KR20040050714A - 진공 작동식 차단 밸브, 연료 탱크 증기 방출 제어 시스템및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

증기 작동식 유동 제어 밸브는 연료 탱크로부터, 엔진 공기 입구에 역시 연결된 증기 저장 캐니스터까지의 증기 배출 라인내에 배치된다. 밸브는 엔진이 정지한 동안에 탱크로부터 캐니스터로 연료 증기를 유동시키기 위해, 일반적으로 바이어스되어 개방되는 저 투과성 다이아프램 작동기를 구비한다. 엔진 시동시에 캐니스터에 진공이 형성되며, 유동 제어 밸브가 폐쇄되어 탱크내에 진공이 형성되는 것을 방지함으로써 탱크의 함몰을 방지한다. 엔진 정지 동안에, 대기 온도가 강하하여 탱크내에 진공을 형성한다면, 유동 제어 밸브는 폐쇄되지만, 우산형 긴급 완화 밸브(emergency umbrella relief valve)는 개방하여 캐니스터로부터 탱크로의 증기의 유동을 역전되게 함으로써 탱크내의 과도한 진공을 방지한다.

Description

진공 작동식 차단 밸브, 연료 탱크 증기 방출 제어 시스템 및 그 제어 방법{FUEL VAPOR VENT SYSTEM AND LOW PERMEATION VACUUM OPERATED SHUT-OFF VALVE THEREFOR}

본 발명은 차량 연료 탱크로부터의 연료의 배출을 제어하는 시스템에 관한 것이다. 현재의 조정 방식에서는 엔진 정지 기간 동안 탱크로부터 배출된 연료 증기가 수용되어 저장되도록 요구된다. 일반적으로, 증기는 과립형의 탄소 또는 탄소 덩어리와 같은 흡착재로 충전된 저장통 또는 캐니스터에 저장된다. 엔진이 시동하면, 전기적으로 제어된 솔레노이드 밸브가 작동하여 저장 캐니스터로부터 엔진 공기 입구로의 증기 유동을 제어한다. 공기가 전자 솔레노이드 밸브를 통해 캐니스터를 정화하게 된다.

지금까지, 엔진이 작동하는 동안 캐니스터를 정화하는 것과, 솔레노이드 밸브가 개방 위치로 되지 못하는 경우에 캐니스터 및 연료 탱크내에 진공이 형성되는 것이 문제였다. 또한, 엔진이 정지 기간 동안의 연료 탱크의 대기 냉각이 탱크내의 증기 응축 및 진공을 형성하여 탱크를 함몰시킬 수도 있다. 따라서, 시스템내의 증기 유동을 제어하고, 연료 탱크내의 진공을 방지하여 상승된 대기 온도 조건에서 차량의 작동 기간 동안에 증기압이 탱크내의 소정 한계 값을 초과하는 저장캐니스터로 적절한 증기를 배출하기 위한 방법 및 수단을 제공하는 것이 오랫동안 소망되었다.

또한, 캐니스터로의 증기 유동을 제어하고 이러한 진공을 방지하기 위한 메카니즘 또는 밸브가 사용되는 경우에, 이 메카니즘은 엔진이 정지 기간 동안 메카니즘이 탱크로부터 캐니스터로 증기를 유동시킬 때 연료 증기가 대기중으로 장시간 이동하거나 빠져나가는 것을 방지하도록 투과성이 매우 낮아야 할 필요가 있다.

본 발명은 저장 캐니스터로의 연료 탱크 증기의 유동을 제어하기 위해 개방 상태로 바이어스되는 다이아프램 작동식 밸브로서, 저장 캐니스터는 일 측면이 대기로의 배출식 다이아프램이며, 이 다이아프램은 증기가 다이아프램을 통과해 이동하여 대기로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 저 투과성 재료로 형성되거나 코팅된다. 이 밸브는 엔진이 캐니스터로부터의 증기를 정화하고 배출 라인내에 진공을 형성할 때 다이아프램을 가로지르는 압력차에 의해 폐쇄된다. 긴급 압력 완화 밸브(emergency pressure relief valve)는 엔진이 정지하거나 물로 급랭(quenching)되는 동안 냉각에 의해 연료 탱크내에 초과 진공이 형성되는 경우에 제공된다.

