KR102663978B1 - 연료 탱크 벤팅 시스템 - Google Patents

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데 벡 요엘 오프
샤프팅헨 율레스-요세프 판
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Abstract

본 발명은 자동 차량용 연료 탱크 벤팅 시스템 (10) 에 관한 것으로, 본 시스템은, - 증기 돔을 포함하는 연료 탱크 (1), - 급유 파이프 (2), - 입구 도관 (4) 에 의해 상기 연료 탱크 (1) 에 연결되는 연료 증기 트랩 (3) 으로서, 상기 입구 도관 (4) 은 영구적으로 개방되는 적어도 하나의 오리피스 (5) 를 통해 상기 연료 탱크 (1) 와 연결되며, 상기 오리피스는 정적 상태로 상기 연료 탱크 (1) 의 상기 증기 돔에 배치되는, 상기 연료 증기 트랩 (3), - 대기와 연통하고 출구 도관 (7) 에 의해 상기 연료 증기 트랩 (3) 에 연결되는 정상 폐쇄 셔터 장치 (CVS)(6) 로서, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 전기 작동식 밸브가 전력 공급되지 않을 때에 폐쇄되는 상기 전기 작동식 밸브를 포함하는, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 를 포함하고, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 차량 급유 공정 중에 개방되고 상기 연료 탱크 (1) 내의 연료가 미리 결정된 충전 레벨에 도달할 때 그리고 차량이 정상 작동 중일 때 폐쇄되도록 구성된다.

Description

연료 탱크 벤팅 시스템
본 발명은 자동 차량 (automotive vehicle) 용 연료 탱크 벤팅 시스템 및 그러한 시스템을 포함하는 자동 차량에 관한 것이다. 보다 정확하게는, 본 발명은 자동 차량, 특히 하이브리드 자동 차량 상의 온 보드 급유 증기 회수 시스템 (on board refueling vapor recovery system) 에 관한 것이다.
이러한 타입의 연료 증기 회수 시스템은 연료 증기를 포획하는 연료 증기 트랩 또는 캐니스터 (canister), 급유 밸브 및 연료 탱크 내의 연료 증기를 핸들링하기 위해 연료 탱크의 상부에 위치되는 하나 이상의 벤트 밸브를 갖는다.
선행기술 문헌들 중에서, US 2020/0198462 A1은 작동 유체 용기 시스템용 밸브 모듈을 개시하고, GB 2 588 778 A는 차량 증발 배출물 제어 시스템용 증기 캐니스터를 개시하고, US 2018/0087475 A1은 증발 배출물 제어 시스템을 포함하는 연료 탱크 시스템을 개시하고, US 2016/0298576 A1은 연료 탱크 증발 배출물 제어 및 진단 시스템을 개시한다.
예를 들어, 차량의 사고로 인한 롤오버 (roll over) 의 경우에 연료 시스템을 폐쇄하기 위해 롤오버 밸브 (ROV) 가 사용되고; 탱크의 과잉충전을 방지하기 위해 필 리미트 벤트 밸브 (fill limit vent valve, FLVV) 가 사용된다. 그러나 이러한 밸브의 사용으로 인해 연료 탱크 시스템은 매우 비싸게 되고 제작이 복잡해진다. 또한, 밸브는 연료 시스템에서 특히 연료 탱크 내부에서 많은 부분을 차지하고, 이는 탱크의 용량이 불만족스러울 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 더 저렴하고 간단하며 특히 연료 탱크 내부에서 공간 절약형인 연료 탱크 벤팅 시스템을 제공함으로써 공지된 벤팅 시스템의 단점을 극복하는 것이다.
