KR102649961B1 - 증기 라인에 위치된 증발 배출물 연료 탱크 벤팅 시스템 - Google Patents

증기 라인에 위치된 증발 배출물 연료 탱크 벤팅 시스템 Download PDF

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Abstract

내연 기관에 연료를 전달하도록 구성된 연료 탱크 상의 벤팅을 관리하도록 구성된 벤트 차단 조립체는 메인 하우징, 포핏 밸브 및 액추에이터를 포함한다. 메인 하우징은 연료 탱크 밖에 위치되고, 캐니스터로 선택적으로 벤팅한다. 포핏 밸브는 메인 하우징 내에 배치되고, 과압 릴리프(OPR) 및 과진공 릴리프(OVR) 기능들을 제공하는 플런저를 포함한다. 액추에이터 조립체는 메인 하우징 내에 수용될 수 있으며, 포핏 밸브의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는 캠을 포함하는 캠 샤프트를 갖는 캠 조립체를 포함한다. 포핏 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 방지된다. 포핏 밸브가 개방 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 허용된다.

Description

증기 라인에 위치된 증발 배출물 연료 탱크 벤팅 시스템
본 개시는 일반적으로 승용차 상의 연료 탱크에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 차량을 위한 완전 증발 시스템을 관리하고 연료 탱크와 탄소 캐니스터(carbon canister) 사이의 증기 라인에 위치된 전자 제어식 모듈에 관한 것이다.
연료 증기 배출물 제어 시스템은, 대부분 가솔린 구동 차량의 제조자에게 부과된 환경 및 안전 규정을 준수하기 위해, 점점 더 복잡해지고 있다. 결과로서 뒤따르는 전체 시스템 복잡성과 함께, 시스템 내의 개별 구성요소의 복잡성이 또한 증가하였다. 가솔린-구동 차량 산업에 영향을 미치는 소정의 규정은 연료 탱크의 환기 시스템으로부터의 연료 증기 배출물이 엔진의 작동 기간 동안 저장될 것을 요구한다. 전체 증기 배출물 제어 시스템이 계속하여 그것의 의도된 목적으로 기능하기 위해서는, 저장된 탄화수소 증기의 주기적인 퍼징(purging)이 차량의 작동 동안 필요하다. 하이브리드 파워트레인(hybrid powertrain)과 함께 사용하도록 구성된 연료 탱크에서, 연료 탱크를 적절하게 벤팅(venting)하는 것이 또한 필요하다. 그러한 연료 탱크는 고압을 고려할 필요가 있으며, 과압 릴리프(over pressure relief, OPR) 및 과진공 릴리프(over vacuum relief, OVR)를 포함할 수 있다. 더욱이, 종래의 가솔린 연료 탱크 시스템에서 OVR을 위한 수단을 제공하는 것이 또한 필요할 수 있다.
본 명세서에 제공되는 배경기술 설명은 본 개시의 맥락을 개괄적으로 제공할 목적을 위한 것이다. 현재 지명된 발명자의 성과물 - 이 배경기술 섹션에 기술되는 범위에서 - 뿐만 아니라, 그렇지 않으면 출원시에 종래 기술로서의 자격이 없을 수 있는 설명의 태양은 명시적으로도 묵시적으로도 본 개시에 대한 종래 기술로서 인정되지 않는다.
내연 기관에 연료를 전달하도록 구성된 연료 탱크 상의 벤팅을 관리하도록 구성된 벤트 차단 조립체는 메인 하우징, 포핏 밸브 및 액추에이터를 포함한다. 메인 하우징은 연료 탱크 밖에 위치되고, 탄소 캐니스터로 선택적으로 벤팅한다. 포핏 밸브는 메인 하우징 내에 배치되고, 과압 릴리프(OPR) 및 과진공 릴리프(OVR) 기능들을 제공하는 플런저(plunger)를 포함한다. 액추에이터 조립체는 메인 하우징 내에 수용될 수 있으며, 포핏 밸브의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는 캠을 포함하는 캠 샤프트를 갖는 캠 조립체를 포함한다. 포핏 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 방지된다. 포핏 밸브가 개방 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 허용된다.
추가의 특징에 따르면, 메인 하우징은 탱크 벤트 라인을 통해 연료 탱크 내에 배치된 적어도 하나의 롤오버 밸브(roll over valve)에 유체적으로 연결된 입구 포트를 추가로 한정한다. 메인 하우징은 캐니스터 벤트 라인을 통해 탄소 캐니스터에 유체적으로 연결된 출구 포트를 추가로 한정한다. 액추에이터 조립체는 모터를 추가로 포함한다. 웜 기어(worm gear)가 모터와 캠 샤프트를 회전가능하게 결합시킬 수 있다. 액추에이터 조립체는 컨트롤러로부터의 입력에 기초하여 이동한다. 벤트 차단 조립체는 과압 릴리프(OPR) 이벤트 동안 작동하며, 과압 릴리프(OPR) 이벤트에서 연료 탱크 내의 압력은 디스크 시일(disk seal)이 시트(seat)와의 밀봉된 위치로부터 들어올려지게 하여, 증기가 연료 탱크로부터 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하기에 충분히 크다. 제1 스프링이 디스크 시일을 시트를 향해 편의시킬 수 있다. 벤트 차단 조립체는 과진공 릴리프(OVR) 이벤트 동안 작동하며, 과진공 릴리프(OVR) 이벤트에서 연료 탱크 내의 압력은 포핏의 칼라(collar)가 디스크 시일과의 밀봉 맞물림으로부터 들어올려지는 진공을 야기하여, 증기가 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하기에 충분히 낮게 떨어진다. 제2 스프링이 칼라를 디스크 시일을 향해 편의시킬 수 있다.
