KR20120033122A - 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 공급 장치 - Google Patents

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KR20120033122A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터는 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 공기의 공급에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급한다.
상기 캐니스터는 연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로; 외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로; 그리고 퍼지 라인에 연결되어 상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로;를 포함하며, 상기 퍼지 통로는 상기 퍼지 라인에 직접적으로 연결되는 제1퍼지 통로와, 그 끝단이 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하여 상기 퍼지 라인에 연결되는 제2퍼지 통로를 포함할 수 있다.

Description

차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 공급 장치{CANISTER FOR VEHICLES AND FUEL SUPPLY SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 공급 장치에 관한 것으로, 주로 하이브리드 차량에 장착되어 증발가스 퍼지량을 증가시킬 수 있는 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 공급 장치에 관한 것이다.
자동차 산업은 배기가스를 개선하기 위하여 많은 연구를 해오고 있다. 이 중에 한 가지 방법은 캐니스터 퍼지를 이용하는 것이다.
일반적으로 가솔린은 고급 휘발성 부탄(C4)에서부터 저급 휘발성의 C8 내지 C10 범위까지의 탄화수소 혼합물을 포함하고 있다. 이러한 가솔린은 연료 탱크에 충전되어 있다. 그러나, 주변의 온도가 높은 경우 또는 증기의 이동 등의 원인으로 인해 연료 탱크의 증기압이 증가하는 경우, 연료 증기는 연료 탱크의 틈을 통하여 외부로 유출되게 된다. 이와 같은 대기로의 연료 증기의 유출을 막기 위하여 연료 탱크의 증기압이 증가하는 경우 연료 증기는 캐니스터로 배출되게 된다.
캐니스터는 휘발성 연료를 저장하는 연료 탱크로부터 연료 증기를 흡수할 수 있는 흡착성 물질(즉, 활성탄)을 함유한다. 캐니스터에 흡착된 탄화수소(HC)를 대기 중에 방치하게 되면 배기가스 규제를 만족하지 못하므로 엔진 제어 유닛(engine control unit; ECU)은 퍼지 제어 솔레노이드 밸브를 통하여 캐니스터에 흡착된 탄화수소를 엔진으로 유입시킨다.
한편, 하이브리드 차량에는 연료의 연소에 의하여 동력을 출력하는 엔진과, 배터리의 동력을 출력하는 모터가 함께 구비되어 있다. 최근에는, 연비 향상을 이유로 엔진의 사용이 줄어들고 있으며, 이에 따라 캐니스터의 연료 증기를 연소할 수 있는 시간이 줄어들고 있다. 캐니스터에 흡착되는 연료 증기는 늘어나지만 캐니스터에서 퍼지하는 연료 증기가 줄어들므로 연료 증기의 오버플로우가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 연료 증기의 오버플로우를 방지하면서도 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 공급 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터는 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 공기의 공급에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급한다.
상기 캐니스터는 연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로; 외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로; 그리고 퍼지 라인에 연결되어 상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로;를 포함하며, 상기 퍼지 통로는 상기 퍼지 라인에 직접적으로 연결되는 제1퍼지 통로와, 그 끝단이 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하여 상기 퍼지 라인에 연결되는 제2퍼지 통로를 포함할 수 있다.
상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 퍼지 라인을 지나가는 증발 가스의 흐름을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제2퍼지 통로의 다른 부분보다 직경이 작은 벤츄리 관으로 형성되어 제2퍼지 통로를 통과한 증발 가스의 속력이 증가할 수 있다.
상기 제1,2퍼지 통로는 상기 캐니스터의 서로 다른 위치에 형성된 제1,2퍼지 구멍에 연결되며, 상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 외주면 일부를 관통하여 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 공급 장치는 주유 라인과 연결되어 연료를 공급 받고, 증발 가스 라인을 통하여 내부의 증발 가스를 배출하며, 연료 공급 라인을 통하여 연료를 공급하는 연료 탱크; 상기 연료 공급 라인에 연결되어 연료 탱크로부터 연료를 공급 받고, 흡기 통로에 연결되어 공기를 공급 받는 엔진; 상기 흡기 통로에 연결되는 퍼지 라인; 그리고 내부에 증발 가스를 흡착하는 활성탄이 구비되어 있으며, 상기 증발 가스 라인에 연결되어 증발 가스를 공급 받는 증발 가스 공급 통로, 공기 공급 라인에 연결되어 외부의 공기를 공급 받는 공기 통로, 그리고 상기 퍼지 라인에 연결되어 있으며 상기 공기 통로를 통해 공급 받는 공기의 흐름에 따라 상기 활성탄에 흡착된 증발 가스를 탈착하여 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 통로를 포함하는 캐니스터;를 포함하며, 상기 퍼지 통로는 상기 퍼지 라인에 직접적으로 연결되는 제1퍼지 통로와, 그 끝단이 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하여 상기 퍼지 라인에 연결되는 제2퍼지 통로를 포함할 수 있다.
