KR101646816B1 - 탱크 조립체 - Google Patents

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Abstract

액체 환원제(74)를 저장하기 위한 탱크 조립체(70)는 챔버(82)를 형성하는 탱크(78), 개구(102)를 가지며 상기 개구(102)로부터 상기 챔버(82)까지 충전 통로(98)를 적어도 부분적으로 형성하는 필러관(94), 및 통기 시스템(130)을 포함한다. 통기 시스템(130)은 상기 챔버(82)와 상기 충전 통로(98) 사이를 유체 연통시키는 재순환 라인(150)을 포함한다. 재순환 라인(150) 내의 플로트 밸브(174)는 재순환 라인(150)을 통한 액체(74)의 전달을 방지한다.

Description

탱크 조립체{TANK ASSEMBLY}
(관련출원의 상호 참조)
본 출원은 2009년 6월 30일에 출원된 미국 가특허출원 제 61/221,766호의 이익을 주장하며, 여기서는 그 전체를 언급함으로써 인용한다.
본 발명은 선택적 접촉 환원 시스템(selective catalytic reduction system)에서 요소계 용액 같은 액체 환원제를 저장하기 위한 탱크에 관한 것이다.
선택적 접촉 환원(SCR) 시스템은 때때로 배기류 중의 질소산화물을 줄이기 위해 압축 점화 엔진에 이용된다. SCR 시스템은 배기류중의 무수암모니아, 암모니아수 또는 요소 같은 환원제의 사용을 필요로 한다. 일부 시스템에서 디젤 연료는 암모니아를 생성하도록 화학적으로 개질된다. 따라서 환원제가 엔진의 주연료로부터 추출되지 않는 경우, 그 환원제를 배기류 속에 주입하기 전에 환원제를 저장하기 위해 별개의 탱크가 이용된다.
본 발명은 선택적 접촉 환원 시스템에서 요소계 용액 같은 액체 환원제를 저장하기 위한 탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
액체 환원제를 저장하기 위한 탱크 조립체는 챔버를 형성하는 탱크, 개구를 가지며 상기 개구로부터 상기 챔버까지 적어도 부분적으로 충전 통로를 형성하는 필러관, 및 통기 시스템을 포함한다. 통기 시스템은 플로트 밸브를 포함하며, 제 2 및 제 3 통로를 형성한다. 제 2 통로는 챔버로부터 플로트 밸브까지 유체 연통시킨다. 제 3 통로는 플로트 밸브로부터 제 1 통로까지 유체 연통시킨다.
플로트 밸브는 플로트 부재를 갖는데, 이 플로트 부재는 제 2 및 제 3 통로 사이의 유체 연통이 차단되지 않는 개방 위치와 플로트 부재가 제 2 및 제 3 통로 사이의 유체연통을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하다.
상기 개시내용의 다른 태양에 따르면, 엔진 조립체는 복수의 실린더를 형성하는 엔진, 배기 통로와 유체 연통되는 촉매부를 포함하는 선택적 접촉 환원 시스템, 및 배기 통로와 선택적으로 유체 연통되는 챔버를 형성하는 탱크를 포함한다. 필러관은 개구를 가지며, 개구로부터 챔버까지 적어도 부분적으로 제 1 통로를 형성한다. 통기 시스템은 플로트 밸브를 가지며 제 2 및 제 3 통로를 형성한다. 제 2 통로는 챔버로부터 플로트 밸브까지 유체 연통시킨다. 제 3 통로는 플로트 밸브로부터 제 1 통로까지 유체 연통시킨다. 플로트 밸브는 제 2 및 제 3 통로 사이의 유체 연통이 차단되지 않는 개방 위치와 플로트 부재가 제 2 및 제 3 통로 사이의 유체 연통을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능한 플로트 부재를 갖는다.
본 발명의 상기 특징 및 이점 그리고 다른 특징 및 이점들은 첨부도면을 참조하는 본 발명을 실시하기 위한 최상의 양태의 이후의 설명으로부터 쉽게 명확해질 것이다.
도 1은 엔진 및 탱크 조립체를 갖는 선택적 접촉 환원 시스템을 갖는 차량 파워트레인의 개략도.
도 2는 도 1의 탱크 조립체의 개략측단면도.
도 3은 액체 환원제로 충전된 도 1의 탱크 조립체의 개략측단면도.
도 4는 제 1 구조에서 도 1 내지 도 3의 탱크 조립체의 밸브 조립체의 개략측단면도.
도 5는 제 2 구조에서 도 4의 개략측단면도.
도 6은 제 3 구조에서 도 4의 밸브 조립체의 개략측단면도.
도 7은 제 4 구조에서 밸브 조립체의 개략측단면도.
도 8은 청구 발명에 따른 대안적 탱크 조립체 구조의 개략측단면도.
도 9는 모듈러 구성부품을 갖는 도 2의 탱크 조립체와 함께 사용하기 위한 대안적 탱크의 개략측단면도.
도 10은 도 9의 대안적 탱크와 함께 사용할 수 있는 모듈의 개략측단면도.
도 11은 도 9의 대안적 탱크와 함께 사용할 수 있는 다른 모듈의 개략측단면도.
