KR20030075007A - 증발가스 억제용 연료공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발가스 제어시스템과 소통되도록 연결되는 연료공급시스템으로서, 상기 연료탱크 내에 장착되어 소정 량의 연료를 일정한 압력으로 공급하는 연료펌프; 상기 연료펌프에서 제공되는 연료를 수용하고, 다수 개로 설치된 인젝터로 연료를 각각 공급하는 연료레일; 상기 연료레일의 인젝터에 동일한 유량이 투여되도록 압력을 조절하며, 상기 연료레일에서 인젝터로 연료를 공급하고 난 후에 남은 잔여연료를 리턴파이프를 통해 연료탱크로 되돌리는 연료압력조절기; 및 상기 리턴파이프 경로 상에 설치되어, 상기 리턴파이프를 통해 리턴되는 연료를 냉각시키기 위한 연료쿨러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

증발가스 억제용 연료공급시스템{Fuel supply system for reducing the generation a evaporation gas}

본 발명은 증발가스 제어시스템의 캐니스터 용적을 별도로 증가시키지 않고도, 연료공급시스템에서 연료레일을 통과한 잔여연료의 온도를 하강시켜 연료증발가스를 억제하도록 하는 증발가스 억제용 연료공급시스템에 관한 것이다.

자동차 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, 연료탱크 또는 연료공급시스템에서 소정 량의 연료의 증발이 일어나는데, 이러한 연료의 증발은 연료의 효율을 낮게 할 뿐만 아니라 기체 상태의 탄화수소(HC)의 대기방출로 인한 대기 오염도를 심화시키는 문제점을 초래한다.

따라서, 이러한 증발가스를 일시 저장해 두었다가, 기관 작동중 흡기계통으로 보내어 연소시키는 방법이 이용되고 있는데, 이러한 기능을 하는 시스템을 증발가스 제어시스템(evaporation gas control system)이라고 한다.

이러한, 증발가스 제어시스템은 연료공급시스템과 연료탱크를 기준으로 소통되도록 연결된다.

도 1에서, 특히 연료탱크(10)의 증발가스를 회수하기 위한, 일반적인 증발가스 제어시스템(120)의 일 예를 개략적으로 보여주는 유압회로도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 증발가스 제어시스템(120)에서, 연료탱크(10) 및 연료공급시스템(미도시) 내에서 증발하는 증발가스는 체크밸브(80)를 통하여 캐니스터(90)로 유입된다.

이 때, 체크밸브(80)는 단순히 일 방향 밸브(one-way valve)로서의 기능만을 하는 것이 아니라, 연료탱크(10) 내의 증발기체의 압력이 소정의 값에 도달한 경우에만 그 통로를 개방하여 증발기체가 연료탱크(10)로부터 캐니스터(90)로 유입되도록 한다.

캐니스터(90) 내에서는 활성탄 기타의 내장재에 의해 증발기체로부터 연료가 분리되어 저장된다. 캐니스터(90) 내에 저장된 연료는, 전자제어 유니트(ECU: 도시생략)에 의해 제어되는 캐니스터 퍼지밸브(100)를 통하여 서지탱크(110)로 공급된 후, 서지탱크 내에서 스로틀 밸브(throttle valve; 미도시)및 공회전 속력제어밸브(idle speed control valve; ISC valve)를 통한 공기와 혼합하여 실린더 내로 유입된다.

한편, 캐니스터 내에서 연료와 분리된 공기성분은 캐니스터의 외부로 방출되는데, 캐니스터의 내장재가 포집할 수 있는 이상의 연료가 캐니스터(90)내에 저장된 상태에서는 공기뿐 아니라, 과잉의 연료가 함께 대기 중으로 탄화수소의 형태로 배출되어 대기오염의 원인이 되는 문제점이 있다.

그러나, 이러한 증발가스의 배출은 그 자체가 엔진의 연료소비율을 높일 뿐만 아니라 환경오염의 문제를 유발하고, 아울러 그에 대한 규제가 국제적으로 강화되고 있는 추세에 있어서, 증발가스의 배출을 감소 또는 방지하기 위한 여러 가지 시도가 고려되고 있다.

그러한 방법으로서는, 캐니스터의 용적을 크게 하거나, 엔진의 제어에 영향이 없는 범위 내에서 캐니스터 퍼지밸브의 개방시간을 길게 하는 방법이 채택되고 있다.

하지만, 캐니스터의 용적을 크게 하는 경우, 그로 인한 어느 정도의 증발가스 제어의 효과를 가져오기 위하여는, 캐니스터의 용적이 대단히 커져야 하며, 이것은 결국 엔진 전체의 부피를 증가시키게 되는 단점이 있다.

