KR20220029819A - 차량의 연료시스템 - Google Patents

차량의 연료시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220029819A
KR20220029819A KR1020200109119A KR20200109119A KR20220029819A KR 20220029819 A KR20220029819 A KR 20220029819A KR 1020200109119 A KR1020200109119 A KR 1020200109119A KR 20200109119 A KR20200109119 A KR 20200109119A KR 20220029819 A KR20220029819 A KR 20220029819A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
gas
vehicle
collection chamber
canister
Prior art date
Application number
KR1020200109119A
Other languages
English (en)
Inventor
김창한
강길언
임준식
최승훈
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200109119A priority Critical patent/KR20220029819A/ko
Priority to US17/158,341 priority patent/US11236708B1/en
Priority to DE102021200886.0A priority patent/DE102021200886A1/de
Priority to CN202110156307.0A priority patent/CN114109662A/zh
Publication of KR20220029819A publication Critical patent/KR20220029819A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/4272—Special valve constructions adapted to filters or filter elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0415—Beds in cartridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/063—Arrangement of tanks
    • B60K15/067—Mounting of tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/077—Fuel tanks with means modifying or controlling distribution or motion of fuel, e.g. to prevent noise, surge, splash or fuel starvation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F02D41/004—Control of the valve or purge actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0872—Details of the fuel vapour pipes or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/105—Three-way check or safety valves with two or more closure members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4516—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for fuel vapour recovery systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/0321—Fuel tanks characterised by special sensors, the mounting thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03236—Fuel tanks characterised by special filters, the mounting thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03256—Fuel tanks characterised by special valves, the mounting thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/302—Temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/303—Speed sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/306—Pressure sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501—Vehicle speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M2025/0845—Electromagnetic valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Abstract

본 발명은 차량의 연료시스템에 관한 것으로서, 차량의 캐니스터에서 연료증발가스가 대기 중으로 방출되면서 발생하는 연료 냄새를 효과적으로 개선할 수 있는 연료시스템 및을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 처리 및 제어하는 연료증발가스 처리 시스템을 포함하고, 상기 연료증발가스 처리 시스템은 캐니스터에 연결된 대기라인을 통해 캐니스터로부터 배출되는 연료증발가스를 저장하도록 구비되는 가스포집챔버를 포함하며, 상기 가스포집챔버에서 출구부가 가스흡입라인을 통해 퍼지라인에 연결되어, 가스포집챔버에 저장된 연료증발가스가 상기 가스흡입라인 및 퍼지라인을 통해 엔진으로 흡입될 수 있도록 한 차량의 연료시스템이 개시된다.

Description

차량의 연료시스템{Fuel system for vehicle}
본 발명은 차량의 연료시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에서 캐니스터로부터 연료증발가스가 배출되면서 발생하는 연료 냄새를 개선할 수 있는 연료시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 연료시스템은 연료가 저장되는 연료탱크, 연료탱크에 저장된 연료를 송출하여 엔진으로 공급하는 연료펌프 모듈, 엔진으로 공급되는 연료에서 이물질을 제거하는 연료필터, 그리고 연료공급라인과 연료리턴라인과 같이 연료가 이송되는 연료라인을 포함하여 구성된다.
이에 더하여, 차량의 연료시스템은 연료탱크에서 발생한 연료증발가스(HC 가스)를 처리 및 제어하는 연료증발가스 처리 시스템을 더 포함한다. 도 1은 연료증발가스 처리 시스템의 구성을 도시한 개략도이다. 도 1에서 도면부호 '1'은 연료탱크를 나타내고, 도면부호 '2'는 연료탱크(1) 내에 설치된 연료펌프 모듈을 나타내며, 도면부호 '3'은 연료탱크 내 연료를 주입하기 위한 필러 넥 어셈블리를 각각 나타낸다.
도시된 바와 같이, 연료증발가스 처리 시스템은, 연료탱크(1) 내에서 발생한 연료증발가스를 흡착하여 포집하는 캐니스터(10), 캐니스터(10)에 흡입되는 공기 중 이물질을 제거하는 에어필터(13), 캐니스터(10)와 에어필터(13) 사이의 관로(11)를 개폐하는 캐니스터 클로즈 밸브(Canister Close Valve, 이하 'CCV'라 칭함)(12), 그리고 캐니스터(10)와 엔진 흡기계(4) 사이의 관로(퍼지라인)(14)를 개폐하거나 관로의 개도량을 조절하는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve, 이하 'PCSV'라 칭함)(15)를 포함한다.
각 구성에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 연료탱크(1)에서는 연료가 증발한 가스, 즉 탄화수소(HC) 등 연료성분을 포함하는 연료증발가스가 발생한다. 따라서, 연료탱크(1)에서 발생한 연료증발가스로 인하여 대기가 오염되는 것을 방지하기 위해 차량에는 연료탱크로부터 연료증발가스를 포집하여 저장해두는 캐니스터(10)가 설치된다.
캐니스터(10)는 케이스 내부에 연료탱크(1)에서 이동한 연료증발가스를 흡착할 수 있는 흡착성 물질을 충전하여 구성되는 것으로, 흡착성 물질로는 활성탄(activated carbon)이 널리 사용되고 있다. 활성탄은 캐니스터의 케이스 내부로 유입된 연료증발가스 중 연료성분인 탄화수소(HC) 등을 흡착하는 기능을 한다.
캐니스터(10)는 엔진이 정지(stop)된 상태에서 연료증발가스를 흡착성 물질에 흡착시킨다. 또한, 캐니스터(10)는 엔진이 구동(run)될 경우 흡착성 물질에 흡착된 연료증발가스를 외부(대기)에서 흡입되는 공기의 압력에 의해 탈착시키고, 그 탈착된 가스가 공기와 함께 엔진 흡기계로 공급될 수 있도록 한다.
캐니스터(10)에서 포집된 연료증발가스를 엔진으로 흡입하는 작동을 퍼지(purge) 작동이라 하고, 캐니스터에서 엔진으로 흡입되는 가스를 퍼지 가스라 한다. 이 퍼지 가스는 캐니스터의 흡착성 물질로부터 탈착된 탄화수소(HC) 등 연료성분과 공기가 혼합된 가스라 할 수 있다.
캐니스터(10)와 엔진 흡기계(4) 사이를 연결하는 관로인 퍼지라인(14)에 퍼지 작동을 제어하기 위한 PCSV(15)가 설치된다. PCSV(15)는 엔진 구동 중 퍼지 작동 시 개방되며, 연료탱크(1)에서 발생한 연료증발가스를 캐니스터(10)에 포집하였다가, 엔진 구동 중 개방된 상태의 PCSV(15)를 통해 엔진 흡기계(4)로 퍼지하여 엔진에서 연소시키게 된다.
PCSV(15)는 미도시된 제어기, 예컨대 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU)에 의해 제어되는 밸브이다. 상기 제어기는 연료증발가스 제어를 위해 차량 운전 상태에 따라 PCSV(15)를 개폐하거나(퍼지 작동을 온/오프함), PCSV의 개도량(가스 통과 유량)을 조절하는 제어를 수행한다.
일반적인 캐니스터의 구성에 대해 좀 더 설명하면, 캐니스터(10)는 흡착성 물질(예, 활성탄)이 채워지는 케이스를 포함한다. 이 케이스에는, 연료탱크(1)와 연결되어 연료증발가스가 유입되는 로딩포트(10a), 엔진 흡기계(4)와 연결되어 연료증발가스를 엔진측으로 보내는 퍼지포트(10b), 그리고 에어필터(캐니스터 필터)(13)와 연결되어 대기 중의 공기가 흡입되는 대기포트(10c)가 형성된다.
캐니스터(10)의 로딩포트(10a)는 로딩라인(16)을 통해 연료탱크(1)에 연결되고, 캐니스터의 퍼지포트(10b)는 퍼지라인(14)을 통해 엔진 흡기계(4)에 연결된다. 캐니스터의 대기포트(10c)에는 에어필터(13)로 연결된 관로인 대기라인(벤트라인)(11)이 연결된다.
상기 케이스의 내부공간에는 대기포트(10c)가 위치되는 공간과, 퍼지포트(10b) 및 로딩포트(10a)가 위치되는 공간을 구획하는 격벽(미도시)이 형성된다. 이에 연료탱크(1)로부터 로딩포트(10a)를 통해 유입된 연료증발가스를 상기 격벽에 의해 구획된 내부공간으로 통과시키면서 연료성분인 탄화수소가 흡착성 물질에 흡착되도록 한다.
