KR20160001323A - 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치에 관한 것으로서, 캐니스터 일체형 연료펌프 모듈이 적용된 연료탱크 시스템에서 연료주입구의 연료캡 개방시 연료탱크 내 증발가스가 레벨링 파이프 및 연료주입구를 통해 분출되면서 발생하는 가스 소음 등의 문제점을 개선할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 레벨링 파이프를 통한 연료탱크 내 가스 방출을 위해 연료주입구에서 레벨링 파이프가 연결되는 위치에 형성되어 연료주입구 내부와 레벨링 파이프 내부를 연통시키는 배기홀을 개폐하되, 연료주입구에 삽입되는 주유건에 의해 상기 배기홀을 개방하도록 동작하는 밸브수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치가 개시된다.

Description

차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치{Apparatus for improving gas noise of vehicle fuel inlet}

본 발명은 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐니스터 일체형 연료펌프 모듈이 적용된 연료탱크 시스템에서 연료주입구의 연료캡 개방시 연료탱크 내 증발가스가 레벨링 파이프 및 연료주입구를 통해 분출되면서 발생하는 가스 소음 등의 문제점을 개선할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 연료장치는 연료를 저장하는 연료탱크, 연료탱크에 저장된 연료를 펌핑하여 엔진으로 공급하는 연료펌프, 엔진으로 공급되는 연료에 포함된 이물질을 제거하는 연료필터, 연료탱크로부터 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료라인 등을 포함한다.

그리고, 가솔린 연료의 경우 연료의 기화에 따른 증발가스가 다량 발생하는데, 이렇게 발생하는 증발가스는 연료의 손실뿐만 아니라 대기를 오염시키는 주원인이 된다.

따라서, 가솔린 연료를 사용하는 차량의 경우 연료의 손실을 방지하고 대기를 오염시키지 않도록 하기 위해 연료탱크로부터 발생하는 유해한 증발가스를 포집하는 캐니스터(canister)가 장착되고 있다.

캐니스터는 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 포집하였다가, 엔진 작동 중 퍼지 조건에서 엔진 제어 유닛에 의해 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve, PCSV)가 열리게 되면, 포집된 연료 성분을 엔진의 흡기계로 퍼지하여 엔진 내에서 연소될 수 있도록 해준다.

이러한 캐니스터는 연료탱크로부터 흡입된 증발가스의 탄화수소를 흡수할 수 있는 흡착성 물질을 소정 용적의 케이스 내부에 충전하여 구성되는 것으로, 통상 캐니스터의 흡착성 물질로는 활성탄(actvated carbon)이 사용되고 있다.

도 1은 연료탱크에 연료를 주입하기 위한 필러넥과 더불어 연료탱크, 연료펌프, 캐니스터를 포함하는 연료장치를 도시한 것으로, 캐니스터(10)를 연료탱크(20) 외부에 별도로 장착한 구성을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 캐니스터(10)의 로딩포트(11)는 로딩라인(14)을 통해 연료탱크(20)와 연결되고, 캐니스터(10)의 퍼지포트(12)는 퍼지라인(15) 및 퍼지라인에 설치된 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(15a)를 통해 엔진(1)의 흡기계와 연결되며, 캐니스터(10)의 대기포트(13)는 에어라인(16) 및 에어라인에 설치된 에어필터(16a)를 통해 대기와 연결된다.

여기서, 캐니스터(10)에 연결된 에어라인(16)은 퍼지 작동시 에어필터(16a)를 통해 공기를 흡입하는 통로로 이용되면서 연료탱크(20) 내 증발가스를 캐니스터(10)를 통해 대기로 방출하기 위한 통로로도 이용된다.

또한, 연료탱크(20)에는 엔진(1)으로의 연료 공급을 위해 연료라인(22)이 연결되며, 필러넥(23) 상단의 연료주입구(24)와의 사이에는 연료탱크(20) 내부의 공기를 배출시켜 연료 주입을 원활하게 하는 레벨링 파이프(26)가 연결된다.

이와 같은 구성에서 캐니스터(10)는 엔진(1)이 정지된 상태에서 로딩라인(14)을 통해 유입되는 증발가스(탄화수소 등의 연료성분)를 활성탄에 흡착시키고, 엔진(1)이 구동될 경우에는 활성탄에 흡착된 증발가스를 에어라인(16)을 통해 흡입되는 공기의 압력에 의해 탈착시키면서 탈착된 증발가스를 공기와 함께 퍼지라인(15)을 통해 엔진(1)의 흡기계로 공급한다.

