KR20010044972A - 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치 - Google Patents

Abstract

캐니스터의 용적을 증가시키지 않고도, 서지 탱크 내로의 증발 가스의 유입량을 일정하게 유지할 수 있어서 혼합기 내의 연료의 순간적인 농후 또는 희박 상태를 방지하고 나아가 그로 인한 엔진의 정지 또는 주행성의 악화를 방지할 수 있는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치가 개시되었다. 본 발명의 증발 가스 제어 장치는, 연료 탱크에서 증발되는 증발 가스가 유입되고, 상기 증발 가스를 연료와 기체로 분리하여 연료만을 포집하는 캐니스터; 증발 가스 재 순환을 위하여 상기 캐니스터로부터 부압에 의한 공기 또는 기체 상태의 연료를 실린더 내에 공급하는 서지 탱크; 상기 캐니스터와 상기 서지 탱크 사이에 설치된 스텝 모터; 및 상기 스텝 모터의 개도를 적절하게 조절하여 상기 캐니스터로부터 상기 서지 탱크로의 연료의 유동량을 조절하기 위한 전자 제어 유니트를 포함한다.

Description

자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치{Evaporation gas control system for an engine of an automobile}

본 발명은 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치에 관한 것이며, 특히 캐니스터의 용적을 증가시키지 않고도, 서지 탱크 내로의 증발 가스의 유입량의 예측에 의한 혼합기 내의 연료의 순간적인 농후 또는 희박 상태를 방지하고 나아가 그로 인한 엔진의 정지 또는 주행성의 악화를 방지할 수 있는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치에 관한 것이다.

자동차의 엔진은 공기와 연료의 혼합기를 연소시켜 그 결과로 얻어지는 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 기구이며, 이러한 에너지의 변환을 통하여 자동차의 운전을 가능하게 한다. 이와 같은 기능을 하는 자동차의 엔진에서는, 연료 탱크 또는 혼합기 형성 장치에서 소정량의 연료의 증발이 일어나는 데, 이러한 연료의 증발은 연료의 효율을 낮게 할 뿐 아니라 기체 상태의 탄화 수소(HC)의 대기 방출로 인한 대기 오염도를 심화시키는 문제점을 초래한다.

따라서, 이러한 증발 가스를 일시 저장해 두었다가, 기관 작동 중 흡기 계통으로 보내어 연소시키는 방법이 이용되고 있는 데, 이러한 기능을 하는 장치를 증발 가스 제어 장치(evaporation gas control system)라고 한다.

도 1 에는, 특히 연료 탱크의 증발 가스를 회수하기 위한, 일반적인 증발 가스 제어 장치의 일예의 개략적인 구성을 보여주는 유압 회로도가 도시되었다. 도시된 바와 같은 증발 가스 제어 장치에서, 연료 탱크(11) 내에서 증발하는 증발 가스는 체크 밸브(12)를 통하여 캐니스터(13)로 유입된다. 이 때, 체크 밸브(12)는 단순히 일 방향 밸브(one-way valve)로서의 기능 만을 하는 것이 아니라, 연료 탱크(11) 내의 증발 기체의 압력이 소정의 값에 도달한 경우에만 그 통로를 개방하여 증발 기체가 연료 탱크(11)로부터 캐니스터(13)로 유입되도록 한다.

캐니스터(13) 내에서는 활성탄 기타의 내장재에 의해 증발 기체로부터 연료가 분리되어 저장된다. 캐니스터(13) 내에 저장된 연료는, 전자 제어 유니트(ECU; 도시 생략)에 의해 제어되는 캐니스터 퍼지 밸브(14)를 통하여 서지 탱크(15)로 공급된 후, 스로틀 밸브(throttle valve) 및 공회전 속력 제어 밸브(idle speed control valve; ISC valve)를 통한 공기와 혼합하여 실린더 내로 유입된다.

한편, 캐니스터(13) 내에서 연료와 분리된 공기 성분은 캐니스터(13)의 외부로 방출되는 데, 캐니스터(13)의 내장재가 포집할 수 있는 이상의 양의 연료가 캐니스터(13) 내에 저장된 상태에서는 공기 뿐 아니라 과잉의 연료가 함께, 대기중으로 탄화 수소의 형태로 배출되어 대기 오염의 원인이 되는 문제점이 있다. 그러나, 이러한 증발 가스의 배출은 그 자체가 엔진의 연료 소비율을 높일 뿐 아니라 환경 오염 문제를 유발하고, 아울러 그에 대한 규제가 국제적으로 강화되는 추세에 있어서, 증발 가스의 배출을 감소 또는 방지하기 위한 여러가지 시도가 고려되고 있다.

그러한 방법으로서는, 캐니스터(13)의 용적을 크게 하거나, 엔진의 제어에 영향이 없는 범위 내에서 캐니스터 퍼지 밸브(14)의 개방 시간을 길게 하는 방법이 채택되고 있다.

