KR101262511B1

KR101262511B1 - 연료탱크 증발가스 퍼지시스템

Info

Publication number: KR101262511B1
Application number: KR1020100123774A
Authority: KR
Inventors: 김명환; 류부열; 최원규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2013-05-08
Also published as: US20120138169A1; DE102011053515A1; CN102486144A; KR20120062489A; CN102486144B

Abstract

본 발명의 연료탱크 증발가스 퍼지시스템은 연료탱크(1)에 설치된 ROV밸브에서 캐니스터(4)로 이어지는 벤트부가라인(60)과 함께 벤트밸브(2)에서 캐니스터(4)로 이어지는 벤트라인(30)으로 이원화하고, 상기 벤트라인(30)에 설치된 상시 열림타입의 베이퍼제어밸브(40)나 또는 상기 닫힘타입의 베이퍼제어밸브(400)가 엔진 오프나 주유시나 퍼지시 ECU(50)로 제어됨으로써, 캐니스터(4)의 용량을 증대하지 않는 상태에서 증발가스 포집율과 퍼지효율을 향상시켜 강화된 증발가스법규[HEV/PHEV]를 만족하는 특징을 갖는다.

Description

연료탱크 증발가스 퍼지시스템{Fuel Tank vaporization Gas Purge System}

본 발명은 연료탱크 증발가스 퍼지시스템에 관한 것으로, 특히 연료탱크에서 캐니스터로 이어진 증발가스라인의 밸브제어로 HEV/PHEV 증발가스법규를 만족하는 퍼지효율을 구현할 수 있는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 연료탱크에서는 대기 방출시 오염원인 탄화수소(HC)를 포함한 연료 증발가스가 발생되므로 연료탱크 증발가스 퍼지시스템이 적용되어진다.

상기 연료탱크 증발가스 퍼지시스템은 활성탄을 갖춘 캐니스터에 연료탱크의 증발가스를 포집한 후, 엔진 작동시 퍼지작용을 통해 포집된 증발가스를 연소실로 보내줌으로써 오염원인 탄화수소(HC)의 대기 방출을 막아주게 된다.

환경오염의 대두에 따라 북미에선 차량의 증발가스에 함유된 탄화수소(HC)와 같은 유해물질(Emission)의 감축요구를 더욱 강화한 증발가스법규[HEV/PHEV]가 적용되고 있는 실정이다.

상기와 같이 강화된 증발가스법규[HEV/PHEV]를 만족하기 위해선 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 퍼지효율을 높일 수밖에 없다.

퍼지효율을 상승하기 위해선 캐니스터의 용량을 증대하고 그 효율을 높이는 방식이 있지만, 이는 1개의 메인 캐니스터에 별도의 보조적인 캐니스터를 더 부가해 이루어짐으로써 원가를 높이고 중량의 증가를 가져올 수밖에 없게 된다.

또한, 상기와 같이 별도의 보조 캐니스터가 적용됨으로써 이를 설치하기 위한 공간 확보를 위해 연료탱크의 설계를 변경하여야 할 뿐만 아니라, 보조 캐니스터에 의한 연료 베이퍼 시스템의 길이 연장으로 통기저항도 증대될 수 있게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 연료탱크에서 캐니스터로 연결되는 증발가스라인을 이원화하고 한쪽 라인에 설치된 밸브의 개폐상태를 제어해줌으로써, 증발가스 포집율과 퍼지효율을 향상해 캐니스터의 용량을 증대하지 않고서도 강화된 증발가스법규[HEV/PHEV]를 만족할 수 있는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료탱크 증발가스 퍼지시스템은 연료탱크에 설치되어 증발가스를 배출하는 벤트밸브와 증발가스내 탄화수소(HC)를 포집하고 퍼지시 엔진으로 공급하는 캐니스터로 이어지는 벤트라인과,

상기 연료탱크에 설치되어 증발가스를 배출하는 ROV밸브와 상기 캐니스터로 이어지는 벤트부가라인과,

상기 라인중 한쪽 라인에 설치되어 엔진 퍼지시 ECU에 의해 닫힘상태로 전환되는 베이퍼제어밸브

를 포함해 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 벤트라인과 상기 벤트부가라인중 한 라인은 상기 캐니스터로 직접 이어지지 않고 다른 라인에 연결되어진다.

상기 캐니스터에는 상기 벤트라인이 직접 이어지고, 상기 벤트라인에는 상기 베이퍼제어밸브가 설치되어진다.

상기 베이퍼제어밸브와 상기 캐니스터사이에는 상기 벤트부가라인이 상기 벤트라인에 연결되어진다.

