KR101377353B1 - 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템 - Google Patents

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조우추안 씨아
케빈 멀케란
윙 찬
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말레 인터내셔널 게엠베하
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Abstract

증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124)은 주 흐름 통로(36, 136)를 가진 일체형 밸브 바디(26, 126), 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40, 140) 및 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42, 142)를 포함하며, 상기 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40, 140)는 증기 캐니스터로부터 대기로 나가는 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로 내에서 사전결정된 양압에 응답하는 밸브 바디에 장착되고, 상기 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42, 142)는 청정 공기 포트(34, 134)를 통해 대기의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로 내에서 사전결정된 음압에 응답한다. 진공 작동식 스위칭(46, 146)는 제어 유닛과 전기 소통하며 일체형 밸브 바디에 의해 지지된다. 스위치(46, 146)는 사전결정된 음압을 나타내는 신호를 제어 유닛으로 보내기 위해 주 흐름 통로(36, 136) 내에서 음압에 응답한다.
증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템, 증기 캐니스터, 일방향 엄브렐러 밸브, 주 흐름 통로, 통기 챔버, 캐니스터 정화 밸브

Description

증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템{EVAPORATIVE EMISSION CANISTER PURGE ACTUATION MONITORING SYSTEM}
본 발명은 증기 캐니스터, 엔진 및 적어도 하나의 제어 유닛을 가진 차량용 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템에 관한 것이다.
자동차는 연료 탱크와 연료 전달 라인을 가지는 연료 전달 시스템을 포함한다. 연료 전달 라인은 통상 복수의 도관들 및 내연기관으로 연료 탱크와 작동가능하게 상호연결되는 관련 연결부들을 포함한다. 연료 펌프는 압력 하에서 연료 전달 라인을 통해 연료 탱크로부터 엔진으로 연료를 전달하도록 사용된다. 다수의 자동차들은 연료로서 가솔린을 사용하여 동력이 공급된다. 가솔린은 미처리시에 환경에 유해한 가스들을 생성하는 휘발성 물질이다. 이 가스들은 일반적으로 증발 배기가스(evaporative emissions)로서 언급된다. 이 가스들은 기체이기 때문에, 상기 배기가스들은 매우 소형의 오리피스를 통해 심지어 연료 전달 시스템 전체에 걸쳐 그들 자체로서 존재할 수 있는 연료 시스템으로부터 배출될 수 있다. 따라서 전 세계 많은 국가들의 정부부처들은 오랜 기간동안 자동차들이 연료 전달 시스템 내에 생 성된 미처리되거나 또는 연소되지 않은 연료 증기가 대기로 배출되는 것을 방지하기 위한 시스템을 가지도록 규정해 왔다.
이에 따라, 가솔린으로 동력을 공급하는 자동차들은 통상 증발 배기가스를 효율적으로 처리하도록 설계된 증발 배기 제어 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 일반적으로 내연기관의 흡기구(intake) 및 연료 탱크와 유체 소통하여 작동가능하게 연결된 증기 캐니스터를 포함한다. 증기 캐니스터는 일반적으로 탄소 또는 연료 시스템에 의해 생성된 휘발성 증발 배기가스를 포획하도록 작용하는 그 외의 다른 특정 흡수성 재료를 포함한다. 캐니스터 정화 밸브는 엔진의 흡입구와 캐니스터 사이에서 증발 배기가스의 흐름을 제어한다. 차례대로, 캐니스터 정화 밸브의 작동은 통상 엔진 제어 모듈 또는 이와 유사한 것과 같은 탑재 컴퓨터에 의해 제어된다. 일반적인 차량 작동 동안 그리고 사전결정된 작동 특징들에 있어서, 캐니스터 정화 밸브는 증기 캐니스터가 엔진 흡입 매니폴드의 음압상태가 되도록 개방된다. 이에 따라 캐니스터를 효율적으로 재생성하는(regenerating) 포획된 기체 배기가스의 증기 캐니스터를 정화시켜 또 다른 증기를 흡수할 수 있다.
차량 작동을 끄는 동안, 캐니스터 정화 밸브는 밀폐되며 연료 시스템 내에 생성된 증발 배기가스는 연료 탱크로부터 증기 캐니스터로 경로가 정해지며 여기서 증발 배기가스는 흡수되고 위에서 기술한 바와 같이 나중의 정화작용을 위해 저장된다. 차량 작동을 끄는 동안 연료 시스템은 대기로부터 효과적으로 밀봉된다.