그러나, 캐니스터(13)의 용적을 크게 하는 경우, 그로 인한 어느 정도의 증발 가스 제어의 효과를 가져오기 위하여는, 캐니스터(13)의 용적이 대단히 커져야 하며, 이것은 결국 엔진 전체의 부피를 증가시키게 되는 단점이 있다. 또한, 캐니스터 퍼지 밸브(14)의 개방 시간은 차량의 주행 여부나, 공 회전 여부 또는 공연비 학습 제어 상태, 등등의 기타의 인자들을 포함하는 여러 인자 들에 의해 전자 제어 유니트에 의해 결정되는 것이므로, 그 개방 시간의 연장 역시 일정한 한계를 가지게 된다.

또한, 전술한 바와 같은 종래의 증발 가스 제어 장치에서는 캐니스터 퍼지 밸브(14)가 단순히 온/오프(ON/OFF) 방식의 솔레노이드 밸브 방식을 채택하고 있어서, 연료의 순간적인 희박(lean) 또는 농후(rich) 상태를 초래하여 엔진을 정지시키거나 주행 상태를 악화시킬 우려가 크다. 다시 말해, 캐니스터 퍼지 밸브(14)가 개방되었을 때, 서지 탱크(15) 내로 유입되는 연료의 양이 일정하지 않고, 개방의 초기에 다량의 연료가 순간적으로 유입되는 경향이 있으며, 그 결과 실린더 내로 유입되는 혼합기 중에는 순간적인 연료의 농후 상태가 초래되게 된다. 뿐만 아니라, 캐니스터 퍼지 밸브(14)가 일단 개방된 상태에서는, 서지 탱크(15) 내의 부압에 의해 캐니스터(13)로부터 연료가 서지 탱크(15)로 유입되게 되는 데, 이러한 서지 탱크(15) 내의 부압은 일정하지 않아, 전술한 바와 같은 순간적인 연료의 희박 또는 농후 상태를 초래할 가능성이 있으며, 또한 전자 제어 유니트에서 그러한 부압에 따라 유입 공기량을 결정하기 위해 밸브 개방 시간을 적절하게 통제하기 힘든 문제점이 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 캐니스터의 용적을 증가시키지 않고도, 서지 탱크 내로의 증발 가스의 유입량을 일정하게 유지할 수 있어서 혼합기 내의 연료의 순간적인 농후 또는 희박 상태를 방지하고 나아가 그로 인한 엔진의 정지 또는 주행성의 악화를 방지할 수 있는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 종래의 증발 가스 제어 장치의 일예의 개략적인 구성을 보여주는 유압 회로도이며, 그리고

도 2 는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 유압 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 21 : 연료탱크 12, 22 : 체크 밸브

13, 23 : 캐니스터 14 : 캐니스터 퍼지 밸브

15, 25 : 서지 탱크 16, 26 : 부압 포트

20 : 증발 가스 제어 장치 24 : 유량 조절 밸브

27 : 압력 센서 28 : 전자 제어 유니트

이상과 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제공하는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치는, 연료 탱크에서 증발되는 증발 가스가 유입되고, 상기 증발 가스를 연료와 기체로 분리하여 연료만을 포집하는 캐니스터; 증발 가스 재 순환을 위하여 상기 캐니스터로부터 부압에 의한 공기 또는 기체 상태의 연료를 실린더 내에 공급하는 서지 탱크; 상기 캐니스터와 상기 서지 탱크 사이에 설치된 유량 조절 밸브; 및 상기 유량 조절 밸브의 개도를 적절하게 조절하여 상기 캐니스터로부터 상기 서지 탱크로의 연료의 유동량을 조절하기 위한 전자 제어 유니트를 포함한다.

바람직하게는, 상기 서지 탱크에는 내부의 압력을 감지하기 위한 압력 센서가 설치되고, 상기 전자 제어 유니트는 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력 값에 따라 상기 유량 조절 밸브의 개도를 조절하여 상기 연료의 유동량을 조절한다. 상기 유량 조절 밸브는 스텝 모터인 것이 더욱 바람직하다.

상기 연료 탱크와 상기 캐니스터의 사이에는 체크 밸브가 배치될 수 있으며, 이 경우 상기 캐니스터로부터 상기 연료 탱크로의 연료의 역류를 방지함과 동시에, 상기 연료 탱크 내의 압력이 소정의 값 이상이 되었을 때 상기 연료 탱크 내의 증발 가스가 상기 캐니스터 내로 유입될 수 있도록 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치에 대해 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이, 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치(20)는, 연료 탱크(21), 캐니스터(canister; 23), 유량 조절 밸브(24), 서지 탱크(surge tank; 25) 및 전자 제어 유니트(ECU; 28)를 포함한다. 연료 탱크(21)와 캐니스터(23)의 사이에는 체크 밸브(22)가 배치되어, 캐니스터(23)로부터 연료 탱크(21)로의 연료의 역류를 방지함과 동시에, 연료 탱크(21) 내의 압력이 소정의 값 이상이 되었을 때 연료 탱크(21) 내의 증발 가스가 캐니스터(23) 내로 유입될 수 있도록 한다.

