KR20190131947A - 액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 진단방법 - Google Patents

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KR20190131947A
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Abstract

본 발명에 의한 액티브 캐니스터 퍼지시스템은 연료탱크에서 발생된 증발가스를 포집하는 캐니스터; 상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 퍼지하는 퍼지 컨트롤밸브; 상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 강제로 펌핑하는 퍼지펌프; 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력을 검출하는 압력센서; 및 퍼지 정지조건(non-purging condition)에서 상기 흡기관의 압력변화에 상응하여 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하는 지를 판단함으로써 상기 퍼지 컨트롤밸브이 오픈스턱인지를 진단하도록 구성된 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

Description

액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 진단방법{DIAGNOSTIC APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNISING ACTIVE CANISTER PURGE SYSTME}
본 발명은 액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 퍼지밸브 진단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퍼지밸브의 스턱에 의한 누설을 정밀하게 진단할 수 있는 액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 진단방법에 관한 것이다.
차량의 연료탱크에 저장된 연료는 일정 시간이 경과함에 따라 증발가스가 발생하고, 이러한 증발가스가 대기중으로 배출되는 경우 연료의 낭비뿐만 아니라 연소되지 않는 가스가 배출로 인하여 공해가 발생된다. 이에, 자동차는 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 엔진의 흡기계 측으로 공급하는 캐니스터 퍼지시스템(canister purge system)을 포함한다.
캐니스터 퍼지시스템은 연료탱크에서 발생된 증발가스(fuel vapor)를 포집(trap)하는 캐니스터(canister)와, 캐니스터에 포집된 증발가스를 엔진의 흡기계 측으로 퍼지하는 퍼지 컨트롤 밸브(purge control valve)를 포함할 수 있다. 엔진의 퍼지 제어조건, 즉 엔진 부압이 충분히 형성되는 조건에서 엔진제어유닛(engine control unit), 엔진제어모듈 등과 같은 컨트롤러에 의해 퍼지컨트롤밸브가 개방되고, 이에 캐니스터에 포집된 증발가스가 엔진의 흡기계로 퍼지될 수 있다.
한편, TGDI HEV와 같은 일부의 엔진은 캐니스터에 포집된 증발 가스를 엔진의 부압만을 이용해 엔진의 흡기계로 전달하기에는 상대적으로 부압이 부족할 수 있다. 이와 같이 부압이 부족한 타입의 엔진들이 장착된 차량에는, 캐니스터에 포집된 증발 가스를 엔진의 흡기계로 강제적으로 퍼지하는 퍼지펌프(purge pump)를 가진 액티브 캐니스터 퍼지시스템(active canister purge system)이 적용되고 있다.
액티브 캐니스터 퍼지시스템은 퍼지컨트롤밸브와 캐니스터 사이에 퍼지펌프가 배치되고, 퍼지 컨트롤 밸브가 개방된 상태에 퍼지펌프가 구동함에 따라 캐니스터에 포집된 증발가스가 엔진의 흡기계로 강제적으로 퍼지될 수 있다.
종래의 액티브 캐니스터 퍼지시스템은 엔진 구동 시에 부압이 형성될 경우에 퍼지 컨트롤 밸브를 개방하고, 캐니스터 클로즈 밸브(canister close valve)를 폐쇄한 상태에서 연료탱크 내에 부압을 형성하고, 연료탱크의 압력센서에 의해 압력변화 기울기를 검출함으로써 증발가스의 누설(leak) 여부를 진단하였다.
이와 같이, 종래의 액티브 캐니스터 퍼지시스템은 연료탱크 내의 압력변화 기울기를 통해 증발가스의 누설 여부를 진단함에 따라 그 진단의 정확도가 낮은 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 퍼지 컨트롤 밸브의 오픈 스턱(open stuck)에 의한 누설를 정밀하게 진단할 수 있는 액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 진단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 액티브 캐니스터 퍼지시스템으로,
연료탱크에서 발생된 증발가스를 포집하는 캐니스터;
상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 퍼지하는 퍼지 컨트롤밸브;
상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 강제로 펌핑하는 퍼지펌프;
상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력을 검출하는 압력센서; 및
퍼지 정지조건(non-purging condition)에서 상기 흡기관의 압력변화에 상응하여 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하는 지를 판단함으로써 상기 퍼지 컨트롤밸브이 오픈스턱인지를 진단하도록 구성된 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단할 수 있다.
