KR101486684B1

KR101486684B1 - 자동차용 연료 탱크

Info

Publication number: KR101486684B1
Application number: KR1020137010877A
Authority: KR
Inventors: 이브라힘 코우칸
Original assignee: 카우텍스 텍스트론 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-01
Publication date: 2015-01-26
Also published as: US20130213364A1; JP5639718B2; CN103201130B; EP2632757A1; DE102010049644A1; KR20130092593A; JP2013544701A; EP2632757B1; WO2012055474A1; CN103201130A

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 연료 증기 필터 (5) 를 통해 대기와 연통하는 분기 라인 (2), 적어도 하나의 필러 파이프 (6), 및 재급유 동안 연료 증기를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 재순환 라인 (8) 을 포함하는 자동차용 연료 탱크 (1) 에 관한 것으로, 적어도 하나의 재순환 라인 (8) 을 통해 분기 라인 (2) 은 유동 방향에 있어서 연료 증기 필터 (5) 의 상류에서 필러 파이프에 연결되고, 재급유 체적 유동에 따라 유동 단면적을 변경하기 위해 재순환 라인에 적어도 하나의 저감 부재 (9) 가 제공된다. 본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 는, 재순환 라인 (8) 내에서 자유롭게 이동가능한 밸브 보디 (10) 가 저감 부재 (9) 로서 제공되고, 밸브 보디 (10) 는, 재순환 라인 (8) 의 저감된 단면을 갖는 적어도 하나의 제 1 위치와 재순환 라인 (8) 의 증대된 단면을 갖는 제 2 위치 사이에서 작동 요소 없이 실질적으로 자유롭게 이동가능하다는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 연료 탱크{FUEL TANK FOR MOTOR VEHICLES}

본 발명은, 적어도 하나의 연료 증기 필터를 통해 대기와 연통하는 분기 (venting) 라인, 적어도 하나의 필러 파이프, 및 재급유 동안 연료 증기를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 재순환 경로를 포함하는 자동차용 연료 탱크에 관한 것으로, 적어도 하나의 재순환 경로를 통해 분기 라인은 유동 방향에 있어서 연료 증기 필터의 상류에서 필러 파이프에 연결되고, 재급유 체적 유동에 따라 유동 단면적을 변경하기 위해 재순환 라인에 적어도 하나의 저감 부재가 제공된다.

예컨대, 이러한 연료 탱크는 DE 102 38 234 A1 에 개시된다.

자동차를 재급유할 때, 연료 탱크 내로 유동하는 연료는, 연료 탱크 내에 위치되고 연료와 같은 속도로 유동하는 가스 체적을 변위시킨다. 이 경우에, 연료 탱크 내에 존재하는 가스는 연료 탱크의 분기 시스템을 통해 그리고 연료 증기 필터를 통해 대기로 깨끗이 방출되거나 분배 노즐 (유럽형 시스템) 을 통해 연료 탱크의 필러 파이프의 충전 넥 (filling neck) 의 구역에서 인출된다.

특히, 연료 탱크 내에 존재하는 가스 체적이 연료 증기 필터를 통해 대기로 깨끗이 방출되는 때에, 활성탄 필터로서 구성된 연료 증기 필터의 제한된 용량으로 인해, 연료 증기 필터가 가스의 체적 유동 내에 포함된 탄화 수소로 과도하게 로딩되지 않도록 주의하여야 한다. 재급유 동안 연료 탱크의 필러 파이프 내로 유동하는 연료의 결과로서, 그리고 여기서 발생하는 벤츄리 효과/흡입 제트 효과로 인해, 상당한 양의 신선한 공기가 탱크 내로 흡인되어, 결국 가스상으로 전환되는 상당한 양의 액체 연료가 생성된다.

이러한 이유로, 필러 파이프 내로 유동하는 연료의 체적 유동을 통해 재급유 동안 발생하는 흡입 제트 효과를 활용함으로써, 연료 탱크와 충전 넥 사이에서 재순환 체적 유동이 설정되고, 이는 이상적으로는 재급유 동안 연료의 체적 유동에 대응한다. 이는 심지어 연료의 높은 체적 유동으로도 충분한 재순환 체적 유동이 생성된다는 것을 보장해야 한다. 일반적으로, 재급유 체적 유동은 약 15ℓ/min ~ 40ℓ/min 에서 변동한다.

