)부터 증발되는 연료증발가스를 퍼지하게 되므로, 구성이 복잡하고 역류가능성이 있으며, 냄새가 발생하고 또한, 정상적인 퍼지가 되지 않는 경우가 발생하게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2008-0048770 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구성이 간단하면서도 역류가능성이 없으며, 냄새가 발생하지 않고 또한, 퍼지가 정상적으로 잘 이루어지는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 하나의 유입구와 유입된 유체가 유출되도록 하는 복수의 유출구가 연장 형성된 밸브바디; 및 상기 유입구로 유입된 유체가 제어부에 의해 선택적으로 하나의 유출구를 통해 유출되도록 하는 가변개폐수단을 포함한다.
상기 가변개폐수단은 솔레노이드에 의해 작동되어 상기 유출구를 개방 또는 폐쇄하는 아마추어일 수 있다.
상기 아마추어는 각각 상기 유출구에 대응되는 위치에 마련될 수 있다.
상기 아마추어와 아마추어 사이에는 상기 아마추어의 개폐시 아마추어의 탄성적인 동작을 지지하는 탄성부재가 마련될 수 있다.
상기 아마추어와 아마추어 사이에는 상기 아마추어의 개폐시 아마추어를 지지하는 지지부재가 마련될 수 있다.
상기 아마추어와 밸브바디 사이에는 충격완화부재가 마련될 수 있다.
상기 유출구는 상기 밸브바디의 상측과 하측에 각각 형성되고, 유출구에는 밸브바디의 내측으로 아마추어가 형성되어, 솔레노이드의 작동에 의해 아마추어가 상측 또는 하측으로 동작하여 유출구가 개폐될 수 있다.
상기 유입구에는 상기 밸브바디의 내측으로 가이드부가 연장형성되고, 상기 가이드부에는 솔레노이드가 분할되어 위치될 수 있다.
상기 유출구 중 하나는 엔진의 흡기매니폴드와 연결되고, 다른 하나는 에어클리너의 후단과 연결될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제어방법은 청구항 1항의 솔레노이드 밸브를 제어하는 방법에 있어서, 제어부에 기입력된 기준값과 측정된 흡기매니폴드의 압력값을 비교하는 비교단계; 및 상기 비교단계에서 도출된 결과값에 의해 해당하는 아마추어를 작동하여 유출구를 개방하는 유출구 개방단계;를 포함한다.
상기 비교단계에서는 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 작은 경우, 흡기매니폴드측과 연결된 유출구의 아마추어를 작동하는 결과값을 도출할 수 있다.
상기 유출구 개방단계에서는 상기 비교단계에서 도출된 결과값에 따라 흡기매니폴드측과 연결된 유출구의 아마추어를 동작시켜 유출구를 개방함으로써, 캐니스터의 유체가 흡기매니폴드측으로 배출되도록 제어할 수 있다.
상기 비교단계에서는 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 큰 경우, 에어클리너 후단측과 연결된 유출구의 아마추어를 작동하는 결과값을 도출할 수 있다.
상기 유출구 개방단계에서는 상기 비교단계에서 도출된 결과값에 따라 에어클리너 후단측과 연결된 유출구의 아마추어를 동작시켜 유출구를 개방함으로써, 캐니스터의 유체가 에어클리너 후단측으로 배출되도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 솔레노이드 밸브에 따르면 제어부는 엔진의 작동 조건에 따라 전류의 인가방향을 제어하여 필요한 방향으로 전자기력을 발생시켜 조건에 맞는 증발가스의 흐름 제어가 가능하게 된다. 따라서, 종래의 솔레노이드 밸브와는 달리 흡기매니폴드 및 에어클리너 후단측 퍼지라인으로 공급되는 유체를 각각에 해당하는 출구로 동시에 제어하기 때문에 유체의 역류 방지를 위한 별도의 체크밸브가 불필요하여 체크밸브를 삭제할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 솔레노이드 밸브의 적용시 터보 GDI 엔진을 장착한 차량의 듀얼퍼지 시스템의 구성을 단순화할 수 있고, 체크 밸브 삭제를 통해 원가절감, 품질향상 및 레이아웃 설정 유리 등의 장점을 얻을 수 있게 되는 것이다. 특히, 체크밸브의 막힘, 고착 등의 문제점을 체크밸브를 제거함으로써 근본적으로 예방할 수 있게 된다.
도 1은 종래 차량의 듀얼퍼지 시스템을 도시한 도면.
도 2는 종래의 솔레노이드 밸브를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 도면.
도 4 내지 도 5는 도 3의 작동도.
