KR20030027726A - 재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법 및 탱크재급유 증기 제어 시스템 - Google Patents

재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법 및 탱크재급유 증기 제어 시스템 Download PDF

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벤제이로버트필립
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이턴 코포레이션
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Abstract

자동차용 연료 탱크 증기 벤트 시스템은 증기 도관을 통해 멀리 있는 저장 캐니스터에 연료 증기 유동을 가능하게 하기 위해 탱크 상부에 부유 작동식 벤트 밸브를 갖는다. 탱크 충전기 목부내의 충전기 노즐 시일은 재급유 동안 노즐 주위를 밀봉한다. 재순환 라인은 노즐 시일 아래의 충전기 목부 및 캐니스터에 대해 증기 도관에 연결된다. 재급유 동안 충전기 목부내의 연료 유동은 캐니스터로 유동하는 증기중 일부를 재순환시키며 요구되는 캐니스터의 사이즈를 최소화시킨다.

Description

재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법 및 탱크 재급유 증기 제어 시스템{CONTROLLING FUEL TANK VAPOR VENTING DURING REFUELING}
본 발명은, 특히 자동차 내장형, 보다 상세하게는 재급유 동안에, 제어된 벤트를 제공하고, 연료 탱크로부터 연료 증기가 대기중으로 방출되는 것을 방지하기 위한 시스템에 관한 것이다.
현재, 가솔린 또는 다른 높은 휘발성 연료로 작동하는 자동차는 연료 탱크상에 제공된 부유 작동식 벤트 밸브로부터 연료 증기를 수납하도록 연결된 저장 유닛, 전형적으로 목탄으로 충전되고 멀리 떨어져 위치된 캐니스터를 이용한다. 엔진 정지의 주기 동안에, 증기는 캐니스터에 흡수되어 저장된다. 엔진의 시동시에, 캐니스터는 공기에 의해 정화되며, 연료 증기는 캐니스터로부터 엔진 입구내로 배출되고, 엔진 연소 충전물의 일부를 포함한다.
엔진이 작동하지 않을 때, 캐니스터는 재급유 동안에 상승 연료 레벨에 의해 탱크로부터 벤트 밸브를 통해 이동되거나, 또는 증기압이 대기압 이상으로 상승한 경우에 탱크로부터 이동되는 연료 탱크로부터의 모든 증기를 흡수하여야 한다.
연료 탱크 충전기 목부가 연료 충전기 노즐의 삽입에 의해 재급유를 위해 개방되고, 연료가 노즐로부터 충전기 목부내로 유동하는 경우에, 탱크로부터 충전기 목부를 통한 연료 증기의 방출을 방지하고, 그에 따라 벤트 벨브를 저장 캐니스터까지 바이패스하는 것이 바람직하다. 지금까지, 이러한 문제점은 충전기 노즐에 대한 밀봉을 위해 충전기 목부에 기계적인 시일을 제공함으로써 접근되어 왔다. 그러한 구성에 있어서, 재순환 라인은 연료 탱크 상부 벽으로부터 노즐 시일 아래의 충전기 목부까지 연결되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상술된 형태의 공지된 시스템이 도시되어 있으며, 상기 시스템은 시일(4)을 통해 충전기 목부의 상단부(2a)내로 삽입되는 충전기 노즐(3)에 의해 재급유 동안에 연료를 수납하는 충전기 목부(2)를 갖는 연료 탱크(1)를 구비하며 일방향 플래퍼 밸브(5)를 효과적으로 개방할 수 있고 노즐이 충전기 목부(2)내로 효과적으로 들어갈 수 있도록 한다.
압력 경감 밸브(6)는 충전기 목부 상단부(2a)에 제공되며 재급유 동안 노즐(3)을 자동적으로 차단하도록 제어되는 흡입 장치의 손상이 발생한 경우 시일(4)용 바이패스로서 작동한다.
부유 작동식 벤트 밸브(7)는 개구를 통해 탱크의 상부 벽에 수납되고, 상부 탱크 벽의 외측에 고정되는 플랜지(8)를 가지며; 밸브 플랜지는 상부 탱크 벽에 고정된다. 밸브(7)는 그의 출구가 증기 벤트 도관(9)에 연결되며, 증기 벤트 도관(9)은 엔진의 공기 입구(도시되지 않음)에 연결된 출구 라인(11)을 갖는 저장 캐니스터(10)에 연결된다. 일반적으로, 캐니스터(10)는 엔진의 시동시 캐니스터내에 공기가 유입되도록 하기 위한 그리고 라인(11)내에 진공을 형성하기 위한 대기압의 퍼지 공기 입구(12)를 갖는다. 캐니스터내의 진공은 캐니스터내의 과립상 충전물의 유동 제한에 의해서 형성된다.