상기 컨트롤러는 흡기관에 장착된 과급기의 작동여부에 따라 서로 다른 압력범위를 설정할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 과급기가 미작동할 때 제1압력범위를 설정하고, 상기 제1압력범위는 제1상한임계치 및 제1하한임계치에 의해 한정될 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 과급기가 작동할 때 제2압력범위를 설정하고, 상기 제2압력범위는 제2상한임계치 및 제2하한임계치에 의해 한정될 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법으로,
퍼지 펌프가 작동하고 퍼지 컨트롤밸브가 폐쇄되는 퍼지 정지조건인지를 판단하고,
퍼지 정지조건이면 흡기관의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하는지를 판단할 수 있다.
흡기관의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하면 퍼지 컨트롤밸브의 오픈스턱을 진단할 수 있다.
상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단할 수 있다.
흡기관에 장착된 과급기의 작동여부에 따라 서로 다른 압력범위를 설정할 수 있다.
상기 과급기가 미작동할 때 제1압력범위를 설정하고, 상기 제1압력범위는 제1상한임계치 및 제1하한임계치에 의해 한정될 수 있다.
상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단할 수 있다.
상기 과급기가 작동할 때 제2압력범위를 설정하고, 상기 제2압력범위는 제2상한임계치 및 제2하한임계치에 의해 한정될 수 있다.
상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 퍼지 컨트롤 밸브의 오픈 스턱(open stuck) 여부를 진단함으로써 엔진 연소 불안정을 해소하고, 신속한 림프홈(limphome)모드로 신속하게 진입할 수 있으며, 증발가스의 누설 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있는 액티브 캐니스터 퍼지시스템 및 그의 진단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 엔진의 연소작동에 따라 흡기관의 압력변화 양상을 예시한 도면이다.
도 3은 퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브가 정상 작동할 때 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력변화 양상을 예시한 도면이다.
도 4는 퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브가 비정상 작동할 때 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력변화 양상을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템(10)은, 연료탱크(5)에서 발생된 증발가스를 포집하는 캐니스터(11)와, 캐니스터(11)에 포집된 증발가스(fuel vapor)를 엔진(6)의 흡기계(7) 측으로 퍼지하는 퍼지 컨트롤밸브(13)와, 캐니스터(11)에 포집된 증발가스를 엔진(6)의 흡기계(7) 측으로 강제로 펌핑하는 퍼지펌프(15)를 포함할 수 있다.
흡기계(7)는 흡기관(7a)을 포함할 수 있고, 흡기관(7a)에는 과급기(8, charger)가 제공될 수 있으며, 과급기(8)는 흡기관(7a)의 에이인렛(7c)을 통해 유입된 외기를 압축하도록 구성될 수 있다. 과급기(8)는 슈퍼차져(super charger), 터보차져(turbo charger) 중에서 어느 하나일 수 있다. 도 1에는 터보차져로 구성된 과급기(8)가 예시되어 있다. 터보차져(8)는 엔진(8)의 흡기관(7a)에 장착된 압축기(8a) 및 엔진(8)의 배기관(9)에 장착된 터빈(8b)을 포함할 수 있다. 압축기(8a)는 공통샤프트(8c)를 통해 터빈(8b)에 연결될 수 있다.
흡기관(7a)에는 인터쿨러(4, inter cooler) 및 스로틀조립체(3, throttle assembly)가 제공될 수 있고, 인터쿨러(4)는 과급기(8)의 압축기(8a)의 하류 측에 배치될 수 있으며, 스로틀조립체(3)는 인터쿨러(4)의 하류 측에 배치될 수 있다.
배기관(9)에는 산소센서(9c)가 제공될 수 있고, 산소센서(9c)는 배기가스에 포함된 산소 농도의 검출을 통해 공연비(A/F)를 측정가능하게 하도록 구성될 수 있다.
연료탱크(5)는 연료를 저장하도록 구성되고, 연료탱크(5) 내에서 연료가 기화됨에 따라 증발가스(fuel vapor)가 발생한다.
캐니스터(11)는 제1도관(21)을 통해 연료탱크(5)에 연결될 수 있고, 연료탱크(5)에서 발생된 증발가스가 제1도관(21)을 통해 캐니스터(11)에 전달될 수 있으며, 증발가스가 캐니스터(11)에 포집(trapped)될 수 있다. 일 예에 따르면, 캐니스터(11)는 활성탄(activated-carbon)을 가질 수 있다.