다른 특징에서, 벤트 차단 조립체는 캠으로부터의 가압에 기초하여 밸브 시트를 선택적으로 들어올리는 시일을 갖는 재순환 라인 플런저를 추가로 포함한다. 재순환 라인 플런저는 연료 탱크에 유체적으로 결합된 연료보급 필러 넥(refueling filler neck)에 유체적으로 결합된다.
내연 기관에 연료를 전달하도록 구성된 연료 탱크 상의 벤팅을 관리하도록 구성된 벤트 차단 조립체는 메인 하우징, 포핏 밸브, 액추에이터 및 재순환 라인 플런저를 포함한다. 메인 하우징은 연료 탱크 밖에 위치되고, 탄소 캐니스터로 선택적으로 벤팅한다. 포핏 밸브는 메인 하우징 내에 배치되고, 과압 릴리프(OPR) 및 과진공 릴리프(OVR) 기능들을 제공하는 플런저를 포함한다. 액추에이터 조립체는 메인 하우징 내에 수용될 수 있으며, 포핏 밸브의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는 캠을 포함하는 캠 샤프트를 갖는 캠 조립체를 포함한다. 포핏 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 방지된다. 포핏 밸브가 개방 위치에 있을 때, 증기는 연료 탱크와 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 허용된다. 재순환 라인 플런저는 캠으로부터의 가압에 기초하여 밸브 시트를 선택적으로 들어올리는 시일을 갖는다. 재순환 라인 플런저는 연료 탱크에 유체적으로 결합된 연료보급 필러 넥에 유체적으로 결합된다.
추가의 특징에 따르면, 메인 하우징은 탱크 벤트 라인을 통해 연료 탱크 내에 배치된 적어도 하나의 롤오버 밸브에 유체적으로 연결된 입구 포트를 추가로 한정한다. 메인 하우징은 캐니스터 벤트 라인을 통해 탄소 캐니스터에 유체적으로 연결된 출구 포트를 추가로 한정한다. 벤트 차단 조립체는 과압 릴리프(OPR) 이벤트 동안 작동하며, 과압 릴리프(OPR) 이벤트에서 연료 탱크 내의 압력은 디스크 시일이 시트와의 밀봉된 위치로부터 들어올려지게 하여, 증기가 연료 탱크로부터 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하기에 충분히 크다. 제1 스프링이 디스크 시일을 시트를 향해 편의시킬 수 있다. 벤트 차단 조립체는 과진공 릴리프(OVR) 이벤트 동안 작동하며, 과진공 릴리프(OVR) 이벤트에서 연료 탱크 내의 압력은 포핏의 칼라가 디스크 시일과의 밀봉 맞물림으로부터 들어올려지는 진공을 야기하여, 증기가 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하기에 충분히 낮게 떨어진다. 제2 스프링이 칼라를 디스크 시일을 향해 편의시킬 수 있다.
본 개시는 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 일례에 따른, 벤트 차단 조립체, 컨트롤러, 전기 커넥터 및 관련 배선을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템을 갖는 연료 탱크 시스템의 개략도.
도 2는 본 개시의 일례에 따른, 솔레노이드로 구성된 벤트 차단 조립체를 포함하는 증발 배출물 제어 시스템의 정면 사시도.
도 3은 도 2의 증발 배출물 제어 시스템의 분해도.
도 4는 벤트 차단 조립체를 갖고, 본 개시의 다른 예에 따라 새들 연료 탱크(saddle fuel tank) 상에서 사용하도록 구성된 연료 탱크 시스템의 사시도이며, 연료 탱크는 단면도로 도시됨.
도 5는 도 4의 연료 탱크 시스템의 벤트 차단 조립체의 사시도.
도 6은 본 개시의 추가의 특징에 따라 구성된 벤트 차단 조립체의 상면 사시도.
도 7은 도 6의 벤트 차단 조립체의 저면 사시도.
도 8은 선 8-8을 따라 취해진 도 6의 벤트 차단 조립체의 단면도.
도 9는 선 9-9를 따라 취해진 도 6의 벤트 차단 조립체의 단면도.
도 10은 본 개시의 다른 예에 따라 구성된 벤트 차단 조립체의 정면 사시도.
도 11은 선 11-11을 따라 취해진 도 10의 벤트 차단 조립체의 단면도.
도 12는 선 12-12를 따라 취해진 도 10의 벤트 차단 조립체의 단면도.
도 13은 도 10의 벤트 차단 조립체의 분해도.
도 14는 본 개시의 추가의 특징에 따라 구성되고 연료 탱크 및 탄소 캐니스터와 직렬로 위치된 이뱁티브 모듈(evaptive module) 또는 벤트 차단 조립체를 갖는 연료 탱크 시스템의 개략도.
도 15는 도 14의 벤트 차단 조립체의 단면도.
도 16은 본 개시의 추가의 특징에 따라 구성되고 연료 탱크 및 탄소 캐니스터와 직렬로 위치된 이뱁티브 모듈 또는 벤트 차단 조립체를 갖는 연료 탱크 시스템의 개략도이며, 이뱁티브 모듈은 본 개시의 추가의 특징에 따른 증기 재순환 라인을 가짐.
도 17은 도 16의 벤트 차단 조립체의 단면도.
처음으로 도 1을 참조하면, 본 개시의 일례에 따라 구성된 연료 탱크 시스템이 도시되며, 일반적으로 도면 부호 1010으로 식별된다. 연료 탱크 시스템(1010)은 일반적으로 연료 펌프(1014)를 포함하는 연료 전달 시스템을 통해 내연 기관에 공급될 연료를 수용하기 위한 저장소(reservoir)로서 구성된 연료 탱크(1012)를 포함할 수 있다. 연료 펌프(1014)는 연료를 연료 공급 라인(1016)을 통해 차량 엔진으로 전달하도록 구성될 수 있다. 증발 배출물 제어 시스템(1020)은 배출된 연료 증기를 재포획하고 재순환시키도록 구성될 수 있다. 하기의 논의로부터 인식될 바와 같이, 증발 배출물 제어 시스템(1020)은 차량을 위한 완전 증발 시스템을 관리하는 전자 제어식 모듈을 제공한다.
