KR100236136B1 - 차량용 탱크 환기 시스템 및 작동성 시험 방법 - Google Patents
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Abstract
탱크 환기 시스템은 제어 가능 차단 밸브(AV)에 의해 차단될 수 있는 환기 라인(BL)을 갖는 흡착 필터(AF)를 갖는다. 차단 환기 밸브는 작동성을 점검하기 위해 시스템내에 저압 및 과도 압력을 형성하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 작동성에 관한 특히 신뢰성 있는 정보가 얻어질 수 있다.
Description
[발명의 명칭]
차량용 탱크 환기 시스템 및 작동성 시험 방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 차량 탱크 환기 시스템 및 그러한 시스템의 작동성 점검 방법에 관한 것이다.
[종래기술]
탱크 환기 시스템은 일반적으로 연료 탱크와, 연료 증기가 흡기관내의 저압의 도움으로 배출될 수 있도록 내연기관의 흡기관에 연결된 탱크 환기 밸브를 갖는다. 통상적으로 탱크 내의 연료 위의 부피는 직접 배출되지 않고, 흡착 필터, 통상적으로 활성 탄소 필터가 탱크와 탱크환기 밸브 상에 연결된다. 이 활성 탄소 필터는 흡기관에 의한 배출이 발생되지 않을 때, 예로서 내연기관이 정지되거나 탱크 환기 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 연료를 흡착한다.
탱크 환기 시스템은 누수를 일으키거나 탱크 환기 밸브가 올바르게 작동되지 않을 위험성이 있다. 이러한 종류의 시스템의 작동성은 차량의 작동 동안에 반복적으로 점검되어야 한다.
차량 탱크 환기 시스템의 작동성을 점검하기 위한 가장 중요한 방법은 캘리포니안 엔바이런멘탈 오소리티 CARB의 제안에 기초하였다. 이 방법에 따라, 탱크 환기 밸브가 개방되었을 때에 람다 콘트롤러가 제어된 값으로 수정을 수행해야만 하는지 점검되었다. 이것은 연료 증기를 가진 공기가 탱크 환기 시스템으로부터 배출될 때에는 항상 그러하다. 그러나, 흡착 필터는 완전히 재생될 수 있고, 탱크내의 연료는 완전히 탈기될 수 있다. 탱크 환기 밸브가 개방될 때, 람다 제어의 조정된 값에 따라 내연기관의 분사 밸브에 공급된 것외에는 더 이상의 연료가 공급되지 않는다. 탱크 환기 시스템에 의해 연료가 공급되는 경우에, 즉, 람다 콘트롤러가 수정을 수행할 필요가 없을 때에, 탱크 환기 시스템이 누수를 일으키는 것인지 또는 상기 이유로 연료가 공급되지 않는지 불분명하다. 이 질문에 답하기 위해서, 알려진 방법에 따라 연료 온도 센서가 예정 최소 연료 온도가 초과되었음을 알리고, 탱크 레벨 센서가 차량 탱크가 충전되었음을 알릴 때에만 람다 콘트롤러에 의한 신호의 평가가 일어난다. 탱크 환기 밸브가 개방되고 람다 콘트롤러의 수정이 일어날 때 흡입된 연료 증기는 어떤 경우에도 시스템내에 존재한다고 가정된다. 그러나, 이 방법으로는 탱크내에 실제로 완전히 탈기된 연료가 있고, 동일 종류의 연료가 재충전되며 흡착 필터가 대체로 재생되더라도 부적절한 결정이 반복적으로 발생된다. 따라서, 가능한 오류가 적은 차량 탱크 환기 시스템의 작동성을 점검하는 방법의 문제가 여전히 존재한다.
[발명의 설명]
본 발명에 따른 차량용 탱크 환기 시스템은 다음의 부품을 갖는다.
- 연료 탱크
- 필터 라인을 거쳐 연료 탱크에 연결되고 제어 가능 차단 밸브를 가진 환기 라인을 갖는 흡착 필터와,
- 흡착 필터를 밸브 라인을 거쳐 내연기관의 흡기관에 연결시키는 탱크 환기 밸브.