따라서, 본 발명은
- 증기 돔(vapor dome)을 포함하는 연료 탱크,
- 급유 파이프,
- 입구 도관에 의해 연료 탱크에 연결되는 연료 증기 트랩으로서, 입구 도관은 영구적으로 개방되는 적어도 하나의 오리피스를 통해 연료 탱크와 연결되며, 오리피스는 정적 상태로 연료 탱크의 증기 돔에 배치되고, 오리피스는 바람직하게는 연료 탱크의 벽에 배치되고, 더 바람직하게는 연료 탱크의 상부 벽에 배치되는, 상기 연료 증기 트랩,
- 대기와 연통하고 출구 도관에 의해 연료 증기 트랩에 연결되는 정상 폐쇄 셔터 장치 (normally closed shutter device) 로서, 전기 작동식 밸브가 전력 공급되지 않을 때에 폐쇄되는 상기 전기 작동식 밸브를 포함하는, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치
를 포함하는 자동 차량용 연료 탱크 벤팅 시스템을 제공하며,
정상 폐쇄 셔터 장치는 차량 급유 공정 중에 개방되고 연료 탱크 내의 연료가 미리 결정된 충전 레벨에 도달할 때 그리고 차량이 정상 작동 중일 때 폐쇄되도록 구성된다. 정상 작동이란 충전 작업과 과도한 과압 또는 부압의 경우를 제외한 모든 상황을 의미한다.
바람직하게는, 압력 릴리프 밸브가 정상 폐쇄 셔터 장치와 연료 증기 트랩 사이에 위치되고, 상기 밸브는 정상 폐쇄 셔터 장치와 병렬로 위치된다.
따라서, 전체 연료 시스템은 급유 후에 그리고 차량의 정상 작동 동안에 폐쇄되고, 이는 폐쇄 환경 하에서 연료 탱크 내의 압력 증가에 기여한다. 연료 탱크 내의 압력이 증가하는 때 연료의 휘발성이 감소한다고 알려져 있다. 결과적으로, 폐쇄된 연료 탱크 시스템에서, 연료 증기는 연료 증기 트랩 내로 들어가지 않고, 연료 증기 트랩에는 아무것도 로딩되지 않을 것이다.
연료 탱크 벤팅 시스템은 CO2 배출을 감소시키기 위해 하이브리드 자동 차량에서 특히 유리하다. 실제로, 하이브리드 자동 차량은 차량 모델에 따라 전기 모터만을 이용하거나, 엔진만을 이용하거나, 양자를 함께 이용하여 작동한다. 하나의 특정 동작 원리는 다음과 같다:
Figure 112023146429511-pct00001
정적 상태 (차량이 움직이지 않을 때) 동안, 엔진과 전기 모터는 둘 다 정지된다;
Figure 112023146429511-pct00002
출발 시, 차를 더 높은 속도까지 움직이게 하는 것은 전기 모터이다;
Figure 112023146429511-pct00003
더 높은 속도에 도달했을 때, 연소 엔진이 인계 받는다;
Figure 112023146429511-pct00004
강한 가속의 경우, 연소 엔진과 전기 모터 양자가 동시에 작동하여 동일한 출력 (power) 의 엔진의 가속도와 동등한 가속도 또는 훨씬 더 큰 가속도를 획득할 수 있다고 관측된다;
Figure 112023146429511-pct00005
감속 및 제동 단계 동안, 차량 모델에 따라 결국 배터리의 재충전에 운동 에너지가 사용된다.
실제로, 연료 증기 트랩 퍼지 동안, 증기는 낮은 엔진 부하에서 발생하는 엔진 공기 흡입 진공에 의해 연료 증기 트랩으로부터 흡입된다. 따라서, 연소 엔진은 비-효율 동작 모드에서 작동하고; 엔진이 전기 모터로 완료될 때, 목적은 비-효율 동작 모드에서 엔진을 작동시키는 것을 회피하는 것이다. 실제로, 예를 들어, WLTC (Worldwide harmonized Light vehicle Test Cycles) 동안, 하이브리드 엔진이 저부하 (비-효율) 모드에서 동작하지 않을 때, 더 많은 연료가 절약될 수 있고 CO2 배출이 감소된다는 것이 발견되었고; 일부 플러그인 하이브리드 차량은 순전히 EV (전기 차량) 모드로 그리고 어떠한 CO2 배출도 없이 동작하기 위해 가능할 때마다 연소 엔진을 완전히 스위치 오프한다. 후자의 특정 경우에, 완전 로딩된 연료 증기 트랩을 피하는 것이 중요한데, 이는 엔진에 의한 퍼지를 필요로 할 것이기 때문이고, 그러한 경우에, 엔진은 연료 증기 트랩 퍼징을 위해서만 스위치 온되어야 할 것이고, 이는 불필요한 CO2 배출을 초래한다.