위에서 기술한 바와 같이 종래의 증발 배기 제어 시스템들에 덧붙여, 추가적으로, 여러 정부부처들은 밀폐된 연료 시스템 내에 어떠한 누출구(leak)가 존재하 는 지를 결정하기 위해 이 시스템들이 자가-진단 기능을 가지도록 규정해 왔다. 오염에 대한 공공의 우려가 높아짐에 따라, 몇몇 정부부처들은 자동차 증발 배기 제어 시스템에 대해 보다 엄격한 기준사항들을 공표하였다. 예를 들어, 최근 캘리포니아주 대기정화국(California Air Resource Board; CARB)은 증발 배기 시스템이 최소한 직경 0.020인치의 누출구를 탐지하도록 요구한다. 이러한 시스템들의 다수는, 작동을 끄고 나서 그리고 연료 시스템이 냉각되고 난 뒤, 통상 연료 탱크의 배기 공간 내에 생성된 용적(volume)의 존재 유무를 탐지하기에 적합한 센서를 사용한다. 그 외 다른 공지된 증발 배기 시스템은 연료 시스템이 완전히 밀봉되었는지 테스트하기 위해 몇몇 관련 시스템에 의해 생성된 양압(positive pressure) 또는 음압(negative pressure)을 사용한다.
관련 기술에서 제안된 타입의 탑재형 진단식 증발 배기 시스템들이 일반적으로 이제까지 제기된 목적에 적용되고 있긴 하지만, 이 시스템들은 상대적으로 복잡하고 비용이 비싸다는 단점을 가진다. 또한 이 시스템은 종종 "온-보드 플러밍(on-board plumbing)"으로 언급되는 가요성 도관 또는 강성 도관을 통해 상호연결되어야 하고 그리고 개별적으로 제어되어야 하는 다수의 구성요소들로 구성된다. 현재 관련 기술에 사용되고 있는 여러 시스템들에서, 각각의 구성요소는 종종 각각 서로 다른 장착방식과 그에 따른 체결장치들을 필요로 한다. 온-보드 플러밍은 엔진을 어지르지(clutter) 않도록 경로가 정해져야 한다. 이 목적은 관련 기술에 공지된 증발 배기 시스템들에서 항상 충족되는 것이 아니며 또한 비용도 많이 든다. 게다가 차량의 파워 플랜트 용도로 활용가능한 영구-축소 공간(ever-shrinking space) 으로 인해, 구성요소를 효율적으로 채우는 것을 통해 공간을 효율적으로 사용하는 것은 성능을 꾸준히 개선시키기 위해 설계자들이 염두에 두어야 하는 변수이다.
따라서, 종래 기술에서는 시스템을 효율적으로 모니터링 하기에 필요한 구성요소들의 개수를 줄이는 증발 배기 시스템에 대한 필요성이 여전히 남아 있다. 게다가 관련 기술에 공지된 시스템용으로 요구되는 타입의 복잡한 온-보드 플러밍을 줄이는 이러한 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 또한 종래 기술에서는 제조하기가 저렴하고 현장에서 사용하기가 용이한 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 또한 종래 기술에서는 현재 관련 기술에 사용되는 시스템들에 비해 상대적으로 소형이며 개선된 응답시간과 정확한 반복성능을 가진 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 증기 캐니스터, 엔진 및 적어도 하나의 제어 유닛을 가진 차량용 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템에 존재하는 관련 기술들의 결점들을 극복한다. 본 발명의 정화 작동 모니터링 시스템은 일체형 밸브 바디와 상기 밸브 바디에 장착된 커버를 포함하여 상기 커버와 밸브 바디 사이에 통기 챔버(vent chamber)를 형성한다. 커버는 통기 챔버와 대기 사이에 유체 소통을 제공하는 청정 공기 포트를 가진다. 일체형 밸브 바디는 주 흐름 통로와 캐니스터 포트를 포함하며 이 캐니스터 포트는 주 흐름 통로와 증기 캐니스터 사이에 유체 소통을 제공한다. 제 1 일방향 엄브렐러 밸브는 일체형 밸브 바디에 장착되며 상기 청정 공기 포트와 통기 챔버를 통해 증기 캐니스터로부터 대기로 나가는 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로 내에서 사전결정된 양압에 응답한다. 또한, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브는 일체형 밸브 바디에 장착되고 청정 공기 포트와 통기 챔버를 통해 그리고 주 흐름 통로와 두 번째 캐니스터 포트를 통해 대기의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로 내에서 사전결정된 음압에 응답한다. 이 시스템은 제어 유닛과 전기 소통하고 그리고 일체형 밸브 바디에 의해 지지되는 진공 작동식 스위치를 추가적으로 포함한다. 상기 스위치는 사전결정된 음압을 나타내는 신호를 제어 유닛으로 보내기 위해 주 흐름 통로 내에서 사전결정된 음압에 응답한다.
