KR20080098623A

KR20080098623A - 누출 검출 방법 및 관련 밸브 및 연료 시스템

Info

Publication number: KR20080098623A
Application number: KR1020087020968A
Authority: KR
Inventors: 론 베하; 에릭 그랜트; 라이언 맥클리어리; 데이비드 힐; 스코트 가라베디안; 사우린 메타; 케빈 슬러저; 데이브 딕슨
Original assignee: 이너지 오토모티브 시스템즈 리서치 (소시에떼 아노님)
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-11-11
Anticipated expiration: 2027-02-05
Also published as: JP2012233484A; JP2009526163A; US7908099B2; KR101431842B1; EP1984617A1; US20090099795A1; EP1984617B1; JP5207982B2; DE602007009046D1; JP5589035B2; WO2007090802A1; ATE480704T1; EP1816338A1

Abstract

본 발명은 연료 탱크, 및 이 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션을 갖는 오리피스를 포함하는 연료 시스템에서 누출을 검출하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은

a) 제어된 섹션을 시간 (T₁) 에서 값 (A₁) 으로 설정하고, 연료 탱크를 나오는 일정한 연료 유동에 대해 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₁) 를 시간 (T₁) 에서부터 적어도 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하는 단계;

b) 제어된 섹션을 시간 (T₂) 에서 값 (A₂) 으로 설정하고, 동일한 일정한 연료 유동에 대해 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₂) 를 시간 (T₂) 에서부터 적어도 동일한 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하는 단계;

c) 상기 압력차 (Δp₁, Δp₂) 의 비를 계산하고, 동일한 연료 시스템 (하지만, 보정된 누출을 포함) 으로 수득된 기준 압력차의 비 (Δp_L) 와 비교하는 단계에 따라 실시된다.

연료 시스템, 누출 검출 방법

Description

누출 검출 방법 및 관련 밸브 및 연료 시스템 {LEAK DETECTION METHOD AND ASSOCIATED VALVE AND FUEL SYSTEM}

본 발명은 2006년 2월 2일에 출원된 미국 출원 제 60/765,741 호, 2006년 2월 2일에 출원된 유럽 특허 출원 제 06101356.1 호 및 2006년 10월 25일에 출원된 미국 출원 제 60/854,101 호의 이점을 청구한다.

본 발명은 연료 시스템을 위한 누출 검출 방법 및 누출 검출 시스템에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 연료 탱크의 안정성 증가는 연료 증기 누출의 방지 또는 최소화와 관련이 있다. 환경 보호국 (EPA) 및 캘리포니아 대기 자원 위원회 (CARB) 모두 누출을 위한 증발 배출 시스템에 대한 점검용 내장 진단 장치 II (OBD II) 의 요건을 특정하고 있다. 이것은 2000 년대 초기 모델로 생산된 차량을 위하여 직경 0.5 mm (0.020 인치) 초과의 오리피스와 동등한 시스템 누출 검출을 필요로 한다.

연료 탱크는 일반적으로 기체 및 액체 형태의 연료를 포함한다. 특정 조건, 예를 들어 온도 상승하에서는 연료 탱크 내부에 위험한 압력 형성이 일어날 수 있다. 이러한 이유로 인하여, 연료 탱크를 배기시키는 것이 유리하되, 단 탄화 수소는 대기중으로 방출시키지 않아야 한다.

일반적으로 이러한 방출을 막기 위하여, 연료 탱크는 흡수성 물질 (예를 들어, 숯) 을 함유하는 일반적인 증기 캐니스터 (vapour canister) 를 포함하는 증발 배출 제어 시스템을 사용하여 일반적으로 배기되고, 이러한 증발 배출 제어 시스템을 통하여 연료 탱크로부터 새나간 연료 증기가 배향된다.

연료 탱크내에서 또는 연료 탱크와 구성품 (예를 들어, 캐니스터, 밸브 등) 사이의 계면에서의 누출이 존재할 수 있으며, 이러한 존재를 점검해야 한다.

누출 검출과 관련된 현재의 기술은 매우 적은 누출, 적은 누출 및 많은 누출의 검출로 분리된다. 적은 누출 검출은 1 mm (0.040 인치) 보다 작은 직경을 갖는 개구부와 동등한 누출의 검출에 관한 것이고, 많은 누출 검출은 12 mm (0.5 인치) 이상의 직경을 갖고 연료 뚜껑이 분리된 상태 (즉, 충전제 파이프가 충전 면에서 밀폐되지 않음) 에 상응하는 개구부와 동등한 누출의 검출에 관한 것이다. 매우 적은 누출의 검출은 약 0.5 mm (0.020 인치) 의 직경을 갖는 개구부와 동등한 누출의 검출에 상응한다.

누출 검출에 대한 선행 발명에서는 연료 탱크에서의 압력 수준 및/또는 진공 수준의 개념을 사용한다. 또한, 이들 중 일부는 퍼지 개념을 사용하여 측정을 수행한다.