도 1을 참조하면, 차량의 전동기구(power train)(10)는 압축 점화 엔진(14)을 포함한다. 엔진(14)은 복수의 실린더(22)를 형성하는 엔진블록(18)을 포함한다. 엔진(14)은 또한 복수의 피스톤(26)을 포함하는데, 각 피스톤(26)은 당업자가 이해하고 있는 것처럼 각 실린더(22) 내에 병진운동하도록 배치된다. 흡기 매니폴드(30)는 공기를 런너(34)를 통해 실린더(22)에 분배한다. 엔진(14)은 복수의 흡기밸브(도시하지 않음)를 포함한다. 각 흡기밸브는 당업자가 이해하고 있는 것처럼 각 실린더(22)와 각 런너(34) 사이의 유체 연통을 제어한다.
엔진(14)은 배기가스(40)를 실린더(22)로부터 대기(42)로 전달하는 배기 시스템(38)을 포함한다. 보다 구체적으로 배기 시스템(38)은 피스톤(26)의 배기 행정 중에 배기가스를 실린더(22)로부터 수용하기 위해 런너(50)를 통해 실린더(22)와 선택적 유체 연통되는 배기 매니폴드(46)를 포함한다. 엔진(14)은 복수의 배기밸브(도시하지 않음)를 포함한다. 각 배기밸브는 당업자가 이해하고 있는 것처럼 각 실린더(22)와 각 런너(50) 사이의 유체 연통을 제어한다.
배기 시스템(38)은 배기가스(40)를 처리하기 위한 선택적 접촉 환원(SCR) 시스템(54)을 포함한다. SCR 시스템(54)은 배기 매니폴드(46)와 유체연통되어 배기가스(40)를 그로부터 받아들이는 촉매부(58)를 포함한다. 보다 구체적으로 도시한 실시형태에서 배기 시스템(38)은 배기가스(40)를 배기 매니폴드(46)로부터 촉매부(58)로 안내하는 배기통로(66)를 형성하는 도관(62)을 포함한다.
SCR 시스템(54)은 또한 액체 환원제(74)를 저장하기 위한 탱크 조립체(70)를 포함한다. 보다 구체적으로 탱크 조립체(70)는 액체 환원제(74)를 저장하도록 구성된 챔버(82)를 형성하는 탱크(78)를 포함한다. 도관(86)은 탱크(78)로부터의 액체 환원제(74)가 배기 매니폴드(46)와 촉매부(58) 사이의 배기가스류 속으로 주입될 수 있도록 챔버(82)와 통로(66) 사이를 유체 연통시키는 통로(90)를 형성한다. 예를 들어, 펌프(도시하지 않음)가 챔버(82)로부터 환원제(74)를 뽑아서, 그 환원제를 통로(90)에서 압축시켜서 촉매부(58)의 상류측의 도관(62) 속으로 주입할 수 있게 한다. 도시한 실시형태에서 환원제(74)는 암모니아 또는 요소가 될 수 있다.
동일 참조번호는 도 1의 동일 구성요소를 의미하는 동일한 도 2를 참조하면, 탱크 조립체(70)는 탱크(78)에 작동 가능하게 연결된 필러관(94)을 포함한다. 필러관(94)은 필러관(94)의 일단부에 개구(102)를 갖는 제 1 통로(98)를 형성한다. 통로(98)는 개구(102)와 챔버(82) 사이를 유체 연통시킨다. 동일 참조번호는 도 1 및 도 2의 동일 구성요소를 의미하는 도 3을 참조하면, 장외 재충전 펌프 조립체(110)의 노즐(106)은 개구(102)를 통해 통로(98) 내로 삽입 가능하다. 장외 재충전 펌프 조립체(110)는 노즐(106)을 통해 액체 환원제(74)를 전달하도록 구성된 펌프(도시하지 않음)를 포함한다. 노즐(106)이 개구(102)를 통해 삽입되고 장외 재충전 펌프 조립체(110)가 환원제를 노즐(106)을 통하여 통로(98) 내에 전달하고 있을 때, 필러관(94)은 액체 환원제(74)를 노즐(106)로부터 챔버(82)에 전달한다. 통로(98) 내에는 기계적인 시일 시스템(114)이 배치되는데, 이는 노즐(106)과 밀봉 방식으로 결합하도록 구성되므로, 개구(102)를 통한 통로(98)와 필러관(94)의 외부 사이의 유체 연통을 방지한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 통로(98)와 탱크(78)의 챔버(82) 사이에는 인라인형 일방향 체크밸브(118)가 배치된다. 체크밸브(118)는 통로(98)로부터 챔버(82)로의 유체 유동을 허용하고, 챔버(82)로부터 통로(98)로의 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성된다. 도시한 실시형태에서, 체크밸브(118)는 도 2에 도시한 바와 같은 폐쇄 위치와 도 3에 도시한 바와 같은 개방 위치 사이에서 선택적으로 회전할 수 있는 도어(122)를 포함한다. 도어(122)가 폐쇄 위치에 있을 때, 도어(122)는 시일링면(126)과 상호 작용하여 통로(98)와 챔버(82) 사이의 계면에서의 통로(98)를 막으므로 챔버(82)로부터 통로(98)로의 유체가 유동하는 것을 방지한다. 체크밸브(118)는 바람직하게는 폐쇄 위치에서 도어(122)를 탄성적으로 가압하는 스프링(도시하지 않음)을 포함한다. 도어(122)가 개방 위치에 있을 때, 도어(122)는 통로(98)를 막지 않으며, 따라서 통로(98)로부터 챔버(82)로의 유체 유동이 허용된다. 통로(98) 내의 유체압은 스프링의 탄성 가압력을 극복하여 도어(122)가 개방위치로 이동 가능하게 한다. 챔버(82)로부터 통로(98) 내로 유체가 유동하면 도어(122)가 그 폐쇄 위치로 이동하게 된다. 본 발명의 범위 내에서 다른 체크밸브 구성을 이용할 수 있다.