재급유 노즐 주위의 튜브내 기계적인 시일(4)을 지나는 공기 누출은 탱크내의 연료의 증가된 기화를 야기하고 캐니스터는 탱크로부터 증가된 증기 유동이 가해진다. 이러한 것은 추가적인 캐니스터 용량을 필요로 하게 된다.
재순환 라인(13)은 시일(4) 아래의 충전기 목부(2a)의 상단부에 연결된 일 단부를 갖는다. 도관(13)의 타단부는 탱크(1)의 상부 벽에 연결되고 탱크내의 소망의 액체 충전 레벨까지 연장하며 도 3에 참조부호(14)로 표시된 바와 같이 탱크내의 연료의 레벨을 상승시킴으로써 폐쇄된다.
연료 레벨(14)이 탱크내의 튜브(13)의 단부를 막을 때까지 도 3 및 도 4의 시스템은 충전기 노즐을 통해 연료 증기가 재순환되게 한다. 튜브(13)의 폐쇄는 노즐을 통한 연속적인 연료 유동을 야기하여 시일(4) 아래의 상측 튜브(2a)내에 진공을 형성하며, 이 진공은 노즐 흡입 장치를 정지시켜 노즐을 폐쇄시킨다.
도 5를 참조하면, 종래 기술의 다른 시스템이 도시되어 있으며, 여기서 연료 탱크(1a)는 재급유 노즐(3a)이 수납되게 도시된 확대된 컵형 상단부(5a)를 갖는 충전기 튜브(4a)를 가지며, 이 단부는 충전기 튜브(4a)의 상단부에 밀접한 끼워맞춤 구성으로 삽입된다. 충전기 튜브(4a)의 하단부는 연료 탱크내로 연장하며 그 상에 제공된 일방향 밸브(6a)를 가져서 연료가 탱크내로 유입되게 하지만 충전기 목부(4a)로는 유입되도록 하지 않는다. 탱크는 그의 상부에 제공되며 플랜지(8a)에 의해 밸브(7a)에 고정되는 부유 작동식 벤트 밸브(7a)를 가지며, 이 밸브(7a)는 참조부호(14a)로 표시된 연료 레벨을 감지하도록 탱크내로의 액세스 개구를 통해 연장한다.
밸브(7a)는 밸브(7a) 및 저장 캐니스터(10a)에 연결된 도관(9a)을 가지며, 저장 캐니스터(10a)는 대기압의 공기 입구 튜브(12a)를 통해 벤트된다. 캐니스터(10a)는 캐니스터(10a) 및 차량 엔진의 공기부(도시되지 않음)에 연결된퍼지 라인(11a)을 갖는다. 또한 튜브(9a)는 도관(13a)을 통해 연료 증기를 재순환시키기 충전기 목부의 확대된 상단부(5a)에 연결된다. 충전동안, 노즐로부터의 액체 연료 유동의 흡수 효과는 튜브(5a)의 상단부에서 압력을 감소시키며 참조부호(13a)에서 충전기 튜브(4a) 및 탱크로 공기 및 증기를 인출시킨다. 공기 인출은 연료 기화를 더욱 증가시킨다. 증기 유동이 충분히 제한되지 않는다면 튜브(13a)를 통한 대기중으로의 연료 증기의 유동이 발생할 수 있다.
본 발명은 특히 자동차에 대해서 및 보다 상세하게는 재급유 작동동안 연료 증기 벤트 제어 시스템내의 연료 증기 저장 캐니스터의 증기 저장 용량을 최소화시키는 전술한 과제에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명의 시스템은 연료 탱크의 상부에 장착된 부유 작동식 벤트 밸브를 사용하며 벤트 밸브 출구는 벤트 라인을 통해 저장 캐니스터로 연결되고 저장 캐니스터는 엔진의 시동시 엔진의 공기 입구내로 퍼징 및 증기 유동하게 된다. 본 시스템에 있어서, 탱크의 충전기 목부는 그 내에 연료 충전기 노즐을 수납하도록 확대된 상단부를 가지며 삽입시 노즐 주위를 밀봉하기 위한 시일을 포함한다. 재순환 라인은 노즐 시일의 하류측 위치의 충전기 목부로부터 캐니스터에 연결된 증기 라인에 연결된다. 따라서, 재급유 동안 부유 작동식 벤트 밸브를 통해 캐니스터로 유동하는 증기중 일부는 연료 충전기 목부로 재순환되어 탱크내로의 액체 연료의 유동을 촉진시키고 캐니스터로의 유동을 최소화시키며, 그에 따라 재급유 동안 저장 캐니스터로의 연료 유동량을 감소시킨다.
도 1은 재급유동안 본 발명의 자동차 연료 탱크용 연료 증기 벤트 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 부분 확대도,
도 3은 종래의 시스템에 대해 도 1과 유사한 도면,
도 4는 도 3의 부분 확대도,
도 5는 다른 종래 시스템의 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
22 : 차량 연료 탱크26 : 충전기 목부