증발 배출 제어 시스템에서 매우 적은 누출 검출 방법의 한 예가 미국 특허 제 5,637,788 호에 나타나있다. 검출 방법의 제 1 단계로서, 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차가 0 인 동안 연료 탱크 중 증기 유량을 측정한다. 탱크 를 가로지르는 압력차가 0 이기 때문에, 탱크에서 어떠한 누출을 통한 유동은 없지만, 단지 증기 발생율을 나타내는 유량만이 존재한다. 방법의 다음 단계는 연료 탱크에서 진공을 뽑아냄으로써 얻어지는 또 다른 압력차하에서 유량을 측정하는 것이다. 낮은 압력차에서는, 증기 발생으로 인한 유동 이외에, 탱크에서의 어떠한 누출로 인해 유동이 발생할 것이다. 그 후, 2 개의 유동 측정치를 차감하고, 그 결과는 누출 유동을 나타내며, 그리하여 증기 유동이 상쇄된다. 측정시 증기 유동의 변동에 대해 설명하기 위해 통계학적 처리 또는 여과를 사용할 수 있다. 추가의 처리 장치가 실행되어야 하기 때문에 이러한 검출 방법의 비용은 높다.

또한, 누출 검출에 대해 공지된 선행 기술의 방법은 일반적으로 엔진이 꺼졌을 때 수행된다. 이것은 특히 미국 특허 제 6,314,797 호에 기재된 방법의 경우이다.

선행 기술의 단점을 방지하기 위하여, 본 출원인의 발명은 현존하는 기술을 사용한 시스템, 즉 어떠한 추가 센서, 또는 장치를 필요로 하지 않는 연료 시스템의 현재 구성품에 관한 것이다. 이렇게 함으로써 차량의 정상적인 일상 작동에 대한 어떠한 추가 장치, 부피 또는 변화를 필요로 하지 않게 된다. 지능 연료 시스템 또는 IFS (즉, 연료 시스템 제어 장치 (FSCU) 및 데이터 네트워크 연결을 포함하는 연료 시스템) 의 보조로, 본 발명에서는, IFS 가 누출 검출을 수행하기 위하여 현존하는 센서만을 사용하므로 결과적으로 비용 또는 효율에 부담을 주지 않는, 압력차의 측정을 기초로 하여 연료 시스템에서 누출 (심지어 적은 누출) 을 연속적이고 정확하게 검출할 수 있도록 해준다.

이러한 효과를 위하여, 본 발명은 연료 탱크, 및 이 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션을 갖는 오리피스를 포함하는 연료 시스템에서 누출을 검출하는 방법으로서, 이 방법은,

b) 제어된 섹션을 시간 (T₂) 에서 값 (A₂) 으로 설정하고, 동일한 일정한 연료 유동에 대해 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₂) 를 시간 (T₂) 에서부터 적어도 동일한 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하는 단계; 및

본 발명에 따라, 연료 시스템은 연료 탱크를 포함한다.

연료 탱크는 다양한 내부 또는 외부 부속물 및 심지어 챔버의 벽을 관통하는 부속물이 장착될 수 있는 다양한 형태의 중공체이다.

본 발명에 따른 연료 탱크는 연료 및 평소의 사용 조건에 상용가능한 어떠한 조성물 또는 물질로 제조될 수 있다. 그것은, 예를 들어 조성물에 1종 이상의 금속 또는 플라스틱을 함유하는 물질로 제조될 수 있다. 본 발명은 중합체 물질로 제조된 연료 탱크로 양호한 결과를 제공한다. 중합체 물질은 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 엘라스토머 및 이들의 2 종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 중합체 물질은 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 을 포함한다. 특정 실시형태에서, 중공 요소는 또한 EVOH (적어도 부분적으로 가수분해된 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체) 와 같은 배리어 물질의 층을 포함한다. 다른 방법으로, HDPE 는 (플루오르화, 술폰화 등에 의해) 표면 처리되어 그의 연료에 대한 침투성을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 연료 시스템은 또한 탱크와 대기 사이에 제어된 섹션, 즉 제어된 방식으로 특정 값으로 개질 및 설정될 수 있는 섹션을 갖는 오리피스를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 상기 단계 a) 및 b) 에서, 탱크를 나오는 연료의 유동 (F) 은 일정하고, 즉 이는 미리 설정된 시험값 (F_test) 과 동일하게 유지되도록 하는 방식으로 제어된다.

방법의 단계 c) 에 따른 기준 압력차의 비 (Δp_L) 를 압력차 (Δp₁, Δp₂) 의 비와 동일한 방법으로 수득하며, 그것은 동일한 연료 유동 (F_test) 시험에 대한 제어된 섹션의 값 (A1, A2) 에 상응하는 2 개의 압력차의 비로서 계산되며 압력차 (Δp₁,Δp₂) 와 동일한 방법으로 측정된다.

기준 압력차의 비 (Δp_L) 는 동일한 연료 시스템 (하지만, 보정된 누출을 포함) 으로 수득된다. 이러한 보정된 누출은 표준화된 누출 시험 (예를 들어, OBD II 시험) 의 요건을 적용하도록 선택되며, 예를 들어, 적은 누출에 대해 0.5 mm 의 오리피스 직경이 OBD II 시험을 통과하기 위해 허용가능한 최대 누출 섹션으로서 선택될 수 있다.