당업자라면 이해할 수 있듯이, 챔버(82)는 통상의 사용중에 가스(134)를 담고 있다. 이 가스(134)는 환원제(74)로부터의 증기를 포함한다. 탱크 조립체(70)는 가스(134)가 통로(98)로부터 챔버(82)로 들어가는 액체 환원제(74)에 의해 챔버(82) 속의 가스(134)가 교체될 때 챔버(82) 속의 가스(134)가 선택적으로 챔버(82)를 나올 수 있게 하는 통기 시스템(130)을 포함한다. 보다 구체적으로, 액체 환원제(74)가 통로(98)로부터 챔버(82)에 들어갈 때, 액체 환원제(74)는 통기 시스템(130)을 통해 가압된 가스(134)와 교체된다.
도 2 및 도 3에 도시한 실시형태에서, 통기 시스템(130)은 제 2 통로, 즉 통기 통로(142)를 형성하는 침지관(138)을 포함한다. 통기 통로(142)는 침지관(138)의 일단부의 입구(146)를 특징으로 한다. 침지관(138)은 입구(146)가 챔버(82)의 내부에 있도록 챔버(82) 속으로 연장된다. 통기 시스템(130)은 제 3 통로, 즉 재순환 통로(154)를 형성하는 재순환관(150), 및 제 4 통로, 즉 덤프 통로(162)를 형성하는 덤프관(158)을 더 포함한다.
통기 시스템(130)은 밸브 조립체(166)를 포함한다. 통로(142)는 입구(146)와 밸브 조립체(166) 사이를 유체 연통시킨다. 통로(154)는 필러관(94)의 통로(98)와 밸브 조립체(166) 사이를 유체 연통시킨다. 통로(162)는 밸브 조립체(166)와 출구(170) 사이를 유체 연통시킨다. 동일 참조번호는 도 1 내지 도 3의 동일 구성요소를 의미하는 도 4를 참조하면, 밸브 조립체(166)는 두 개의 밸브, 즉 공통 밸브체(182)에 합체된 인라인 플로트 밸브(174) 및 압력 릴리프 밸브(178)를 포함한다.
밸브체(182)는 제 1 챔버(186), 제 2 챔버(190), 및 제 3 챔버(194)를 형성한다. 밸브체(182)는 제 1 챔버(186)와 제 2 챔버(190) 사이를 유체 연통시키는 제 1 포트(198)를 형성한다. 밸브체(182)는 또한 제 2 챔버(190)와 제 3 챔버(194)를 유체 연통시키는 제 2 포트(202)를 형성한다.
밸브체(182)는 통로(142)가 제 1 챔버(186)와 유체 연통되도록 침지관(138)에 동작 가능하게 연결된다. 따라서, 탱크(78)의 챔버(82)는 밸브체(182)의 제 1 챔버(186)와 유체 연통된다. 밸브체(182)는 재순환 통로(154)가 제 2 챔버(190)와 유체 연통되도록 재순환관(150)에 작동 가능하게 연결된다. 따라서, 제 2 챔버(190)는 필러관(94)과 유체 연통된다. 밸브체(182)는 또한 제 3 챔버(194)가 출구(170)와 유체 연통되도록 덤프관(158)에 동작 가능하게 연결된다.
플로트 밸브(174)는 제 1 챔버(186) 내에 배치된 플로트 부재(206)를 포함한다. 따라서, 플로트 밸브(174)는 각각 통로(142) 및 통로(154)를 통하여 챔버(82) 및 충전 통로(98)와 유체 연통된다. 압력 릴리프 밸브(178)는 제 3 챔버(194) 내에 배치된 밸브 부재(210)를 포함한다. 따라서, 압력 릴리프 밸브(178)는 각각 통로(162) 및 통로(154)를 통하여 출구(170) 및 충전 통로(98)에 유체 연통된다. 밸브 조립체(166)는 플로트 밸브(174)가 열려 있고 압력 릴리프 밸브(178)가 닫혀 있는 디폴트 위치로 도 4에 도시되어 있다.