본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 관련 기술에 공지된 시스템에 필요한 타입의 복잡한 온-보드 플러밍 뿐만 아니라 증발 배기 시스템을 효율적으로 모니터링 하기에 필요한 구성요소들의 수를 줄이게 된다. 이 시스템은 캐니스터 정화 밸브가 개방될 때 증기 캐니스터 상에 가해진 진공을 정화하는 기간 및 존재 유무를 탐지할 뿐만 아니라 또한 이러한 상태가 발생하는 정도에까지 증발 배기 시스템 내에 누출구(leak) 유무도 탐지한다. 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 제조비용이 저렴하며 현장에서 사용하기에 용이하다. 게다가 이 시스템은 관련 기술에 공지된 시스템들에 비해 개선된 응답시간과 정확한 반복성능을 가진다. 상기 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 소형이며 크지 않은 형상을 가지도록 설계된다. 따라서 차량에서 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템을 "패키징(package)"하기가 용이하다.
본 발명의 그 외의 다른 이점들은 첨부된 도면들과 함께 하기 상세한 설명을 참조하여 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템을 사용하는 타입의 증발 배기 시스템을 도식적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 한 구체예를 도시한 투시도.
도 3은 개방 위치에 배열된 제 1 일방향 엄브렐러 밸브를 보여주는 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 한 구체예를 도시한 횡단면 측면도.
도 4는 개방 위치에 배열된 제 2 일방향 엄브렐러 밸브를 보여주는 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 한 구체예를 도시한 횡단면 측면도.
도 5는 본 발명의 한 구체예의 일체형 밸브 바디의 주 흐름 통로를 부분적으로 확대하여 도시한 횡단면 측면도이며, 서로에 대해 그리고 주 흐름 통로에 대해 제 1 밸브와 제 2 밸브의 배열을 보여준다.
도 6은 도 2-4에 예시된 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 한 구체예를 도시한 분해 투시도.
도 7은 개방 위치에 배열된 제 1 일방향 엄브렐러 밸브를 보여주는 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 또 다른 구체예를 도시한 횡단면 측면도.
도 8은 개방 위치에 배열된 제 2 일방향 엄브렐러 밸브를 보여주는 본 발명 의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 또 다른 구체예를 도시한 횡단면 측면도.
도 9는 도 7-8에 예시된 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 제 2 구체예를 도시한 분해 투시도.
도 1에서, 대표적인 자동차용 증발 배기 시스템이 도면부호 10으로 도식적으로 예시된다. 증발 배기 시스템(10)은 일반적으로 내연기관의 흡입 매니폴드(16) 뿐만 아니라 연료 탱크(14)와 유체 소통하여 작동가능하게 연결된 증기 캐니스터(12)를 포함한다. 통상 증기 캐니스터(12)는 도 1에서 도식적으로 도면부호 18로 표시된 청정 공기 필터를 통해 대기와 유체 소통하여 제공된다. 증기 캐니스터(12)는 일반적으로 탄소 또는 연료 시스템에 의해 생성된 휘발성 증발 배기가스(evaporative emissions)를 포획하도록 작용하는 그 외의 다른 특정 흡수성 재료를 포함한다. 하지만, 종래 기술의 당업자는 하기 설명으로부터 본 발명이 임의의 특정 타입의 증기 캐니스터에만 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도면부호 20으로 표시된 캐니스터 정화 밸브는 도식적으로 도면부호 21로 표시된 전기 연결부에 의해 엔진의 흡입구(16)와 증기 캐니스터(12) 사이의 증발 배기가스의 흐름을 제어한다. 차례대로, 캐니스터 정화 밸브(20)의 작동은 통상 도식적으로 도면부호 22로 표시된 엔진 제어 모듈 또는 엔진 제어 유닛 또는 이와 유사한 것과 같은 탑재 컴퓨터에 의해 제어된다. 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시 스템은 일반적으로 도면부호 24, 124로 표시되며 증기 캐니스터(12)에 작동가능하게 장착된다. 이에 따라, 본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124)은 청정 공기 필터(18)를 통해 대기와 증기 캐니스터(12) 사이에서 유체 소통하며 작동가능하게 배치된다.