도 1은 진공 밸브를 구비한 것으로서, 본 발명을 구현하는 연료 탱크 증기 제어용 시스템의 개략 단면도,

도 2는 도 1의 2-2선으로 표시된 단면을 따라 취한 단면도,

도 3은 도 2의 3-3선으로 표시된 단면을 따라 취한 단면도,

도 4는 폐쇄 상태의 도 1의 진공 완화 밸브의 일부의 확대도,

도 5는 도 4의 유사도로서, 진공 완화 밸브가 개방 상태인 도면,

도 6은 도 5의 6-6선으로 표시된 단면을 따라 취한 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 증기 방출 제어 시스템

20 : 진공 작동식 벤트 밸브(진공 작동식 차단 밸브)

26 : 티이28 : 캐니스터

32 : 체크 밸브40 : 엔진 입구 밸브

58 : 다이아프램(압력 반응 부재)

60 : 밸브식 챔버

64 : 탱크 밸브 부재72 : 부착 부재

도 1을 참조하면, 본 발명의 시스템은 일반적으로 참조부호(10)로 표시된 연료 증기 방출을 제어하도록 구현된 것으로서, 탱크(12)를 포함하며, 이 탱크(12)는플로트 작동식 벤트 및 롤오버 밸브를 포함할 수 있는 배출 출구(14)를 갖고, 이 출구(14)는 일반적으로 참조부호(20)로 표시된 진공 작동식 벤트 밸브의 입구(18)로 라인(16)을 따라 연결되어 있다. 밸브(20)는 저장통 또는 저장 캐니스터(28)의 입구에 연결된 티이(Tee)(26)에 도관(24)을 따라 연결된 출구(22)를 구비하며, 저장통 또는 저장 캐니스터(28)는 단일 방향 밸브 또는 체크 밸브(32)에 의해 제어되는 공기 정화 입구 라인(30)을 구비한다. 티이는 도관(34)을 따라 밸브(36)의 입구에 연결되어 있으며, 밸브(36)는 그 출구가 참조부호(40)로 표시된 차량 엔진의 공기 입구에 라인(38)을 따라 연결되어 있다. 밸브(36)는 차량 동력 공급원에 의해 가동되는 전자 제어 유닛(48)에 리드(44, 46)로 연결된 솔레노이드(42)에 의해 작동될 수 있다.

밸브(20)는 그 내부에 형성되고 출구 통로(22)와 개방 연통하는 밸브 시트(50)를 구비하고, 밸브 시트(50)가 개방될 때 출구 통로(18)와 연통되게 한다. 본 발명의 실시예에서, 입구 통로(18) 및 출구 통로(22)는 참조부호(52, 54)로 각각 표시된 끼워맞춤부에 형성되고, 밸브 몸체(56)내에 일체식으로 형성된 것이 바람직하지만, 몸체에 부착된 별개의 끼워맞춤부로 형성될 수도 있다.

압력 반응 부재, 바람직하게 가요성 다이아프램(58)은 몸체(56)내에 밸브식 챔버(60)의 벽의 일부를 제공하고, 다이아프램(58)은 그 내부에서 0링(62)과 같은 적합한 환형 시일로 밀봉된다. 다이아프램(58)은 함께 이동하도록 부착된 바람직하게 탄성 중합체 재료인 밸브 부재(64)를 구비하며, 이 밸브 부재(64)는 폐쇄 상태에서 밸브 시트(50)에 대해 안착된다. 다이아프램(58)은 기체, 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene teraphthalate)에 대해 비교적 침투성이 낮은 중합체 재료로 형성되지만 증기의 침투가 보다 어렵고 PET의 표면이 금속 피복된 경우에 비교적 침투성이 낮은 다른 중합체 재료가 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