보다 구체적으로, 도시한 실시형태에 있어서, 밸브 조립체(166)는 플로트 부재(206)가 포트(198)를 막지 않는 개방 위치로 플로트 부재(206)가 중력에 의해 유지되어, 제 1 및 제 2 챔버(186, 190)가 서로 유체 연통되도록 밸브 조립체(166)가 배향되어 있다. 압력 릴리프 밸브(178)는 밸브 부재(210)가 포트(202)를 막고 있는 폐쇄 위치로 밸브 부재(210)를 탄성적으로 가압하여 제 2 및 제 3 챔버(190, 194) 사이의 유체 연통이 방지되도록 하는 스프링(214)을 포함한다. 본 발명의 범위 내에서 다른 압력 릴리프 밸브 구성도 이용할 수 있다.
밸브 조립체(166)는 다양한 여러 가지 충전 시나리오에 대한 효과적인 통기작용을 제공한다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 제 1 충전 시나리오에서 펌프(110)는 액체 환원제(74)를 통로(98)를 통해 챔버(82) 속으로 전달하고 있다. 탱크 속의 액체 환원제(74)의 양이 레벨(L) 아래에 있을 때, 가스(134)는 입구(146)를 통하여 추방되고 통로(142)를 통하여 플로트 밸브(174)로 이동한다. 플로트 부재(206)는 가스(134) 내에서 부력을 나타내지 않으므로 플로트 부재(206)는 도 5에 도시한 바와 같이 개방 위치로 유지된다. 가스(134)로부터의 압력이 플로트 부재(206)를 상방으로 폐쇄 위치로 이동하는 것을 방지하기 위해 통로(142)로부터 가스(134)의 유로에 제 1 챔버(186) 내에는 확산판(216)이 위치한다.
따라서 충전 통로(98)는 입구(146), 통로(142), 챔버(186), 포트(198), 챔버(190) 및 통로(154)를 통해 챔버(82)와 유체 연통되며, 가스(134)는 챔버(82)로부터 충전 통로(98) 내로 유동한다.
플로트 부재(206)가 개방 위치에 있어서, 밸브 부재(210)는 포트(202), 챔버(190), 포트(198), 챔버(186), 통로(142) 및 입구(146)를 통해 챔버(82)에 유체 연통된다. 펌프(110)에 의해 제공되는 챔버(82) 내의 압력은 스프링(214)의 탄성가압력을 극복하기에 충분하며, 따라서 밸브 부재(210)는 포트(202)가 막히지 않는 개방 위치로 이동한다. 따라서 가스(134)도 통로(162) 및 출구(170)를 통해 챔버(82)에서 나간다.
펌프(110)는 가스(134) 및 증기가 챔버(82)로부터 충전 통로(98) 내로 유동하는 것이 중단될 때 자동으로 차단되도록 구성된다. 정상적인 동작 위치에서 챔버(82) 내의 액체 환원제(74)가 레벨(L), 즉 입구(146)의 레벨에 도달할 때 액체 환원제(74)는 가스(134)가 입구(146)를 통해 통기 시스템(130) 속으로 유입하는 것을 방해한다. 챔버(82) 내에서는 압력이 형성되어 액체 환원제(74)를 입구(146)를 통해 제 1 챔버(186)로 밀어낸다. 도 6에 도시한 바와 같이 플로트 부재(206)는 액체 환원제(74) 속에서 부력을 나타내어 상승하여 포트(198)를 막음으로써 제 1 챔버(186)를 제 2 챔버(190)로부터 밀봉시킨다. 플로트 부재(206)가 포트(108)를 막아서 덤프관(158)을 통한 가스(134)의 통기 및 재순환관을 통한 통로(98)로의 가스(134)의 재순환 유동이 정지되어 펌프(110)의 자동 차단을 일으키고 압력 릴리프 밸브(210)가 도 7에 도시한 바와 같이 닫힐 수 있게 한다.
펌프(110)의 자동 차단 특징이 고장나고 펌프(110)가 차단하지 않는 경우, 펌프(110)로부터의 압력은 액체 환원제(74)를 통로(98)로부터 재순환관(150)의 통로(154)를 통하여 밸브 조립체(166) 속으로 밀어 넣을 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 플로트 부재(206)가 포트(108)를 막으므로 통로(154)로부터 챔버(82) 속으로의 액체 환원제(74)의 유동을 방지한다. 밸브 부재(210)는 포트(202), 챔버(190), 및 통로(154)를 통해 충전 통로(98)에 유체 연통되어 있다. 따라서, 고장난 펌프(110)로부터의 압력이 밸브 부재(210)에 작용하여 스프링의 탄성 가압력을 극복하여 밸브 부재(210)를 개방 위치로 유지하므로 과도한 액체 환원제가 덤프관(158)의 출구(170)로부터 방출될 수 있게 한다. 따라서 압력 릴리프 밸브(178)는 제 1 통로(98) 내의 압력이 소정량 미만일 때 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 방지하고 제 1 통로(98) 내의 압력이 소정량을 초과할 때는 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된다.
