KR100265312B1 - 내연기관 연료 탱크용 공기보급장치 - Google Patents

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Abstract

공지된 공기 보급 장치는 차단 밸브에 의해 제어되는 공기 보급 도관에 의해대기로 연결된 흡수 필터를 갖는다. 제어시의 장애로 인해서 연료 탱크, 각종 도관및 흡수 필터 내에 압력이 누적됨에 따라서 탱크 공기 보급 장치 밸브 및 차단 밸브가 폐쇄되어 손상을 입힐 수 있다.
차단 밸브(51, 51')의 자기 회로(54)에 적합한 설계는 흡수 필터(1) 내에서소정의 압력 이상으로 발생된 압력이 차단 밸브(51, 51')를 개방시키기에 충분한 압력을 제공하여, 어떠한 손상도 없이 압력의 경감을 도모하는 것이다.
본 발명의 신규한 공기 보급 장치는, 특히 차량의 내연 기관에 사용하기 위한 용도로 적당하다.

Description

[발명의 명칭]
내연기관 연료 탱크용 공기보급장치
[선행 기술]
본 발명은 청구범위 제1항의 총괄적 형태의 내연 기관 연료 탱크용 공기보급 장치를 기본으로 하고 있다. 예를 들어, 활성탄 필터와 같은 흡수 필터를 구비하고, 연료 탱크로부터 대기 중으로 연료 증기가 빠져나가는 것을 방지하는 공기 보급 장치는 공지되어 있다(독일 특허출원 제 0S 40 03 751호). 연료 증기는 연료가 대기압에 종속되는 포화 온도를 초과하는 즉시 발생한다. 초기에는 최저 포화 온도의 일부 연료가 증발하게 된다. 연료 온도가 상승하거나 대기압이 낮아짐에 따라 연료 증발 속도가 빨라진다. 연료 증기는 환경을 심각하게 오염시키고, 특히 흡입시 사람의 건강을 해친다.
흡수 필터는 그 내부의, 예를 들어 활성탄이 충전되어 있는 영역에서 종결되는 필터 도관에 의해 연료 탱크에 연결된다. 탱크의 공기 보급 장치에 의해 제어되는 흡입 도관은 흡수 필터를 스로틀(throttle) 하류에 위치하는 내연 기관의 흡입매니폴드 부분에 연결된다.
기관이 동작함에 따라, 스로틀 후방의 흡입 매니폴드 내에 존재하는 진공에의해 연료 증기가 흡입되며, 기관에 공급되어 연소된다. 운휴 기간, 또는 탱크의 공기 보급 밸브가 폐쇄된 경우, 또는 기관의 부하 조건 때문에 흡입 매니폴드 내에축적된 진공이 연료 증기를 배출시키기에 불충분한 경우에 증기는 흡수 필터로 흡입된다.
흡수 필터의 한정된 구조적 공간 때문에 저장 용량이 제한된다. 흡수 필터는, 재생을 위해, 대기에 연결되어 있는 공기 보급 도관을 경유하여 필터로 공급되는 신선한 공기로 세정된다. 흡입 매니폴드 내에 음압(negative pressure)이 형성되고 탱크의 공기 보급 밸브가 개방되면, 신선한 공기는 우선 공기 보급 도관을 제어하는 차단 밸브를 통해서, 연료 증기를 흡입하고 이를 흡입 도관 및 흡입 매니폴드를 통해서 기관으로 공급하는 흡수 필터 내로 흐르게 된다.
차단 밸브와 탱크의 공기 보급 장치 양자 모두가 폐쇄되게 됨에 따라서 기능 및 환경 보호의 이유 때문에, 연료 탱크, 필터 도관 및 흡수 필터는 대기로부터 밀봉되어 있는 단일 유닛을 형성할 필요가 있다. 밀봉 효과를 검사하기 위하여 상기 유닛 내에 음압을 형성한다(독일특허 제 40 03 751 호 참조). 이들 구성 요소 중 하나라도 누출이 있게 되면 외부로부터 이 유닛 안으로 공기가 흘러들어가기 때문에 음압이 유지될 수 없다. 이러한 누출 여부의 진단 후에 차단 밸브를 개방하며, 탱크의 공기 보급 밸브가 개방되게 됨에 따라서, 신선한 공기가 차단 밸브를 거쳐 흡수 필터로 흘러 들어가고, 흡수 필터를 재생한 후 혼합물로서 기관에 공급된다.
이와 같은 차단 밸브를 이동하는 경우, 전기적 영역(electrical region)에 응축물이 누적되어 차단 밸브의 오동작이나 고장을 초래하게 될 위험이 있다.
더욱이, 이와 같은 차단 밸브를 이용하는 경우, 전자기 회로 내의 어떤 장애때문에, 의도하지 않았음에도 밸브가 폐쇄된 채로 유지되게 되고, 탱크의 공기 보급 밸브가 폐쇄되는 경우에는, 연료 탱크, 각종 도관 및 흡수 필터 내에 허용할 수없을 정도로 높은 압력이 조성되어 장애를 초래하게 될 염려가 있다.
