KR100501394B1 - 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및무효잔량 방지장치 - Google Patents

체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및무효잔량 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료 탱크 내에 체적의 가변이 가능한 플로터를 적용하여 연료의 유동을 방지함에 의해 소음을 방지하고, 연료 잔량의 부족시에 연료의 유면을 상승시켜서 무효잔량을 최소화시킬 수 있도록 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 연료 탱크 내에 삽입되고서, 해당 연료 탱크의 내압변동에 따라 자체적으로 체적변동이 발생되어 팽창이 가능한 다수의 플로터와, 차량 엔진의 부압을 연료 탱크에 인가/차단하도록 개폐동작되는 퍼지밸브, 캐니스터를 개방/차단하도록 개폐동작하는 캐니스터 차단밸브, 상기 퍼지밸브의 밸브 개방경로를 연료 탱크 또는 캐니스터 측으로 전환하기 위해 밸브동작하는 2방향 밸브, 상기 연료 탱크 내의 압력을 감지하는 압력 감지수단, 상기 연료 탱크 내의 연료량을 감지하는 연료량 감지수단, 상기 다수의 플로터와 연료 탱크 상부와의 근접거리를 감지하는 거리 감지수단 및, 상기 연료량 감지수단으로부터 감지되는 연료량과 캐니스터 퍼지(Purge)의 필요성 여부에 따라 연료 탱크 내의 연료 유동 방지 및 연료의 무효잔량 최소화를 위해 상기 플로터가 작용하도록, 상기 퍼지밸브와 캐니스터 차단밸브 및 2방향 밸브를 제어하는 전자제어 유니트로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING FUEL FLOWING AND DEAD STORAGE OF FUEL TANK USING VOLUME VARIABLE TYPE PLOTTER}
본 발명은 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 연료 탱크내에 체적의 가변이 가능한 플로터를 적용하여 연료 유면의 유동을 방지함과 더불어, 플로터의 체적 증가에 의해 연료의 부족에 의한 무효잔량이 방지될 수 있도록 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 최근에는 차량의 소음저감을 위한 성능 향상에 주력하고 있는 실정인 바, 이러한 성능 향상의 노력에 의해 차량 엔진의 소음 및 진동이 대폭적으로 줄어들고 있는 추세이다.
이에, 최근에는 다른 차량 부품의 소음이 대폭적으로 완화되는 추세에 따라 이전에는 문제시되지 않았던 연료 탱크 내에서의 연료의 유동에 따라 발생되는 소음이 연료 시스템의 안정화를 위해 제거되어야 하는 중요한 사안으로 대두되고 있는 실정이다.
하지만, 현재 양산되어 적용되는 차량에서는 연료 탱크의 배플 플레이트(Baffle Plate)의 형상 및 연료 탱크의 형상을 경험적이거나 실험적으로 최적화하여 유동음을 최소한으로 줄이는 노력을 하고 있으나, 일정 수준 이상의 유동음을 감소시키는 데에는 한계를 갖고 있다.
또한, 최근의 차량에 적용되는 연료 시스템은 대부분 전기 모터로 구동되는 연료 펌프가 탱크 내에 내장되어 있는 형태로 이루어져 있으며, 연료의 잔량을 지침해주는 연료 센더(Fuel Sender)와 모듈 형태로 구성되어 있다.
한편, 차량의 연료 탱크 내에 있는 연료 펌프가 작동하기 위한 최소한의 연료량을 무효잔량이라고 칭하고 있는 바, 이러한 연료 탱크가 무효잔량 상태인 경우에는 연료는 소량 남아있지만 주행이 불가능한 상태를 나타낸 것이다.
이러한 무효 잔량을 줄이기 위해서, 최근에는 연료 탱크로 리턴되는 연료를 이용한 제트펌프(Jet Pump) 구조가 개발되어 사용되고 있지만, 차량의 실소요량에 제트 펌프의 구동을 위해서는 추가적인 연료 공급을 위해 고성능의 모터가 필요하게 됨에 따라 추가 비용의 증가가 불가피하게 된다. 여기서, 차량의 주행시에는 고유량의 연료를 엔진에 계속해서 송출함으로써 연료 탱크 내의 연료 온도가 추가적으로 2∼3℃만큼 상승하게 됨에 따라, 연료 탱크 내에서 발생되는 증발가스의 양을 증가시켜서 결과적으로 캐니스터(Canister)의 용량 증대가 요구되는 상황에 까지 이르게 되고, 연료 시스템의 연료 분사에도 치명적인 악영향을 미친다는 문제점을 갖게 된다.