상기 시스템은 흡착 필터의 환기 라인이 제어된 방법으로 차단될 수 있다는 점에서 공지의 시스템과 구별된다. 이것은 시스템의 작동성을 점검하기 위해 아래에 기술된 본 발명에 따른 방법을 허용한다. 이 방법은 흡착 필터의 환기 라인을 차단하는 개념을 갖는다.
차량 탱크 환기 시스템의 작동성 점검을 위한 본 발명에 따른 방법은
- 시스템의 흡착 필터의 환기 라인이 차단되고,
- 시스템의 탱크 환기 밸브가 개방되며,
- 저압이 탱크내에 증가되는지 측정하고, 그런 경우에는 시스템이 작동되고 있다고 결론짓는 방법으로 작동된다. 시스템의 밀폐성과 여러 가지 밸브의 저압 작동성 뿐만 아니고 모든 밸브의 완전한 작동성을 점검하기 위해, 채택된 추가적 공정은
- 시스템의 흡착 필터의 환기 라인이 차단되고,
- 최소 과도 압력이 탱크내에 형성되고, 시스템이 연결된 내연기관이 낮은 공기 유량으로 작동될 때까지 탱크 환기 밸브가 개방되며,
- 탱크 환기 밸브가 개방될 때 람다 콘트롤이 희박하게 되는 방향으로 수정을 행해야만 하는지 점검하고, 만약 그럴 경우에는 시스템이 작동한다고 결론짓는 것이다.
환기 라인을 차단하는 가능성은 설정될 시스템의 작동성 점검을 위해 충분히 큰 과도 압력과 저압을 허용한다.
환기 라인을 위한 차단 소자가 고장난 경우, 과도한 고압이 형성되지 않도록, 차단 소자는 과도 압력 및 저압 보호 밸브를 갖는다. 차단 소자의 작동성은 저압이 증가할 때 환기 라인을 다시 해제하므로써 점검될 수 있다. 저압이 현저히 떨어지면, 차단 소자가 올바로 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 차단 환기 밸브를 구비한 흡착 필터를 갖는 탱크 환기 시스템의 다이어그램.
제2도는 필터의 비복귀 밸브 작동성의 점검 방법의 설명을 위한 비복귀 밸브를 가진 공지의 흡착 필터의 다이어그램.
제3도는 저압 및 과도 압력 점검을 위해 작동되는 차량 탱크 환기 시스템의 작동성 점검의 방법을 설명하는 플로우 다이어그램.
[실시예의 설명]
제1도는 연료 탱크(KT), 흡착 필터(AF) 및 탱크 환기 밸브(TEV)를 갖는 탱크 환기 시스템의 다이어그램이다. 탱크 환기 밸브는 흡착 필터(AF)를 내연기관(도시하지 않음)의 흡기관(SR)에 연결하는 밸브 라인(VL)내에 위치된다. 밸브 라인은 드로틀 플랩 뒤의 흡입 공기의 흐름 방향(L)으로 향한다. 그 결과, 흡착 필터(AF)를 효과적으로 세척하기 위해 밸브 라인내의 저압을 얻는 것이 가능하다. 폐쇄된 드로틀 플랩과 비교적 회전 속도로, 저압은 수백 hpa 까지 떨어진다.
흡착 필터(AF)는 필터 라인(FL)을 경유하여 연료 탱크(KT)에 연결된다. 연료 탱크내의 연료가 증발하면, 탈기 연료는 흡착 필터(AF)내의 활성 탄소에 의해 흡수된다. 필터 라인(FL)과 밸브 라인(VL)으로부터 이탈되어, 환기 라인(BL)은 흡착 필터로 향한다. 흡착 필터(AF)가 탱크 환기 밸브(TEV)를 가진 밸브 라인을 거쳐 배출되면 공기는 이 환기 라인(BL)을 통해 흐른다. 그 결과, 활성 탄소는 재생된다. 탱크 환기 밸브가 폐쇄되는 작동 단계 또는 엔진의 정지 단계에서, 활성 탄소는 연료를 다시 흡수한다.
제1도에 도시된 탱크 환기 시스템은 특히 신뢰성있는 방법으로 작동성을 점검할 수 있는 디자인을 갖는다. 아직 더 설명해야 할 추가적 부품은 대기압과 관련하여 탱크내의 압력 차이를 측정하는 압력차 미터(DDM)과, 환기 라인(BL)의 제어 가능 차단을 위한 차단 밸브이다. 차단 밸브(AV)는 제어 유닛(SG)에 의해 방출되는 신호를 사용하여 개폐될 수 있다. 어떤 기준에 따라 신호가 방출되는가 하는 것을 제3도에 따라 설명한다.
