KR20020093126A - 전자제어회로를 구비한 일체형압력관리장치 - Google Patents

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Abstract

일체형압력관리시스템(20)은 연료 시스템(10)내의 압력을 관리하고 누출을 검출한다. 또한 일체형압력관리시스템은 연료 탱크내의 헤드스페이스, 상기 헤드스페이스로부터 휘발성 연료 증기를 모으는 캐니스터(18), 퍼지 밸브(16) 및 모든 관련된 호스 및 커넥션에 대한 누출 진단을 실행한다.

Description

전자제어회로를 구비한 일체형압력관리장치{INTEGRATED PRESSURE MANAGEMENT APPARATUS HAVING ELECTRONIC CONTROL CIRCUIT}
종래 차량용 압력 관리 시스템에서, 연료 탱크로부터 흘러나온 연료 증기는 캐니스터내에 저장된다. 연료 탱크, 캐니스터 또는 증기 핸들링 시스템의 임의의 다른 구성요소에 누출이 있다면, 임의의 연료 증기가 누출을 통해 나가 캐니스터내에 저장되는 대신에 대기로 빠져나갈수도 있다. 따라서, 누출을 검출하는 것이 바람직하다.
그러한 종래 압력 관리 시스템에서, 과도한 연료 증기는 엔진 정지후 즉시 누적되고, 그래서 연료 증기 관리 시스템내에 정압을 생성하게 된다. 따라서, 이러한 과도한 연료 증기를 캐니스터를 통해서 통기 또는 "블로우 오프"하고 연료 증기 관리 시스템내의 진공 발생을 용이하게 하는 것이 바람직하다. 이와 마찬가지로, 공기가 높은 유량으로 탱크를 나갈 수 있도록 함으로써 탱크 연료 보급동안 정압을 해제하는 것이 바람직하다. 이것은 내장 연료교체 증기 회수장치(onboard refueling vapor recovery; ORVR)로 보통 불린다.
본 발명은 연료 시스템에서 압력을 관리하고 누출을 관리하는 일체형압력관리시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연료 탱크내의 헤드스페이스, 상기 헤드스페이스로부터 휘발성 연료 증기를 모으는 캐니스터, 퍼지 밸브, 및 모든 관련된 호스에 대한 누출 진단을 실행하는 일체형압력관리시스템에 관한 것이다.
여기에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명을 설명하고 상기 주어진 일반 설명 및 아래의 상세 설명과 더불어 본 발명의 특징을 설명하는 역할을 한다. 동일한 부재 번호는 유사한 특징부를 식별하기 위해 사용되었다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 동작을 도시하는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 단면도, 및
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 단면도.
본 발명에 따라, 소정의 압력이 존재한다는 것을 신호로 알리는 센서 또는 스위치가 존재한다. 특히, 이 센서/스위치는 소정의 진공이 존재한다는 것을 신호로 알린다. 여기에 사용되는 바와 같이, "압력"은 대기압에 대하여 측정된다. 따라서, 정압은 대기압보다 큰 압력을 나타내고 부압 또는 "진공"은 대기압보다 낮은 압력을 나타낸다.
본 발명은 일체형압력관리장치를 제공함으로써 달성된다. 본 장치는 내부 챔버를 형성하고 상기 내부 챔버와 연통하는 제1 및 제2 포트를 포함하는 하우징; 상기 제1 포트와 연통하는 제1 부분 및 상기 제2 포트와 연통하는 제2 부분으로 상기 챔버를 분리시키고, 제1 구성부내에서 상기 제1 포트와 제2 포트 사이에 유체 연통을 허용하고 제2 구성부내에서 상기 제1 포트와 제2 포트 사이의 유체 연통을 막는 압력 작동식 장치; 상기 제1 구성부로부터 상기 제2 구성부로 상기 압력 작동식 장치를 변위시키는 솔레노이드; 상기 내부 챔버의 제1 부분내의 제1 압력 레벨에서 부압에 반응하여 상기 압력 작동식 장치의 변위를 신호로 알리는 스위치; 및 상기 하우징내에 배치되고 상기 스위치, 상기 솔레노이드, 및 상기 하우징에 고정된 복수의 전기 접속부를 전기적으로 상호 연결하는 제어 회로;를 포함한다.