또한, 현재에는 차량에 내장되어 있는 온-보드 컴퓨터(On-Board Computer)를 이용하여 차량의 운행중 배출가스나, 제어 부품, 각종 시스템을 감시하여 고장이 진단되면 운전자에게 고장상태를 알려서 후속조치가 이루어지도록 유도하는 시스템을 장착하도록 하는 법규로서 OBD(On-Board Diagnosis)가 제정되어 있고, 이러한 OBD 규정에 따른 시스템이 장착된 차량에서는 연료 시스템에 φ 0.5㎜에 해당하는 증발가스 누출이 발생되면, 차량 계기판에 설치된 경고등을 점등시켜서 운전자에게 알릴 수 있도록 되어 있다.
이러한 차량 연료 시스템의 누출 판단 시스템은 현재 가압방식과 부압방식을 사용하고 있는데, 도 1은 부압 방식이 적용된 연료 시스템을 나타낸 것이다.
즉, 도 1은 종래의 일반적인 자동차의 부압 방식을 이용한 연료 시스템 계통을 나타낸 도면으로서, 이러한 연료 시스템은 연료 탱크(2)와, 압력 센서(3), 캐니스터(4), 캐니스터 차단밸브(5), 퍼지 밸브(Purge Control Valve)(6), 엔진 흡기관(Engine Intake)(7)으로 구성된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 연료 시스템에서는 차량의 상태가 특정 모드에 있을 때 차량 내의 컴퓨터에서 모니터링을 개시하여 퍼지 밸브(6)를 개방시키고, 캐니스터 차단 밸브(5)를 폐쇄시킨 후에 연료 탱크(2) 내의 압력을 압력 센서(3)에 의해 측정하여 기준 압력과 비교하는 방식을 취하고 있다. 이러한 모니터링시에 엔진의 부압으로 인하여 연료 탱크(2)의 압력은 낮아지게 되고 측정압력이 기준 압력보다 높은 경우에는 연료의 누출로 판단하게 된다.
한편, 종래의 부압방식에 따른 연료 시스템에서 OBD를 수행하는 경우에 연료 탱크 내의 압력 변화에 대해서는 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2에 따르면, 차량의 실제적인 주행중에 OBD를 수행하는 경우에 연료 탱크 내의 압력에 있어서는 도면의 굵은 선으로 표시한 부분이 정상적인 상태로서, 퍼지 밸브를 개방하고 캐니스터 차단 밸브를 폐쇄하는 상태에서는 거의 진공 가까이로 압력이 떨어지는 것을 알 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 부압방식에 따른 연료 시스템에서는 연료 탱크내의 연료 유동에 의해 발생되는 소음발생을 해결할 수 없도록 되어 있을 뿐만 아니라, 연료 잔량의 부족에 따른 무효잔량을 줄이기 위한 대책이 완전히 마련되어 있지 않다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 연료 탱크 내에 체적의 가변이 가능한 플로터를 적용하여 연료의 유동을 방지함에 의해 소음을 방지하고, 연료 잔량의 부족시에 연료의 유면을 상승시켜서 무효잔량을 최소화시킬 수 있도록 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 연료 탱크 내에 저장된 연료를 엔진에 전송하여 차량의 주행이 가능하도록 하는 차량의 연료 시스템에 있어서, 상기 연료 탱크 내에 삽입되고서, 해당 연료 탱크의 내압변동에 따라 자체적으로 체적변동이 발생되어 팽창이 가능한 다수의 플로터와, 차량 엔진의 부압을 연료 탱크에 인가/차단하도록 개폐동작되는 퍼지밸브, 캐니스터를 개방/차단하도록 개폐동작하는 캐니스터 차단밸브, 상기 퍼지밸브의 밸브 개방경로를 연료 탱크 또는 캐니스터 측으로 전환하기 위해 밸브동작하는 2방향 밸브, 상기 연료 탱크 내의 압력을 감지하는 압력 감지수단, 상기 연료 탱크 내의 연료량을 감지하는 연료량 감지수단, 상기 다수의 플로터와 연료 탱크 상부와의 근접거리를 감지하는 거리 감지수단 및, 상기 연료량 감지수단으로부터 감지되는 연료량과 캐니스터 퍼지(Purge)의 필요성 여부에 따라 연료 탱크 내의 연료 유동 방지 및 연료의 무효잔량 최소화를 위해 상기 플로터가 작용하도록, 상기 퍼지밸브와 캐니스터 차단밸브 및 2방향 밸브를 제어하는 전자제어 유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치를 제공한다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 연료 탱크 내의 플로터가 만탱크시와 연료잔량 부족시에 체적변화가 발생되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 연료 탱크(10)의 내측의 중앙부에는 연료펌프 모듈(12)이 설치되고, 그 연료 탱크(10) 내의 양측면에는 배플 플레이트(Baffle Plate)(14)에 의해 그 연료 탱크(10)의 중앙부와 구분되는 일정 공간이 확보되는 한편, 상기 배플 플레이트(14)에 의해 형성되는 연료 탱크(10)의 양측면에서의 일정 공간에는 다수개의 플로터(18)가 삽입된다.