상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 퍼지 라인을 지나가는 증발 가스의 흐름을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제2퍼지 통로의 다른 부분보다 직경이 작은 벤츄리 관으로 형성되어 제2퍼지 통로를 통과한 증발 가스의 속력이 증가할 수 있다.
상기 제1,2퍼지 통로는 상기 캐니스터의 서로 다른 위치에 형성된 제1,2퍼지 구멍에 연결되며, 상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 외주면 일부를 관통하여 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치할 수 있다.
상기 퍼지 통로에는 상기 캐니스터의 증발 가스를 선택적으로 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브가 장착되어 있으며, 상기 공기 공급 라인에는 외부의 공기를 선택적으로 상기 캐니스터에 공급하는 드레인 컷 밸브가 장착되어 있을 수 있다.
상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브와 상기 드레인 컷 밸브는 동시에 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제1퍼지 통로 내부에 벤츄리 관으로 형성된 제2퍼지 통로를 배치하여 캐니스터의 퍼지 유량을 증가시키므로, 증발가스의 오버플로우를 방지할 수 있다.
또한, 증발가스의 오버플로우를 방지하기 위하여 엔진을 구동시키거나 활성탄을 가열하지 않으므로, 연비가 향상된다.
더 나아가, 증발가스의 오버플로우를 방지하기 위하여 추가적인 장치가 구비되지 않으므로, 제작단가가 증가하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터의 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치는 엔진(10), 연료 탱크(20), 그리고 캐니스터(30)를 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기를 연소하여 차량을 구동하기 위한 동력을 생성하는 것으로, 공기 및 연료를 공급받기 위한 흡기 매니폴드와, 연소 과정에서 발생된 배기 가스를 배출하기 위한 배기 매니폴드를 포함하고 있다. 상기 흡기 매니폴드는 흡기 통로(12)에 연결되어 외부의 공기를 공급받는다. 또한, 흡기 통로(12)에는 스로틀 밸브(14)가 장착되어 흡기 매니폴드에 공급되는 공기량을 조절한다.
연료 탱크(20)는 연료를 저장하는 것으로, 연료 공급 라인(26)을 통하여 엔진(10)에 연결되어 엔진(10)에 연료를 공급한다. 연료 탱크(20)는 주유 라인(22)에 연결되어 연료를 공급받는다. 또한, 연료 탱크(20)는 증발 가스 라인(24)을 통하여 캐니스터(30)에 연결되어 연료 탱크(20)에서 발생한 증발 가스를 상기 캐니스터(30)에 공급한다. 여기에서, 증발 가스는 연료 증기를 의미한다.
캐니스터(30)는 연료 탱크(20)의 증발 가스를 흡착하고 제어부(도시하지 않음)의 제어에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진(10)에 공급한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기 캐니스터(30)의 내부에는 활성탄(38)이 구비되어 있다. 활성탄(38)에는 복수개의 미세 세공(micropore)이 형성되어 있으며, 이 복수개의 미세 세공에 증발 가스가 흡착되게 된다. 또한, 캐니스터(30)는 증발 가스 공급 통로(32), 퍼지 통로(34), 그리고 공기 통로(36)를 더 포함한다.
증발 가스 공급 통로(30)는 상기 증발 가스 라인(24)에 연결되어 연료 탱크(20)의 증발 가스를 공급 받는다. 증발 가스 공급 통로(30)를 통해 캐니스터(30)의 내부에 공급된 증발 가스는 상기 활성탄(38)에 흡착된다.