상기를 고려하여, 청구된 연료 탱크 벤팅 시스템은 연료 탱크 내의 압력을 증가시키는 것을 돕고 따라서 연료 증기 트랩 부하를 감소시켜 CO2 배출을 감소시키는 것을 허용하는 폐쇄된 연료 탱크 시스템을 허용한다.
또한, 한편으로, 종래 기술에 일반적으로 존재하는 ROV, OPV (Over Pressure Valve) 또는 FLVV 와 같은 밸브는 연료를 위한 더 많은 공간을 확보하는 청구된 연료 탱크 벤팅 시스템의 적어도 하나의 오리피스에 의해 대체된다. 따라서, 연료 탱크의 용량이 향상된다. 다른 한편으로, 언급한 밸브의 제거는 연료 탱크 벤팅 시스템을 더 간단하고 저렴하게 한다.
청구된 적어도 하나의 오리피스 또는 벤트는 액체 및 가스의 통과를 허용하는 벤팅 니플 (venting nipple) 과 같은, 연료 탱크와 입구 도관 사이의 간단한 연결부에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해한다. 연료 탱크와 입구 도관 사이의 연통을 제어하기 위해 오리피스에 배치되는 이동부가 존재하지 않는다. 바람직하게는, 연료 탱크의 벽에 이동부가 없다. 적어도 하나의 오리피스가 영구적으로 잠기지 않도록 구성된다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 입구 도관이 연료 증기 트랩과 연료 탱크 사이의 영구 증기 연통 (permanent vapor communication) 을 정적 상태로 유지하도록 구성되는 것으로 이해된다. 정적 상태는 차량이 움직이지 않고 급유도 하지 않는 상태를 의미한다.
본 발명의 선택적인 특징은, 정상 폐쇄 셔터 장치가 단지 차량 급유 공정 동안에 또는 연료 탱크 내의 압력이 미리 결정된 압력 레벨에 도달할 때에 개방된다는 것이다. 따라서, 연료 탱크 벤팅 시스템은 연료 탱크 내의 압력을 증가시키는 것을 돕고 이에 따라 연료 증기 트랩 부하를 감소시키는 폐쇄된 연료 탱크 시스템을 허용하여, 연료 탱크의 저항을 초과하고 연료 탱크를 손상시킬 수 있는 연료 탱크 내의 압력을 피하면서, 즉 탱크 안전성을 보장하고 그 내부 압력이 너무 극단적으로 되는 것을 피하면서 CO2 배출을 감소시킬 수 있다. 따라서, 미리 결정된 압력 레벨은 차량이 정상 작동 중이 아닐 때의 압력 레벨로서 미리 결정된다.
본 발명의 다른 선택적인 특징은 전기 작동식 밸브가 차량 급유 공정 동안에만 개방된다는 것이다. 따라서, 전기 작동식 밸브가 동력을 공급받는 정상 폐쇄 셔터 장치의 능동 작동은 차량 급유 공정 동안에만 수행된다.
본 발명의 또 다른 선택적인 특징은, 정상 폐쇄 셔터 장치가 하나의 단일 전기 작동식 밸브를 포함한다는 것이다. 따라서, 특히 연료 탱크 벤팅 시스템의 제어가 단순화되기 때문에, 연료 탱크 벤팅 시스템이 더 저렴하고 간단하다.
본 발명의 또 다른 선택적인 특징은 연료 탱크 벤팅 시스템이 적어도 2개의 오리피스를 포함하고, 오리피스들은 모두 연료 탱크 외부의 벤팅 파이프에 의해 입구 도관에 연결되고, 오리피스들은 바람직하게는 연료 탱크의 상부 벽 상의 상이한 영역에 배치되는 것이다.