도 2-6에서, 차량용 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 한 구체예가 도면부호 24로 표시되는데, 여기서 전체 도면들에 있어 유사한 도면부호들은 유사한 구성요소들을 나타내도록 사용된다. 이 시스템(24)은 주변 플랜지(28)와 상기 주변 플랜지(28)에 의해 작동가능하게 지지된 커버(30)를 형성하는 일체형 밸브 바디(26)를 포함하며 이에 따라 커버(30)와 밸브 바디(26) 사이에 통기 챔버(32)를 형성한다. 커버(30)는 대기와 통기 챔버(32) 사이에 유체 소통을 제공하는 청정 공기 포트(34)를 가진다. 도 1에 예시된 대표 시스템(10)에서, 청정 공기 포트(34)는 청정 공기 필터(18)를 통해 대기와 유체 소통된다.
일체형 밸브 바디(26)는 주 흐름 통로(36)와 캐니스터 포트(38)를 가지는데, 상기 캐니스터 포트(38)는 유체 소통하도록 증기 캐니스터(12)와 주 흐름 통로(36) 사이에 장착된다. 바람직한 한 구체예에서, 본 발명의 시스템(24)은 캐니스터 포트(38)를 통해 증기 캐니스터(12)에 직접적으로 작동가능하게 장착된다(도 1 참조). 제 1 일방향 엄브렐러 밸브는 일반적으로 도면부호 40으로 표시되며 일체형 밸브 바디(26)에 장착된다. 상기 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)는 청정 공기 포트(34)와 통기 챔버(32)를 통해 증기 캐니스터(12)로부터 대기로 나가는 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(36) 내에서 사전결정된 압력에 응답한 다(responsive). 또한, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브는 일반적으로 도면부호 42로 표시되고 일체형 밸브 바디(26)에 장착된다. 상기 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42)는 청정 공기 포트(34)와 통기 챔버(32)를 통해 그리고 주 흐름 통로(36)와 캐니스터 포트(38)를 통해 대기의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(36) 내에서 사전결정된 음압(negative pressure)에 응답한다. 이 시스템(24)은 일반적으로 도면부호 46으로 표시된 진공 작동식 스위치를 추가적으로 포함한다. 이 스위치(46)는 일체형 밸브 바디(26)에 의해 지지되고 제어 유닛(22)과 전기 소통된다. 상기 스위치(46)는 상기 사전결정된 음압을 나타내는 신호를 도 1에서 도면부호 23으로 도식적으로 표시된 전기 연결부를 통해 제어 유닛(22)으로 보내기 위하여 주 흐름 통로(36) 내에서 사전결정된 음압에 응답한다. 본 발명의 시스템(24)의 이들 각각의 구성요소들은 하기에서 더욱 상세하게 기술된다.
구체적으로 도 3-5에서, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)는 밸브 스템(48)과 밸브 요소(50)를 포함한다. 밸브 요소(50)는 공기와 같은 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(36)와 통기 챔버(32) 사이에서 이동가능하다(도 3 참조). 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)의 밸브 스템(48)은 제 1 종축(A)을 형성한다(도 5 참조). 이와 유사하게, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42)는 밸브 스템(52)과 밸브 요소(54)를 포함한다. 밸브 요소(54)는 공기와 같은 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(36)와 통기 챔버(32) 사이에서 이동가능하다(도 4 참조). 제 2 일방향 엄브렐러 밸브의 밸브 스템(52)은 제 2 종축(B)을 형성한다. 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)와 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42)의 제 1 종축(A)과 제 2 종축(B)은 서로에 대해 예각(α)으로 배열된다.
주 흐름 통로(36)는 종축(C)과 캐니스터 정화 포트(56)를 형성한다. 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42)는 캐니스터 정화 포트(56)를 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 일체형 밸브 바디(26) 내에 장착된다. 캐니스터 정화 포트(56)는 주 흐름 통로(36)의 종축(C)에 수직으로 연장되는 평면(P)에 대해 예각(β)을 이룬다(도 5 참조). 또한 주 흐름 통로(36)는 통기 포트(58)를 형성한다. 밑에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)는 통기 포트(58)를 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 일체형 밸브 바디(26)에 장착된다.