퍼지 통로(34)는 퍼지 라인(50)에 연결되어 있으며, 이 퍼지 라인(50)은 흡기 통로(12) 상의 스로틀 밸브(14) 하류에 연결되어 있다. 퍼지 통로(34)는 캐니스터(30) 내의 증발 가스를 퍼지 라인(50) 및 흡기 통로(12)를 통하여 선택적으로 엔진(10)에 공급한다.
공기 통로(36)는 공기 공급 라인(60)에 연결되어 외부의 공기를 선택적으로 공급 받는다. 외부의 공기가 공기 통로(36)를 통하여 캐니스터(30) 내부에 공급되면, 흡기 통로(12)의 스로틀 밸브(14) 하류에 생성되는 부압과 대기압의 차이에 의하여 활성탄(38)에 흡착된 증발 가스는 탈착되고 탈착된 증발 가스는 캐니스터(30)에 공급된 공기와 함께 흡기 통로(12)에 공급된다. 즉, 캐니스터(30)의 증발 가스는 공기 통로(36)를 통하여 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진(10)에 공급되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치는 상기 공기 공급 라인(60)에 장착된 드레인 컷 밸브(drain cut valve)(40)와 상기 퍼지 라인(50)에 장착된 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(purge control solenoid valve)(52)를 더 포함한다.
상기 드레인 컷 밸브(40)는 공기 공급 라인(60)을 통한 캐니스터(30)로의 공기의 공급을 조절하고, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)는 퍼지 라인(50)을 통한 캐니스터(30)로부터 흡기 통로(12)로의 증발 가스의 공급을 조절한다. 이러한 드레인 컷 밸브(40)와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)는 상기 제어부에 의하여 동시에 제어될 수 있다. 즉, 드레인 컷 밸브(40)가 열리면 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)도 열리고, 드레인 컷 밸브(40)가 닫히면 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)도 닫힐 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터(30)를 더욱 상세히 설명한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터(30)는 퍼지 통로(34)를 제외하고는 종래의 캐니스터와 유사하다. 따라서, 퍼지 통로(34)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터의 단면도이고, 도 3은 도 2의 일부 확대도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캐니스터(30)는 서로 다른 위치에 형성된 제1퍼지 구멍(101)과 제2퍼지 구멍(103)을 구비한다. 따라서, 캐니스터(30)의 증발 가스는 제1퍼지 구멍(101)과 제2퍼지 구멍(103)을 통하여 흘러 나가게 된다. 또한, 상기 캐니스터(30)의 퍼지 통로(34)는 제1퍼지 통로(100)와 제2퍼지 통로(102)를 포함하며, 상기 제1퍼지 통로(100)는 제1퍼지 구멍(101)과 연결되고 제2퍼지 통로(102)는 제2퍼지 구멍(103)과 연결된다. 상기 제1,2퍼지 통로(100)와 제2퍼지 통로(102)는 상기 퍼지 라인(50)에 연결된다. 구체적으로, 상기 제1퍼지 통로(100)는 상기 퍼지 라인(50)에 직접 연결되고(즉, 상기 제1퍼지 통로(100)의 일단이 상기 퍼지 라인(50)의 일단에 연결됨), 상기 제2퍼지 통로(102)는 상기 제1퍼지 통로(100) 또는 상기 퍼지 라인(50)의 외주면 일부를 관통하여 상기 제2퍼지 통로(102)의 끝단이 상기 제1퍼지 통로(100) 또는 상기 퍼지 라인(50)의 내부외 위치하도록 되어 있다. 또한, 상기 제2퍼지 통로(102)의 끝단은 상기 제1퍼지 통로(100) 또는 퍼지 라인(50)을 지나가는 증발 가스의 흐름을 따라 연장되어 있다. 즉, 제2퍼지 통로(102)의 끝단부는 상기 제1퍼지 통로(100) 또는 상기 퍼지 라인(50)과 동일한 방향으로 형성되어 있다. 더 나아가, 상기 제2퍼지 통로(102)는 벤츄리 관으로 형성되어 있다. 즉, 제2퍼지 통로(102)의 끝단의 지름은 제2퍼지 통로(102)의 다른 부분의 지름보다 작게 형성되어 있다. 이에 따라, 제2퍼지 통로(102)를 통해 제1퍼지 통로(100) 또는 퍼지 라인(50)으로 나가는 증발 가스의 유속은 증가하게 된다. 또한, 제2퍼지 통로(102)를 통한 증발 가스의 유속이 증가하므로 제1퍼지 통로(100) 또는 퍼지 라인(50) 내에서 상기 제2퍼지 통로(102)의 끝단 근처의 압력은 작아지게 된다(베르누이 정리). 따라서, 제1퍼지 통로(100)를 통과하는 증발 가스의 유량이 증가하게 된다.
