KR101628625B1 - 연료탱크 밴팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료주입 시 유압으로 롤 오버 밸브를 컨트롤하여 연료의 추가 주입을 막을 수 있고, 주행 시에는 상시 밴팅 성능을 확보할 수 있는 연료탱크 밴팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 연료탱크의 필러 파이프를 통해 주입되는 연료의 압력과 연계하여 롤 오버 밸브의 개폐작동이 이루어지도록 한 새로운 형태의 롤 오버 밸브 개폐작동 방식을 구현함으로써, 연료 주입 시에는 유압에 의해 롤 오버 밸브가 닫혀지게 하여 연료의 추가 주입을 불가하게 하고, 연료 주입 종료 후에는 연료탱크의 밴팅을 상시 가능하게 하는 연료탱크 밴팅 시스템을 제공한다.

Description

연료탱크 밴팅 시스템{Venting system of fuel tank}

본 발명은 연료탱크 밴팅 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료주입 시 유압으로 롤 오버 밸브를 컨트롤하여 연료의 추가 주입을 막을 수 있고, 주행 시에는 상시 밴팅 성능을 확보할 수 있는 연료탱크 밴팅 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 연료장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 필러 파이프(15)를 통해 주입되는 일정량의 연료를 저장할 수 있는 연료탱크(10)와, 상기 연료탱크(10) 내의 연료를 펌핑하여 공급하는 연료펌프(11)와, 상기 연료펌프(11)에서 펌핑된 연료를 엔진에 공급하는 연료분사장치(미도시), 연료증기가 대기 중으로 방출하는 것을 방지하기 위해 연료증발가스를 포집하는 캐니스터(12), 상기 연료탱크(10)에는 연료주입 시에 연료탱크(10) 내의 증발가스를 환기시킴과 더불어 연료의 과주입을 방지하는 레벨링 파이프(13) 등을 갖추고 있다.

그리고, 상기 연료탱크에는 연료가 주입구측으로 역류되는 것을 방지하기 위한 셧 오프 밸브(Shut-off valve), 캐니스터측과 연료탱크측 사이의 연결관에 설치되는 투웨이(2way valve), 연료탱크측에 설치되어 연료 누출을 막아주는 롤 오버 밸브(Roll over valve)나 그레이드 밴트 밸브(Grade vent valve) 등이 구비되어 있다.

여기서, 상기 롤 오버 밸브는 연료탱크 내에 채워져 차량의 요동에 의해 발생하는 액체연료의 증발가스를 캐니스터로 유도하는 역할 및 차량이 전복되거나 추돌사고 시에 연료탱크 내의 액체연료가 외부로 누출되지 않도록 하는 역할을 한다.

이와 같은 차량의 연료장치는 한국 공개실용신안 20-1999-0030890호, 한국 공개특허 10-2002-0054371호, 한국 공개특허 10-1998-0047137호, 한국 공개특허 10-2009-0015588호 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다.

한편, 이러한 연료장치의 연료탱크에 연료를 주입하는 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 연료탱크(10)에 연료가 일정량 이상 주입되면, 연료의 유면이 상승됨에 따라서 레벨링 파이프(13)의 개방구가 연료에 의해 막히게 된다.

이때, 상기 연료탱크(10) 내의 압력상승에 의해서 주입되는 연료가 역류하여 주입건을 정지시키게 된다.

즉, 상기 레벨링 파이프(13)가 잠기기 전까지 연료주입 시 압력 해소는 레벨링 파이프(13)에서 이루어지게 되고, 이렇게 레벨링 파이프(13)가 잠기기 전까지 주유가 가능하게 된다.

이후, 상기 레벨링 파이프(13)가 잠기면 연료탱크(10)의 유일한 밴팅 시스템인 롤 오버 밸브(14)가 추가 주입을 가능하게 하고, 이때의 롤 오버 밸브가 연료에 잠기기 전까지 적은 양의 연료가 추가 주입될 수 있게 된다.

