KR20060098997A - 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법 - Google Patents

연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료탱크에서 증발되는 증발가스를 포집하는 캐니스터를 삭제하는 대신, 연료탱크 내부에 증발가스를 포집하는 기능을 가질 뿐만 아니라 연료탱크의 내부 압력이 낮을 경우에는 외부의 공기가 유입되도록 하는 기능이 있는 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법에 관한 것으로,
연료가 저장되는 소정 용적을 가진 연료탱크에 있어서,
상기한 연료탱크의 내부 공간 압력을 측정하기 위한 압력센서와; 상기한 압력센서에서 측정된 연료탱크 내부의 압력에 따라서 연료탱크 내의 증발가스를 흡입, 포집하기 위해 연료탱크 내부에 소정용적을 가진 채로 형성되는 가스 포집 탱크와; 연료탱크 내부의 증발가스가 가스 포집 탱크로 유입되도록 형성된 탱크측 흡입구와; 연료탱크 외부의 대기가 가스 포집 탱크로 유입되도록 형성된 대기측 흡입구와; 상기한 탱크측 흡입구와 상기 대기측 흡입구가 접속되는 도중에 장착되어 증발가스 및 대기의 유입을 단속하도록 형성된 펌프 전방 3웨이 밸브와; 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브와 가스 포집 탱크 사이의 유로 도중에 증발가스 또는 대기를 강제로 흡입하도록 형성된 가스 포집 펌프와; 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브와 가스 포집 탱크 사이의 유로에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되는 대기 배출구와; 상기한 대기 배출구의 개폐를 위해 상기 대기 배출구의 입구 및 가스 포집 탱크의 입구유로를 단속하기 위해 대기 배출구가 접속되는 도중에 형성되는 펌프 후방 3웨이 밸브와; 상기한 가스 포집 탱크의 하단부에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되며, 그 도중에는 유체의 흐름방향을 단속하기 위한 체크 밸브가 장착된 액상연료 배출구와; 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브, 펌프 후방 3웨이 밸브 및 체크 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
연료탱크, 증발가스 포집장치, 가스 포집 탱크, 가스 포집 펌프

Description

연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법{Canister in the fuel tank}
도 1은 본 발명에 의해 형성된 연료탱크 증발가스 포집장치의 구성도.
도 2는 증발가스 포집장치의 제어를 위한 플로우차트.
도 3은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 연료탱크 32 : 압력센서
40 : 증발가스 포집장치 41 : 가스 포집 탱크
42 : 탱크측 흡입구 43 : 대기측 흡입구
44 : 펌프 전방 3웨이 밸브 45 : 가스 포집 펌프
46 : 입구유로 47 : 대기 배출구
48 : 펌프 후방 3웨이 밸브 49 : 유량 센서
50 : 액상연료 배출구 51 : 체크 밸브
60 : 제어부
본 발명은 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크에서 증발되는 증발가스를 포집하는 캐니스터를 삭제하는 대신, 연료탱크 내부에 증발가스를 포집하는 기능을 가질 뿐만 아니라 연료탱크의 내부 압력이 낮을 경우에는 외부의 공기가 유입되도록 하는 기능이 있는 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
차량의 연료탱크에서 발생되는 연료 증발가스는 대기중으로 방출되면 오염원으로 작용하므로, 이를 방지하기 위해 캐니스터를 설치하여 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 포집하였다가 엔진의 작동시에 연소실로 포집된 증발가스를 유입시켜서 연소시키는 방법이 많이 사용되고 있다.
그런데 상기와 같이 캐니스터에 포집된 연료 증발가스를 연소실로 흡입시키기 위해서는 캐니스터에 대기압이 공급될 수 있는 대기측통로가 필요한데, 이와 같은 대기측통로는 이물질의 유입 등에 의해 막힐 수 있고, 이와 같이 대기측통로가 막히게 되면, 엔진의 흡기계에서 제공되는 부압은 연료탱크로 제공되어 연료탱크의 변형 및 파손을 초래할 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 일반적인 캐니스터에서 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해서 대한민국 특허 공개번호 10-2004-0090091호에 실린 바와 같은 '엔진의 연료장치'가 제안되기도 하였다.