밸브 조립체(166)는 탱크(78)가 자동 차단 기능을 갖지 않는 중력공급탱크 또는 펌프로부터 충전되는 경우와 유사한 방식으로 동작한다. 도 7은 (챔버(186) 내의 액체 환원제 때문에) 플로트 부재(206)가 폐쇄 위치에 있고 밸브 부재(210)가 폐쇄 위치에 있는 밸브 조립체(166)를 도시한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전술한 충전 시나리오에서 기계적 시일(114)은 환원제 증기 및 액체가 차량 운전자에 인접한 개구(102)에서 나오는 것을 방지한다. 통기 시스템(130)은 원하는 충전 레벨이 도달할 때까지 노즐(106)의 자동 차단을 방지하기 위해 충전 헤드(217)에서 증기류를 통로(98)에 제공하도록 구성된다. 통기 시스템(130)은 또한 과다한 증기 및 액체 환원제를 출구(170)에서 차량 운전자로부터 멀리 향하게 한다.
도시한 실시형태에서, 탱크(78)는 또한 충전 헤드(217)와 밀봉 방식으로 결합하는 용기(도시하지 않음)에 의해 충전될 수 있다. 모범적인 실시형태에 있어서, 충전 헤드(217)는 미국 자동차연구의회(US CAR) 충전 헤드 계면 또는 ISO 22241-5에 규정된 계면 같이 밀봉 결합을 위하여 용기가 나사결합되는 나사부를 포함한다. 조성 가스가 용기에 다시 들어갈 수 었을 때, 즉 챔버(82) 내의 액면이 레벨(L)에 도달할 때 용기로부터의 유동이 정지된다. 밸브 조립체(166)는 용기가 밸브(178)를 개방시킬 충분한 유체압을 제공하지 않기 때문에 도 4에 도시한 구조를 갖는다.
탱크 조립체(70)는 또한 압력/진공 통기공(220)을 포함한다. 통기공(220)은 탱크(78)에 장착되며 탱크(78)와 상호 작용하여 챔버(82)로부터 탱크(78)의 외부로의 통로(221)를 형성한다. 통기공(220)은 통로(221)를 완전히 막는 멤브레인(222)을 포함한다. 멤브레인(222)은 증기는 멤브레인(222)을 통과할 수 있게 하지만 액체가 통과하지 못하게 하는 재료로 이루어진다. 멤브레인(222)이 액체에 노출되므로 액체는 멤브레인(222)을 통한 증기의 유속을 늦출 수 있다. 따라서 액체 환원제(74)가 멤브레인(222)에 튀기는 것을 방지하기 위해 편향판(도시하지 않음)을 포함하는 것이 바람직하다. 통기공(220)은 탱크 내부의 온도가 압력 상승에 따라서 상승할 때처럼 증기가 챔버(82)에서 나갈 수 있게 한다. 마찬가지로 온도가 하강하거나 액체 환원제(74)가 탱크로부터 제거되어 배기 시스템 속으로 주입될 때 공기는 통기공(220)을 통해 챔버(82) 속으로 들어갈 수 있다. 본 발명의 범위내에서 다른 압력/진공 통기공 구조를 이용할 수 있다.
동일 참조번호는 도 1 내지 도 7의 동일 구성요소를 의미하는 도 8을 참조하면, 엔진(도 1에 14에 도시)과 함께 사용하기 위한 대안적 탱크 조립체(70A)가 개략적으로 도시되어 있다. 탱크 조립체(70A)는 통기 시스템(130A)을 제외하고는 도 2 및 도 3에 70으로 도시된 탱크 조립체와 실질적으로 동일하다. 통기 시스템(130A)에서, 침지관(138A)은 통로(142A)를 형성한다. 관(224)은 통로(228)를 형성한다. 침지관(138A)은 통로(228)가 통로(142A)와 유체 연통되도록 관(224)에 동작 가능하게 연결된다. 따라서, 통로(228)는 통로(142A) 및 입구(146A)를 통해 탱크(82)와 유체 연통된다.
압력 릴리프 밸브(178A)는 통로(228), 통로(142A) 및 입구(146A)를 통하여 챔버(82)에 유체 연통된다. 밸브(178A)는 통로(228) 내의 압력이 소정량을 초과할 때까지 폐쇄된 위치로 유지된다. 통로(228)는 또한 인라인형 플로트 밸브(174A)에 유체 연통되고, 결국 관(150)의 통로(154)를 통하여 충전 통로(98)와 유체 연통된다. 플로트 밸브(174A)는 가스가 통로(228)로부터 통로(154)로 유동하게 하지만 액체 환원제가 통로(228)로부터 통로(154)로 유동하지 못하게 한다.
통기 시스템(130A)은 도 2 및 도 3에 130으로 도시한 통기 시스템처럼, 가스가 탱크 챔버(82)로부터 충전 통로(98)에 들어갈 수 있게 하면서 어떠한 과다 증기 또는 환원제 과충전물을 출구(170)로 향하게 한다. 보다 구체적으로, 차단되지 않는 고장난 펌프처럼 챔버(82) 내의 압력이 소정량을 초과할 때, 밸브(178A)가 개방되고, 따라서 유체가 탱크 챔버(82)로부터 출구(70)를 통해 유동하게 한다.