DE 102 38 234 는 적어도 하나의 연료 증기 필터를 통해 대기와 연통하는 분기 라인을 포함하는 자동차용 연료 탱크를 개시하고, 이 분기 라인은 연료 증기 필터의 상류에서 분기 체적 유동의 유동 방향으로 재순환 라인에 부착되고, 이는 분배 노즐의 직경에 대해 감소된 충전 넥의 개방 단면 아래에서 필러 파이프와 연결된다. 따라서, 재급유 동안 재순환 라인은 흡입 제트 효과에 의해 진공이 되고, 그 결과 재순환 체적 유동이 설정된다.

재급유 체적 유동에 맞게 재순환 체적 유동을 조절할 수 있도록, 분기 라인/재순환 라인에, 재급유 체적 유동에 맞게 조절될 수 있고 언로딩된 상태로 완전히 폐쇄되는, 니들 밸브 (needle valve) 의 형태의 저감 부재가 제공된다. 액체 연료가 분기 라인 내로 진입하는 것을 방지하기 위하여, 상기 저감 부재는 충전 상태에 의존하는 플로트 밸브 (float valve) 로서 구성된다.

지금까지 공지된 해결책은 비교적 비용이 많이 들고 재순환 라인에서 부피가 큰 밸브 하우징을 필요로 한다. 니들 밸브가 폐쇄된 위치에서 스프링 로딩된 방식으로 유지되므로, 상기 니들 밸브는, 특히 낮은 재급유 체적 유동의 경우에 원치 않은 특정 반응 지연을 가지게 된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 가장 간단한 수단으로 재순환 체적 유동을 재급유 체적 유동에 맞게 조절하는 것이 가능하도록 전술한 유형의 연료 탱크를 개선하는 것이다.

본 발명의 목적은, 우선, 적어도 하나의 연료 증기 필터를 통해 대기와 연통하는 분기라인, 적어도 하나의 필러 파이프, 및 재급유 동안 연료 증기를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 재순환 경로를 포함하는 자동차용 연료 탱크로서, 재순환 경로를 통해 분기 라인은 유동 방향에 있어서 연료 증기 필터의 상류에서 필러 파이프에 연결되고, 재급유 체적 유동에 따라 유동 단면을 변경하기 위해 재순환 경로에 적어도 하나의 저감 부재가 제공되고, 연료 탱크는, 저감 부재가 재순환 경로에서 자유롭게 이동가능한 밸브 보디로서 구성되고, 상기 밸브 보디는 재순환 경로의 저감된 단면을 갖는 적어도 하나의 제 1 위치와 재순환 경로의 증대된 단면을 갖는 제 2 위치 사이에서 작동 요소 없이 이동가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크에 의해 달성된다.

즉, 본 발명에 따른 저감 부재는 매우 간단한 구성이고, 전체로서 작동 요소와 탄성 요소를 생략하고, 따라서 간단하고 공간 절약적으로 설계될 수 있다. 이러한 해결책은 특히 비용 효과적인 방식으로 실현될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서, 각각의/별개의 재순환 라인이 재순환 경로로서 제공될 수 있고, 또는 대안적으로 재급유 분기 라인의 재순환 보어/재순환 개구가 필러 파이프에 제공될 수 있다.

바람직하게는, 밸브 보디의 매 위치에서 개방되는 재순환 라인이 제공되어서, 특히 낮은 재급유 체적 유동으로 관성력을 극복할 필요가 없고, 재순환 체적 유동은 동시에, 즉 지연 없이 설정된다.

종래 기술, 특히 DE 102 38 234 A1 에 따른 해결책으로는, 재순환 체적 유동이 실질적으로 지연 없이 설정된다는 것을 보증하지 못하여서, 저감 부제가 작동될 때까지 상당한 양의 신선한 공기가 이미 연료 탱크에 진입할 수 있다.

특히 바람직하게는, 밸브 보디의 제 1 위치에서 재순환 라인의 최소 유동 용량을 허용하는 적어도 하나의 관통 홀을 구비하는 밸브 보디가 제공된다.

본 발명에 따른 연료 탱크의 일 적합한 변형예에 있어서, 재순환 유동 방향으로 저감 부재의 하류에서 재순환 라인에 적어도 하나의 역류방지 밸브가 제공되고, 이는 필러 파이프 내에서 연료가 상승하는 경우 연료가 재순환 라인에 진입하는 것을 방지한다.

예컨대, 역 서지 (back-surge) 의 경우, 밸브 보디의 관통 홀에 대항하여 지탱하는 역류방지 밸브로서 역류방지 플랩이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 연료 탱크의 일 적합한 변형예에 있어서, 재순환 라인의 부합하게 구성된 밀봉 시트의 단부 정지부들 사이에서 변위될 수 있는 원추형 밀봉 스토퍼로서 밸브 보디가 구성된다.

