KR20220085671A

KR20220085671A - 차량용 듀얼 캐니스터

Info

Publication number: KR20220085671A
Application number: KR1020200175914A
Authority: KR
Inventors: 김재산; 박진성
Original assignee: 코리아에프티 주식회사
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-22

Abstract

본 발명은 차량용 듀얼 캐니스터에 관한 것으로서, 상기 캐니스터는 서로 연통되는 제1캐니스터와 제2캐니스터로 구성되며, 상기 제1캐니스터와 제2캐니스터는 주유의 수행 여부에 따라서 연결상태가 개폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 캐니스터를 독립된 두개의 캐니스터로 구분하고, 그 중 하나는 주유시 증발가스를 흡착하는데 전용으로 사용되도록 하며, 차량 휴지시에는 하나의 캐니스터만을 구동함으로써, 연료의 증발가스인 힐(heel)이 잔류하는 것을 방지하도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

차량용 듀얼 캐니스터{Dual canister for vehicle}

본 발명은 차량용 듀얼 캐니스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주유시에만 전용으로 사용되는 캐니스터를 별도로 구비하고, 차량 휴지시에는 주유 전용 캐니스터의 사용을 배제함으로써, 대용량의 단일의 캐니스터 사용시 발생될 수 있는 힐(heel) 잔류 현상을 방지하도록 하는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공한다.

차량용 캐니스터는 차량의 휴지시(엔진 비구동시) 연료통에서 발생되는 증발가스를 내부에 장착된 활성탄(허니컴, 분말 등)에 의하여 포집하고, 차량의 구동시(엔진 구동시) 이를 가열함으로써 엔진으로 퍼지하여, 증발된 연료의 대기 유출에 의한 대기 오염을 방지하고, 연비를 제고하며, 연료의 낭비를 방지하는 역할을 수행한다.

이러한 캐니스터는 제1실과 제2실로 구성되며, 제1실과 제2실은 격벽으로 구획되고, 제1실에는 퍼지포트, 유입포트가, 제2실에는 대기포트가 각각 구성되고, 제1실과 제2실 중 적어도 제1실에는 증발가스 흡착수단인 활성탄이 충전된다.

그러나, 규격화된 차량용 캐니스터에 충전되는 활성탄은 그 양 또한 획일적으로 정해져 있는 바, 활성탄의 용량이 큰 경우에는 힐(heel)이 활성탄 내에 잔류하는 현상이 발생되는 문제점이 있었다. 활성탄에 흡착된 증발가스를 탈착시키는데 필요한 시간과 에너지가 제한되어 있어 연료 증발가스가 완전히 퍼지되지 않는 경우가 있으며, 이 때, 활성탄에 남는 증발가스를 힐(heel)이라고 한다.

힐은 대기로 방출될 수 있으며, 이로 인하여 주간 증발 손실(Diurnal breathing loss, DBL)을 발생시킨다. 이러한 주간 증발 손실은 연비를 저하시키며, 연료의 낭비를 초래하는 문제점이 존재한다.

대한민국등록특허 제10-2087929호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 캐니스터를 독립된 두개의 캐니스터로 구분하고, 그 중 하나는 주유시 증발가스를 흡착하는데 전용으로 사용되도록 하며, 차량 휴지시에는 나머지 하나의 캐니스터만을 사용함으로써, 연료의 증발가스인 힐(heel)이 잔류하는 것을 방지하도록 하는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 잔류되는 힐이 대기로 방출됨으로써 발생되는 대기 오염을 예방할 수 있는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 잔류되는 힐이 대기로 방출됨으로써 발생되는 연료의 손실을 예방할 수 있는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 차량용 캐니스터에 있어서, 상기 캐니스터는 서로 연통되는 제1캐니스터와 제2캐니스터로 구성되며, 상기 제1캐니스터와 제2캐니스터는 엔진 비구동시 주유의 수행 여부에 따라서 연결상태가 개폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터를 제공한다.

상기 연결상태의 개폐는 제1캐니스터와 제2캐니스터를 연결하는 연결관에 마련되는 밸브에 의하여 구동되는 것이 바람직하다.

상기 밸브는 엔진이 구동되는 동안 또는 주유구의 개방상태가 유지되는 동안 연결관이 개방되도록 제어되는 것이 바람직하다.