상기 다수개의 플로터(18)는 중공형으로 탄성이 있는 고무 재질로 이루어지고, 내부의 공기압은 항상 대기압을 유지할 수 있도록 되어 있으며, 연료 탱크(10) 내의 연료에 장시간동안 노출되어 있음에 따라 내 가솔린성이 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 연료 탱크(10)의 양측면을 구획하기 위해 설치되는 배플 플레이트(14)는 해당 연료 탱크(10)의 중심부와 플로터(18)가 삽입되는 일정공간이 상호 일정 부분 연통되도록 그 상부가 연료 탱크(10)의 상부와 결합되어 있는 반면에, 그 하부가 연료 탱크(10)의 바닥면과 일정 거리를 유지하여 연통부를 형성하도록 설치된다.
도 3a에서, 상기 연료 탱크(10) 내의 연료량이 충분하여 만탱크 상태인 경우에는 다수의 플로터(18)들이 배플 플레이트(14)에 의해 탱크의 중앙부와 차단된 상태에서 위치하므로, 탱크 내의 연료가 유동되는 것을 막아주는 역할을 수행하고, 차량의 주행에 따라 연료의 유면이 기울어지는 것을 잡아줄수 있다.
또한, 연료 탱크(10) 내의 연료량이 부족하여 연료 경고등이 점등되어야 하는 상태인 경우에는, 도 3b에 도시된 바와 같이 해당 차량의 엔진 제어 유니트(46; 도 7 참조)의 제어에 의해 연료 시스템의 밸브를 작동하여 엔진의 부압만이 걸리도록 함에 따라, 연료 탱크(10) 내부의 압력이 떨어지면서 각 플로터(18) 내부의 압력과 연료 탱크(10) 내압 사이의 차이에 의해 각 플로터(18)의 체적이 커지게 된다.
각 플로터(18)의 체적증가에 따른 팽창에 의해 배플 플레이트(14)에 의해 구획된 연료 탱크(10) 양측면의 연료가 밀려나서 연료 탱크(10)의 중앙부 즉 연료펌프 모듈(12)측의 유면이 상승되게 되고, 상기 연료펌프 모듈(12)은 연료의 펌핑동작이 가능하게 된다.
현재, 연료 탱크(10)의 용량 선정시에 연비를 고려하여 약 500㎞ 이상 주행할 수 있는 용량을 선정하고 있는 것이 일반적이고, 가솔린의 증발을 고려하여 공칭용량의 15% 정도를 팽창 공간으로 활용하고 있으며, 연료 경고등이 점등되는 공칭 연료의 약 20% 정도가 남았을 때이다. 이에, 상기 플로터(18)의 팽창 성능은 대기압 상태의 크기보다 약 4배(즉, 반지름이 1.6배가 되도록 팽창) 정도가 되면, 무효잔량의 극복이 가능하게 된다.