본 발명의 연료 시스템은 바람직하게는 연료 탱크에서 발생된 연료 증기의 배출 제어를 목표로 하는 증발 배출 제어 시스템을 포함한다. 증발 배출 제어 시스템은 일반적으로 연료 증기로부터 탄화수소를 포획하는 흡수성 물질 (예를 들어, 숯) 로 충전된 연료 증기 캐니스터; 연료 탱크를 연료 증기 캐니스터와 연결하는 1 개 또는 여러개의 롤-오버-밸브 (ROV) 가 장착된 배기 라인; 캐니스터와 엔진 사이의 퍼지 라인 및 밸브; 및 캐니스터와 대기 사이의 배기구를 포함한다.

제 1 실시형태에 따르면, 이러한 증발 배출 제어 시스템은, 본원에 내용이 참고로 포함되는, WO 2006/072633 호하에 공개된 특허 출원 PCT/EP2006/05008 호에 기재된 유형의 전자 제어식 전기기계 밸브를 포함한다.

특히, 전기기계 밸브는 3 개 이상의 구멍을 포함하는 정적 외부 하우징, 및 외부 하우징의 일차 축선을 따라 이동하고 밸브의 하우징의 3 개 이상 포트의 구멍으로 한정된 적절한 구멍을 포함하는 가동 내부 섹션을 포함한다.

이러한 전기기계 밸브는 배기 밸브로 작동하며, 캐니스터가 탱크에서 연료에 의해 발생된 탄화수소 증기를 수집하도록 일반적으로 개방되어 있다. 본 발명의 구조에 사용될 경우, 그것은 큰 배기 오리피스 또는 작은 배기 오리피스를 통해 탱크와 캐니스터를 연결한다.

제어된 섹션의 오리피스는 바람직하게는 연료 탱크와 캐니스터 사이에 존재하며, 제어된 섹션은 전기기계 밸브에 의해 제어된다.

또한, 전기기계 밸브는 일반적으로 폐쇄된 퍼지 밸브로 작동할 수 있으며, 일반적으로 엔진이 표준 속도로 회전하거나 엔진이 공전할 경우, 엔진 흡입 시스템에서 흡입을 위해 캐니스터의 외부로 증기를 끌어내도록 조절된다.

일반적으로, 상기 증발 배출 제어 시스템은 또한 배기구, 및 캐니스터를 대기와 연결시키는 배기 라인을 포함한다. 다시 말해서, 연료 탱크로부터 나오는 연료 증기/공기 혼합물이 캐니스터를 통과할 경우, 그것은 분리되며, 즉 단지 연료 증기만이 흡수성 물질 상에 흡수되는 한편, 공기는 흡수되지 않는다. 이러한 공기는 깨끗하기 때문에, 다시 대기로 보내질 수 있으며, 이것은 배기구를 통해 수행된다. 또한 배기구는 공기가 연료 시스템으로 들어올 수 있게 한다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시형태에 따르면, 제어된 섹션의 오리피스는 캐니스터의 배기구와 대기 사이에 존재하며, 보다 더 바람직하게는, 제어된 섹션은 2가지 기능, 즉 정상 작동 동안 및 급유 동안 탱크를 배기시키고, 배기 섹션을 제어하여 OBD 시험을 수행하는 기능을 갖는 배기 밸브의 일부분이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 연료 시스템은 연료 시스템 제어 장치 (FSCU) 를 포함하며, 본 발명의 방법은 FSCU 에 의해 수행된다. 이것은 또한 차량에 FSCU 가 장착되지 않았을 경우, ECU 에 의해 제어될 수 있다.

FSCU 는 연료 시스템의 작동 조건 및 기능 파라미터를 관리할 수 있다. FSCU 는 일반적으로

● 연료 시스템의 기능을 제어하기 위한 수단을 갖고,

● 하나 이상의 연료 시스템 구성품과 연결되어 신호를 송신하거나 상기 하나 이상의 연료 구성품으로부터 신호를 수신하며,

● FSCU 로 신호를 송신하고/송신하거나 엔진 제어 장치 (ECU) 로부터 신호를 수신하는 하나 이상의 센서와 연결되고,

● ECU 와 전자적으로 및 양방향성으로 통신하도록 된다.

FSCU 는 바람직하게는 ECU 로부터 연료 시스템의 제어를 인계받은 (즉, ECU 가 더 이상 연료 시스템을 직접 제어하지 않음), ECU 와 상이한 독립형 제어기이다. FSCU 는 또한 ECU 에 대한 어떠한 연료 시스템 고장을 나타내기 위해 ECU 와 통신한다.

FSCU 는 바람직하게는 엔진의 정상 작동 및 과도 작동 조건 동안 연료 시스템에 통합된 모든 구성품의 작동을 제어하고, 작동 파라미터에 대한 데이타를 수용하며, 정보를 보내 구성품이 기능하게 한다. 일반적으로 이러한 제어는 이미 ECU 에 의해 또는 구성품-전용 전자 제어기 (예를 들어, 연료 펌프 관리를 위한 전용 제어기) 에 의해 이루어졌다. 연료 시스템 제어의 부담은 바람직하게는 FSCU 로 스위치된다.

