KR20040050713A - 증기 방출 제어 시스템과, 증기 방출 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전동식 밸브는 부유 작동식 벤트 밸브로부터 증기 재순환 라인에, 또는 탱크로부터 탱크 충전 튜브의 상단부로의 직통 증기 재순환 라인에 연결된다. 전동식 밸브는 전자 제어기(ECU)에 의해 작동되며, 이 전자 제어기는 부유 작동식 레벨 송신기로부터 또는 탱크의 상부벽에 인접한 탱크내에 위치된 서미스터로부터 연료 레벨 신호를 수신한다.

Description

증기 방출 제어 시스템과, 증기 방출 제어 방법{ELECTRICALLY CONTROLLED REFUELING VAPOR VENT SHUTOFF}
본 발명은 토출 노즐(discharge nozzle) 둘레에 기계식 시일을 갖는 유형의탱크 충전 튜브내에 위치된 노즐로부터 자동차 연료 탱크에 연료 보급시의 연료 증기 배출에 관한 것이다. 통상적으로, 현재의 연료 탱크 급유 노즐은 벤트 증기 재순환 라인의 스타베이션(starvation)시 노즐을 차단하여 노즐 주위의 튜브내에 진공을 형성하는 진공 작동식 장치(vacuum actuated device)를 구비한다.
지금까지, 노즐 주위에 기계식 시일을 구비하지 않은 충전 튜브의 경우, 연료 탱크 증기 시스템은 벤트 라인을 시스템 증기 저장 캐니스터(system vapor storage canister)에 연결함으로써 충전 튜브에 연료 증기를 재순환하도록 제공되었다. 다른 공지된 시스템에 있어서, 시스템 저장 캐니스터는 연료의 누설을 방지하기 위한 롤오버 밸브(rollover valve)를 갖는 탱크의 상부벽을 통해 별개의 벤트 탭(vent tap)에 연결된다. 따라서, 캐니스터까지의 라인내에 재순환 벤트 탭을 이용하는 시스템은, 연료 레벨이 탱크의 상부에 도달하여 액체가 충전 네크부(filler neck)내로 역류되는 경우에, 벤트 라인을 차단하고 노즐을 차단하기 위해 탱크내의 부유 작동식 연료 증기 벤트 밸브에 의존해야 한다. 연료가 탱크내로 도입될 때 적절한 증기 배출을 제공하기 위해, 이러한 부유 작동식 벤트 밸브는 캘리브레이션(calibration)이 중요하며, 또한 차량 전복 사고의 경우 신뢰성 있게 폐쇄되어야 한다. 지금까지, 이러한 양자의 요구 조건은 차량 사용시 이러한 부유 작동식 밸브에 대한 문제의 근원이었다.
탱크 상부로부터 충전 튜브의 상단부까지 증기 재순환 벤트 튜브를 직접적으로 결합한 유형의 시스템은, 충전 튜브의 상단부로의 증기 재순환을 막아서 노즐 차단부에 대한 진공을 형성하기 위해 탱크의 상부를 통해 튜브의 단부를 덮는 액체연료에 의존한다.
도 4를 참조하면, 연료 탱크(1)는 전자 제어기 또는 ECU(4)에 의해 제어되는 전동식 퍼지(purge) 밸브(3)의 유입구에 연결된 벤트 유출구를 갖는 탱크의 상부벽에 장착된 부유 작동식 벤트 밸브(2)를 구비하는 공지된 시스템이 도시되어 있다. 또한, 벤트 밸브(2)의 유출구는 저장 용기(storage reservoir) 또는 캐니스터(5)의 유입구에 연결되어 있다. 충전 튜브(8)의 상단부(7)에 있는 재순환 포트(6)는 충전 튜브내로 배출시키는 노즐에 의해 연료 보급시 충전 튜브의 상단부에 연료 증기 재순환이 제공된다.
