KR100535079B1 - 자동차용 캐니스터의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 캐니스터의 구조에 관한 것으로, 캐니스터 본체의 내부가 격벽에 의해 좌우 제1 및 제2 챔버로 구획되고, 상기 제1 챔버의 중앙부에 두개의 깔때기가 서로 결합된 형상을 갖는 오리피스 부재(orifice member)를 삽입시켜 상하로 구획함으로써 증발가스의 확산을 방지하는 한편, 퍼지시 공기의 흐름을 원활하게 하여 캐니스터 효율을 개선시킬 수 있는 자동차용 캐니스터의 구조가 개시된다.

Description

자동차용 캐니스터의 구조{STRUCTURE OF CANISTER IN AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차용 캐니스터의 구조에 관한 것으로, 특히 중량 및 재료비를 감소시키면서 증발가스의 확산을 방지하는 한편, 퍼지(purge)시 공기의 흐름을 원활하게 하여 캐니스터 효율을 개선시킬 수 있는 자동차용 캐니스터의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 주행시의 흔들림 및 연료펌프의 펌핑작용 등 여러 원인에 의해 연료탱크로부터 증발가스가 발생된다. 이 증발가스는 대부분 연료의 주성분인 하이드로카본(hydrocabon)으로 이루어져 있으므로 대기중으로 방출되면 대기오염의 원인이 된다. 따라서, 자동차에는 연료탱크에 연결되어 상기와 같은 작용에 의해 생성되는 증발가스를 포집하고 이를 다시 외부공기에 편승시켜 실린더로 공급함으로써 연료의 손실 및 대기 오염을 방지하는 캐니스터(canister)가 사용되고 있다.

캐니스터는 통상 하이드로카본을 흡착하는 활성탄(charcoal granules)을 내장하고 있는 것으로, 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 도입라인을 통해 공급받아 활성탄이 증발가스에 포함되어 있는 하이드로카본을 흡착저장하고, 공기만을 대기중으로 방출한다. 그리고, 엔진기동시에 흡기매니폴드의 부압작용에 의해 흡입되는 공기가 캐니스터를 경유하여 퍼지라인을 따라 기화기로 흡입되는데, 이때 활성탄에 흡착저장되어 있던 하이드로카본이 기화기로 이동하는 공기에 편승하여 엔진으로 공급된다.

한편, 현재 가장 엄격한 자동차 배출가스 규제는 미국 캘리포니아주 규제(CARB : California Air Resource Board)인데 2003년부터는 ZEV(Zero Emission Vehicle) 차량을 총 판매 대수의 10%을 판매해야 하며, 2004년부터는 이전의 규제보다 훨씬 강화된 LEV-II(Low Emission Vehicle) 프로그램이 도입된다. 유럽의 규제치도 2005년부터는 미국과 비슷한 수준으로 강화될 예정이다. 또한, 2004년부터는 ZEV에 가까운 규제안인 SULEV(Super Ultra LEV)의 규제 도입도 예정되어 있는데, 이것은 ULEV 보다도 훨씬 엄격한 규제로서 최신의 디젤엔진 및 후처리기술로도 해결하기 어려운 규제안이다.

이러한 규제에 대응하기 위한 일환으로 캐니스터의 증발가스 배출(bleed out emission)을 개선시키는 방안에 대해 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 차량의 주간증발손실(Diurnal Breathing Loss; 이하, 'DBL'이라 함) 시험에서, 캐니스터의 증발가스 배출은 각 연료성분의 활성탄을 통한 확산(diffusion)에 의한 것이며, 이는 각 연료성분 중 상대적으로 가벼운 C4 및 C5 계열의 성분으로 알려져 있다. 캐니스터의 증발가스 배출을 개선시키기 위한 방법으로는 캐니스터 내에 공기층(air gap)을 마련하여 활성탄 간의 간격 유지를 통한 확산방지방법, 활성탄 종류에 따른 활성온도 차이를 이용한 방법, 그리고 주 캐니스터와 작은 부피의 보조 캐니스터를 장착하는 방법 등이 있다.

그러나, 상기에서 설명한 바와 같이 종래에는 캐니스터의 효율을 증대시키기 위한 일환으로 일반적인 캐니스터를 두개 사용하거나, 일반적인 캐니스터와 보조 캐니스터를 함께 사용하거나, 또는 이종 활성탄을 사용하고 있는데, 이 경우에는 캐니스터 중량이 증가하는 한편, 재료비가 증가하여 경제적인 측면에서 나쁜 영향을 미치고 있다.