또한, 엔진 구동 중 제어기에 의해 PCSV(15)가 개방되어 엔진 흡기계(4)로부터 퍼지포트(10b)를 통해 캐니스터(10)의 내부공간에 흡입압력, 즉 엔진 부압이 작용하면, 에어필터(13) 및 대기포트(10c)를 통해서는 공기가 흡입되고, 퍼지포트(10b)를 통해서는 공기에 의해 흡착성 물질로부터 탈착된 가스가 배출되어 엔진 흡기계(4)로 흡입된다.
이와 같이 탄화수소 등의 연료성분이 캐니스터 내 흡착성 물질로부터 탈착된 뒤 엔진 흡기계(4)로 흡입되도록 하는 퍼지 작동을 위해서는, 엔진 부압이 퍼지라인(14) 및 퍼지포트(10b)를 통해 캐니스터(10)에 작용되도록 해야 한다.
한편, 차량에 연료증발가스 처리 시스템이 구비됨에도 차량에서 연료 냄새가 발생하는 문제가 제기되고 있다. 즉, 차량 정지 시 연료증발가스(HC 가스)가 외부로 방출되어 운전자나 승객이 연료 냄새를 인지할 수 있는 것이다. 이와 같은 연료 냄새는 고온 고지 조건에서 주로 발생하고, 차량 정지 시 운전자나 승객이 연료 냄새를 인지할 수 있다.
외기온이 높은 고온 조건에서는 엔진열 및 배기열, 지열 등 외부 열의 전달이 증가하여 연료탱크 내부 온도가 상승하고, 고지 조건에서는 증기압이 낮아진다. 따라서, 연료탱크 내부에서 연료증발가스(HC)의 발생량이 증가하고, 연료증발가스의 발생량이 증가하면 캐니스터의 포집 용량을 초과하게 되어 연료증발가스가 외부로 방출될 수 있다. 결국, 차량 정지 시 외부로 방출된 연료증발가스 냄새(연료 냄새)를 운전자나 승객이 맡을 수 있다.
최근 차량의 연비 향상을 위해 엔진 퍼지 작동 횟수를 축소하는 추세이고, CVVL(Continuously Variable Valve Lift) 엔진이나 HEV/PHEV 엔진의 경우 엔진 부압 영역의 감소로 인해 퍼지 작동 횟수가 축소될 수밖에 없다. 또한, 터보차저가 탑재된 차량의 경우에도 흡기 매니폴드 등 엔진 흡기계의 부압이 상대적으로 낮으므로 캐니스터 퍼지 작동에 어려움이 있다. 이와 같은 저 퍼지 엔진에서는 퍼지량 부족으로 인해 캐니스터 내 포집 용량을 초과할 가능성이 커진다. 따라서, 연료 냄새 발생의 문제를 개선할 수 있는 기술이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량의 캐니스터에서 연료증발가스가 대기 중으로 방출되면서 발생하는 연료 냄새를 효과적으로 개선할 수 있는 연료시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 처리 및 제어하는 연료증발가스 처리 시스템을 포함하고, 상기 연료증발가스 처리 시스템은, 연료탱크로부터 로딩라인을 통해 유입된 연료증발가스를 흡착성 물질에 흡착하여 포집하고, 엔진과의 사이에 연결된 퍼지라인을 통해 흡착성 물질에 흡착된 연료증발가스가 엔진으로 흡입되도록 하는 캐니스터; 상기 캐니스터와 엔진 사이의 연료증발가스 흡입 경로에 설치되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브; 및 상기 캐니스터에 연결된 대기라인을 통해 캐니스터로부터 배출되는 연료증발가스를 저장하도록 구비되는 가스포집챔버를 포함하고, 상기 가스포집챔버에서 출구부가 가스흡입라인을 통해 상기 퍼지라인에 연결되어, 가스포집챔버에 저장된 연료증발가스가 상기 가스흡입라인 및 퍼지라인을 통해 엔진으로 흡입될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템을 제공한다.
여기서, 상기 캐니스터에서 에어필터로 연결되는 대기라인에 3-웨이 밸브가 설치되고, 상기 캐니스터에서 에어필터로 연결되는 대기라인으로부터 3-웨이 밸브를 통해 분기된 가스배출라인이 가스포집챔버의 입구부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 가스흡입라인은 가스포집밸브의 출구부로부터 상기 캐니스터와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 사이의 퍼지라인으로 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 가스배출라인에는 3-웨이 밸브를 통과한 연료증발가스가 가스포집챔버를 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 제1 체크밸브가 설치될 수 있고, 상기 가스흡입라인에는 가스포집챔버에서 나온 연료증발가스가 퍼지라인 및 엔진을 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 제2 체크밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 3-웨이 밸브는, 상기 캐니스터의 대기포트와 대기라인을 통해 연결되는 제1 포트; 상기 에어필터와 대기라인을 통해 연결되는 제2 포트; 및 상기 가스배출라인이 연결되는 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트와 제2 포트 사이의 내부 유로, 및 상기 제1 포트와 제3 포트 사이의 내부 유로 중 하나를 선택적으로 개방하도록 구비된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료시스템은, 차량이 위치한 곳의 환경 정보 및 차량 상태 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부에 의해 검출되는 환경 정보 및 차량 상태 정보에 기초하여 상기 3-웨이 밸브의 개폐 작동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 검출부에 의해 검출된 환경 정보로부터 현재 환경이 미리 정해진 조건을 만족하는 고온 고지 조건에 해당하고 상기 검출된 차량 상태 정보로부터 차량이 정지 상태임을 판단한 경우, 상기 캐니스터에서 배출된 연료증발가스가 가스포집챔버로만 흐를 수 있게 에어필터로의 내부 유로를 차단하고 가스포집챔버로의 내부 유로를 개방하도록 3-웨이 밸브의 작동을 제어하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 검출부에 의해 검출되는 환경 정보로부터 현재 환경이 상기 고온 고지 조건에 해당하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 캐니스터에서 배출된 연료증발가스가 에어필터로 흐를 수 있게 가스포집챔버로의 내부 유로를 차단하고 에어필터로의 내부 유로를 개방하도록 3-웨이 밸브의 작동을 제어하는 것일 수 있다.
또한, 상기 검출부는 외기온도를 검출하는 외기온 센서, 및 차량의 정지 상태 여부를 판단하기 위한 차속 센서를 포함하고, 상기 정해진 조건은, 상기 외기온 센서에 의해 검출된 외기온도가 미리 설정된 온도 이상인 조건과, 외기온 센서에 의해 검출된 외기온도의 상승 기울기가 설정값 이상인 급격한 온도 상승 조건 중 하나로 설정될 수 있다.
또한, 상기 검출부는 연료탱크 내부압력을 검출하는 연료압력 센서, 및 차량의 정지 상태 여부를 판단하기 위한 차속 센서를 포함하고, 상기 제어기는 연료압력 센서에 의해 검출된 연료탱크 내부압력로부터 설정 정보를 이용하여 상기 검출된 연료탱크 내부압력에 상응하는 연료탱크 내부온도를 결정하며, 상기 정해진 조건은, 상기 결정된 연료탱크 내부온도가 미리 설정된 온도 이상인 조건과, 상기 결정된 연료탱크 내부온도의 상승 기울기가 설정값 이상인 급격한 온도 상승 조건 중 하나로 설정될 수 있다.
또한, 상기 가스흡입라인은 가스포집밸브의 출구부로부터 상기 캐니스터와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 사이의 퍼지라인으로 연결되고, 상기 가스흡입라인에는 가스포집챔버에서 나온 연료증발가스가 퍼지라인 및 엔진을 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 체크밸브가 설치되며, 상기 제어기는, 상기 검출된 차량 상태 정보로부터 차량이 주행 상태임을 판단한 경우, 차량 주행 상태 정보에 따라 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 제어하여 상기 체크밸브가 선택적으로 개방되도록 할 수 있다.