흡수 필터 내로 흘러 들어가는 신선한 공기는, 예를 들어 먼지나 지저분한 입자상의 불순물을 포함한다. 이들 불순물은 부분적으로, 예를 들어 밸브 폐쇄 본체 및 밸브 시트의 밀봉면과 같은 차단 밸브의 내부에 부착되게 된다. 밸브가 다시폐쇄되면, 부착물들은 차단 밸브의 반복적인 기밀한 밀봉을 저해하게 된다. 유닛이추가적인 누출 시험을 받는 경우, 음압의 결함이 있는 차단 밸브를 통해서 외부로부터 공기가 유닛으로 들어가게 된다.
공지된 공기 보급 장치(미국 특허 제 41 75 526 호, 미국 특허 제 48 62 856호)에 있어서, 차단 밸브와 대기 사이에서 반경 방향으로 연장된 소립자 필터가 설치되어 있는데, 그 필터는 심지어 최소 크기의 지저분한 입자까지도 걸러낼 수 있을 정도로 매우 미세한 다공 구조이다. 이는 입자 필터에 있어서의 매우 높은 공압 흐름 저항을 초래함과 더불어, 재생용 공기 흐름이 입자 필터에서 바람직하지 못하게 높은 압력 강하를 겪게 되어, 흡수 필터 내에 음압을 초래한다는 단점이 있다.
이 음압은 또한 의도되지 않은 연료의 강한 증발을 초래한다는 단점도 있다. 또 다른 단점으로는, 연료 탱크의 충전 중에, 차단 밸브의 개방과 함께 형성된 증기가 흡수 필터 쪽으로 밀려나가게 되고, 입자 필터에서 압력이 강하되게 되며, 이는 바람직하지 못한 방식으로 연료 호스 노즐의 차단 메커니즘을 유발시킨다는 단점도 있다.
[본 발명의 장점]
이와 반대로, 특허 청구 범위의 특징부를 포함한 내연 기관 연료 탱크용의 본 발명에 따른 공기 보급 장치는, 연료 탱크, 각종 도관 및 흡수 필터에서 장애로 인해 압력이 형성되는 경우에, 소정 레벨 이상에서 차단 밸브를 거쳐서 압력이 확실히 경감된다는 장점이 있다.
종속 청구항에 기재된 수단은 청구항 제1항에 규정된 공기 보급 장치의 유리한 개발 및 개량을 용이하게 한다.
보다 큰 미세 다공 입자 필터의 유동 횡단면은 입자 필터를 통해 유동하는 매체의 압력 강하를 감소시키고, 흙과 먼지 입자로부터도 차단 밸브를 보호한다.
더욱이, 입자 필터는 표면 영역이 크기 때문에 수명이 더 길다.
적어도 부분적으로 흡수 필터 외측으로 연장되는 공기 보급 도관은 차단 밸브 및 그 공기 보급 도관의 설치를 간단하게 한다. 제어에 필요한 전기 접속부는 주위에 대하여 밀봉되어 있는 하우징 구멍을 통과하도록 설치되지 않는다.
또 다른 장점은, 형성된 응축물이 차단 밸브의 기능을 손상시키지 않고 흘러나오도록 허용하는 방식으로 차단 밸브를 설계 배치할 수 있다는 점이다.
흡수 필터 내의 적어도 하나의 배플(baffle)을 배치하였기 때문에, 흡수 매체의 보다 강력하고 긴 관통 흐름이 유리한 방식으로 가능하게 된다.
[도면]
본 발명의 실시예들을 도면에 단순화하여 도시하고 다음 설명에서 보다 면밀하게 설명키로 한다. 제1도는 본 발명에 따른 공기 보급 장치의 제1실시예를, 제2도는 본 발명에 따라 설계된 공기 보급 장치의 제2실시예의 일부를, 그리고 제3도는 본 발명에 따라 설계된 공기 보급 장치의 제3실시예의 일부를 도시한다.
[바람직한 실시예의 설명]
제1도는, 예를 들어, 자동차에 적합한 내연 기관의 공기 보급 장치의 개략도이다. 공기 보급 장치는 흡수 필터(1), 연료 탱크(2) 및, 탱크의 공기 보급 밸브(3)를 포함한다. 연료 탱크(2)는 탱크 캡(7)으로 폐쇄되는 충전 네크(filler neck: 6)를 거쳐 충전된다. 흡수 필터(1)와 연료 탱크(2)는, 연료 증기와 같은 부분이 주로 모이게 되는 연료 탱크(2) 영역으로부터 시작되는 필터 도관(8)을 매개로 하여 상호 연결되어 있다.