상기와 같이 증발가스를 엔진(1)으로 공급하는 작동을 일반적으로 퍼지(purge) 작동이라 하며, 연료탱크(20)에서 발생하는 증발가스를 캐니스터(10)에 포집하였다가, 엔진 작동 중 퍼지라인(15) 및 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(15a)를 통해 엔진(1)의 흡기계로 퍼지하여 엔진에서 연소시킨다.

한편, 캐니스터(10)를 연료펌프(21)와 모듈화하여 연료탱크(20) 내부에 장착하기도 하며, 캐니스터를 연료탱크 내부에 장착하는 방식은 배출가스, 충돌시 안전도, 차량 레이아웃, 원가 및 중량 측면에서 연료탱크 외부 장착 방식에 비해 유리한 이점을 가진다.

한국 공개특허 제10-2010-0073856호에는 연료탱크에서 증발가스를 캐니스터로 배출시키는 ROV(Roll Over Valve)와 캐니스터, 연료펌프를 일체로 모듈화한 구성을 제시하고 있다.

도 2는 캐니스터 및 ROV 일체형의 연료펌프 모듈을 적용한 예를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이, 캐니스터(10)를 연료펌프(21)와 함께 모듈화하여 연료탱크(20) 내부에 장착하고 있으며, ROV(17)가 캐니스터(10)에 모듈화되므로 캐니스터에는 별도의 로딩라인 및 로딩포트가 삭제된다.

도 3은 연료펌프에 모듈화되는 캐니스터의 주요 구성을 나타내는 단면 사시도로서, 도시된 바와 같이, 캐니스터(10)의 플랜지(10a) 내 통기부(10b)에는 ROV(17)와 정압밸브(18)가 내장되며, 이 중 정압밸브(18)는 연료탱크(20) 내 압력에 의해 개방되는 밸브로서, 연료탱크(20) 내 압력이 정해진 기준압력에 도달할 경우 정압밸브(18)가 개방되면서 연료탱크 내 증발가스가 캐니스터(10)의 통기부(10b)에 형성된 증발가스 이동경로를 따라 배출된다.

도 3에서 화살표는 정압밸브(18)가 개방되었을 때 증발가스가 이동하는 경로를 나타내는 것으로서, 이 경로를 따라 증발가스가 이동하면서 연료탱크 내 압력이 해소된다.

상기 증발가스 이동경로를 따라 이동하여 캐니스터(10)의 대기포트(13)를 통해 배출되는 증발가스는 에어라인(16) 및 에어필터(16a)를 통과하여 대기로 방출된다.

그러나, 상기와 같이 기준압력에 도달해야만 정압밸브(18)가 개방되면서 연료탱크(20) 내 압력이 해소되므로 연료탱크 상부, 즉 연료 액면 상측 공간에는 기준압력 도달시까지 항상 증발가스에 의한 압력이 존재하게 된다.

결국, 연료탱크 상부에 증발가스가 대기압보다 높은 고압으로 존재하게 되면서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 운전자가 연료를 주유할 때 연료캡(27)을 열게 되면, 연료탱크(20) 상부에 존재하는 증발가스가 레벨링 파이프(26)를 통해 필러넥(23) 상단의 연료주입구(24)로 배출되고, 이때 배출된 증발가스가 연료주입구(24)에서 운전자 쪽으로 분출된다.