캐니스터(11)는 증발가스가 유입되는 입구포트(11a)와, 증발가스가 배출되는 출구포트(11b)를 가질 수 있다. 입구포트(11a)는 제1도관(21)과 소통하고, 이에 연료탱크(5)의 증발가스가 입구포트(11a)를 통해 캐니스터(11)에 유입됨으로써 증발가스가 캐니스터(11)에 포집될 수 있다. 출구포트(11b)는 제2도관(22)과 소통하고, 이에 캐니스터(11)에 포집된 증발가스가 출구포트(11b)를 통해 배출됨으로써 캐니스터(11)가 퍼지될 수 있다.
캐니스터(11)는 벤트포트(11c, vent port)를 가질 수 있고, 벤트포트(11c)는 제3도관(23)과 소통할 수 있으며, 에어인렛(31, air inlet)이 제3도관(23)의 단부에 제공될 수 있다. 에어인렛(31)은 에어필터(air filter)를 포함할 수 있다. 제3도관(23)에는 벤트포트(11c)를 선택적으로 개폐하는 캐니스터 클로즈 밸브(32, canister close valve)가 제공될 수 있다. 예컨대, 캐니스터 클로즈 밸브(32)는 평상 시에는 개방되고 누설진단 시에는 폐쇄되도록 구성될 수 있다.
퍼지펌프(15)는 제2도관(22)을 통해 캐니스터(11)에 연결될 수 있고, 퍼지펌프(15)는 증발가스의 퍼지흐름방향을 따라 캐니스터(11)의 하류 측에 배치될 수 있다.
퍼지펌프(15)는 입구포트(15a) 및 출구포트(15b)를 가질 수 있다. 퍼지펌프(15)의 입구포트(15a)는 제2도관(22)과 소통할 수 있고, 퍼지펌프(15)의 입구포트(15a)는 제2도관(22)을 통해 캐니스터(11)에 연결될 수 있다. 퍼지펌프(15)의 출구포트(15b)는 제4도관(24)과 소통할 수 있고, 퍼지펌프(15)의 출구포트(15b)는 제4도관(24)을 통해 퍼지 컨트롤밸브(13)에 연결될 수 있다. 이에, 퍼지펌프(15)는 제4도관(24)을 통해 퍼지 컨트롤밸브(13)에 연결될 수 있고, 퍼지펌프(15)는 퍼지 컨트롤밸브(13) 및 흡기관(7a) 사이에 배치될 수 있다.
퍼지펌프(15)의 구동에 의해 캐니스터(11)의 출구측(출구포트(11b)와 소통하는 제2도관(22))에서 부압이 발생할 수 있고, 퍼지 컨트롤밸브(13)가 듀티사이클에 따라 구동함에 따라 엔진(6)의 흡기계(7) 측으로 퍼지되는 증발가스의 퍼지 유량이 정밀하게 제어될 수 있다.
퍼지 컨트롤밸브(13)는 흡기계(7)와 소통가능하게 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 퍼지 컨트롤밸브(13)는 솔레노이드밸브로 구성될 수 있고, 이에 퍼지 컨트롤밸브(13)는 설정된 듀티사이클을 따라 구동할 수 있다.
퍼지 컨트롤밸브(13)는 입구포트(13a) 및 출구포트(13b)를 가질 수 있다. 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구포트(13a)는 제4도관(24)과 소통할 수 있으며, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구포트(13a)는 제4도관(24)을 통해 퍼지 펌프(15)에 연결될 수 있다. 퍼지 컨트롤밸브(13)의 출구포트(13b)는 제5도관(25)과 소통할 수 있고, 퍼지 컨트롤밸브(13)는 제5도관(25)을 통해 흡기계(7)의 흡기관(7a)에 연결될 수 있다.
제5도관(25)은 흡기관(7a) 상에서 과급기(8)의 상류 측에 연결될 수 있고, 이를 통해 증발가스는 캐니스터(11)로부터 과급기(8)의 상류 측으로 퍼지될 수 있다. 이와 같이, 증발가스가 과급기(8)의 상류 측으로 퍼지됨에 따라 증발가스는 외기와 함께 과급기(8)에 의해 압축될 수 있고, 이를 통해 엔진(6)의 연소효율 및 연비 등이 대폭 개선될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템(10)은 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력을 검출하는 제1압력센서(12) 및 퍼지펌프(15)의 입구측 압력을 검출하는 제2압력센서(18)를 포함할 수 있다.