삼각형으로 표시되는 액상과 기상 연료 중간상의 충에서, 액상은 증기압 곡선에 상응하는 값에서 기상으로 변화하게 되고, 액상 위의 공간을 연료 증기로 채운다. 공지된 혼합물 압축 및 스파크 점화식 내연 기관용의 시판되고 있는 연료는, 예를 들면 포화 온도가 40℃ 미만이기 때문에 40℃의 연료 온도에서 완전히 증발하게 될 부분이 포함될 수도 있다. 연료의 증기압은 연료의 기상 부분의 분압의 총합에 해당한다. 예를 들어, 40℃의 연료 온도에서, 공지의 혼합물 압축 및 스파크 점화식 내연 기관에 사용되는 연료의 증기압은 1.9 bar, 즉 약 1.013 bar의 표준 대기 압력보다 높은 값까지 도달할 수 있다. 온도가 상승하거나 대기압이 떨어지게 되면, 다시 평명 상태에 도달되는 지점까지 증발 속도가 빨라지게 된다.
탱크의 공기 보급 밸브(3)에 의해 제어되는 흡입 도관(16)은, 도시하지 않은 기관의 흡입 매니폴드(13)에 흡수 필터(1)를 연결시킨다. 흡입 도관(16)은, 스로틀(18)의 하류 부분에서, 음압이 형성되고 부하에 의해 조절되는 흡입 매니폴드(13)내 에서 종결된다.
흡수 필터(1)와 면하는 흡입 도관(16)의 단부는 흡수 필터(1)와 대응하는 원통형 하우징(22)을 일단부에서 덮는 원반형 하우징 덮개(21)의 흡입 도관 접속부(20)와 결합한다. 하우징 덮개(21)는 하우징(22)과 흡입 도관(16)에 밀접하게 결합되어 있다. 하우징(22)의 내부에는, 하우징 덮개(21)로부터 축 방향으로 이격되고, 하우징의 종축(19)에 대해서 직각으로 하우징(22)의 전체 내측 단면적에 걸쳐서 연장되는 제1가스 투과성 필터 삽입체(23)가 배치된다. 하우징(22)의 환형 하우징부(24), 하우징 덮개(21) 및 필터 삽입체(23)는 제1저장조(26)를 한정하며, 상기 저장조는 흡입 도관 접속부(20)에 의해서 흡입 도관(16)에, 그리고, 탱크의 공기 보급 밸브(3)가 개방될 때 흡입 매니폴드(13)에 연결된다.
하우징 덮개(21)로부터 먼쪽으로 면한 제1필터 삽입체(23)와 면해서, 상기 제1필터 삽입체로부터 축 방향으로 이격되어 있는 지점에서, 제2필터 삽입체(27)는 흡수 필터(1)의 하우징(22)의 전체 내측 단면을 덮는다. 하우징(22)의 환형 하우징부(25), 제1필터 삽입체(23) 및 제2필터 삽입체(27)는 흡수 챔버(28)를 형성하며, 상기 챔버는 예를 들어, 활성탄과 같은 흡수 매체(31)로 완전히 또는 부분적으로 채워져 있다. 흡수 챔버(28)는 제1가스 투과성 필터 삽입체(23)에 의해 제1저장조(26)에 연결된다.
흡수 필터(1)와 연료 탱크(2)를 연결시키는 필터 도관(8)은 필터 접속부(32)에 의해서 하우징 덮개(21)를 관통하며, 하우징 덮개(21)에 밀접하게 접속되어 있다. 제1저장조(26)는 필터 도관(8)에 의해 그 전체 축방향 범위에 걸쳐 관통되어 있다. 더 진행한 부분에서, 제1필터 도관은 구멍(33)을 통해 제1필터 삽입체(23)를 관통하며, 예를 들어 활성탄이 충전되어 있는 흡수 챔버(28) 내에서 종결한다. 그러므로, 연료 탱크(2)와 흡수 챔버(28)는 필터 도관(8)에 의해 직접 연결된다.
기밀 격벽(36)은 흡수 챔버(28)로부터 먼쪽으로 면한 제2필터 삽입체(27)와 면하여 하우징(22) 내측 단면을 관통하며, 하우징(22)에 밀접하게 접속되어 있다. 제2저장조(37)는 하우징(22)의 하우징부(29), 제2필터 삽입체(27) 및 격벽(36)에 의해서 한정된다. 제1저장조(26), 흡수 챔버(28) 및 2저장조(37)는 제1필터 삽입체(23) 및 제2필터 삽입체(27)에 의해 가스 투과를 허용하는 방식으로 상호 연결되어 있다.
격벽(36) 및 하우징(22)의 환형 단부(30)는 대기 중으로 개방된 항아리 형상의 필터 챔버(38)를 형성하며, 상기 챔버는 격벽(36)의 대향 단부에서 미세 다공성입자 필터(41)에 의해 완전히 덮여 있다. 따라서 입자 필터(41)는 하우징(22)의 전체 내측 단면에 걸쳐 연장되어, 가스 투과를 허용하는 방식으로 필터 챔버(38)를 대기와 분리시키고. 대기로부터의 가장 미세한 오염 입자까지도 여과해낼 수 있다.