또한, FSCU 는 연료 시스템에서 증기 관리를 제어할 수 있다. 연료 증기 캐니스터의 퍼징은 FSCU 의 제어하에 수행될 수 있다. 이러한 제어는 캐니스터와 엔진 공기 흡입 시스템 사이를 연결하는 퍼지 밸브 (예를 들어, 솔레노이드 작동기에 매립된 3 방향 스위칭 밸브) 를 통해 처리될 수 있다. 작동기는 엔진의 소정의 작동 조건하에 퍼지 밸브를 개방시켜 캐니스터와 공기 흡입 시스템을 연결시킴으로써 캐니스터를 통해 퍼지 기체 유동을 발생시킨다.

또한, FSCU 는 바람직하게는 차량 CAN 버스를 통해 ECU 와 통신하는 것이 유리한데, 이는 이러한 통신 매체는 전자 버그에 덜 민감하기 때문이다. 이러한 멀티플렉스 버스를 통해, ECU 는 FSCU 에 메시지를 보내 연료 펌프가, 다양한 속도의 연료 펌프가 제공될 경우 연료 펌프의 출력 압력을 제어하고, 차량 사고시 연료 펌프가 고장나게 하고, 증기 캐니스터의 퍼징을 제어하고, 주위 온도를 나타내고, 엔진 온도를 나타내고, OBD 센서와 같은 하나 이상의 센서로부터 정보를 요청할 수 있게 한다.

FSCU 가 예를 들어, 5 V 또는 심지어 3.3 V의 볼트를 갖는 저 전력 마이크로프로세서인 것이 바람직하다. 이러한 유형의 마이크로프로세서에는 128 킬로바이트의 ROM, 4 킬로바이트의 휘발성 메모리 및 2 킬로바이트의 비휘발성 메모리가 할당되는 것이 바람직하다.

특히, 연료 시스템은 상기 연료 유동을 제어하는 연료 펌프와 같은 다른 구성품을 포함하며, 즉 연료는 연료 탱크로부터 인출되고 연료 탱크로부터 연료 탱크 벽 중 개구부를 통해 배출된다.

연료 펌프는 FSCU 에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 연료 펌프는 본원에 그의 내용이 참고로 포함된 특허 출원 EP 05107665 호에 기재된 바와 같은 가변 속도/가변 압력 제어 프로그램을 통해 제어된다.

본 발명의 배후의 이론은 다음과 같다. 연료가 연료 탱크 밖으로 유동될 경우 (차량 엔진의 종말에 상응함) 연료 탱크에서 연료에 의해 비워진 부피는 바람직하게는 일반적으로 배기구를 통해 증발 배출 제어 시스템으로부터 들어온 상응하는 부피의 새로운 공기로 대체된다. 어떠한 탱크 변형을 방지하기 위하여, 오리피스를 통한 공기의 유동은 일반적으로 하기 관계식 1 에 따른 오리피스 부분에 따라 달라진다.

상기 식에서,

dV/dt: 공기 유동

A: 오리피스 섹션

Δp: 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차

ρ: 공기 밀도

오리피스 부분 A 의 변화는 일정한 공기 밀도 ρ 에 대해 Δp 를 차례로 변화시킨다. 즉, 일정한 연료 유동 (따라서 공기 유동) 의 조건하에 2 개의 상이한 시험 조건, 즉 (A1, Δp1) 및 (A2, Δp2) 과 함께 관계식 1 을 적용하면 하기 관계식 2 가 생성된다.

비율이 사용되기 때문에, 환경 변화에 대한 어떠한 의존성은 감소된다.

본 발명에 따른 방법은 매우 적은 누출에 대해서도 연속적인 누출 검출을 허용한다. 이것은 운전 사이클 동안, 엔진을 끌 필요없이 누출 검출 시험을 어떠한 시점에 개시할 수 있다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 OBD 시험에 포함된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 압력차 (Δp₁, Δp₂) 는 각각 시간 (T₁, T₂) 에서부터의 시간 간격 (ΔT) 후에 단지 1 회 측정된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서,

a) 상기 압력차 (Δp₁) 는 N (여기서, N 은 일정함) 측정의 한 결과를 수득하는 방식으로 시간 (T₁) 에서부터 개시하여 연속적인 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하고;

b) 상기 압력차 (Δp₂) 는 N (여기서, N 은 일정함) 측정의 한 결과를 수득하는 방식으로 시간 (T₂) 에서부터 개시하여 연속적인 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하고;

c) 상기 단계 a) 및 b) 에서 수득된 측정의 결과로부터 상기 압력차 (Δp₁, Δp₂) 의 N 비의 결과를 계산하고, N 필터된 비의 결과를 수득하는 방식으로 수치 필터를 이러한 N 비의 결과에 적용하고, 상기 필터된 비의 결과를 동일한 연료 시스템 (하지만 보정된 누출을 포함) 으로 수득된 N 기준 압력차의 비 (Δp_L) 의 결과와 비교한다.