또한, 상기 차량 주행 상태 정보는 차량 부하를 포함하고, 상기 제어기는 차량 부하가 일정 수준 이상인 고부하 상태인 경우 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 정해진 값 이하로 감소시켜 상기 체크밸브가 차단된 상태로 캐니스터측에 포집된 연료증발가스만이 엔진으로 흡입되어 퍼지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 차량 주행 상태 정보는 차량 부하를 포함하고, 상기 제어기는 차량 부하가 일정 수준 미만인 저부하 상태인 경우 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 정해진 값을 초과하도록 증가시켜 상기 체크밸브가 개방된 상태로 캐니스터측에 포집된 연료증발가스와 가스포집챔버에 포집된 연료증발가스가 모두 엔진으로 흡입되어 퍼지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 가스포집챔버는 연료탱크에 설치될 수 있다.
또한, 상기 가스포집챔버 중 적어도 일부가 연료탱크의 내부에 삽입되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 연료탱크에 장착홀이 형성되고, 상기 가스포집챔버의 상단부에 전 둘레에 걸쳐 돌출된 형상의 플랜지부가 형성되며, 상기 가스포집챔버에서 상기 플랜지부 하측의 챔버 부분이 상기 장착홀을 통해 연료탱크의 내부에 삽입된 상태로, 상기 가스포집챔버가 마운팅 캡에 의해 연료탱크에 고정될 수 있다.
또한, 상기 연료탱크에서 장착홀의 가장자리 부분을 따라 탱크 바깥쪽으로 돌출된 원통형의 체결부가 형성되고, 상기 체결부의 상단면에 가스포집챔버의 플랜지부가 안착된 상태에서, 상기 마운팅 캡은 가스포집챔버의 플랜지부를 상측에서 감싼 상태로 상기 체결부에 나사 체결될 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 차량의 연료시스템에 의하면, 캐니스터에서 배출되는 연료증발가스를 포집하도록 된 별도의 가스포집챔버를 구비하여, 고온 고지 조건 및 차량 정지 상태에서 캐니스터로부터 배출된 연료증발가스를 가스포집챔버에 저장두었다가, 차량 주행 시 가스포집챔버에 저장된 연료증발가스를 엔진으로 퍼지하여 연소시킬 수 있도록 함으로써, 고온 고지 조건 및 차량 정지 상태에서 연료증발가스가 캐니스터로부터 대기라인을 통해 외부로 배출되던 문제점, 및 그로 인해 운전자나 승객이 연료 냄새를 맡을 수 있었던 문제점이 해소될 수 있게 된다.
도 1은 종래의 연료증발가스 처리 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료증발가스 처리 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료증발가스 처리 시스템에서 연료탱크에 설치된 상태의 가스포집챔버를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료증발가스 처리 시스템에서 가스포집챔버를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료증발가스 처리 시스템에서 가스포집챔버의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 가스포집챔버의 조립 구조를 보이기 위해 가스포집챔버를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에서 고온 고지 조건을 만족하는 온도 급상승의 예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 고온 고지 및 차량 정지 조건에서의 연료증발가스 로딩이 이루어지는 상태를 도시한 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 연료시스템에서 현재 고온 고지인 동시에 차량 주행 상태에서의 퍼지 작동 상태를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명에서 차량 주행 조건에 따른 PCSV의 듀티 제어 상태를 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 평상 조건인 상태에서 연료탱크 내 압력 해소가 이루어지는 가스 유동 상태를 나타내고 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 가스포집챔버가 연료 유동음을 줄이는 연료탱크 내 격막 역할을 수행함을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 보조 캐니스터로 이용되는 가스포집챔버를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예로서 가스포집챔버가 보조캐니스터로 이용되는 연료시스템을 도시한 구성도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에서 연료탱크의 밸브를 통과한 액상 연료를 저장할 수 있는 세퍼레이터를 도시한 단면도이다.
도 18은 도 17의 세퍼레이터를 포함하는 연료시스템의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료시스템을 나타내는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료시스템은, 연료가 저장되는 연료탱크(1), 연료탱크(1)에 저장된 연료를 엔진(6)으로 송출하는 연료펌프 모듈(2), 엔진(6)으로 공급되는 연료 중 이물질을 제거하는 연료필터, 그리고 연료공급라인과 연료리턴라인과 같이 연료가 이송되는 연료라인을 포함하여 구성된다. 도 2에서 연료필터와 연료라인에 대해서는 도시를 생략하였다.
이에 더하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료시스템은, 연료탱크(1) 내에서 발생한 연료증발가스(HC 가스)를 처리 및 제어하는 연료증발가스 처리 시스템을 더 포함한다. 연료증발가스 처리 시스템은 연료탱크(1)에서 발생한 연료증발가스를 캐니스터(110)에 포집하였다가 PCSV(140)(Purge Control Solenoid Valve)를 통해 엔진(6)으로 퍼지하여 연소시키는 구성, 즉 연료증발가스를 퍼지하기 위한 구성을 포함한다.
도시된 바와 같이, 연료증발가스 처리 시스템은, 연료탱크(1) 내에서 발생한 연료증발가스를 흡착하여 포집하는 캐니스터(110), 캐니스터(110)로 흡입되는 공기 중 이물질을 제거하는 에어필터(130), 그리고 캐니스터(110)와 엔진(6) 사이의 퍼지라인(115)을 개폐하거나 개도량을 조절하는 PCSV(140)를 포함한다.
여기서, 캐니스터(110)는 케이스의 내부에 연료탱크(1)에서 이동한 연료증발가스를 흡착할 수 있는 흡착성 물질을 충전하여 구성되는 것으로, 흡착성 물질은 활성탄일 수 있다. 활성탄은 캐니스터(110)의 케이스 내부로 유입된 연료증발가스 중 연료성분인 탄화수소(HC) 등을 흡착하는 기능을 한다.
캐니스터(110)는 엔진(6)이 정지(stop)된 상태에서 연료증발가스를 흡착성 물질에 흡착시킨다. 또한, 캐니스터(110)는 엔진(6)이 구동(run)될 경우 흡착성 물질에 흡착된 연료증발가스를 외부(대기)에서 흡입되는 공기의 압력에 의해 탈착시키고, 그 탈착된 가스가 공기와 함께 엔진 흡기계로 공급될 수 있도록 한다.
캐니스터(110)에서 포집된 연료증발가스를 엔진(6)으로 흡입하는 작동을 퍼지(purge) 작동이라 하고, 캐니스터(110)에서 엔진(6)으로 흡입되는 가스를 퍼지 가스라 한다. 이 퍼지 가스는 캐니스터(110)의 흡착성 물질로부터 탈착된 탄화수소 등 연료성분과 공기가 혼합된 가스라 할 수 있다.
캐니스터(110)에서, 흡착성 물질(예, 활성탄)이 채워지는 케이스에는, 엔진 흡기계와 연결되어 연료증발가스를 엔진(6)으로 보내는 퍼지포트(112), 연료탱크(1)와 연결되어 연료탱크에서 발생한 연료증발가스가 유입되는 로딩포트(111), 그리고 에어필터(캐니스터 필터)(130)와 연결되어 대기 중의 공기가 흡입되는 대기포트(113)가 형성된다.
캐니스터(110)의 로딩포트(111)는 로딩라인(114)을 통해 연료탱크(1)에 연결되고, 캐니스터(110)의 퍼지포트(112)는 퍼지라인(115)을 통해 엔진(6)에 연결된다. 그리고 캐니스터(110)의 대기포트(113)에는 외부의 대기측과 연결된 대기라인(116)이 연결되고, 이 대기라인(116)에 에어필터(130)가 설치된다. 도 2에서 도면부호 5는 연료탱크(1)에 설치되어 로딩라인(114)이 연결되는 밸브로서, 이는 통상의 롤 오버 밸브(5)일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템의 연료증발가스 처리 시스템은, 캐니스터(110)의 대기포트(113)를 통해 배출되는 연료증발가스(HC 가스)를 별도로 포집하여 저장하는 가스포집챔버(140)를 더 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 연료탱크(1)에 설치된 상태의 가스포집챔버(140)를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 가스포집챔버(140)를 도시한 사시도이다. 또한, 도 5는 가스포집챔버(140)의 단면 사시도이고, 도 6은 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)에 조립되는 구조를 나타내는 사시도이다. 도 6에서는 가스포집챔버(140)의 조립 전 상태, 즉 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)와 분리된 상태를 보여주고 있다.