그러나, 연료탱크의 밴팅 성능을 증대시켜주는 롤 오버 밸브의 적용 시 추가 주입량 과다로 인해 연료탱크 베이퍼 공간이 저하되고, 결국 고온에서 차량 경사 소킹(Soaking) 시 탱크압 과다 상승으로 인해 연료탱크의 크랙을 초래하는 문제가 있으며, 추가 주입량 과다로 인해 캐니스터로 연료가 넘치면서 엔진 시동이 까지는 문제가 있다.

또한, 연료탱크의 밴팅 성능을 축소시켜주는 그레이드 밴트 밸브의 적용 시 장시간 주행에 따른 연료탱크 내의 압력해소에 불리하고, 이로 인해 연료탱크의 크랙을 초래하는 문제가 있고, 장시간 주행 후 연료 주유를 위해 연료캡 오픈 시 필러넥으로 연료탱크 압력이 일시에 해소되면서 가스 리크 소음이 크게 발생하는 문제가 있다.

이러한 가스 리크 소음의 과다로 연료 유증기가 일시에 해소되면서 겨울철 정전기 발생 시 화재의 위험이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료탱크의 필러 파이프를 통해 주입되는 연료의 압력과 연계하여 롤 오버 밸브의 개폐작동이 이루어지도록 한 새로운 형태의 롤 오버 밸브 개폐작동 방식을 구현함으로써, 연료 주입 시에는 유압에 의해 롤 오버 밸브가 닫혀지게 하여 연료의 추가 주입을 불가하게 하고, 연료 주입 종료 후에는 연료탱크의 밴팅을 상시 가능하게 하는 연료탱크 밴팅 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 연료탱크 밴팅 시스템은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 연료탱크 밴팅 시스템은 연료의 주입 및 저장을 위한 필러 파이프 및 연료탱크와, 상기 연료탱크 내의 연료를 펌핑/공급하는 연료펌프와, 연료증발가스의 포집을 위한 캐니스터와, 연료탱크 내의 증발가스를 환기시킴과 더불어 연료의 과주입을 방지하는 레벨링 파이프와, 연료탱크측에 설치되어 연료 누출을 막아주는 롤 오버 밸브 등을 포함하는 구조로 이루어진다.

특히, 상기 롤 오버 밸브는 필러 파이프와 통하여 하부로 연료의 유입이 가능한 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되면서 상승 및 하강이 가능하고, 연료의 압력에 의한 상승 시에는 하우징 상단부의 밴팅 파이프를 차단하고 연료 압력 해제 시 하강하여 하우징 상단부의 밴팅 파이프를 개방하는 유압첵 밸브로 구성되는 것이 특징이다.

여기서, 상기 유압첵 밸브는 오일 압력에 의해 상승하는 피스톤과 상기 피스톤에 의해 밀려 올라가고 자중에 의해 내려오면서 밴팅 파이프를 개폐하는 플로터로 구성될 수 있다.

이때의 유압첵 밸브의 플로터에는 상단면에 밴팅 파이프의 주변에 밀착되어 기밀을 유지시켜주는 러버 실을 장착하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 롤 오버 밸브의 하우징에는 상단부 둘레에 탱크 내부와 밴팅 파이프를 연통시켜주는 다수 개의 밴팅 홀이 형성될 수 있고, 또 바닥쪽에 하우징 내부로 유입된 연료를 탱크측으로 배출시켜주는 드레인 홀이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 롤 오버 밸브의 하우징의 하단부는 레벨링 파이프의 하단부 감지부위 보다 높은 위치를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 연료탱크 밴팅 시스템의 다른 실시예로서, 연료 주입을 위한 필러 파이프 및 연료 저장을 위한 연료탱크와, 상기 연료탱크 내의 연료를 공급하는 연료펌프와, 연료증발가스의 포집을 위한 캐니스터와, 연료의 주입량을 결정해주는 레벨링 파이프와, 상기 연료탱크에 설치되어 액체 연료의 증발가스를 캐니스터로 유도하는 역할을 하는 롤오버 밸브를 포함하며, 상기 롤오버 밸브는 상기 필러 파이프와 연결되어 주유 시 발생하는 연료 압력에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 연료탱크 밴팅 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.