재순환 벤트 라인(10)은 별개의 롤오버 유출 방지 밸브(11)가 결합될 수 있는 부유 작동식 벤트 밸브(2)로 독립적으로 연료 보급시 충전 튜브(8)의 상단부(7)에 있는 포트(6)에 연료 증기 재순환을 제공하도록 탱크의 상부에 연결되어 있다. 후자의 구성에 있어서, 튜브의 단부는 상부 탱크 벽을 통해 액체 연료가 튜브의 단부를 폐쇄하는 소망 레벨까지 연장되어, 연료가 소정의 레벨에 도달할 때 충전 튜브 단부(7)로의 증기 재순환을 종료한다. 전형적으로, 재순환 라인(10)은 차량내의 설치가 용이하도록 에지상의 탱크의 상부를 따라 그리고 충전 튜브를 따라 경로 설정되어야 한다.
탱크 상부로부터 상부 충전 네크로의 별개의 벤트 튜브를 필요로 하는 종래 기술에 있어서, 소망의 연료 레벨에서 벤트 튜브의 단부의 폐쇄를 달성하여 충전 튜브에서의 액체 연료의 역류를 방지하기 위해, 탱크내의 벤트 튜브의 단부의 주의 깊은 배치가 필요하다. 또한, 재순환 라인의 경로에는 라인내에 액체 트랩이 형성되며, 이것은 재순환을 차단하고 연료 보급 및 자동 노즐 차단의 작동시 충전 튜브내의 소망하지 않는 진공을 야기할 수 있다.
따라서, 액체 연료 레벨이 소망의 충만 위치까지 상승한 경우 연료 주입시 충전 튜브의 상단부로의 증기 벤트 재순환을 차단하는 보다 확실한 방식 또는 수단을 제공하는 것이 요망되어 왔다.
본 발명은 탱크 충전 튜브의 상단부로의 연료 증기 재순환 라인내의 전동식 차단 밸브를 제공한다. 전동식 밸브는 기존의 연료 레벨 표시기 또는 송신기(sender)내의 센서로부터의 신호에 응답하는 전자 제어기에 의해 제어된다. 이에 따라, 본 발명은 연료 보급시 충전 튜브의 상단부로의 연료 증기의 완전한 차단을 제공하여, 탱크내에 재순환 튜브의 단부를 정확하게 위치시킬 필요성 및 재순환 라인내에 갇힌 액체의 발생을 없앤다.
도 1은 본 발명을 이용한 연료 탱크 벤트 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명의 변형예를 도시한 도 1의 시스템의 부분도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 개략도,
도 4는 종래 기술의 연료 증기 벤트 시스템의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
22 : 차량 연료 탱크 24 : 충전 튜브
30 : 노즐 40 : 저장 용기(캐니스터)
48 : 퍼지 흐름 제어 수단 62 : 연료 레벨 표시기
68, 168, 112 : 충전 제어기 70, 160, 100 : 전동식 재순환 밸브
도 1을 참조하면, 본 발명의 시스템은 전체적으로 참조 부호(20)로 표시되며, 레벨(L)로 탱크내의 액체 연료를 갖는 차량 연료 탱크(22)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 충전 튜브(24)의 하단부는 탱크(22)의 벽을 통과하여 연결되며, 그 상단부는 확대되어 있고, 또한 연료 보급 노즐(30)이 그 내에 수용되는 경우 진공 작동식 차단기(도시하지 않음)를 갖는 유형과 같이 연료 보급 노즐(30) 둘레를 밀봉하기 위한 가요성 시일(28)을 그 내에 구비한다.
도 1의 실시예에 있어서, 탱크는 본 기술 분야에 잘 공지된 유형의 부유 작동식 증기 벤트 밸브(32)를 구비하며, 이 부유 작동식 증기 벤트(32)는 탱크의 상부벽을 관통하여 부착되며, 그것의 유출구(34)는 종래에 공지된 바와 같은 목탄(charcoal) 등의 흡수성 과립 형상의 탄소 함유 물질(absorbent granulated carbonaceous material)로 채워질 수 있는 저장 용기 또는 캐니스터(40)의 유입구에 라인(42)을 통해 연결된 하나의 유출구를 갖는 공통 매니폴드 또는 커넥터(38)에 라인(36)을 따라 연결된다.