본 발명에 따른 연료 탱크의 일 유리한 변형예에 있어서, 충전될 연료의 유동 방향에 대해 필러 파이프 내로의 재순환 라인의 출구 또는 재순환 경로에 대한 커넥터의 하류에서, 연료의 체적 유동을 교축하기 위한 수단이 필러 파이프 내에 제공되고, 이로 인해 더 큰 재급유 속도에서 필러 파이프의 흡입 효과가 압력의 증가된 손실에 의해 감소된다.

대안으로, 연료의 체적 유동을 교축하기 위해 필러 파이프의 단면의 확장/증대가 제공될 수 있다. 이 경우에, 교축의 정도는, 분배 노즐에 의해 방출되는 최대 재급유 체적 유동이 필러 파이프의 배킹-업 (backing-up) 없이 보장되도록 선택되고, 따라서 분배 노즐이 조기에 스위치 오프되지 않는다. 이를 위해, 필러 파이프 내의 연료의 체적 유동을 교축하기 위한 방안/수단이 필러 파이프가 연료 탱크의 자유 체적 내로 개방되는 영역에서 가능한 한 멀리 제공되는 것이 유리하다.

본 발명에 따른 연료 탱크의 일 유리한 실시형태에 있어서, 연료의 체적 유동을 교축하는 수단으로서 적어도 하나의 다이어프램 또는 스크린 등이 제공된다.

본 발명에 따라, 추가적으로, 필러 파이프의 상단부에 위치되는 충적 넥의 영역의 필러 파이프에서, 연료 탱크에 진입할 수 있는 신선한 공기에 대한 유동 장벽을 형성하는 충전 넥에 삽입되는 분배 노즐을 밀봉 및/또는 에워싸기 위해 저감된 개구 단면이 제공된다.

바람직하게는, 필러 파이프 내의 연료의 체적 유동을 교축하기 위한 수단으로서 다이어프램 또는 스크린 등이 제공된다. 특히 비용 효과적으로 이행될 수 있는 이 변형예에서, 재순환 경로 또는 재순환 라인 내의 저감 부재를 생략할 수 있다. 연료 증기 필터의 최적 로딩 속도 (loading rate) 는 필러 파이프의 단면 감소에 의해 설정될 수 있는 재순환 체적 유동에 의해 달성될 수 있고, 이는 최소 재급유 속도 및/또는 최소 재급유 체적 유동에 거의 상응하는 15ℓ/min 의 재급유 속도에 상응한다.

또한, 필러 파이프 내의 단면의 감소 대신, 물론 단면 확장이 초기 단면에 대해 제공될 수 있다.

특히, 본 발명에 따라 제공된 해결책은 잠재적으로 기능 불량이 되는 부품들의 수를 줄이기 위한 요건을 고려한다.

본 발명은 도면에 도시된 두 개의 예시적인 실시형태를 참조하여 후술된다.

도 1 은 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 연료 탱크를 도시한다.
도 2 및 도 3 dms 제 1 및 제 2 위치에서의 저감 부재의 도면을 도시한다.
도 4 및 도 5 는 각각 제 1 및 제 2 위치에서의 저감 부재의 제 2 변형예를 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 연료 탱크의 제 2 예시적인 실시형태를 도시한다.

본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 는 도면에서 상당히 간략화된 방식으로 도시된다. 특히, 탱크 체적의 윤곽은 간략화된 방식으로 도시된다. 연료 탱크 (1) 의 필수 기능적 부품 및 부속품은 간략화의 이유로 생략되었다.

연료 탱크 (1) 는 분기 라인 (2), 재급유 분기 밸브 (3) 및 작동 분기 밸브들 (4) 을 포함한다. 재급유 분기 밸브 (3) 와 작동 분기 밸브들 (4) 은 연료 증기 필터 (5) 내로 개방되는 분기 라인 (2) 에 연결된다. 연료 증기 필터 (5) 는, 그 자체가 공지되어 있고, 흡착제로서 활성탄 (activated charcoal) 으로 충전된 하나 이상의 챔버들을 포함하는 활성탄 필터로서 구성된다.

또한, 연료 탱크 (1) 는 바닥 레벨에서 분배 노즐 (미도시) 을 수용하기 위해 간략화된 방식으로 도시된 충전 넥 (7) 와 연결되는 필러 파이프 (6) 를 포함한다.

예를 들어, 본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 는 HDPE 계 열가소성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 연료 탱크는 압출 블로우 성형, 사출 성형, 열성형/딥-드로잉 또는 유사한 방법에 의해 생산될 수 있다. 하지만, 원칙적으로, 본 발명은 플라스틱 연료 탱크의 사용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 는 또한 금속으로 이루어질 수 있다.