본 발명의 연료탱크 밴팅 시스템은 추가 주입량과 관계없이 롤 오버 밸브의 오리피스 확장이 가능하므로 원하는 만큼의 밴팅성능 증대가 가능하며, 연료 주유 시에는 밴팅 밸브의 통기를 차단시켜 추가 주입을 제한할 수 있다.

이는, 소비자의 안전에 심각한 영향을 미칠 수 있는 연료탱트 압력에 의한 연료탱크 크랙 위험성도 100% 개선 가능하며, 연료캡 오픈 시 가스 리크 노이즈 개선에도 탁월한 효과를 가져올 수 있다.

도 1은 종래의 연료탱크 밴팅 시스템을 나타내는 단면도
도 2는 종래의 연료탱크 밴팅 시스템에서 연료 주입 시의 상태를 나타내는 단면도
도 3은 종래의 연료탱크 밴팅 시스템에서 연료 추가 주입 시의 상태를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템에서 연료 주입 시의 상태를 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템에서 일반 주행 중의 상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템을 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 연료탱크 밴팅 시스템은 연료 주입 시의 유압을 활용하여 롤 오버 밸브를 개폐 제어함으로써, 연료의 추가 주입을 억제하면서 상시 밴팅성능을 확보할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 연료탱크 밴팅 시스템은 연료의 주입을 위한 필러 파이프(15)를 가지는 연료탱크(10), 연료탱크(10)의 내부에 설치되어 연료를 펌핑 및 공급하는 연료펌프(11), 연료증발가스를 포집하는 캐니스터(12), 연료탱크(10)에 설치되어 탱크 내의 증발가스를 환기시키고 연료의 과주입을 방지하는 레벨링 파이프(13), 연료탱크측에 설치되어 연료 누출을 막아주는 롤 오버 밸브(14) 등을 포함한다.

여기서, 상기 캐니스터(12), 레벨링 파이프(13) 등은 종래와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

특히, 상기 롤 오버 밸브(14)는 연료 주입 시에 가해지는 연료의 압력에 의해 개폐 작동되면서 연료 추가 주입을 막고 일반 주행 중에는 상시 밴팅성능을 확보해주는 구조를 이루어지게 된다.

이를 위하여, 상기 연료탱크(10)의 내부 상측에는 대략 통 형상의 하우징(16)이 탱크측에 고정되는 구조로 수직 설치되고, 이렇게 설치되는 하우징(16)의 하단부 일측과 필러 파이프(15)는 연결 파이프(22)에 의해 서로 연결된다.

이에 따라, 상기 필러 파이프(15)를 통해 주입되는 연료는 연료탱크(10)의 내부에 채워지게 됨과 더불어 연결 파이프(22)를 통해 하우징(16)의 내부 하측부터 채워지게 된다.

위와 같이 설치되는 하우징(16)의 하단부는 레벨링 파이프(13)의 하단부 감지부위 보다 높은 위치를 유지하게 되며, 따라서 레벨링 파이프(13)가 잠긴 후 연료의 주입이 멈춘 상태에서 연료탱크(10) 내에 채워진 연료에 의한 영향을 받지 않게 된다.

이러한 하우징(16)의 상단부에는 밴팅 파이프(17)가 연결되고, 이때의 밴팅 파이프(17)는 캐니스터(12)쪽으로 연장되어 연결될 수 있게 된다.

그리고, 상기 하우징(16)의 상단부 둘레에 다수 개의 밴팅 홀(20)이 형성되어 있으며, 이때의 밴팅 홀(20)은 후술하는 유압 첵 밸브(18)의 플로터(18b)가 하향 위치에 있는 상태에서 하우징 내부와 탱크 내부를 서로 통하게 해준다.

이에 따라, 연료탱크(10) 내부의 증발가스 등이 밴팅 홀(20)→하우징(16)의 내부→밴팅 파이프(17)를 거쳐 캐니스터(12)측으로 흐를 수 있게 되는 등 상시 밴팅성능이 확보될 수 있게 된다.