하우징(22)의 내측 단면을 내벽(39)이 에워싸므로, 입자 필터(41)는 적어도 내벽(39)에 의해 한정되는 하우징(22)의 공간 폭에 걸쳐 연장된다. 따라서, 입자 필터(41)는 재생 공기의 흐름에 대해 횡방향으로 큰 면적을 갖도록 설계되므로서, 약 3㎥/h의 공기 흐름에서 단지 5 mbar 미만의 근소한 압력 강하만을 초래한다.
하우징 덮개(21), 하우징(22) 및 격벽(36)은 흡입 도관 접속부(20), 필터도관 접속부(32) 및. 제1공기 보급 도관 접속부(42)에 의해 외부로 연결된다. 하우징(22)은 필터 챔버(38)로 개방된 제2공기 보급 도관 접속부(45)를 가지며, 상기 접속부는 원통형 하우징(22)에 관하여 제1공기 보급 도관 접속부(42)와 같은 각도 관계를 가진다. 'U' 형 공기 보급 도관(46) 각각의 단부가 공기 보급 도관 접속부(42 45)에 밀접하게 삽입되어 있기 때문에, 필터 챔버(38) 및 제2저장조(37)가 상호 연결된다. 공기 보급 도관(46)은, 예를 들어 '0' 링과 같은 탄성 밀봉 부재(47, 43)에 의하여 하우징(22)에 밀봉 결합된다.
차단 밸브(51), 예를 들어 전자기 작동식 밸브는 공기 보급 도관(46)을 제어한다. 이러한 구조에 있어서, 제1공기 보급 도관 접속부(42)에 삽입되는 차단 밸브(51)의 짧은 상부 급송관(52: feeder pipe) 및 제2공기 보급 도관 접속부(45)에 삽입되는 차단 밸브의 짧은 하부 급송관(53)은 공기 보급 도관(46)의 일부를 형성한다. 공기 보급 밸브(3)와 차단 밸브(51)의 의도하지 않은 또는 잘못된 폐쇄에 기인한 연료 증기에 의해 발생되어, 연료 탱크(2), 필터 도관(8), 흡입 도관(17) 또는 흡수 필터(1)의 하우징(22)을 갑작스럽게 개방시키는 압력을 제거하기 위해서는 압력에 의해 차단 밸브(51)를 강제로 개방할 수 있어야 한다. 이 목적으로 차단 밸브(51)의 자기 회로(54: magnetic circuit)는, 예를 들어 0.3 bar의 흡수 필터(1) 내의 예정 압력에서, 자기 회로(54)의 여기시에 차단 밸브(51)의 폐쇄 위치로 이동되는 밸브 폐쇄부(55) 상에 작용하는 압력이 밸브 폐쇄부(55)를 자력(磁力)의 반대 방향으로 차단 밸브의 개방 위치로 이동시키기에 충분하도록 설계되어야 한다. 따라서, 차단 밸브(51)는, 제1도에 도시한 바와 같이, 밸브 폐쇄부(55)가, 자기 회로(54)의 비활성 상태에서 복귀 스프링(49)에 의해 필터 챔버(38)에 접속된짧은 하부 급송관(53)을 향한 방향의 개방 위치로 이동되도록, 즉 짧은 상부 급송관(52) 방향에 위치한 밸브 시트(50)로부터 상승되도록 설계될 수도 있다. 자기 회로(54)가 여기되는 경우, 밸브 폐쇄부(55)는, 흡수 필터(1) 내의 약 0.3 bar의 압력에 의해 발생된 힘이 밸브 폐쇄부(55)를 자력의 반대 방향으로 밸브 시트(50)로부터 짧은 하부 급송관(53) 방향으로 이동시킬 수 있을 정도의 충분한 힘으로 짧은상부 급송관(52) 방향으로 밸브 시트(50) 쪽으로 밀린다. 이제 개방된 차단 밸브(51)는 흡수 필터(1)와 연료 탱크(2) 내의 압력을 강하시키게 된다. 차단 밸브(51)는, 자기 회로의 활성 상태에서 밸브 폐쇄부가 짧은 상부 급송관(52)으로부터 짧은 하부 급송관(53) 방향으로 복귀 스프링의 힘에 대항하여 이동될 수 있고, 그 작용중에는, 밸브 폐쇄부에 영향을 주는 약 0.3 bar의 압력에 의해 발생된 흡수 필터내의 힘이 밸브 폐쇄부를 자력에 대항하여 밸브 시트로부터 상승시켜, 상술한 바와 같이 압력의 경감(relief)이 용이해지도록, 도시하지 않은 방법으로 설계될 수도 있다. 자기 회로가 비활성인 상태에서, 밸브 폐쇄부는 복귀 스프링에 의해 짧은 상부 급송관(52) 방향, 즉 밸브 시트로부터 이격되는 방향으로 차단 밸브의 개방 위치로 이동된다.