또한, 캐니스터(40)는 유입구 이음부(inlet fitting)(44)를 거쳐 솔레노이드(45)에 의해 작동되는 밸브(46)의 유출구에 연결되어, 대기압의 퍼지 공기가 진공에 의해 캐니스터(40)내에 흡입되게 한다. 또한, 매니폴드 또는 이음부(38)는 퍼지 흐름 제어 수단의 유입구에 연결된 다른 유출구를 구비하며, 이는 본 실시예에서 그의 유출구와, 참조 부호(56)에 의해 표시된 엔진의 공기 유입구에 퍼지 흐름을 라인(54)을 따라 제공하기 위한 전자 제어기 또는 퍼지(purge) ECU(52)에 의해 제어된 솔레노이드(50)에 의해 작동되는 밸브(48)를 포함한다. 솔레노이드(50)는 리드선(lead)(58, 60)에 의해 제어기 또는 퍼지 ECU(52)에 전기 접속되어 있다. 그러나, 다른 흐름 제어 수단으로서, 예컨대 압력 응답 밸브, 또는 펌프 혹은 다른 흐름 제어 장치 등을 이용할 수 있음이 이해될 것이다. 대기 밸브(46)는 리드선(47, 49)에 의해 ECU(52)에 연결된 그의 작동 솔레노이드(45)를 구비하여, 캐니스터로의 대기의 흐름도 제어한다.
도 1의 실시예에 있어서, 탱크(22)는 탱크의 상부벽을 통해 전자 제어기 또는 ECU(68)에 연장되는 리드선(64, 66)에 의해 연결된 탱크내에 배치된 부유 작동식 신호 발신 장치 또는 송신기(62)를 구비하고 있다.
증기 재순환 밸브(70)는 라인(72)을 따라 매니폴드(38)의 다른 유출구에 연결된 유입구를 구비하며, 밸브(70)의 유출구는 라인(74)을 통해 시일(28) 아래의 충전 튜브의 상단부(26)내에 제공된 증기 재순환 포트(76)에 연결되어 있다. 밸브(70)는 리드선(80, 82)에 의해 연결된 솔레노이드(78)에 의해 작동되어 충전 ECU(68)로부터 제어 신호를 수신한다.
도 1의 실시예의 작동에 있어서, 연료 레벨이 탱크내에서 점선으로 표시된 레벨까지 도달할 경우, 송신기(62)의 플로트 아암(float arm)(84)은 상승되어, 밸브(70)를 폐쇄시키고 더욱이 충전 튜브의 상단부(26)로의 증기 재순환을 차단하도록 솔레노이드(78)를 동작시키는 ECU(68)에 신호를 송신기가 발송한다. 밸브(70)가 폐쇄된 경우, 노즐(30)로부터 연료 배출을 계속함으로써 시일(28) 아래의 충전 튜브(26)의 상단부내에 진공을 형성하며, 노즐(30)내에서의 미지의 장치의 작동에 의해 자동 차단이 발생된다. 도 1의 실시예에 있어서, 송신기(62)가 탱크 충만 신호를 ECU(68)에 송신하기 전에 부유 작동식 벤트 밸브(32)가 벤트 라인(36)을 폐쇄하는 경우, 순환 라인(74) 및 캐니스터 라인(42)으로의 증기 흐름은 차단될 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 변형된 실시예가 전체적으로 참조 부호(90)로 표시되어 있으며, 탱크(92)는 충전 튜브(94)내에 제공된 재순환 포트(106)에라인(104)을 따라 연결된 밸브의 유출구를 갖는 솔레노이드(102)에 의해 작동되는 재순환 차단 밸브(100)의 유입구에 연결된 하나의 유출구를 구비한 매니폴드(98)에 증기를 제공하도록 연결된 부유 작동식 벤트 밸브(96)를 구비한 충전 튜브(94)를 구비하고 있다. 솔레노이드(102)는 리드선(114, 116)을 따라 탱크(92)의 상부를 통해 탱크 상부벽의 하면에 인접한 탱크내에 배치된 서미스터(thermistor)에 연결된 전자 제어기 또는 충전 ECU(112)에 라인(108, 110)을 따라 연결되어 있다.