본 발명의 또 다른 목적은

a) 연료 탱크;

b) 상기 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션을 갖는 오리피스;

c) 2 개 이상의 값 사이에 상기 제어된 섹션을 변화시키는 수단;

d) 상기 제어된 섹션의 2 개 이상의 값에서 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차를 측정하기 위한 수단;

e) 상기 단계 d) 에서 측정된 2 개의 압력차 사이의 비를 계산하고, 또한 상기 비와 동일한 연료 시스템 (하지만 보정된 누출을 포함) 및 대기로부터 수득된 기준 압력차의 비를 비교하기 위한 수단을 포함하는 누출 검출 수단이 장착된 연료 시스템이다.

바람직한 실시형태에 따르면, 제어된 섹션을 변화시키기 위한 수단은 바람직하게는 캐니스터와 대기 사이에 위치하고 또한 전술한 바와 같은 배기 밸브인 밸브에 포함된다.

또한, 본 발명은 정상 작동 동안 및 급유 동안 탱크를 배기시키고, 배기부를 제어하여 OBD 시험을 수행하게 하는 전술한 바와 같은 배기 밸브에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은

- 1 개 이상의 주입 오리피스 및 밸브를 통해 기체에 대해 상이한 유량을 갖는 2 개 이상의 유동 경로를 구비하는 하우징으로서, 하나의 유동 경로는 제 1 제한된 섹션 A1 (I) 이고, 다른 유동 경로는 제 2 제한된 섹션 (A2) (II)) 인 하우징과,

- 상기 하우징 내부에서 3 개의 위치 사이를 이동할 수 있는 가동부로서, 하나의 위치는 밸브를 통한 유동을 제한하지 않고, 다른 하나의 위치는 유동 경로 (I) 로 제한되며, 또 다른 하나의 위치는 유동 경로 (II) 로 제한되는 가동부를 포함하는 배기 밸브에 관한 것이다.

상이한 용액을 이용하여 상이한 유량/경로를 수득한다. 예를 들어, 하우징은 결국 상이한 크기의 3 개의 배출 오리피스, 그의 위치에 따라 이들 오리피스 중 하나, 2 개를 커버하는 또는 아무것도 커버하지 않는 가동부를 가질 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 가동부는 오리피스를 포함하며, 그의 위치 중 하나에서 기체가 그것 둘레로 거의 유량 제한없이 밸브를 통해 유동할 수 있고, 2 개의 다른 위치에서 기체가 밸브를 통해 기체의 관련된 유량 제한을 갖는 상기 오리피스를 강제로 통과하도록 하는 형상을 갖는다. 이들 2 개의 다른 위치 사이의 유량 변화는 하우징의 2 개의 배출 오리피스 (하나의 오리피스는 상기 위치 중 하나에서 가동부에 의해 폐쇄되고, 다른 오리피스는 개방됨) 를 통해 수득된다. 바람직하게는, 상기 오리피스는 상이한 크기를 가지며, 작은 오리피스는 항상 개방되고, 큰 오리피스는 그의 위치 중 하나에서 가동부에 의해 차단된다.

이러한 실시형태는 매우 적은 양의 이동 (가동부의 운동 및 그에 따른 하우징의 크기 및 밸브 그 자체의 크기) 의 이점을 제공하는 한편, 매우 높은 유량을 수용할 수 있다.

가동부는 어떠한 수단에 의해 이동할 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 가동부는, 예를 들어 솔레노이드에 의해서가 아닌 (스텝퍼 모터 (stepper motor) 와 같은) 단순한 기계 모터에 의해 이동되며, 이로써 비용과 관련하여 장점을 제공해준다.

바람직한 실시형태에 있어서, 밸브는 2 부분으로 된 하우징을 포함하고 그 내부에 가동부를 설치할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 2 부분은 다음과 같다.

- 2 개 이상의 오리피스를 포함하는 외부로서, 하나의 주입 오리피스를 통하여 기체 유동이 밸브로 들어갈 수 있고, 다른 배출 오리피스를 통하여 기체 유동이 밸브에 존재할 수 있으며, 상기 외부 하우징이 내부 부피를 한정하는 외부와,

- 상기 내부 부피내측에 배치된 내부로서, 가동부가 슬라이딩할 수 있으며, 외부 하우징의 주입 오리피스와 배출 오리피스 사이의 연결을 달성하는 2 개 이상의 오리피스를 가지는 내부.

상기 실시형태에 있어서, 내부는 활성 부분이며, 외부는 내부를 밀봉하기 위한 밀봉 표면을 제공한다. 하우징은 가동부가 용이하게 설치될 수 있도록 2 부분으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 외부 하우징은, 필요하다면, 요구되는 어떠한 유형의 필터 매체를 위한 하우징으로서 사용될 수 있다.

상기 실시형태에 따른 하우징의 2 부분은, 바람직하게는 이 2 부분이 용이하게 조립(분해)될 수 있도록 하는 방식으로 어떠한 수단에 의해 조립될 수 있다. 클립 또는 스냅 고정 연결함으로써 양호한 결과를 얻는다.

누출 기밀성 조립체 (leak tight assembly) 를 갖기 위하여, 적어도 하우징의 2 부분으로 된 조립체 사이에서 (실제 경우) 또한 하우징과 가동부 사이에서 본 발명의 밸브의 밀봉부를 사전에 확인하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에 있어서, 후자는 1 개 이상의 밀봉부 상에서 오버몰딩된다. 2 개의 밀봉부상에서 오버몰딩되는 것이 바람직하며, 여기서 하나의 밀봉부는 그 상부 표면상에 있고, 다른 밀봉부는 그 하부 표면상에 있다.