제1도의 점선으로 도시된 부분에는 차단 밸브(51')도 도시되어 있으며, 상기 밸브는 필터 챔버(38) 내에 배치되고 기능과 구조면에서 차단 밸브(51)와 동일하다. 하우징의 공기 보급 도관 접속부(42, 45)는 폐쇄되어 있다. 공기 보급 도관접속부(42')는 격벽(36)을 관통하며, 차단 밸브(51')의 경사지게 상방으로 연장되는 짧은 상부 급송관(52')에 연결된다. 짧은 하부 급송관은, 연직 방향으로 배치된 차단 밸브(51')가 입자 필터(41) 방향으로 하부에 대해 개방될 수 있기 때문에, 차단 밸브(51') 내에서 제거될 수도 있다. 따라서, 차단 밸브(51)는 추가적인 안전밸브 기능을 수행한다.
차단 밸브(51)는 비활성 상태에서 개방되어, 예를 들어 사고 후에 전원이 고장난 경우 연료 탱크(2) 내에서의 압력 상승을 방지한다. 비활성 상태에서의 차단밸브(51)의 개방은, 예를 들어 복귀 스프링(49)과 같은 공지된 방법으로 실행된다.
동작 중인 소자, 예를 들면, 차단 밸브(51)의 자기코일 및 코어를 구비한 자기 회로(54) 내로 응축물이 들어가는 것을 방지하기 위해서는, 차단 밸브(51)의 최고 중력점에 자기 회로(54)가 배치되도록 차단 밸브(51)가 정렬된다.
저장조(37), 공기 보급 도관(46) 및 차단 밸브(51)로부터 대기로의 응축물 배출은 밸브 폐쇄부(55)가 연직 방향축(56)을 따라 연직 방향으로의 개폐 동작을 실행한다는 사실 및 밸브 시트가 상기 연직 방향축(56)과 동심이라는 사실 때문에 향상된다. 이때, 자기 회로(54)는 밸브 시트(50)의 위쪽 및 짧은 상부 급송관(52) 위쪽, 또는 짧은 상부 급송관(52)으로부터 밸브 시트(50)까지의 차단 밸브(51) 내의 공기 경로 위쪽에 위치한다. 차단 밸브(51')의 짧은 상부 급송관(52')에 대해서 도시한 바와 같은 짧은 급송관(52, 53)의 하향 경사는 응축물의 배출을 보다 향상시킨다.
연료의 일부가 증발하는 경우, 필터 도관(8)을 통해서 흡수 필터(1)의 흡수챔버(28) 내로 통과하게 되고, 탱크의 공기 보급 밸브(3)가 작동중인 기관의 흡입매니폴드(13) 내에 형성된 부하에 따르는 음압 때문에 개방되면서, 흡입 도관(16)을 통해서 흡입 매니폴드(13)로 배출되며, 이후 내연 기관으로 공급되어 연소된다.
탱크의 공기 보급 밸브(3)가 폐쇄되거나 흡입 매니폴드(13) 내의 음압이 불충분한 경우에, 연료 탱크(2)로부터 배출되는 연료 증기는 흡수 필터(1)의 흡수 챔버(25)내의 활성탄에 의해서 저장된다. 탱크의 공기 보급 밸브(3)가 다시 개방되거나, 흡입 매니폴드(13) 내의 압력이 떨어지는 경우, 흡수 필터(1)를 통해서 입자 필터(41)를 경유하여 신선한 공기가 흡입되고, 흡수 필터(1)의 흡수 챔버(28) 내의 활성탄을 재생하게 된다. 활성탄 내에 잔류된 연료 증기의 일부는 포집되고, 흡입 도관(16)을 통해서 기관으로 공급되고, 연소된다.
흡수 필터(1), 특히 차단 밸브(51)의 오염을 방지하기 위하여, 대기로부터 흡수 필터(1)로 유입되는 공기는 우선적으로 입자 필터(41)에 의해 먼지와 같은 불순물들이 제거된다. 입자 필터(41) 때문에 신선한 공기 흐름은 압력이 강하하게 되고, 이 압력 강하는 연료 탱크 내로 직접적인 음압으로 전파되며, 탱크 내에서는 의도와 무관하게 연료 증발 속도가 빨라진다. 연료 증기의 방출을 보다 감소시키기 위하여, 충전 네크(6)를 밀봉하는 연료 호스 노즐을 이용하여 충전시킬 수 있다.
이 경우에, 연로 증기는 흡수 필터(1)에 의해 변위되며, 여러 가지 중에 연료 호스 노즐의 압력을 상승시키는 입자 필터(신) 내의 압력 강하를 초래하게 되며, 상기 노즐에서의 압력 상승은 한정치에 도달하는 경우 의도와 무관하게 충전 노즐의 자동 차단 기구를 동작시키게 된다.
