KR100553476B1

KR100553476B1 - 자동차용 캐니스터의 구조

Info

Publication number: KR100553476B1
Application number: KR1020030049620A
Authority: KR
Inventors: 최우연
Original assignee: 지엠대우오토앤테크놀로지주식회사
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2006-02-22
Also published as: KR20050010389A

Abstract

본 발명은 자동차용 캐니스터의 구조에 관한 것으로서, 종래에는 캐니스터 내부의 증발가스 량을 정확하게 판단하기 힘들어 차량제어를 효과적으로 하지 못하게 되면서 주행의 안정성과 연료시스템의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 캐니스터(100)의 케이스(110) 내부에 활성탄의 온도를 측정할 수 있도록 제1온도계(210)는 케이스(110) 내부중 베이퍼튜브(111)의 아래쪽에 위치시키고, 제2온도계(220)는 케이스(110) 내부중 에어벤트호스(113)의 아래쪽에 위치시키며, 상기 제1,2온도계(210)(220)는 케이스(110) 외부에 위치한 커넥터 (211)(221)에 의해 ECM(Electronic Control Module)에 연결될 수 있도록 구성하므로서, 캐니스터(100) 내부의 활성탄에 증발가스가 포집되면서 활성탄의 온도가 올라가게 되면 캐니스터(100) 내부에 설치된 2개의 온도계(210)(220)가 이를 측정하여 ECM에 신호를 보내게 되고 ECM에서는 2개의 온도계(210)(220)에 의한 온도 차이를 판단하여 캐니스터(100) 내부의 증발가스량을 정확하게 판단한 후 퍼지량을 제어를 함에 따라 차량의 주행 안정성을 높이고, 연료시스템의 효율성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

캐니스터, 증발가스, 퍼지, 튜브, 활성탄, 포집, 온도계, ECM, 연료, 엔진

Description

자동차용 캐니스터의 구조{Structure of canister for automobiles}

도 1 은 본 발명에 따른 캐니스터의 구성을 예시한 요부 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 캐니스터의 구성을 예시한 요부 단면도.

도 3 은 본 발명에 따른 캐니스터의 작동상태를 예시한 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 캐니스터 110 : 케이스

210 : 제1온도계 211, 221 : 커넥터

220 : 제2온도계

본 발명은 차량의 연료에서 발생되는 증발가스를 제어하여 배기가스를 저감시키는 장치인 캐니스터에 관한 것으로 더욱 상세히는 캐니스터에 저장되는 증발가스량을 ECM이 판단하여 제어하므로서, 차량 주행의 안정성을 확보하고 연료시스템의 내구성 및 효율성을 향상시키며, 증발가스의 효과적인 제어를 통해 캐니스터의 용량을 저감시킬 수도 있어 캐니스터 제조에 따른 비용을 절감시킬 수도 있도록 한 캐니스터의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에서는 인체에 무해한 수증기, 질소, 이산화탄소와 인체에 유해한 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등이 발생되는데, 이러한 가스는 배출되는 위치에 따라 배기가스와 블로바이가스 그리고 연료증발가스로 구분할 수 있다.

그리고 상기 유해한 가스는 배기파이프에서 배출되는 배기가스에서 60% 정도 발생되며, 크랭크케이스에서 배출되는 블로바이가스에서 25% 정도 발생되고, 연료탱크와 기화기에서 발생하는 연료증발가스에서 15% 정도 발생된다.

이와 같은 유해한 가스는 외부로 배출되기 전에 유해성분을 제거하거나 이를 다시 엔진으로 환원시켜 재사용함으로써 대기의 오염을 방지함과 아울러 인체에 피해를 주는 것을 방지해야 하는데, 이를 위해 배기가스는 촉매컨버터 방식과 급기연소방식 등을 사용하여 정화시키고 있으며, 블로바이가스는 클로즈방식과 시일드방식을 사용하고, 연료증발가스는 크랭크케이스방식과 차코올 캐니스터방식이나 공기청정기케이스방식 등을 사용하여 정화시키고 있지만 대부분의 가솔린 엔진에서는 차코올 캐니스터(이하 "캐니스터" 라고 칭함) 방식을 이용하고 있다.

한편 상기 캐니스터방식은 엔진이 멈추었을 때 연료의 증발가스를 캐니스터 내부에 들어있는 활성탄에 흡착시켜 저장하였다가 시동이 걸린 후 웜업이 되면 증발가스를 연료실로 보내 연소시키는 장치이다.