한편, 상기 플로터(18)들은 연료 탱크(10)의 높이가 약 15㎝ 내외로서 비교적 높지 않기 때문에 그리 큰 팽창정도가 필요하지 않지만, 해당 플로터(18)와 같이 신축성의 재질을 갖는 경우에는 내가솔린성이 떨어지기 때문에 내가솔린성을 보충해주는 것이 필요하게 된다.
즉, 도 4는 본 발명에 적용되는 플로터가 내가솔린 팩에 포장되어 있는 상태를 나타낸 도면으로서, 상기 플로터(18)는 내가솔린성 및 내투과성이 우수한 NBR 이나 Toray CM6246M 등의 재질을 갖는 내가솔린 팩(22)으로 포장하여 연료 탱크(10) 내에 적용하는 것이 바람직하고, 상기 내기솔린 팩(22)은 내가솔린성 및 내투과성은 우수하지만 신축성이 부족하기 때문에, 초기에 상기 플로터(18) 들을 포장할대에 충분한 용량을 확보한 후에 플로터(18)를 넣고 진공 포장할 수 있도록 한다. 상기와 같이 플로터(18)들을 진공 포장하게 되면, 플로터(18)들 사이에 연료증발 가스가 포집되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 5는 본 발명에 따른 연료 탱크의 플로터가 삽입되는 영역에 추가적인 배플이 설치되어 있는 상태를 나타낸 도면으로서, 상기 연료 탱크(10)의 양측면 상부에는 해당 탱크에 증발가스가 차면서 발생되는 탱크 내의 압력을 해소하기 위해 밸브(24)를 설치하게 되는 바, 상기 배플플레이트(16)에 의해 형성되는 탱크 양측면의 플로터(18)들이 팽창하면서 밸브(24)를 차단할 수 있는 가능성이 있기 때문에, 상기 밸브(24)가 설치된 부위와 플로터(18)의 위치 사이에 추가적으로 배플(26)을 설치하여 해당 플로터(18)의 유동영역을 제한할 수 있도록 한다.
다음에, 도 6은 본 발명이 적용되는 연료 탱크에서 OBD 수행시의 연료의 공칭용량과 플로터의 팽창용량과의 비율관계를 나타낸 도면으로서, 동 도면에 따르면 상기 연료 탱크(10)에서 OBD를 수행하는 경우 즉, 누출 모니터링을 진행하는 경우에, 엔진의 부압에 의해 플로터(18)가 팽창하게 되더라도 OBD의 수행에 따른 최대 연료량인 공칭용량이 60%가 되도록 하고, 상기 배플 플레이트(14)에 의해 구획된 연료 탱크(10)의 양측면은 각각 20%씩이 확보될 수 있도록 한다.
또한, 상기 플로터(18)의 팽창에 따라 연료 탱크(10)의 중앙부에 대한 연료유량이 상승되어 연료 센더(즉, 연료 잔량 지시계)의 잘못된 지침은 전자제어 유니트의 알고리즘 수정에 의해 극복할 수 있다.
다음에, 도 7은 본 발명에 따른 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치는, 배플 플레이트(14)에 의해 양측면이 구획되어 형성된 일정공간에 다수개의 플로터(18)가 삽입되어 있는 연료 탱크(10)와, 엔진 흡기관(30), 퍼지 밸브(32), 캐니스터(34), 캐니스터 차단 밸브(36), 2방향 밸브(38), 압력 센서(40), 연료 센더(42), 갭 센서(44), 전자제어 유니트(ECU)(46)로 구성된다.
상기 압력 센서(40)는 상기 연료 탱크(10)의 내압을 감지하여 그에 따른 압력감지신호를 상기 전자제어 유니트(46)에 제공하고, 상기 연료 센더(42)는 상기 연료 탱크(10) 내의 중앙부에 대한 연료량을 감지하여 그에 따른 연료량 감지신호를 상기 전자제어 유니트(46)에 제공한다.
또한, 상기 갭 센서(44)는 상기 연료 탱크(10)의 플로터(18)에 위치하는 측면의 상단에 설치되고서, 상기 플로터(18)와 연료 탱크(10)의 상부와의 거리를 감지하여 그 결과에 따른 거리감지신호를 상기 전자제어 유니트(46)에 제공한다.