따라서, 연료캡 개방시 증발가스 분출로 인한 가스 소음이 발생하고, 운전자가 유해한 증발가스를 쉽게 흡입할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자의 연료캡 개방 동작에서 갑작스런 증발가스 분출과 동시에 정전기가 발생할 경우 화재의 위험이 있는 등 여러 문제가 있게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 캐니스터 일체형 연료펌프 모듈이 적용된 연료탱크 시스템에서 연료주입구의 연료캡 개방시 연료탱크 내 증발가스가 레벨링 파이프 및 연료주입구를 통해 분출되면서 발생하는 가스 소음 등의 문제점을 개선할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르면, 레벨링 파이프를 통한 연료탱크 내 가스 방출을 위해 연료주입구에서 레벨링 파이프가 연결되는 위치에 형성되어 연료주입구 내부와 레벨링 파이프 내부를 연통시키는 배기홀을 개폐하되, 연료주입구에 삽입되는 주유건에 의해 상기 배기홀을 개방하도록 동작하는 밸브수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 밸브수단은 연료주입구 내부 통로를 개폐하도록 설치되어 주유건에 의해 개방 동작하는 플랩밸브에 일체 형성된 밸브체이고, 상기 밸브체는 플랩밸브의 닫힘상태에서 배기홀을 덮어 폐쇄할 수 있도록 형성되고 플랩밸브의 개방 동작시 배기홀을 개방하도록 된 것일 수 있다.

또한, 상기 밸브체는 필러넥 단부 내측으로 삽입된 연료주입구의 삽입관부 바깥쪽에서 배기홀을 덮어 폐쇄할 수 있도록 플랩밸브의 측단에 돌출 형성된 것일 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 가스 소음 개선 장치에 의하면, 연료주입구에서의 증발가스 배출시점을 연료캡 개방 시점이 아닌 주유건 삽입시로 변경해줌으로써 가스 소음의 문제를 개선할 수 있고, 운전자의 연료캡 조작시에 발생할 수 있는 정전기로 인한 화재 위험을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 1은 연료탱크에 연료를 주입하기 위한 필러넥과 더불어 연료탱크, 연료펌프, 캐니스터를 포함하는 종래의 연료장치를 도시한 도면이다.
도 2는 캐니스터 및 ROV 일체형의 연료펌프 모듈을 적용한 종래의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 연료펌프에 모듈화되는 캐니스터의 주요 구성을 나타내는 단면 사시도이다.
도 4는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 소음 개선 장치가 적용된 연료주입구 및 필러넥을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 소음 개선 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 플랩밸브를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가스 소음 개선 장치의 작동상태도이다.
도 9는 본 발명의 가스 소음 개선 장치 적용시 연료가스 내 증발가스가 분출되는 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래와 본 발명에서 주유시 연료탱크 압력 변화를 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 캐니스터 일체형 연료펌프 모듈이 적용된 연료탱크 시스템에서 연료주입구의 연료캡 개방시 연료탱크 내 증발가스가 레벨링 파이프 및 연료주입구를 통해 분출되면서 발생하는 가스 소음 등의 문제점을 개선할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 가스 소음 개선 장치는 필러넥 상단의 연료주입구에 형성되어 있는 측면 홀, 즉 레벨링 파이프의 출구단이 연결되는 배기홀을 주유건 삽입시에만 선택적으로 개방할 수 있는 장치 구성을 가진다.

도 5는 본 발명에 따른 가스 소음 개선 장치가 적용된 연료주입구 및 필러넥을 도시한 사시도이고, 도 6은 연료주입구에서 필러넥 내부의 구성을 보여주는 사시도로서, 본 발명의 실시예에 따른 가스 소음 개선 장치가 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에서 플랩밸브를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가스 소음 개선 장치의 작동상태도로서, (a)는 주유건(2)이 삽입되기 전 상태를, (b)는 주유건(2)이 삽입된 상태를 나타낸다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 필러넥(23) 단부(상단)에 연료 주입시 주유건(도 8의 (b)에서 도면부호 2임)이 삽입되는 연료주입구(24)가 형성되고, 필러넥(23) 단부의 일측에 연료탱크 상부로부터 길게 연장 설치되는 레벨링 파이프(26)의 출구단이 연결된다.

또한, 연료주입구(24)에서 필러넥(23) 내부로 삽입되도록 연장 형성된 삽입관부(도 6의 도면부호 24a임)의 측면에는 배기홀(24b)이 형성되는데(도 8의 (b) 참조), 상기 배기홀(24b)에 레벨링 파이프(26)의 출구단이 연결됨으로써 삽입관부(24a)의 내부 통로와 레벨링 파이프(26)의 내부 통로가 배기홀(24b)에 의해 연통된다.

연료주입구(24)에서 삽입관부(24a)는 주유건(2)으로부터 주입되는 연료가 통과하는 부분이면서 연료탱크로부터 레벨링 파이프(26)를 통해 증발가스 및 공기가 배출되는 부분이다.