제1압력센서(12)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구포트(13a) 및 퍼지펌프(15)의 출구포트(15b) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1압력센서(12)는 제4도관(24)에 장착되고, 이를 통해 제1압력센서(12)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력 및 퍼지펌프(15)의 출구측 압력을 검출할 수 있다.
제2압력센서(18)는 퍼지펌프(15)의 입구포트(15a) 및 캐니스터(11)의 출구포트(11b) 사이에 배치될 수 있다. 제2압력센서(18)는 제2도관(22)에 장착되고, 이에 제2압력센서(18)는 퍼지펌프(13)의 입구측 압력 및 캐니스터(11)의 출구측 압력을 검출할 수 있다. 제2압력센서(12)는 온도센서가 일체형으로 결합된 온도센서 일체형 압력센서로 구성될 수 있다. 이에 퍼지펌프(15)의 입구측 압력 및 입구측 온도를 함께 검출할 수 있다.
그리고, 흡기관(7a)는 과급기(8)의 상류 측에 배치된 제3압력센서(19)를 가질 수 있고, 제3압력센서(19)에 의해 흡기관(7a)의 압력 특히, 과급기(8)의 상류 측 압력이 측정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템(10)은 마이크로프로세서 기반의 컨트롤러(40)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(40)는 마이크로프로세서 또는 중앙 프로세싱 유닛, ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(electrically programmable read only memory), high speed clokc 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러(40)는 엔진의 전반적인 작동을 제어 내지 관리하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(40)는 엔진 컨트롤유닛(Engine Control Unit) 또는 엔진 컨트롤모듈(Engine Control Module)를 포함할 수 있다.
퍼지 컨트롤밸브(13), 제1압력센서(12), 제2압력센서(18), 제3압력센서(19), 퍼지펌프(15), 엔진(5)의 배기계(9)에 장착된 산소센서(9c)는 컨트롤러(40)에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤러(40)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 스턱여부를 진단함으로써 증발가스의 누설 여부를 정확하게 진단하도록 구성될 수 있다. 퍼저 컨트롤밸브(13)의 스턱은 다양한 원인으로 인해 퍼지 컨트롤밸브(13)의 밸브부재가 퍼지 컨트롤밸브(13)의 밸브하우징의 특정위치에 고착되는 것을 의미한다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(40)는 퍼지 정지조건(non-purging condition)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 오픈 스턱인지를 진단하도록 구성될 수 있다. 여기서, 퍼지 정지조건은 퍼지펌프(15)가 미작동하고 퍼지 컨트롤밸브(13)가 폐쇄되는 조건이고, 이에 캐니스터(11)에 포집된 증발가스가 흡기계(7) 측으로 퍼지되지 않는다. 오픈 스턱상태(open stuck state)는 퍼지 정지조건(퍼지펌프(15)가 미작동하고 퍼지 컨트롤밸브(13)가 폐쇄된 조건)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 폐쇄될 때 밸브 고장으로 인해 퍼지 컨트롤밸브(13)가 스턱 개방된(purge control valve is stuck open due to valve failure) 상태를 의미한다.
한편, 오픈 스턱상태는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 개방 정도에 따라, 완전 오픈 스턱(full open stuck) 및 중간 오픈스턱(middle open stuck)로 구분될 수 있다. 완전 오픈스턱은 퍼지 컨트롤밸(13)가 완전히 스턱 개방(purge control valve is fully stuck open)된 상태이고, 중간 오픈스턱상태는 퍼지 컨트롤밸브(13)가 부분적으로 스턱 개방된(purge control valve is partially stuck open or stuck in partially open position) 상태이다.
컨트롤러(40)는 퍼지 정지조건(non-purging condition)에서 흡기관(7a) 내의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 변화하는 지를 검출함으로써 퍼지 컨트롤밸브(13)의 오픈 스턱을 진단하도록 구성될 수 있다.
도 2는 엔진의 연소작동에 따라 흡기관의 압력변화 양상을 예시한 도면이다. 도 2에 예시된 바와 같이, 과급기(8)의 압축기(8a)의 상류측에 위치한 흡기관(7a)의 압력은 엔진의 연소과정 및 과급기(8)의 작동여부 등에 따라 다양하게 변화할 수 있다.