차단 밸브(AV)가 올바르게 작동되지 않을 때 과도하게 높거나 낮은 압력이 탱크 환기 시스템에 형성될 수 있도록, 보호 밸브 배열(SVA)의 라인은 환기 라인(BL)에 이르는데, 보호 밸브 배열은 과도 압력과 저압 보호 밸브를 갖는다. 보호 밸브 배열내의 압력은 탱크 환기 시스템에 손상이 과다한 압력에 의해 발생하지 않도록 설정된다.
제2도는 비복귀 밸브 배열이 장착된 흡착 필터(AF2)를 도시한다. 탱크 차단 밸브(TSV)는 특정 과도 압력, 예로서 30hPa 가 연료 탱크(KT)내에서 초과되면 연료 개스가 흡착 필터(AF)내로 통과하도록 보장한다. 이 탱크 차단 밸브(TSV)가 저압의 경우에 탱크의 환기를 방지하기 때문에, 예로서 30hPa의 저압에서 탱크내로 개방되는 탱크 환기 밸브(TBV)가 추가로 존재한다. 흡착 필터(AF)로부터 흡기관(SR)내로 증발하는 연료 증기를 막기 위하여, 압력이 50 hPa 보다도 적게 강하되는 경우에 특정 저압이 형성될 때까지 통로를 밸브 라인(VL)내로 해제하지 않는 필터 차단 밸브(VL)내로 해제하지 않는 필터 차단 밸브(FSV)가 있다.
제1도에 따른 탱크 환기 시스템에서, 여러 가지 오류가 발생될 수 있다. 따라서, 모든 부품이 누수를 일으킬 수 있다. 탱크 환기 밸브(TEV)와 차단 밸브(AB)는 작동 불능으로 될 수 있다. 제2도의 흡착 필터(AF2)에서, 비복귀 밸브는 작동 불능으로 될 수 있다.
제3도를 참조하여, 제1도의 탱크 환기 시스템의 작동성이 점검되는 방법을 설명한다. 그 방법은 또한 오류가 제2도의 흡착 필터(AF2)내에 위치되도록 허용한다.
제3도의 방법이 시작된 후에, 환기 라인(BL)은 단계(S1)에서 차단되는데, 단계(S1)는 차단 밸브(AV)의 작동에 의해 발생된다. 환기 밸브의 차단 단계는 아래에 설명되는 프로세스 변수에 대한 결정 단계이다.
단계(S2)에서는, 단계(S3)와 단계(S9)에서의 저압 점검이 수행되어야 하는지 조사된다. 그러한 점검은 고정된 시간 간격으로 일어날 수 있다. 저압으로 점검되지 않으면, 과도 압력을 사용하는 단계(S10 내지 S16)가 단계(S2) 뒤에 일어난다. 과도 압력을 사용하는 점검은 고정 시간 간격으로 발생하거나, 저압 점검 후에 발생할 수 있다.
단계(S3)에 따라, 탱크 환기 밸브(TEV)가 개방된다. 환기 라인(BL)이 폐쇄되면, 탱크 환기 시스템이 밀폐되는 한 그 안에 저압이 증가된다. 이것을 결정하기 위해, 압력차 미터(DDM)에 의해 측정된 압력은 단계(S4)내에서 조사된다. 예정 임계차{예로서 50 hPa(저압)}가 위의 절대치를 갖는 저압이 얻어지지 않는다는 것이 단계(S5)에서 분명하면 단계(S6)에서 고장 보고가 표시된다. 어떤 작동 상태에서, 예로서 최고 부하 상태에서 평가가 제외될 수 있는데, 그때 부터는 거의 대기압이 흡기관에서 주도하며 실질적 저압은 탱크 환기 시스템내에 발생하지 않는다.