도시된 바와 같이, 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)에 설치되고, 이때 가스포집챔버(140)의 적어도 일부가 연료탱크(1)의 내부에 삽입되도록 설치될 수 있다. 이를 위해 연료탱크(1)의 상면부에 장착홀(1a)이 형성되고, 이 장착홀(1a)을 통해 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)의 내부에 위치하도록 삽입된다.
가스포집챔버(140)와 연료탱크(1)의 조립 구조를 살펴보면, 연료탱크(1)에서 장착홀(1a)의 가장자리 부분을 따라 탱크 바깥쪽으로 돌출된 형상의 원통형 체결부(1b)가 형성되고, 이 체결부(1b)의 외주면에 나사산이 형성된다. 가스포집챔버(140)의 상단부에는 원주방향의 전 둘레에 걸쳐 반경방향으로 돌출된 형상의 플랜지부(140a)가 형성된다.
이에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 가스포집챔버(140)에서 플랜지부(140a)를 기준으로 그 하측의 챔버 부분(140b)이 체결부(1b) 안쪽의 장착홀(1a)을 통해 연료탱크(1)의 내부로 삽입될 수 있다. 이때, 가스포집챔버(140)의 플랜지부(140a)가 체결부(1b)의 상단면에 걸리도록 되어 있다. 이에 더하여, 연료탱크(1)에서 장착홀(1a)의 체결부(1b) 외주면에 나사 체결되는 마운팅 캡(143)이 구비된다.
가스포집챔버(140)의 조립시에는 플랜지부(140a) 하측의 챔버 부분(140b)이 장착홀(1a)을 통해 연료탱크(1)의 내부로 삽입되는데, 삽입 후에는 가스포집챔버(140)의 플랜지부(140a)가 연료탱크(1)의 체결부(1b) 상단면에 안착된다. 이 상태에서 마운팅 캡(143)이 가스포집챔버(140)의 플랜지부(140a)를 상측에서 감싼 상태로 체결부(1b)의 외주면에 나사 체결된다.
상기와 같이 나사 체결되고 나면, 마운팅 캡(143)이 가스포집챔버(140)의 플랜지부(140a) 상면에 안착된 상태가 되고, 결국 마운팅 캡(143)에 의해 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)의 장착홀(1a) 및 체결부(1b)에 고정된 상태가 된다(도 3 참조). 나사 체결 시 가스포집챔버(140)의 플랜지부(140a) 하면과 연료탱크(1)의 체결부(1b) 상단면 사이에는 기밀 유지를 위한 시일 링(144)(seal ring)이 압착 개재될 수 있다.
가스포집챔버(140)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 소정 용적을 가지는 원통의 용기 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 가스포집챔버(140)의 상면과 플랜지부(140a)의 상면 간에 상하 높이의 단차가 존재하며, 이 플랜지부(140a)의 상면에 마운팅 캡(143)의 내측면이 안착된 상태가 되도록 마운팅 캡(143)이 연료탱크(1)의 체결부(1b)에 나사 체결된다.
이와 같은 조립 구조에 따르면, 마운팅 캡(143)을 체결 해제 방향으로 회전시켜 연료탱크(1)의 체결부(1b)로부터 분리한 뒤, 가스포집챔버(140)를 연료탱크(1)로부터 탈거할 수 있다. 즉, 상기와 같은 조립 구조에 의해 가스포집챔버(140)를 연료탱크(1)로부터 쉽게 탈거할 수 있으며, 가스포집챔버(140)를 연료탱크(1)로부터 탈거한 뒤 필요한 경우 수리나 교체 등의 A/S를 실시할 수 있게 된다.
가스포집챔버(140)에는 연료증발가스(HC 가스)가 유입되는 입구부(141)와, 연료증발가스가 배출되는 출구부(142)가 구비된다. 입구부(141)와 출구부(142)는 도면에 예시된 바와 같이 가스포집챔버(140)의 상면부 외측면에 돌출되도록 형성될 수 있다. 이에 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)의 내부에 위치된 상태에서 입구부(141)와 출구부(142)는 연료탱크(1)의 외부에 노출된 구조로 있게 된다. 도 3을 참조하면, 가스포집챔버(140)가 연료탱크(1)의 내부에 위치됨을 볼 수 있고, 이때 가스포집챔버(140)의 입구부(141)와 출구부(142)가 연료탱크(1)의 외측에 노출되어 있음을 볼 수 있다.
한편, 캐니스터(110)의 대기포트(113)에 연결된 대기라인(116)에서 대기포트(113)와 에어필터(130) 사이에는 전자식 3-웨이 밸브(120)가 설치되고, 이 3-웨이 밸브(120)에는 가스배출라인(145)이 연결된다. 3-웨이 밸브(120)의 제1 포트(121)에는 캐니스터(110)의 대기포트(113)에 연결된 대기라인(116)이 연결되고, 3-웨이 밸브(120)의 제2 포트(122)에는 에어필터(130)에 연결된 대기라인(116)이 연결된다. 또한, 3-웨이 밸브(120)의 제3 포트(123)에는 가스포집챔버(140)에 연결된 가스배출라인(145)이 연결된다.
가스배출라인(145)은 대기라인(116)으로부터 3-웨이 밸브(120)를 통해 분기되는 일종의 분기 라인으로서, 3-웨이 밸브(120)에서 가스포집챔버(140)의 입구부(141)로 연결된다. 이러한 가스배출라인(145)에는 역류 방지를 위한 제1 체크밸브(146)가 설치되는데, 이 제1 체크밸브(146)는 3-웨이 밸브(120)를 통과한 연료증발가스가 가스포집챔버(140)의 입구부(141)를 향해서만 흐를 수 있도록 하고, 가스포집챔버(140)에서 3-웨이 밸브(120)를 향해서는 연료증발가스가 흐르지 못하도록 역방향의 가스 흐름은 차단한다.
또한, 연료증발가스 처리 시스템에서 캐니스터(110)의 퍼지포트(112)와 PCSV(140) 사이를 연결하는 퍼지라인(115)에 가스흡입라인(147)이 연결되고, 이 가스흡입라인(147)은 가스포집챔버(140)의 출구부(142)로 연결된다. 즉, 가스포집챔버(140)의 출구부(142)와 퍼지라인(115) 사이에 가스흡입라인(147)이 연결되는 것이며, 이 가스흡입라인(147)에는 역류 방지용 제2 체크밸브(148)가 설치된다.
제2 체크밸브(148)는 퍼지 작동 시 가스포집챔버(140)에서 나온 연료증발가스가 흡입라인(147)을 통해 퍼지라인(115) 및 엔진(6)을 향해서만 흐를 수 있도록 하고, 그 역방향의 가스 흐름은 차단한다.
또한, 제2 체크밸브(148)는 엔진(6)의 구동 중 퍼지 작동 시 PCSV(140)의 통과 유량이 일정 유량 이상일 경우에만 가스포집챔버(140) 내 연료증발가스가 엔진(6)으로 흡입될 수 있도록 한다. 즉, 제2 체크밸브(148)는 PCSV(140)의 퍼지 유량(PCSV 통과 유량)에 연동하여 개폐 제어되며, PCSV(140)의 퍼지 유량이 일정 수준 이상일 경우 제2 체크밸브(148)가 열리게 된다.
본 발명의 실시예에서, 대기라인(116)에 설치되는 3-웨이 밸브(120)는 제어기(104)에 의해 개폐 작동이 제어될 수 있는 전자식 밸브로서, 솔레노이드에 의해 밸브체가 작동하여 내부 유로를 선택적으로 개폐하는 솔레노이드 타입의 3-웨이 밸브(120)가 될 수 있다. 상기 3-웨이 밸브(120)는 기존의 CCV(Canister Close Valve)(120a)를 대체하게 된다.
상기 3-웨이 밸브(120)는 전술한 바와 같이 캐니스터(110)의 대기포트(113)와 연결된 제1 포트(121), 에어필터(130)와 연결된 제2 포트(122), 및 가스포집챔버(140)의 입구부(141)와 연결된 제3 포트(123)를 가진다. 또한, 제어기(104)가 출력하는 제어신호에 따라 3-웨이 밸브(120)의 개폐 작동이 제어되는데, 구체적으로는 제어신호에 따라 솔레노이드의 작동이 제어되고, 이 솔레노이드의 작동 상태에 따라 밸브체가 내부 유로를 선택적으로 개폐하게 된다.