본 발명의 밸브는 어떠한 물질(들)로 제조될 수 있다. 적어도 하우징 및 가동부는 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다. 플라스틱은, 즉 경량이며, 틀 (금형) 에 용이하게 도입된다. 또한, 플라스틱의 사용으로, 예를 들어 상기한 밀봉부의 오버몰딩을 용이하게 한다. 보다 자세하게는, 하우징은 POM (폴리-옥시-메틸렌) 으로 제조될 수 있고, 퍽은 PA (폴리아미드) 로 제조될 수 있으며, 밀봉부는 고무 (NBR) 로 제조될 수 있다. 작동기 로드 및 하우징은 스테인리스 강으로 제조되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 5 에서는 본 발명을 설명하였지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 1 은 본 발명의 일실시형태에 따른 누출 검출 사이클의 순서도,

도 2 는 비-누출 경우 및 누출 경우 (보정된 누출 섹션, 예를 들어 OBD II 시험에서 적은 누출 검출을 위한 0.5 mm 직경의 오리피스에 대응함) 에 대한 각각의 비 (Δp_L) 에 대한 2 개의 기준 곡선 (A, B) 을 도시한 도면, 및

도 3 내지 도 5 는 연료 탱크와 대기 사이의 유동 경로를 제어된 방식으로 변하게 하는 전술한 바와 같은 밸브의 바람직한 일실시형태를 도시한 도면.

도 1 은 본 발명의 일실시형태에 따른 누출 검출 사이클의 순서도를 나타낸다.

누출 검출 사이클은 연료 탱크 및 이 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션 (A) 을 갖는 오리피스를 포함하는 연료 시스템에 대해 수행된다. 이 사이클은 단계 (1) 로 개시되는데, 이 단계에서 탱크를 나오는 연료의 유동 (F) 은 시험값 (F_test) 으로 설정되고, 섹션 (A) 은 시간 (T₁) 에서 값 (A₁) 으로 설정된다.

전체 누출 검출 사이클 동안, 연료 유동은 연료 시스템 제어 장치 (FSCU) 에 의해 제어된다.

단계 (2) 에서, 시간 (T₁) 으로부터의 시간 간격 (ΔT) 후에 연료 탱크 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₁) 가 측정된다.

단계 (2) 에서의 측정값이 제 1 발생값 (occurrence) 에 대응하는 조건 (단계 (3) 에서 입증됨) 에서, 단계 (4) 에서 상기 압력차 (Δp₁) 가 기록되고, 단계 (5) 에서, 제어된 섹션 (A) 은 시간 (T₂) 에서 값 (A₁) 과 상이한 값 (A₂) 으로 설정된다. 이 누출 사이클은 단계 (5) 에서부터 단계 (2) 로 다시 처리되고, 여기서 시간 (T₂) 으로부터 동일한 시간 간격 (ΔT) 후에 압력차 (Δp₂) 를 측정한다.

그 후, 단계 (3) 에서의 조건이 더이상 충족되지 않기 때문에, 단계 (6) 이 수행되며, 이 단계에서 비 (Δp₂/Δp₁) 가 계산되고, 이 비는 동일한 연료 시스템 (그러나, 보정된 누출을 포함함) 으로 수득된 기준 압력차의 비 (Δp_L) 와 비교된다.

비 (Δp₂/Δp₁) 가 기준 비 (Δp_L) 보다 크면, 단계 (7) 가 처리되고, 이 단계에서 누출 검출 정보를 FSCU 로 전달하지 않는다. 비 (Δp₂/Δp₁) 가 기준 비 (Δp_L) 이하이면, 단계 (8) 가 처리되고, 이 단계에서 누출 검출 정보를 FSCU 로 전 달한다.

이 누출 검출 사이클은 단계 (9) 에서 종결된다.

도 2 에서는 비-누출 경우 및 누출 경우 (보정된 누출 섹션, 예를 들어 OBD II 시험에서 적은 누출 검출을 위한 0.5 mm 직경의 오리피스에 대응함) 에 대한 각각의 비 (Δp_L) 에 대한 2 개의 기준 곡선 (A, B) 을 도시하였다. 축 (13) 은 시간을 나타내고 축 (14) 은 압력차의 비를 나타낸다. 시간 (T_m) 에서 곡선 (B) 상의 기준 비 (Δp_L) 를 측정비 (Δp₂/Δp₁) 와 비교한다. 이 경우, 기준 비 (Δp_L) 가 측정비 (Δp₂/Δp₁) 보다 크며, 즉 연료 시스템에서 보정된 누출보다 많은 누출이 존재한다.

도 3 내지 도 5 에서는 연료 탱크와 대기 사이의 유동 경로를 제어된 방식으로 변하게 하는 전술한 바와 같은 밸브의 바람직한 일실시형태를 도시하였다.