진공 작동식 스위치(46)는 리테이너(62)에 의해 작동가능하게 지지된 다이어프램(60)을 포함한다. 상기 리테이터(62)는 일체형 밸브 바디(26)에 장착된다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스위치(46)는 일체형 밸브 바디(26)에 의해 지지된 한 쌍의 터미널(66)과 가요성의 스위치 요소(64)를 추가적으로 포함한다. 하기에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 스위치 요소(64)는 주 흐름 통로(36) 내에서 사전결정된 음압에 응답하는 상기 한 쌍의 터미널(66)과 연결하기 위해 다이어프램(60)의 이동에 대해 응답한다. 이를 위해, 주 흐름 통로(36)는 작은 진공 스위치 포트(68)를 포함하는데, 이 진공 스위치 포트(68)는 주 흐름 통로(36)와 진공 스위치 챔버(70) 사이에서 유체 소통을 제공한다. 일체형 밸브 바디(26)는 스위치 요소(64)와 제어 유닛(22) 사이에 전기 소통을 제공하는 스위치 커넥터(72)를 추가적으로 포함한다. 진공 작동식 스위치(46) 뿐만 아니라 제 1 및 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(40, 42)의 작동법은 밑에서 더욱 상세하게 기술될 것이다.
차량용 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템의 또 다른 구체예가 도 7-9에서 도면부호 124로 표시되는데, 여기에서도 도 2-6에 예시된 제 1 구체예에 관해 기술된 유사한 구성요소들을 나타내도록 유사한 도면부호들이 사용된다. 제 2 구체예(124)는 도 2-6에 예시된 제 1 구체예(24)와 유사하다. 제 2 구체예(124)는 주변 플랜지(128)와 상기 주변 플랜지(128)에 의해 작동가능하게 지지된 커버(130)를 형성하는 일체형 밸브 바디(126)를 포함하며 이에 따라 커버(130)와 밸브 바디(126) 사이에 통기 챔버(132)를 형성한다. 커버(130)는 대기와 통기 챔버(132) 사이에 유체 소통을 제공하는 청정 공기 포트(134)를 가진다. 도 1에 예시된 대표 시스템(10)에서, 청정 공기 포트(134)는 청정 공기 필터(18)를 통해 대기와 유체 소통된다.
일체형 밸브 바디(126)는 주 흐름 통로(136)와 캐니스터 포트(138)를 가지며, 이 캐니스터 포트(138)는 유체 소통하도록 증기 캐니스터(12)와 주 흐름 통로(136) 사이에 장착된다. 바람직한 한 구체예에서, 본 발명의 시스템(124)은 캐니스터 포트(138)를 통해 증기 캐니스터(12)에 직접적으로 작동가능하게 장착된다(도 1 참조). 제 1 일방향 엄브렐러 밸브는 일반적으로 도면부호 140으로 표시되며 일체형 밸브 바디(126)에 장착된다. 상기 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)는 청정 공기 포트(134)와 통기 챔버(132)를 통해 증기 캐니스터(12)로부터 대기로 나가는 유체의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(36) 내에서 사전결정된 압력에 응답한다. 또한, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브는 일반적으로 도면부호 142로 표시되고 일체형 밸브 바디(126)에 장착된다. 상기 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)는 청정 공기 포 트(134)와 통기 챔버(132)를 통해 그리고 주 흐름 통로(136)와 캐니스터 포트(138)를 통해 대기의 흐름을 제어하기 위해 주 흐름 통로(136) 내에서 사전결정된 음압에 응답한다. 이 시스템(124)은 일반적으로 도면부호 146으로 표시된 진공 작동식 스위치를 추가적으로 포함한다. 이 스위치(146)는 일체형 밸브 바디(126)에 의해 지지되고 제어 유닛(22)과 전기 소통된다. 상기 스위치(146)는 상기 사전결정된 음압을 나타내는 신호를 도 1에서 도면부호 23으로 도식적으로 표시된 전기 연결부를 통해 제어 유닛(22)으로 보내기 위하여 주 흐름 통로(136) 내에서 사전결정된 음압에 응답한다. 본 발명의 시스템(124)의 이들 각각의 구성요소들은 하기에서 더욱 상세하게 기술된다.