작동시, 도 2의 시스템(90)은 부유 작동식 벤트 밸브(96)에 의해 또는 솔레노이드(102)를 동작시키고 밸브(100)를 폐쇄하는 ECU(112)에 신호를 송신하는 서미스터(118)에 의해 재순환 라인(104)에 연료 증기의 흐름을 차단할 수 있다. 도 2의 시스템(90)의 나머지 부분은 도 1의 실시예의 것과 동일하여 도시하지 않은 것으로 이해될 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 전체적으로 참조 부호(120)로 표시되며, 탱크(122)는 충전 튜브(124)를 구비하며, 이 충전 튜브의 상단부는 그 내에 노즐 시일(126)을 갖고 또한 증기 재순환 포트(128)를 갖는다. 탱크의 상부벽은 차량 구조 부재를 수용하기 위해 채용된 복수 레벨 타입(multilevel type)으로 되어 있으며, 최고 레벨의 다수의 위치에 제공된 별개의 벤트 튜브(130, 132) 또는 증기 돔부(vapor dome)를 구비하고 있다. 튜브(130, 132)는 리드선(145, 149)에 의해 ECU(152)에 연결된 솔레노이드(143)에 의해 작동되는 밸브(142)에 연결된 매니폴드 또는 커넥터(134)에 연결되어 있다. 소망하거나 필요하다면, 롤오버 유출 보호 밸브(131, 133)는 탱크내의 튜브(130, 132)의 단부상에 제공될 수 있다.
또한, 매니폴드(134)는 티이(tee)(144)에 연결되는데, 이는 리드선(148, 150)을 거쳐 전자 제어기 또는 퍼지 ECU(152)에 연결된 솔레노이드(147)를 구비한 솔레노이드 작동식 퍼지 밸브(146)에 연결되어 있다. 밸브(146)의 유출구는 차량 엔진의 공기 유입구(156)에 라인(154)을 따라 연결되어 있다.
또한, 티이(144)는 리드선(164, 166)에 의해 전자 제어 유닛 또는 충전 ECU(168)에 연결된 솔레노이드(162)에 의해 작동되는 차단 밸브(160)의 유입구에 라인(158)을 따라 연료 증기의 흐름을 제공한다. ECU(168)는 탱크의 상부벽을 통해 리드선(170, 172)에 의해 탱크내에 배치되고 탱크의 상부벽에 인접한 서미스터(174)에 연결되어 있다. 차단 밸브(160)의 유출구는 충전 튜브(124)의 상단부에 있는 증기 재순환 포트(128)에 연결되어 있다.
도 3의 시스템에는 부유 작동식 벤트 밸브가 필요 없으며, 튜브(130, 132)를 통해 탱크의 돔부의 증기 배출을 제공한다. 서미스터(174)는 상승하는 연료 레벨을 감지하고 ECU(168)에 신호를 송신함으로써 솔레노이드(166)를 동작시키고 차단 밸브(160)를 폐쇄하여 라인(176)을 통해 증기의 재순환을 막으며, 그 결과 노즐 배출부는 노즐을 자동적으로 차단하는 튜브의 상단부내에 진공을 형성한다.
이에 따라, 본 발명은 노즐 차단에 영향을 미치는 진공을 형성하기 위한 충전 튜브의 상단부에 재순환된 연료 증기의 흐름을 차단하기 위한 전동식 밸브를 제공한다. 본 발명은 탱크내의 부유 작동식 연료 증기 벤트 밸브에 대한 대안 또는 중복성을 제공하도록 이용될 수 있거나, 부유 작동식 벤트 밸브의 필요성이 없이 설치될 수도 있다.
본 발명은 도시된 실시예에 대하여 지금까지 설명되었지만, 본 발명이 변경 및 변형가능하고 이하의 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 연료 보급시 충전 튜브의 상단부로의 연료 증기의 완전한 차단을 제공하여, 탱크내에 재순환 튜브의 단부를 정확하게 위치시킬 필요성 및 재순환 라인내에 갇힌 액체의 발생을 없앨 수 있다.