상기 밸브는,

- 직경이 약 1 mm 인 소형 오리피스 (4) 를 갖는 퍽으로 된 차단 플레이트 형태인 가동부 (8) 를 이동시키는 스텝퍼 모터 또는 솔레노이드 (1),

- 캐니스터 (도시되지 않음) 에 연결된 주입 포트 (5) 와 2 개 이상의 배출 오리피스 (11) 를 구비한 외부 하우징 (9) 으로서, 바람직하게는 어떠한 위치에 대해 충분한 용량을 갖는 밸브의 외부에 공동 유동 경로를 위한 다중 배출 오리피스를 포함하는 외부 하우징, 및

- 하부가 개방되어 주입 포트 (오리피스) 를 한정하고 또한 여러 개의 배출 오리피스, 즉 큰 크기 (약 8 mm X 12 mm의 크기; 단지 최대 조건에서 적절한 유동을 위한 충분한 면적을 필요로 함) 로 된 2 개 이상의 배기구 (2) 및 약 1 mm 직경의 1 개 이상의 작은 크기로 된 누출 오리피스 (3) 를 구비하는 내부 하우징 (10) 을 포함한다.

내부 하우징 (10) 에는 외부 하우징 (9) 내에 클리핑 (스냅 고정) 되게 하는 유지 클립 (6) 이 설치된다. 내부 하우징은 하부에 있는 클립 또는 함께 내부 하우징을 유지하는 상부에 있는 클립을 구비할 수 있다.

밸브내에는 상부 및 하부 하우징 (9, 10) 에 대해 퍽 (8) 을 밀봉시키고 또한 이 상부 및 하부 하우징 (9, 10) 을 함께 밀봉시키는 밀봉부 (7) 가 있다.

상기 밸브는 도 3 내지 5 에 각각 도시된 3 개의 위치를 갖는다.

- 도 3 에서, 배기구 (2) 는 퍽 (8) 및 그의 밀봉부 (7) 에 의해 차단되지만, 그럼에도 불구하고 도면에서 굵은 선 및 화살표로 나타낸, 기체를 위한 2 개의 유동 경로가 존재하며, 하나의 유동 경로는 제한된 오리피스 (3) 로 직접 통하고, 다른 유동 경로는 퍽 (8) 의 오리피스 (4) 를 먼저 통과한 후 배기구 (2) 를 통과한다. 이 위치는 본원에 기재된 OBD 시험의 대형 오리피스에 대응하며 그리하여 많은 누출 경로에 대응한다.

- 도 4 에서, 퍽은 상부 시이트로부터 이동하여, 배기구 (2) 를 해방시키고 또한 기체가 퍽 주변에서 밸브의 주입 포트 (5) 로부터 본질적으로 상기 배기구 (2) 를 통해 배출 포트 (11) 로 자유롭게 유동하도록 한다 (누출 오리피스 (3, 4) 도 해방되어 있으나 이를 통한 유동은 무시할만함). 이는 본래 비동력 상태의 밸브이다. 작동기는 이 위치에서 휴지하도록 구성될 것이다. 솔레노이드 작동기가 사용되면, 이 솔레노이드 작동기에 내장된 스프링을 구비하여 휴지 동안 이러한 상태가 유지되는 것이 바람직하다. 스텝퍼 모터가 사용되면, 프로그램된 위치로 되돌아 가야할 것이다. 이는 밸브가 시험을 수행하지 않는 동안, 즉 탱크의 정상 작동 (기능) 동안 또한 급유되는 동안의 상태이다. 또한, 이는 작동기가 고장 또는 정지될 경우, 내부의 디폴트 (default) 위치이다.

- 도 5 에서, 퍽 (8) 은 외부 하우징 (9) 상에 (밀봉부 (7) 에 의해 밀봉되어) 안착되어, 오리피스 (4) 를 통한 적은 누출 유동 경로를 제외하고는 상기 외부 하우징 (9) 과 내부 하우징 (10) 사이의 연결을 차단한다. 주입 포트 (5) 를 통해 밸브로 들어가는 기체 유동은 이러한 오리피스 (4) 를 통해 강제되어, 본질적으로 배기구 (2) 를 통해 밸브 배출구 (11) 에 이를 것이다. 이러한 위치는 본원에 기재된 OBD 시험의 소형 오리피스에 대응하며, 그에 따라 적은 누출 경로에 대응한다.

Claims

연료 탱크, 및 이 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션을 갖는 오리피스를 포함하는 연료 시스템에서 누출을 검출하는 방법으로서, 이 방법은,

a) 제어된 섹션을 시간 (T₁) 에서 값 (A₁) 으로 설정하고, 연료 탱크를 나오는 일정한 연료 유동에 대해 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₁) 를 시간 (T₁) 에서부터 적어도 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하는 단계;

b) 제어된 섹션을 시간 (T₂) 에서 값 (A₂) 으로 설정하고, 동일한 일정한 연료 유동에 대해 연료 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차 (Δp₂) 를 시간 (T₂) 에서부터 적어도 동일한 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하는 단계;

c) 상기 압력차 (Δp₁, Δp₂) 의 비를 계산하고, 동일한 연료 시스템 (하지만, 보정된 누출을 포함) 으로 수득된 기준 압력차의 비 (Δp_L) 와 비교하는 단계; 및