결국, 동일한 퍼지 조건 하에서 캐니스터(30)의 퍼지유량을 증가시키므로 증발가스의 오버플로우를 방지할 수 있다.
또한, 활성탄을 가열하는 방식이 아니라 퍼지 통로를 하나 더 추가하는 방식이므로 제작 단가가 크게 상승하지 않게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 제1,2퍼지 구멍(101, 103)이 서로 다른 위치에 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1퍼지 구멍(101) 내에 작은 직경을 가진 제2퍼지 구멍(103)을 형성할 수 있다(제1퍼지 구멍(101)의 외주면 일부와 제2퍼지 구멍(103)의 외주면 일부를 붙이는 것에 의하여). 이 경우, 제1퍼지 통로(100) 내에는 제2퍼지 통로(102)가 배치되며, 제2퍼지 통로(102)는 벤츄리 관으로 형성된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (10)

  1. 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 공기의 공급에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급하는 차량용 캐니스터에 있어서,
    연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로;
    외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로; 그리고
    퍼지 라인에 연결되어 상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로;
    를 포함하며,
    상기 퍼지 통로는 상기 퍼지 라인에 직접적으로 연결되는 제1퍼지 통로와, 그 끝단이 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하여 상기 퍼지 라인에 연결되는 제2퍼지 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 퍼지 라인을 지나가는 증발 가스의 흐름을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제2퍼지 통로의 다른 부분보다 직경이 작은 벤츄리 관으로 형성되어 제2퍼지 통로를 통과한 증발 가스의 속력이 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1,2퍼지 통로는 상기 캐니스터의 서로 다른 위치에 형성된 제1,2퍼지 구멍에 연결되며, 상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 외주면 일부를 관통하여 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  5. 주유 라인과 연결되어 연료를 공급 받고, 증발 가스 라인을 통하여 내부의 증발 가스를 배출하며, 연료 공급 라인을 통하여 연료를 공급하는 연료 탱크;
    상기 연료 공급 라인에 연결되어 연료 탱크로부터 연료를 공급 받고, 흡기 통로에 연결되어 공기를 공급 받는 엔진;
    상기 흡기 통로에 연결되는 퍼지 라인; 그리고
    내부에 증발 가스를 흡착하는 활성탄이 구비되어 있으며, 상기 증발 가스 라인에 연결되어 증발 가스를 공급 받는 증발 가스 공급 통로, 공기 공급 라인에 연결되어 외부의 공기를 공급 받는 공기 통로, 그리고 상기 퍼지 라인에 연결되어 있으며 상기 공기 통로를 통해 공급 받는 공기의 흐름에 따라 상기 활성탄에 흡착된 증발 가스를 탈착하여 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 통로를 포함하는 캐니스터;
    를 포함하며,
    상기 퍼지 통로는 상기 퍼지 라인에 직접적으로 연결되는 제1퍼지 통로와, 그 끝단이 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하여 상기 퍼지 라인에 연결되는 제2퍼지 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 퍼지 라인을 지나가는 증발 가스의 흐름을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제2퍼지 통로의 다른 부분보다 직경이 작은 벤츄리 관으로 형성되어 제2퍼지 통로를 통과한 증발 가스의 속력이 증가하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1,2퍼지 통로는 상기 캐니스터의 서로 다른 위치에 형성된 제1,2퍼지 구멍에 연결되며, 상기 제2퍼지 통로의 끝단은 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 외주면 일부를 관통하여 상기 제1퍼지 통로 또는 상기 퍼지 라인의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 퍼지 통로에는 상기 캐니스터의 증발 가스를 선택적으로 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브가 장착되어 있으며, 상기 공기 공급 라인에는 외부의 공기를 선택적으로 상기 캐니스터에 공급하는 드레인 컷 밸브가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브와 상기 드레인 컷 밸브는 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
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