또한, 상기 하우징(16)의 내부 벽면에는 위아래로 일정거리를 유지하는 위치에 스톱퍼(23)가 각각 형성되어 있으며, 이때의 윗쪽 스톱퍼(23)는 플로터(18b)를 받쳐주는 역할을, 아래쪽 스톱퍼(23)는 후술하는 피스톤(18a)을 받쳐주는 역할을 각각 하게 된다.

또한, 상기 하우징(16)의 바닥면에는 드레인 홀(21)이 형성되어 있어서, 하우징 내부로 유입된 연료가 탱크측으로 배출될 수 있게 된다.

물론, 연료 주입 시 하우징(16)의 내부에 채워진 연료가 유압 첵 밸브(18)에 충분히 압력을 가할 수 있도록 드레인 홀(21)의 크기를 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

특히, 연료 추가 주입을 막아주고 상시 밴팅성능을 확보해주는 수단으로 유압 첵 밸브(18)가 마련된다.

상기 유압 첵 밸브(18)는 하우징(16)의 내부에 설치되면서 연료의 압력에 의한 상승 시에는 하우징 상단부의 밴팅 파이프(17)를 차단함과 더불어 연료 압력 해제 시에는 하강하여 하우징 상단부의 밴팅 파이프(17)를 개방하게 된다.

이러한 유압 첵 밸브(18)는 하우징 내의 하단쪽에 위치되면서 오일 압력에 의해 상승 및 자중에 의해 하강하는 피스톤(18a)과, 하우징 내의 상단쪽에 위치되면서 피스톤(18a)에 의해 위로 밀려 올라가서 밴팅 파이프(17)를 막아줌과 더불어 피스톤(18a)의 하강 시 자중에 의해 내려와서 밴팅 파이프(17)를 열어주는 플로터(18b)로 구성될 수 있게 된다.

이때의 상기 피스톤(18a)은 물론 플로터(18b)의 경우 연료압에 의해 위로 잘 뜰 수 있는 발포 소재 등과 같은 일반 부력체 소재를 적용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 플로터(18b)에는 상단면에 기밀 유지를 위한 러버 실(19)이 장착되며, 플로터 상승 시 러버 실(19)이 밴팅 파이프(17)의 주변에 밀착되므로서, 밴팅 파이프(17)를 통해 밴팅이 불가하게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 연료탱크 밴팅 시스템에서 연료 주입 시 및 연료 주입 후의 일반 주행 중 상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템에서 연료 주입 시의 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크 밴팅 시스템에서 일반 주행 중의 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 연료 주입 시 필러 파이프(15)를 통해 연료를 주입하게 되면, 연료는 연료탱크(10)의 내부로 채워짐과 동시에 연결 파이프(22)를 통해 롤 오버 밸브(14)의 하우징(16)의 내부 하부에 채워지게 된다.

이렇게 하우징(16)의 내부에 연료가 채워지게 되면, 연료압과 부력을 받은 피스톤(18a)이 상승하게 되고, 계속해서 피스톤(18a)은 그 윗쪽에 있는 플로터(18b)을 위로 밀어 올리게 되며, 이렇게 플로터(18b)의 상승으로 인해 밴팅 파이프(17)가 막히게 된다.

결국, 연료 주입 시에는 롤 오버 밸브(14)가 막힌 상태가 된다.

여기서, 상기 레벨링 파이프(13)가 잠기기 전까지 연료 주입 시의 압력 해소는 레벨링 파이프(13)가 담당하게 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 연료탱크(10)에 연료가 채워져 레벨링 파이프(13)가 잠기게 되면, 연료탱크(10) 내의 압력상승에 의해서 주입되는 연료가 역류하여 주입건을 정지시키게 되므로 연료 주입이 종료된다.