예를 들면, 제1 포트(121)와 제3 포트(123) 사이의 내부 유로를 통해 연료증발가스가 흐를 수 있도록 제1 포트(121)와 제3 포트(123) 사이를 개방하여 서로 연통시킬 수 있다(고온 고지 조건 및 차량 정지 조건). 또는 제1 포트(121)와 제2 포트(122) 사이의 내부 유로를 통해 연료증발가스가 흐를 수 있도록 제1 포트(121)와 제2 포트(122) 사이를 개방하여 서로 연통시킬 수 있다(연료탱크 내 압력 해소 시).
본 발명의 실시예에서, 퍼지라인(115), 로딩라인(114), 대기라인(116), 가스배출라인(145), 가스흡입라인(147)은 연료증발가스나 공기가 흐르는 관로가 되는 것으로서, 튜브나 호스, 파이프 등으로 구성될 수 있다.
그리고 본 발명의 연료시스템에서는 고온 고지 조건 및 차량 정지 상태에서 캐니스터 포집 용량이 정해진 한계에 도달하기 전에 연료증발가스를 연료탱크(1) 내 별도의 가스포집챔버(140)로 이동시켜 저장함으로써, 캐니스터 포집 용량의 한계 도달로 인해 연료증발가스가 대기 중으로 빠져나가던 문제점이 해결될 수 있도록 하고, 이를 통해 연료 냄새의 문제점이 개선될 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템은 도 7에 나타낸 바와 같이 센서(101-103)들로 구성되는 검출부와 제어기(104)를 더 포함한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 주요 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 실시예에서, 제어기(104)는 검출부를 통해 차량이 위치한 곳의 환경 정보 및 차량 상태 정보를 수집하고, 수집된 환경 정보 및 차량 상태 정보를 기초로 현재의 환경이 고온 및 고지 조건에 해당하면서 차량 상태가 정지 상태인지를 판단한다.
본 발명의 실시예에서, 검출부는, 차량이 위치한 곳의 환경 정보 및 차량 상태 정보를 검출하기 위한 것으로서, 외기온도를 검출하는 외기온 센서(101)와, 차량 속도를 검출하는 차속 센서(103)를 포함할 수 있다. 여기서, 검출부는 연료탱크 내부압력을 검출하는 연료압력 센서(102)를 더 포함할 수 있다. 또는 외기온 센서(101)가 연료압력 센서(102)로 대체될 수 있다. 즉, 검출부는 외기온 센서(101)와 연료압력 센서(102) 중 하나를 포함하는 것일 수 있다.
제어기(104)는 외기온 센서(101)에 의해 검출되는 외기온도로부터 현재의 환경이 고온 고지 조건에 해당하는지를 판단할 수 있다. 이때, 외기온도가 미리 설정된 온도 이상일 경우 제어기(104)는 현재 환경이 고온 고지 조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있다. 또는 외기온도가 급격하게 상승하는 경우, 즉 도 8의 예와 같이 시간에 대한 외기온도 변화의 기울기(외기온도의 상승 기울기)가 설정값 이상인 경우 제어기(104)는 현재 환경이 고온 고지 조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.
또는 제어기(104)는 압력과 온도의 상관관계를 미리 정의해놓은 설정 정보를 이용하여 연료압력 센서(102)에 의해 검출된 연료탱크 내부압력으로부터 연료탱크 내부온도를 추정할 수 있다. 또한, 제어기(104)는 추정된 연료탱크 내부온도로부터 현재 환경이 고온 고지 조건에 해당하는지를 판단할 수 있다. 이때, 제어기(104)는 연료탱크 내부온도가 미리 설정된 온도 이상일 경우 현재 환경이 고온 고지 조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있다. 또는 연료탱크 내부온도가 급격하게 상승하는 경우, 즉 시간에 대한 연료탱크 내부온도 변화의 기울기(연료탱크 내부온도의 상승 기울기)가 설정값 이상인 경우 제어기(104)는 현재 환경이 고온 고지 조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 압력과 온도의 상관관계를 정의해놓은 맵이나 테이블, 수식, 선도 등의 데이터가 될 수 있으며, 이는 선행 시험 및 평가 과정을 통해 취득한 데이터들로부터 구해진 뒤 제어기(104)에 미리 입력 및 저장되어 이용될 수 있다. 고온으로 인해 연료탱크 내부온도가 상승하면 고지 조건에서 증발량 과다로 인해 연료탱크 내부압력이 상승하며, 이러한 연료탱크 내부압력과 연료탱크 내부온도 사이의 상관관계를 이용하면 연료압력 센서(102)의 압력 정보로부터 연료탱크(1)의 온도 정보가 취득될 수 있다.
또한, 제어기(104)는 차속 센서(103)에 의해 검출되는 차속 정보로부터 현재 차량이 정지 상태인지를 판단한다. 여기서, 제어기(104)는 통상의 엔진 제어기(ECU:Engine Control Unit/EMS:Engine Management System)일 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료시스템 및 그 연료시스템의 연료증발가스 처리 시스템의 구성에 대해 설명하였으며, 이하에서는 제어 및 작동 상태에 대해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료시스템에서 고온 고지 및 차량 정지 상태에서 연료증발가스의 로딩(loading)이 이루어지는 상태를 나타내고 있으며, 연료증발가스(HC 가스)의 유동 경로를 화살표로 보여주고 있다. 여기서, 로딩은 연료탱크(1)에서 발생한 연료증발가스가 캐니스터(110) 내 흡착성 물질(활성탄)에 흡착되어 포집되는 것을 의미한다.
도시된 바와 같이, 제어기(104)는 현재의 환경 및 차량 상태가 고온 고지 조건 및 정지 상태에 해당하는 것으로 판단한 경우 캐니스터(110)에서 가스포집챔버(140)로의 유로를 개방하기 위한 제어신호를 출력한다. 이에 3-웨이 밸브(120)에서는 제어기(104)의 제어신호에 따라 밸브체의 작동이 제어되어 제1 포트(121)와 제3 포트(123) 사이의 내부 유로가 열리게 된다.
이 상태에서 연료탱크(1)의 내부에서 발생한 연료증발가스가 롤 오버 밸브(5)를 통해 로딩라인(114)으로 배출되고, 로딩라인(114)을 따라 이동한 연료증발가스가 캐니스터(110)의 로딩포트(111)를 통해 유입된다. 이때, 연료증발가스의 일부는 캐니스터(110) 내 흡착성 물질에 흡착되어 포집되고, 나머지 일부는 대기포트(113)를 통해 대기라인(116)으로 배출된다. 대기라인으로 배출된 연료증발가스는 3-웨이 밸브(120)에 의해 가스배출라인(145)으로 이동하게 되고, 이어 가스포집챔버(140)의 내부로 이동하여 저장된다.
이와 같이 현재의 환경 및 차량 상태가 고온 고지 조건 및 정지 상태에 해당할 경우, 캐니스터(110)를 통과한 연료증발가스가 에어필터(130)를 통해 대기 중으로 방출되지 않고 가스포집챔버(140)의 내부로 이동하여 저장된다. 이와 같이 고온 고지 조건 및 정지 상태에서는 대기 중에 방출되는 연료증발가스가 없으므로 차량에서 운전자나 승객이 연료 냄새를 맡지 못한다.
다음으로, 도 10과 도 11은 본 발명의 연료시스템에서 차량이 위치한 환경이 고온 고지인 동시에 차량 주행 상태일 때 퍼지 작동 상태를 나타내고 있다. 제어기(104)가 현재 고온 고지 조건인 것으로 판단하였으나 차량이 주행하는 상태일 경우, 차량 주행 상태에 따라 캐니스터(110)측 연료증발가스만을 퍼지하는 제1 퍼지 모드와, 캐니스터(110)측 연료증발가스와 가스포집챔버(140)의 연료증발가스를 모두 퍼지하는 제2 퍼지 모드 중 하나를 선택적으로 수행한다. 도 10은 제1 퍼지 모드를, 도 11은 제2 퍼지 모드를 나타낸다.
여기서, 차량 주행 상태는 차량 부하를 포함할 수 있다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 차량이 고온 고지인 조건에서 등판 주행 또는 고속 주행을 하는 경우, 차량 부하가 일정 수준 이상으로 큰 고부하 상태가 되고, 이때 엔진에서 연료소모량의 증대가 필요한 동시에 연료증발가스(HC 가스)의 소모를 축소하는 것이 필요하다(퍼지량 축소).