증발 배출물 제어 시스템(1020)은 모든 지역 및 모든 연료에 대한 범용 설계를 제공한다. 이와 관련하여, 지역 규정을 충족시키는 데 필요한 특유한 구성요소의 요구가 회피될 수 있다. 대신에, 소프트웨어가 광범위한 응용을 충족시키도록 조정될 수 있다. 이와 관련하여, 특유한 구성요소가 재인증될 필요가 없어, 시간과 비용을 절약한다. 공통 아키텍처가 차량 라인들에 걸쳐 사용될 수 있다. 종래의 기계식 탱크내 밸브가 대체될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 증발 제어 시스템(1020)은 또한 하이브리드 파워트레인 차량과 관련된 것을 비롯한 가압형 시스템(pressurized system)과 양립가능할 수 있다.
증발 배출물 제어 시스템(1020)은 벤트 차단 조립체(1022), 매니폴드 조립체(1024), 액체 트랩(liquid trap)(1026), 제어 모듈(1030), 퍼지 캐니스터(1032), 에너지 저장 디바이스(1034), 제1 증기 관(1040), 제2 증기 관(1042), 전기 커넥터(1044), 연료 전달 모듈(fuel delivery module, FDM) 플랜지(1046) 및 플로트 레벨 센서 조립체(float level sensor assembly)(1048)를 포함한다. 제1 증기 관(1040)은 연료 탱크(1012)의 상부 모서리에 배열된 배플을 포함할 수 있는 벤트 개방부(1041A)에서 종결될 수 있다. 유사하게, 제2 증기 관(1042)은 연료 탱크(1012)의 상부 모서리에 배열된 배플을 포함할 수 있는 벤트 개방부(1041B)에서 종결될 수 있다.
일례에서, 매니폴드 조립체(1024)는 작동 조건에 기초하여 적절한 벤트 관(1040, 1042)(또는 다른 벤트 관)으로 벤팅을 라우팅하는 매니폴드 몸체(1049)(도 3)를 포함할 수 있다. 하기의 논의로부터 인식될 바와 같이, 벤트 차단 조립체(1022)는 솔레노이드를 비롯한 전기 시스템 및 DC 모터 작동식 캠 시스템을 비롯한 기계 시스템과 같은 많은 형태를 취할 수 있다.
이제 도 2와 도 3을 참조하면, 본 개시의 일례에 따라 구성된 벤트 차단 조립체(1022A)가 도시된다. 인식될 수 있는 바와 같이, 벤트 차단 조립체(1022A)는 도 1에 관하여 전술된 연료 탱크 시스템(1010) 내의 증발 배출물 제어 시스템(1020)의 일부로서 사용될 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022A)는 두 쌍의 솔레노이드 뱅크(solenoid bank)(1050A, 1050B)를 포함한다. 제1 솔레노이드 뱅크(1050A)는 제1 및 제2 솔레노이드(1052A, 1052B)를 포함한다. 제2 솔레노이드 뱅크(1050B)는 제3 및 제4 솔레노이드(1052C, 1052D)를 포함한다.
제1 및 제2 솔레노이드(1052A, 1052B)는 증기 관(1040)에 유체적으로 연결될 수 있다. 제3 및 제4 솔레노이드(1052C, 1052D)는 증기 관(1042)에 유체적으로 연결될 수 있다. 제어 모듈(1030)은, 연료 탱크(1012)를 위한 과압 및 진공 릴리프를 제공하기 위해, 매니폴드 조립체(1024) 내의 경로를 선택적으로 개폐하도록 제1, 제2, 제3 및 제4 솔레노이드(1052A, 1052B, 1052C, 1052D)의 작동을 조절하도록 구성될 수 있다. 증발 배출물 제어 조립체(1020)는 또한 벤추리 펌프(venturi pump)와 같은 펌프(1054) 및 안전 롤오버 밸브(safety rollover valve)(1056)를 포함할 수 있다. 종래의 센딩 유닛(sending unit)(1058)이 또한 도시된다.
제어 모듈(1030)은 또한 집합적으로 도면 부호 1060으로 지칭되는 시스템 센서를 포함하거나 그것으로부터 입력을 수신할 수 있다. 시스템 센서(1060)는 연료 탱크(1012)의 압력을 감지하는 탱크 압력 센서(1060A), 캐니스터(1032)의 압력을 감지하는 캐니스터 압력 센서(1060B), 연료 탱크(1012) 내의 온도를 감지하는 온도 센서(1060C), 연료 탱크(1012) 내의 압력을 감지하는 탱크 압력 센서(1060D), 및 차량의 경사도(grade) 및/또는 가속도를 측정하는 차량 경사도 센서 및/또는 차량 가속도계(1060E)를 포함할 수 있다. 시스템 센서(1060)들이 그룹으로서 도시되지만, 그것들은 연료 탱크 시스템(1010) 주위에 위치될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
제어 모듈(1030)은 또한 충전 레벨 신호 판독 처리, 연료 압력 드라이버 모듈 기능을 포함할 수 있고, 차량 전자 제어 모듈(구체적으로 도시되지는 않음)과의 양방향 통신에 적합할 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022)와 매니폴드 조립체(1024)는 연료 탱크(1012)와 퍼지 캐니스터(1032) 사이의 연료 증기의 유동을 제어하도록 구성될 수 있다. 퍼지 캐니스터(1032)는 연료 탱크(1012)에 의해 배출된 연료 증기를 수집하고 후속하여 연료 증기를 엔진으로 방출하도록 구성된다. 제어 모듈(1030)은 또한 배출된 연료 증기를 재포획하고 재순환시키기 위해 증발 배출물 제어 시스템(1020)의 작동을 조절하도록 구성될 수 있다. 플로트 레벨 센서 조립체(1048)는 충전 레벨 표시를 제어 모듈(1030)에 제공할 수 있다.