28 : 재급유 충전기 노즐32 : 시일
34 : 압력 경감 밸브36 : 일방향 플래퍼 밸브
38 : 벤트 밸브40 : 플랜지
44 : 캐니스터50 : 증기 재순환 라인
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템은 참조부호(20)로 표시되어 있으며, 탱크의 내부내로 화살표로 표시된 연료의 유동을 제공하기 위해 그 내에 수납된 재급유 충전기 노즐(28)을 갖는 확대된 상단부(26)에 의해 부착된 충전기 목부(neck)(24)를 갖는 차량 연료 탱크(22)를 포함한다. 탱크내의 연료 레벨은 참조부호(30)로 표시된다. 충전기 목부(26)의 확대된 부분은 그 내에 기계적인 시일(32)이 배치되며, 이 기계적인 시일은 노즐(28)의 외주연부 둘레를 밀봉하고 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 탄성 중합체 재료의 환형 부재를 포함한다.
또한 노즐 차단이 실패하고 충전기 목부내에 과도한 연료 압력이 축적되는 경우, 충전기 목부(26)의 확대된 부분은 시일(32)의 바이패스를 제공하기 위해 그 내에 배치된 압력 경감 밸브(34)를 갖는다. 시일(32)의 아래쪽에는 선택적인 일방향 플래퍼 밸브(flapper valve)(36)가 배치되어 있으며, 이 밸브(36)는 노즐(28)의 삽입시 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 시일(32)을 통과하는 노즐(28)에 의해 개방된다.
탱크(22)는 액세스 개구를 관통해 그의 상부 벽에 배치된 부유 작동식 벤트 밸브(vent valve)(38)를 구비하고, 본 기술 분야에 널리 공지된 방법으로 탱크 상부의 외측 표면에 대해 부착되고 그 둘레에 밀봉되는 플랜지(40)를 갖는다. 밸브(40)의 출구는 도관(42)을 통해 증기 저장 캐니스터(canister)(44)에 연결되며, 이 캐니스터는 이에 연결된 퍼지(purge) 라인(46)을 구비하고 이 라인은 엔진의 시동시에 이를 통해 증기의 유동을 가능하게 하도록 엔진(도시되지 않음)의 공기 입구에 연결된다. 엔진의 시동시 대기압의 공기 입구(48)는 캐니스터내에 제공되어 공기의 퍼지 유동을 캐니스터내에 제공한다.
증기 재순환 라인(50)은 그의 일 단부가 기계적인 시일(32)의 아래 또는 하류 영역에서 충전기 목부의 상단부(26)에 연결되고; 라인(50)의 대향 단부는 라인(42)을 통해 유동하는 증기중 일부의 재순환을 제공하기 위한 증기 퍼지 라인(42)에 연결된다. 이러한 재순환은 재급유중 충전기 목부(24)내에 연료 유동의 흡기 효과에 의해 촉진된다.
충전기 노즐(28)을 충전기 튜브 상단부(26)내에 그리고 보다 작은 직경의 목부(24)내에 삽입할 때, 및 연료를 노즐(28)에서 배출시킬 때, 유체 시일이 목부(28)의 내주연부와 노즐(28) 사이에 형성된다. 이러한 유체 시일은 튜브(50)로부터 탱크내로 재순환된 증기를 반출시킨다. 튜브(50)내의 재순환된 증기는 기계적인 시일(32)을 통과한 누출을 제외하고 충전기 목부(24)로 유입되는 다량의 공기를 대체함을 알 수 있다.
노즐의 제거 및 플래퍼 밸브(36)의 폐쇄시, 및 엔진의 작동동안, 탱크로부터 배출되는 연료 증기는 밸브(38) 및 도관(42)을 통해 캐니스터(44)로 간다. 노즐이 제거되면 도관(50)을 통과하는 유동에 의해 유도된 재순환(flow-induced recirculation)은 없다.
따라서 본 발명은 재급유동안 충전기 목부를 통해 탱크내의 연료 증기의 재순환을 위해 캐니스터 벤트 라인으로부터의 도관을 제공하고, 재급유 노즐 및 연료 유동을 충전기 목부내에 삽입할 때 재순환 도관위에 기계적인 시일과 충전기 목부내에 유체 시일을 제공한다. 본 발명의 시스템은 재급유 동안 저장 캐니스터로의 유동을 최소화시켜 캐니스터가 저장해야 하는 증기의 양을 감소시키며, 캐니스터 흡수량 및 전체적인 캐니스터 체적을 감소시킨다.
비록 본 발명이 도시된 실시예에 대해서 상술되었지만, 본 발명은 변형 및 수정될 수 있으며 하기의 특허청구범위에 의해서만 한정됨을 알 수 있다.
본 발명은 재급유 동안 저장 캐니스터로의 유동을 최소화시켜 캐니스터가 저장해야 하는 증기의 양을 감소시키며, 캐니스터 흡수량 및 전체적인 캐니스터 체적을 감소시킨다.