기공 크기(pore size)에 덧붙여서, 입자 필터(41)의 단면적은 입자 필터(41)에 야기된 압력 강하에 결정적으로 영향을 미친다. 흡입된 신선한 공기를 적절하게 세정하기 위해서는, 매우 미세한 기공 크기, 즉 미세 기공 입자 필터(41)를 선택해 야 하는데, 이는 압력 강하를 상당히 증대시키게 된다. 이와 같은 바람직하지 못한부작용은 큰 단면적에 의해 보상될 수 있으므로, 충전 노즐의 차단메커니즘의 의도하지 않은 동작에 대한 위험성 및 연료 탱크(2) 내의 연료의 증발 속도가 상승할 위험이 감소된다. 따라서, 이와 같이 하여 입자 필터(41)는 압력 강하가 허용 가능한 수준으로 되는 큰 단면적을 확보하게 되므로, 입자 필터(41)는 최소한 하우징(22)의 전체 내측 단면에 걸쳐 연장된다.
공기 보급 장치의 밀봉 효과를 검사하기 위하여, 차단 밸브(51 또는 51')를 폐쇄한다. 흡입 매니폴드 내에 존재하는 음압 때문에, 연료 탱크(2), 필터 도관(8), 흡수 필터(1) 및 흡수 도관(16) 내에 음압이 발생한다. 따라서 탱크의 공기 보급 밸브(3)가 폐쇄된다.
연료 탱크(2), 필터 도관(8), 흡수 필터(1), 흡입 도관(16) 탱크의 공기 보급 밸브(3), 차단 밸브(51 또는 51') 및 이들 요소의 모든 접속부에서 어떤 누출도없는 경우에는 음압이 유지되게 된다. 음압은, 예를 들어 흡수 필터(1)에 배치되고, 챔버(26, 28, 37) 중의 하나로 돌출된 압력 감지기(80)에 의해 확인된다. 압력 감지기(50), 탱크의 공기 보급 밸브(3) 및 차단 밸브(51 또는 51')는 전자 제어 유닛(81)에 연결된다. 이들 요소 중 하나 또는 접속부에 누출이 있는 경우에, 공기가 음압 영역 방향으로 흐르게 되고, 압력 보상을 초래하게 되므로, 음압은 단지 짧은 기간 동안만 유지되며, 압력 감지기(80)는 제어 유닛(81)에 변동 신호를 보낸다.
이 상황에서 특히 중요한 것은 차단 밸브(51) 및 탱크의 공기 보급 밸브(3)양자의 밀접한 폐쇄이다. 상술한 밸브 중 하나가 완전히 폐쇄되지 않으면 누출되는밸브를 경유하여 차단 챔버로 공기가 들어가게 된다. 그렇게 되면, 시스템에서 어느 정도로 누출되는지, 또는 불충분하게 폐쇄된 밸브를 통해서 공기가 도입되는지의 여부를 확인할 수가 없게 된다. 흡수 필터(1)를 재생하는 신선한 공기가 우선적으로 통과하는 차단 밸브(51)가 특히 문제의 소지가 있게 된다. 공기의 오염물이 차단 밸브(51)에 축적되고, 밀접한 폐쇄가 완전해지지 않게 될 위험성이 특히 높은 곳이 된다. 큰 면적의 입자 필터(41)는 하우징(22) 내에 합체되며, 내측 단면을 덮고, 톱과하는 신선한 공기의 과도한 압력 강하에 기인한 공기 보급 장치의 일반적기능에 손상을 입히지 않고, 차단 밸브(51)의 오염을 방지하게 된다.
흡입 도관(16) 내의 임의의 장소에 배치하는 대신에, 탱크의 공기 보급 밸브를 선택적으로 흡입 도관(16)의 시작부, 즉 점선으로 표시한 탱크의 공기 보급 밸브(3')에 도시된 바와 같이 흡수 필터(1) 상 또는 그 내부에 직접적으로 배치할 수도 있다. 흡수 필터 상에, 또는 내부에 있는, 예를 들어 차단 밸브, 탱크의 공기 보급 밸브, 압력 감지기 및 입자 필터와 같은 개별적 또는 전체 요소의 배치는 차량의 연료 탱크 및 흡입 매니폴드에만 연결되는 매우 소형인 조립체를 제공하게 된다.
제2도 및 제3도는 연료 탱크용의 흡수 필터를 구비한 본 발명에 따른 공기 보급 장치의 또 다른 2가지 실시예를 도시하고 있으며, 도면에서 탱크, 탱크의 공기 보급 밸브 및, 흡입 매니폴드는 생략되어 있다. 제1도의 실시예와 관련하여 동일하며, 동일한 작용을 하는 요소는 모두 동일한 도면 부호로 표시되어 있다. 제2 도에 도시된 흡수 필터(1)는 제1필터 삽입체(23)에 의해 흡수 챔버(28)로부터 분리되어 있는 제1저장조(26)와, 제1도에 도시된 실시예와는 달리, 제2필터 삽입체(27) 및 제1배플(60)에 의해 적어도 부분적으로 흡수 매체가 채워져 있는 흡수 챔버(28)로부터 분리되어 있는 2저장조(37)를 구비한다. 제2저장조는 하우징(22)의 전체 내측 단면의 단지 일부에서만 연장된다. 이와 같은 배치의 경우, 격벽(36)으로부터 시작하는 제1배플(60)은, 예를 들어 하우징(22) 내벽(37)의 종방향 및 격벽(36)에 대하여 수직으로 흡수 챔버(28) 내로 일부 연장되며 제1필터 삽입체(23)로부터 분리된 상태로 종결하므로, 제1배플(67)과 제1필터 삽입체(23) 사이에는 개방된 단면이 유지된다. 이 경우, 제1배플(60)은, 예를 들어 하우징(22)의 우측 내벽(39)으로부터 약간 이격되어 있다.