밸브 부재(64)에 대향하는 다이아프램(58)의 측면은 포트(68) 및 필터 물질(70)을 통해 대기로 배출되는 챔버(67)를 형성하는 하우징 또는 캡(66)에 의해 덮인다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 다이아프램(58)이 부착 부재(72)와 함께 도시되는데, 이 부착 부재(72)는 일체로 형성된 러그 또는 탭(72)에 의해 밸브 부재(64)를 다이아프램(58)상에 보유시킨다. 부재(72)는 그로부터 연장하는 안내 돌기(pilot projection)(74)를 포함하며, 이 안내 돌기(74)는 밸브 몸체(56)내에 제공된 보어(76)내에 활주식으로 수납되어서 밸브 몸체(56)의 이동을 안내한다(도 1 참조). 밸브 부재(64) 및 부착 부재(72)는 그에 대항하는 일치된 스프링(78)에 의해 밸브 시트(50)로부터 멀어지는 방향으로 바이어스된다.

도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 일반적으로 참조부호(80)로 표시된 바람직하게 우산형의 압력 완화 밸브는 입구(18)내에 배치되고, 밸브식 챔버(60)의 벽을 관통하는 통로(82)를 제공한다. 탱크내에 과도한 진공이 발생한 경우에, 밸브 부재(64)는 시트(50)상에서 폐쇄되고, 밸브(80)의 우산 부분을 도 5에 도시된 위치로 상승시키기에 충분한 압력차가 우산부(80)를 가로질러 형성되어, 캐니스터로부터 도관(22)으로의 증기 유동을 통로(82), 통로(18) 및 도관(16)을 통해 탱크(12)로 역전시킨다.

따라서, 본 발명은 차량 연료 탱크 증기 방출 제어 시스템내에서 연료 증기의 유동을 제어하기 위한 다이아프램 구동형 진공 작동식 밸브를 제공한다. 진공 작동식 밸브는 다이아프램의 표면상의 증기 불침투성 재료 및 코팅을 사용하여 연료 증기가 통과해 대기로 이동하는 것을 방지하는 다이아프램을 포함한다. 본 발명의 밸브는 엔진 시동시의 캐니스터의 정화가 연료 탱크내에서 과도한 증기가 형성되는 것을 방지하고, 대기 온도의 돌발 강하시에 발생하는 탱크내의 과도한 진공 상태에서는 탱크로 증기 유동을 복귀시킨다.

본 발명이 지금까지 도시된 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명은 변경 및 변형될 수 있고 다음의 청구범위에 의해서만 한정된다는 것은 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 시스템내의 증기 유동을 제어하고, 연료 탱크내의 진공을 방지하여 상승된 대기 온도 조건에서 차량의 작동 기간 동안에 증기압이 탱크내의 소정 한계 값을 초과하는 저장 캐니스터로 적절한 증기를 배출하기 위한 방법 및 수단이 제공되는 효과가 있다.

Claims (20)

1. 연료 탱크(12) 증기 배출 라인(16)내에 사용되는 진공 작동식 차단 밸브(20)에 있어서,

   ① 탱크(12)로부터의 연료 증기를 수납하는 입구(18)와, 증기 저장통(28)에 연결된 출구(22)와, 상기 입구 및 출구와 연통하는 밸브식 챔버(60)를 구비하는 밸브 몸체(56)와,

   ② 상기 밸브식 챔버의 벽의 일부를 형성하는 압력 반응 부재(58)로서, 가로질러 형성된 압력차에 반응하여 작동 가능하여, 상기 입구와 출구 사이의 연통을 허용하는 위치로부터 방지하는 위치로 이동하는 압력 반응 부재(58)와,

   ③ 상기 밸브식 챔버의 벽의 일부를 형성하는 측면에 대향하는 상기 압력 반응 부재의 일 측면과 연통하는 진공 챔버로서, 진공 공급원에 연결되는 진공 신호 포트를 내부에 구비하는 상기 진공 챔버를 규정하는 수단을 포함하며,

   상기 압력 반응 부재는 연료 증기 투과성이 비교적 낮은 합성물로 형성되는

   진공 작동식 차단 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력 반응 부재는

   폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylene)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene teraphthalate)중 하나로 형성된

   진공 작동식 차단 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력 반응 부재는 금속 코팅된

   진공 작동식 차단 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력 반응 부재는 금속 코팅된 가요성 다이아프램(58)을 포함하는