증발 배출물 제어 시스템(1020)이 벤트 차단 조립체(1022A)로 구성될 때, 제어 모듈(1030)은 연료 탱크 시스템(1010)을 벤팅하기 위해 개개의 솔레노이드(1052A 내지 1052D) 또는 솔레노이드(1052A 내지 1052D)의 임의의 조합을 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드(1052A)는 플로트 레벨 센서 조립체(1048)가 만충(full) 연료 레벨 상태를 나타내는 신호를 제공할 때 벤트(1040)를 폐쇄하도록 작동될 수 있다. 제어 모듈(1030)이 솔레노이드 뱅크(1050A, 1050B)에 대해 대체로 멀리 떨어져 위치된 것으로 도면에 도시되지만, 제어 모듈(1030)은 증발 배출물 제어 시스템(1020) 내의 다른 곳에, 이를테면 예를 들어 캐니스터(1032)에 인접하게 위치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 계속 참조하여, 증발 배출물 제어 시스템(1020)의 추가의 특징이 기술될 것이다. 하나의 구성에서, 벤트 관(1040, 1042)은 클립(clip)으로 연료 탱크(1012)에 고정될 수 있다. 벤트 관(1040, 1042)의 내경은 3 내지 4 mm일 수 있다. 몇몇 예에서, 포핏 밸브 조립체 또는 캠 로브는 더 작은 오리피스 크기를 결정할 것이다. 벤트 관(1040, 1042)은 연료 탱크(1012)의 높은 지점으로 라우팅될 수 있다. 다른 예에서, 외부 라인 및 관이 추가적으로 또는 대안적으로 이용될 수 있다. 그러한 예에서, 외부 라인은 용접된 니플(nipple) 및 푸시-스루(push-through) 커넥터와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 적합한 커넥터를 사용하여 탱크 벽을 통해 연결된다.
위에서 확인된 바와 같이, 증발 배출물 제어 시스템(1020)은 차량을 위한 완전 증발 시스템을 관리하는 전자 제어식 모듈을 갖춘 탱크내 밸브를 포함한 기계적 구성요소를 필요로 하는 종래의 연료 탱크 시스템을 대체할 수 있다. 이와 관련하여, 본 개시의 증발 배출물 제어 시스템(1020)을 사용하여 제거될 수 있는 몇몇 구성요소는 그레이드 벤트 밸브(grade vent valve, GVV) 및 충전 제한 벤트 밸브(fill limit vent valve, FLVV)와 같은 탱크내 밸브, 캐니스터 벤트 밸브 솔레노이드 및 관련 배선, 탱크 압력 센서 및 관련 배선, 연료 펌프 드라이버 모듈 및 관련 배선, 연료 펌프 모듈 전기 커넥터 및 관련 배선, 및 증기 관리 밸브(들)(시스템 의존적)를 포함할 수 있다. 이들 제거되는 구성요소는 제어 모듈(1030), 벤트 차단 조립체(1022), 매니폴드(1024), 솔레노이드 뱅크(1050A, 1050B) 및 관련 전기 커넥터(1044)에 의해 대체된다. 연료 탱크(1012)를 포함한 다양한 다른 구성요소가 증발 배출물 제어 시스템(1020)을 수용하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 연료 탱크(1012)는 픽업 지점에 대한 밸브 및 내부 라인을 제거하도록 변경될 수 있다. FDM의 플랜지(1046)는 제어 모듈(1030) 및/또는 전기 커넥터(1044)와 같은 다른 구성요소를 수용하도록 변경될 수 있다. 다른 구성에서, 캐니스터(1032)의 신선한 공기 라인(fresh air line) 및 더스트 박스(dust box)가 변경될 수 있다. 일례에서, 캐니스터(1032)의 신선한 공기 라인 및 더스트 박스는 제어 모듈(1030)에 연결될 수 있다.
이제 도 4와 도 5를 참조하여, 본 개시의 다른 예에 따라 구성된 연료 탱크 시스템(1010A)이 기술될 것이다. 달리 기술되지 않는 한, 연료 탱크 시스템(1010A)은 연료 탱크 시스템(1010)에 관하여 전술된 특징을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템(1020A)을 포함할 수 있다. 연료 탱크 시스템(1010A)은 새들 타입 연료 탱크(1012A) 상에 통합된다. 벤트 차단 조립체(1022A1)는 3개 이상의 벤트 지점 입구의 개폐를 제어하기 위해 매니폴드(1024A)와 연통하는 단일 액추에이터(1070)를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 매니폴드 조립체(1024A)는 제1 벤트(1040A), 제2 벤트 라인(1042A) 및 제3 벤트 라인(1044A)으로 라우팅된다. 벤트(1046A)는 캐니스터(도 1의 캐니스터(1032) 참조)로 라우팅된다. 액체 트랩 및 드레인(drain)(1054A)이 매니폴드 조립체(1024A) 상에 통합된다. 연료 탱크 시스템(1010A)은 연료 탱크 격리 밸브(fuel tank isolation valve, FTIV)를 요구함이 없이 고압 하이브리드 응용을 위한 연료 탱크 격리를 수행할 수 있다. 또한, 증발 배출물 제어 시스템(1020A)은 벤트 지점에서 최고 가능한 차단을 달성할 수 있다. 시스템은 종래의 기계적 밸브 차단 또는 재개방 구성에 의해 방해받지 않는다. 증기 공간 및 전체 탱크 높이가 감소될 수 있다.