단계(S6)에서 고장 보고가 표시된 후에는 프로세스가 종료된다. 그렇지 않으면, 차단 밸브(AV)를 개방하므로써 환기 라인이 해제되는 단계(S7)가 뒤따른다. 단계(S8)에서, 압력차 미터(DDM)에 의해 측정된 저압의 값이 강하되는지 점검된다. 만약 그렇다면, 그 방법이 종료된다. 그렇지 않으면, 단계 (S9)에서, 차단 밸브(AV)가 더 이상 올바르게 개방되지 않는 것을 나타내는 고장 보고가 표시된다. 시스템의 누수 및 부적절한 기능은 단계(S1 내지 S9)에 의해 완전히 점검될 수 있다.
저압에서의 점검이 발생된 후에 단계(S2)에서 과도 압력에서의 람다 수정 점검으로의 절환이 발생되면, 탱크 환기 밸브가 단계(S10)에서 폐쇄되고 환기 라인 (BL)은 차단 밸브(AV)를 폐쇄하므로써 차단된다. 단계(S11)에서, 압력차 미터(DDM)에 의해 검출된 연료 탱크(KT)에 대한 압력차가 조사된다. 그 후에, 예정 임계치, 예로서 30hPa 보다 위인 과도 압력이 존재하는지 점검된다(단계(S12). 그렇지 않다면, 단계(S11, S12)는 상기 임계치 위의 과도 압력이 얻어질 때까지 또는 단계(S11, S12) 사이의 단계(S13)에서 점검 상태가 종료되었다고 결정될 때까지 반복된다. 여기에서, 그것은 예정 과도 압력에 도달되었는지에 대한 점검의 시작 이후의 시간 간격의 종료의 경우일 수 있다. 점검 상태의 종료가 발생되면, 방법의 종료가 즉시 도달된다. 어떤 경우에(예로서 탈기 연료에 의해) 과도 압력이 형성되지 않으므로, 압력 임계치에 도달되지 않는 경우가 있을 수도 있다. 따라서, 다음의 점검 단계는 저압 점검에 관한 추가적인 정보만을 제공하며, 자체로서는 고장기준으로서 충분하지 않다.
단계(S12)가 예정 과도 압력이 초과되었음을 나타내면 바로, 단계(S14)에서 탱크 환기 밸브(TEV)가 개방된다. 그 결과, 내연기관은 분사된 연료에 추가하여 연료가 갑자기 공급된다. 그러면 람다 제어는 분사될 연료의 양을 감소시켜야만 한다. 단계(S15)에서는, 단계(S14)에서 탱크 환기 밸브의 개방으로 람다 제어에 희박성 수정이 요구되는지 점검된다. 그럴 경우에는, 탱크 환기 시스템이 예상된 방법으로 연료를 제공했음이 다시 확인된다. 그러면 방법의 종료가 도달된다. 그렇지 않으면, 단계(S16)에서 고장 보고가 표시된다. 앞의 저압 점검이 이미 고장을 표시했다면, 이번에는 연결 라인 흡기관 탱크 환기 밸브에 파열이 있음이 입증된다.
탱크 환기 밸브 TEV가 단계(A14)에서 개방되면, 저압이 탱크 환기 시스템내에 형성된다. 실현 가능한 저압이 연료 탱크(KT)내의 연료로 하여금 증발되게 하고 연료를 밸브 라인(VL)을 통해 흡기관(SR)내로 공급하기에 충분하다. 그러나, 저압이 수십 hPa 아래로 떨어지는 것이 허용되지 않는데, 왜냐하면 연료 탱크(KT)의 파열 위험성이 있기 때문이다. 저압은 보호 밸브 배열(SVA)에 의해 제한된다. 그러나, 탱크 환기 시스템에서의 람다 수정 점검을 위해 어떤 경우에도 연료 증기가 이용가능해야 하는 것을 보장하기 위해, 과도 압력이 탱크내에 존재할 때에만 점검이 수행된다. 그러나, 이미 상기한 바와 같이 이 과도 압력은 차단된 환기라인(BL)에도 불구하고 모든 경우에 보장될 수 없다.