이미 전술된 바와 같이, 충전측의 필러 파이프 (6) 의 단부는 도면에 상세하게 도시되지 않는 충전 넥 (7) 을 포함한다. 통상적으로 충전 넥 (7) 은 다소 밀봉되는 방식으로 재급유 동안 분배 노즐을 에워싸는 협소한 단면 구역을 포함한다. 분배 노즐을 에워싸는 이러한 협소한 단면 구역은 필수적이지 않고 반드시 제공되지 않는다. 이 구역에서, 충전 넥 (7) 에는 이른바 무연 (lead-free) 플랩을 구비하는 금속 인서트가 통상적으로 제공된다. 금속 인서트는 분배 노즐을 안내 및 수용하는 역할을 한다.

충전 넥 (7) 의 협소한 영역 아래에는, 재순환 라인 (8) 이 필러 파이프 (6) 에 부착되고, 필러 파이프 (6) 부터 먼 재순환 라인 (8) 의 단부에서 분기 라인 (2) 에, 즉 유동 방향에서 연료 증기 필터 (5) 의 상류와 연결된다.

작동 분기 밸브들 (4) 은, 자동차의 모든 작동 상태에서, 분기 라인 (2) 을 통해 그리고 연료 증기 필터 (5) 를 통해 연료 탱크 (1) 내에 존재하는 연료 증기의 방출을 허용한다. 통상적으로 연료 증기 필터 (5) 는 흡착제로서 활성탄으로 충전/패킹된다 (filled/packed). 이미 전술된 바와 같이, 연료 증기 필터 (5) 는 제한된 흡착 용량을 가지며, 이 제한된 흡착 용량은 연료 증기 필터 (5) 의 흡착 용적의 크기에 의존한다.

자동차의 재급유 동안, 추진 제트 효과/흡입 제트 효과/벤츄리 효과에 의하여, 필러 파이프 내로 유동하는 연료의 재급유 동안 재순환 라인 (8) 내에 진공이 생성되어, 연료 탱크 (1) 의 재급유/완전 충전 (refuelling/filling up) 동안 연료 탱크 (1) 내에서 변위되는 가스 용적의 적어도 일부가 재순환 라인 (8) 을 통해 필러 파이프 (6) 내로 재순환되도록 연료 증기 필터는 재순환 라인 (8) 에 의해 우회되고, 그 결과 이상적인 경우에 재순환 체적 유동이 재급유 체적 유동에 상응하도록 신선한 공기가 연료 탱크 (1) 의 용적 내로 유동하는 것이 완전하게 방지된다.

모든 가능한 재급유 체적 유동에서 이러한 평형이 존재하는 것과, 재급유 체적 유동이 도 1 에 도시된 연료 탱크 (1) 의 변형예에서 약 15 ℓ/min 로부터 약 40 ℓ/min 까지 다양할 수 있는 것을 보장하기 위하여, 재순환 라인 (8) 에는 원추형 스토퍼/밸브 보디 (10) 로서 구성되는 저감 부재 (9) 가 제공되고, 이 원추형 스토퍼/밸브 보디 (10) 의 단면은 재순환 라인 (8) 의 단면보다 실질적으로 더 크지 않도록 구성된다. 밸브 보디 (10) 는 거의 상응하는 코니시티 (conicity) 의 밸브 시트 (11) 내에서, 즉 한편으로는 밸브 시트 (11) 의 코니시티 (conicity) 에 의해 그리고 다른 한편으로는 정지부 (12) 에 의해 미리 정해지는 두 개의 단부 위치들 사이에서 자유롭게 이동가능하게 변위될 수 있다.

게다가, 밸브 보디 (10) 에는, 도 2 에 도시된 밸브 보디 (10) 의 제 1 위치에서 재순환 라인 (8) 의 최소 단면을 정의하는 관통 홀 (13) 이 제공된다. 이 위치에서, 밸브 보디 (10) 는 밸브 시트 (11) 에 대항하여 지탱하게 된다. 예를 들어, 약 15 ℓ/min 의 재급유 체적 유동의 경우 밸브 보디 (10) 는 이 위치를 채택한다. 재급유 체적 유동이 증가하는 경우, 재순환 라인 (8) 내에서 유동하는 연료의 증대된 흡입 작용 및 그 결과로 증대된 진공으로 인해, 밸브 보디 (10) 는 도 3 에 도시된 위치를 채택할 수 있고, 밸브 보디 (10) 는 밸브 시트 (11) 로부터 들어올려지고 연료 증기용 추가의 관류 체적으로서 원추형 환형 갭 (14) 을 개방한다.