즉, 상기 레벨링 파이프(13)가 잠기기 전까지 연료주입이 주유가 가능하게 되고, 이때의 롤 오버 밸브(14)가 닫힌 상태이므로 연료의 추가 주입이 불가하게 된다.

그리고, 연료의 주입이 종료된 상태에서, 하우징(16) 내의 연료가 드레인 홀(21)을 통해 빠져나가게 되고, 이와 더불어 피스톤(18a)과 플로터(18b)가 아래로 내려와 하우징916)의 밴팅 홀(20)과 밴팅 파이프(17)를 개방하게 되므로, 연료탱크의 상시 밴팅이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 연료 주유 시에는 롤 오버 밸브의 통기를 차단시켜 연료 추가 주입을 제한할 수 있고 연료 주입 후의 일반 주행 중에는 상시 밴팅성능을 확보할 수 있는 연료탱크 밴팅 시스템을 제공함으로써, 소비자 안전을 위협할 수 있는 연료탱크 압력에 의한 연료탱크 크랙 위험성을 완전히 배제할 수 있다.

10 : 연료탱크
11 : 연료펌프
12 : 캐니스터
13 : 레벨링 파이프
14 : 롤 오버 밸브
15 : 필러 파이프
16 : 하우징
17 : 밴팅 파이프
18 : 유압 첵 밸브
18a : 피스톤
18b : 플로터
19 : 러버 실
20 : 밴팅 홀
21 : 드레인 홀
22 : 연결 파이프
23 : 스톱퍼

Claims (7)

1. 연료의 주입 및 저장을 위한 필러 파이프(15) 및 연료탱크(10)와, 상기 연료탱크(10) 내의 연료를 펌핑/공급하는 연료펌프(11)와, 연료증발가스의 포집을 위한 캐니스터(12)와, 연료탱크(10) 내의 증발가스를 환기시킴과 더불어 연료의 과주입을 방지하는 레벨링 파이프(13)와, 연료탱크측에 설치되어 연료 누출을 막아주는 롤 오버 밸브(14)를 포함하며,
   상기 롤 오버 밸브(14)는 필러 파이프(15)와 통하여 하부로 연료의 유입이 가능한 하우징(16)과, 상기 하우징(16)의 내부에 설치되면서 상승 및 하강이 가능하고, 연료의 압력에 의한 상승 시에는 하우징 상단부의 밴팅 파이프(17)를 차단하고 연료 압력 해제 시 하강하여 하우징 상단부의 밴팅 파이프(17)를 개방하는 유압첵 밸브(18)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유압첵 밸브(18)는 오일 압력에 의해 상승하는 피스톤(18a)과 상기 피스톤(18a)에 의해 밀려 올라가고 자중에 의해 내려오면서 밴팅 파이프(17)를 개폐하는 플로터(18b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유압첵 밸브(18)의 플로터(18b)에는 상단면에 밴팅 파이프(17)의 주변에 밀착되어 기밀을 유지시켜주는 러버 실(19)이 장착되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤 오버 밸브(14)의 하우징(16)에는 상단부 둘레에 탱크 내부와 밴팅 파이프(17)를 연통시켜주는 다수 개의 밴팅 홀(20)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤 오버 밸브(14)의 하우징(16)에는 바닥쪽에 하우징 내부로 유입된 연료를 탱크측으로 배출시켜주는 드레인 홀(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤 오버 밸브(14)의 하우징(16)의 하단부는 레벨링 파이프(13)의 하단부 감지부위 보다 높은 위치를 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.
   
7. 연료 주입을 위한 필러 파이프 및 연료 저장을 위한 연료탱크;
   상기 연료탱크 내의 연료를 공급하는 연료펌프;
   연료증발가스의 포집을 위한 캐니스터;
   연료의 주입량을 결정해주는 레벨링 파이프;
   상기 연료탱크에 설치되어 액체 연료의 증발가스를 캐니스터로 유도하는 역할을 하는 롤오버 밸브;
   를 포함하며, 상기 롤오버 밸브는 상기 필러 파이프와 연결되어 주유 시 발생하는 연료 압력에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 밴팅 시스템.

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