Figure pat00001
이를 위해 제어기(104)는 PCSV(140)의 듀티를 축소시켜 PCSV(140)의 통과 유량(퍼지 유량)을 정해진 값 이하로 감소시키며, 이때 제2 체크밸브(148)가 열리지 않으므로 캐니스터(110)측의 연료증발가스만 엔진 흡기계로 흡입된다. 이와 같이 차량 부하가 일정 수준 이상으로 큰 고부하 상태인 경우 캐니스터(110)측의 연료증발가스만 엔진 흡기계로 흡입하여 엔진(6)에서 연소시키는 제1 퍼지 모드가 수행된다.
차량 부하가 클 때 엔진(6)으로 흡입되는 연료증발가스의 양을 증가시키면 엔진 출력 부족 등의 문제가 발생할 수 있고, 이에 연료증발가스의 양을 줄이는 것이 필요한바, 연료증발가스의 양을 줄이기 위해 캐니스터(110)측 연료증발가스만 엔진(6)으로 흡입되도록 하고, 가스포집챔버(140)의 연료증발가스는 흡입되지 않도록 하는 것이다. 가스포집챔버(140)의 연료증발가스가 흡입되지 않도록 하기 위해서는 제2 체크밸브(148)가 열리지 않도록 해야 하고, 이를 위해 PCSV(140)의 가스 통과 유량(퍼지 유량)을 감소시킨다.
반면, 차량이 고온 고지인 조건에서 강판 주행 또는 저속 주행 또는 아이들 주행 상태인 경우, 차량 부하가 일정 수준 미만의 작은 저부하 상태가 된다. 이와 같이 차량 부하가 일정 수준 미만으로 작은 경우 엔진에서는 연료소모량의 증대가 불필요해진다. 그러나 이때 연료증발가스(HC 가스)의 소모를 증대시키는 것이 가능하다(퍼지량 증대).
이에 제어기(104)는 차량 부하가 일정 수준 미만의 작은 부하인 경우, PCSV(140)의 듀티를 증가시켜 PCSV의 통과 유량(퍼지 유량)을 상기 정해진 값을 초과하도록 증가시키고, 이를 통해 제2 체크밸브가 열리도록 한다. 이에 캐니스터(110)측의 연료증발가스와 가스포집챔버(140) 내 연료증발가스를 모두 엔진 부압으로 엔진 흡기계로 흡입하여 연소시키는 제2 퍼지 모드가 수행될 수 있다.
이와 같이 차량 주행 시 저부하 조건에서는 캐니스터(110)측 연료증발가스뿐만 아니라 가스포집챔버(140) 내 포집된 연료증발가스까지 흡입하여 엔진(6)에서 연소시키며, 이렇게 가스포집챔버(140)를 비워 공간을 확보함으로써 가스포집챔버(140)의 재사용을 도모한다.
전술한 바와 같이, 제2 체크밸브(148)의 개폐 상태는 PCSV(140)의 유량에 연동하여 제어될 수 있다. 즉, 제어기(104)가 PCSV(140)의 제어를 위한 듀티 값을 정해진 값을 초과하도록 증대시켜 PCSV(140)의 유량을 늘림으로써 제2 체크밸브(148)가 열리도록 할 수 있는 것이다. 이와 같이 제2 체크밸브(148)가 열리면서 가스포집챔버(140) 내 연료증발가스 또한 엔진(6)으로 흡입되어 연소될 수 있게 된다.
제2 퍼지 모드에서 제어기(104)가 PCSV(140)의 듀티를 정해진 값을 초과하도록 증대시키면 PCSV(140)의 유량이 증가하고, 이때 엔진(6)에 의한 퍼지라인(115)에서의 흡입압력이 일정 수준 이상으로 높아지므로, 결국 제2 체크밸브(148)가 열리면서 가스포집챔버(140) 내 연료증발가스 또한 가스흡입라인(147)을 통해 엔진 흡기계로 흡입될 수 있다.
도 12는 본 발명에서 차량 주행 조건에 따른 PCSV(140)의 듀티 제어 상태를 예시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 등판 주행이나 고속 주행과 같은 고부하 주행 조건에서는 제어기(104)가 PCSV(140)의 듀티를 크게 하여 퍼지 유량을 증대시키고, 강판 주행과 저속 주행 시, 아이들 주행 시에는 제어기(104)가 PCSV(140)의 듀티를 작게 하여 퍼지 유량을 감소시키는 것을 보여주고 있다.
다음으로, 도 13은 본 발명의 연료시스템에서 현재의 환경이 평상 조건인 상태에서 연료탱크 내 압력 해소가 이루어지는 연료증발가스 유동 상태를 나타내고 있다. 여기서, 평상 조건은 상기한 고온 고지 조건이 아닌 경우를 의미한다. 제어기(104)는 검출부의 각 센서 신호로부터 현재의 환경이 고온 고지 조건에 해당하지 않는 조건(즉 평상 조건)인 동시에 차량이 정지 상태인 것으로 판단한 경우, PCSV(140)의 닫힘 상태에서 캐니스터(110)로부터 에어필터(130)로의 유로(대기측으로의 유로)를 개방하기 위한 제어신호를 출력한다. 이에 3-웨이 밸브(120)에서는 제어기(104)의 제어신호에 따라 밸브체의 작동이 제어되어 제1 포트(121)와 제2 포트(122) 사이의 내부 유로가 열리게 된다.
이와 같이 3-웨이 밸브(120)에서 대기측으로의 유로(에어필터로 연결된 대기라인의 유로)가 개방되면, 연료탱크(1) 내부의 정부압 압력 해소가 가능한 상태가 된다. 예로서, 캐니스터(110)가 대기와 연결되면서 연료탱크(1) 내 연료증발가스가 캐니스터(110)로 이동한 뒤 대기로 배출될 수 있는 상태가 되는 것이다.
차량이 정지한 상태에서 정압 해소시에는 연료탱크(1) 내 연료증발가스가 로딩라인(114)을 따라 캐니스터(110)로 이동한 뒤, 캐니스터(110)의 흡착성 물질에 연료증발가스의 일부가 흡착되어 포집되고, 그 나머지가 대기라인(116)을 따라 이동하는 동안 3-웨이 밸브(120)와 에어필터(130)를 차례로 거쳐 대기로 배출된다.
그리고 평상 조건에서 차량이 주행 상태인 경우, 연료탱크 내부의 부압 시 연료증발가스를 엔진(6)으로 퍼지하여 제거하는 퍼지 작동이 수행된다. 이때, 고온 고지 조건에서와 마찬가지로, 제어기(104)가 차량 부하 조건에 따라 제1 퍼지 모드(도 10 참조) 또는 제2 퍼지 모드(도 11 참조)의 제어를 수행한다.
도 10은 캐니스터(10)의 단독 퍼지가 이루어지는 제1 퍼지 모드 시 연료증발가스의 유동 경로를 보여주고 있고, 도 11은 캐니스터(110)와 가스포집챔버(140)의 동시 퍼지가 이루어지는 제2 퍼지 모드 시 연료증발가스의 유동 경로를 보여주고 있다, 이와 같이 평상 조건에서도, 고온 고지 조건에서와 동일하게, 차량 부하 조건에 따라 PCSV(140)의 듀티를 증감시켜, 캐니스터(110)측의 연료증발가스만이 엔진(6)으로 흡입되어 연소되도록 하거나, 캐니스터(110)와 가스포집챔버(140)의 연료증발가스가 동시에 엔진(6)으로 흡입되어 연소되도록 한다. 평상 조건에서 차량이 주행하는 동안 연료탱크(1) 내부의 부압 상태로 제1 퍼지 모드 또는 제2 퍼지 모드로 퍼지 작동이 이루어지도록 하는 것은 앞서 설명한 고온 고지 조건에서의 퍼지 작동과 차이가 없으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 14는 본 발명에서 연료탱크(1)의 내부에 가스포집챔버(140)가 설치된 상태의 단면도로서, 이는 연료탱크(1)의 내부에 설치된 가스포집챔버(140)가 연료 유동음을 저감시키는 격막 역할을 할 수 있음을 보여주고 있다. 차량이 주행하는 동안 연료탱크(1) 내부의 연료가 유동할 때 가스포집챔버(140)의 외측면에 연료가 부딪히게 되고, 이때 가스포집챔버(140)가 연료 유동에 대해 저항체로 작용한다. 이러한 가스포집챔버(140)는 연료탱크(1) 내 연료 유동을 줄여주면서 연료 유동음을 저감시키는 작용을 한다.