상기한 엔진의 연료장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 연료탱크(1)와 캐니스터(3) 사이를 연결하는 관로(5)에 안전밸브(7)가 설치되고, 캐니스터(3)에는 대기 측통로(11)와 엔진의 흡기계에 연결되는 통로(13)가 구비되어 있어서, 퍼지 솔레노이드 밸브(15)의 작동에 따라 부압을 전달받아 포집한 증발가스를 연소실로 보낼 수 있도록 되어 있다.
그러나 상기와 같이 연료탱크(1)와 캐니스터(3) 사이 및 캐니스터(3)와 엔진 사이에 마련되는 관로(5) 또는 통로(13)에 안전밸브(7) 및 퍼지 솔레노이드 밸브(15)를 설치함에도 불구하고, 전술한 바와 같은 문제점은 충분하게 해결되지 못하였다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 연료탱크에서 증발되는 증발가스를 포집하는 캐니스터를 삭제하는 대신, 연료탱크 내부에 증발가스를 포집하는 기능을 가질 뿐만 아니라 연료탱크의 내부 압력이 낮을 경우에는 외부의 공기가 유입되도록 하는 기능이 있는 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
연료가 저장되는 소정 용적을 가진 연료탱크에 있어서,
상기한 연료탱크의 내부 공간 압력을 측정하기 위한 압력센서와;
상기한 압력센서에서 측정된 연료탱크 내부의 압력에 따라서 연료탱크 내의 증발가스를 흡입, 포집하기 위해 연료탱크 내부에 소정용적을 가진 채로 형성되는 가스 포집 탱크와;
연료탱크 내부의 증발가스가 가스 포집 탱크로 유입되도록 형성된 탱크측 흡입구와;
연료탱크 외부의 대기가 가스 포집 탱크로 유입되도록 형성된 대기측 흡입구와;
상기한 탱크측 흡입구와 상기 대기측 흡입구가 접속되는 도중에 장착되어 증발가스 및 대기의 유입을 단속하도록 형성된 펌프 전방 3웨이 밸브와;
상기한 펌프 전방 3웨이 밸브와 가스 포집 탱크 사이의 유로 도중에 증발가스 또는 대기를 강제로 흡입하도록 형성된 가스 포집 펌프와;
상기한 펌프 전방 3웨이 밸브와 가스 포집 탱크 사이의 유로에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되는 대기 배출구와;
상기한 대기 배출구의 개폐를 위해 상기 대기 배출구의 입구 및 가스 포집 탱크의 입구유로를 단속하기 위해 대기 배출구가 접속되는 도중에 형성되는 펌프 후방 3웨이 밸브와;
상기한 가스 포집 탱크의 하단부에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되며, 그 도중에는 유체의 흐름방향을 단속하기 위한 체크 밸브가 장착된 액상연료 배출구와;
상기한 펌프 전방 3웨이 밸브, 펌프 후방 3웨이 밸브 및 체크 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 연료탱크의 증발가스 포집장치 및 그 제어방법에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 연료탱크 증발가스 포집장치의 구성도이고, 도 2는 증발가스 포집장치의 제어를 위한 플로우차트이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 40은 본 발명에 의해서 형성된 증발가스 포집장치를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명이 적용된 연료탱크를 지시하는 것이다.