상기 엔진의 구동에 의하여 연결관이 개방되는 경우는, 엔진의 시동시와 시동 종료시를 감지하여 이루어지며, 주유구의 개방상태가 유지되는 동안 연결관이 개방되는 경우는, 주유구의 개방버튼 작동여부를 감지하거나 센서에 의하여 감지함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1캐니스터는, 증발가스 흡착수단이 충전되는 제1본체와; 상기 제1본체의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제1유입포트와;

상기 제1본체의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단을 경유하여 정화된 증발가스가 유출되거나, 외부 공기가 유입되는 대기포트;를 포함하며,

상기 제2캐니스터는, 증발가스 흡착수단이 충전되는 제2본체와; 상기 제2본체의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제2유입포트와; 상기 제2본체의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단에 흡착되었던 증발가스를 엔진으로 안내하는 퍼지포트;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 연결관은 제1캐니스터의 제1유입포트와 제2캐니스터의 제2본체 일측에 마련되며, 상기 제2캐니스터의 증발가스 흡착수단과 연통되는 연결포트에 연결되는 것이 바람직하다.

또한,본 발명은 전술한 차량용 캐니스터의 운용방법에 있어서, 주유버튼 또는 센서에 의하여 차량의 주유 상태인지 또는 시동키에 의하여 차량이 구동 상태인지의 여부를 확인하는 단계; 및 차량의 주유 상태 또는 구동 상태로 인식되는 경우, 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터의 운용방법을 제공한다.

차량의 주유 상태 또는 구동 상태로 인식되는 경우, 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 단계;는 상기 제1캐니스터의 유입포트와 제2캐니스터의 연결포트를 연결하는 연결관에 장착되는 밸브에 의해 연결관이 개방되도록 함으로써 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 캐니스터를 독립된 두개의 캐니스터로 구분하고, 그 중 하나는 주유시 증발가스를 흡착하는데 전용으로 사용되도록 하며, 차량 휴지시에는 나머지 하나의 캐니스터만을 사용함으로써, 연료의 증발가스인 힐(heel)이 잔류하는 것을 방지하도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 잔류되는 힐이 대기로 방출됨으로써 발생되는 대기 오염을 예방할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 잔류되는 힐이 대기로 방출됨으로써 발생되는 연료의 손실을 예방할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 캐니스터의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 차량의 비구동시와 주유시 각각 차량용 캐니스터를 경유하여 배출되는 증발가스의 유량을 비교하여 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 주유시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 비구동시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 구동시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.

도 1은 종래의 캐니스터의 구조를 나타내는 단면도이며, 도 2는 차량의 비구동시와 주유시 각각 차량용 캐니스터를 경유하여 배출되는 증발가스의 유량을 비교하여 나타내는 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 주유시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 비구동시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 듀얼 캐니스터에서, 차량 구동시 연료 증발가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 듀얼 캐니스터(100)는, 서로 연통되는 제1캐니스터(110)와 제2캐니스터(120)로 구성되며, 상기 제1캐니스터(110)와 제2캐니스터(120)는 엔진 비구동 상태에서 주유의 수행 여부에 따라서 연결상태가 개폐되도록 구성된다. 본 발명은 두개의 캐니스터 중 하나의 캐니스터는 차량 비구동시 중 주유시에만 사용되도록 별도로 분리해서 마련한 것에 특징이 있다. 여기서, 제1캐니스터(110)와 제2캐니스터(120)의 부피비는 약 5 : 5 ~ 6 : 4 정도이나, 필요에 따라서 조절될 수 있다.

이는 종래 1개의 본체를 갖는 도 1의 캐니스터가 보유하는 증발가스 흡착수단(150)의 용량이 경우에 따라서 지나치게 크고, 특히 증발가스 흡착수단(150)이 차량의 구동환경이나 주유환경에 따라서 발생되는 증발가스 유량의 차이를 고려하지 않는 획일적인 용적을 가지는 바, 퍼지되지 않고 남아 있는 잔여 탄화수소(힐, heel)를 피할 수 없다는 문제점을 개선한 것이다. 이와 관련하여, 도 2에서는 주유환경과 비구동환경에서 각각 발생되는 연료의 증발가스의 유량을 비교하여 나타내었다. 주유환경에서는 비구동환경에 비하여 증발가스의 발생량이 훨씬 높음을 알 수 있으며, 이 경우 보다 큰 용적의 증발가스 흡착수단(150)을 필요로한다. 그러나, 비구동환경에서는 이에 걸맞는 가급적 작은 용적의 증발가스 흡착수단(150)을 필요로 하게 된다. 이와 같이 증발가스 흡착수단은 힐의 발생을 최소화하기 위하여 최적의 부피로 제어된다.