   진공 작동식 차단 밸브.
5. 제 1 항에 이어서,

   소정 레벨보다 큰 진공이 상기 입구에 형성된 경우에 상기 입구와 상기 출구 사이의 유동을 역전시키기 위한, 상기 밸브식 챔버내의 압력 완화 밸브(80)를 더 포함하는

   진공 작동식 차단 밸브.
6. 연료 탱크 증기 방출을 제어하는 시스템에 있어서,

   ①탱크(12)로부터 연료 증기를 수납하는 연결된 입구(18)와, 출구(22)와, 상기 입구 및 상기 출구와 연통하는 밸브식 챔버(60)를 구비하는 밸브 몸체와,

   ② 상기 출구 및 엔진의 공기 입구에 연결된 저장 장치(28)와,

   ③ 연료 증기에 대해 불침투성인 표면을 구비하고, 또 상기 입구와 출구 사이의 유동을 방지하는 제 1 위치와 허용하는 제 2 위치 사이를 이동하도록 작동 가능한, 상기 압력 챔버의 이동 가능한 벽부를 형성하는 압력 반응 부재로서, 상기 챔버에 대향하는 일 측면에 대기로의 배출구(68)가 형성된 압력 반응 부재(58)를 포함하는

   연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 압력 반응 부재는 이동 가능한 밸브 부재(64)를 포함하고, 상기 밸브식 챔버는 밸브 시트(50)를 포함하며, 상기 밸브 부재는 상기 제 1 위치에서 상기 시트에 대해 폐쇄되는

   연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 밸브식 챔버는, 상기 연료 탱크내에 사전 결정된 진공이 발생하면 개방하도록 작동 가능한 압력 완화 밸브(80)를 포함하는

   연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 위치에서 밸브 시트에 대해 폐쇄되고, 상기 제 2 위치에서 상기밸브 시트로부터 개방되는 밸브 부재(64)를 포함하는

   연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 밸브 부재(64)는 중합체 재료로 형성되는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 저장 장치는 상기 엔진 공기 입구로의 유동을 제어하는 전동식 밸브(36)에 연결되는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 압력 반응 부재는 가요성 다이아프램(58)을 포함하는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 다이아프램은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료로 형성되는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 가요성 다이아프램(58)은 상기 밸브식 챔버의 벽 부분을 형성하는 그 표면상이 금속 코팅된

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 가요성 다이아프램에는 탄성 중합체 재질의 밸브 부재(64)가 부착되어 있는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
16. 제 6 항에 있어서,

    상기 압력 반응 부재는 상기 제 2 위치로 바이어스되는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
17. 제 6 항에 있어서,

    상기 압력 반응 부재는 상기 이동이 이뤄지도록 상기 몸체상의 임의의 표면(76)에 의해 유도되는, 강성 부재(74)가 부착된 가요성 다이아프램을 포함하는

    연료 탱크 증기 방출 제어 시스템.
18. 연료 탱크로부터의 증기 방출을 제어하는 방법에 있어서,

    ① 증기 저장 장치(28)를 연료 탱크 증기 벤트(14)에 연결시키고, 상기 탱크와 상기 장치 사이의 라인내에 압력 반응 밸브(20)를 배치하는 단계와,

    ② 상기 장치를 연료 연소 엔진의 공기 입구(40)에 연결하는 단계와,

    ③ 비교적 연료 증기에 대한 기밀성이 낮은 재료로 된 가요성 다이아프램(58)을 상기 라인내에 배치하고, 상기 다이아프램을 상기 밸브를 통해 유동되게 하는 위치로 바이어스시키며, 상기 저장 장치와 상기 탱크중 하나에서 진공이 발생하는 경우에 상기 압력 반응 부재상에 압력차를 형성하여 상기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는

    연표 탱크 증기 방출 제어 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 다이아프램을 배치하는 상기 단계는 상기 다이아프램상에 금속제 코팅을 배치하는 단계를 포함하는

    연표 탱크 증기 방출 제어 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 다이아프램을 배치하는 상기 단계는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)중 하나로 형성된 다이아프램을 배치하는 단계를 포함하는

    연표 탱크 증기 방출 제어 시스템.