상기한 증발가스 포집장치(40)는 연료탱크(30)의 내부 상측에 위치되어 연료탱크 내에서 증발되는 증발가스의 압력이 높을 경우에 종래의 경우에는 연료탱크 외부에 설치되었던 캐니스터를 대신하여 증발가스가 포집될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 위하여, 상기한 연료탱크(30) 내부에는 소정용적을 가지며 그 내부에는 차콜 등의 증발가스 포집재가 수용된 가스 포집 탱크(41)가 형성되고, 상기한 가스 포집 탱크(41)의 일측으로는 연료탱크(30) 내의 증발가스 압력이 높을 경우에 증발가스가 가스 포집 탱크(41) 내로 유입되도록 유도하기 위한 탱크측 흡입구(42)가 연결되고, 상기한 탱크측 흡입구(42)의 도중에는 연료탱크(30) 내부의 압력이 낮을 경우에 연료탱크 내부로 대기가 유입되도록 하기 위한 대기측 흡입구(43)가 접속된다. 물론, 상기 대기측 흡입구(43)의 외측단은 연료탱크(40)의 외부로 노출형성되고, 탱크측 흡입구(42)의 외측단은 연료탱크(30)의 내부공간으로 노출형성된다.
한편, 상기한 탱크측 흡입구(42)와 대기측 흡입구(43)가 연결되는 부분에는 상기한 가스 포집 탱크(41) 내로 연료탱크(30) 내의 증발가스 또는 연료탱크(30) 외부의 대기가 선택적으로 유입될 수 있도록 제어하기 위한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)가 형성된다.
그리고 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)가 위치된 유로의 후방측에는 탱크측 흡입구(42)를 통한 증발가스 또는 대기측 흡입구(43)를 통한 대기의 유입을 보다 강제적으로 하기 위한 가스 포집 펌프(45)가 형성된다.
또한, 상기한 가스 포집 펌프(45)의 후방과 가스 포집 탱크(41)가 연결되는 입구유로(46)의 도중에는 연료탱크(30) 내부의 압력이 설정압력보다 낮을 경우에 대기측 흡입구(43)로 유입되는 대기가 연료탱크(30) 내부로 흐르도록 하기 위한 대기 배출구(47)가 형성된다. 물론, 대기 배출구(47)의 일단은 연료탱크(30)의 내부공간에 노출형성된다.
대기 배출구(47)와 가스 포집 펌프(41)의 입구유로(46)가 접속되는 도중에는 대기 배출구(47) 및 입구유로(46)를 흐르는 유체의 단속을 위한 펌프 후방 3웨이 밸브(48)가 장착된다.
한편, 상기한 가스 포집 펌프(45)의 내부 도중에는 포집된 증발가스가 액상의 연료로 상변환되었을 경우에 액상 포집 연료의 유량을 측정하기 위한 유량 센서(49)가 장착된다.
가스 포집 탱크(41) 내에 설치된 유량 센서(49)에서 측정되는 연료량이 설정유량 이상일 경우에 가스 포집 탱크(41) 내의 액상연료가 연료탱크(30) 내로 배출되도록 유도하기 위한 액상연료 배출구(50)가 상기한 가스 포집 탱크(41)의 하부 도중에 형성된다. 액상연료 배출구(50)의 하단은 연료탱크(30) 내부의 공간을 향하여 노출형성되고, 그 도중에는 개폐를 위한 체크 밸브(51)가 형성된다.
그리고 도면 중에 표시되는 도면부호 32는 연료탱크(30) 내의 증발가스 압력을 측정하기 위한 압력센서를 지시하는 것이고, 도면부호 60은 상기 압력센서(32)에서 측정되는 탱크 내의 압력값에 따라서 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44), 펌프 후방 3웨이 밸브(48) 및 체크 밸브(51) 등의 개폐동작을 제어하기 위한 제어부를 지시하는 것이다.
상기와 같이 연료탱크(30), 압력센서(32), 가스 포집 탱크(41), 탱크측 흡입구(42), 대기측 흡입구(43), 펌프 전방 3웨이 밸브(44), 가스 포집 펌프(45), 대기 배출구(47), 펌프 후방 3웨이 밸브(48) 및 체크 밸브(51)의 개폐상태를 단속하기 위한 제어부(60)는 도 2의 플로우 차트에 도시된 바와 같이 이루어진다.