도 1에서, 예를 들어 엔진(도시되지 않음)용 연료 시스템(10)은 연료 탱크(12), 엔진의 흡입 분기관과 같은 진공 소스(14), 퍼지 밸브(16), 숯 캐니스터(18), 및 일체형압력관리시스템(IPMA; 20)를 포함한다.
IPMA(20)는 제1 소정의 압력(진공) 레벨의 존재에 대한 신호 전송 단계(22), 제1 소정의 압력 레벨 아래 값의 압력을 해제하는 단계(24), 제2 압력 레벨 위의 압력을 해제하는 단계(26), 및 숯 캐니스터(18)를 대기압(A)에 제어가능식으로 연결하는 단계(28)를 포함하는 복수의 기능을 실행한다.
연료 시스템(10)에 의해 이루어지는 냉각 과정에서, 예를 들어, 엔진이 꺼진 후에, 진공이 탱크(12) 및 숯 캐니스터(18)내에 형성된다. 상기 제1 소정의 압력 레벨에서의 진공의 존재는 연료 시스템(10)의 완전성이 만족스럽다는 것을 나타낸다. 따라서, 신호전송 단계(22)는 연료 시스템(10)의 완전성, 즉, 아무 누출도 없다는 것을 나타내기 위해 사용된다. 이어서 상기 제1 소정의 압력 레벨 아래의 압력 레벨의 압력을 해제하는 단계(24)는 연료 탱크(12)의 완전성을 보호하는데, 즉,연료 탱크(12)가 연료 시스템(10)내의 진공으로 인하여 붕괴되는 것을 방지한다. 압력 해제 단계(24)는 또한 "더러운" 공기가 탱크(12)내로 유입되는 것을 방지한다.
엔진이 꺼진 후에 즉시, 압력 해제 단계(26)는 연료 증발로 인한 과도한 압력이 블로우 오프될 수 있도록 하고, 그래서 냉각 동안 발생하는 바람직한 진공 발생이 용이해지도록 한다. 연료 시스템(10)내의 공기는 블로우 오프 동안 해제되고, 연료 분자는 유지된다. 마찬가지로, 연료 탱크(12)에 연료를 공급하는 동안에, 압력 해제 단계(26)에 의해 공기는 하이 플로로 연료 탱크(12)를 빠져 나갈 수 있다.
엔진이 켜져 있는 동안에, 대기(A)로 캐니스터(18)를 제어가능하도록 연결하는 단계(28)에 의해 퍼지 플로를 보장할 수 있고 신호전송(22) 실행을 보장할 수 있다. 엔진이 꺼져 있는 동안 제어가능하도록 연결하는 단계(28)에 의해 엔진용 컴퓨터가 냉각 동안 발생된 진공을 모니터할 수 있다.
도 2는 숯 캐니스터(18)상에 장착된 IPMA(20)의 제1 실시예를 도시한다. IPMA(20)는 "베이어닛(bayonet)" 스타일의 부착부(32)에 의해 숯 캐니스터(18)의 본체에 장착될 수 있는 하우징(30)을 포함한다. 시일(34)은 숯 캐니스터(18)와 IPMA(20) 사이에 삽입된다. 이러한 부착부(32)는 스냅 핑거(33)와 조합하여 IPMA(20)가 용이하게 필드내에 동작될 수 있도록 한다. 물론, IPMA(20)와 본체(18) 사이의 상이한 스타일의 부착부, 예를 들어, 나사식 부착부, 인터로킹 텔리스코픽 부착부등이 도시된 베이어닛 부착부(32)를 대신할 수 있다. 대안으로,본체(18)와 하우징(30)은 공통의 동종 재료로부터 일체식으로 형성되거나 (예를 들어 접착제를 사용하여) 함께 영구히 결합될 수 있고, 또는 본체(18)와 하우징(30)은 파이프 또는 가요성 호스와 같은 중간 부재를 통해 상호 연결될 수 있다.