즉, 연료탱크에서 증발가스가 발생되면 연료탱크에 연결되어 있는 증기분리기로 상기 증발가스를 수증기와 분리시킴과 동시에 이를 캐니스터에 흡입시켜 캐니 스터의 내부에 담겨져 있는 활성탄에 의해 포집되도록 한 후 엔진이 작동되면 기화기의 부압으로 퍼지컨트롤밸브가 열리고 캐니스터의 다른 경로에서 들어오는 외부공기에 의해 활성탄에 포집되어 있는 증발가스가 활성탄으로부터 분리된 후 흡기매니폴드를 통해 연소실로 흡입되어 연소되는 것이다.

그러나 상기 캐니스터의 내부로 유입되어 활성탄에 의해 포집되는 증발가스의 양은 대기 온도 및 차량의 조건에 따라 다르며, 그 양을 수치적으로 산출해내는 것은 불가능하다.

따라서 대부분의 차량의 경우 일정요건이 충족되면 대기를 유입하여 캐니스터를 퍼지시키도록 제어하고 있으나 이러한 퍼지유량은 차량제어측면에서 볼때 불확실한 노이즈 요인으로 차량 엔진의 원활한 운행을 방해하는 요인이 되며, 또한 연료시스템에서도 퍼지유량의 증가는 캐니스터의 내구성을 저하시키고, 엔진부압에 의해 연료탱크에 과도하가 적용됨으로서 연료탱크의 내구성에도 부정적인 요인으로 작용하게 문제점이 발생된다.

또한 퍼지유량이 너무 적은 경우에는 법규제를 초과하는 증발가스를 대기중에 방출하게 됨에 따라 어느정도의 퍼지유량이 적절한가에 대한 판단이 필요하게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캐니스터의 내부에 포집되어 저장되는 증발가스량을 ECM이 판단하여 제어할 수 있도 록 구성함에 따라 주행안정성을 높이고 연료시스템의 내구성을 향상시키며, 증발가스량의 정밀한 제어를 통해 캐니스터의 용량을 저감시킬 수 있어 캐니스터의 제조에 따른 비용의 절감효과를 얻을 수 있는 자동차용 캐니스터의 구조를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 캐니스터의 케이스 내부에 담겨져 있는 활성탄의 온도를 측정할 수 있도록 제1,2온도계를 설치하되 제1온도계는 베이퍼튜브의 선상에 위치시키고, 제2온도계는 에어벤트호스의 선상에 위치시키며, 상기 제1,2온도계는 케이스 외부에 위치한 커넥터에 의해 ECM 과 연결될 수 있도록 구성하므로서 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 캐니스터 내부의 활성탄에 증발가스가 포집되면서 활성탄의 온도가 올라가게 되면 캐니스터 내부에 설치된 2개의 온도계가 이를 측정하여 ECM에 신호를 보내게 되고 ECM에서는 상기 2개의 온도계에 의한 온도차를 판단하여 캐니스터에 저장된 증발가스의 량을 판단한 후 증발가스의 퍼지량을 제어함에 따라 차량 운행시 주행의 안정성을 확보하고 연료시스템의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 아울러 증발가스에 대한 정밀한 제어가 가능해져 캐니스터의 용량을 저감시킬 수가 있어 감시킬 수 있어 캐니스터의 제조에 따른 비용을 절감시킬 수도 있으므로 상기 목적을 달성할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 특징을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1 은 본 발명에 따른 캐니스터의 구성을 예시한 요부 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 캐니스터의 구성을 예시한 요부 단면도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 캐니스터의 작동상태를 예시한 흐름도이다.

이에 예시한 바와 같이 본 발명은 자동차용 캐니스터에 의해 포집되는 연료증발가스의 량을 측정하여 ECM을 통해 차량을 제어토록 함에 있어서,

캐니스터(100)의 케이스(110) 내부에 설치된 활성탄의 온도를 측정할 수 있도록 베이퍼튜브(111)의 선상에 제1온도계(210)를 설치하고, 에어벤트호스(113)의 선상에는 제2온도계(220)를 설치하며, 상기 제1온도계(210)와 제2온도계(220)는 케이스(110) 외부에 설치된 커넥터(211)(221)에 의해 ECM과 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

도면중 미설명 부호(111)은 캐니스터(100)의 케이스(110)에 형성된 베이퍼튜브이고, (112)는 캐니스터(100)의 케이스(110)에 형성된 퍼지튜브이며, (113)은 캐니스터(100)의 케이스(110)에 형성된 에어벤트호스이다.