즉, 연료탱크(30) 내부에 설치된 압력센서(32)에서는 연료탱크 내에 증발된 증발가스의 압력을 측정하는 단계로 시작으로 본 발명에 의한 연료탱크 증발가스 포집장치의 제어는 시작된다.
압력센서(32)에서 측정된 연료탱크(30) 내 증발가스의 압력은 제어부(60)에 설정된 압력의 범위범위와 비교하는 단계를 거치도록 설정되는데, 이 비교과정에서 측정된 압력이 설정압력범위보다 이상일 경우에는 연료탱크(30) 내부의 증발가스의 압력이 높은 상태인 것이고, 측정압력이 설정압력범위보다 이하일 경우에는 연료탱크 내부의 압력이 필요이상으로 낮은 상태인 것이다.
상기 비교단계에서 측정압력이 설정압력보다 높을 경우에는 연료탱크(30) 내 부에 충진된 증발가스의 포집이 필요한 경우이므로, 상기한 탱크측 흡입구(42)는 개방되고 대기측 흡입구(43)는 폐쇄되도록 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)가 동작된다. 반대로, 상기 비교단계에서 측정압력이 설정압력보다 낮을 경우에는 연료탱크(30) 내부에 부압이 형성된 상태이므로, 상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)는 탱크측 흡입구(42)는 닫고 대기측 흡입구(43)는 여는 동작을 하게 된다.
위와 같이 펌프 전방 3웨이 밸브(44)의 개폐동작이 이루어진 후에는 상기 펌프 전방 3웨이 밸브(44) 후방에 마련된 가스 포집 펌프(45)가 구동되어 개방된 탱크측 흡입구(42) 또는 대기측 흡입구(43)를 통해서 증발가스 또는 대기를 강제로 흡입하게 된다.
특히, 상기한 가스 포집 펌프(45)에서 증발가스를 펌핑할 때는 그 후방에 마련된 펌프 후방 3웨이 밸브(48)는 가스 포집 탱크(41)의 입구유로(46)는 개방시키고 대기 배출구(47)는 폐쇄시키게 된다. 반대로 상기한 가스 포집 펌프(45)에서 대기를 펌핑할 때는 펌프 후방 3웨이 밸브(48)는 가스 포집 탱크(41)의 입구유로(46)는 폐쇄시키고 대기 배출구(47)는 개방시키게 된다.
한편, 상기한 가스 포집 탱크(41)에 포집되는 증발가스는 기체입자들끼리 뭉치어 액상의 연료로 상변화를 하게 되는데, 이렇게 액상으로 변화된 연료는 가스 포집 탱크(41)의 내부에 고이게 된다. 유량 센서(49)에서는 가스 포집 탱크(41)에 고이는 연료의 유량을 측정하여 제어부(60)로 그 측정신호를 보내게 된다.