과급기(8)의 미작동구간(도 2의 "A"구간 참조)에서 흡기관(7a)으로 유입되는 공기의 유속이 상대적으로 낮으므로 흡기관(7a)의 압력은 "A"구간에서의 압력변동 커브(P1, pressure variation curve)를 따라 대기압(AP, 예컨대 100KPa) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다.
과급기(8)의 작동구간(도 2의 "B" 구간 참조)에서 흡기관(7a)을 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빨라지므로 과급기(8)의 압축기(8a)의 상류 측에 위치한 흡기관(7a)에서 대기압 보다 낮은 부압(NP, 예컨대 -4KPa)이 생성되고, 이에 흡기관(7a)의 압력은 "B"구간에서의 압력변동 커브(P2)를 따라 부압(NP)의 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다.
도 3은 퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 정상 작동할 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력변화 양상을 예시한 도면이다.
퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 정상 작동하면 퍼지 컨트롤밸브(13)가 스턱 오픈되지 않으므로 퍼지 컨트롤밸브(13)는 폐쇄상태를 유지할 수 있다. 이에, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 과급기(8)의 미작동 구간(도 3의 "C"구간 참조) 및 과급기(8)의 작동구간(도 3의 "D"구간 참조)에 관계없이 도 3의 P3를 따라 대기압(예컨대, 100KPa)의 근처에서 일정하게 유지될 수 있다.
도4는 퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 비정상적으로 작동할 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력변화 양상을 예시한 도면이다.
퍼지 정지조건에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 오픈 스턱상태이면 퍼지 컨트롤밸브(13)가 스턱 오픈되고, 이로 인해 제4도관(24)은 퍼지 컨트롤밸브(13) 및 제5도관(25)을 통해 흡기관(7a)과 소통할 수 있다. 이에 따라, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 도 4와 같이, 흡기관(7a)의 압력변화와 유사하게 변화하는 양상을 나타낸다.
컨트롤러(40)는 과급기(8)의 작동여부에 따라 제1압력범위(R1) 및 제2압력범위(R2)를 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 과급기(8)가 미작동하면 컨트롤러(40)는 제1압력범위(R1)를 설정할 수 있고, 제1압력범위(R1)는 제1상한임계치(U1) 및 제1하한임계치(L1)에 의해 한정될 수 있다. 과급기(8)가 작동하면 흡기관(7a) 및 퍼지 컨트롤러(13)의 입구측에서 부압이 발생할 수 있고, 이에 컨트롤러(40)는 제1압력범위(R1) 보다 작은 제2압력범위(R2)를 설정할 수 있고, 제2압력범위(R2)는 제2상한임계치(U2)및 제2하한임계치(L2)에 의해 한정될 수 있다.
과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 흡기관(7a)의 압력변화(도 2의 "A"구간 참조)에 상응하여 대기압(AP)의 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다.
과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서, 퍼지 컨트롤밸브(13)가 중간 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "E"구간의 압력변화곡선(P4)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "E"구간의 압력변화곡선(P4)은 제1압력범위(R1) 이내에 있다.
과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서, 퍼지 컨트롤밸브(13)가 완전 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "E"구간의 압력변화곡선(P5)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "E"구간의 압력변화곡선(P5)의 적어도 일부의 압력값들이 설정된 제1압력범위(R1)를 벗어날 수 있다(deviate beyond a predetermined second range). 예컨대, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 적어도 일부의 압력값들이 제1상한임계치(U1)를 초과하거나 제1하한임계치(L1) 미만일 수 있다.
이로부터, 컨트롤러(40)는 과급기(8)의 미작동 구간(도 4의 "E"구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)의 적어도 일부의 압력값들이 설정된 제1압력범위(R1)을 벗어나는지를 판단함으로써 과급기(8)의 작동 시에 퍼지 컨트롤밸브(13)의 중간 오픈스턱 또는 완전 오픈스턱인지를 진단할 수 있다.
과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 흡기관(7a)의 부압에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측에서 부압(NP)이 생성되고, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 흡기관(7a)의 압력변화(도 2의 "B"구간 참조)에 상응하여 부압(NP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다.
과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 중간 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "F"구간의 압력변화곡선(P6)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "F"구간의 압력변화곡선(P6)은 설정된 제2압력범위(R2) 이내에 있다.