이러한 본 발명은 활성탄에 증발가스가 포집되면 활성탄의 온도가 상승하게 되고 반대로 활성탄에 포집되어 있던 증발가스가 분리되면 활성탄의 온도가 하강한다는 특징을 이용하여 캐니스터(100) 내부에 포집되는 증발가스량을 마이크로 컴퓨터가 내장된 전자제어장치인 ECM 이 판단하여 엔진에 주입되는 연료와 증발가스의 퍼지량을 조절하면서 차량의 주행 안정성을 확보하고 연료시스템의 내구성 및 효율성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

즉, 도 1 과 도 2 는 본 발명에 따른 캐니스터의 구성을 예시한 것으로서, 캐니스터(100)의 구조를 보면 케이스(110)의 내부에는 활성탄이 담겨져 있으며, 일측에는 대기압과 소통되는 에어벤트호스(113)와, 연료탱크쪽과 연결되어 연료에서 증발되는 가스가 유입되는 베이퍼튜브(111)와, 활성탄으로부터 분리된 증발가스가 퍼지컨트롤밸브의 제어에 의해 흡기매니폴더로 이동되는 퍼지튜브(112)가 설치되어 있다.

그리고 상기 캐니스터(100)의 케이스(110) 내부에서 상기 베이퍼튜브(111)의 선상에 위치하는 지점에 제1온도계(210)가 설치되어 베이퍼튜브(111) 선상에 위치한 활성탄의 온도를 체크할 수 있도록 하고, 에어벤트호스(113)의 선상에 위치하는 지점에는 제2온도계(220)가 설치되어 에어벤트호스(113) 선상에 위치한 활성탄의 온도를 체크할 수 있도록 한 것이며, 상기 제1,2온도계(210)(220)와 상응하는 케이스(110) 외부에는 상기 제1,2온도계(210)(220)와 ECM을 연결시켜 주기 위한 커넥터(211)(221)가 각각 설치된 것이다.

따라서 연료탱크의 증발가스가 캐니스터(100)의 베이퍼튜브(111)를 통해 케이스(110) 내부로 흡입되며, 흡입된 증발가스는 캐니스터(100)의 활성탄에 흡착되는데, 엔진이 정지된 상태에서는 퍼지컨트롤밸브가 닫혀 있기 때문에 증발가스는 캐니스터(100)의 활성탄에 흡착된 상태로 캐니스터(100) 내부에 저장되고 공기만이 대기중으로 방출되며, 엔진이 동작되면 ECM에 의해 퍼지컨트롤밸브가 열리고 외부로부터 에어벤트호스(113)를 통해 공기가 흡입되어 캐니스터(100)를 통과하면서 캐니스터(100)의 활성탄에 흡착되어 있던 증발가스를 이탈시켜 퍼지튜브(112)를 통해 엔진으로 흡입되게 해서 연소시키게 되는 것이다.

여기서 캐니스터(100)의 케이스(110) 내부에 온도계(210)(220)를 2개 설치하는 이유는 온도계를 1개만 설치하여 온도를 측정하는 경우 활성탄의 온도변화가 증발가스의 흡착에 의한 변화인지 그 밖의 요인에 의해서 인지 정확히 파악할 수 없으므로 온도계(210)(220) 2개를 설치하여 활성탄의 온도변화를 보다 정확히 파악할 수 있도록 한 것이다.

즉, 엔진이 멈춘상태이거나 엔진의 회전수가 1450rpm 이하인 경우 증발가스가 베이퍼튜브(111)를 통해 캐니스터(100)의 케이스(110) 내부로 유입되면 활성탄에 증발가스가 흡착되면서 활성탄의 온도가 상승하게 되는데, 이때 증발가스가 유입되는 베이퍼튜브(111) 선상에 위치한 활성탄의 온도가 먼저 상승하게 되면서 제1온도계(210)의 온도가 점차적으로 상승하게 되고, 이후 케이스(110) 내부에 있는 활성탄에 전체적으로 증발가스가 흡착되면서 에어벤트호스(113)쪽에 위치한 활성탄의 온도가 올라가게 됨에 따라 에어벤트호스(113)의 선상에 위치한 제2온도계(220)의 온도 또한 점차적으로 상승하게 되는 것이다.