동 도면에서, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 압력 센서(40)에서 감지되는 연료 탱크(10) 내의 압력상태와, 상기 연료 센더(42)에서 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량 감지치에 따라, 상기 퍼지 밸브(32)와 캐니스터 차단밸브(36), 2방향 밸브(38)를 제어하여 해당 연료 탱크(10) 내의 무효잔량이 최소화되도록 한다.
즉, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 센더(42)로부터의 연료량 감지에 따라 해당 연료 탱크(10) 내의 연료량이 60% 이하로서 OBD 수행이 필요한 경우에, 상기 플로터(18)가 해당 연료 탱크(10)의 하단부까지 팽창할 수 있으므로 상기 연료 센더(42)로부터의 연료량 지시값을 고정시키게 된다.
또한, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 센더(42)에 의해 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이상이고, 캐니스터(34)의 퍼지가 불필요한 경우에, 상기 캐니스터 차단 밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지 밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)가 연료 탱크(10) 측으로 개방되도록 함에 의해, 상기 플로터(18)들에 의해서 연료가 유동되는 것이 방지되도록 하고, 상기 갭 센서(44)로부터의 거리감지값이 예컨대 1㎝ 이하로서 기준전압이 발생되면, 상기 플로터(18)가 유면과 배플 플레이트(14) 사이에 충만하게 위치해 있는 것으로 판단하여 퍼지 밸브(32)를 폐쇄하여 시스템 모니터링으로 돌입한다.
한편, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 센더(42)에 의해 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이하이고, 캐니스터(34)의 퍼지가 불필요한 경우에, 상기 캐니스터 차단 밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지 밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)가 연료 탱크(10) 측으로 개방되도록 함에 의해, 상기 플로터(18)가 팽창하여 연료의 유면이 상승되면서 무효잔량이 절감되도록 하고, 상기 압력 센서(40)로부터의 압력감지값이 1기압 이상으로 되면 상기 플로터(18)가 연료 탱크(10)의 하면까지 팽창하였다고 판단하여 퍼지 밸브(32)를 폐쇄하고 시스템 모니터링 상태로 돌입한다.
반면에, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 센더(42)에 의해 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이상이고, 캐니스터(34)의 퍼지가 필요한 경우에, 상기 캐니스터 차단 밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지 밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)가 캐니스터(34) 측으로 개방되도록 함에 의해, 상기 플로터(18)들에 의해서 연료가 유동되는 것이 방지되도록 하고, 상기 갭 센서(44)로부터의 거리감지값이 예컨대 1㎝ 이하로서 기준전압이 발생되면, 상기 플로터(18)가 유면과 배플 플레이트(14) 사이에 충만하게 위치해 있는 것으로 판단하여 퍼지 밸브(32)를 폐쇄하여 시스템 모니터링으로 돌입한다.
또한, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 센더(42)에 의해 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이하이고, 캐니스터(34)의 퍼지가 필요한 경우에, 상기 캐니스터 차단 밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지 밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)가 캐니스터(34) 측으로 개방되도록 함에 의해, 상기 플로터(18)가 팽창하여 연료의 유면이 상승되면서 무효잔량이 절감되도록 하고, 상기 압력 센서(40)로부터의 압력감지값이 1기압 이상으로 되면 상기 플로터(18)가 연료 탱크(10)의 하면까지 팽창하였다고 판단하여 퍼지 밸브(32)를 폐쇄하고 시스템 모니터링 상태로 돌입한다.
한편, 본 발명에 따른 전자제어 유니트(46)에서는 시스템의 안전을 위하여 탱크의 내압이 1기압보다 높아지면 모든 수행을 중단하고, 캐니스터 밸브(36)를 개방하여 연료 탱크(10) 내의 압력을 해소할 수 있도록 하는 인터럽트 회로(Interrupt Circuit)를 필수적으로 갖출 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 도 8의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 차량의 전자제어 유니트(46)에서는 차량의 연료 시스템에 대한 상태를 모니터링하게 되는 바(단계 S10), 연료 탱크(10) 측의 압력 센서(40)로부터 감지되는 탱크의 내압이 1기압 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S11).
상기 판단 결과, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 탱크(10)의 내압이 1기압 이상인 것으로 판단되면, 내부의 인터럽트 회로를 구동하여 모든 수행을 중단하게 된다(단계 S12).