Claims (13)

  1. 연료 보급 노즐(30)을 수용하기 위한 상단부(26)를 갖는 충전 튜브(24)를 구비하는 엔진 연료 탱크용 증기 방출 제어 시스템(vapor emission control system)에 있어서,
    ⓐ 상기 탱크내의 연료의 소정 레벨을 표시하는 전기 충전 제한 신호를 제공하도록 작동가능한 상기 탱크내의 연료 레벨 표시기(62)와,
    ⓑ 상기 소정 레벨에서 상기 전기 충전 제한 신호를 수신한 경우 전기 차단 신호를 제공하도록 작동가능한 충전 제어기(68, 168, 112)와,
    ⓒ 상기 탱크로부터 연료 증기를 수용하도록 연결된 저장 용기(40)와,
    ⓓ 상기 저장 용기로부터 엔진의 공기 유입구까지의 증기의 흐름을 제어하도록 연결된 퍼지 흐름 제어 수단(48)과,
    ⓔ 상기 탱크로부터 상기 충전 튜브의 상단부로의 증기 흐름을 제어하도록 작동식으로 연결되고, 상기 충전 튜브의 상단부로의 증기 흐름을 차단하기 위한 상기 차단 신호를 수신할 때 작동하는 전동식 재순환 밸브(70, 160, 100)를 포함하며, 상기 노즐로부터의 토출에 의해 상기 상단부내에 진공을 형성하여 자동 노즐 차단부를 작동시키는
    증기 방출 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 레벨 표시기가 부유 작동식 장치(84)를 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 레벨 표시기가 서미스터(174, 118)를 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 밸브가 솔레노이드(162, 78, 102) 작동식인
    증기 방출 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 용기, 상기 차단 밸브 및 상기 퍼지 밸브에 증기를 공급하도록 연결된 부유 작동식 벤트 밸브(32, 96)를 더 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 튜브의 상단부가 상기 노즐 둘레에 시일(28)을 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    엔진 작동 변수에 응답하여 상기 퍼지 밸브를 동작시키는 전자식 퍼지 제어기(52, 152)를 더 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지 흐름 제어 수단이 전동식 밸브(48, 50)를 포함하는
    증기 방출 제어 시스템.
  9. 연료 보급 노즐을 수용하기 위한 상단부(26)를 갖는 충전 튜브(24)를 구비하는 차량 엔진 연료 탱크용 증기 방출을 제어하는 방법에 있어서,
    ⓐ 연료 증기 저장 용기(40)를 상기 탱크에 연결하고, 상기 탱크로부터 상기 차량 엔진 공기 유입구로의 연료 증기의 흐름을 제어하기 위한 수단(48)을 연결하는 단계와,
    ⓑ 재순환 밸브(70, 100, 160)를 배치하고, 상기 재순환 밸브를 통해 상기 탱크로부터 상기 충전 튜브로의 증기 흐름을 제어하는 단계와,
    ⓒ 상기 탱크내의 연료 레벨 표시기(62, 118, 174)를 배치하고, 상기 탱크가 충만할 경우 전기 신호를 제공하며, 상기 전기 신호에 응답하여 상기 재순환 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는
    증기 방출 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연료 레벨 표시기 배치 단계는 상기 탱크내에 부유 작동식 장치(84)를 배치하는 단계를 포함하는
    증기 방출 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 연료 레벨 표시기 배치 단계는 상기 탱크내에 서미스터(118, 174)를 배치하는 단계를 포함하는
    증기 방출 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 재순환 밸브 폐쇄 단계는, 상기 노즐로부터 연료를 배출시키는 단계와, 상기 충전 튜브 상단부내에 진공을 형성하는 단계와, 자동식 노즐 차단부를 작동시키는 단계를 포함하는
    증기 방출 제어 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 탱크로부터 상기 엔진 공기 유입구로의 흐름을 제어하기 위한 수단을 연결하는 단계는, 전동식 밸브(70, 100, 160)를 연결하는 단계를 포함하는
    증기 방출 제어 방법.
KR1020030086915A 2002-12-03 2003-12-02 증기 방출 제어 시스템과, 증기 방출 제어 방법 KR101120875B1 (ko)

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