따라서 제1온도계(210)와 제2온도계(220)의 측정온도가 커넥터(211)(221)를 통해 계속적으로 ECM 으로 전달되고, ECM은 제1온도계(210)의 측정온도(T1)와 제2온도계(220)의 측정온도(T2)를 비교한 후 제1온도계(210)의 측정온도(T1)와 제2온도계(220)의 측정온도(T2)의 차이(S1)와 캐니스터(100)에 저장된 활성탄에 증발가스가 전체적으로 흡착되었을 경우의 온도(S)를 더하여 그 더한 값(S3)이 캐니스터(100)의 증발가스 포집능력 한계점(H)보다 클 경우 퍼지컨트롤밸브를 열고 에어벤트호스(113)를 통해 외부공기가 유입되도록 하여 활성탄으로부터 증발가스를 분리시켜 퍼지튜브(112)를 통해 엔진으로 보내 연소시키는 한편 엔진의 연료분사기를 제어하여 연료의 분사간격을 빠르게 작동시키므로서 엔진에서 연소되는 증발가스의 량을 많게 하는 등의 제어를 하게 되는 것이다.

또한 상기와 같이 캐니스터(100)가 퍼지작용을 수행하게 되면 활성탄에 포집되어 있던 증발가스가 분리됨에 따라 활성탄의 온도가 점차 하강하게 되는데, 에어벤트호스(113)를 통해 공기가 유입되면서 에어벤트호스(113)쪽에 위치한 활성탄의 증발가스가 먼저 분리되어 에어벤트호스(113) 선상에 위치한 활성탄의 온도가 떨어지게 되고 이 후 베이퍼튜브(111)의 선상에 위치한 활성탄의 증발가스 또한 분리되면서 베이퍼튜브(111)의 선상에 위치한 활성탄의 온도도 떨어지게 되는 것이다.

따라서 에어벤트호스(113)의 선상에 위치한 제2온도계(220)의 측정온도(T2)가 점차 하강하게 되면서 베이퍼튜브(111)의 선상에 위치한 제1온도계(210)의 측정온도(T1) 또한 점차 하강하게 되므로 ECM은 제2온도계(220)의 측정온도(T2)와 제1온도계(210)의 측정온도(T1)의 차이를 비교하여 제2온도계(220)의 측정온도(T2)가 제1온도계(210)의 측정온도(T1)와 같거나 또는 제2온도계(220)의 측정온도(T2)가 제1온도계(210)의 측정온도(T1)보다 높아지게 되면 캐니스터(100)의 퍼지작용이 완료된 것으로 판단하여 퍼지컨트롤밸브를 차단하고 연료분사기의 분사간격을 정상적으로 작동시키게 되는 것이다.

이와 같이 캐니스터(100) 내부의 증발가스량을 ECM이 판단하여 엔진 및 연료계통을 제어함에 따라 주행의 안정성을 높일 수 있고, 연료시스템의 내구성 또한 향상시킬 수 있는 것이며, 캐니스터(100)의 증발가스량을 정확히 판단할 수 있으므로 캐니스터(100)의 용량을 저감시킬 수가 있어 캐니스터(100)의 제작에 따른 비용의 절감효과 또한 기대할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 캐니스터의 내부에 2개의 온도계를 설치하고 상기 2개의 온도계에 의해 측정된 온도가 ECM 으로 보내지도록 구성하므로서, 상기 2개의 온도계에 의한 온도차를 판단하여 캐니스터에 포집되는 증발가스량을 ECM 이 정확하게 판단하여 엔진과 연료시스템을 제어할 수 있도록 함에 따라 차량의 운행에 따른 주행의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 연료시스템의 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 아울러 증발가스에 대한 정밀한 제어가 가능해짐에 따라 캐니스터의 용량을 저감시킬 수 있어 캐니스터의 제조비용 또한 절감시킬 수도 있는 것이다.

Claims

자동차용 캐니스터 내부에 온도계를 설치하여 상기 캐니스터에 포집되는 연료증발가스 량의 온도를 측정한 다음 ECM을 통해 차량의 엔진 및 연료시스템을 제어할 수 있도록 함에 있어서,

캐니스터(100)의 케이스(110) 내부에 설치된 활성탄의 온도를 측정할 수 있도록 베이퍼튜브(111)의 선상에 위치한 활성탄에 제1온도계(210)를 설치하고, 에어벤트호스(113)의 선상에 위치한 활성탄에 제2온도계(220)를 설치하며, 상기 제1온도계(210)와 제2온도계(220)는 케이스(110) 외부에 설치된 커넥터(211)(221)에 의해 ECM과 연결되도록 하여 측정되는 제1온도계(210)와 제2온도계(220)의 온도차를 ECM 이 판단한 후 퍼지콘트롤밸브의 ON/OFF 를 통해 차량의 엔진 및 연료시스템이 제어될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터의 구조.