우측 내벽(39)으로부터 이격되고, 하우징 덮개(21)로부터 시작하는 예를 들어 하우징 덮개(21)에 대해서 직각을 이루는 제1배플(60)로부터 측방으로 분리된 지점에서, 제2배플(61)은 적어도 흡수 매체(31) 내부까지 흡수 챔버(23) 안으로 부분적으로 들출되어 있다. 격벽(36)과 면하는 제2배플(61)의 단부 사이에서 단면부는 개방된 상태로 유지된다. 2 개의 평행한 배플(60, 61)이 흡수 챔버(20)를 3개의 챔버로 분할하며 그들 중 2개(즉 57, 58)는 거의 동일한 크기이고, 하나(59)는 저장조(37)의 체적만큼 더 작으며, 이들 챔버는 제1배플(60)과 제1필터 삽입체(23) 및 제2배플(61)과 격벽(36) 사이에 개방된 상태로 유지되는 단면부에 의해 상호 연결된다. 보다 더 작은 우측 챔버(59)는 제1필터 삽입체(23)에 의해서 제1저장조(27)에 연결되고, 제2필터 삽입체(27)에 의해서 제2저장조(37)에 연결되어 가스 투과를 허용한다.
흡입 도관 접속부(20) 및 필터 도관 접속부(32)는 부분적으로 좌측 챔버(57)를 한정하는 하우징 덮개(21)의 영역 내에 배치되므로, 제2필터 삽입체(27)에 있는 신선한 공기의 도입부와 흡입 도관 접속부(20) 사이에 최대 거리가 형성되며, 다수의 흡수 매체(31) 둘레로의 공기 흐름을 제공한다.
제1도의 실시예에서 상술한 차단 밸브(51)는 짧은 급송관(52, 53)과 함께 공기 보급 도관 접속부(42, 45)에 상술한 방법으로 삽입되므로, 큰 면적의 입자 필터(41)에 의해서 한정되는 필터 챔버(38)와 제2저장조(37) 사이에 접속부가 형성될 수 있다.
제1도 및 제2도의 흡수 필터와는 달리, 제3도의 흡수 필터(1)의 하우징(22)은 측방 리세스(62: recess)를 구비하며, 상기 리세스는 하우징(22)의 외면을 벗어나 돌출하지 않고도 차단 밸브(51)와 환기 도관(46)을 수용할 정도의 크기이다. 하우징(22)의 내벽(39)에 대해서 평행한 리세스(62)의 종방향 벽(65)에는 제2저장조(37)에 대해서 및 필터 챔버(38)에 대해서 두 개의 공기 보급 도관 접속부(42)가 배치되고, 그 내부로 공기 보급 도관(46)의 짧은 급송관(52, 53)이 삽입된다. 격벽(37)과 제1필터 삽입체(23) 사이에 배치되고 이들과 평행하게 연장되는 것은 하부 배플(63)이며, 상기 배플(63)은 리세스(62)의 내벽(39)으로부터 시작하여 제1필터 삽입체(23)와는 이격된 상태로 흡수 챔버(28) 내로 돌출되어 있다.
그리나, 상기 배플은 하우징(22)의 전체 단면에 걸쳐 대향하는 내벽(39)까지는 연장되지는 않는다. 흡수 챔버(28) 내의 하부 배플(63)의 단부와 하우징(22)의 내벽 사이에는 단부가 개방된 상태로 유지된다.
하부 배플(63)은 흡수 챔버(25)를 격벽(36)에서의 하부 챔버(67)와, 제1필터 삽입체(23)에서의 상부 챔버(68)로 분할한다. 제2필터 삽입체(27)는 하부 배플(63)과 격벽(36) 사이에서 리세스(62)의 종방향 벽(65)으로부터 측방으로 이격되어 배치되며, 필터 삽입체(27)는 격벽(36), 하부 배플(63) 및 하우징(22)과 함께 제2저장조(37)를 한정한다. 상부 배플(64)은 하우징 덮개(21)로부터 연장되고, 부분적으로 흡수 챔버(28) 안으로, 적어도 흡수 매체(31) 내로 돌출하며, 상부 챔버(68)를 좌측 챔버(69)와 우측 챔버(70)로 분할한다. 흡입 도관 접속부(20) 및 필터 도관 접속부(32)는 우측 챔버(70) 위쪽의 하우징 덮개(21) 영역 내에 배치된다.