동일한 참조번호는 도 1 내지 도 8의 동일 구성요소를 의미하는 도 9를 참조하면, 엔진(도 1에 14로 도시)과 함께 사용하기 위한 다른 대안적 탱크 조립체(70B)가 개략적으로 도시되어 있다. 탱크 조립체(70B)는 탱크(78A)를 포함한다. 탱크(78A)는 그 상측벽에 원형공(300)을 형성한다. 도시한 바와 같이 탱크(78A)에는 원형공(300)에 사전조립형 모듈(304)이 장착된다. 모듈(304)은 원형 디스크 부재(308)를 포함하는데, 이는 때때로 당업자에게 "플랜지"라고도 불리어진다. 디스크 부재(308)는 원형공(300)을 막도록 탱크(78A)에 장착된다. 일 실시형태에 있어서, 플랜지(308)는 O링(도시하지 않음)으로 탱크(78A)에 밀봉되며 록킹링(도시하지 않음)으로 제자리에 유지된다. 동일한 실시형태에 있어서, 탱크(78A)의 벽은 플랜지(308)의 대략 두 배의 두께를 가지며, O링 및 플랜지(308)를 지지하기 위해 하강하여 플랜지(308)보다 작은 내경이 되는 립부(도시하지 않음)를 갖는다. 모듈(304)은 여기에 장착된 통기 시스템(130)의 적어도 일부를 포함한다. 도 9에 도시한 실시형태에 있어서, 침지관(138B)은 모듈(304)의 일부로서, 모듈(304)이 탱크(78A)에 동작 가능하게 연결되었을 때 침지관(138B)이 탱크 챔버(82) 속으로 연장되도록 원형 디스크 부재(308)에 장착된다. 침지관(138B)은 커넥터(312)에 동작 가능하게 연결되는데, 커넥터는 원형 디스크 부재(308)의 구멍(316)을 통해 연장되며 밸브 조립체(도 2 내지 도 7에 166으로 도시)와 침지관(138B)의 통로(142B) 및 입구(146) 사이를 유체 연통시킨다.
모듈(304)은 또한 다양한 전자 부품(320)을 포함하는데, 이들 전자 부품든 챔버(82) 내에 배치되도록 원형 디스크 부재(308)에 장착되어 있다. 도시한 본 실시형태에서의 전자 부품(320)은 챔버(82) 내의 액체 환원제의 레벨을 모니터링하도록 구성된 충전레벨 센서(324), 히터(328), 및 펌프(332)를 포함한다. 펌프(332)는 액체 환원제(74)를 챔버(82)로부터 통로(90) 내로 펌핑하여 배기 시스템(도 1에 38로 도시) 속에 주입하도록 구성되어 있다. 모듈(304)은 포트(336)를 포함한다. 통로(90)를 형성하는 관(86)은 도시한 바와 같이 탱크의 최종 조립 중에 포트(336)에 장착될 수 있다. 포트(336)는 원형 디스크 부재(308)에 장착되어 펌프(332)와 통로(90) 사이를 유체 연통시킨다.
원형 디스크 부재(308)에는 전기 커넥터(340)가 장착된다. 전기 커넥터(340)는 펌프(332), 히터(328) 및 센서(324)에 전기적으로 연결되어 전기에너지를 공급하고 그로부터 신호를 수신하는 복수의 전기 접점 또는 단자(344)를 포함한다.
동일한 참조번호는 도 1 내지 도 9의 동일 구성부품을 의미하는 도 10을 참조하면, 사전조립형 모듈(304A)은 디스크 부재(308A)를 포함하는데, 이 디스크 부재는 구멍(316, 348)을 형성한다. 커넥터(312A)는 구멍(316)을 통해 연장되며, 도 2 내지 도 7에 166으로 도시한 밸브 조립체와 통로(142B) 사이를 유체 연통시키기 위해 침지관(138B)에 연결된다. 모듈(304A)은 또한 구멍(348)을 통해 연장되는 필러관(94A)을 포함한다. 필러관(94A)은 통로(98A)를 형성하는데, 이 통로를 통하여 탱크 챔버가 액체 환원제로 충전될 수 있다. 필러관(94A)은 도 2 및 도 3에 94로 도시한 필러관과 실질적으로 유사하며, 통로(98A)로부터 탱크 챔버로의 유체 유동은 허용하지만, 챔버로부터 통로(98A)로의 유체 유동은 방지하는 도어(122A)를 구비한 체크 밸브(118A)를 포함한다. 디스크 부재(308A)는 디스크 부재(308A)가 구멍(300) 및 입구(146)를 막고 체크 밸브(118A)가 챔버(82) 내부에 있도록 탱크(도 9에 78A로 도시)에 장착될 수 있다.
동일 참조부호는 도 1 내지 도 10의 동일 구성요소를 의미하는 도 11을 참조하면, 사전조립형 모듈(304B)은 디스크 부재(308B), 필러관(94B), 침지관(138C) 및 밸브 조립체(166)를 포함한다. 밸브 조립체(166)는 커넥터(352)를 통하여 침지관(138C)의 통로(142C)와 유체 연통되도록 디스크 부재(308B)에 장착된다. 밸브 조립체(166)의 챔버(190)는 관(360)을 통하여 관(94B)의 통로(98B)에 유체 연통되어 있다. 챔버(186)는 침지관 통로(142C)와 유체 연통되어 있다. 챔버(194)는 덤프관(158)의 통로(162)와 유체 연통되어 있다. 필러관(94B)은 도 2 및 도 3에 94로 도시한 필러관과 실질적으로 유사하며, 통로(98B)로부터 탱크 챔버 로의 유체 유동은 허용하지만, 챔버로부터 통로(98B)로의 유체 유동은 방지하는 도어(122A)를 구비한 체크 밸브(118A)를 포함한다. 디스크 부재(308B)는 디스크 부재(308B)가 구멍(300)을 막고 입구(146) 및 체크 밸브(118A)가 챔버(82)의 내부에 있도록 탱크(도 9에 78A로 도시)에 장착될 수 있다.