도 15와 도 16은 본 발명에서 가스포집챔버(140)를 구비한 연료증발가스 처리 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 가스포집챔버(140) 내에 흡착성 물질인 활성탄(C)을 충전할 수 있고, 활성탄이 충전된 가스포집챔버(140)를 보조 캐니스터(110)로 이용할 수 있다. 이때, 기존의 캐니스터(110)는 메인 캐니스터(110)로 이용할 수 있게 된다. 활성탄(C)이 충전된 가스포집챔버(140)는 다른 실시예와 동일하게 연료탱크(1)의 내부에 위치하도록 설치한다. 다만, 도시된 바와 같이 가스포집챔버(140)를 제외한 나머지 구성이 공지의 연료증발가스 처리 시스템의 구성과 차이가 없다.
도 16의 실시예에서 메인 캐니스터(110)의 대기포트(113)는 보조 캐니스터(110)인 가스포집챔버(140)의 입구부(141)와 가스배출라인(116a)을 통해 연결된다. 또한, 가스포집챔버(140)의 출구부(142)에 대기라인(116)이 연결되고, 이 대기라인(116)에 CCV(120a)와 에어필터(130)가 설치된다.
이러한 구성은 공지의 연료증발가스 처리 시스템에서 캐니스터(110)의 대기포트(113)에 연결된 대기라인(116)에 보조 캐니스터인 가스포집챔버(140)를 추가로 설치한 구성이라 할 수 있다. 도 16의 실시예에서, 메인 캐니스터(110)의 활성탄에 연료증발가스의 일부가 흡착되어 포집되고, 메인 캐니스터(110)의 활성탄에 흡착되지 못한 나머지 연료증발가스가 메인 캐니스터(110)의 대기포트(113)를 통해 배출되어 가스배출라인(116a)을 따라 보조 캐니스터(110)인 가스포집챔버(140)로 이동한 뒤, 가스포집챔버(140)의 활성탄에 흡착된다.
도 17과 도 18은 본 발명에서 세퍼레이터(140')를 구비한 연료증발가스 처리 시스템을 도시한 도면으로, 세퍼레이터(140')는 앞서 설명한 가스포집챔버(140)와 동일한 형태를 가질 수 있다. 또한, 세퍼레이터(140')가 연료탱크(1)에 조립되는 구조 및 방법 또한 가스포집챔버(140)의 조립 구조 및 방법과 차이가 없다. 다만, 세퍼레이터(140')에는 출구부(142)가 형성되지 않는다.
이러한 세퍼레이터(140')에서 연료탱크(1)의 내부에 삽입되어 위치되는 플랜지부(140a) 하측의 챔버 부분(140b)에 별도의 체크밸브(148)가 설치된다. 또한, 연료탱크(1)의 롤 오버 밸브(5)와 캐니스터(110)의 로딩포트(111) 사이에 연결된 로딩라인(114)에서 분기된 분기라인이 세퍼레이터(140')의 입구부(141)에 연결된다.
이와 같이 세퍼레이터(140')가 설치되는 것, 그리고 이 세퍼레이터(140')의 입구부(141)에 로딩라인(114)으로부터 분기된 분기라인(114a)이 연결되는 것을 제외하고는, 캐니스터(110), CCV(120a), 에어필터(130), PCSV(140), 로딩라인(114), 퍼지라인(115), 대기라인(116) 등은 공지된 연료증발가스 처리 시스템의 구성과 비교하여 차이가 없다.
연료증발가스 처리 시스템에서 연료탱크(1) 내부의 연료가 액상의 상태로 롤 오버 밸브(5)를 통과한 뒤 캐니스터(110)로 유입될 경우 캐니스터(110) 내부에 연료가 침적되면서 엔진(6)의 시동 꺼짐이 발생할 수 있다.
하지만, 도 18의 실시예에서는 롤 오버 밸브(5)를 통해 넘어간 액상 연료가 캐니스터(110)로 가지 못하고 분기라인(114a)을 통해 이동하여 세퍼레이터(140')에 저장된다. 이와 같이 세퍼레이터(140')에 저장된 연료는 체크밸브(148)를 통해 연료탱크(1)의 내부로 배출된다.
결국, 도 18의 실시예에서는 가스포집챔버가 롤 오버 밸브(5)를 통과한 액상 연료를 로딩라인(114)을 통해 캐니스터(110)로 이동하는 연료증발가스와 분리하여 모아두었다가 다시 연료탱크(1)로 이동시키는 연료 세퍼레이터(140')의 역할을 한다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량의 연료시스템에 의하면, 캐니스터에서 배출되는 연료증발가스를 포집하도록 된 별도의 가스포집챔버를 구비하여, 고온 고지 조건 및 차량 정지 상태에서 캐니스터로부터 배출된 연료증발가스를 가스포집챔버에 저장두었다가, 차량 주행 시 가스포집챔버에 저장된 연료증발가스를 엔진으로 퍼지하여 연소시킬 수 있도록 함으로써, 고온 고지 조건 및 차량 정지 상태에서 연료증발가스가 캐니스터로부터 대기라인을 통해 외부로 배출되던 문제점, 및 그로 인해 운전자나 승객이 연료 냄새를 맡을 수 있었던 문제점이 해소될 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 연료탱크 1a : 장착홀
1b : 체결부 2 : 연료펌프 모듈
3 : 필러 넥 어셈블리 5 : 롤 오버 밸브
6 : 엔진 101 : 외기온 센서
102 : 연료압력 센서 103 : 차속 센서
104 : 제어기 110 : 캐니스터
111 : 로딩포트 112 : 퍼지포트
113 : 대기포트 114 : 로딩라인
114a : 분기라인 115 : 퍼지라인
116 : 대기라인 116a : 가스배출라인
120 : 3-웨이 밸브 120a : 캐니스터 클로즈 밸브(CCV)
121 : 제1 포트 122 : 제2 포트
123 : 제3 포트 130 : 에어필터
140 : 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(PCSV)
140 : 가스포집챔버 140' : 세퍼레이터
140a : 플랜지부 140b : 챔버 부분
141 : 입구부 142 : 출구부
143 : 마운팅 캡 144 : 시일 링
145 : 가스배출라인 146 : 제1 체크밸브
147 : 가스흡입라인 148 : 제2 체크밸브
149 : 체크밸브 C : 활성탄

Claims (17)

  1. 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 처리 및 제어하는 연료증발가스 처리 시스템을 포함하고,
    상기 연료증발가스 처리 시스템은,
    연료탱크로부터 로딩라인을 통해 유입된 연료증발가스를 흡착성 물질에 흡착하여 포집하고, 엔진과의 사이에 연결된 퍼지라인을 통해 흡착성 물질에 흡착된 연료증발가스가 엔진으로 흡입되도록 하는 캐니스터;
    상기 캐니스터와 엔진 사이의 연료증발가스 흡입 경로에 설치되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브; 및
    상기 캐니스터에 연결된 대기라인을 통해 캐니스터로부터 배출되는 연료증발가스를 저장하도록 구비되는 가스포집챔버를 포함하고,
    상기 가스포집챔버에서 출구부가 가스흡입라인을 통해 상기 퍼지라인에 연결되어, 가스포집챔버에 저장된 연료증발가스가 상기 가스흡입라인 및 퍼지라인을 통해 엔진으로 흡입될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐니스터에서 에어필터로 연결되는 대기라인에 3-웨이 밸브가 설치되고, 상기 캐니스터에서 에어필터로 연결되는 대기라인으로부터 3-웨이 밸브를 통해 분기된 가스배출라인이 가스포집챔버의 입구부에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스흡입라인은 가스포집밸브의 출구부로부터 상기 캐니스터와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 사이의 퍼지라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가스배출라인에는 3-웨이 밸브를 통과한 연료증발가스가 가스포집챔버를 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 제1 체크밸브가 설치되고,
    상기 가스흡입라인에는 가스포집챔버에서 나온 연료증발가스가 퍼지라인 및 엔진을 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 제2 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 3-웨이 밸브는,
    상기 캐니스터의 대기포트와 대기라인을 통해 연결되는 제1 포트;
    상기 에어필터와 대기라인을 통해 연결되는 제2 포트; 및
    상기 가스배출라인이 연결되는 제3 포트를 가지며,
    상기 제1 포트와 제2 포트 사이의 내부 유로, 및 상기 제1 포트와 제3 포트 사이의 내부 유로 중 하나를 선택적으로 개방하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    차량이 위치한 곳의 환경 정보 및 차량 상태 정보를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출부에 의해 검출되는 환경 정보 및 차량 상태 정보에 기초하여 상기 3-웨이 밸브의 개폐 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 검출부에 의해 검출된 환경 정보로부터 현재 환경이 미리 정해진 조건을 만족하는 고온 고지 조건에 해당하고 상기 검출된 차량 상태 정보로부터 차량이 정지 상태임을 판단한 경우,
    상기 캐니스터에서 배출된 연료증발가스가 가스포집챔버로만 흐를 수 있게 에어필터로의 내부 유로를 차단하고 가스포집챔버로의 내부 유로를 개방하도록 3-웨이 밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 검출부에 의해 검출되는 환경 정보로부터 현재 환경이 상기 고온 고지 조건에 해당하지 않는 것으로 판단한 경우,
    상기 캐니스터에서 배출된 연료증발가스가 에어필터로 흐를 수 있게 가스포집챔버로의 내부 유로를 차단하고 에어필터로의 내부 유로를 개방하도록 3-웨이 밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 검출부는 외기온도를 검출하는 외기온 센서, 및 차량의 정지 상태 여부를 판단하기 위한 차속 센서를 포함하고,