또한, 캐니스터의 부피가 증가함에 따라 차량에 장착하는데 많은 어려움이 있으며, 이러한 공간상의 제약에 의해 보통 내부 구조가 직사각형 구조로 이루어지는데, 이 경우 모서리 부분의 활성탄이 거의 연료 포집의 역할을 하지 못하는 문제점이 발생되었다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 중량 및 재료비를 감소시키면서 증발가스의 확산을 방지하는 한편, 퍼지시 공기의 흐름을 원활하게 하여 캐니스터 효율을 개선시킬 수 있는 자동차용 캐니스터의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예의 일측면에 따르면, 캐니스터 본체와, 상기 캐니스터 본체의 내부에 위치되며, 격벽에 의해 좌우로 구획된 제1 및 제2 챔버와, 상기 제1 챔버의 중앙부에 삽입 설치되고, 두개의 깔때기가 서로 결합된 형태로 이루어지고, 상하부는 둥근 유선형으로 형성되며, 중앙부에는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결하는 유로가 형성된 오리피스 부재를 포함하는 자동차용 캐니스터의 구조가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조를 설명하기 위하여 도시된 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조는 캐니스터 본체(10)의 내부가 격벽(12)에 의해 좌우의 제1 및 제2 챔버(13, 14)로 구획되고, 상기 제1 챔버(13)는 오리피스 부재(orifice member; 15)에 의해 상/하부로 구획된다.

상기 제1 챔버(13)는 앞서 설명한 바와 같이 오리피스 부재(15)에 의해 상/하부로 구획되는데, 상부챔버(13a)에는 하부챔버(13b) 및 제2 챔버(14)의 활성탄보다 탈착이 용이한 서로 다른 종류의 활성탄이 내장되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 하부챔버(13b)와 제2 챔버(14)는 연료탱크로부터 유입되는 증발가스를 흡착하는 활성탄이 내장된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 오리피스 부재(15)는 플라스틱 재질을 이용하여 모래시계 형상으로 성형 사출되어 형성되며, 제1 챔버(13)의 중앙부에 삽입되어 제1 챔버(13)를 상하부로 구획한다. 즉, 상기 오리피스 부재(15)는 두 개의 깔때기가 서로 결합된 형태로, 상/하부는 각각 비교적 둥근 유선형으로 넓게 형성되며, 중앙부에는 지름이 작은 유로가 형성된 구조를 갖는다. 이러한 오리피스 부재(15)는 차량 정차시 제2 챔버(14)를 통해 하부챔버(13b)로 유입되는 가스가 상부챔버(13a)로 확산되는 것을 방지하는 기능을 한다. 또한, 상기 오리피스 부재(15)는 차량 주행시 상부챔버(13a)로부터 하부챔버(13b)로 흐르는 공기의 흐름을 원활하게 하여 퍼지(purge)시 하부챔버(13b)의 각 모서리 부위에서 활성탄의 가스 탈착을 극대화하여 캐니스터의 효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 상기 캐니스터 본체(10)는 차량에 장착되는 위치에 적합하도록 일정한 형태로 형성되고, 상기 본체(10)의 하면에는 베이스(11)가 결합되고, 상기 본체(10)에 내장된 활성탄이 유출되지 않으면서 공기가 통하도록 스폰지(16)와 활성탄을 받쳐주는 원추 스프링(17)이 설치된다.

상기 스폰지(16)는 캐니스터 내부에 설치된 격벽(12)에 의하여 구획되어지는데, 제1 및 제2 챔버(13, 14)의 상면과 하면에 각각 고정된다. 이러한 상기 스폰지(16)는 부직포를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 부직포와 스폰지에 구애됨이 없이 적용될 수 있다.

상기 원추 스프링(17)은 캐니스터 본체(10)에 내장되는 활성탄의 많은 양을 받쳐주는 한편, 캐니스터의 진동융착시에 발생하는 충격과 진동으로부터 캐니스터를 보호하고, 차량의 운행시에 발생하는 차체의 진동과 충격을 흡수하는 완충역활을 한다.