따라서, 대형 및/또는 복합 탱크의 경우, 차량의 경사는 문제의 오리피스가 연료에 침지되는 방식으로 하나 또는 여러 개의 오리피스에 액체 레벨을 유도할 수 있다. 연료 탱크의 상부 벽 상의 상이한 영역에 배열된 오리피스들은 연료 탱크가 경사질 때 적어도 하나 또는 일부 오리피스가 여전히 작용하도록 하여 연료 증기 돔과 연료 증기 트랩 사이의 영구 증기 연통을 보장할 수 있다. 벤팅 파이프가 연료 탱크의 외부에 있으므로, 연료 탱크 내부에 더 많은 공간이 존재한다. 게다가, 탱크와 벤팅 파이프의 조립이 상당히 간단하다. 또한, 연료 탱크 벤팅 시스템의 비용이 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 선택적인 특징은, 연료 탱크 벤팅 시스템이 연료 탱크 내부에 벤팅 파이프를 포함하고, 벤팅 파이프는 오리피스에 연결되고, 연료 탱크와 입구 도관 사이의 연통을 허용하도록 영구적으로 개방된 적어도 하나의 이차 오리피스를 제공한다는 것이다.
따라서, 연료 증기의 임의의 투과성 요건에 의해 제한되지 않는 연료 탱크의 경사의 경우에 일부 오리피스의 침지 위험을 해결하기 위한 대안적인 해결책이 제공된다. 벤팅 파이프가 탱크 내부에 위치되기 때문에, 차량 상의 연료 탱크 벤팅 시스템의 조립이 간단해지고, 연료 증기의 침투가 덜 일어난다.
연료 증기를 위한 벤팅 파이프의 입구가 유리하게는 증기 돔 내에 배열되어야 한다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 배기 파이프가 연료 탱크 내부에 있고 적어도 부분적으로 액체와 접촉할 때, 입구 오리피스는 연료 탱크 내의 최대 액체 레벨 위에 배열되어야 하며, 이는 연료 탱크 증기 돔을 의미한다.
본 발명의 또 다른 선택적인 특징은 연료 탱크 벤팅 시스템이 입구 도관 중에 액체 증기 분리기를 포함하고, 액체 증기 분리기는 연료 증기 트랩과 오리피스 사이에, 바람직하게는 연료 탱크 내의 최대 연료 레벨 위에 배치되는 것이다. 액체 증기 분리기는 바람직하게는, 경사진 경사면에서도, 연료 탱크 내의 액체 레벨 위에 있다. 이를 위해, 가능한 한 높게 액체 증기 분리기를 위치시키는 것이 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 액체 증기 분리기는 액체 증기 분리기의 최대 연료 레벨 내에 그리고 위에 배열된 적어도 하나의 롤오버 밸브를 포함한다. 롤오버 밸브 (ROV) 는 라인 파손이나 롤오버 이벤트 (Roll Over Event) 의 경우에 연료 탱크와 연료 증기 트랩 사이의 연통을 차단하도록 구성된다. ROV로 연료는 연료 시스템 내부에 유지되며, 대기로 방출되지 못한다.
급유 조건 또는 상이한 온도 및 대기압을 갖는 일부 특정 운전 조건과 같은 모든 조건에서 증기 유동을 수용할 수 있는 고유동 롤오버 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 연료 증기 트랩은 차량이 임의의 방향으로 기울어질 때 연료 증기 트랩이 항상 연료로부터 12% 이상, 바람직하게는 15% 이하, 더욱 바람직하게는 30% 이하로 떨어져 있는 방식으로 연료 탱크의 기하학적 형상에 따라 구성된 벤팅 구역에 위치된다. 예를 들어, 연료 증기 트랩은 차량이 평평한 표면 상에 있을 때 연료 탱크 위에 충분히 높게 위치된다. 또한, 연료 증기 트랩은 연료 탱크가 임의의 방향으로 기울어져 있을 때 침지되지 않도록 연료 탱크와 횡방향으로 간격을 가져야 한다.
본 발명의 또 다른 선택적인 특징은 연료 탱크 벤팅 시스템이 탱크 내의 증기 발생을 감소시키고 연료 증기 트랩 부하를 감소시켜 CO2 배출을 감소시키도록, 액체 증기 분리기와 급유 파이프의 헤드를 연결하는 재순환 라인을 포함한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 선택적인 특징은 연료 탱크 벤팅 시스템이, 연료가 미리 결정된 레벨에 도달할 때 신호를 전송할 수 있는 연료 탱크 내부의 레벨 센서를 포함하고, 신호는 정상 폐쇄 셔터 장치의 셧다운과 관련된다는 것이다.