도 4 및 도 5 에 도시된 저감 부재 (9) 의 변형예에 있어서, 밸브 보디 (10) 의 유출측에는 역류방지 플랩 (15) 이 추가로 제공되고, 액체 연료가 재순환 라인 (8) 을 진입할 수 있도록 필러 파이프 (6) 내 연료 레벨이 충분히 상승하는 때에 역류방지 플랩 (15) 은 단면에서 재순환 라인 (8) 을 완전히 폐쇄한다.

대안적으로 및/또는 추가적으로, 재순환 라인 (8) 에 사이펀이 제공될 수 있고, 또한 상기 사이펀은 액체 탄화수소가 연료 증기 필터 내로 넘치는 것을 방지한다.

도 6 에서, 본 발명에 따른 연료 탱크의 대안적인 변형예가 도시된다. 이 도면에서는, 저감 부재 대신, 필러 파이프 (6) 의 단면에, 즉 유입되는 연료의 방향에서 필러 파이프 (6) 로의 재순환 라인 (8) 의 출구의 하류에 다이어프램 (16) 이 제공된다 다이어프램에 의해, 재급유 동안 필러 파이프 (6) 의 압력 손실이 증가하게 되고, 따라서 이 방식으로, 심지어 더 높은 재급유 속도에서도, 더 많은 양의 신선한 공기가 필러 파이프 (6) 에 진입하지 못하도록 재순환 체적 유동이 설정된다.

1 연료 탱크
2 분기 라인
3 재급유 분기 밸브
4 작동 분기 밸브
5 연료 증기 필터
6 필러 파이프
7 충전 넥
8 재순환 라인
9 저감 부재
10 밸브 보디
11 밸브 시트
12 정지부
13 관통 홀
14 환형 갭
15 역류방지 플랩
16 다이어프램

Claims

적어도 하나의 연료 증기 필터 (5) 를 통해 대기와 연통하는 분기 (venting) 라인 (2), 적어도 하나의 필러 파이프 (6), 및 재급유 동안 연료 증기를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 재순환 경로를 포함하는 자동차용 연료 탱크 (1) 에 있어서,
상기 재순환 경로를 통해 상기 분기 라인 (2) 은 유동 방향에 있어서 상기 연료 증기 필터 (5) 의 상류에서 상기 필러 파이프 (6) 에 연결되고,
재급유 체적 유동 (volumetric flow) 에 따라 유동 단면을 변경하기 위해 상기 재순환 경로에는 적어도 하나의 저감 부재 (9) 가 제공되며,
상기 저감 부재 (9) 는 상기 재순환 경로에서 자유롭게 이동가능한 밸브 보디 (10) 로서 구성되고, 상기 밸브 보디 (10) 는, 상기 재순환 경로의 저감된 단면을 갖는 적어도 하나의 제 1 위치와 상기 재순환 경로의 증대된 단면을 갖는 제 2 위치 사이에서 작동 요소 없이 이동가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 보디 (10) 에는, 상기 밸브 보디 (10) 의 상기 제 1 위치에서 상기 재순환 경로의 최소 유동 용량 (minimum flow capacity) 을 허용하는 적어도 하나의 관통 홀 (13) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
재순환 유동 방향에 있어서 상기 저감 부재 (9) 의 하류에서 상기 재순환 경로에는 적어도 하나의 역류방지 밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 3 항에 있어서,
역류방지 밸브로서 역류방지 플랩 (15) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 4 항에 있어서,
역 서지 (back-surge) 의 경우에, 상기 밸브 보디 (10) 의 관통 홀 (13) 에 대항하여 지탱하는 역류방지 밸브로서, 역류방지 플랩 (15) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 밸브 보디 (10) 가 재순환 라인 내의 부합하게 구성된 밀봉 시트의 단부 정지부들 사이에서 변위될 수 있는 원추형 밀봉 스토퍼로서 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
충전될 상기 연료의 유동 방향에 대해 상기 필러 파이프 (6) 내로의 재순환 라인 (8) 의 출구의 하류에서 상기 필러 파이프 (6) 에는 연료의 체적 유동을 교축 (throttling) 하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 7 항에 있어서,
상기 연료의 체적 유동을 교축하기 위한 수단으로서 적어도 하나의 다이어프램 (16) 또는 스크린 등이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
제 7 항에 있어서,
상기 연료의 체적 유동을 교축하기 위한 수단으로서 상기 필러 파이프 (6) 의 적어도 하나의 단면 확장부가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료 탱크.
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