또한, 상기 캐니스터 본체(10)의 상면에는 제1 챔버(13)에 대응되는 부위에 형성되며 흡배기관(18)을 통해 캐니스터 내부로 공기가 유입/배출되는 흡배기관(18)이 설치된다. 또한, 상기 캐니스터 본체(10)의 상면에는 제2 챔버(14)의 대응되는 부위에 베이퍼 튜브(19) 및 퍼지 튜브(20)가 캐니스터 본체(10)와 일체로 형성된다. 상기 베이퍼 튜브(19)는 제2 챔버(14)에 대응되는 부위에 형성되며, 연료탱크(미도시)로부터 증발된 증발가스가 베이퍼 튜브(19)를 통해 제2 챔버(14)로 포집된다. 상기 퍼지 튜브(20)는 베이퍼 튜브(18)와 마찬가지로 제2 챔버(14)에 대응되는 부위에 형성되며, 퍼지시 제2 챔버(14)에 포집된 증발가스는 퍼지 튜브(20)를 통해 엔진의 연소실로 배출되게 된다.

이하에서는, 상기에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조에 따른 작용을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3a는 차량 정차시 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조에 따른 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 차량 주행시 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조에 따른 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 차량 정지시, 즉 엔진 정지시에는 연료탱크로부터 증발되는 증발가스가 베이퍼 튜브(19)를 통해 제2 챔버(14) 내부로 유입되고, 제2 챔버(14)로 유입된 증발가스는 일부가 활성탄에 흡착되어 포집된다. 그리고, 활성탄에 흡착되지 않은 증발가스는 스폰지(16)를 통해 제1 챔버(13)의 하부챔버(13b)로 확산되게 된다. 이때, 제1 챔버(13)의 하부챔버(13b)까지 확산된 증발가스는 오리피스 부재(15)에 의해 차단되어 더 이상 상부챔버(13a)로 확산되지 못하게 된다. 즉, 오리피스 부재(15)가 확산 방지벽으로 기능하게 되어 증발가스의 확산을 차단(화살표)하게 된다.

반면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차량 주행시, 즉 엔진 작동시에는 자동차에 구비된 ECU(미도시)가 퍼지 튜브(20)의 일측에 구비된 퍼지 콘트롤 밸브(미도시)를 개방시켜 흡기관의 부압이 퍼지 튜브(20)에 작용하게 되고, 이에 따라 외부의 공기가 흡배기관(17)을 통해 제1 챔버(13)의 상부챔버(13a) 내로 유입된다. 상부챔버(13a)로 유입된 공기는 다시 오리피스 부재(15)를 통해 하부챔버(13b)로 유입된다. 이때, 오리피스 부재(15)의 각 모서리 부위가 곡면 형상으로 원만하게 형성됨에 따라 각 모서리 부위에서의 공기의 흐름이 원활해지고, 이에 따라 각 모서리 부위에서 증발가스를 활성탄으로부터 많이 탈착되도록 하여 캐니스터의 효율을 개선시킬 수 있다. 한편, 포집된 증발가스는 퍼지 튜브(20)를 통해 엔진의 연소실로 배출된다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 이러한 사항을 고려하여 볼 때, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 증발가스의 확산을 방지하는 한편, 퍼지시 공기의 흐름을 원활하게 하여 캐니스터 효율을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 캐니스터를 두개 사용하거나, 일반적인 캐니스터와 보조 캐니스터를 함께 사용하거나, 또는 이종 활성탄을 사용하는 종래기술에 따른 캐니스터에 비해 중량을 감소시키고, 제품 재료비를 감소시키는 한편, 캐니스터의 크기를 축소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 퍼지시 종래기술에 따른 캐니스터의 각 모서리 부위에서 야기되는 증발가스의 탈착 어려움을 해결하여 캐니스터의 효율을 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 캐니스터의 구조를 설명하기 위하여 도시된 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 오리피스 부재(orifice member)를 도시한 사시도이다.

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 자동차용 캐니스터의 구조에 따른 작용을 설명하기 위하여 도시된 단면도들이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 캐니스터 본체 11 : 베이스

12 : 격벽 13 : 제1 챔버

13a : 상부챔버 13b : 하부챔버

14 : 제2 챔버 15 : 오니피스 부재

16 : 스폰지 17 : 원추 스프링

18 : 흡배기관 19 : 베이퍼 튜브

20 : 퍼지 튜브

Claims (2)

1. 캐니스터 본체;

   상기 캐니스터 본체의 내부에 위치되며, 격벽에 의해 좌우로 구획된 제1 및 제2 챔버; 및

   상기 제1 챔버의 중앙부에 삽입 설치되고, 두 개의 깔때기가 서로 결합된 형태로 이루어지고, 상/하부는 둥근 유선형으로 형성되며, 중앙부에는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결하는 유로가 형성된 오리피스 부재를 포함하는 자동차용 캐니스터의 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 오리피스 부재는 상기 상/하부의 각 모서리 부위가 곡면으로 형성된 자동차용 캐니스터의 구조.