서지 탱크(25)는 부압 포트(26)를 가지며, 또한 서지 탱크(25) 내의 압력을 감지하기 위한 압력 센서(pressure sensor; 27)가 서지 탱크(25)에 설치된다. 압력 센서(27)는 전자 제어 유니트(28)에 전기적으로 연결되어 감지된 압력을 보고한다. 전자 제어 유니트(28)은 또한 유량 조절 밸브(24)에도 전기적으로 연결된다.

유량 조절 밸브(24)는 그를 통과하는 유량을 몇가지 단계로 조절할 수 있는 스텝 모터(step motor)인 것이 바람직하다.

이하에서는, 이상과 같은 구성을 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치의 작용을 설명한다.

먼저, 연료 탱크(21) 내에서 증발하는 증발 가스는, 연료 탱크(21) 내의 압력이 소정의 기준치 이상이 되었을 때 체크 밸브(22)를 통하여 캐니스터(23) 내로 유입된다. 캐니스터(23) 내에서는 활성탄 기타의 내장재에 의해 증발 기체로부터 연료가 분리되어 저장된다.

캐니스터(23) 내에 저장된 연료는, 서지 탱크(25) 내의 상대적인 부압 (relative negative pressure)에 의해 유량 조절 밸브(24)를 통하여 서지 탱크(25) 내로 유동한다. 이 때, 압력 센서(27)는 서지 탱크(25) 내의 부압, 즉 압력을 측정하여 전자 제어 유니트(28)에 보고하고, 전자 제어 유니트(28)는 보고되는 이 압력 신호에 따라 유량 조절 밸브(24)의 개도를 결정하여, 서지 탱크(25) 내로의 연료의 유입량을 조정한다. 따라서, 종래의 증발 가스 제어 장치의 설명에서 전술한 바와 같은 연료의 농후 또는 희박 상태를 방지하여 엔진의 정지 또는 주행성 악화를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예에 따른 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치에서는, 압력 센서(27)을 구비하는 구성이 채택되었지만, 실시예에 따라서는 압력 센서(27)는 생략될 수도 있으며, 이 경우 유량 조절 밸브(24)의 개도는, 공연비 학습 제어 상태, 예측 유량등 여러가지 변수들을 고려하여 전자 제어 유니트(28)에 의해 적절히 결정될 수 있다. 또한, 유량 조절 밸브(24)의 초기 개방 시에 개도를 작게 함으로써 연료의 과도한 유입을 막을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치에서는, 캐니스터(23) 내에 저장된 연료가 전자 제어 유니트(28)에 의해 조절되는 유량 조절 밸브(24)를 통하여 서지 탱크(25) 내로 유동하기 때문에, 대체로 일정한 양의 연료가 서지 탱크(25) 내로 유입되게 할 수 있으며, 이에 따라 자동차의 엔진의 급작스런 정지등이 방지되고, 주행의 안정성이 보장된다. 나아가, 압력 센서(27)를 서지 탱크(25)에 설치하는 경우에는, 연료의 유입량의 안정성은 더욱 높아지고, 이에 따라 주행의 안정성은 더욱 확실해 진다.

따라서, 본 발명은 캐니스터의 용적을 증가시키지 않고도, 서지 탱크 내로의 증발 가스의 유입량을 일정하게 유지할 수 있어서 혼합기 내의 연료의 순간적인 농후 또는 희박 상태를 방지하고 나아가 그로 인한 엔진의 정지 또는 주행성의 악화를 방지할 수 있는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치를 제공한다.

이상에서는, 본 발명을 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 특허 청구 범위에 의해 한정되는 기술적 범위의 범주 내에서 다양한 변형과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

Claims (4)

1. 연료 탱크에서 증발되는 증발 가스가 유입되고, 상기 증발 가스를 연료와 기체로 분리하여 연료만을 포집하는 캐니스터;

   증발 가스 재 순환을 위하여 상기 캐니스터로부터 부압에 의한 공기 또는 기체 상태의 연료를 실린더 내에 공급하는 서지 탱크;

   상기 캐니스터와 상기 서지 탱크 사이에 설치된 유량 조절 밸브; 및

   상기 유량 조절 밸브의 개도를 적절하게 조절하여 상기 캐니스터로부터 상기 서지 탱크로의 연료의 유동량을 조절하기 위한 전자 제어 유니트를 포함하는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 서지 탱크에는 내부의 압력을 감지하기 위한 압력 센서가 설치되고, 상기 전자 제어 유니트는 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력 값에 따라 상기 유량 조절 밸브의 개도를 조절하여 상기 연료의 유동량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 탱크와 상기 캐니스터의 사이에는 체크 밸브가 배치되어, 상기 캐니스터로부터 상기 연료 탱크로의 연료의 역류를 방지함과 동시에, 상기 연료 탱크 내의 압력이 소정의 값 이상이 되었을 때 상기 연료 탱크 내의 증발 가스가 상기 캐니스터 내로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유량 조절 밸브는 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진의 증발 가스 제어 장치.