다만, 퍼지포트(125)는 주유시에만 사용되는 캐니스터에만 장착되므로, 차량 구동시에는 두 캐니스터를 모두 사용하며, 이 경우 종래의 캐니스터를 사용하는 경우와 기능상 동일하다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 제1캐니스터(110)와 제2캐니스터(120)의 연결상태는 제1캐니스터(110)의 제1유입포트(113)와 제2캐니스터(120)의 연결포트(127)를 연결하는 연결관(130)의 개폐에 의하여 조정된다. 상기 연결관(130)의 일측에는 밸브(140)가 마련되는데, 상기 밸브(140)는 예를 들어서, 3웨이 밸브(3-way valve)를 적용한다. 그러나, 밸브(140)의 종류가 이로 한정되는 것이 아님은 자명하다.

상기 밸브(140)는 엔진이 구동되는 동안 또는 주유구의 개방상태가 유지되는 동안 연결관(130)이 개방되도록 제어되는 것이 바람직하다. 엔진이 구동되는 경우에는 제1캐니스터(110)의 대기포트(115)로부터 제1유입포트(113)를 경유하여 제2캐니스터(120)의 연결포트(127) 및 퍼지포트(125)의 경로를 모두 활용하여야 하기 때문에, 본 발명의 듀얼 캐니스터(100)는 실질적으로 종래의 캐니스터와 큰 차이점이 없다. 아울러, 주유구의 개발상태는 곧 주유가 시작되거나 진행됨을 의미하여 밸브(140) 조정에 의하여 연결관(130)을 개방하는데, 이 때에도 종래의 캐니스터와 큰 차이점이 없다.

엔진의 구동신호는 시동버튼을 온(on) 모드로 할 때, 이를 감지함으로써 밸브(140)가 연결관(130)을 개방하는 방향으로 자동으로 조정될 수 있으며, 시동버튼을 오프(off) 모드로 할 때, 주유상태가 아닌 한, 밸브(140)가 연결관(130)을 폐쇄하는 방향으로 자동으로 조정될 수 있다.

또한, 주유시에는 주유구의 개방을 감지하거나, 주유구를 실제로 개방할 때, 센서에 의하여 감지함으로써, 연결관(130)을 개방하기 위하여 밸브(140)가 조정될 수 있다.

한편, 비구동시에는 제2캐니스터(120)는 전혀 사용하지 않으며, 제1유입포트(113)에서 연료탱크와 직접 연결된 지점을 통해 증발가스를 제1캐니스터(110)에서만 흡착하므로 밸브(140)는 폐쇄상태를 유지한다. 이러한 점에서 종래의 캐니스터와 차별화된다.

주유모드, 주유모드가 아닌 비구동모드, 엔진구동모드에 관한 캐니스터의 운용 양태에 대해서는 도 4 ~ 도 6에 표시된 바와 같다.

이하에서는 본 발명의 듀얼 캐니스터(100)의 일 실시예를 보다 상세히 살펴보기로 한다. 이는 도 3을 참고할 수 있다.

상기 제1캐니스터(110)는, 증발가스 흡착수단(150)이 충전되는 제1본체(111)와; 상기 제1본체(111)의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제1유입포트(113)와; 상기 제1본체(111)의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단(150)을 경유하여 정화된 증발가스가 유출되거나, 외부 공기가 유입되는 대기포트(115);를 포함하며, 상기 제2캐니스터(120)는, 증발가스 흡착수단(150)이 충전되는 제2본체(121)와; 상기 제2본체(121)의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제2유입포트(123)와; 상기 제2본체(121)의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단(150)에 흡착되었던 증발가스를 엔진으로 안내하는 퍼지포트(125);를 포함할 수 있다.

여기서, 제1유입포트(113)에는 연결관(130)이 연결되는 지점과 연료탱크로부터 인입되는 관이 연결되는 지점 등 두개의 지점을 가질 수 있다. 즉, 제1유입포트(113)는, 주유모드에서는 제2유입포트(123)로부터 연결관(130)을 통하여 증발가스가 유입되는 지점이 필요하고, 비구동모드에서는 연료탱크로부터 곧바로 인입되는 관이 연결되는 또 다른 지점이 필요할 수 있다.

상기 연결관(130)은 제1캐니스터(110)의 제1유입포트(113)와 제2캐니스터(120)의 제2본체(121) 일측에 마련되며, 상기 제2캐니스터(120)의 증발가스 흡착수단(150)과 연통되는 연결포트(127)에 연결될 수 있다. 연결포트(127)는 제2본체(121) 내의 증발가스 흡착수단(150)로 증발가스가 연통되도록 중계한다.