이제 도 6과 도 7을 참조하여, 본 개시의 다른 예에 따라 구성된 벤트 차단 조립체(1022B)가 기술될 것이다. 벤트 차단 조립체(1022B)는 액추에이터 조립체(1110)를 적어도 부분적으로 수용하는 메인 하우징(1102)을 포함한다. 캐니스터 벤트 라인(1112)은 캐니스터(도 1의 캐니스터(1032) 참조)로 라우팅된다. 액추에이터 조립체(1110)는 일반적으로 선택된 벤트 라인을 개폐하기 위해 전술된 솔레노이드 대신에 사용될 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022B)는 캠 조립체(1130)를 포함한다. 캠 조립체(1130)는 캠(1134, 1136, 1138)을 포함하는 캠 샤프트(1132)를 포함한다. 캠 샤프트(1132)는 모터(1140)에 의해 회전가능하게 구동된다. 도시된 예에서, 모터(1140)는 웜 기어(1142)를 회전시키는 직류 모터이며, 이러한 웜 기어는 이어서 구동 기어(1144)를 구동시킨다. 모터(1140)는 메인 하우징(1102) 밖에 장착된다. 다른 구성이 고려된다. 캠(1134, 1136, 1138)은 회전하여, 각각, 밸브(1154, 1156, 1158)를 개폐한다. 밸브(1154, 1156, 1158)는 개폐되어, 각각, 포트(1164, 1166, 1168)를 통해 증기를 선택적으로 전달한다. 일례에서, 모터(1140)는 대안적으로 스테퍼 모터(stepper motor)일 수 있다. 다른 구성에서, 전용 DC 모터가 각각의 밸브에 대해 사용될 수 있다. 각각의 DC 모터는 홈 기능(home function)을 가질 수 있다. DC 모터는 스테퍼 모터, 양방향 모터, 단방향 모터, 브러시 모터(brushed motor) 및 브러시리스 모터(brushless motor)를 포함할 수 있다. 홈 기능은 하드 스톱(hard stop), 전기 또는 소프트웨어 구현, 트립 스위치(trip switch), 하드 스톱(캠 샤프트), 전위차계(potentiometer) 및 가감저항기(rheostat)를 포함할 수 있다.
하나의 구성에서, 포트(1164, 1166)는 연료 탱크(1012)의 전방 및 후방으로 라우팅될 수 있다. 포트(1164)는 오직 연료보급 포트로서 구성될 수 있다. 작동시, 포트(1166)가 연료 탱크(1012) 내의 낮은 위치로 라우팅되는 경사면 상에 차량이 주차되는 경우, 캠(1134)이 포트(1164)를 폐쇄하는 위치로 회전된다. 연료보급 중에, 포트(1164)와 관련된 밸브(1154)가 캠(1134)에 의해 개방된다. 일단 연료 레벨 센서(1048)가 "충분(Fill)" 위치에 대응하는 사전결정된 레벨에 도달하면, 컨트롤러(1030)는 밸브(1154)를 폐쇄할 것이다. 다른 구성에서, 캠(1134), 밸브(1154) 및 포트(1164)가 제거되어, 밸브(1156, 1158)를 개폐하는 2개의 캠(1136, 1138)을 남길 수 있다. 그러한 예에서, 2개의 포트(1168, 1166)는 7.5 mm 오리피스일 수 있다. 둘 모두의 포트(1168, 1166)가 개방되면, 연료보급이 일어날 수 있다. 더 적은 유동이 요구되면, 밸브(1156, 1158) 중 하나가 내내 개방되지 않는 캠 위치가 달성될 수 있다.
이제 도 10 내지 도 13을 참조하여, 본 개시의 다른 예에 따라 구성된 벤트 차단 조립체(1022C)가 기술될 것이다. 벤트 차단 조립체(1022C)는 액추에이터 조립체(1210)를 적어도 부분적으로 수용하는 메인 하우징(1202)을 포함한다. 캐니스터 벤트 라인(1212)은 캐니스터(도 1의 캐니스터(1032) 참조)로 라우팅된다. 액추에이터 조립체(1210)는 일반적으로 선택된 벤트 라인을 개폐하기 위해 전술된 솔레노이드 대신에 사용될 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022C)는 캠 조립체(1230)를 포함한다. 캠 조립체(1230)는 캠(1234, 1236, 1238)을 포함하는 캠 샤프트(1232)를 포함한다. 캠 샤프트(1232)는 모터(1240)에 의해 회전가능하게 구동된다. 도시된 예에서, 모터(1240)는 하우징(1202) 내에 수용된다. 모터(1240)는 웜 기어(1242)를 회전시키는 직류 모터이며, 이러한 웜 기어는 이어서 구동 기어(1244)를 구동시킨다. 다른 구성이 고려된다. 캠(1234, 1236, 1238)은 회전하여, 각각, 밸브(1254, 1256, 1258)를 개폐한다. 밸브(1254, 1256, 1258)는 개폐되어, 각각, 포트(1264, 1266, 1268)를 통해 증기를 선택적으로 전달한다. 일례에서, 모터(1240)는 대안적으로 스테퍼 모터일 수 있다. 드레인(1270)이 하우징(1202) 상에 제공될 수 있다.
하나의 구성에서, 포트(1264, 1266)는 연료 탱크(1012)의 전방 및 후방으로 라우팅될 수 있다. 포트(1264)는 오직 연료보급 포트로서 구성될 수 있다. 작동시, 포트(1266)가 연료 탱크(1012) 내의 낮은 위치로 라우팅되는 경사면 상에 차량이 주차되는 경우, 캠(1236)이 포트(1266)를 폐쇄하는 위치로 회전된다. 연료보급 중에, 포트(1264)와 관련된 밸브(1254)가 캠(1234)에 의해 개방된다. 일단 연료 레벨 센서(1048)가 "충분" 위치에 대응하는 사전결정된 레벨에 도달하면, 컨트롤러(1030)는 밸브(1254)를 폐쇄할 것이다. 다른 구성에서, 캠(1234), 밸브(1254) 및 포트(1264)가 제거되어, 밸브(1256, 1258)를 개폐하는 2개의 캠(1236, 1238)을 남길 수 있다. 그러한 예에서, 2개의 포트(1268, 1266)는 7.5 mm 오리피스일 수 있다. 둘 모두의 포트(1268, 1266)가 개방되면, 연료보급이 일어날 수 있다. 더 적은 유동이 요구되면, 밸브(1256, 1258) 중 하나가 내내 개방되지 않는 캠 위치가 달성될 수 있다.