하지만, 상기 단계 S11의 판단 결과에 따라 상기 연료 탱크(10)의 내압이 1기압 이상이 아닌 것으로 판단되면, 해당 연료 시스템이 OBD 수행조건인지의 여부를 판단한다(단계 S13).
상기 판단 결과, 상기 전자제어 유니트(46)는 해당 연료 시스템이 OBD 수행조건인 것으로 판단되면, 통상적인 OBD 동작을 수행한다(단계 S14).
하지만, 상기 단계 S13)의 판단 결과에 따라 상기 전자제어 유니트(46)는 해당 연료 시스템이 OBD 수행 조건이 아닌 것으로 판단되면, 캐니스터(34)의 퍼지 조건인지의 여부를 판단한다(단계 S15).
상기 판단 결과, 상기 전자제어 유니트(46)는 해당 연료 시스템이 캐니스터 퍼지 조건인 것으로 판단하게 되면, 캐니스터 차단밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)를 캐니스터(34) 측으로 개방시키도록 하여 엔진에 부압이 걸리도록 함에 의해, 연료 탱크(10) 내의 압력이 떨어지면서 플로터(18)가 팽창되도록 한다(단계 S16).
하지만, 상기 단계 S15의 판단 결과에 따라 상기 전자제어 유니트(46)는 해당 연료 시스템이 캐니스터 퍼지 조건이 아닌 것으로 판단하게 되면, 캐니스터 차단밸브(36)를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브(32)를 개방하고, 2방향 밸브(38)를 연료 탱크(10) 측으로 개방시키도록 하여 엔진에 부압이 걸리도록 함에 의해, 연료 탱크(10) 내의 압력이 떨어지면서 플로터(18)가 팽창되도록 한다(단계 S17).
그 상태에서, 상기 전자 제어 유니트(46)는 연료 센더(42)로부터 감지되는 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S18).
상기 판단 결과, 상기 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이상인 것으로 판단되면, 상기 연료 탱크(10)의 갭 센서(44)가 감지하는 플로터(18)와 연료 탱크(10) 상면과의 거리가 예컨대 1㎝ 이하로서 기준전압이 발생되는 지의 여부를 판단한다(단계 S19).
상기 판단 결과, 상기 갭센서(44)의 거리감지에 따른 전압이 기준전압으로 발생되고 있다고 판단하는 경우에, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 퍼지밸브(32)를 폐쇄하고 차량 상태 모니터링으로 돌입한다(단계 S20).
한편, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 단계 S18의 판단 결과에서 상기 연료 탱크(10) 내의 연료량이 전체 연료량의 1/3 이하인 것으로 판단하게 되면, 상기 압력 센서(40)의 압력 감지동작을 통해서 연료 탱크(10)의 내압이 1기압 이상인지의 여부를 판단하게 된다(단계 S21).
상기 판단 결과, 상기 전자제어 유니트(46)는 상기 연료 탱크(10)의 내압이 1기압 이상이라고 판단하게 되면 상기 단계 S20으로 진행하여 퍼지밸브(32)를 폐쇄하고 차량 상태의 모니터링으로 돌입하게 된다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 차량의 연료 탱크 내에 기압변동에 따라 체적 변화가 가능한 플로터를 적용하여 연료의 유동에 의한 소음이 방지될 수 있도록 함과 더불어, 차량 연료량의 부족에 의한 무효잔량이 최소화될 수 있도록 함에 따라, 보다 안정적인 연료 시스템의 구축이 가능하다는 효과를 갖게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 자동차의 부압 방식을 이용한 연료 시스템 계통을 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 연료 계통에서 OBD(On-Board Diagnosis)를 수행하는 경우의 연료 탱크의 압력변화 상태를 나타낸 그래프 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 연료 탱크 내의 플로터가 만탱크시와 연료잔량 부족시에 체적변화가 발생되는 상태를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 적용되는 플로터가 내가솔린 팩에 포장되어 있는 상태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 연료 탱크의 플로터가 삽입되는 영역에 추가적인 배플이 설치되어 있는 상태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명이 적용되는 연료 탱크에서 OBD 수행시의 연료의 공칭용량과 플로터의 팽창용량과의 비율관계를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치의 구성을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:연료 탱크, 12:연료펌프 모듈,
14,16:배플 플레이트, 18:플로터,
20:증발가스관, 22:내가솔린 팩,
24:밸브, 26:배플,
30:엔진 흡기관, 32:퍼지 밸브,
34:캐니스터, 36:캐니스터 차단밸브,
38:2방향 밸브, 40:압력센서,
44:갭센서, 46:ECU.

