KR20170036274A

KR20170036274A - 자동차의 캐니스터 장치

Info

Publication number: KR20170036274A
Application number: KR1020150135233A
Authority: KR
Inventors: 정장현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-04-03
Also published as: KR101734680B1; CN106555713B; CN106555713A; US20170089305A1

Abstract

본 발명은 캐니스터 내부에 구성되어 있는 에어갭을 활용하여 캐니스터의 소음을 저감하기 위한 자동차의 캐니스터 장치에 관한 것으로, 캐니스터 내부의 에어갭 공간에 소정 위치에 배치되는 격벽을 설치함으로써 차량의 NVH를 개선하는 동시에 환경오염의 원인이 되는 에미션(bleed emission)의 방출량을 저감 가능하다.

Description

자동차의 캐니스터 장치 {Canister apparatus of vehicle}

본 발명은 자동차의 캐니스터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐니스터 내부에 구성되어 있는 에어갭을 활용하여 캐니스터의 소음을 저감하기 위한 자동차의 캐니스터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 캐니스터는 연료탱크에서 발생한 연료증발가스로부터 공기는 대기로 방출하고 연료성분은 포집하여 엔진으로 공급하기 위한 장치로, 엔진이 정상 작동시 포집한 연료성분을 엔진으로 공급함으로써 연료탱크에서 증발되는 연료의 손실을 방지함과 동시에 연료증발가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 자동차에 장착된다.

첨부한 도 1은 통상적인 캐니스터의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 도 1을 참조하여 보면, 연료탱크(1)와 엔진(2) 사이에는 연료증발가스를 포집하기 위한 캐니스터(3)가 설치되고, 상기 캐니스터(3)에 포집된 연료증발가스를 제어하기 위하여 상기 캐니스터(3)와 연결되는 PCSV(purge control solenoid valve)(4)가 설치된다.

상기 PCSV(purge control solenoid valve)는 전자제어장치(ECU)의 신호를 받아 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스를 엔진 측으로 공급되게 한다.

즉, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스는 PCSV에 의해 엔진 워밍업 전이나 공회전시에는 엔진 쪽으로 공급되지 않다가 엔진 워밍업이 완료되고 일정부하가 걸리는 정상 주행시에 엔진 쪽으로 공급되어 엔진에서 연소된다.

상기 캐니스터는 연료증발가스의 포집을 위하여 내부에 흡착력이 강한 활성탄이 구성되고, 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 포집하여 연료성분과 공기로 분리하는바, 공기는 대기로 방출되고 연료성분은 상기 PCSV가 열리면 엔진 흡기관의 부압에 의해 흡기관으로 공급된다.

그런데, 상기 PCSV가 동작하게 되면 발생하는 맥동음이 연료라인을 통해 전달되어 캐니스터에서 증폭되어 차량 NVH가 악화되는 문제가 발생한다.

이러한 NVH 문제를 개선하기 위하여 캐니스터에 연결된 연료라인에 댐퍼 기능을 하는 맥동 챔버를 추가하였으나, PCSV의 성능 변동시 맥동음이 더욱 악화되어 맥동 챔버 1개로 NVH 문제를 해결하지 못하여 맥동 챔버를 1개 더 추가하는 상황이 발생하였다.

따라서, PCSV의 성능 변동에 대응하기 위하여 추후 맥동 챔버의 추가 설치가 더 요구될 수 있으며, 그에 따른 사이즈 증대 및 원가 상승이 불가피한 문제점이 존재한다.

등록특허 10-0872658호 등록특허 10-1327613호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 캐니스터 내부에 구성되어 있는 에어갭을 활용하여 캐니스터의 소음을 저감하고 환경오염의 원인이 되는 블리드 에미션(bleed emission)을 저감할 수 있는 자동차의 캐니스터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 캐니스터 바디의 내부에 마련되는 에어갭 공간에는 가스의 유동방향으로 제1격벽과 제2격벽이 서로 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 제1 및 제2격벽은 에어갭 공간에서 소정의 위치에 배치됨으로써 상기 제1격벽과 제2격벽의 위치에 따라 소음이 필터링되는 주파수 구간이 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치를 제공한다.

이때, 상기 에어갭 공간에는 그 일측단에서 타측단으로 가스 유동이 발생하여 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1격벽 및 제2격벽은 에어갭 공간으로 유입된 가스의 유동방향과 일정 각도를 이루도록 설치되며, 구체적으로 상기 제1격벽 및 제2격벽은 에어갭 공간으로 유입된 가스의 이동방향과 직각을 이루도록 설치된다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1격벽과 제2격벽 중 적어도 하나에는 가스 유동을 위한 통기홀 및 통기파이프가 형성된다.

이때, 상기 통기파이프에는 통기파이프를 통과하는 가스의 확산을 위한 가스확산홀이 형성되고, 상기 제1격벽과 제2격벽에 형성된 통기파이프는 서로 마주보지 않는 위치에 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 자동차의 캐니스터 장치는, 캐니스터 내부의 에어갭 공간에 소정 위치에 배치되는 격벽을 설치함으로써 차량의 NVH를 개선하는 동시에 환경오염의 원인이 되는 에미션(bleed emission)의 방출량을 저감 가능하다.