    상기 정해진 조건은,
    상기 외기온 센서에 의해 검출된 외기온도가 미리 설정된 온도 이상인 조건과, 외기온 센서에 의해 검출된 외기온도의 상승 기울기가 설정값 이상인 급격한 온도 상승 조건 중 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 검출부는 연료탱크 내부압력을 검출하는 연료압력 센서, 및 차량의 정지 상태 여부를 판단하기 위한 차속 센서를 포함하고,
    상기 제어기는 연료압력 센서에 의해 검출된 연료탱크 내부압력으로부터 설정 정보를 이용하여 상기 검출된 연료탱크 내부압력에 상응하는 연료탱크 내부온도를 결정하며,
    상기 정해진 조건은,
    상기 결정된 연료탱크 내부온도가 미리 설정된 온도 이상인 조건과, 상기 결정된 연료탱크 내부온도의 상승 기울기가 설정값 이상인 급격한 온도 상승 조건 중 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 가스흡입라인은 가스포집밸브의 출구부로부터 상기 캐니스터와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 사이의 퍼지라인으로 연결되고,
    상기 가스흡입라인에는 가스포집챔버에서 나온 연료증발가스가 퍼지라인 및 엔진을 향해서만 흐르도록 하고 그 역방향의 흐름은 차단하는 체크밸브가 설치되며,
    상기 제어기는,
    상기 검출된 차량 상태 정보로부터 차량이 주행 상태임을 판단한 경우,
    차량 주행 상태 정보에 따라 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 제어하여 상기 체크밸브가 선택적으로 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 차량 주행 상태 정보는 차량 부하를 포함하고,
    상기 제어기는 차량 부하가 일정 수준 이상인 고부하 상태인 경우 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 정해진 값 이하로 감소시켜 상기 체크밸브가 차단된 상태로 캐니스터측에 포집된 연료증발가스만이 엔진으로 흡입되어 퍼지되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 차량 주행 상태 정보는 차량 부하를 포함하고,
    상기 제어기는 차량 부하가 일정 수준 미만인 저부하 상태인 경우 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 통과 유량을 정해진 값을 초과하도록 증가시켜 상기 체크밸브가 개방된 상태로 캐니스터측에 포집된 연료증발가스와 가스포집챔버에 포집된 연료증발가스가 모두 엔진으로 흡입되어 퍼지되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스포집챔버는 연료탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 가스포집챔버 중 적어도 일부가 연료탱크의 내부에 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 연료탱크에 장착홀이 형성되고,
    상기 가스포집챔버의 상단부에 전 둘레에 걸쳐 돌출된 형상의 플랜지부가 형성되며,
    상기 가스포집챔버에서 상기 플랜지부 하측의 챔버 부분이 상기 장착홀을 통해 연료탱크의 내부에 삽입된 상태로, 상기 가스포집챔버가 마운팅 캡에 의해 연료탱크에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 연료탱크에서 장착홀의 가장자리 부분을 따라 탱크 바깥쪽으로 돌출된 원통형의 체결부가 형성되고,
    상기 체결부의 상단면에 가스포집챔버의 플랜지부가 안착된 상태에서, 상기 마운팅 캡은 가스포집챔버의 플랜지부를 상측에서 감싼 상태로 상기 체결부에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료시스템.
KR1020200109119A 2020-08-28 2020-08-28 차량의 연료시스템 KR20220029819A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200109119A KR20220029819A (ko) 2020-08-28 2020-08-28 차량의 연료시스템
US17/158,341 US11236708B1 (en) 2020-08-28 2021-01-26 Fuel odor control system for vehicle
DE102021200886.0A DE102021200886A1 (de) 2020-08-28 2021-02-01 Kraftstoffgeruchskontrollsystem für fahrzeuge
CN202110156307.0A CN114109662A (zh) 2020-08-28 2021-02-04 用于车辆的燃料系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200109119A KR20220029819A (ko) 2020-08-28 2020-08-28 차량의 연료시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220029819A true KR20220029819A (ko) 2022-03-10

Family

ID=80034536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200109119A KR20220029819A (ko) 2020-08-28 2020-08-28 차량의 연료시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11236708B1 (ko)
KR (1) KR20220029819A (ko)
CN (1) CN114109662A (ko)
DE (1) DE102021200886A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887578A (en) * 1987-09-25 1989-12-19 Colt Industries, Inc. On board refueling vapor recovery system
JPH05254352A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Aisan Ind Co Ltd 車輌用燃料タンクの燃料流出防止装置
JP3286348B2 (ja) * 1992-07-22 2002-05-27 愛三工業株式会社 内燃機関の蒸発ガス処理装置における異常検出装置
JP3711841B2 (ja) * 1999-08-10 2005-11-02 日産自動車株式会社 インタンクキャニスタシステムのリーク診断装置
TW200846211A (en) * 2007-05-17 2008-12-01 Sentec E & E Co Ltd External fuel vapor emission adjusting device for fuel tank
JP2020133503A (ja) * 2019-02-20 2020-08-31 愛三工業株式会社 蒸発燃料処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114109662A (zh) 2022-03-01
US11236708B1 (en) 2022-02-01
DE102021200886A1 (de) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5819796A (en) Fuel storage system
US7762241B2 (en) Evaporative emission management for vehicles
US6973924B1 (en) Evaporative fuel control system for internal combustion engine
CN111692021A (zh) 诊断双路径抽取发动机系统喷射器系统劣化的系统和方法
KR100986062B1 (ko) 차량용 연료증발가스 재순환 장치
JPH08232781A (ja) 内燃機関の蒸発燃料制御装置
US10557442B2 (en) Purge ejector assembly for an engine
JP2004156496A (ja) 内燃機関の蒸発燃料処理装置
US11225934B2 (en) Evaporative emissions control system leak check module including first and second solenoid valves
JP6711465B2 (ja) 燃料蒸発ガス排出抑制装置
US11280287B1 (en) Diagnostic method for pressure-less fuel tank
US20190048805A1 (en) Methods and system for a common aspirator valve
CN112012810A (zh) 用于诊断曲轴箱强制通风阀的系统和方法
KR20220029819A (ko) 차량의 연료시스템
CN110080912A (zh) 主动脱附汽油蒸气及二次喷射系统、以及方法
JP4110754B2 (ja) 燃料タンクの蒸発燃料制御装置
JP5345466B2 (ja) 蒸発燃料パージシステム
US10876499B2 (en) Purge ejector assembly for a vehicle
JP3134704B2 (ja) 内燃機関の蒸発燃料制御装置
JPH0299755A (ja) 燃料タンクの内圧制御装置
KR20070060434A (ko) 하이브리드 구동방식의 연료장치
US12018625B1 (en) Methods and systems for an evaporative emission system
JPH08232777A (ja) 内燃機関の蒸発燃料制御装置
US5642720A (en) Structure for guiding fuel evaporation gas in canister for automobiles
KR20230124174A (ko) 자동차용 캐니스터 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination