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KR20230124174A - 자동차용 캐니스터 모듈 - Google Patents

자동차용 캐니스터 모듈 Download PDF

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Publication number
KR20230124174A
KR20230124174A KR1020220021155A KR20220021155A KR20230124174A KR 20230124174 A KR20230124174 A KR 20230124174A KR 1020220021155 A KR1020220021155 A KR 1020220021155A KR 20220021155 A KR20220021155 A KR 20220021155A KR 20230124174 A KR20230124174 A KR 20230124174A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nipple
air
canister
solenoid valve
way solenoid
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020220021155A
Other languages
English (en)
Inventor
김창한
강길언
오만석
최승훈
임준식
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 KR1020220021155A priority Critical patent/KR20230124174A/ko
Publication of KR20230124174A publication Critical patent/KR20230124174A/ko
Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
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Abstract

본 발명은 캐니스터에 외기와 연통 가능한 에어 니플 외에 더 작은 직경의 에어 보조니플을 형성하고, 에어 니플에 3방향 솔레노이드 밸브를 장착하며, 에어 보조니플과 3방향 솔레노이드 밸브 간을 저항유도용 호스로 연결하여, 연료탱크의 내부온도 및 압력 조건등에 따라 증발가스의 외부 방출량 조절을 위해 3방향 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 제어를 함으로서, 연료 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있도록 한 자동차용 캐니스터 모듈을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 캐니스터 모듈{CANISTER MODULE FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 캐니스터 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있도록 한 자동차용 캐니스터 모듈에 관한 것이다.
차량의 연료탱크에 충진된 연료로부터 주변 온도 등의 환경요인에 의하여 증발가스가 발생하는 바, 이때의 증발가스에는 유해성분(HC 등)이 포함되어 있기 때문에 차량의 외부로 방출되면 대기 오염을 초래하게 되고, 뿐만 아니라 증발가스는 불필요한 연료 소모의 원인이 된다.
이를 해소하고자, 차량용 연료 공급 시스템의 일 구성으로서, 연료탱크의 상단 소정 위치에는 증발가스를 수집한 후, 수집된 증발가스를 엔진 부압을 이용하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지시키기 위한 캐니스터(Canister)가 장착되어 있다.
첨부한 도 1은 종래의 캐니스터의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 캐니스터의 배치 및 연결 관계를 도시한 개략도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 캐니스터(20)에는 연료탱크에서 발생하는 증발가스(특히, HC 가스)가 유입되는 로딩 니플(21)과, 캐니스터(20) 내에 포집된 증발가스를 엔진 흡기계로 퍼지시키기 위한 퍼지 니플(22)과, 캐니스터(20) 내에 포집되는 기준 포집용량 이상의 증발가스를 외부로 방출하는 에어 니플(23)이 형성되어 있다.
또한, 상기 캐니스터(20)의 로딩 니플(21)에는 연료탱크(10)로부터 연장된 가스유입관(11)이 연결되고, 상기 퍼지 니플(22)에는 엔진 흡기계(30)로 연장되는 가스퍼지관(12)이 연결되며, 상기 에어 니플(23)에는 기준용량 이상의 증발가스를 외부로 방출시키기 위한 가스배출관(13)이 연결되어 있다.
또한, 상기 에어 니플(23)과 연결된 가스배출관(13)에는 증발가스의 외부 방출이 필요할 때 제어기에 의하여 열림 작동되는 캐니스터 클로즈드 밸브(14)와, 외기로부터 이물질 등이 캐니스터로 침투하는 것을 방지하기 위한 에어필터(15)가 장착되어 있다.
이때, 상기 캐니스터(20)의 로딩 니플(21)은 연료탱크(10)로부터 많은 양의 증발가스(예, HC 가스)가 유입되는 것을 방지하기 위해 작은 사이즈(예, φ8)로 적용되고, 상기 퍼지 니플(22)은 저항 축소를 통한 퍼지효율을 높이기 위해 중간 사이드(예, φ10)로 적용되며, 상기 에어 니플(23)은 연료탱크(10) 내에 이상압력 발생시(예, 연료탱크에 과다한 엔진 부압이 작용하는 경우 또는 연료탱크 내의 과다 정압이 발생하는 경우) 신속히 압력 복원을 위해 큰 사이즈(예, φ16)로 적용된다.
따라서, 상기 연료탱크(10) 내에 충진된 연료의 증발가스가 상기 가스유입관(11) 및 로딩 니플(21)을 통하여 캐니스터(20) 내의 활성탄(미도시됨)에 흡착되며 포집된 후, 엔진 부압 작용시 상기 가스퍼지관(12) 및 흡기계(30)을 통하여 엔진으로 퍼지되어 연소됨으로써, 증발가스의 외부 방출을 방지하는 동시에 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있다.
한편, 차량이 고온 및 고지대 조건에서 주행할 때, 엔진열 및 배기열 뿐만 아니라 지열 등과 같은 외부열로 인하여 연료탱크(10)의 내부온도 및 압력이 상승하는 경우, 연료탱크(10) 내에 충진된 연료의 증발가스량이 증가함에 따라 상기 캐니스터(20)로 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 유입될 수 있다.
이에, 상기 캐니스터 클로즈드 밸브(24)가 제어기에 의하여 열림 제어됨으로써, 상기 캐니스터(20)로부터 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 상기 가스배출관(13)을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
더욱이, 상기 연료탱크(10)에 과다한 엔진 부압이 연료탱크에 작용하는 것을 해소하기 위하여 상기 캐니스터(20)로 외기가 유입되도록 캐니스터 클로즈드 밸브(24)가 열림 제어되거나, 또는 상기 연료탱크(10) 내에 과다 정압이 발생하는 것을 해소하기 위하여 캐니스터 클로즈드 밸브(14)가 열림 제어될 때, 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 외부로 방출될 수 있으므로, 기준 포집용량을 초과하는 증발가스 외에 더 많은 양의 증발가스가 외부로 방출될 수 있다.
이렇게 많은 량의 증발가스(특히, HC 가스)가 외부로 방출되면, 증발가스 배출 법규를 만족시키지 못할 뿐만 아니라, 외부로 방출되는 증발가스로 인하여 주유등을 위하여 하차한 운전자가 인지 가능한 연료 냄새가 발생하고, 대기 환경 오염을 초래하는 문제점이 따르게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 캐니스터에 외기와 연통 가능한 에어 니플 외에 더 작은 직경의 에어 보조니플을 형성하고, 에어 니플에 3방향 솔레노이드 밸브를 장착하며, 에어 보조니플과 3방향 솔레노이드 밸브 간을 저항유도용 호스로 연결하여, 연료탱크의 내부온도 및 압력 조건등에 따라 증발가스의 외부 방출량 조절을 위해 3방향 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 제어를 함으로서, 연료 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있도록 한 자동차용 캐니스터 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 캐니스터의 증발가스 방출부에 장착되는 에어 니플; 상기 에어 니플에 비하여 작은 직경으로 구비되어, 상기 캐니스터의 증발가스 방출부에 에어 니플과 이격되게 형성되는 에어 보조니플; 상기 에어 니플과 연결되는 제1개폐포트와, 상기 에어 보조니플과 연결되는 제2개폐포트과, 외기와 연통되는 외기포트를 갖는 3방향 솔레노이드 밸브; 상기 에어 보조니플과 제2개폐포트 간에 연결되는 저항유도용 호스; 및 상기 에어 보조니플과 외기포트를 연통시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하거나, 상기 에어 니플과 외기포트를 연통시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈을 제공한다.
또한, 상기 저항유도용 호스와 상기 제2개폐포트는 상기 에어 보조니플과 동일한 직경이거나 상기 에어 니플에 비하여 작은 직경으로 구비된 것임을 특징으로 한다.
또한, 상기 저항유도용 호스의 내부에는 상기 에어 보조니플로부터 3방향 솔레노이드 밸브로의 증발가스 흐름만을 허용하는 체크밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에어 니플 및 에어 보조니플은 상기 캐니스터의 증발가스 방출부에 일체로 사출되거나 별도의 성형품으로 제작되어 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 연료탱크 압력센서와, 외기온 센서와, 차속센서와, 연료센더로부터 3방향 솔레노이드 밸브의 온 또는 오프 제어 판단을 위한 검출 신호를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 상기 연료탱크 압력센서와 외기온 센서의 검출 신호를 기반으로 연료탱크 압력이 기준압력을 초과하거나 외기온이 기준온도를 초과한 것으로 판정되고, 상기 차속센서의 검출 신호를 기반으로 차량이 정지상태인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제어기에 의한 3방향 솔레노이드 밸브의 온 제어시, 연료탱크에 대한 엔진 부압의 작용 유무를 진단하기 위한 OBD 진단이 가능하도록 캐니스터의 에어 니플이 외기와 차단되는 동시에 에어 보조니플이 체크밸브에 의하여 외기와 차단되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 상기 차속센서의 검출 신호를 기반으로 차량이 주행상태인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프 상태로 유지시키거나 온 상태에서 오프로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 상기 연료센더의 검출 신호를 기반으로 연료탱크에 연료가 주유중인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 상기 연료센더의 검출 신호를 기반으로 연료탱크에 연료가 풀 주유된 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 연료탱크의 내부온도 및 압력이 일정 수준 이상일 때 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하여 캐니스터의 에어 보조니플이 외기와 연통되도록 함으로써, 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있고, 증발가스 과다 방출로 인한 연료냄새를 방지할 수 있다.
둘째, 3방향 솔레노이드 밸브의 오프 상태에서 캐니스터의 에어 니플이 외기와 연통되도록 함으로써, 연료탱크 내의 이상압력(예, 연료탱크에 작용하는 과다한 엔진 부압 또는 연료탱크 내의 과다 정압)을 해소할 수 있다.
셋째, 3방향 솔레노이드 밸브의 온 상태에서 캐니스터의 에어 니플이 외기와 차단되는 동시에 에어 보조니플이 체크밸브에 의하여 외기와 차단되는 상태가 되도록 함으로써, 연료탱크에 대한 엔진 부압의 작용 유무를 진단하기 위한 OBD(On Board Diagnostics) 진단이 용이하게 수행될 수 있다.
넷째, 연료탱크에 대한 연료 주유시 3방향 솔레노이드 밸브를 오프로 제어하여 캐니스터의 에어 니플이 외기와 연통되도록 함으로써, 연료의 원활한 주입을 위한 연료탱크의 압력이 용이하게 해소될 수 있고, 연료 풀 주유시 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하여 캐니스터의 에어 보조니플이 외기와 연통되도록 함으로써, 연료 과주입 현상을 방지할 수 있다.
다섯째, 기존의 캐니스터의 가스 배출관쪽에 장착되던 캐니스터 클로즈드 밸브와 에어필터가 불필요하여 부품수 절감을 도모할 수 있다.
도 1은 종래의 캐니스터의 외관을 도시한 사시도,
도 2는 종래의 캐니스터의 배치 및 연결 관계를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈을 도시한 일부 확대 분리사시도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈을 도시한 일부 확대 조립사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 배치 및 연결 관계를 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 온 상태에서 증발가스의 배출이 최소화되는 것을 도시한 요부 확대 단면도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 오프 상태에서 연료탱크의 이상압력이 해소되는 것을 도시한 요부 확대 단면도,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 온 상태에서 엔진 부압과 관련된 ODB 진단이 이루어지는 것을 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 증발가스 배출을 최소화하기 위한 제어 순서도,
도 12은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 연료 주유시 제어 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈을 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 배치 및 연결 관계를 나타낸다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 캐니스터(20)에는 연료탱크(10)에서 발생하는 증발가스(특히, HC 가스)가 유입되는 로딩 니플(21)과, 캐니스터(20) 내에 포집된 증발가스를 엔진 흡기계(30)로 퍼지시키기 위한 퍼지 니플(22)과, 캐니스터(20)의 증발가스 방출부(26)에는 캐니스터(20) 내에 포집되는 기준 포집용량 이상의 증발가스를 외부로 방출시키기 위한 에어 니플(23)이 형성된다.
또한, 상기 캐니스터(20)의 증발가스 방출부(26)에는 에어 니플(23) 외에 에어 보조니플(24)이 형성된다.
더 상세하게는, 상기 에어 보조니플(24)은 증발가스 배출시 저항 역할을 할 수 있도록 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경으로 구비되어, 상기 캐니스터(20)의 증발가스 방출부(26)에서 에어 니플(23)과 소정 거리로 이격된 위치에 형성된다.
바람직하게는, 상기 에어 니플(23) 및 에어 보조니플(24)은 상기 캐니스터(20)의 증발가스 방출부(26)에 일체로 사출되거나, 또는 별도의 성형품으로 제작되어 캐니스터(20)의 증발가스 방출부(26)에 장착될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 캐니스터(20)의 로딩 니플(21)에는 연료탱크(10)로부터 연장된 가스유입관(11)이 연결되어, 연료탱크(10) 내의 연료 증발가스가 가스유입관(11)과 로딩 니플(21)을 통해 캐니스터(20) 내의 활성탄(미도시됨)에 흡착되며 포집될 수 있고, 또한 상기 퍼지 니플(22)에는 엔진 흡기계(30)로 연장되는 가스퍼지관(12)이 연결되어, 캐니스터(20) 내에 포집된 증발가스가 퍼지 니플(22)과 가스퍼지관(12)을 통해 엔진 흡기계(30)로 퍼지될 수 있다.
특히, 상기 에어 니플(23)과 에어 보조니플(24) 사이에는 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 장착되는 바, 이 3방향 솔레노이드 밸브(40)는 상기 에어 니플(23)과 연통 가능하게 연결되는 제1개폐포트(41)와, 상기 에어 보조니플(24)과 연통 가능하게 연결되는 제2개폐포트(42)과, 외기와 연통되는 외기포트(43)를 갖는 구조로 구비되고, 제어기(60)의 제어 신호에 의하여 온 또는 오프된다.
상기 제어기(60)는 상기 에어 보조니플(24)과 외기포트(43) 간을 연통시키는 동시에 상기 에어 니플(23)과 외기포트(43) 간을 차단시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 온 제어하거나, 상기 에어 니플(23)과 외기포트(43) 간을 연통시키는 동시에 상기 에어 보조니플(24)과 외기포트(43) 간을 차단시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 오프 제어하도록 구성된다.
이를 위해, 상기 제어기(60)는 연료탱크 압력센서(61)와, 외기온 센서(62)와, 차속센서(63)와, 연료탱크 내의 연료 레벨을 검출하는 연료센더(64)로부터 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 온 또는 오프 제어 판단을 위한 검출 신호를 수신하도록 구성된다.
이때, 상기 에어 보조니플(24)과 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 제2개폐포트(42) 간에는 증발가스 배출시 저항 역할을 할 수 있도록 한 저항유도용 호스(50)가 연결된다.
바람직하게는, 상기 에어 보조니플(24)이 증발가스 배출시 저항 역할을 할 수 있도록 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경으로 구비될 뿐만 아니라, 상기 저항유도용 호스(50)와 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 제2개폐포트(42)도 증발가스 배출시 저항 역할을 할 수 있도록 상기 에어 보조니플(24)과 동일한 직경이거나 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경으로 구비된다.
한편, 상기 저항유도용 호스(50)의 내부에는 상기 에어 보조니플(24)로부터 3방향 솔레노이드 밸브(40)로의 증발가스 흐름만을 허용하는 체크밸브(52)가 장착된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 캐니스터 모듈에 대한 작동 흐름을 살펴보기로 한다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 온 상태에서 증발가스의 배출이 최소화되는 것을 도시한 요부 확대 단면도이다.
차량의 정차 조건 즉, 차속센서(63)의 차속 미검출 조건 등에서, 상기 제어기(60)의 전류 제어 신호에 의하여 도 6에 도시된 바와 같이 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 온으로 작동될 수 있다.
상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 온으로 작동되면, 주지된 바와 같이 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 내부에 존재하는 플런저(44)가 자력에 의하여 스프링(45)을 압축시키면서 하방향으로 당겨지게 되어, 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)가 서로 연통되는 동시에 제1개폐포트(41)가 밀폐되는 상태가 된다.
더 상세하게는, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 온 작동에 의하여 상기 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)가 서로 연통됨으로서, 상기 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)가 외기포트(43)를 통하여 대기와 연통되는 상태가 되고, 이와 함께 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)가 플런저(44)에 의하여 밀폐됨에 따라 에어 니플(23)의 출구가 기밀 유지 가능하게 차단되는 상태가 된다.
이에, 상기 캐니스터(20)로부터 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 기존과 같이 에어 니플(23)을 통해 방출되지 못하고, 도 6에 화살표로 지시한 바와 같이 상기 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)를 차례로 통과하여 외기로 방출될 수 있다.
위와 같이 증발가스가 외기로 방출될 때, 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경을 갖는 에어 보조니플(24)이 증발가스 배출시 저항 역할을 하고, 더불어 상기 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)도 증발가스 배출시 저항 역할을 하게 됨으로써, 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있고, 증발가스 과다 방출로 인한 연료냄새를 방지할 수 있다.
첨부한 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 오프 상태에서 연료탱크의 이상압력이 해소되는 것을 도시한 요부 확대 단면도이다.
상기 연료탱크 압력센서(61)의 검출 신호를 기반으로, 연료탱크 내의 압력이 기준압력에 비하여 높은 과다 정압이거나, 기준압력에 비하여 낮은 과다 부압인 경우, 상기 제어기(60)의 전류 제어 신호에 의하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 오프로 유지되거나 작동될 수 있다.
상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 오프 상태가 되면, 주지된 바와 같이 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 내부에 존재하는 플런저(44)가 스프링(45)의 탄성복원력에 의하여 상방향으로 상승하게 되어, 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 제1개폐포트(41)와 외기포트(43)가 서로 연통되는 동시에 제2개폐포트(42)가 밀폐되는 상태가 된다.
이에, 상기 연료탱크(10) 내의 압력이 기준압력 대비 과다 정압인 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 오프 작동에 의하여 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)와 외기포트(43)가 서로 연통됨으로써, 연료탱크(10) 내의 과다 정압이 도 7에 화살표로 지시된 바와 같이 에어 니플(23)과 제1개폐포트(41)와 외기포트(43)를 통하여 용이하게 해소될 수 있다.
반면, 상기 연료탱크(10) 내의 압력이 기준압력 대비 과다 부압인 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 오프 작동에 의하여 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)와 외기포트(43)가 서로 연통됨으로써, 도 8에 화살표로 지시된 바와 같이 외기포트(43)와 제1개폐포트(23)와 에어 니플(23)을 통하여 외기가 연료탱크(10) 내로 작용하여 연료탱크(10) 내의 과다 부압이 용이하게 해소될 수 있다.
첨부한 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 3방향 솔레노이드 밸브의 온 상태에서 엔진 부압과 관련된 ODB 진단이 이루어지는 것을 나타낸다.
상기 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 엔진 부압에 의하여 엔진 흡기계(30)로 연소 가능하게 퍼지되는지 여부, 그리고 엔진 부압이 캐니스터(20) 및 연료탱크(10)로 용이하게 작용하는지 여부 등을 확인하기 위한 ODB 진단이 용이하게 이루어질 수 있다.
이를 위해, 상기 제어기(60)의 전류 제어 신호에 의하여 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 온으로 작동될 수 있다.
이에, 상기와 같이 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 온 작동에 의하여 상기 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)가 서로 연통되고, 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)가 플런저(44)에 의하여 밀폐됨에 따라 에어 니플(23)의 출구가 기밀 유지 가능하게 차단되는 상태가 된다.
이때, 상기 외기포트(43)를 통하여 외기가 제2개폐포트(42)와 저항유도용 호스(50)로 흐르게 되지만, 도 9에 화살표로 지시된 바와 같이 저항유도용 호스(50) 내의 체크밸브(52)에 의하여 에어 보조니플(24)로 흐르지 못하게 되어, 결국 연료탱크(10)가 외기와 차단되는 상태가 된다.
이와 함께, 상기 외기포트(43)를 통하여 외기가 3방향 솔레노이드 밸브(40)내로 유입되더라도, 상기 제1개폐포트(41)가 플런저(44)에 의하여 밀폐된 상태이므로, 제1개폐포트(41)와 연결된 에어 니플(23)로 흐르지 못하게 되어, 결국 연료탱크(10)가 외기와 차단되는 상태가 된다.
따라서, 엔진 부압이 도 10에 화살표로 지시한 바와 같이, 연료탱크(10), 가스유입관(11), 로딩 니플(21), 캐니스터(20), 퍼지 니플(22), 가스퍼지관(12)을 통하여 엔진 흡기계(30)로 작용할 수 있으므로, 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 엔진 부압에 의하여 엔진 흡기계(30)로 연소 가능하게 퍼지되는지 여부, 그리고 엔진 부압이 캐니스터(20) 및 연료탱크(10)로 용이하게 작용하는지 여부 등을 확인하기 위한 ODB 진단이 용이하게 이루어질 수 있다.
여기서, 본 발명의 캐니스터모듈에 대한 작동 제어예를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 11은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 증발가스 배출을 최소화하기 위한 제어 순서도이다.
먼저, 차량이 고온 및 고지대 조건에서 주행하는지 여부를 판단한다.
이를 위해, 연료탱크의 내부온도 및 압력이 일정 수준 이상일 때
이를 위해, 상기 제어기(60)에서 연료탱크 압력센서(61)와 외기온 센서(62)의 검출 신호를 기반으로, 연료탱크 압력이 기준압력을 초과하는지 여부와 외기온이 기준온도를 초과하는지 여부를 판단한다(S101).
또한, 상기 제어기(60)에서 차속센서(63)의 검출 신호를 기반으로, 차량의 정지 여부를 판단한다(S102).
상기한 단계 S101 및 S102에서의 판단 결과, 연료탱크 압력이 기준압력을 초과하고, 외기온이 기준온도를 초과하며, 차속 미검출로 인한 차량 정지 조건인 것으로 결정되면, 상기 제어기(60)의 전류 제어 신호에 의하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)가 온으로 작동된다(S103).
이때, 엔진열 및 배기열 뿐만 아니라 지열 등과 같은 외부열로 인하여 연료탱크(10)의 내부온도 및 압력이 상승하는 경우, 연료탱크(10) 내에 충진된 연료의 증발가스량이 증가함에 따라 상기 캐니스터(20)로 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 유입될 수 있다.
따라서, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 온 작동에 의하여 상기 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)가 서로 연통됨으로서, 상기 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)가 외기포트(43)를 통하여 대기와 연통되는 상태가 되고, 이와 함께 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)가 플런저(44)에 의하여 밀폐됨에 따라 에어 니플(23)의 출구가 기밀 유지 가능하게 차단되는 상태가 된다.
이에, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 유입된 후, 캐니스터(20)로부터 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 기존과 같이 에어 니플(23)을 통해 방출되지 못하고, 도 6에 화살표로 지시한 바와 같이 상기 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)를 차례로 통과하여 외기로 방출될 수 있다(S104).
위와 같이 증발가스가 외기로 방출될 때, 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경을 갖는 에어 보조니플(24)이 증발가스 배출시 저항 역할을 하고, 더불어 상기 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)도 증발가스 배출시 저항 역할을 하게 됨으로써, 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있고, 증발가스 과다 방출로 인한 연료냄새를 방지할 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)에서 차속센서(63)의 검출 신호를 기반으로, 차량이 주행 중인지 여부를 판단하고(S105), 차량의 주행 중인 것으로 결정되면, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 다시 오프 제어한다(S105).
이에, 차량 주행 중에는 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 유입된 후, 캐니스터(20)로부터 기준 포집용량을 초과하는 증발가스가 기존과 같이 에어 니플(23)을 통해 원활하게 방출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 모듈의 작동 제어예에 따르면, 연료탱크의 내부온도 및 압력이 일정 수준 초과할 때, 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 온으로 제어하여 캐니스터(20)의 에어 보조니플(24)이 외기와 연통되도록 함으로써, 증발가스의 외부 방출량을 최소화시킬 수 있고, 주유 등을 위하여 하차한 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있는 연료냄새를 방지할 수 있다.
첨부한 도 12은 본 발명에 따른 자동차용 캐니스터 모듈의 연료 주유시 제어 순서도이다.
먼저, 연료탱크에 연료를 주유하는 주유모드 인지 여부를 판단한다(S201).
상기 주유모드는 상기 제어기(60)에서 연료탱크 내의 연료량을 검출하는 연료센더(64)의 검출 신호를 기반으로 판정될 수 있다.
예를 들어, 상기 차속센서(63)의 차속 미검출 조건 상태에서 상기 연료센서(64)의 검출 신호를 기반으로 연료변화량이 일정량 이상 변화된 것으로 확인되면, 상기 제어기(60)에서 주유모드로 인식할 수 있다.
이어서, 상기 제어기(60)에서 상기 연료센더의 검출 신호를 기반으로 연료탱크(10)에 연료가 주유중인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 오프로 제어한다(S202).
이에, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 오프 작동에 의하여 상기 에어 보조니플(24)에 비하여 큰 직경을 갖는 에어 니플(23)과 제1개폐포트(41)와 외기포트(43)가 서로 연통되는 상태가 되어, 연료탱크(10) 내의 압력이 용이하게 해소될 수 있고, 그에 따라 연료탱크(10)에 대한 연료 주입이 원활하게 이루어질 수 있다(S103).
다음으로, 상기 제어기(60)에서 상기 연료센더(64)의 검출 신호를 기반으로 연료탱크(10)에 연료가 풀 주유되었는지 여부를 판단한다(S104).
연이어, 상기 제어기(60)에서 상기 연료센더(64)의 검출 신호를 기반으로 연료탱크에 연료가 풀 주유된 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 온으로 제어한다(S105).
이에, 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)의 온 작동에 의하여 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2개폐포트(42)와 외기포트(43)가 서로 연통됨으로서, 상기 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)가 외기포트(43)를 통하여 대기와 연통되는 상태가 되고, 이와 함께 상기 에어 니플(23)과 연결되는 제1개폐포트(41)가 플런저(44)에 의하여 밀폐됨에 따라 에어 니플(23)의 출구가 기밀 유지 가능하게 차단되는 상태가 된다(S106).
따라서, 연료 풀 주유시 상기 3방향 솔레노이드 밸브(40)를 온으로 제어하여 상기 에어 니플(23)에 비하여 작은 직경을 갖는 에어 보조니플(24)과 저항유도용 호스(50)와 제2개폐포트(42)가 외기포트(43)를 통하여 대기와 연통되는 상태가 되도록 함으로써, 연료탱크(10) 내의 압력 해소가 지연되거나 방해될 수 있고, 그에 따라 연료탱크(10)에 연료가 풀 주입된 상태에서 더 이상의 연료가 주입되는 연료 과주입 현상을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명을 하나의 실시예로 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 하기의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.
10 : 연료탱크 11 : 가스유입관
12 : 가스퍼지관 13 : 가스배출관
14 : 캐니스터 클로즈드 밸브 15 : 에어필터
20 : 캐니스터 21 : 로딩 니플
22 : 퍼지 니플 23 : 에어 니플
24 : 에어 보조니플 26 : 증발가스 방출부
30 : 엔진 흡기계 40 : 3방향 솔레노이드 밸브
41 : 제1개폐포트 42 : 제2개폐포트
43 : 외기포트 44 : 플런저
45 : 스프링 50 : 저항유도용 호스
52 : 체크밸브 60 : 제어기
61 : 연료탱크 압력센서 62 : 외기온 센서
63 : 차속센서 64 : 연료센더

Claims (10)

  1. 캐니스터의 증발가스 방출부에 장착되는 에어 니플;
    상기 에어 니플에 비하여 작은 직경으로 구비되어, 상기 캐니스터의 증발가스 방출부에 에어 니플과 이격되게 형성되는 에어 보조니플;
    상기 에어 니플과 연결되는 제1개폐포트와, 상기 에어 보조니플과 연결되는 제2개폐포트과, 외기와 연통되는 외기포트를 갖는 3방향 솔레노이드 밸브;
    상기 에어 보조니플과 제2개폐포트 간에 연결되는 저항유도용 호스; 및
    상기 에어 보조니플과 외기포트를 연통시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하거나, 상기 에어 니플과 외기포트를 연통시키기 위하여 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프 제어하는 제어기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항유도용 호스와 제2개폐포트는 상기 에어 보조니플과 동일한 직경이거나 상기 에어 니플에 비하여 작은 직경으로 구비된 것임을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항유도용 호스의 내부에는 상기 에어 보조니플로부터 3방향 솔레노이드 밸브로의 증발가스 흐름만을 허용하는 체크밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어 니플 및 에어 보조니플은 상기 캐니스터의 증발가스 방출부에 일체로 사출되거나 별도의 성형품으로 제작되어 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    연료탱크 압력센서와, 외기온 센서와, 차속센서와, 연료센더로부터 3방향 솔레노이드 밸브의 온 또는 오프 제어 판단을 위한 검출 신호를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 연료탱크 압력센서와 외기온 센서의 검출 신호를 기반으로 연료탱크 압력이 기준압력을 초과하거나 외기온이 기준온도를 초과한 것으로 판정되고, 상기 차속센서의 검출 신호를 기반으로 차량이 정지상태인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기에 의한 3방향 솔레노이드 밸브의 온 제어시, 연료탱크에 대한 엔진 부압의 작용 유무를 진단하기 위한 OBD 진단이 가능하도록 캐니스터의 에어 니플이 외기와 차단되는 동시에 에어 보조니플이 체크밸브에 의하여 외기와 차단되는 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차속센서의 검출 신호를 기반으로 차량이 주행상태인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프 상태로 유지시키거나 온 상태에서 오프로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 연료센더의 검출 신호를 기반으로 연료탱크에 연료가 주유중인 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 오프로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 연료센더의 검출 신호를 기반으로 연료탱크에 연료가 풀 주유된 것으로 판정되는 경우, 상기 3방향 솔레노이드 밸브를 온으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 캐니스터 모듈.
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