또한, 캐니스터 퍼지밸브의 개방시간은 치량의 주행 여부나, 공회전 여부 또는 공연비 학습제어 상태, 등등이 기타의 인자들을 포함하는 여러 인자들에 의해 전자제어 유니트에 의해 결정되는 것이므로, 그 개방시간의 연장 역시 일정한 한계를 가지고 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 증발가스 제어시스템의 캐니스터 용적을 증가시키지 않고도, 증발가스의 과도한 발생이 억제되도록 하는 연료공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 증발가스 제어시스템의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템의 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템과 종래의 증발가스 제어시스템이 연결된 전체시스템 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템에 설치되는 연료쿨러의 실시예이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

2; 플레이트3; 방열핀

4; 연료쿨러입구5; 연료쿨러출구

10, 10'; 연료탱크20; 연료펌프

30; 연료레일40; 인젝터

50; 연료압력조절기60; 리턴파이프

70; 연료쿨러80, 80'; 체크밸브

90, 90'; 캐니스터100, 100'; 캐니스터퍼지밸브

110, 110'; 서지탱크120, 120'; 증발가스 제어시스템

130; 연료공급시스템

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 연료탱크 내에서 증발하는 증발가스를 체크밸브를 통하여 유입하는 캐니스터; 캐니스트에서 분리된 연료를 수용 및 차단하도록 전자제어유니트에 의해 제어되는 캐니스터 퍼지밸브; 및캐니스터 퍼지밸브를 통하여 캐니스터에 저장된 연료를 공급받는 서지탱크 등으로 구성된 증발가스 제어시스템과 소통되도록 연결되는 연료공급시스템으로서, 상기 연료탱크 내에 장착되어 소정 량의 연료를 일정한 압력으로 공급하는 연료펌프; 상기 연료펌프에서 제공되는 연료를 수용하고, 다수 개로 설치된 인젝터로 연료를 각각 공급하는 연료레일; 상기 연료레일의 인젝터에 동일한 유량이 투여되도록 압력을 조절하며, 상기 연료레일에서 인젝터로 연료를 공급하고 난 후에 남은 잔여연료를 리턴파이프를 통해 연료탱크로 되돌리는 연료압력조절기; 및 상기 리턴파이프 경로 상에 설치되어, 상기 리턴파이프를 통해 리턴 되는 연료를 냉각시키기 위한 연료쿨러를 포함하는 것에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템과 종래의 증발가스 제어시스템이 연결된 전체시스템 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템에 설치되는 연료쿨러의 실시예이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템은, 연료탱크(10') 내에 장착된 연료펌프(20), 연료펌프(20)에서 공급되는 연료를 수용하고 다수 개로 설치된 인젝터(40)로 다시 연료를 배분하는 연료레일(30), 연료레일(30)에서 인젝터(40)로 공급되지 않은 잔여연료를 수용하여 압력을 조절하는 연료압력조절기(50), 연료압력조절기(50)에서 유출되는 연료가 연료탱크(10')로 유입되도록 경로를 제공하는 리턴파이프(60), 리턴파이프(60) 경로 상에 설치되는 연료쿨러(70)로 구성된다.

도 2에서, 연료탱크(10') 내부에는 연료펌프(20)가 설치되는데, 이는 연료펌프(20) 자체 소음을 억제하고, 베이퍼 록(vapor lock)현상을 방지하며, 연료 라인의 잔압을 유지시켜 시동성을 향상시키기 위해서이다.

도 2에서, 연료펌프(20)는 연료레일(30)과 연결된다. 연료레일(30)에는 다수개의 인젝터(40)가 규칙적으로 배열되어 있으며, 연료펌프(20)에서 주입되는 연료를 수용하여 각각의 인젝터(40)에 일정량으로 배분하는 역할을 한다.

또한, 인젝터(40)는 연료레일(30)과 엔진의 흡기매니폴드(미도시) 또는 실린더헤드(미도시) 사이에 장착되고, 일정량의 연료를 실린더 내로 분사시키도록 하는 역할을 한다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료레일(30)은 연료압력조절기(50)와 연결되며, 연료압력조절기(50)는 다시 리턴파이프(60)와 연결 설치된다.

리턴파이프(60)는 연료레일(30)에서 인젝터(40)로 인가되지 않거나, 분사되지 않은 잔여연료를 연료압력조절기(50)를 거쳐 수용하고, 수용된 잔여연료는 연료탱크(10')로 다시 주입하도록 잔여연료의 경로를 제공하는 역할을 한다.

이러한, 리턴파이프(60)의 경로 상에는 연료쿨러(70)가 설치된다. 연료쿨러(70)는 통상적으로 오일 냉각에 사용하는 공냉식 쿨러를 사용하며, 필요에 따라 수냉식 쿨러로 대체시켜도 무방하다.

도 4는 연료쿨러(70)의 실시 예로써, 적층형의 플레이트(2)로 순환로가 형성되고, 플레이트(2)들 사이에 방열핀(3)이 설치되며, 순환로의 양측에 연료 입구(4),출구(5)가 설치된 통상적인 오일 쿨러와 유사한 형태의 연료쿨러(70)가 설치된다.

연료 쿨러(70)는 잔여연료의 온도를 하강시켜 연료탱크(10') 내로 재 주입되게 함으로써, 증발기체, 즉 증발가스의 발생율을 현저히 감소시키는 역할을 한다. 그러한 원리는 하기와 같다.