이제 도 14를 참조하면, 본 개시의 추가의 특징에 따라 구성된 벤트 차단 조립체가 도시되며, 일반적으로 도면 부호 1022D로 식별된다. 벤트 차단 조립체(1022D)는 연료 탱크(1012B)와 탄소 캐니스터(1312) 사이에 직렬로 배치되어 도시된다. 이와 관련하여, 벤트 차단 조립체(1022D)는 연료 탱크(1012B) 밖에 배치된다. 벤트 차단 조립체(1022D)는 액추에이터 조립체(1310)를 적어도 부분적으로 수용하는 메인 하우징(1302)을 포함한다. 캐니스터 벤트 라인(1322)이 벤트 차단 조립체(1022D)의 하우징(1302) 상의 출구 포트(1314)로부터 탄소 캐니스터(1312)로 라우팅된다. 입구 포트(1316)가 벤트 차단 조립체(1022D)의 하우징(1302) 상에 제공되고, 탱크 벤트 라인(1320)을 통해 롤오버 밸브(1041C, 1041D)에 유체적으로 연결된다. 도시된 예에서, 입구 포트(1316)는 또한 FLVV에 유체적으로 결합된다.
액추에이터 조립체(1310)는 전술된 액추에이터 조립체(1210)(도 11)와 유사하게 구성될 수 있고, 일반적으로 선택된 벤트 라인을 개폐하기 위해 전술된 솔레노이드 대신에 사용될 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022D)는 전술된 캠 조립체(1230)(도 11)와 유사하게 구성된 캠 조립체(1330)(도 15)를 포함한다. 캠 조립체(1330)는 캠(1334)을 포함하는 캠 샤프트 또는 구동 샤프트(1332)를 포함한다. 캠(1334)은 포핏 밸브 또는 플런저 부조립체(1350)의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는다.
구동 샤프트(1332)는 모터 또는 기어 모터(1340)(모터(1240) 참조, 도 12)에 의해 회전가능하게 구동된다. 도시된 예에서, 모터는 하우징(1302) 내에 수용된다. 모터(1340)가 구동 샤프트(1332) 상의 기어(1344)를 회전시키는 웜(1342)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 모터(1340) 및 기어장치는 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 모터(1340)는 구동 샤프트(1332)를 회전시키기 위해 구동 샤프트(1332)의 공통 축을 따라 배열된 직접 구동 모터일 수 있다.
캠(1334)은 회전하여 플런저 부조립체(1350)를 개폐한다. 플런저 부조립체(1350)는 과압 릴리프(OPR) 및 과진공 릴리프(OVR) 기능들을 포함한다. 과압 릴리프 이벤트는 연료 탱크(1012B) 내의 압력이 플런저 부조립체(1350)로 하여금 포핏을 밸브 시트(하기에 설명됨)로부터 떨어지도록 이동시키게 하여 증기가 연료 탱크(1012B)로부터 탄소 캐니스터(1312)로 이동할 수 있게 하기에 충분히 클 때 발생한다. 일례에서, 임계치는 종래의 연료 차량에 대해 약 14 ㎪, 그리고 가압형/하이브리드 차량에 대해 약 37 ㎪일 수 있다. 과진공 릴리프 이벤트는 연료 탱크(1012B) 내의 압력이 진공을 야기하기에 충분히 낮게 떨어졌을 때 발생하며, 여기서 포핏은 밸브 시트(하기에 설명됨)로부터 떨어지도록 이동되어 증기가 연료 탱크(1012B) 내로 이동할 수 있게 한다. 특히, OPR 및 OVR 기능들은 컨트롤러(1030D)로부터의 임의의 입력 없이 발생할 수 있다.
벤트 차단 조립체(1022D)는 도 1 내지 도 13에서 상기에 개시된 벤트 차단 조립체에 많은 이점을 제공할 수 있지만, 연료 탱크 밖에 장착되는 융통성을 갖는다. 벤트 차단 조립체(1022D)는 증기 차단 밸브(vapor blocking valve, VBV)를 대신하고 또한 동일한 조립체에서 OPR/OVR 기능들을 모두 수행할 수 있다. 또한, 벤트 차단 조립체(1022D)는 표준 FTIV를 대신할 수 있다. 벤트 차단 조립체(1022D)는 더 이상 액체 트랩/드레인으로서 기능하지 않을 것이다.
하나의 응용에서, 증기 차단 밸브(1022D)는 하이브리드 차량 응용에 사용될 수 있다. 고압 하이브리드 차량 연료 탱크에서, 연료 탱크(1012B) 내에 압력이 생성된다. 압력은 연료보급 전에 방출될 필요가 있다. 플런저 부조립체(1350)는 연료보급에 필요한 압력 릴리프를 제공한다. 추가로 설명하면, 플런저 부조립체(1350)는 연료보급을 할 때 개방될 수 있다. 플런저 부조립체(1350)는 연료보급 동안 벤팅을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 플런저 부조립체(1350)는 연료 탱크(1012B)에서의 100% 차단을 제어하고 또한 트리클(trickle) 충전 이벤트 동안 벤팅을 제공하는 데 사용될 수 있다.