그에 따라, 캐니스터에 연결된 연료라인에 구성되는 기존의 맥동 챔버를 삭제 가능하고, 그에 따른 원가 절감이 가능하며, 기존의 맥동 챔버 대비 수배로 공간을 활용하는 효과가 있어 맥동 챔버의 사이즈를 증대한 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 통상적인 캐니스터의 작용을 설명하기 위한 도면
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터를 나타낸 도면
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터의 종단면도와 횡단면도
도 6은 본 발명에 따른 캐니스터의 소음 저감 원리를 설명하기 위한 도면

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 캐니스터는, 연료탱크의 연료증발가스를 포집하여 공기는 대기로 방출하고 연료성분은 엔진 측으로 공급하기 위한 것으로, 도 2 및 도 3을 보면, 내부공간을 갖는 캐니스터 바디(100)의 일측에, 연료증발가스의 유입을 위한 증발가스유입부(102)와, 연료증발가스에서 포집된 연료성분의 배출을 위한 연료배출공급부(104), 및 연료증발가스에서 분리된 공기의 배출을 위한 공기배출부(106)가 형성된다.

상기 증발가스유입부(102)는 앞서 언급한 연료탱크에 연결되고, 상기 연료배출공급부(104)는 앞서 설명한 PCSV(퍼지제어솔레노이드밸브)를 통해 엔진 측에 연결되며, 상기 공기배출부(106)는 대기 중으로 공기를 배출하게 된다.

캐니스터 바디(100)의 내부에는 연료성분을 포집을 용이하게 하기 위하여 활성탄이 충진되며, 이를 위하여 활성탄이 충전되는 공간으로서 제1활성탄충전공간부(110)와 제2활성탄충전공간부(120)가 구분되어 형성된다.

상기 제1활성탄충전공간부(110)는 증발가스유입부(102)와 가스 유동이 가능하게 연결되고, 상기 제2활성탄충전공간부(120)는 에어갭 공간(140)을 통해 제1활성탄충전공간부(110)와 가스 유동이 가능하게 연결된다.

도 4를 보면, 상기 에어갭 공간(140)은 활성탄이 채워지지 않은 비어있는 공간으로서 제2활성탄충전공간부(120)의 내측에 설치된 보조캐니스터(130)에 이웃하여 형성되고, 제1활성탄충전공간부(110)와 제2활성탄충전공간부(120) 및 보조캐니스터(130)에 의해 둘러싸인 위치에 마련된다.

즉, 상기 에어갭 공간(140)은 제2활성탄충전공간부(20)에서 활성탄이 충전되지 않은 비어있는 공간이며, 이러한 에어갭 공간(140)에 가스/기체 흐름 밀폐 형상(또는 공기 흐름 밀폐 형상)을 적용하기 위하여 제1격벽(150) 및 제2격벽(160)이 설치된다.

도 4 및 도 5를 참조하여 보면, 상기 제1격벽(150) 및 제2격벽(160)은 각각 에어갭 공간(140)을 가스 유동방향을 따라 구획할 수 있는 판넬 형태로 마련되고, 캐니스터 바디(100)의 일부분으로서 제2활성탄충전공간부(120)를 둘러싸는 캐니스터 바디(100)와 보조캐니스터(130)에 밀착가능한 형상을 갖는다.

이때 제1 및 제2격벽(150,160)은 에어갭 공간(140)에 유입된 가스의 유동방향으로 서로 일정 간격을 두고 설치되며, 특히 에어갭 공간(140) 내에서 소정의 위치에 배치됨으로써 격벽 위치에 따라 소음(맥동음)이 필터링되는 파장 구간이 설정되며, 아울러 외부로 방출되는 에미션 방출량 저감을 위한 에미션 댐퍼 공간을 형성하게 된다.

격벽 위치에 따라 소음(맥동음)의 필터링되는 파장 구간이 설정되는 것은, 도 6에 나타낸 밴드 스탑 필터(band stop filter) 원리에 의한 것으로, 각 격벽(150,160)의 설정된 소정 위치에 따라 소음(맥동음)이 필터링되는 파장 구간이 결정되고, 이에 파장과 주파수의 연계원리에 의해 소음이 필터링되는 주파수 구간이 결정되는 것이다.

예를 들어, 격벽 위치에 따라 200 ~ 400Hz의 주파수 구간에 대해 소음 저감이 가능하며, 에어갭 공간(140) 내에 격벽 위치에 따라 결정되는 상기 주파수 구간 전체(200 ~ 400Hz)에서 소음이 감쇄되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 에어갭 공간(140)은 그 일측단(가스가 유입되는 부분)에서 타측단(가스가 배출되는 부분)으로 가스 유동이 발생하여 형성되며, 도 5를 보면, 상기 제1 및 제2격벽(150,160)은 에어갭 공간(140)으로 유입된 가스의 유동방향과 일정 각도를 이루도록 설치되며, 예를 들어 에어갭 공간(140)으로 유입된 가스의 이동방향에 직각을 이루도록 설치된다.