레벨 검출의 신호는 즉시 또는 시간 지연으로 정상 폐쇄 셔터 장치의 셧다운을 트리거할 수 있다. 이러한 액션을 제어하기 위해 다른 전자 디바이스가 필요하지 않으므로, 비용이 절감된다.
대안적으로, 시스템은 임의의 레벨 센서 없이 작동할 수 있고, 정상 폐쇄 셔터 장치는 시간 제어되고, 타이머는 연료 탱크 체적 및 급유 속도에 의해 계산된다.
본 발명의 또 다른 특징은, 정상 폐쇄 셔터 장치가 탱크 안전성을 보장하고 내부 압력이 너무 극단적으로 되는 것을 피하기 위해 과압 릴리프 (OPR) 밸브 및 부압 릴리프 (UPR) 밸브를 포함하는 한 쌍의 밸브를 포함하거나, 조합된 압력/진공 릴리프 밸브 (P/VRV) 를 포함한다는 것이다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 연료 탱크 벤팅 시스템을 포함하는 자동 차량을 제공한다.
본 발명은 특정 바람직한 변형들을 나타내는 첨부된 도 1 내지 도 7 에 의해 비제한적인 방식으로 예시된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템의 개략도이다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 연료 탱크 통기 시스템의 개략도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 자동 차량용 연료 탱크 벤팅 시스템 (10) 은 연료 탱크 (1), 연료 캡에 의해 폐쇄되는 급유 파이프 (2), 연료 증기 트랩 (3), 예를 들어 활성탄, 탄소, 또는 연료 증기를 흡수 및 탈착하는 다른 재료를 포함하는 캐니스터를 포함한다. 따라서, 연료 증기 트랩 (3) 은 연료 탱크 (1) 로부터 연료 증기를 수용 및 저장하고, 그 후 이 저장된 연료 증기를 차량 엔진에서의 연소를 위해 연료 충전 장치로 전달한다. 연료 증기 트랩 (3) 은 입구 도관 (4) 에 의해 연료 탱크 (1) 에 연결된다.
본 실시형태에서, 입구 도관 (4) 은 차량이 정적 상태에 있을 때 영구적으로 개방되는 하나의 오리피스 (5) 를 통해서만 연료 탱크 (1) 와 연결된다. 따라서, 입구 도관 (4) 은 연료 증기 트랩 (3) 과 연료 탱크 (1) 사이의 영구 증기 연통을 정적 상태로 유지하도록 구성된다. 오리피스 (5) 는 오리피스 (5) 가 액체에 영구적으로 잠기지 않도록 연료 탱크 (1) 의 상부 벽 (11) 에 배치된다. 바람직하게는, 오리피스 (5) 는 입구 도관 (4) 을 연료 탱크 (1) 에 연결할 수 있는 벤팅 연결부에 의해 지지(carry)된다. 예를 들어, 벤팅 연결부는 탱크 벽 상에 고정된 벤팅 니플일 수 있다.