Claims (11)

  1. 재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법에 있어서,
    ⓐ 연료 충전기 목부를 상기 탱크상에 제공하고 연료 충전기 노즐을 상기 탱크 충전기 목부내에 삽입시켜 상기 노즐과 충전기 목부 사이에 기계적인 시일을 제공하는 단계와,
    ⓑ 벤트 밸브를 상기 탱크의 상측 벽에 배치시키고 증기 벤트 라인을 상기 벤트 밸브로부터 증기 저장 캐니스터에 연결시키는 단계와,
    ⓒ 재순환 라인의 일 단부를 상기 기계적인 시일의 하류의 충전기 목부에 연결시키고, 상기 일 단부에 대향된 단부를 상기 증기 벤트 라인에 연결시키며, 재급유동안 탱크 증기를 재순환시키며; 재급유 동안 상기 노즐로부터 배출된 연료와 상기 충전기 목부 사이에 유체 시일을 형성하는 단계를 구비하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    벤트 밸브를 배치하는 상기 단계는 부유 작동식 밸브를 배치시키는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    연료 충전기 목부를 제공하는 상기 단계는 상기 기계적인 시일을 바이패스하기 위한 경감 밸브를 제공하는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  4. 증기 저장 캐니스터, 및 탱크 충전기 튜브내의 재급유 노즐용 시일을 갖는 형태의 탱크 재급유 증기 제어 시스템에 있어서,
    ⓐ 상기 탱크 상측 벽상에 배치되며 그로부터 상기 캐니스터에 연결된 증기 벤트 라인을 갖는 벤트 밸브와,
    ⓑ 상기 노즐 시일의 하류측의 상기 충전기 목부에 연결된 일 단부와, 상기 일 단부에 대향되었으며 재급유동안 증기를 재순환시키기 위해 상기 벤트 라인에 연결된 단부를 갖는 재순환 라인을 포함하는
    탱크 재급유 증기 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 벤트 밸브는 부유 작동되는
    탱크 재급유 증기 제어 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    과도한 연료 증기압이 발생한 경우 상기 충전기 목부는 상기 노즐 시일을 바이패싱하기 위한 압력 경감 밸브를 포함하는
    탱크 재급유 증기 제어 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전기 목부는 상기 기계적인 시일의 하류에 배치되고 재급유 노즐의 삽입에 의해 개방되는 일방향 밸브를 포함하는
    탱크 재급유 증기 제어 시스템.
  8. 재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법에 있어서,
    ⓐ 상기 탱크내에 연료 충전기 목부를 제공하는 단계와,
    ⓑ 상기 충전기 목부내에 삽입시 연료 충전기 노즐 주위를 밀봉하는 단계와,
    ⓒ 밸브를 통해 탱크 증기를 벤트시키고(venting) 상기 밸브 출구를 저장 캐니스터에 연결시키는 단계와,
    ⓓ 상기 밸브 출구에서 상기 충전기 목부로 증기를 재순환시키고; 재급유중 상기 노즐로부터 배출된 연료와 상기 충전기 목부 사이에 유체 시일을 형성하는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재순환 단계는 증기 벤트 라인의 일 단부를 상기 밸브 출구에 연결시키고, 상기 증기 벤트 라인의 일 단부에 대향된 단부를 상기 캐니스터에 연결시키는단계와; 재순환 라인의 일 단부를 상기 증기 벤트 라인에 연결시키고, 상기 재순환 라인의 일 단부에 대향된 단부를 상기 충전기 목부에 연결시키는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    밸브를 통해 탱크 증기를 벤트시키는 상기 단계는 상기 밸브를 부유식으로 작동시키는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    충전기 노즐 주위를 밀봉시키는 상기 단계는 상기 충전기 목부내에 시일을 배치시키는 단계와 상기 탱크내에 과도한 연료 증기압이 발생하는 경우 상기 시일을 바이패싱하기 위한 압력 경감 밸브를 제공하는 단계를 포함하는
    재급유중 연료 탱크 증기 벤트의 제어 방법.
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