이렇게 제1격벽(150) 및 제2격벽(160)을 이용하여 에어갭 공간(140)의 내부에 가스 흐름 밀폐 형상을 적용하는 경우, 캐니스터의 소음 저감 측면에서는 성능이 향상되나, 통기 저항이 증가되어 엔진 측으로 퍼지되는 연료증발가스의 퍼지율이 저감될 수 있고, 상기 퍼지율이 저감될 시 차량 동력 성능이 저하되므로 통기 저항 저감을 위한 최적 유로를 설정하는 것이 바람직하다.

따라서, 통기 저항 저감을 위한 기체 유로를 형성하기 위하여, 에어갭 공간(140)에 설치된 제1격벽(150)과 제2격벽(160) 중 적어도 하나에는 가스/기체 유동을 위한 복수 개의 통기홀(152,162)이 형성된다.

상기 복수 개의 통기홀(152,162)은 크기, 간격 등의 조건을 변경하여 형성될 수 있으며, 도 3 및 도 4에 보이듯 횡방향 및 종방향을 따라 일렬로 배열되고 서로 동일한 크기를 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1격벽(150)과 제2격벽(160) 중 적어도 하나에는 상기 통기홀(152,162) 대비 다량의 가스/기체 유동이 가능한 통기파이프(154,164)가 형성된다.

상기 통기파이프(154,164)는 일정 직경을 갖는 파이프로서 격벽을 관통한 형태로 형성되고, 예를 들어 그 축선방향이 격벽(150,160)과 직각을 이루도록 관통한 형태로 부착되거나 일체로 형성된다.

그리고, 상기 통기파이프(154,164)에는 통기파이프(154,164)를 통과하는 가스의 확산을 위하여, 특히 통기파이프(154,164)를 통과하여 일정 간격을 두고 서로 이웃한 제1격벽(150)과 제2격벽(160) 사이의 공간으로 유동된 가스의 원활한 확산을 위하여, 각 격벽(150,160)에 형성된 통기파이프(154,164)는 격벽(150,160)의 상하 및 좌우 방향으로 서로 마주보지 않는 위치에 형성된다.

예를 들어, 도 3 및 도 5에 보이듯, 제1격벽(150)과 제2격벽(160)에 형성된 두 개의 통기파이프(154,164) 중, 어느 하나의 통기파이프는 격벽(상대적으로 전방에 배치된 격벽)의 좌측 하부에 형성되고, 다른 하나의 통기파이프는 다른 격벽(상대적으로 후방에 배치된 격벽)의 우측 상부에 형성됨으로써, 상기 두 개의 통기파이프(154,164)가 서로 대각선 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.

또한, 통기파이프(154,164)를 통과하여 제1격벽(150)과 제2격벽(160) 사이의 공간으로 유동되는 가스/기체의 원활한 확산을 위하여, 통기파이프(154,164)에는 그 외주면에 원주방향 및 축선방향으로 복수 개의 가스확산홀(155,165)이 천공되어 형성된다.

이와 같이 캐니스터 바디(100) 내부의 에어갭 공간(140)을 활용하여 에미션(emission) 외부 방출량 저감을 위한 에미션 댐퍼 공간 및 통기 저항을 저감할 수 있는 기체 흐름 밀폐 형상을 적용함으로써 캐니스터 내부에 블리드 에미션(bleed emission) 확산 방지 및 레조네이터 구조가 형성되어 NVH 성능을 개선하는 동시에 외부로 방출되는 에미션(bleed emission) 방출량을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 앞서 언급한 보조캐니스터(130)는 연료증발가스로부터 연료성분의 포집량을 증대하기 위하여 캐니스터 바디(100) 내부에 추가적으로 설치되는 것이며, 허니컴 구조를 적용하여 연료증발가스에서 연료성분을 포집하도록 구성될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 캐니스터 바디
110 : 제1활성탄충전공간부
120 : 제2활성탄충전공간부
130 : 보조캐니스터
140 : 에어갭 공간
150 : 제1격벽
152 : 통기홀
154 : 통기파이프
155 : 가스확산홀
160 : 제2격벽
162 : 통기홀
164 : 통기파이프
165 : 가스확산홀

Claims

캐니스터 바디의 내부에 마련되는 에어갭 공간에는 가스의 유동방향으로 제1격벽과 제2격벽이 서로 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 제1 및 제2격벽은 에어갭 공간에서 소정의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1격벽과 제2격벽의 위치에 따라 소음이 필터링되는 주파수 구간이 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 에어갭 공간에는 그 일측단에서 타측단으로 가스 유동이 발생하는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1격벽 및 제2격벽은 에어갭 공간으로 유입된 가스의 유동방향과 일정 각도를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1격벽 및 제2격벽은 에어갭 공간으로 유입된 가스의 이동방향과 직각을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1격벽과 제2격벽 중 적어도 하나에는 가스 유동을 위한 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1격벽과 제2격벽 중 적어도 하나에는 가스 유동을 위한 통기파이프가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 통기파이프에는 통기파이프를 통과하는 가스의 확산을 위한 가스확산홀이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제1격벽과 제2격벽에 형성된 통기파이프는 서로 마주보지 않는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 캐니스터 장치.