KR20170120028A - 자동차용 저장 용기 어셈블리 - Google Patents

자동차용 저장 용기 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동차 연료용 제1 저장 용기(20) 및 액체 보조제용, 특히 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액용 제2 저장 용기(10)를 포함하는 자동차용 저장 용기 어셈블리에 관한 것이다. 상기 제2 저장 용기(10)는 제1 저장 용기(20) 내에 통합된다. 이 경우, 제2 저장 용기(10)에는 보조제의 방출을 위한 하나 이상의 펌프(11)를 구비한 바닥 측 방출 장치가 제공된다.

Description

자동차용 저장 용기 어셈블리{RESERVOIR ASSEMBLY FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 연료용 제1 저장 용기 및 액체 보조제용 제2 저장 용기를 구비한 자동차용 저장 용기 어셈블리에 관한 것이다. 여기서 제2 저장 용기는 제1 저장 용기 내에 통합된다.
내연 기관의 배기가스 내 질소산화물 함량을 감소시키기 위해, SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 컨버터가 공지되어 있다. SCR 촉매 컨버터에서는 배기가스 내의 질소산화물이 환원제의 공급 하에 원소상 질소(elemental nitrogen)와 물로 환원된다. 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용된다. 일반적으로 암모니아의 제공을 위해 요소 수용액이 사용되는데, 이 요소 수용액은 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 배기가스 트레인 내로 분사된다. 요소 수용액, 즉, 환원제 용액의 제공을 위해, 예를 들어 정비소에서 서비스를 위한 체류 중에 충전될 탱크가 제공된다. 통상, 15 내지 30리터의 탱크 용량이 필요하다. 원칙적으로, 특히 운전자 스스로 정비소 방문 없이 탱크를 충전할 수 있을 경우, 환원제 용액용 탱크의 용적은 감소될 수도 있다.
환원제 용액은 저온에서 동결된다. 예를 들어, 빈번하게 사용되는 AdBlue®용액의 동결점은 약 -11℃이다. 따라서 통상, 외부 온도가 낮을 때 용액이 해동되고 환원제 용액 주입 시스템이 주입 완비 상태로 전환될 수 있도록, 환원제 탱크를 위한 하나 이상의 가열 장치가 제공된다.
자동차의 연료 탱크를 액체 환원제용 탱크와 조합하는 방식은 이미 공지되어 있다. 예를 들어, 독일 공개 공보 DE 10 2009 000 094 A1호는 수용액의 수용을 위한 탱크를 기술하고 있는데, 상기 탱크는 차량 고유의 구성요소, 특히 차량 연료 탱크 내에 통합된 유닛형 탱크이다. 독일 공개 공보 DE 10 2009 009 676 A1호는 환원제 탱크와 연료 탱크의 조합을 기술하고 있다. 환원제 탱크와 연료 저장 용기의 공간적 근접성에 의해, 환원제 탱크 내 환원제의 동결이 저온에서도 비교적 지연되어 이루어진다.
본 발명은 연료용 제1 저장 용기(연료 탱크) 및 액체 보조제용 제2 저장 용기를 포함하는 자동차용 저장 용기 어셈블리를 제공하는 것이다. 제2 저장 용기는 제1 저장 용기 내에 통합된다. 이 경우, 제2 저장 용기는 예를 들어 제1 저장 용기 내부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 저장 용기는 제1 저장 용기의 바로 옆에 배치되거나 성형될 수 있으며, 이 경우 적어도 부분적으로 제1 저장 용기 외부에 놓인다. 즉, 제1 저장 용기 내에 제2 저장 용기가 통합된다는 것은, 제2 저장 용기가 예를 들어 제1 저장 용기의 측면에 배치될 수 있고, 상기 두 저장 용기가 기하학적으로 서로 조합되는 것으로 이해될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 제2 저장 용기의 경우, 보조제를 위한 하나 이상의 펌프를 구비한 바닥 측 방출 장치가 제공된다. 액체 보조제는 특히 자동차의 SCR 촉매 컨버터용 환원제 용액이다. 제2 저장 용기는 예를 들어 다른 보조제, 예를 들어 유리 세정액 등의 보관을 위해서도 제공될 수 있다. 보조제 용액이 낮은 외부 온도에서, 환원제 용액(예를 들어 AdBlue®)의 경우에는 예를 들어 -11℃에서 동결됨으로써, 보조제 부피가 상 급변 시 약 10% 팽창한다. 그럼으로써 특히 환원제 저장 용기의 커버 측 구성요소 상에 작용하는 빙압 손상이 발생할 수 있는데, 그 이유는 팽창이 특히 상기 방향으로 발생하기 때문이다. 이 경우, 본 발명에 따른 어셈블리는, 연료 탱크와의 조합 또는 연료 탱크 내로의 통합을 통해, 빙압에 민감한 보조제 저장 용기의 부품들이 가열된 연료에 공간적으로 근접하여 위치하고, 상기 가열된 연료는 중력으로 인해 연료 저장 용기의 바닥 근처에 그리고 보조제 저장 용기의 바닥 측 방출 장치에 공간적으로 근접하여 위치하는 장점이 있다. 또한, 방출 장치의 바닥 측 어셈블리는 탱크 형태와는 무관하게 구현될 수 있다. 이로써, 본 발명에 따라 바닥 측에 배치되고 기본적으로 빙압에 민감한 방출 장치에 의해, 가열된 연료에 공간적으로 근접함으로써 동결 확률이 낮아지는 점이 보장된다.