도면에는 도시하지 않았으나, 연료주입구(24)의 입구부에는 연료주입구를 닫아주기 위한 연료캡이 체결되며, 연료 주입을 위해서는 운전자가 연료캡을 먼저 열어 연료주입구(24)로부터 분리한 뒤 주유건(2)을 연료주입구에 삽입하게 된다.

그리고, 연료주입구(24)의 삽입관부(24a)에는 그 내부 통로를 선택적으로 개폐하기 위한 플랩밸브(25)가 설치되며, 상기 플랩밸브(25)는 연료주입구(24)에 설치되는 공지의 구성요소로서, 미도시된 탄성부재에 의해 탄력적으로 개폐 작동될 수 있게 설치되고, 특히 연료 주입을 위해 삽입되는 주유건(2)에 의해 연료주입구(24) 내부 통로를 개방하도록 되어 있다.

상기 플랩밸브(25)는 일측이 연료주입구(24)의 삽입관부(24a)에 힌지 결합되고 탄성부재에 의해 탄성 지지되도록 설치되는 밸브로, 연료주입구(24)와의 힌지결합부를 중심으로 회전하여 삽입관부(24a)의 내부 통로를 개폐하도록 되어 있다.

즉, 평상시 탄성부재의 힘에 의해 삽입관부(24a)의 내부 통로를 폐쇄하도록 닫힘 상태로 있다가, 주유건(2)이 삽입되어 필러넥(23) 내측으로 밀어주게 되면 탄성부재의 힘을 극복하고 회전하여 삽입관부(24a)의 내부 통로를 열어주고, 이후 주유를 마치고 연료주입구(24)로부터 주유건(2)이 분리될 때 탄성부재의 탄성복원력에 의해 리턴 회전하여 삽입관부(24a)의 내부 통로를 다시 닫아준다.

한편, 본 발명에 따른 가스 소음 개선 장치는 연료 주입(주유)을 위해 운전자가 연료캡을 열더라도 레벨링 파이프(26)를 통해 이동한 증발가스가 분출되지 않도록 하다가, 주유건(2)을 삽입하였을 때에만 증발가스의 분출이 이루어지도록 하는 구성을 가진다.

이를 위해, 본 발명에 따른 가스 소음 개선 장치는 연료주입구(24)의 배기홀(24b)을 선택적으로 개폐하는 밸브수단을 포함하며, 상기 밸브수단은 연료주입구(24)에 삽입되는 주유건(2)에 의해 배기홀(24b)을 개방하도록 구비된다.

도 6 및 도 7을 참조하여 밸브수단에 대해 설명하면, 바람직한 실시예에서 상기 밸브수단은 플랩밸브(25)의 측단에 배기홀(24b)을 덮어 폐쇄할 수 있도록 밸브체(25a)를 돌출 형성하여 구성될 수 있다.

상기 플랩밸브(25)는 평상시 닫혀 있다가 연료 주입시 주유건(2)이 삽입될 경우에만 연료주입구(24) 내부 통로를 열어주도록 설치되는 것으로, 주유건 삽입에 연동하여 동작하는 밸브이다.

이에 본 발명에서는 평상시 닫혀 있다가 주유건 삽입시에만 배기홀을 열어줄 수 있는 밸브수단을 구성함에 있어 플랩밸브(25)를 이용하며, 플랩밸브(25)에 배기홀(24b)을 개폐할 수 있는 밸브체(25a)를 일체로 형성할 경우, 주유건(2)의 삽입 여부에 따라 배기홀(24b)을 선택 개폐하는 밸브수단을 구현할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 밸브체(25a)는 필러넥(23) 내부에서 삽입관부(24a)의 배기홀(24b) 부위를 바깥쪽에서 덮어 폐쇄할 수 있도록 플랩밸브(25) 측단 위치에 돌출 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 가스 소음 개선 장치 적용시 연료가스 내 증발가스가 분출되는 시점을 설명하기 위한 도면으로, 도 8과 도 9를 참조하여 본 발명의 작동상태에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료 주입을 위해서는 운전자가 연료캡(27)을 열어주어야 하는데, 연료캡(27)을 열어주더라도 플랩밸브(25)가 닫힘 상태를 유지하기 때문에 밸브체(25a)가 배기홀(24b)을 닫아준 상태로 있게 된다.