도 6은 도 3의 제어방법의 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브에 대하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 5는 도 3의 작동도이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 하나의 유입구(110)와 유입된 유체가 유출되도록 하는 복수의 유출구(130)가 연장 형성된 밸브바디(100); 및 상기 유입구(100)로 유입된 유체가 제어부(미도시)에 의해 선택적으로 하나의 유출구(130)를 통해 유출되도록 하는 가변개폐수단을 포함한다.
상기 가변개폐수단은 솔레노이드(300)에 의해 작동되어 상기 유출구(130)를 개방 또는 폐쇄하는 아마추어(500)이되, 상기 아마추어(500)는 각각 상기 유출구(130)에 대응되는 위치에 마련된다.
보다 상세하게는 도 3에 도시한 것처럼, 상기 유출구(130)는 상기 밸브바디(100)의 상측과 하측에 각각 형성되고, 유출구(130)에는 밸브바디(100)의 내측으로 아마추어(500)가 마련되어, 솔레노이드(300)의 작동에 의해 아마추어(500)가 상측 또는 하측으로 동작하여 유출구(130)가 개폐되게 되는 것이 바람직할 것이다.
특히, 상기 유출구(130) 중 하나는 엔진의 흡기매니폴드와 연결되고, 다른 하나는 에어클리너의 후단과 연결되어, 흡기매니폴드의 압력 조건에 따라 제어부가 흡기매니폴드측 혹은 에어클리너 후단측과 연결된 유출구(130)의 아마추어(500)가 동작되도록 제어함으로써, 종래의 흡기매니폴드측으로만 퍼지가 가능하여 흡기매니폴드의 압력이 높아 정상적으로 퍼지가 되지 않는 문제를 근본적으로 제거하게 된다.
그리고, 상기 아마추어(500a)와 아마추어(500b) 사이에는 상기 아마추어(500)의 개폐시 아마추어(500)의 탄성적인 동작을 지지하는 탄성부재(600)가 마련되고, 탄성부재(600)의 측방 즉, 상기 아마추어(500a)와 아마추어(500b) 사이에는 상기 아마추어(500)의 개폐시 아마추어(500)를 지지하는 지지부재(700)가 마련되어, 상기 아마추어(500)의 동작을 가이드하게된다. 상기 지지부재(700)는 일종의 스토퍼로서, 상기 유출구(130)의 개방을 위한 아마추어(500)의 동작시 소정의 거리 이상으로는 아마추어(500)가 이동되지 않도록 지지부재(700)가 아마추어(500)를 가이드하는 것이다.
또한, 상기 아마추어(500)와 밸브바디(100) 사이에는 고무 등과 같은 재질의 충격완화부재(800)가 마련되어 금속소재의 아마추어(500)와 금속소재의 밸브바디(100)가 직접 맞닿아 발생하는 소음 및 파손등의 문제점을 제거함과 동시에 실링의 역할을 하여 유체가 외부로 누출되는 것을 방지하게 된다.
상기 유입구(110)에는 상기 밸브바디(100)의 내측으로 가이드부(111)가 연장형성되어 유입구(110)로 유입되는 유체가 밸브바디(100)의 내측으로 보다 잘 유입될 수 있도록 가이드한다. 그러므로, 상기 가이드부(111)가 위치한 지점에서는 가이드부(111)에 의해 솔레노이드(300)가 분할되어 위치되는 것이 바람직할 것이다.
도 6은 도 3의 제어방법의 순서도로서, 솔레노이드 밸브의 제어방법은 청구항 1항의 솔레노이드 밸브를 제어하는 방법에 있어서, 제어부에 기입력된 기준값과 측정된 흡기매니폴드의 압력값을 비교하는 비교단계(S100); 및 상기 비교단계(S100)에서 도출된 결과값에 의해 해당하는 아마추어(500)를 작동하여 유출구(130)를 개방하는 유출구 개방단계(S300);를 포함한다.
상기 비교단계(S100)에서는 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 작은 경우, 흡기매니폴드측과 연결된 유출구(130a)의 아마추어(500a)를 작동하는 결과값을 도출한다. 따라서, 상기 유출구 개방단계(S300)에서는 상기 비교단계(S100)에서 도출된 결과값에 따라 흡기매니폴드측과 연결된 유출구(130a)의 아마추어(500a)를 동작시켜 유출구(130a)를 개방함으로써, 캐니스터의 유체가 흡기매니폴드측으로 배출되도록 제어하게 된다.
반대로, 상기 비교단계(S100)에서는 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 큰 경우, 에어클리너 후단측과 연결된 유출구(130b)의 아마추어(500b)를 작동하는 결과값을 도출한다. 그러므로, 상기 유출구 개방단계(S300)에서는 상기 비교단계(S100)에서 도출된 결과값에 따라 에어클리너 후단측과 연결된 유출구(130b)의 아마추어(500b)를 동작시켜 유출구(130b)를 개방함으로써, 캐니스터의 유체가 에어클리너 후단측으로 배출되도록 제어하게 되는 것이다.