상기 방법 사이클은 동시에 제2도의 비복귀 밸브(TSV, TBV 및, FSV)를 가진 흡착 필터(AF2)의 작동성을 점검한다. 단계(S5)에서 예상 저압이 형성되는 것이 분명하면, 그것은 밸브(TSV, FSV)가 깨끗함을 나타낸다. 예상되는 저압이 형성되지 않으면, 이 두 밸브중의 어느 하나가 막혔거나 탱크 환기 밸브(TEV) 또는 시스템이 누수되고 있다. 환기 라인(BL)이 개방되었을 때에 탱크(KT)내의 압력이 허용 가능 값 위로 상승되면, 비복귀 밸브(TSV)는 막힌다. 환기 라인(BL)이 개방되었을 때, 탱크내의 압력이 강하되면 탱크 환기 밸브(TBV)가 막힌다. 대응 방법으로 보호 밸브 배열(SVA)의 기능 점검이 역시 가능하고, 절대치가 보호 압력의 값을 초과하는 저압 또는 과도 압력은 발생하지 않을 것이다.
결론적으로, 차단 환기 라인을 갖는 것이 탱크 환기 시스템에 중요하며, 시스템의 작동성을 점검하는 방법이 차단 환기 라인을 사용하여 가능하다는 것을 주의해야 하며, 그 방법은 특히 저압으로 작동되고 추가적으로 과도 압력으로 작동된다. 충분히 높은 압력이 양측에 형성되고, 특히 과도 압력 또는 저압이 주도할 것인가가 제어될 수 있다는 것이 중요하다. 비복귀 밸브를 가지며 차단 밸브(AV)를 갖지 않는 제2도에 따른 흡착 필터(AF2)를 갖는 탱크 환기 시스템내의 연료 탱크(KT)내에 과도 압력 또는 저압이 주도하는 것이 가능하지만, 압력은 신뢰성 있게 설정될 수 없다. 점검이 과도 압력에서 람다 제어의 희박성 수정을 검토하는 것에만 기초하면, 예로서 과도 압력이 누수로 인해 형성되지 않는지 또는 탱크내에 탈기 연료가 있는지 분명하지 않다.
Claims (5)
- 흡기관이 장착된 내연기관을 갖는 자동차용 탱크 환기 시스템에 있어서, 연료 탱크와, 흡착 필터와, 상기 연료 탱크를 상기 흡착 필터에 연결하는 필터 라인과, 상기 흡착 필터에 연결된 환기 라인과, 상기 환기 라인내에 배치된 제어 가능 차단 밸브와, 상기 흡착 필터를 상기 흡기관에 연결하는 밸브 라인과, 상기 밸브 라인을 상기 흡기관을 향해 개방 및 폐쇄시키기 위해, 상기 밸브 라인내에 장착되는 탱크 환기 밸브와, 상기 차단 밸브를 폐쇄시키고 상기 탱크 환기 밸브를 개방시키기 위한 제어 수단 및, 상기 차단 밸브가 폐쇄되고 상기 탱크 환기 밸브가 개방될 때, 탱크내에 저압이 형성되는지 측정하여 상기 시스템이 작동중이라는 결론을 제공하는 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 탱크 환기 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 차단 밸브에 과도 압력 및 저압 보호 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 탱크 환기 시스템.
- 탱크 환기 밸브를 거쳐 연료 탱크를 내연기관의 흡기관에 연결하는 환기 라인을 갖는 흡착 필터를 구비한 차량 탱크 환기 시스템의 작동성 점검 방법에 있어서, 상기 흡착 필터의 환기 라인을 차단시키는 단계와, 탱크 환기 밸브를 개방시키는 단계 및, 탱크내에 저압이 형성되는지 측정하고, 저압이 형성되면 시스템이 작동된다고 결론짓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 탱크 환기 시스템의 작동성 점검 방법.
- 제3항에 있어서, 저압이 형성되면 환기 라인을 다시 개방하는 단계와, 저압이 소멸될 때마다 환기 라인용 차단 밸브가 올바르게 작동하는 것으로 결론짓는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 탱크 환기 시스템의 작동성 점검 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 흡착 필터의 환기 라인을 차단시키는 단계와, 최소 과도 압력이 탱크내에 형성되고 내연기관이 낮은 유속으로 작동될 때까지 탱크 환기 밸브를 폐쇄된 상태로 유지한 단계와, 탱크 환기 밸브가 개방될 때 람다 콘트롤러가 희박성 방향으로 수정을 수행해야 할 것인지 점검하고, 수정이 수행되야 할 경우 시스템이 작동된다고 결론짓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 탱크 환기 시스템의 작동성 점검 방법.
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