게다가, 연료 증기 트랩 (3) 은 대기와 연통하도록 구성된 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 에 연결된다. 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 출구 도관 (7) 에 의해 연료 증기 트랩 (3) 에 연결된다. 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 전기 작동식 밸브, 특히 하나의 단일 전기 작동식 밸브, 예를 들어 솔레노이드 밸브를 포함하고, 전기 작동식 밸브가 전력 공급되지 않을 때 폐쇄된다. 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 차량 급유 공정 중에 개방되고 연료 탱크 (1) 내의 연료가 미리 결정된 충전 레벨에 도달할 때 그리고 차량이 정상 작동 중일 때 폐쇄되도록 구성된다. 환언하면, 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 차량 급유 공정 동안에만 개방된다. 대안적으로는, 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 다음의 경우에만 개방된다: 제 1 경우, 차량 급유 공정 동안, 그리고 제 2 경우, 연료 탱크 (1) 의 압력이 미리 정해진 압력에 도달하는 때. 제 2 경우에, 차량은 정상 작동 중이 아니다. 이러한 미리 결정된 압력 레벨은 예를 들어 주위 압력에 비해 과압 (over-pressure) 또는 부압 (under-pressure) 이며, 이는 예를 들어 연료 탱크 (1) 의 압력 저항에 대해 상대적으로 결정된다. 과압은 예를 들어 주위 압력 초과의 0.3 bar 와 1 bar 사이에서 선택되며, 예를 들어 여름에 차량이 화창한 지역에서 장시간 정지되는 때 발생할 수 있다. 부압은 예를 들어 주변 압력 미만의 -0.1 bar 와 -0.3 bar 사이에서 선택된다. 제 2 경우에, 즉 연료 탱크 (1) 내의 압력이 미리 결정된 압력 레벨에 도달할 때, 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 를 개방하기 위해, 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 미리 결정된 압력 레벨에 도달할 때 수동적으로 개방되는, 즉 연료 탱크 내의 압력과 주위 압력 사이의 압력 차이의 영향 하에서 개방되는, 그리고 그렇지 않으면 수동적으로 폐쇄되는, 즉 미리 결정된 압력 레벨에 도달하지 않거나 더 이상 도달하지 않을 때 수동적으로 폐쇄되는 수동 밸브, 예를 들어 기계적으로 작동되는 밸브를 포함한다. 예를 들어, 전기 작동식 밸브 및 수동 밸브는 병렬로 배열되고, 각각은 개방될 때 대기에 출구 도관 (7) 을 연결한다. 예를 들어, 수동 밸브로서, 정상 폐쇄 셔터 장치는 탱크 안전성을 보장하고 내부 압력이 너무 극단적으로 되는 것을 피하기 위해 과압 릴리프 (OPR) 밸브 및 부압 릴리프 (UPR) 밸브를 포함하는 한 쌍의 밸브를 포함하거나, 조합된 압력/진공 릴리프 밸브 (P/VRV) 를 포함한다. 어느 경우든, 전기 작동식 밸브 (6) 는 차량 급유 공정 동안에만 개방된다. 따라서, 전기 작동식 밸브가 동력을 공급받는 정상 폐쇄 셔터 밸브의 능동 작동은 차량 급유 공정 동안에만 수행된다.
연료 탱크 벤팅 시스템은 연료가 미리 결정된 레벨에 도달할 때 신호를 전송할 수 있는 연료 탱크 (1) 내부의 레벨 센서를 포함할 수 있으며, 신호는 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 의 셧다운과 관련된다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시형태가 개시된다. 제 1 실시형태에서 이미 설명된 특징 외에, 연료 탱크 벤팅 시스템은 입구 도관 (4) 중에 액체 증기 분리기 (LVS)(8) 를 포함하고, 액체 증기 분리기 (8) 는 연료 증기 트랩 (3) 과 오리피스 (5) 사이에 배열된다. 본 실시형태에서, 액체 증기 분리기 (8) 는 연료 탱크 (1) 내의 최대 연료 레벨 위에 배치된다.
주로 2가지 유형의 LVS 가 있다: 예를 들어, 본 출원인 명의의 특허 EP 1 020 670 으로부터 알려진 "수동"으로 지칭되는 것들, 이는 그들이 함유하는 액체의 중량의 영향 하에서 개방되는 간단한 밸브를 그들의 베이스에 포함함; 및 예를 들어, 미국 특허 제 6,698,475 호로부터 알려진 "능동"으로 지칭되는 것들, 이는 능동 장치 (펌프, 예를 들어 제트 펌프) 에 의해 배출된다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시형태가 개시된다. 제 2 실시형태에서 이미 설명된 특징 외에, 연료 탱크 벤팅 시스템은 액체 증기 분리기 (8) 내에 배치되는 롤오버 밸브 (9) 를 포함한다. 롤오버 밸브 (9) 는 연료 탱크가 뒤집히기 시작하자마자 자동적으로 연료 탱크 (1) 를 폐쇄하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 롤오버 밸브는 케이지 내에 놓이는 고밀도 볼 장치를 포함하고, 이 케이지의 바닥은 원뿔형 형상을 가져서, 볼이 변위될 때, 연료 증기 트랩 (3) 으로 이어지는 입구 도관 (4) 을 차단할 수 있는 밸브를 상방으로 가압한다. 본 실시형태에서, 롤오버 밸브 (9) 는 액체 증기 분리기 (8) 의 최대 연료 레벨 위에 배치된다.