하우징(30)은 메인 하우징 피스(30a)와 하우징 피스 커버(30b,30c)의 어셈블리일 수 있다. 2개의 하우징 피스 커버(30b,30c)가 도시되어 있지만, 봉합되어야 하는 하우징 피스 사이의 포텐셜 누출 포인트의 수를 최소화하기 위해 하우징 피스의 수를 최소화시키는 것이 바람직하다. 하우징 피스 커버의 수를 최소화 단계는 플로 경로의 포트를 통해 IPMA(20)의 필요한 구성요소를 통합하는 제조 효율 및 메인 하우징 피스(30a)를 통한 플로이드 플로 경로 구성에 크게 의존한다. 하우징(30) 및 그안의 구성요소의 통합의 추가적인 특징은 아래에 설명될 것이다.
신호전송 단계(22)는 제1 소정의 압력 레벨에서의 진공이 숯 캐니스터(18)내에 존재할 때 발생한다. 압력 작동식 장치(36)는 하우징(30)내의 내부 챔버를 분리시킨다. 동작식으로 밸브(40)에 상호연결된 다이아프램(38)을 포함하는 압력 작동식 장치(36)는 상부 부분(42) 및 하부 부분(44)으로 하우징(30)의 내부 챔버를 분리시킨다. 상부 부분(42)은 제1 포트(46)를 통해 대기압과 유체 연통상태에 있다. 하부 부분(44)은 하우징(30)과 숯 캐니스터(18) 사이의 제2 포트(48)와 유체 연통 상태에 있다. 하부 부분(44)은 또한 제1 및 제2 신호 경로(50,52)를 통해 격리 부분(44a)과 유체 연통 상태에 있다. 숯 캐니스터(18)쪽으로의 제1 신호 경로의 개구의 방위 지정은 부분(44,44a) 사이의 유체 연통을 제공하는데 있어 예상치 못한 장점을 제공한다. 제2 신호 경로(52)에 대한 하우징 피스(30a,30b) 사이의봉합은 제2 신호 경로(52)에 의해 관통되는 다이아프램(38)의 돌출부(38a)에 의해 제공될 수 있다. 브런치(52a)는 격리 부분(44a)과 함께 다이아프램(38)의 시일 비드상에서 유체 연통을 제공한다. 고무 플러그(50a)는 하우징 부분(30a)이 성형된 뒤에 설치된다. 격리 부분(44a)내의 진공의 결과로서 생성된 힘은 다이아프램(38)이 하우징 부분(30b)으로 변위되게 한다. 이러한 변위는 탄성 요소(54), 예를 들어 판 스프링에 의해 대향된다. 탄성 요소(54)의 바이어스는 인쇄 배선 회로 기판(60)상에 장착될 수 있는 스위치(58)를 진공의 바람직한 레벨, 예를 들어, 물의 1인치가 누름해제하도록 보정 나사(56)에 의해 조정될 수 있다. 차례로, 인쇄 배선 회로 기판은 하우징(30c)에 의해 지지된 아울렛 터미널(64)에 중간 리드 프레임(62)을 통해 전기적으로 접속된다. O링(66)은 하우징 부분(30a)에 대하여 하우징 부분(30c)을 봉합한다. 진공이 해제됨에 따라, 즉, 부분(44,44a)내의 압력이 상승함에 따라, 탄성 요소(54)는 스위치(58)로부터 떨어지도록 다이아프램(38)을 밀게 되고, 이에 따라 스위치(58)는 리셋된다.
압력 해제 단계(24)는 부분(44,44a)내의 진공이 증가함에 따라, 즉, 압력이 스위치(58)를 기동시키는 교정 레벨 아래로 감소함에 따라 일어나게 된다. 숯 캐니스터(18) 및 하부 부분(44)내의 진공은 상부 부분(42)이 대기압 A에 또는 부근에 항상 있는 한 밸브(40)에 계속 작용할 것이다. 제1 소정의 레벨, 예를 들어 6 inH2O 아래의 진공의 임의의 값에서, 이러한 진공은 제2 탄성 요소(68)의 대향력을 극복하고 밸브(40)를 립 시일(70)로부터 떨어지도록 밸브(40)를 변위시킬 것이다.이러한 변위는 폐쇄된 구성으로부터 밸브(40)를 개방할 것이고, 그래서 대기가 상부 부분(42)을 통하여 하부 부분(44)으로 유입될 수 있도록 할 것이다. 즉, 밸브(40)의 개방 구조에서, 제1 및 제2 부분(46,48)은 유체 연통 상태에 있게 된다. 이러한 방식으로, 연료 시스템(10)내의 진공은 조절될 수 있다.