Claims (12)

  1. 연료 탱크 내에 저장된 연료를 엔진에 전송하여 차량의 주행이 가능하도록 하는 차량의 연료 시스템에 있어서,
    상기 연료 탱크 내에 삽입되고서, 해당 연료 탱크의 내압변동에 따라 자체적으로 체적변동이 발생되어 팽창이 가능한 다수의 플로터와,
    차량 엔진의 부압을 연료 탱크에 인가/차단하도록 개폐동작되는 퍼지밸브,
    캐니스터를 개방/차단하도록 개폐동작하는 캐니스터 차단밸브,
    상기 퍼지밸브의 밸브 개방경로를 연료 탱크 또는 캐니스터 측으로 전환하기 위해 밸브동작하는 2방향 밸브,
    상기 연료 탱크 내의 압력을 감지하는 압력 감지수단,
    상기 연료 탱크 내의 연료량을 감지하는 연료량 감지수단,
    상기 다수의 플로터와 연료 탱크 상부와의 근접거리를 감지하는 거리 감지수단 및,
    상기 연료량 감지수단으로부터 감지되는 연료량과 캐니스터 퍼지(Purge)의 필요성 여부에 따라 연료 탱크 내의 연료 유동 방지 및 연료의 무효잔량 최소화를 위해 상기 플로터가 작용하도록, 상기 퍼지밸브와 캐니스터 차단밸브 및 2방향 밸브를 제어하는 전자제어 유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 플로터는 중공 형상의 탄성이 있는 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 플로터는 내가솔린성 및 내투과성을 갖는 재질의 포장 팩에 포장하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 탱크의 양측면에서 중앙부와 일부분이 연통되도록 배플 플레이트가 설치되고, 상기 배플 플레이트에 의해 형성되어 있는 양측면의 일정공간 내에 상기 다수의 플로터가 삽입되는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 탱크 상부의 밸브가 플로터에 의해 차단되지 않도록 연료 탱크의 상부와 플로터 사이에 추가적인 배플이 설치된 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 연료량이 1/3 이상이고 캐니스터 퍼지가 불필요하면, 상기 캐니스터 차단밸브를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브를 개방하고, 2방향 밸브가 연료 탱크 측으로 개방되도록 제어하여 연료탱크의 연료 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 연료량이 1/3 이하이고 캐니스터 퍼지가 필요하면, 상기 캐니스터 차단밸브를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브를 개방하고, 2방향 밸브가 캐니스터 측으로 개방되도록 제어하여 연료탱크의 연료 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 상기 거리감지 수단에서 연료 탱크와 플로터와의 근접거리가 소정 거리 이하로 감지하면, 상기 퍼지밸브를 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 연료량이 1/3 이하이고 캐니스터 퍼지가 불필요하면, 상기 캐니스터 차단밸브를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브를 개방하고, 2방향 밸브가 연료 탱크 측으로 개방되도록 제어하여 연료탱크의 연료 무효잔량이 절감되도록 하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 연료량이 1/3 이상이고 캐니스터 퍼지가 필요하면, 상기 캐니스터 차단밸브를 폐쇄함과 더불어 퍼지밸브를 개방하고, 2방향 밸브가 캐니스터 측으로 개방되도록 제어하여 연료탱크의 연료 무효잔량이 절감되도록 하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 상기 압력감지 수단에서 연료 탱크가 1기압 이상으로 되는 것을 감지하면, 상기 퍼지밸브를 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 유니트는 상기 압력감지 수단으로부터 상기 연료 탱크의 내압이 1기압보다 높은 것으로 감지되면, 모든 수행을 중단하고 캐니스터 차단밸브를 개방하여 탱크 압력을 해소하는 인터럽트 회로가 구비된 것을 특징으로 하는 체적 가변형 플로터를 이용한 연료 탱크의 유동 및 무효잔량 방지장치.
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