즉, 도 4 내지 5를 통해 보다 아마추어(500)의 동작을 보다 상세하게 살펴보면, 먼저 도 4는 터보 미작동영역 즉, 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 작은 경우(흡기매니폴드의 부압상태)의 동작을 도시한 것으로서, 제어부에서는 아마추어(500a)가 동작되어 유출구(130a)가 개방되면 캐니스터의 유체를 흡기매니폴드측으로 보내 퍼지되도록 한다. 따라서, 제어부에서는 전류를 아마추어(500a)가 열리는 방향 즉, 도면의 화살표 방향인 하방으로 인가하게 된다. 그러므로, 흡기매니폴드측 유출구(130a)를 폐쇄하고 있던 아마추어(500a)는 전자기력에 의해 개방되고, 에어클리너 후단측 유출구(130b)는 전자기력에 의해 더 단단히 폐쇄되는 방향으로 가압되어 유지되게 된다.
도 5는 터보 작동영역 즉, 흡기매니폴드의 압력이 기준값 보다 큰 경우(흡기매니폴드의 정압상태)의 동작을 도시한 것으로서, 제어부에서는 아마추어(500b)가 동작되어 유출구(130b)가 개방되면 캐니스터의 유체를 에어클리너 후단측으로 보내 퍼지되도록 한다. 따라서, 제어부에서는 전류를 아마추어(500b)가 열리는 방향 즉, 도면의 화살표 방향인 상방으로 인가하게 된다. 그러므로, 에어클리너 후단측 유출구(130b)를 폐쇄하고 있던 아마추어(500b)는 전자기력에 의해 개방되고, 흡기매니폴드측 유출구(130a)는 전자기력에 의해 더 단단히 폐쇄되는 방향으로 가압되어 유지되게 되는 것이다.
그러므로, 상기와 같은 솔레노이드 밸브 및 그 제어방법에 의하면, 제어부는 엔진의 작동 조건에 따라 전류의 인가방향을 제어하여 필요한 방향으로 전자기력을 발생시켜 조건에 맞는 증발가스의 흐름 제어가 가능하게 된다. 따라서, 종래의 솔레노이드 밸브와는 달리 흡기매니폴드 및 에어클리너 후단측 퍼지라인으로 공급되는 유체를 각각에 해당하는 출구로 동시에 제어하기 때문에 유체의 역류 방지를 위한 별도의 체크밸브가 불필요하여 체크밸브를 삭제할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 솔레노이드 밸브의 적용시 터보 GDI 엔진을 장착한 차량의 듀얼퍼지 시스템의 구성을 단순화할 수 있고, 체크 밸브 삭제를 통해 원가절감, 품질향상 및 레이아웃 설정 유리 등의 장점을 얻을 수 있게 되는 것이다. 특히, 체크밸브의 막힘, 고착 등의 문제점을 체크밸브를 제거함으로써 근본적으로 예방할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 밸브바디 110 : 유입구
111 : 가이드부 130 : 유출구
300 : 솔레노이드 500 : 아마추어
600 : 탄성부재 700 : 지지부재
800 : 충격완화부재
S100 : 비교단계
S300 : 유출구 개방단계

Claims (14)

  1. 유체가 유입되는 하나의 유입구와 유입된 유체가 유출되도록 하는 복수의 유출구가 연장 형성된 밸브바디; 및
    상기 유입구로 유입된 유체가 제어부에 의해 선택적으로 하나의 유출구를 통해 유출되도록 하는 가변개폐수단을 포함하되,
    상기 가변개폐수단은 솔레노이드에 의해 작동되어 상기 유출구를 개방 또는 폐쇄하는 아마추어이고,
    상기 아마추어는 각각 상기 유출구에 대응되는 위치에 마련되며,
    상기 아마추어와 아마추어 사이에는 상기 아마추어의 개폐시 아마추어의 탄성적인 동작을 지지하는 탄성부재가 마련된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아마추어와 아마추어 사이에는 상기 아마추어의 개폐시 아마추어를 지지하는 지지부재가 마련된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 아마추어와 밸브바디 사이에는 충격완화부재가 마련된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유출구는 상기 밸브바디의 상측과 하측에 각각 형성되고, 유출구에는 밸브바디의 내측으로 아마추어가 형성되어, 솔레노이드의 작동에 의해 아마추어가 상측 또는 하측으로 동작하여 유출구가 개폐되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입구에는 상기 밸브바디의 내측으로 가이드부가 연장형성되고, 상기 가이드부에는 솔레노이드가 분할되어 위치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유출구 중 하나는 엔진의 흡기매니폴드와 연결되고, 다른 하나는 에어클리너의 후단과 연결된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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