상기 캐니스터에는 대기를 공급하는 에어라인의 연결부위에 설치되어 상기 ECU로 제어되는 히터가 설치되어진다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템은 연료탱크에 설치되어 증발가스를 배출하는 벤트밸브와 증발가스내 탄화수소(HC)를 포집하고 퍼지시 엔진으로 공급하는 캐니스터로 이어지는 벤트라인과,

상기 라인중 한쪽 라인에 설치되어 엔진 오프나 또는 주유시 ECU에 의해 열림상태로 전환되는 베이퍼제어밸브

를 포함해 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 벤트라인은 상기 캐니스터로 직접 이어져 상기 베이퍼제어밸브가 설치되고, 상기 베이퍼제어밸브와 상기 캐니스터사이에는 상기 벤트부가라인이 상기 벤트라인에 연결되어지며, 상기 캐니스터에는 대기를 공급하는 에어라인의 연결부위에 설치되어 상기 ECU로 제어되는 히터가 설치되어진다.

이러한 본 발명은 연료탱크와 캐니스터의 이원화된 증발가스라인중 한쪽 라인에 설치된 밸브의 개폐상태제어로 엔진 오프와 주유시에는 캐니스터의 증발가스 포집율을 높이는 효과가 있고, 엔진온시에는 캐니스터의 퍼지효율을 높일 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 밸브의 개폐를 통해 캐니스터의 증발가스 포집율과 퍼지효율 크게 상승시켜주므로 캐니스터의 용량을 증대하지 않고서도 강화된 증발가스법규[HEV/PHEV]를 만족할 수 있는 효과도 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 구성으로서 엔진 오프 또는 주유시 작동도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 엔진 온시 퍼지작동도이며, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 구성으로서 엔진 오프 또는 주유시 작동도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 엔진구동시 퍼지작동도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 구성도로서, 엔진 오프 및 주유시 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 연료탱크 증발가스 퍼지시스템은 주유구에 연결된 연료탱크(1)와, 상기 연료탱크(1)에서 발생된 증발가스를 배출하기 위한 한쌍의 밸브와, 상기 한쌍의 밸브에 각각 연결된 후 서로 합쳐져 일원화된 증발가스라인과, 상기 증발가스라인에 설치되어 ECU(50)로 제어되는 베이퍼제어밸브(40)와, 상기 증발가스라인을 통해 유입된 증발가스내 탄화수소(HC)를 활성탄으로 흡착하고 퍼지시 탄화수소(HC)를 탈착해 퍼지라인(20)과 연결된 흡기라인(5)으로 보내주는 캐니스터(4)와, 상기 캐니스터(4)의 에어라인(10)의 연결부위에 설치되어 ECU(50)로 제어되는 히터(4a)로 구성되어진다.

상기 한쌍의 밸브는 연료탱크(1)내 유량이 많을 때 열려 증발가스를 배출시키는 벤트밸브(2)와, 연료탱크(1)내 유량이 적을 때 열려 증발가스를 배출시키는 ROV밸브(3)로 구성되어진다.

본 발명의 제1실시예에서 상기 캐니스터(4)에는 히터(4a)가 설치되지 않을 수 도 있다.

상기 에어라인(10)에는 ECU(50)로 제어되어 열리는 에어제어밸브(10a)가 설치되고, 상기 퍼지라인(20)에는 ECU(50)로 제어되어 열리는 퍼지제어밸브(20a)가 설치되어진다.

상기 증발가스라인은 벤트밸브(2)에서 캐니스터(4)로 직접연결되는 벤트라인(30)과, ROV밸브(3)에서 상기 벤트라인(30)으로 연결되는 벤트부가라인(60)으로 구성되어진다.

상기 베이퍼제어밸브(40)는 벤트밸브(2)의 전단과 캐니스터(4)의 후단사이에서 벤트라인(30)에 설치되며, 상기 베이퍼제어밸브(40)의 전단과 캐니스터(4)의 후단사이에서 벤트부가라인(60)이 벤트라인(30)으로 연결되어진다.

본 발명의 제1실시예에서 상기 베이퍼제어밸브(40)는 항상 열린상태를 유지하는 상시 오픈타입이고, 퍼지시에는 ECU(50)에 의해 닫힘상태로 전환되어진다.

상기 베이퍼제어밸브(40)는 솔레노이드밸브 타입을 적용한다.

그러므로, 도 1과 같이 구성된 본 발명의 제1실시예는 엔진 오프 또는 주유시 연료탱크(1)의 증발가스가 벤트라인(30)과 벤트부가라인(60)을 통해 캐니스터(4)로 배출되어진다.

즉 도 1을 참조하면, 연료탱크(1)에서 발생된 증발가스가 벤트밸브(2)로 빠져나와 벤트라인(30)으로 흘러가면, 증발가스의 흐름(A)은 열림상태를 유지한 베이퍼제어밸브(40)를 지나 캐니스터(4)의 내부로 이어지게 된다.

이와 동시에 연료탱크(1)에서 발생되어 ROV밸브(3)로 빠져나온 증발가스는 벤트부가라인(60)으로 흘러가고, 증발가스의 흐름(a)은 베이퍼제어밸브(40)를 지난 위치에서 벤트부가라인(60)과 연결된 벤트라인(30)쪽으로 들어가게 된다.

상기와 같이 연료탱크(1)에서 발생된 증발가스는 벤트밸브(2)와 벤트라인(30) 및 베이퍼제어밸브(40)를 지나는 증발가스흐름A와 ROV밸브(3)와 벤트부가라인(60) 및 벤트라인(30)으로 가는 또 다른 증발가스흐름a를 통해 캐니스터(4)로 배출됨으로써, 엔진 오프 또는 주유시 캐니스터(4)의 증발가스 포집효율을 크게 높여줄 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 엔진 온시 퍼지작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이 엔진 온과 함께 캐니스터의 퍼지가 실행되면, ECU(50)는 캐니스터(4)에 설치된 히터(4a)를 가열하고 동시에 에어라인(10)의 에어제어밸브(10a)와 퍼지라인(20)의 퍼지제어밸브(20a)를 열어주게 된다.

이때, 벤트라인(30)에 설치된 베이퍼제어밸브(40)는 ECU(50)의 제어에 의해 닫힌상태로 전환되어진다.

이에 따라, 캐니스터(4)에서는 히터(4a)로 가열되어진 에어의 유입으로 활성탄의 온도가 올라가 탄화수소(HC)의 탈착효율이 크게 높아지고, 동시에 연료탱크(1)의 증발가스는 ROV밸브(3)에 연결된 벤트부가라인(60)으로 빠져나와 베이퍼제어밸브(40)를 지난 위치에서 벤트라인(30)을 통해 캐니스터(4)로 유입된 후 퍼지라인(20)으로 빠져나가게 된다.

상기와 같이 연료탱크(1)의 증발가스가 ROV밸브(3)에 연결된 벤트부가라인(60)으로 빠져나와 캐니스터(4)로 공급되면, 대기의 신선한 에어만 유입될 때 최적의 퍼지효율을 구현하는 캐니스터(4)는 퍼지효율이 저하될 수밖에 없게 된다.

하지만, 상기 ROV밸브(3)를 통해 벤트부가라인(60)으로 빠져나가는 증발가스 양은 벤트밸브(2)를 통해 빠져나가는 양에 비해 상대적으로 소량이므로, 캐니스터(4)의 미비한 퍼지효율 저하에 비해 장점을 가질 수 있게 된다.

즉, 퍼지작동시 연료탱크(1)에서 증발가스가 ROV밸브(3)를 통해 소량의 증발가스가 빠져나가면, 연료탱크(1)에서는 증발가스가 전혀 빠져나가지 못할 때에 비해 내부압력이 과도하게 부압조건에 맞추어져 증발가스의 발생을 촉진시키는 현상이 미연에 방지될 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이 제2실시예는 제1실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 구성과 거의 동일하지만, 벤트밸브(2)에서 캐니스터(4)로 직접연결되는 벤트라인(30)에 설치된 베이퍼제어밸브(400)의 작동방식에서 차이를 갖도록 구성되고, 이러한 베이퍼제어밸브(400)의 작동방식 차이로 인해 ECU(50)는 연료탱크(1)의 주유구에 설치된 필러리드스위치(100)의 신호를 감지하도록 구성되어진다.

즉, 본 발명의 제2실시예에서 상기 베이퍼제어밸브(400)는 항상 닫힘상태를 유지하는 상시 클로즈타입이고, 퍼지시에는 ECU(50)에 의해 열림상태로 전환되어진다.

상기 베이퍼제어밸브(400)는 솔레노이드밸브 타입을 적용한다.

상기 ECU(50)는 필러리드스위치(100)의 신호를 감지하면 주유클러스터(200)쪽으로 제어신호를 보내 필러리드 오픈 및 주유가능정보를 운전자에 제공하여 준다.

본 발명의 제2실시예에 따른 도 3은 엔진 오프 또는 주유시 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이 제2실시예에서는 ECU(50)가 엔진 오프를 감지하거나 또는 연료주입구의 필러리드스위치(100)의 신호로 주유상태를 감지할 때 베이퍼제어밸브(400)를 열림상태로 전환시키게 된다.

상기와 같이 베이퍼제어밸브(400)가 열림상태로 전환됨으로써, 제2실시예에서도 제1실시예와 동일하게 연료탱크(1)의 증발가스가 벤트라인(30)과 벤트부가라인(60)을 통해 캐니스터(4)로 배출되어진다.

그러므로, 제2실시예에서도 연료탱크(1)에서 발생된 증발가스가 벤트밸브(2)과 벤트라인(30) 및 베이퍼제어밸브(400)를 지나는 증발가스 흐름A와 함께 ROV밸브(3)와 벤트부가라인(60) 및 벤트라인(30)을 지나는 증발가스 흐름a를 통해 캐니스터(4)로 동시에 공급됨으로써, 엔진 오프 또는 주유시 캐니스터(4)의 증발가스 포집효율을 크게 높여줄 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료탱크 증발가스 퍼지시스템의 엔진 온시 퍼지작동상태를 나타낸다.

이때, 벤트라인(30)에 설치된 베이퍼제어밸브(400)는 초기와 같이 닫힌상태를 유지하게 된다.

이러한 퍼지작동시 캐니스터(4)에서는 히터(4a)로 가열되어진 에어의 유입으로 활성탄의 온도가 올라가 탄화수소(HC)의 탈착효율이 크게 높아지고, 동시에 연료탱크(1)의 증발가스는 ROV밸브(3)에 연결된 벤트부가라인(60)으로 빠져나와 베이퍼제어밸브(40)를 지난 위치에서 벤트라인(30)을 통해 캐니스터(4)로 유입된 후 퍼지라인(20)으로 빠져나가게 된다.

하지만, 상기 ROV밸브(3)를 통해 벤트부가라인(60)으로 빠져나가는 증발가스 양은 벤트밸브(2)를 통해 빠져나가는 양에 비해 상대적으로 소량이다.

그러므로, 제2실시예에서도 캐니스터(4)의 미비한 퍼지효율 저하에 비해 제1실시예와 동일하게 장점을 가질 수 있게 된다.

설명된 바와 같이 본 발명은 벤트밸브(2)에서 캐니스터(4)로 이어지는 벤트라인(30)에 상시 열림타입의 베이퍼제어밸브(40)나 또는 상기 닫힘타입의 베이퍼제어밸브(400)가 설치되고, 상기 베이퍼제어밸브(40,400)의 열림/닫힘이 엔진 오프나 주유시나 퍼지시에 따라 ECU(50)로 제어됨으로써, 캐니스터(4)의 용량을 증대하지 않고 향상된 증발가스 포집율과 퍼지효율을 이용해 강화된 증발가스법규[HEV/PHEV]를 만족시킬 수 있게 된다.

1 : 연료탱크 2 : 벤트밸브
3 : ROV밸브 4 : 캐니스터
4a : 히터 5 : 흡기라인
10 : 에어라인
10a : 에어제어밸브 20 : 퍼지라인
20a : 퍼지제어밸브 30 : 벤트라인
40,400 : 베이퍼제어밸브 50 : ECU
60 : 벤트부가라인 100 : 필러리드스위치
200 : 주유클러스터

Claims

대기를 공급하는 에어라인의 연결부위에 히터가 설치되고, 상기 연료탱크의 증발가스를 배출하는 벤트밸브에 연결되어 상기 연료탱크의 외부로 빠져나온 벤트라인이 연결되며, 상기 벤트라인에는 상기 연료탱크의 증발가스를 배출하는 ROV밸브에 연결되어 상기 연료탱크의 외부로 빠져나온 벤트부가라인이 연결되어진 캐니스터와;
상기 벤트라인에 구비되고, 엔진 퍼지시에는 닫힘 상태로 전환되어 상기 벤트라인의 통로를 막아주는 베이퍼제어밸브와;
상기 히터를 제어하고, 상기 엔진 퍼지시 상기 베이퍼제어밸브가 닫히도록 제어하는ECU;
를 포함해 구성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템.
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청구항 1에 있어서, 상기 벤트부가라인은 상기 베이퍼제어밸브와 상기 캐니스터사이에서 상기 벤트라인에 연결되어진 것을 특징으로 하는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템.
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대기를 공급하는 에어라인의 연결부위에 히터가 설치되고, 상기 연료탱크의 증발가스를 배출하는 벤트밸브에 연결되어 상기 연료탱크의 외부로 빠져나온 벤트라인이 연결되며, 상기 벤트라인에는 상기 연료탱크의 증발가스를 배출하는 ROV밸브에 연결되어 상기 연료탱크의 외부로 빠져나온 벤트부가라인이 연결되어진 캐니스터와;
상기 벤트라인에 구비되고, 엔진 퍼지시에는 닫힘 상태로 전환되어 상기 벤트라인의 통로를 막아주는 베이퍼제어밸브와;
상기 히터를 제어하고, 상기 엔진 오프나 또는 주유시 상기 베이퍼제어밸브가 열림 상태로 전환되도록 제어하는 ECU;
를 포함해 구성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 벤트부가라인은 상기 베이퍼제어밸브와 상기 캐니스터사이에서 상기 벤트라인에 연결되어진 것을 특징으로 하는 연료탱크 증발가스 퍼지시스템.
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