도 7-9에서, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)는 밸브 스템(148)과 밸브 요소(150)를 포함한다. 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)의 밸브 스템(148)은 제 1 종축(A)을 형성한다. 이와 유사하게, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)는 밸브 스템(152)과 밸브 요소(154)를 포함한다. 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)의 밸브 스템(152)은 제 2 종축(B)을 형성한다. 도 2-6에 예시된 제 1 구체예에 비해, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)와 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)의 제 1 종축(A)과 제 2 종축(B)은 서로 평행하게 그리고 서로 이격되어 배열된다. 이 구성으로 인해 도 2-6에 예시된 주 흐름 통로(36)와 비교할 때 주 흐름 통로(136)는 더 낮은 측면형상(profile)을 가진다.
주 흐름 통로(136)는 종축(C)과 캐니스터 정화 포트(156)를 형성한다. 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)는 캐니스터 정화 포트(156)를 통해 유체의 흐름을 제어 하기 위해 일체형 밸브 바디(126) 내에 장착된다(도 8 참조). 또한 주 흐름 통로(136)는 통기 포트(158)를 형성한다. 밑에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이(도 7 참조), 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)는 통기 포트(158)를 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 일체형 밸브 바디(126)에 장착된다. 도 7과 도 8에 예시된 구체예에서, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)의 제 1 종축(A)은 주 흐름 통로(136)의 종축(C)과 동축을 가진다. 게다가, 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)의 제 2 종축(B)은 상기 동축(A 및 C)에 대해 평행하게 이격되어 배열된다.
진공 작동식 스위치(146)는 리테이너(162)에 의해 작동가능하게 지지된 다이어프램(160)을 포함한다. 상기 리테이터(162)는 일체형 밸브 바디(126)에 장착된다. 스위치(146)는 일체형 밸브 바디(126)에 의해 지지된 한 쌍의 터미널과 가요성의 스위치 요소(164)를 추가적으로 포함한다(도 9 참조). 하기에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 스위치 요소(164)는 주 흐름 통로(136) 내에서 사전결정된 음압에 응답하는 상기 한 쌍의 터미널과 연결하기 위해 다이어프램(160)의 이동에 대해 응답한다. 이를 위해, 주 흐름 통로(136)는 작은 진공 스위치 포트(168)를 포함하는데, 이 진공 스위치 포트(168)는 주 흐름 통로(136)와 진공 스위치 챔버(170) 사이에서 유체 소통을 제공한다. 일체형 밸브 바디(126)는 전기 라인(23)을 통해(도 1 참조) 제어 유닛(22)과 스위치 요소(164) 사이에 전기 소통을 제공하는 스위치 커넥터(172)를 추가적으로 포함한다.
위에서 기술된 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124)과 모든 부속 구성요소들의 작동은 동일하다. 이에 따라 본 발명의 시스템의 기능은 도 2-6에 예시된 시스템(24)의 구성요소들에 관하여 기술될 것이다. 종래 기술의 당업자는 도면부호들에서 100만큼 증가된 유사한 도면부호들이 유사한 구성요소들을 표시하도록 사용된 도 7-9에 예시된 구성요소들에 관하여 동일하게 적용된 상세한 설명을 이해할 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 가솔린 연료에 의해 생성된 증발 배기가스는 증기 캐니스터(12) 내에 수거될 수 있다. 휘발성 가스가 제거된(stripped) 공기는 증기 캐니스터(12)를 통해 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24) 내로 통과할 수 있다. 증발 배기가스의 양압(positive pressure)이 사전결정된 수준을 초과할 때, 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)의 밸브 요소(50)는 통기 포트(58)를 개방시키도록 이동할 것이다. 이 작동 상태는 도 3과 도 7에 예시된다. 이러한 양압의 영향 하에서 공기는 통기 챔버(32) 내로 흘러들어갈 것이며, 청정 공기 포트(34)를 통해 공기 필터(18) 내로 유입될 것이다.