이와 같이 배기홀(24b)이 닫힌 상태에서는 연료탱크(20)로부터의 증발가스가 배기홀(24b)을 통해 연료주입구(24) 내부로 분출될 수 없고, 이때 연료탱크(20) 내 압력은 그대로 유지된다(도 8 및 도 9의 (a) 상태).

이어 운전자가 주유건(2)을 연료주입구(24)에 삽입하는 순간 플랩밸브(25)가 열리면서 밸브체(25a)가 배기홀(24b)을 열게 되며, 결국 연료탱크(20)로부터 레벨링 파이프(26)를 통해 이동한 증발가스가 배기홀(24b)을 통해 연료주입구(24) 내부로 분출된다(도 8 및 도 9의 (b) 상태).

이와 같이 본 발명에 따르면, 연료캡(27)을 열어준 상태에서는 가스 분출이 이루어지지 않으면서 연료주입구(24)에 주유건(2)을 삽입하였을 경우에만 증발가스가 분출된다.

통상 주유를 위해 운전자가 연료주입구(24)에 주유건(2)을 삽입하는 경우 주유건(2)과 필러넥(23)의 충돌음 및 마찰음이 발생하는데, 상술한 바와 같이 연료캡 개방시가 아닌 주유건 삽입시에만 배기홀을 통해 증발가스의 분출이 이루어지도록 하면, 상기 충돌음 및 마찰음에 의해 연료탱크 내압 해소 소음, 즉 연료주입구로의 가스 분출 소음을 운전자가 인지할 수 없게 된다.

또한, 주유를 위해 주유기에서 주유건을 들게 되면 주유기의 펌프모터가 작동하여 소음을 발생시키므로 이러한 모터 소음에 의해서도 가스 분출 소음은 가려질 수 있다.

또한, 연료캡 개방시 가스 분출을 억제하므로 겨울철 운전자의 연료캡(27) 조작시에 발생할 수 있는 정전기에 의해 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 10은 종래와 본 발명에서 주유시 연료탱크 압력 변화를 비교하여 나타낸 도면으로서, 종래의 경우 연료 증발에 따라 연료탱크 내 압력이 증가한 뒤 유지되다가, 연료캡 개방시점에서 증발가스 분출로 인해 연료탱크 내 가스 압력이 해소되는 것을 알 수 있다.

반면, 본 발명의 장치 적용시에는 연료캡을 개방하더라도 연료탱크 내 압력이 거의 그대로 유지되며, 이후 주유건이 삽입될 경우에만 증발가스 분출로 인해 연료탱크 내 가스 압력이 해소됨을 볼 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 엔진 2 : 주유건
10 : 캐니스터 10a : 플랜지
10b : 통기부 11 : 로딩포트
12 : 퍼지포트 13 : 대기포트
14 : 로딩라인 15 : 퍼지라인
15a : 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 16 : 에어라인
16a : 에어필터 17 : ROV
18 : 정압밸브 20 : 연료탱크
21 : 연료펌프 22 : 연료라인
23 : 필러넥 24 : 연료주입구
24a : 삽입관부 24b : 배기홀
25 : 플랩밸브 25a : 밸브체
26 : 레벨링 파이프 27 : 연료캡

Claims (3)

1. 레벨링 파이프를 통한 연료탱크 내 가스 방출을 위해 연료주입구에서 레벨링 파이프가 연결되는 위치에 형성되어 연료주입구 내부와 레벨링 파이프 내부를 연통시키는 배기홀을 개폐하되, 연료주입구에 삽입되는 주유건에 의해 상기 배기홀을 개방하도록 동작하는 밸브수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브수단은 연료주입구 내부 통로를 개폐하도록 설치되어 주유건에 의해 개방 동작하는 플랩밸브에 일체 형성된 밸브체이고, 상기 밸브체는 플랩밸브의 닫힘상태에서 배기홀을 덮어 폐쇄할 수 있도록 형성되고 플랩밸브의 개방 동작시 배기홀을 개방하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸브체는 필러넥 단부 내측으로 삽입된 연료주입구의 삽입관부 바깥쪽에서 배기홀을 덮어 폐쇄할 수 있도록 플랩밸브의 측단에 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 연료주입구 가스 소음 개선 장치.
   
   
   

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