일반적으로, 기체는 그 성질상 온도가 높을 수록 그 활동성이 커지고, 액상의 연료가 기체로 상변화되기 쉽다. 그러므로, 연료쿨러(70)는 연료의 온도를 저온으로 낮추면서 연료 상변화의 억제와 기체의 활동량을 감소시켜 증발가스 발생을 억제하는 것이다.

본 발명은 연료탱크(10') 내에 증발가스를 효율적으로 감소시켜 증발가스 제어시스템(120)의 기능을 향상시키게 되는데, 이러한, 본 발명의 전체적인 동작은 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 시스템은 증발가스 제어시스템(120')과 본 발명에 따른 증발가스 억제용 연료공급시스템(130)으로 도시된다.

도 2 내지 도 3에서, 본 발명에 따른 연료공급시스템(130)은, 연료탱크(10')에서 연료펌프(20)로 연료를 인가하면, 연료펌프(20)는 일정한 압력으로 연료를 연료레일(30)측으로 보낸다.

도 3에서, 연료를 수용한 연료레일(30)은 인젝터(40)로 그 연료를 동일량으로 분배하고, 인젝터(40)로 분배된 연료 외에 연료레일(30)에 잔류한 잔여연료는다시 연료압력조절기(50)를 거쳐 리턴파이프(60)로 전달된다.

도 3에서, 잔여연료를 받은 리턴파이프(60)는 잔여연료를 연료탱크(10')측으로 전달하게 되는데, 이러한 리턴파이프(60) 경로 사이에는 공냉식의 연료쿨러(70)가 설치된다.

연료쿨러(70)의 경로를 거친 잔여연료는 온도가 감소하게 되며, 온도가 감소한 잔여연료는 연료탱크(10')로 재주입되게 된다.

연료탱크(10') 내의 연료와 온도가 하강한 잔여연료가 섞임으로 인해 연료탱크(10') 내에 공존하는 증발가스와 연료는 동시에 온도가 하강하게 되고, 온도가 낮아진 연료는 증발가스의 발생율이 점점 감소하게 되며, 이미 연료탱크 내에 존재하는 증발가스는 다시 액상으로 될 수도 있다.

도 2 내지 도 3에서, 연료공급시스템(130) 내에서 연료가 순환하는 동안, 증발가스 제어시스템(120')에서는 증발가스를 포집하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연료탱크(10')에서 배출되는 증발가스는 체크밸브(80'), 캐니스터(canister ; 90'), 캐니스터퍼지밸브(100'), 서지탱크(110') 등의 경로를 거치면서 포집, 배출되게 된다.

여기서, 도 3에 도시된 증발가스 제어시스템의 동작은 종래기술에 따른 도 1의 증발가스 제어시스템의 구성요소와 그 동작이 동일하다.

결론적으로, 연료탱크(10') 내에서 점진적으로 감소되는 증발가스로 인하여, 캐니스터(90')의 용량을 증가시키지 않고도, 캐니스터(90') 용량을 증가시킨 것과 같은 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 캐니스터 퍼지밸브(100')의 개방시간 또한 감소될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 증발가스 억제시스템에서는, 연료공급시스템에서 연료레일의 잔여연료를 연료쿨러로 온도를 하강시킴으로써, 연료탱크에 수용된 연료의 온도를 더불어 하강시키게 되고, 이러한 연료탱크 연료의 온도하강으로 인하여, 증발가스의 발생량을 현저히 감소시키는 장점이 있으며, 아울러, 증발가스의 감소를 위해 증발가스 제어시스템의 캐니스터 용적을 크게 할 필요가 없고, 또한 캐니스터 퍼지밸브의 개방시간을 감소시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

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

Claims (2)

1. 연료탱크 내에서 증발하는 증발가스를 체크밸브를 통하여 유입하는 캐니스터; 캐니스트에서 분리된 연료를 수용 및 차단하도록 전자제어유니트에 의해 제어되는 캐니스터 퍼지밸브; 및 캐니스터 퍼지밸브를 통하여 캐니스터에 저장된 연료를 공급받는 서지탱크 등으로 구성된 증발가스 제어시스템과 소통되도록 연결되는 연료공급시스템으로서,

   상기 연료탱크 내에 장착되어 소정 량의 연료를 일정한 압력으로 공급하는 연료펌프;

   상기 연료펌프에서 제공되는 연료를 수용하고, 다수 개로 설치된 인젝터로 연료를 각각 공급하는 연료레일;

   상기 연료레일의 인젝터에 동일한 유량이 투여되도록 압력을 조절하며, 상기 연료레일에서 인젝터로 연료를 공급하고 난 후에 남은 잔여연료를 리턴파이프를 통해 연료탱크로 되돌리는 연료압력조절기; 및

   상기 리턴파이프 경로 상에 설치되어, 상기 리턴파이프를 통해 리턴 되는 연료를 냉각시키기 위한 연료쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 억제용 연료공급시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연료쿨러는,

   적층형의 순환로가 형성된 플레이트와,

   상기 플레이트들 사이에 설치되는 방열핀과,

   상기 플레이트들 사이에 형성된 순환로의 양측에 설치되는 연료 입,출구를 포함하는 증발가스 억제용 연료공급시스템.