과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 완전 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "F"구간의 압력변화곡선(P7)D을 따라 부압(NP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "F"구간의 압력변화곡선(P7)의 적어도 일부의 압력값들이 설정된 제2압력범위(R2)를 벗어날 수 있다(deviate beyond a predetermined second range). 예컨대, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 적어도 일부의 압력값들이 제2하한임계치(L2) 미만일 수 있다.
이로부터, 컨트롤러(40)는 과급기(8)의 작동 시에 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력값들 중에서 적어도 일부의 압력값들이 제2상한임계치(U2)를 초과하거나 제2하한임계치(L2) 미만인지를 판단함으로써 과급기(8)의 작동 시에 퍼지 컨트롤밸브(13)의 중간 오픈스턱 또는 완전 오픈스턱인지를 진단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법을 도시한 순서도이다.
도 5을 참조하면, 차량의 엔진(6)이 운행하고(S1), 엔진의 운행 도중에 컨트롤러(40)는 퍼지 정지조건인지를 판단한다(S2). 퍼지 정지조건은 퍼지펌프(15)이 작동하지 않고 퍼지 컨트롤밸브(13)가 폐쇄됨에 따라 캐니스터(11)에 포집된 증발가스가 퍼지되지 않는 조건이고, 컨트롤러(40)는 캐니스터(11)에 포집된 증발가스의 포집량(포집농도), 각종의 센서들로부터 전달 받은 냉각수 온도 정보, 공연비 등과 같은 엔진 제어 정보들을 기초로 퍼지 정지조건인 지를 판단할 수 있다.
퍼지 정지 조건이면, 컨트롤러(40)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 오픈스턱 진단을 실행한다(S3). 퍼지 정지조건이 아니면 컨트롤러(40)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 오픈스턱 진단을 미실행한다(S8).
컨트롤러(40)는 흡기관(7a)의 압력 변화(도 2의 P1, P2 참조)에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 변화하는 지를 판단한다(S4).
일 실시예에 따르면, 흡기관(7a)에 장착된 제3압력센서(19)에 의해 흡기관(7a)의 압력(즉, 과급기(8)의 상류측 압력)을 측정하고, 제1압력센서(12)에 의해 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력을 측정하며, 이렇게 측정된 흡기관(7a)의 압력 및 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력을 비교함으로써 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 과급기(8)의 상류측의 압력 변화에 상응하여 변화하는지를 판단한다(도 4의 P4, P5, P6, P7 참조).
과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 흡기관(7a)의 압력변화(도 2의 "A"구간 참조)에 상응하여 대기압(AP)의 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다. 과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 흡기관(7a)의 부압에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측에서 부압(NP)이 생성되고, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력은 흡기관(7a)의 압력변화(도 2의 "B"구간 참조)에 상응하여 부압(NP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화한다.
퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 흡기관(7a)의 압력 변화에 상응하여 변화하면 컨트롤러(40)는 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나는 지를 판단한다(S5). 흡기관(7a)의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 변화하지 않으면 컨트롤러(40)는 퍼지 컨트롤밸브(13)이 정상 작동하는 것으로 진단한다(S9).
퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나면 퍼지 컨트롤밸브(13)의 완전 오프스턱을 진단한다(S6). 이 때, 컨트롤러(40)는 과급기(8)의 작동여부에 따라 제1압력범위(R1) 및 제2압력범위(R2)를 설정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 과급기(8)가 미작동하면 컨트롤러(40)는 제1압력범위(R1)를 설정할 수 있고, 제1압력범위(R1)는 제1상한임계치(U1) 및 제1하한임계치(L1)에 의해 한정될 수 있다. 과급기(8)가 작동하면 흡기관(7a) 및 퍼지 컨트롤러(13)의 입구측에서 부압이 발생할 수 있고, 이에 컨트롤러(40)는 제1압력범위(R1) 보다 작은 제2압력범위(R2)를 설정할 수 있고, 제2압력범위(R2)는 제2상한임계치(U2)및 제2하한임계치(L2)에 의해 한정될 수 있다.