본 발명에 따른 저장 용기 어셈블리의 한 바람직한 구성에서, 제2 저장 용기로부터의 액체 보조제의 방출을 위해 하나 이상의 펌프를 포함하는 이송 모듈이 제공되며, 이 경우 바람직하게는 상기 이송 모듈이 제2 저장 용기의 바닥 측에 통합된다. 제1 저장 용기 내로 제2 저장 용기의 통합 시, 예를 들어 플레이트 상에 배치된 이송 모듈이 제2 저장 용기의 바닥을 형성하는 방식으로, 이송 모듈이 제1 저장 용기의 바닥 측에 통합되는 것이 매우 바람직할 수 있다. 이 경우, 이송 모듈은 펌프 외에 방출 라인 및 바람직하게는 레벨 센서 및/또는 압력 센서를 포함할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 펌프의 흡입 측 및/또는 토출 측에 위치하는 하나 이상의 필터가 제공된다. 추가로, 하나 또는 복수의 가열 장치가 제공될 수 있음으로써, 보조제 용액이 필요 시 해동될 수 있다.
제1 저장 용기 및 제2 저장 용기에서, 연료 또는 액체 보조제, 예를 들어 환원제 용액을 각각의 저장 용기 내에 채울 수 있도록 하기 위해 각각 하나의 공급 장치(공급 라인)가 제공된다. 본 발명에 따른 저장 용기 어셈블리의 매우 바람직한 한 구성에서, 제1 저장 용기의 공급 장치와 제2 저장 용기의 공급 장치가 서로 인접하여 배치된다. 한 바람직한 실시예에서, 제1 저장 용기의 공급 장치 내로 연료, 특히 가열된 연료를 위한 귀환 라인이 합류된다. 이 경우, 가열된 연료의 유입을 통해 인접한 제2 저장 용기(보조제 저장 용기)용 공급 장치도 가열되는 특별한 장점이 있다. 이에 의해, 공급 장치 및 제2 저장 용기 내에서 필요 시 액체 보조제를 위한 해동 과정이 촉진될 수 있기 때문에, 경우에 따라 보조제 저장 용기를 위한 전기 구동 가열 장치의 부하가 경감될 수 있다.
제1 저장 용기의 공급 장치 및 제2 저장 용기의 공급 장치는 각각 저장 용기의 상부 면에 제공될 수 있다. 이러한 구성이 특히 바람직한 이유는, 공급 장치들에 대한 접근성이 매우 우수해서, 연료 또는 액체 보조제의 재충전이 매우 용이하기 때문이다.
또 다른 한 바람직한 구성에서, 제1 저장 용기 및 제2 저장 용기가 하나 이상의 공통 벽을 갖는다. 이러한 구성은, 제2 저장 용기가 제1 저장 용기의 내부에 통합되는 실시예의 경우에 특히 적합하다. 이로써, 저장 용기 제조 시 재료가 절약될 수 있고, 이는 예를 들어 중량 감소의 관점에서 바람직하다. 다른 구성에서는, 제1 저장 용기와 제2 저장 용기가 각각 완전히 자체 벽을 가질 수 있고, 그로 인해 상황에 따라 조립 시 장점이 획득된다. 예를 들어, 연료 탱크(제1 저장 용기)와 보조제용 탱크(제2 저장 용기)가 별도로 제작될 수 있고, 이 경우 연료 탱크가 측면에, 보조제 저장 용기의 기하학적 삽입에 적합한 수용부를 가지며, 이 수용부 내로 보조제 저장 용기가 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 저장 용기 어셈블리의 또 다른 특징들 및 장점들은 종속 청구항들과 관련한 하기의 도면 설명을 참조한다. 여기서, 개별 특징들은 각각 단독으로 또는 서로 조합되어 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 보조제 저장 용기가 통합된 연료 저장 용기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따란, 보조제 저장 용기가 통합된 연료 저장 용기의 개략도이다.