도 9 내지 도 11의 사전조립형 모듈은 부품의 양을 줄여서 탱크 등의 구멍의 양을 줄임으로써 탱크의 최종 조립을 용이하게 한다. 다른 모듈(도시하지 않음)은 모듈(304, 304A, 304B)의 구성요소의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태(도시하지 않음)에 있어서, 모듈은 구멍(300)에 끼워질 수 있는 플랜지에 장착된 전자 부품(320), 필러관(94B), 밸브 조립체(166) 및 침지관(138A)을 포함할 수 있다.
본 발명을 실시하기 위한 최상의 양태를 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 관련된 기술분야에 익숙한 자라면 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 본 발명을 실시하기 위한 대안적 설계 및 실시형태를 알 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 액체 환원제(74)를 저장하기 위한 탱크 조립체(70, 70B)에 있어서,
    챔버(82)를 형성하는 탱크(78, 78A)와,
    개구(102)를 가지며, 상기 개구(102)로부터 상기 챔버(82)까지의 제 1 통로(98)를 적어도 부분적으로 형성하는 필러관(94, 94A, 94B)과,
    플로트 밸브(174)를 가지며, 제 2, 제 3 및 제 4 통로(142, 154, 162)를 형성하는 통기 시스템(130)과,
    상기 제 1 통로(98)와 유체 연통된 압력 릴리프 밸브(178)를 포함하며,
    상기 제 2 통로(142)는 상기 챔버(82)로부터 상기 플로트 밸브(174)까지 유체 연통시키고,
    상기 제 3 통로(154)는 상기 플로트 밸브(174)로부터 상기 제 1 통로(98)까지 유체 연통시키고,
    상기 플로트 밸브(174)는 플로트 부재(206)를 구비하고, 상기 플로트 부재는 상기 제 2 및 제 3 통로(142, 154) 사이의 유체 연통이 차단되지 않는 개방 위치와 상기 플로트 부재(206)가 상기 제 2 및 제 3 통로(142, 154) 사이의 유체 연통을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하고,
    상기 압력 릴리프 밸브(178)는, 상기 제 1 통로(98) 내의 압력이 소정량 미만일 때 상기 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 방지하고 상기 제 1 통로(98) 내의 압력이 상기 소정량을 초과할 때 상기 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성되는
    탱크 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구(102)를 통해 상기 제 1 통로(98) 내로 노즐(106)이 삽입 가능하며, 상기 탱크 조립체(70)는 상기 노즐(106)이 상기 제 1 통로(98) 내로 삽입되었을 때 상기 노즐(106)과 밀봉 방식으로 결합하도록 구성되는 시일 시스템(114)을 상기 제 1 통로 내에 더 포함하는
    탱크 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 통로(98)로부터 상기 챔버(82)로의 유체 유동을 허용하고 상기 챔버(82)로부터 상기 제 1 통로(98)로의 유체 유동을 방지하도록 구성되는 일방향 체크 밸브(118)를 더 포함하는
    탱크 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    통기공(220)을 더 포함하며, 상기 통기공(220)은 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 가스 유체(134)의 유입 및 유출은 허용하지만, 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 액체 유체(74)의 유입 및 유출은 방지하도록 구성되는
    탱크 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 통기공(220)은, 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 가스 유체(134)의 유입 및 유출은 허용하지만, 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 액체 유체(74)의 유입 및 유출은 방지하도록 구성된 멤브레인(222)을 포함하는
    탱크 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크(78A)는 구멍(300)을 형성하며, 상기 탱크 조립체(70B)는 사전조립형 모듈(304, 304A, 304B)을 더 포함하며, 상기 사전조립형 모듈(304, 304A, 304B)은 상기 구멍(300)을 막도록 상기 탱크(78A)에 대하여 장착되는 플랜지(308, 308A, 308B), 및 상기 플랜지(308, 308A, 308B)에 대하여 장착되는 상기 통기 시스템(130)의 적어도 일부를 포함하는
    탱크 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 사전조립형 모듈(304A, 304B)은 상기 필러관(94A, 94B)을 더 포함하는
    탱크 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 밸브(178) 및 상기 플로트 밸브(174)는 공통 밸브체로 일체화되어 있는
    탱크 조립체.