과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서, 퍼지 컨트롤밸브(13)가 완전 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "E"구간의 압력변화곡선(P5)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "E"구간의 압력변화곡선(P5)의 적어도 일부의 압력값들이 설정된 제1압력범위(R1)를 벗어날 수 있다(deviate beyond a predetermined second range). 예컨대, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 적어도 일부의 압력값들이 제1상한임계치(U1)를 초과하거나 제1하한임계치(L1) 미만일 수 있다. 과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 완전 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "F"구간의 압력변화곡선(P7)을 따라 부압(NP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "F"구간의 압력변화곡선(P7)의 적어도 일부의 압력값들이 설정된 제2압력범위(R2)를 벗어날 수 있다(deviate beyond a predetermined second range). 예컨대, 퍼지 컨트롤밸브(13)의 적어도 일부의 압력값들이 제2하한임계치(L2) 미만일 수 있다.
퍼지 컨트롤밸브(13)의 입구측 압력이 설정된 압력범위 이내이면 퍼지 컨트롤밸브(13)의 중간 오픈스턱을 진단한다(S7). 과급기(8)의 미작동구간(도 4의 "E"구간 참조)에서, 퍼지 컨트롤밸브(13)가 중간 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "E"구간의 압력변화곡선(P4)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "E"구간의 압력변화곡선(P4)은 설정된 제1압력범위(R1) 이내에 있다. 과급기(8)의 작동구간(도 4의 "F" 구간 참조)에서 퍼지 컨트롤밸브(13)가 중간 오픈스턱상태일 때 퍼지 컨트롤밸브(13)의 압력은 "F"구간의 압력변화곡선(P6)을 따라 대기압(AP) 근처에서 규칙 또는 불규칙적으로 변화할 수 있고, "F"구간의 압력변화곡선(P6)은 설정된 제2압력범위(R2) 이내에 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 압력범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 압력범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 압력범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 압력범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리압력범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
5: 연료탱크 6: 엔진
7: 흡기계 7a: 흡기관
8: 과급기 9: 배기관
10: 액티브 캐니스터 퍼지시스템
11: 캐니스터 12: 제1압력센서
13: 퍼지 컨트롤밸브 15: 퍼지펌프
18: 제2압력센서 19: 제3압력센서
21: 제1도관 22: 제2도관
23: 제3도관 24: 제4도관
25: 제5도관 40: 컨트롤러

Claims (16)


  1. 연료탱크에서 발생된 증발가스를 포집하는 캐니스터;
    상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 퍼지하는 퍼지 컨트롤밸브;
    상기 캐니스터에 포집된 증발가스를 흡기관 측으로 강제로 펌핑하는 퍼지펌프;
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력을 검출하는 압력센서; 및
    퍼지 정지조건(non-purging condition)에서 상기 흡기관의 압력변화에 상응하여 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하는 지를 판단함으로써 상기 퍼지 컨트롤밸브이 오픈스턱인지를 진단하도록 구성된 컨트롤러;를 포함하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 흡기관에 장착된 과급기의 작동여부에 따라 서로 다른 압력범위를 설정하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 과급기가 미작동할 때 제1압력범위를 설정하고, 상기 제1압력범위는 제1상한임계치 및 제1하한임계치에 의해 한정되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하도록 구성되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 과급기가 작동할 때 제2압력범위를 설정하고, 상기 제2압력범위는 제2상한임계치 및 제2하한임계치에 의해 한정되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하도록 구성되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템.
  9. 퍼지 펌프가 작동하고 퍼지 컨트롤밸브가 폐쇄되는 퍼지 정지조건인지를 판단하고,
    퍼지 정지조건이면 흡기관의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하는지를 판단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    흡기관의 압력변화에 상응하여 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 변화하면 퍼지 컨트롤밸브의 오픈스턱을 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고,
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 설정된 압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    흡기관에 장착된 과급기의 작동여부에 따라 서로 다른 압력범위를 설정하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 과급기가 미작동할 때 제1압력범위를 설정하고, 상기 제1압력범위는 제1상한임계치 및 제1하한임계치에 의해 한정되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱인 것으로 진단하고,
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제1압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 과급기가 작동할 때 제2압력범위를 설정하고, 상기 제2압력범위는 제2상한임계치 및 제2하한임계치에 의해 한정되는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위를 벗어나면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 완전 오픈스턱으로 진단하고, 상기 퍼지 컨트롤밸브의 입구측 압력이 상기 제2압력범위 이내이면 상기 퍼지 컨트롤밸브가 중간 오픈스턱인 것으로 진단하는 액티브 캐니스터 퍼지시스템의 진단방법.
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