도 3은 연료 및 보조제를 위한 공급 장치의 영역 내에 본 발명에 따라 보조제 저장 용기가 통합된 연료 저장 용기의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 저장 용기 어셈블리를 개략적으로 도시하며, 여기서는 액체 보조제, 특히 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액을 위한 저장 용기(10)가 자동차의 연료용 저장 용기(20) 내에 통합되어 있다. 보조제 저장 용기(10)는 연료 저장 용기(20)의 내부에 배치되어 있다. 상술한 설명의 관점에서, 보조제용 저장 용기(10)는 제2 저장 용기이며, 연료용 저장 용기(20)는 제1 저장 용기이다. 저장 용기(20)로부터의 연료의 방출은 펌프(24)를 통해 작동되는 방출 라인(23)을 통해 수행된다. 즉, 연료의 방출은 커버 측에서 수행된다. 본 발명에 따르면, 보조제 저장 용기(10)의 바닥 측에 보조제용 방출 장치가 제공되며, 이 방출 장치의 주요 요소는 펌프(11, 이송 펌프)이다. 이송 펌프(11)는 보조제를 공급 라인(12)을 통해 저장 용기(10)로부터 주입 모듈(13)로 공급한다. 주입 모듈(13)을 통해, 예를 들어 SCR 촉매 컨버터용 환원제 용액이 필요에 따라, 미도시된 자동차 내연 기관의 배기가스 트레인 내로 분사될 수 있다. 저장 용기(10)로부터 보조제의 방출 시, 상기 용액이 필터링된다. 이를 위해, 흡입 측 필터(14) 및/또는 토출 측 필터(15)가 제공될 수 있다. 또한, 경우에 따라 환원제를 해동시킬 수 있도록 가열 장치(16)가 제공된다. 필터(14), 가열 장치(16) 및 이송 펌프(11)는 하나의 기능 유닛 내에 이른바 이송 모듈로서 조립되며, 이들 부재는 하나의 플레이트(17) 상에 배치된다. 또한, 이송 모듈은 충전 레벨 센서(19) 및 경우에 따라 제어 장치(31)를 포함할 수 있다. 공급 라인(12)의 영역 내에 압력 센서(18)가 제공될 수 있다. 이 구성에서, 플레이트(17)가 재료 결합식 접합(32)을 통해, 특히 용접을 통해 저장 용기 어셈블리의 하부 벽에 고정되는 방식으로, 플레이트(17)가 이송 모듈의 구성 요소들과 함께 보조제 저장 용기(10)의 바닥 측에 통합된다.
보조제용 방출 장치가 바닥 측 이송 모듈 형태로 구성됨으로써, 상기 시스템의 민감한 구성 부품(예를 들어 포트, 밸브)이 저장 용기(10)의 하부 면에 위치한다. 보조제는 동결 위험이 있기 때문에, 상응하는 저온에서 보조제 저장 용기(10) 내 부피의 팽창으로 인해 빙압이 발생할 수 있다. 이러한 빙압은 우선 저장 용기(10)의 상부 영역에서 작용하기 때문에, 하부 영역에 배치된 이송 모듈 또는 방출 장치의 부품들은 빙압으로부터 보호된다.
도 1에 도시된 구성에서, 보조제 저장 용기(10)는 연료용 저장 용기(20)의 내부에 통합되며, 상기 두 저장 용기를 위해 공통 벽(41)이 제공된다. 이송 모듈로서 플레이트(17) 상에 조립된 방출 장치의 부품들은 저장 용기(20)의 하부 영역 에서 상응하는 성형부 내에 위치한다.
액체 보조제를 저장 용기(10)에 충전하는 작업은 상부로부터 공급 장치(33)를 통해 수행된다. 이 경우, 공급 장치(33)는 저장 용기(20)의 내부에서 또는 측면 성형부 내에서 연장되는 유입 라인 형태로 형성된다. 연료를 저장 용기(20)에 충전하는 작업은 보조제 저장 용기(10)의 공급 장치(33)에 대해 공간적으로 바로 인접하여 위치하는 공급 장치(21)를 통해 수행된다. 공급 장치(21) 내로 연료, 특히 연료 분사 시스템으로부터 배출된 가열된 연료를 위한 귀환 라인(22)이 합류된다. 인접 배치를 통해, 공급 장치(33)도, 그리고 보조제 저장 용기(10)도 자동으로 가열됨으로써, 상황에 따라 요구되는 저장 용기(10) 내 보조제의 해동이 가속화되고 촉진되는 특별한 장점이 제공된다.
이러한 구성에서 구현된 이송 모듈의 구성요소들, 그리고 저장 용기들의 배치는 예시일 뿐이다. 이송 모듈 또는 방출 장치의 개별 부품들 및 저장 용기 어셈블리는 다르게 구성될 수도 있고, 다른 방식으로 서로 조합될 수도 있다. 본 발명에 중요한 것은, 보조제 저장 용기를 위한 방출 장치의 부품들이 바닥 측에 배치된다는 것이다.