도 4 는 연료 탱크 (1) 에서의 증기 발생을 감소시키기 위해 액체 증기 분리기 (8) 와 급유 파이프 (2) 의 헤드를 연결하는 데 재순환 라인 (12) 이 사용되는 본 발명의 제 4 실시형태를 도시한다.
도 5 는 대형 및/또는 복합 연료 탱크의 사용을 위한 제 4 실시형태의 개선인 본 발명의 제 5 실시형태를 도시한다. 본 실시형태에서, 연료 탱크 (1) 는 제 2 오리피스 (5') 를 포함한다. 2개의 오리피스 (5, 5') 는 연료 탱크 (1) 의 상부 벽 (11) 상의 상이한 영역에 배치되고, 두 오리피스 (5, 5') 는 벤팅 파이프 (13) 에 의해 입구 도관 (4) 에 연결된다. 본 실시형태에서, 오리피스 (5, 5') 및 LVS (8) 와 연통하는 벤팅 파이프 (13) 는 연료 탱크 (1) 의 외부에 배치된다.
제 5 실시형태의 대안이 도 6 에 도시되어 있으며, 여기서 연료 탱크 벤팅 시스템은 연료 탱크 (1) 내부에 벤팅 파이프 (13') 를 포함한다. 벤팅 파이프 (13') 는 연료 탱크 (1) 의 상부 벽 (11) 에 배치된 오리피스 (5) 에 연결된다. 또한, 벤팅 파이프 (13') 는 영구적으로 개방된 하나의 이차 오리피스 (51) 를 포함한다. 따라서, 오리피스 (5) 와 이차 오리피스 (51) 쌍방은 벤팅 파이프 (13') 를 통해 입구 도관 (4) 과 연통한다.
바람직하게는, 연료 증기 트랩 (3) 은 차량이 임의의 방향으로 기울어질 때 연료 증기 트랩 (3) 이 항상 연료로부터 12% 이상, 바람직하게는 15% 이하, 더욱 바람직하게는 30% 이하로 떨어져 있는 방식으로 연료 탱크 (1) 의 기하학적 형상에 따라 구성된 벤팅 구역에 위치된다. 전술한 실시형태에서, LVS (8) 는 연료 탱크 (1) 내의 액체 레벨보다 더 높게 위치된다. 그러나, 오리피스 및 이차 오리피스가 증기 돔 내에 위치되는 한, 입구 도관 (4) 은 연료 탱크 내부에 배치되고 액체와 접촉할 수 있다. 이 경우에 그리고 도 7 에 도시된 바와 같이, LVS (8) 및 연료 증기 트랩 (6) 은 연료 탱크 (1) 아래에 그리고 액체 레벨까지 더 낮게 배치될 수 있다. 대안적으로, 그리고 연료 증기 트랩 (6) 의 더 나은 보호를 위해, 입구 도관 (4) 은 도 8 에 도시된 바와 같이 U 형상을 가질 수 있으며, 입구 도관은 액체 연료가 연료 트랩 내로 가는 것을 방해하도록 구성된 엘리베이션 포인트 (elevation point) 를 갖는 형상을 갖는다. 이러한 방식으로, 액체가 연료 증기 트랩 (6) 에 진입할 수 없을 것이고, 이로써 연료 액체에 의한 연료 증기 트랩 (6) 의 오염이 회피된다.