밸브(40)를 그 페쇄된 구조로부터 유사하게 변위시키도록 제어가능식으로 연결하는 단계(28)는 솔레노이드(72)에 의해 제공될 수 있다. 정지될 때, 제2 탄성 요소(68)는 밸브(40)를 그 폐쇄된 구조로 변위시킨다. 밸브(40)에 고정될 수 있는 철 전기자(74)는 보다 높은 자속 밀도, 그래서 보다 높은 인입력을 생성하는 테이퍼된 팁을 가질 수 있다. 코일(76)은 O링(80)에 의해 숯 캐니스터(18)로부터 격리된 고체 철심(78)을 둘러싼다. 자속 경로는 자속의 초점을 다시 전기자(74)쪽으로 맞추는 역할을 하는 철 스트랩(82)에 의해 완성된다. 코일(76)이 여자될 때, 생성된 자속은 밸브(40)를 코어(78)쪽으로 당긴다. 전기자(74)는 제2 탄성 요소(68)내에 있는 튜브(84)에 의해 코어(78)에 접촉되는 것이 방지될 수 있고, 그래서 자기 로크 업을 방지한다. 매우 적은 양의 전력이 솔레노이드(72)가 밸브(40)를 그 개방 구조로 유지하는데 필요하기 때문에, 전력은 펄스폭 변조에 의해 원래의 전력의 10%로 감소될 수 있다. 전력이 코일(76)에서 제거될 때, 제2 탄성 요소(68)는 전기자(74) 및 밸브(40)를 밸브(40)의 정상적인 폐쇄 구조가 되도록 밀게 된다.
압력 해제하는 단계(26)는 하부 부분(44)내에 정압이 있을 때, 예를 들어, 탱크(12)에 연료가 공급되고 있을 때, 제공된다. 구체적으로, 밸브(40)는 그 개방 구조 상태로 변위되어 공기가 탱크(12)로부터 빠져 나가는 매우 낮은 제한 경로를제공한다. 숯 캐니스터(18)가, 그래서 하부 부분(44)이 대기압 보다 높은 정압을 가질 때, 제1 및 제2 신호 경로(50,52)는 이러한 정압을 격리 부분(44a)에 전한다. 차례로, 이러한 정압은 다이아프램(38)을 아래 밸브(40)쪽으로 변위시킨다. 다이아프램 핀(39)은 다이아프램(38)의 변위를 밸브(40)에 전달하고, 따라서, 밸브(40)를 그 립 시일(70)에 대하여 개방 구조가 되도록 밸브(40)를 변위시킨다. 따라서, 연료 교체로 인한 숯 캐니스터(18)내의 압력은 하부 부분(44)을 통해서, 립 시일(70)을 지나서, 상부 부분(42)을 통해서, 그리고 제2 포트(46)를 지나서 빠져나갈 수 있게 된다.
압력을 해제하는 단계(26)는 또한 엔진이 꺼지는 임의의 상황 동안 연료 탱크(12)내의 압력을 조정하는데 유용하다. 정압의 양을 제한함으로써 냉각 진공 효과(cool-down vacuum effect)는 보다 빨리 일어날 것이다.
도 3은 제1 및 제2 신호 경로(50,52)가 제거된 것을 제외하고는 도 2에 도시된 제1 실시예와 실질상 유사하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 신호 경로(52)에 의한 돌출부(38a)의 관통과 유사하게 다이아프램(38)의 돌출부(38b)를 중간 리드 프레임(62)이 관통하는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 하부 부분(44)로부터의 신호는 솔레노이드(72)와 하우징(30) 사이의 스페이스를 통해서, 중간 리드 프레임(62)과 하우징(30) 사이의 스페이스를 통해서, 그리고 관통부(38b)내의 관통부를 통해서 뻗는 경로를 통하여 격리 부분(44a)에 연통된다.