도 2는 자동차 연료용 제1 저장 용기(120) 및 액체 보조제용 제2 저장 용기(110)를 갖는, 본 발명에 따른 저장 용기 어셈블리에 대한 또 다른 실시예를 보여주며, 이 구성에서는, 보조제용 저장 용기(110)가 연료용 저장 용기(120)의 측부에 성형되거나, 연료 저장 용기(120)의 상응하는 성형부 내에 배치된다. 도 1에 기초하여 설명한 실시예와 유사하게, 연료용 저장 용기(120)는, 연료 분사 시스템의 가열된 연료를 위한 귀환 라인(122)이 합류되는 연료용 공급 라인(121)을 포함한다. 저장 용기(120)로부터 연료 방출은 펌프(124)를 구비한 방출 라인(123)을 통해 수행된다. 보조제 저장 용기(110)용 공급 라인(133) 역시 커버 측에서, 연료 저장 용기(120)용 공급 라인(121)에 바로 근접하여 위치한다. 보조제 저장 용기(110)의 바닥 측 영역에, 저장 용기(110)로부터의 보조제 방출을 위한 구성요소, 특히 이송 펌프(111), 필터(114) 및 가열 장치(116)를 지지하는 플레이트(117)가 위치한다. 방출 장치(이송 모듈)는 도 1의 도면에 비해, 편의상 도시되지 않은 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 이송 펌프(111)를 이용하여, 보조제, 예를 들어 SCR 시스템용 환원제 용액이 탱크(110)로부터 방출되어 공급 라인(112)을 통해 주입 모듈(113)로 이송되고, 그럼으로써 각각의 목적에 맞게 보조제가 주입될 수 있다. 도 1에 기초하여 설명한 실시예와 달리, 도 2에 도시된 실시예에서는 제1 저장 용기(120)와 제2 저장 용기(110)의 분리된 벽들(144, 143)이 제공된다. 어떤 의미에서는 조립 시 제2 저장 용기(110)가 제1 저장 용기 내에 삽입될 수 있다. 보조제용 방출 장치의 요소들을 지지하는 플레이트(117)가 저장 용기(110)의 바닥을 형성한다. 저장 용기(110)를 연료 저장 용기(120)에 고정하는 작업은 마찬가지로 플레이트(117)를 통해, 상기 플레이트(117)의 돌출 영역(142)에서 예를 들어 용접에 의해 실시된다.
도 3은, 도 2에 도시된 저장 용기 어셈블리의 구성의 공급 라인들(133, 121)의 영역에 대한 평면도이다. 연료 저장 용기(120)용 공급 라인(121)에 의해 관통된 저장 용기(120)의 상부면을 볼 수 있다. 저장 용기(120)의 측면 영역에는 보조제 저장 용기(110)를 위한 공급 라인(133)이 삽입되어 있는 채널 형태의 리세스가 존재한다.

Claims (9)

  1. 연료용 제1 저장 용기(20; 120; 220) 및 액체 보조제용 제2 저장 용기(10; 110)를 포함하는 자동차용 저장 용기 어셈블리이며, 제2 저장 용기(10; 110)가 제1 저장 용기(20; 120; 220) 내에 통합된 자동차용 저장 용기 어셈블리에 있어서,
    제2 저장 용기(10; 110)에 보조제를 위한 하나 이상의 펌프(11; 111)를 구비한 바닥 측 방출 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 액체 보조제는 자동차의 SCR 촉매 컨버터용 환원제 용액인 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 저장 용기(10; 110)의 방출 장치는 이송 모듈인 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 저장 용기(20; 120; 220) 및 제2 저장 용기(10; 110)에 각각 하나의 공급 장치(21, 33; 121, 133; 221, 233)가 제공되며, 제1 저장 용기(20; 120; 220)의 공급 장치(21; 121; 221)와 제2 저장 용기(10; 110)의 공급 장치(33; 133; 233)가 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 제1 저장 용기(20; 120; 220)의 공급 장치(21; 121; 221) 내로 연료를 위한 귀환 라인(22; 122)이 합류되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서, 제1 저장 용기(20; 120; 220)의 공급 장치(21; 121; 221) 및 제2 저장 용기(10; 110)의 공급 장치(33; 133; 233)는 각각 저장 용기의 상부 면에 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 저장 용기(10) 및 제2 저장 용기(20)는 적어도 하나의 공통 벽(41)을 갖는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  8. 제3항에 있어서, 상기 이송 모듈은 제2 저장 용기(10; 110)의 바닥 측에 통합되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
  9. 제5항에 있어서, 상기 연료는 가열된 연료인 것을 특징으로 하는, 자동차용 저장 용기 어셈블리.
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