증기 캐니스터(12) 내에서 탄소와 같은 흡수성 재료가 휘발성 증기로 포화되도록 사용하는 것도 가능하다. 따라서 증기 캐니스터(12)는 주기적으로 정화되어야 한다. 이러한 정화 공정은 제어되어야 한다. 따라서 사전결정된 엔진 작동의 특정 주기 동안, 엔진 제어 유닛(22)은 캐니스터 정화 밸브(20)가 개방되도록 신호를 보내 이에 따라 증기 캐니스터(12)가 흡입 매니폴드(16)를 통해 엔진에 생성된 진공상태가 되도록 한다. 정화 밸브(20)가 개방될 때, 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24)도 흡입 매니폴드(16)를 통해 엔진에 의해 생성된 진공상태가 된다. 이로 인해 깨끗한 공기가 공기 필터(18)로부터 청정 공기 포트(34)를 통해 통기 챔버(32) 내로 유입되게 하며 제 2 일방향 엄블렐러 밸브(42)의 밸브 요소(54)를 지나가게 된다. 이 작동 상태가 도 4와 도 8에 예시된다. 그 후, 깨끗한 공기는 주 흐름 통로(36)를 통해 흘러들어와 캐니스터 포트(38)를 통해 증기 캐니스터(12) 내로 유입된다. 상기 음압으로 인해 증기 캐니스터 내에 포획된 휘발성 가스가 구속해제되게 하여 엔진의 흡입 매니폴드 내로 유입되게 한다. 증기 캐니스터(12)를 정화하는 것은 엔진의 연소 챔버에 유입되는 공기/연료 비율에 영향을 미치게 된다. 따라서 이 정화 공정은 모니터링 되고 제어되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 진공 작동식 스위치(46)가 제공된다.
이를 위해, 증기 캐니스터 정화 공정이 사전결정된 수준에 도달하는 동안 일단 진공상태가 형성되면 진공 작동식 스위치(46)가 유발되도록 진공 스위치 포트(68)가 조정된다(calibrated). 보다 구체적으로, 진공 스위치 포트(68)는 주 흐름 통로(36)와 진공 스위치 챔버(70) 둘 모두와 소통한다. 진공 스위치 포트(68)는 주 흐름 통로(36)에서 배출되는 진공을 정화하게 되며, 다이어프램(60)이 스위치 요소(64)를 이동시켜 스위치(46)가 사전결정된 음압에서 유발되도록 한 쌍의 터미널(66)과 접촉시키도록 크기가 결정된다. 상기 스위치(46)는 엔진 제어 유닛(22)과 전기 소통하여 연결된다. 스위치(46)가 유발될 때, 상기 스위치(46)는 엔진 제어 유닛(22)으로 신호를 보낸다. 엔진 제어 유닛(22)은 이 정보를 사용하여 신호를 보내 캐니스터 정화 밸브(20)를 밀폐한다. 또한 진공 스위치 포트(68)는 증발 배기 시스템 내에 어떠한 누출구(leak)가 존재하는지를 탐지하도록 크기가 조정된다. 캐니스터 정화 밸브(20)가 개방되고 난 후에도 스위치(46)가 사전결정된 시간 주기 내에 유발되지 않는 경우, 이는 진공 스위치 포트(68)보다 더 큰 크기의 누출구가 존재하는 것을 나타낸다. 따라서 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124)는 차량 증발 배기 시스템용 누출구 탐지장치로서 제공된다.
본 발명의 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 관련 기술에 공지된 시스템에 필요한 타입의 복잡한 온-보드 플러밍(onboard plumbing) 뿐만 아니라 증발 배기 시스템을 효율적으로 모니터링 하기에 필요한 구성요소들의 개수를 줄이게 된다. 이 시스템은 캐니스터 정화 밸브가 개방될 때 증기 캐니스터 상에 가해진 진공을 정화하는 기간 및 존재 유무를 탐지할 뿐만 아니라 또한 이러한 상태가 발생하는 정도에까지 증발 배기 시스템 내에 누출구 존재 유무도 탐지한다. 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 제조비용이 저렴하며 현장에서 사용하기에 용이하다. 게다가 이 시스템은 관련 기술에 공지된 시스템들에 비해 개선된 응답시간과 정확한 반복성능을 가진다. 상기 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템은 소형이며 크지 않은 형상을 가지도록 설계된다. 따라서 엔진실(engine compartment)에서 본 발명의 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템을 "패키징"하기가 용이하다.