한편, 본 발명의 효과를 파악하기 위하여 증발가스 흡착수단의 용적이 큰 종래의 캐니스터와 본 발명의 듀얼 캐니스터 중 제1캐니스터를 각각 사용하여 비구동상태에서의 힐의 발생여부에 관한 실험을 수행하였다.

결론적으로 힐(heel)의 총량은 종래의 캐니스터와 본 발명의 캐니스터가 동일하다. 다만, 본 발명은 비구동시 종래의 캐니스터에 비하여 부피가 작은 제1캐니스터(110)만 사용하므로, 퍼지시 제1캐니스터(110)에 잔류하는 힐(heel)이 없이 거의 모든 흡착 연료가 퍼지되는 반면, 종래의 캐니스터는 약 30%의 힐(heel)이 잔류하는 결과를 나타내었다. 다만, 본 발명의 경우에도 제2캐니스터(120)에 약 30%의 힐(heel)이 잔류하나, 이는 주유시와 구동시에만 사용되는 것이기 때문에, 차량의 비구동시 발생되는 힐(heel)의 증발에 의한 손실, 즉 연료의 증발에 따른 소모량은 발생되지 않으며, 대기오염의 우려도 발생될 가능성이 없는 바, 연료효율을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 이를 아래 표에 간략히 정리하였다.

	종래 캐니스터	제1캐니스터	제2캐니스터	비고
흡착량(100%) 대비 힐(heel)의 비중	약 30%	1%미만	약 30%	제2캐니스터의 힐은 차량 구동시 소진됨.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 차량용 듀얼 캐니스터 110 : 제1캐니스터
111 : 제1본체 113 : 제1유입포트
115 : 대기포트 120 : 제2캐니스터
121 : 제2본체 123 : 제2유입포트
125 : 퍼지포트 127 : 연결포트
130 : 연결관 140 : 밸브
150 : 증발가스 흡착수단

Claims

차량용 캐니스터에 있어서,
상기 캐니스터는 서로 연통되는 제1캐니스터와 제2캐니스터로 구성되며,
상기 제1캐니스터와 제2캐니스터는 주유의 수행 여부에 따라서 연결상태가 개폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제1항에 있어서,
상기 연결상태의 개폐는 제1캐니스터와 제2캐니스터를 연결하는 연결관에 마련되는 밸브에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제2항에 있어서,
상기 밸브는 엔진이 구동되는 동안 또는 주유구의 개방상태가 유지되는 동안연결관이 개방되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제3항에 있어서,
상기 엔진의 구동에 의하여 연결관이 개방되는 경우는, 엔진의 시동시와 시동 종료시를 감지하여 이루어지며, 주유구의 개방상태가 유지되는 동안 연결관이 개방되는 경우는, 주유구의 개방버튼 작동여부를 감지하거나 센서에 의하여 감지함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제1항에 있어서,
상기 제1캐니스터는,
증발가스 흡착수단이 충전되는 제1본체와;
상기 제1본체의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제1유입포트와;
상기 제1본체의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단을 경유하여 정화된 증발가스가 유출되거나, 외부 공기가 유입되는 대기포트;를 포함하며,
상기 제2캐니스터는,
증발가스 흡착수단이 충전되는 제2본체와;
상기 제2본체의 일측에 형성되며, 연료탱크로부터 증발가스가 유입되는 경로를 구성하는 제2유입포트와;
상기 제2본체의 다른 일측에 형성되며, 증발가스 흡착수단에 흡착되었던 증발가스를 엔진으로 안내하는 퍼지포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제5항에 있어서,
상기 연결관은 제1캐니스터의 제1유입포트와 제2캐니스터의 제2본체 일측에 마련되며, 상기 제2캐니스터의 증발가스 흡착수단과 연통되는 연결포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터.
제1항의 차량용 캐니스터의 운용방법에 있어서,
주유버튼 또는 센서에 의하여 차량의 주유 상태인지 또는 시동키에 의하여 차량이 구동 상태인지의 여부를 확인하는 단계; 및
차량의 주유 상태 또는 구동 상태로 인식되는 경우, 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터의 운용방법.
제7항에 있어서,
차량의 주유 상태 또는 구동 상태로 인식되는 경우, 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 단계;는
상기 제1캐니스터의 유입포트와 제2캐니스터의 연결포트를 연결하는 연결관에 장착되는 밸브에 의해 연결관이 개방되도록 함으로써 제1캐니스터와 제2캐니스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 캐니스터의 운용방법.