본 발명은
- 제1 소정의 압력 값 보다 큰 정압 및 제2 소정의 압력 값 아래의 진공을 해제하고,
- 예를 들어, 엔진이 꺼진 후에, 자연 냉각 동안 개방 구조 상태에서 본 발명에 대한 진공 모니터링 단계가 누출 검출 진단을 제공하고,
- 엔진이 켜져 있는 동안 개방 구조가 되도록 본 발명을 구동하는 단계는 퍼지 플로 및 스위치/센서 기능을 보장하고,
- 진공 해제는 솔레노이드가 밸브가 폐쇄 구조가 되도록 하는데 실패하는 경우에 퍼지 플로 시스템의 페일 세이프 동작을 제공하고,
- 시스템내에 보다 적은 누출 포인트, 즉, 보다 적은 누출 가능한 개구가 존재하기 때문에 단일 유닛내의 센서/스위치, 밸브 및 솔레노이드를 일체식으로 패키지화하는 단계는 전기 커넥터의 수를 감소시키고 시스템 완전성을 향상시키는 장점을 포함하여 많은 장점을 가진다.
더욱이, 하우징(30)내에 인쇄 배선 회로 기판(60)을 위치시키면 스위치(58) 및 솔레노이드(72)를 종래 와이어링 하니스(도시되지 않음)를 통하여 종래의 엔진 제어 유닛(ECU, 도시되지 않음)과 일체식으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 그 누출 검출 및 압력 해제의 장점을 포함하는 본 발명은 ECU의 알고리즘을 수정함 없이, 그리고 IPMA(20)와 ECU사이에 추가적인 전기적 접속, 즉, 와이어를 제공함 없이 차량에 제공될 수 있다.
본 발명이 특정 바람직한 실시예에 대하여 개시되어 있지만, 상술된 실시예의 수많은 수정, 대안 및 변경이 첨부된 청구항 및 그 동등물내에 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어남 없이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상술된 실시예에 제한되지 않고 아래의 청구항에 정의된 모든 범위를 가지도록 의도되었다.

Claims (12)

  1. 내부 챔버를 형성하고 상기 내부 챔버와 연통하는 제1 및 제2 포트를 포함하는 하우징;
    상기 챔버를 상기 제1 포트와 연통하는 제1 부분 및 상기 제2 포트와 연통하는 제2 부분으로 분할하고, 제1 구성부내에서 상기 제1 포트와 상기 제2 포트 사이의 유체 연통을 허용하고 제2 구성부내에서 상기 1 포트와 상기 제2 포트 사이의 유체 연통을 막는 압력 작동식 장치;
    상기 제1 구성부로부터 상기 제2 구성부로 상기 압력 작동식 장치를 변위시키는 솔레노이드;
    상기 내부 챔버의 상기 제1 부분내의 제1 압력 레벨에서 부압에 반응하여 상기 압력 작동식 장치의 변위를 신호로 알리는 스위치; 및
    상기 하우징내에 배치되고 상기 스위치, 상기 솔레노이드, 및 상기 하우징에 고정된 복수의 전기 접속부를 전기적으로 상호 연결하는 제어 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 부분내의 진공에 반응하여 상기 압력 작동식 장치의 변위에 대항하는 제1 탄성 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 탄성 요소의 가압력을 교정하는 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는 상기 하우징내에 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 내부 챔버의 상기 제1 부분과 유체 연통 상태로 신호 챔버를 더 형성하고, 상기 압력 작동식 장치는 상기 내부 챔버의 상기 제2 부분으로부터 상기 신호 챔버를 더 분리시키는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 작동식 장치는 철 전기자를 포함하고, 상기 솔레노이드는 고정자, 스트랩, 및 전기자를 포함하는 자기 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부 사이에서의 상기 압력 작동식 장치의 변위 방향에 대하여 횡단하는 방향으로 뻗는 고정자를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 하우징과 상기 솔레노이드 사이의보이드에 의해 적어도 부분적으로 형성된 경로를 통해 신호 챔버와 연통하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 최소의 수의 커버 및 동종 재료로부터 일체식으로 형성된 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 각각의 시일은 상기 최소수의 커버중 상응하는 하나로써 상기 본체의 인터페이스에서 유체 누출을 방지하는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 하우징은 통상 스위치를 둘러싸는 신호 챔버를 협동적으로 형성하는 신호 커버로 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 최소 수의 커버는 상기 스위치를 통상 둘러싸는 제1 챔버를 협동적으로 형성하고 상기 본체와 맞물리는 제1 커버, 및 통상 솔레노이드를 둘러싸는 제2 챔버를 협동적으로 형성하고 상기 본체와 맞물리는 제2 커버로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형압력관리장치.
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