1: 연료 탱크
2: 급유 파이프
3: 연료 증기 트랩
4: 입구 도관
5, 5': 오리피스
6: 정상 폐쇄 셔터 장치
7: 출구 도관
8: 액체 증기 분리기
9: 롤오버 밸브
10: 연료 탱크 벤팅 시스템
11: 상부 벽
12: 재순환 라인
13, 13': 벤팅 파이프
51: 이차 오리피스

Claims (13)

  1. 자동 차량(automotive vehicle)용 연료 탱크 벤팅 시스템 (10) 으로서,
    - 증기 돔(vapor dome)을 포함하는 연료 탱크 (1),
    - 급유 파이프 (2),
    - 입구 도관 (4) 에 의해 상기 연료 탱크 (1) 에 연결되는 연료 증기 트랩 (3) 으로서, 상기 입구 도관 (4) 은 영구적으로 개방되는 적어도 하나의 오리피스 (5) 를 통해 상기 연료 탱크 (1) 와 연결되며, 상기 오리피스는 정적 상태로 상기 연료 탱크 (1) 의 상기 증기 돔에 배치되는, 상기 연료 증기 트랩 (3) 을 포함하고,
    상기 연료 탱크 벤팅 시스템 (10) 은
    - 대기와 연통하고 출구 도관 (7) 에 의해 상기 연료 증기 트랩 (3) 에 연결되는 정상 폐쇄 셔터 장치 (normally closed shutter device, 6) 로서, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 전기 작동식 밸브가 전력 공급되지 않을 때에 폐쇄되는 상기 전기 작동식 밸브를 포함하는, 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 를 포함하고,
    상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 차량 급유 공정 중에 개방되고 상기 연료 탱크 (1) 내의 연료가 미리 결정된 충전 레벨에 도달할 때 그리고 차량이 정상 작동 중일 때 폐쇄되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구 도관 (4) 은 상기 연료 증기 트랩 (3) 과 상기 연료 탱크 (1) 사이의 영구 증기 연통 (permanent vapor communication) 을 정적 상태로 유지하도록 구성되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 단지 차량 급유 공정 동안에 또는 상기 연료 탱크 (1) 내의 압력이 미리 결정된 압력 레벨에 도달하는 때에 개방되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2개의 오리피스들 (5, 5') 을 포함하고, 상기 오리피스들 (5, 5') 은 모두 상기 연료 탱크 (1) 외부의 벤팅 파이프 (13) 에 의해 상기 입구 도관 (4) 에 연결되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 탱크 (1) 내부에 벤팅 파이프 (13') 를 포함하고, 상기 벤팅 파이프 (13') 는 상기 오리피스 (5) 에 연결되고 영구적으로 개방된 적어도 하나의 2차 오리피스 (51) 를 제공하는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오리피스 (5) 는 상기 입구 도관 (4) 을 상기 연료 탱크 (1) 에 연결할 수 있는 벤팅 연결부에 의해 지지(carry)되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구 도관 (4) 중에 액체 증기 분리기 (8) 를 포함하고, 상기 액체 증기 분리기 (8) 는 상기 연료 증기 트랩 (3) 과 상기 오리피스 (5) 사이에 배치되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액체 증기 분리기 (8) 는 상기 액체 증기 분리기 (8) 내에 배치되고 그리고 상기 액체 증기 분리기 (8) 의 최대 연료 레벨 위에 배치된 적어도 하나의 롤오버 밸브 (9) 를 포함하는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 증기 트랩 (3) 은 차량이 임의의 방향으로 기울어질 때 상기 연료 증기 트랩 (3) 이 상기 연료 탱크 (1) 와 횡방향으로 간격을 가지는 방식으로 상기 연료 탱크 (1) 의 기하학적 형상에 따라 구성된 벤팅 구역에 위치되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 액체 증기 분리기 (8) 와 상기 급유 파이프 (2) 의 헤드를 연결하는 재순환 라인 (12) 을 포함하는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  11. 제 1 항에 있어서,
    연료가 미리 결정된 레벨에 도달할 때 신호를 전송할 수 있는 상기 연료 탱크 (1) 내부의 레벨 센서를 포함하고, 상기 신호는 상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 의 셧다운과 관련되는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 정상 폐쇄 셔터 장치 (6) 는 과압 릴리프 (OPR) 밸브 및 부압 릴리프 (UPR) 밸브를 포함하는 한 쌍의 밸브를 포함하거나, 조합된 압력/진공 릴리프 밸브 (P/VRV) 를 포함하는, 연료 탱크 벤팅 시스템 (10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 연료 탱크 벤팅 시스템 (10) 을 포함하는 자동 차량.
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