상부 배플(64)은 하부 배플(63) 위쪽에서 종결하여, 상부 배플(64)과 하부 배플(63) 사이에 연직 방향의 개방 상태 단면부를 남기는데, 이 단면부를 경유하여 챔버(69, 70) 간의 가스 교환이 발생하게 된다. 이러한 방법으로 최대 경로 길이가 성취되고, 제2저장조(37)와 흡입 도관 접속부(20)로의 신선한 공기 도입부 사이에서 다수의 흡수 매체(31) 주위로의 공기 흐름이 보장된다. 짧은 급송관(52, 53)에 의해 리세스(62)의 공기 보급 도관 접속부(42, 45)에 삽입된 차단 밸브(51)는 하우징(22)의 외형 내에 둘러싸여 있고, 따라서 충격으로부터 보호된다.

Claims (17)

  1. 한편으로는, 흡입 도관에 의하여 내연 기관의 흡입 매니폴드에 연결되고, 다른 한편으로는, 필터 도관에 의해 연료 탱크에 연결되며, 밸브 시트 및 밸브 폐쇄 몸체를 구비한 차단 밸브에 의해 차단 가능한 방식으로 대기와 연결된 공기 보급 도관에 연결되는 하우징 내에 흡수 필터를 구비한 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치에 있어서, 차단 밸브(51, 51')는 여기될 때 밸브 폐쇄부(55)를 폐쇄 위치로 이동시키고, 흡수 필터(1)에서 특정 압력 이상의 힘만 가지도록 설계되며, 이렇게 해서 생성된 힘은 밸브 폐쇄부(55)를 개방 위치로 이동시키기에 충분한 설계된 자기 회로(54)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단 밸브(51, 51')는 연직 방향축(56)을 가지고 있고, 차단 밸브(51,51')의 밸브 폐쇄부(55)는 상기 연직 방향축(56)을 따라 이동 가능하도록 배치되어, 상기 밸브 폐쇄부(55)가 시트(50)로부터 상승할 때 형성된 어떠한 응축물이라도 용이하게 하방으로 배출시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차단 밸브(51, 51')는 자기 회로(54)에 의해 작동되고, 상기 자기 회로(54)는 차단 밸브(51, 51')에 의해서 공기 통로 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 차단 밸브(51, 51')는 공기를 보급하거나 배출하기 위한 짧은 급송관(52, 53)을 가지며, 상기 짧은 급송관(52, 53) 중의 적어도 하나는 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 차단 밸브(51)는 짧은 급송관(52, 53)에 의하여 하우징(22)의 공기 보급 도관 접속부(42, 45) 내로 기밀식으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 내연 기관연료 탱크용 공기 보급 장치.
  6. 제1항에 있어서, 공기 보급 도관(46)은 적어도 부분적으로 하우징(22) 외부로 돌출하며, 상기 차단 밸브(51)는 하우징(22)의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차단 밸브(51)는 하우징(22)의 리세스(62) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 차단 밸브(51)는 흡수 필터(1)의 하우징(22)과 함께 소형 조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  9. 제1항에 있어서, 입자 필터(41)는 상기 흡수 필터(1)의 하우징(22) 상에 배치되며, 큰 표면적으로 설계되어, 흡수 필터(1) 내에서의 압력 강하를 최소로 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 입자 필터(41)는 하우징(22)의 외벽을 형성하고 하우징(22) 내의 필터챔버(38)를 가스 투과를 허용하는 방식으로 대기와 연결시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 입자 필터(41)는 하우징(22)의 종축(19)에 대해서 직각으로 연장되는 하우징(22)의 내측 단면부에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료탱크용 공기 보급 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 필터 챔버(38)는 격벽(36)에 의해서 흡수 매체(31)를 수용하는 하우징(22) 내의 흡수 챔버(28)에 연결되는 저장조(37)로부터 분리되고, 상기 필터 챔버(38)는 공기 보급 도관(46)에 의하여 저장조(37)에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 격벽(37)은 하우징(22) 내에서 흡수 매체(31)를 수용하는 흡수 챔버(28)로부터 필터 챔버(35)를 분리하며, 공기 보급 도관(46)에 의해 흡수 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 흡수 챔버(28)는 공기 흐름을 편향시키는 적어도 하나의 배플(60, 61; 63, 64)에 의해 복수의 챔버(57, 58, 59; 67, 68, 69, 70)로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  15. 제1항에 있어서, 흡수 필터(1)의 내부 또는 표면에 감지기(80)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
  16. 제1항에 있어서, 흡입 도관(16)을 제어하기 위한 탱크 공기 보급 밸브(3)는 흡수 필터(1)의 내부 또는 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 흡수 챔버(28)는 공기 흐름을 편향시키는 적어도 하나의 배플(61, 61; 63, 64)에 의해 복수의 챔버(57, 58, 59: 67, 68, 79, 70)로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 탱크용 공기 보급 장치.
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