종래의 연료 탱크에서, 증기 차단 밸브(1022D)는 캐니스터가 더 효과적으로 퍼징될 수 있도록 연료 탱크(1012B)로부터 캐니스터(1312)로의 벤팅을 차단하는 데 사용될 수 있다. 요약하면, 증기 차단 밸브(1022D)는 고압 하이브리드 응용에 대해 FTIV 대신에 사용될 수 있거나, 종래의 연료 시스템에서 증기 차단 밸브 대신에 사용될 수 있다. 증기 차단 밸브(1022D)는 또한 연료보급 동안 제어식 벤팅의 기능을 추가한다. 또한, 증기 차단 밸브(1022D)가 연료보급 기능을 제어하는 데 사용될 수 있는 것에 의해, 연료 탱크에서 차단을 위해 사용되는 밸브들 중 하나가 제거될 수 있다. 고유량 밸브가 연료 탱크(1012B)에서 요구되지만, 그것은 차단 높이를 제어하지 않는다. 고유량 밸브가 증기 돔 내에 배치되고 롤오버 밸브(1041C, 1041D) 또는 FLVV(1354) 중 하나를 대체할 수 있다.
플런저 부조립체(1350)가 추가로 설명될 것이다. 플런저 부조립체(1350)는 디스크 시일(1370)과 선택적으로 맞물리는 칼라(1362)를 갖는 포핏(1360)을 포함한다. 디스크 시일(1370)은 시트(1366)와 선택적으로 맞물린다. 플런저 부조립체(1350)는 (캠(1334)과의 맞물림 없이) 기계적으로 작동할 수 있다. OVR 기능은 진공 릴리프를 위해 도 15에서 상향인 방향으로 포핏(1360)을 가압할 것이다. 제공된 예에서, 칼라(1362)는 제2 스프링(1368)에 대해 가압되어 증기가 칼라(1362)와 디스크 시일(1370) 사이를 통과(연료 탱크(1012B) 내로)할 수 있게 할 것이다. 컨트롤러(1030D)(도 14)로 캠 샤프트(1330)의 회전을 명령함으로써 캠(1334)이 또한 포핏(1360)을 상향으로 작동시킬 수 있다. 전자적 고장이 있을 경우, 캠 샤프트 부조립체(1330)는 제어될 수 없지만, 플런저 부조립체(1350)는 캠(1334)으로부터의 입력에 무관하게 기계적으로 작동하도록 구성되는 것이 인식될 것이다. 유사하게, 디스크 시일(1370)이 OPR 기능 동안 도 15에서 볼 때 하향으로 기계적으로 가압될 것이다. 도시된 예에서, 디스크 시일(1370)은 시트(1366)로부터 멀어져 하향으로 가압되어 제1 스프링(1374)이 편의된 상태로 되어, 증기가 디스크 시일(1370)과 밸브 시트(1366) 사이를 통과(연료 탱크(1012B) 밖으로)할 수 있게 할 수 있다. 플런저 부조립체(1350)의 구성은 단지 예시적인 것이며 다른 구성들이 OPR 및 OVR 기능을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다는 것이 인식된다. 예를 들어, 그의 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는, 공동 소유된 PCT 출원 WO/EP2019/025055호에 개시된 포핏 밸브 조립체가 포핏 밸브 조립체(1350) 대신에 사용될 수 있다.
이제 도 16을 참조하면, 본 개시의 추가의 특징에 따라 구성된 증기 차단 밸브 조립체(1022E)가 도시되어 있다. 본 명세서에서 달리 기술되지 않는 한, 증기 차단 밸브 조립체(1022E)는 증기 차단 밸브 조립체(1022D)와 유사하게 구성되지만, 재순환 밸브 또는 재순환 라인 플런저(1380)를 또한 포함한다. 액추에이터 조립체(1310)는 컨트롤러(1030E)로부터의 신호에 기초하여 회전될 수 있다. 도시된 예에서, 재순환 라인 플런저(1380)는 캠(1334)에 의해 개방된다. 재순환 라인 플런저(1380)는 캠(1334)으로부터의 가압에 기초하여 밸브 시트(1384)를 선택적으로 들어올리는 시일(1382)을 갖는다. 재순환 라인 플런저(1380)는 다시 연료보급 필러 넥(1390)의 입구 영역으로 라우팅된다. 연료보급 동안, 증기를 재흡수하기 위해 증기 중 일부가 다시 연료 탱크(1012B) 내로 보내질 수 있다. 하나의 이점에서, 캐니스터(1312)의 로딩이 감소될 수 있는데, 그 이유는 증기가 대신에 연료 탱크(1012B)를 향해 방향전환되기 때문이다. 시일(1382)과 밸브 시트(1384)는 가변 오리피스를 제공하도록 협력할 수 있다.