제어부(60)에서는 측정된 가스 포집 탱크(41) 내의 액상연료량이 설정수준 이상으로 되는 경우에는 액상연료 배출구(50)를 개방하여 연료탱크(30) 내부로 액 상의 연료를 배출하게 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 연료탱크의 내부에 연료탱크에서 발생되는 증발가스의 포집을 위한 증발가스 포집장치가 수용되므로서 종래의 경우에는 연료탱크 외부에 형성되었던 캐니스터의 삭제가 가능하게 될 뿐만 아니라, 연료탱크 내부에 증발가스 포집장치가 형성되므로서 증발가스 압력상승에 대한 증발가스 포집장치의 응답성이 향상될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 연료가 저장되는 소정 용적을 가진 연료탱크에 있어서,
    상기한 연료탱크(30)의 내부 공간 압력을 측정하기 위한 압력센서(32)와;
    상기한 압력센서(32)에서 측정된 연료탱크 내부의 압력에 따라서 연료탱크 내의 증발가스를 흡입, 포집하기 위해 연료탱크 내부에 소정용적을 가진 채로 형성되는 가스 포집 탱크(41)와;
    연료탱크(30) 내부의 증발가스가 가스 포집 탱크(41)로 유입되도록 형성된 탱크측 흡입구(42)와;
    연료탱크(30) 외부의 대기가 가스 포집 탱크(41)로 유입되도록 형성된 대기측 흡입구(43)와;
    상기한 탱크측 흡입구(42)와 상기 대기측 흡입구(43)가 접속되는 도중에 장착되어 증발가스 및 대기의 유입을 단속하도록 형성된 펌프 전방 3웨이 밸브(44)와;
    상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)와 가스 포집 탱크(41) 사이의 입구유로(46) 도중에 증발가스 또는 대기를 강제로 흡입하도록 형성된 가스 포집 펌프(45)와;
    상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44)와 가스 포집 탱크(45) 사이의 입구유로(46)에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되는 대기 배출구(47)와;
    상기한 대기 배출구(47)의 개폐를 위해 상기 대기 배출구(47)의 입구 및 가스 포집 탱크(41)의 입구유로(46)를 단속하기 위해 대기 배출구(47)가 접속되는 도중에 형성되는 펌프 후방 3웨이 밸브(48)와;
    상기한 가스 포집 탱크(41)의 하단부에 일단이 연통되고 다른 일단은 탱크 내부공간에 노출형성되며, 그 도중에는 유체의 흐름방향을 단속하기 위한 체크 밸브(51)가 장착된 액상연료 배출구(50)와;
    상기한 펌프 전방 3웨이 밸브(44), 펌프 후방 3웨이 밸브(48) 및 체크 밸브(51)의 개폐를 제어하기 위한 제어부(60); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 증발가스 포집장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 가스 포집 탱크(41)에는 증발가스가 포집되어 액상으로 변한 연료량을 측정하기 위한 유량 센서(49)가 장착된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 증발가스 포집장치.
  3. 제 1 항에 의해 형성된 연료탱크 증발가스 포집장치의 동작을 제어하기 위한 제어방법에 있어서,
    압력센서를 통해서 연료탱크 내부 압력을 측정하는 단계와;
    상기 단계에서 측정된 탱크 내부 압력을 제어부에 설정된 설정값과 비교하는 단계와;
    측정압력이 설정압력보다 높을 경우에는 탱크측 흡입구는 개방시키되 대기측 흡입구는 폐쇄작동시키며, 측정압력이 설정압력보다 낮을 경우에는 탱크측 흡입구는 폐쇄시키되 대기측 흡입구는 개방작동시키는 펌프 전방 3웨이 밸브의 작동단계와;
    개방된 탱크측 흡입구 또는 대기측 흡입구를 통해 증발가스 또는 대기를 흡입하는 가스 포집 펌프 작동단계와;
    탱크 내의 압력이 높을 경우에는 대기 배출구가 폐쇄되고, 탱크 내의 압력이 낮을 경우에는 대기 배출구가 개방되도록 동작되는 펌프 후방 3웨이 밸브의 작동단계와;
    가스 포집 탱크 내에 포집된 증발가스의 액화에 따른 액상연료량이 설정수준 이상일 경우에 액상연료 배출구가 개방되도록 동작하는 체크 밸브 개방단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 증발가스 포집장치의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    측정압력과 설정압력을 비교하는 단계에서 측정압력이 설정압력 범위 내에 해당될 경우에는 가스 포집 펌프의 동작은 이루어지지 않도록 설정되어지되, 가스 포집 탱크 내에 저장된 연료의 레벨을 측정하는 액상연료량 측정단계를 더 포함하여 작동이 이루어지도록 설정된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 증발가스 포집장치의 제어방법.
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