  9. 파워트레인(10)에 있어서,
    복수의 실린더(22)를 형성하는 엔진(14)과,
    상기 복수의 실린더(22)와 선택적으로 유체 연통되는 배기 통로(66)를 형성하는 배기 시스템(38)과,
    상기 배기 통로(66)와 유체 연통되는 촉매부(58)를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템(54)과,
    탱크 조립체(70, 70B)로서,
    상기 배기 통로(66)와 선택적으로 유체 연통되는 챔버(82)를 형성하는 탱크(78, 78A)와,
    개구(102)를 가지며, 상기 개구(102)로부터 상기 챔버(82)까지의 제 1 통로(98)를 적어도 부분적으로 형성하는 필러관(94, 94A, 94B)과,
    플로트 밸브(174)를 가지며, 제 2, 제 3 및 제 4 통로(142, 154, 162)를 형성하는 통기 시스템(130)과,
    상기 제 1 통로(98)와 유체 연통되는 압력 릴리프 밸브(178)를 포함하며,
    상기 제 2 통로(142)는 상기 챔버(82)로부터 상기 플로트 밸브(174)까지 유체 연통시키고,
    상기 제 3 통로(154)는 상기 플로트 밸브(174)로부터 상기 제 1 통로(98)까지 유체 연통시키고,
    상기 플로트 밸브(174)는 플로트 부재(206)를 구비하고, 상기 플로트 부재는 상기 제 2 및 제 3 통로(142, 154) 사이의 유체 연통이 차단되지 않는 개방 위치와 상기 플로트 부재(206)가 상기 제 2 및 제 3 통로(142, 154) 사이의 유체 연통을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하고,
    상기 압력 릴리프 밸브(178)는, 상기 제 1 통로(98) 내의 압력이 소정량 미만일 때 상기 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 방지하고 상기 제 1 통로(98) 내의 압력이 상기 소정량을 초과할 때 상기 제 1 및 제 4 통로(98, 162) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성되는, 상기 탱크 조립체(70, 70B)를 포함하는
    파워트레인.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 개구(102)를 통해 상기 제 1 통로(98) 내로 노즐(106)이 삽입 가능하며, 상기 탱크 조립체(70)는 상기 노즐(106)이 상기 제 1 통로(98) 내로 삽입되었을 때 상기 노즐(106)과 밀봉 방식으로 결합하도록 구성되는 시일 시스템(114)을 상기 제 1 통로(98) 내에 더 포함하는
    파워트레인.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 통로(98)로부터 상기 챔버(82)로의 유체 유동을 허용하고 상기 챔버(82)로부터 상기 제 1 통로(98)로의 유체 유동을 방지하도록 구성되는 일방향 체크 밸브(118)를 더 포함하는
    파워트레인.
  12. 제 9 항에 있어서,
    멤브레인 통기공(220)을 더 포함하며, 상기 통기공(220)은 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 가스 유체(134)의 유입 및 유출은 허용하지만, 상기 통기공(220)을 통한 상기 챔버(82)에의 액체 유체(74)의 유입 및 유출은 방지하도록 구성되는
    파워트레인.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 탱크(78A)는 구멍(300)을 형성하며, 상기 탱크 조립체(70B)는 사전조립형 모듈(304, 304A, 304B)을 더 포함하며, 상기 사전조립형 모듈(304, 304A, 304B)은 상기 구멍(300)을 막도록 상기 탱크(78A)에 대하여 장착된 플랜지(308a, 308A, 308B), 및 상기 플랜지(308, 308A, 308B)에 대하여 장착된 상기 통기 시스템(130)의 적어도 일부를 포함하는
    파워트레인.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사전조립형 모듈(304A, 304B)은 상기 필러관(94A, 94B)을 더 포함하는
    파워트레인.
  15. 액체 환원제(74)를 저장하기 위한 탱크 조립체(70A)에 있어서,
    챔버(82)를 형성하는 탱크(78)와,
    개구(102)를 가지며, 상기 개구(102)로부터 상기 챔버(82)까지의 제 1 통로(98)를 적어도 부분적으로 형성하는 필러관(94)과,
    플로트 밸브(174A)를 가지며, 제 2, 제 3 및 제 4 통로(142A, 154, 162)를 형성하는 통기 시스템(130A)과,
    상기 챔버(82)와 유체 연통된 압력 릴리프 밸브(178A)를 포함하며,
    상기 제 2 통로(142A)는 상기 챔버(82)로부터 상기 플로트 밸브(174A)까지 유체 연통시키고,
    상기 제 3 통로(154)는 상기 플로트 밸브(174A)로부터 상기 제 1 통로(98)까지 유체 연통시키고,
    상기 플로트 밸브(174A)는 플로트 부재(206)를 구비하고, 상기 플로트 부재는 상기 제 2 및 제 3 통로(142A, 154) 사이의 유체 연통이 차단되지 않는 개방 위치와 상기 플로트 부재(206)가 상기 제 2 및 제 3 통로(142A, 154) 사이의 유체 연통을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하고,
    상기 압력 릴리프 밸브(178A)는, 상기 챔버(82) 내의 압력이 소정량 미만일 때 상기 챔버(82)와 상기 제 4 통로(162) 사이의 유체 연통을 방지하고 상기 챔버(82) 내의 압력이 상기 소정량을 초과할 때 상기 챔버(82)와 상기 제 4 통로(162) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성되는
    탱크 조립체.
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