예들에 대한 상기의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 총망라한 것으로 또는 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 특정 예의 개개의 요소들 또는 특징들은 일반적으로 그 특정 예로 제한되는 것이 아니라, 적용가능한 경우, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않을지라도, 상호교환 가능하고 선택된 예에서 사용될 수 있다. 그것은 또한 많은 방식으로 변경될 수 있다. 그러한 변경은 본 개시로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 하며, 모든 그러한 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (19)

  1. 내연 기관에 연료를 전달하도록 구성된 연료 탱크 상의 벤팅(venting)을 관리하도록 구성된 벤트 차단 조립체(vent shut-off assembly)로서,
    상기 연료 탱크 밖에 위치되고 탄소 캐니스터(carbon canister)로 선택적으로 벤팅하는 메인 하우징(main housing);
    상기 메인 하우징 내에 배치된 포핏 밸브(poppet valve)로서, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 플런저(plunger)를 포함하고, 상기 플런저의 제1 위치는 증기가 연료 탱크로부터 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하는 과압 릴리프(over pressure relief, OPR) 기능을 제공하도록 구성되고, 상기 플런저의 제2 위치는 증기가 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하는 과진공 릴리프(over vacuum relief, OVR) 기능을 제공하도록 구성되는, 상기 포핏 밸브; 및
    상기 메인 하우징 내에 적어도 부분적으로 수용된 액추에이터 조립체(actuator assembly)를 포함하며, 상기 액추에이터 조립체는,
    상기 포핏 밸브의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는 캠을 포함하는 캠 샤프트를 갖는 캠 조립체를 포함하고, 상기 포핏 밸브가 폐쇄될 때, 증기는 상기 연료 탱크와 상기 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 방지되고, 상기 포핏 밸브가 개방될 때, 증기는 상기 연료 탱크와 상기 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 허용되는, 벤트 차단 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 하우징은 탱크 벤트 라인을 통해 상기 연료 탱크 내에 배치된 적어도 하나의 롤오버 밸브(roll over valve)에 유체적으로 연결된 입구 포트를 추가로 한정하는, 벤트 차단 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메인 하우징은 캐니스터 벤트 라인을 통해 상기 탄소 캐니스터에 유체적으로 연결된 출구 포트를 추가로 한정하는, 벤트 차단 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터 조립체는 모터를 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모터와 상기 캠 샤프트를 회전가능하게 결합시키는 웜 기어(worm gear)를 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 액추에이터 조립체는 컨트롤러로부터의 입력에 기초하여 이동하는, 벤트 차단 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 벤트 차단 조립체는 과압 릴리프(OPR) 이벤트 동안 작동하며, 상기 과압 릴리프(OPR) 이벤트에서 상기 연료 탱크 내의 압력은 디스크 시일(disk seal)이 시트(seat)와의 밀봉된 위치로부터 들어올려지게 하여, 증기가 상기 연료 탱크로부터 상기 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하기에 충분히 큰, 벤트 차단 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 디스크 시일을 상기 시트를 향해 편의시키는 제1 스프링을 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 벤트 차단 조립체는 과진공 릴리프(OVR) 이벤트 동안 작동하며, 상기 과진공 릴리프(OVR) 이벤트에서 상기 연료 탱크 내의 압력은 포핏의 칼라(collar)가 상기 디스크 시일과의 밀봉 맞물림으로부터 들어올려지는 진공을 야기하여, 증기가 상기 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하기에 충분히 낮게 떨어지는, 벤트 차단 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 칼라를 상기 디스크 시일을 향해 편의시키는 제2 스프링을 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 캠으로부터의 가압에 기초하여 밸브 시트를 선택적으로 들어올리는 시일을 갖는 재순환 라인 플런저를 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 재순환 라인 플런저는 상기 연료 탱크에 유체적으로 결합된 연료보급 필러 넥(refueling filler neck)에 유체적으로 결합되는, 벤트 차단 조립체.
  13. 내연 기관에 연료를 전달하도록 구성된 연료 탱크 상의 벤팅을 관리하도록 구성된 벤트 차단 조립체로서,
    상기 연료 탱크 밖에 위치되고 탄소 캐니스터로 선택적으로 벤팅하는 메인 하우징;
    상기 메인 하우징 내에 배치된 포핏 밸브로서, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 플런저를 포함하고, 상기 플런저의 제1 위치는 증기가 연료 탱크로부터 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하는 과압 릴리프(OPR) 기능을 제공하도록 구성되고, 상기 플런저의 제2 위치는 증기가 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하는 과진공 릴리프(OVR) 기능을 제공하도록 구성되는, 상기 포핏 밸브;
    상기 메인 하우징 내에 적어도 부분적으로 수용된 액추에이터 조립체로서, 상기 액추에이터 조립체는,
    상기 포핏 밸브의 개방 및 폐쇄 중 하나를 행하는 프로파일을 갖는 캠을 포함하는 캠 샤프트를 갖는 캠 조립체를 포함하고, 상기 포핏 밸브가 폐쇄될 때, 증기는 상기 연료 탱크와 상기 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 방지되고, 상기 포핏 밸브가 개방될 때, 증기는 상기 연료 탱크와 상기 탄소 캐니스터 사이에서 이동하는 것이 허용되는, 상기 액추에이터 조립체; 및
    상기 캠으로부터의 가압에 기초하여 밸브 시트를 선택적으로 들어올리는 시일을 갖는 재순환 라인 플런저로서, 상기 연료 탱크에 유체적으로 결합된 연료보급 필러 넥에 유체적으로 결합되는, 상기 재순환 라인 플런저를 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 메인 하우징은 탱크 벤트 라인을 통해 상기 연료 탱크 내에 배치된 적어도 하나의 롤오버 밸브에 유체적으로 연결된 입구 포트를 추가로 한정하는, 벤트 차단 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 메인 하우징은 캐니스터 벤트 라인을 통해 상기 탄소 캐니스터에 유체적으로 연결된 출구 포트를 추가로 한정하는, 벤트 차단 조립체.
  16. 제13항에 있어서, 상기 벤트 차단 조립체는 과압 릴리프(OPR) 이벤트 동안 작동하며, 상기 과압 릴리프(OPR) 이벤트에서 상기 연료 탱크 내의 압력은 디스크 시일이 시트와의 밀봉된 위치로부터 들어올려지게 하여, 증기가 상기 연료 탱크로부터 상기 탄소 캐니스터로 이동할 수 있게 하기에 충분히 큰, 벤트 차단 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 디스크 시일을 상기 시트를 향해 편의시키는 제1 스프링을 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
  18. 제16항에 있어서, 상기 벤트 차단 조립체는 과진공 릴리프(OVR) 이벤트 동안 작동하며, 상기 과진공 릴리프(OVR) 이벤트에서 상기 연료 탱크 내의 압력은 포핏의 칼라가 상기 디스크 시일과의 밀봉 맞물림으로부터 들어올려지는 진공을 야기하여, 증기가 상기 연료 탱크 내로 이동할 수 있게 하기에 충분히 낮게 떨어지는, 벤트 차단 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 칼라를 상기 디스크 시일을 향해 편의시키는 제2 스프링을 추가로 포함하는, 벤트 차단 조립체.
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