Claims (7)

  1. 증기 캐니스터, 엔진, 및 적어도 하나의 제어 유닛을 가진 차량용 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124)에 있어서,
    상기 시스템(24, 124)은,
    -일체형 밸브 바디(26, 126)와 상기 밸브 바디(26, 126)에 장착된 커버(30, 130)를 포함하며 상기 커버(30, 130)와 밸브 바디(26, 126) 사이에 통기 챔버(32, 132)를 형성하고, 상기 커버(30, 130)는 대기와 통기 챔버(32, 132) 사이에 유체 소통을 제공하는 청정 공기 포트(34, 134)를 가지며, 상기 일체형 밸브 바디(26, 126)는 주 흐름 통로(36, 136)와 캐니스터 포트(38, 138)를 가지고 이 캐니스터 포트(38, 138)는 상기 주 흐름 통로(36, 136)와 증기 캐니스터 사이에 유체 소통을 제공하며,
    -제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40, 140)를 포함하고, 상기 제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40, 140)는 상기 일체형 밸브 바디(26, 126)에 장착되며 상기 청정 공기 포트(34, 134)와 통기 챔버(32, 132)를 통해 증기 캐니스터로부터 대기로 나가는 유체의 흐름을 제어하기 위해 상기 주 흐름 통로(36, 136) 내에서 사전결정된 양압에 응답하고,
    -제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42, 142)를 포함하며, 상기 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(42, 142)는 상기 일체형 밸브 바디(26, 126)에 장착되고 상기 청정 공기 포트(34, 134)와 통기 챔버(32, 132)를 통해 그리고 주 흐름 통로(36, 136)와 캐니 스터 포트(38, 138)을 통해 대기의 흐름을 제어하기 위해 상기 주 흐름 통로(36, 136) 내에서 사전결정된 음압에 응답하며,
    -제어 유닛과 전기 소통하고 그리고 일체형 밸브 바디(26, 126)에 의해 지지된 진공 작동식 스위치(46, 146)를 포함하며, 상기 스위치(46, 146)는 리테이너(62, 162)에 의해 작동가능하게 지지된 다이어프램(60, 160), 가요성의 스위치 요소(64, 164) 및 상기 일체형 밸브 바디(26, 126)에 의해 지지된 한 쌍의 터미널(66, 166)을 포함하고, 상기 리테이너는 상기 일체형 밸브 바디(26, 126)에 장착되며, 상기 스위치 요소(64, 164)는 사전결정된 음압을 나타내는 신호를 제어 유닛에 보내기 위해 상기 주 흐름 통로(36, 136) 내에서 사전결정된 음압에 응답하는 상기 한 쌍의 터미널(66, 166)에 연결하기 위해 상기 다이어프램(60, 160)의 이동에 응답하는, 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124).
  2. 제 1항에 있어서,
    일체형 밸브 바디(26, 126)는 주변 플랜지(28, 128)를 포함하며, 커버(30, 130)는 통기 챔버(32, 132)를 형성하기 위해 상기 주변 플랜지에 의해 작동가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124).
  3. 제 1항에 있어서,
    제 1 일방향 엄브렐러 밸브(40)는 제 1 종축을 형성하고 제 2 일방향 엄브렐 러 밸브(42)는 제 2 종축을 형성하며, 상기 제 1 종축과 제 2 종축은 서로에 대해 예각으로 배열되는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24).
  4. 제 3항에 있어서,
    주 흐름 통로(36)는 종축과 캐니스터 정화 포트를 형성하며, 제 2 일방향 엄브렐러(42)는 상기 캐니스터 정화 포트(38)를 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 일체형 밸브 바디(26) 내에 장착되고, 캐니스터 정화 포트(56)는 주 흐름 통로(36)의 종축에 수직으로 연장되는 평면에 대해 예각을 형성하는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24).
  5. 제 4항에 있어서,
    주 흐름 통로(36)는 통기 포트(58)를 형성하며, 제 1 일방향 엄브렐러(40)는 상기 통기 포트(58)를 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 일체형 밸브 바디(26)에 장착되는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24).
  6. 제 1항에 있어서,
    제 1 일방향 엄브렐러 밸브(140)는 제 1 종축을 형성하고 제 2 일방향 엄브렐러 밸브(142)는 제 2 종축을 형성하며, 상기 제 1 종축과 제 2 종축은 서로 평행하게 그리고 서로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(124).
  7. 제 1항에 있어서,
    일체형 밸브 바디(26, 126)는 스위치 요소와 제어 유닛 사이에 전기 소통을 제공하는 스위치 커넥터(72, 172)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발 배기 캐니스터 정화 작동 모니터링 시스템(24, 124).
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