d) 상기 단계 c) 에서 계산된 상기 비가 상기 기준 비 (Δp_L) 보다 작으면, 상기 보정된 누출보다 많은 누출이 검출되는 단계에 따라 실시되는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 시스템은 캐니스터 및 전자 제어식 전기기계 밸브를 포함하는 증발 배출 제어 시스템을 포함하며, 제어된 섹션의 오리피스는 연료 탱크와 캐니스터 사이에 존재하고, 상기 제어된 섹션은 상기 전기기계 밸브에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 밸브는 3 개 이상의 구멍을 포함하는 정적 외부 하우징, 및 이 외부 하우징의 일차 축선을 따라 이동하고 또한 밸브 중 하우징의 3 개 이상의 포트의 구멍으로 한정되는 적절한 구멍을 포함하는 가동 내부 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제어된 섹션의 오리피스는, 캐니스터의 배기구와 대기 사이에 존재하고, 또한 정상 기능 동안 및 급유 동안 탱크를 배기시키도록 배기 밸브에 의해 제어되는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 시스템은 연료 시스템 제어 장치 (FSCU) 를 포함하고, 단계 a) 내지 d) 는 FSCU 에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 연료 시스템은 연료 펌프를 포함하고, 상기 연료 유동은 상기 FSCU 에 의해 제어되는 상기 연료 펌프에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 연료 펌프는 가변 속도/가변 압력 제어 프로그램을 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력차 (Δp₁, Δp₂) 는 각각 시간 (T₁, T₂) 에서부터 시간 간격 (ΔT) 후에 단지 1 회만 측정되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

a) 상기 압력차 (Δp₁) 는 N (여기서, N 은 일정함) 측정의 한 결과를 수득하는 방식으로 시간 (T₁) 에서부터 개시하여 연속적인 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하고;

b) 상기 압력차 (Δp₂) 는 N (여기서, N 은 일정함) 측정의 한 결과를 수득하는 방식으로 시간 (T₂) 에서부터 개시하여 연속적인 시간 간격 (ΔT) 후에 측정하고;

c) 상기 단계 a) 및 b) 에서 수득된 측정의 결과로부터 상기 압력차 (Δp₁, Δp₂) 의 N 비의 결과를 계산하고, N 필터된 비의 결과를 수득하는 방식으로 수치 필터를 이러한 N 비의 결과에 적용하고, 상기 필터된 비의 결과를 동일한 연료 시 스템 (하지만 보정된 누출을 포함) 으로 수득된 N 기준 압력차의 비 (Δp_L) 의 결과와 비교하는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 내장 진단 (OBD) 시험에 포함되는 것을 특징으로 하는 누출을 검출하는 방법.
a) 연료 탱크;

b) 상기 탱크와 대기 사이의 제어된 섹션을 갖는 오리피스;

c) 2 개 이상의 값 사이에 상기 제어된 섹션을 변화시키는 수단;

d) 상기 제어된 섹션의 2 개 이상의 값에서 탱크의 내부와 대기 사이의 압력차를 측정하기 위한 수단;

e) 상기 단계 d) 에서 측정된 2 개의 압력차 사이의 비를 계산하고, 또한 상기 비와 동일한 연료 시스템 (하지만 보정된 누출을 포함) 및 대기로부터 수득된 기준 압력차의 비를 비교하기 위한 수단을 포함하는 누출 검출 수단이 장착된 연료 시스템.
제 11 항에 있어서, 제어된 섹션을 변화시키기는 수단은, 캐니스터와 대기 사이에 위치하고 또한 정상 작동 동안 및 급유 동안 탱크를 배기시키는 배기 밸브인 밸브에 포함되는 연료 시스템.
제 4 항에 따른 방법 및 제 12 항에 따른 연료 시스템에 적합한 배기 밸브로서,

- 1 개 이상의 주입 오리피스 및 밸브를 통해 기체에 대해 상이한 유량을 갖는 2 개 이상의 유동 경로를 구비하는 하우징으로서, 하나의 유동 경로는 제 1 제한된 섹션 A1 (I) 이고, 다른 유동 경로는 제 2 제한된 섹션 (A2) (II)) 인 하우징과,

- 상기 하우징 내부에서 3 개의 위치 사이를 이동할 수 있는 가동부로서, 하나의 위치는 밸브를 통한 유동을 제한하지 않고, 다른 하나의 위치는 유동 경로 (I) 로 제한되며, 또 다른 하나의 위치는 유동 경로 (II) 로 제한되는 가동부를 포함하는 배기 밸브.
제 13 항에 있어서,

- 가동부는 오리피스를 포함하고, 그의 위치 중 하나에서 기체는 가동부 주변에서 거의 유량 제한없이 밸브를 통해 유동할 수 있는 형상을 갖고;

- 하우징의 2 개의 배출 오리피스는 상이한 크기로 되어 있으며, 작은 오리피스는 항상 개방되어 있고, 큰 오리피스는 그의 위치 중 하나에서 가동부에 의해 차단되는 배기 밸브.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 가동부는 스텝퍼 모터에 의해 이동되는 배기 밸브.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징은,

- 2 개 이상의 오리피스를 포함하는 외부로서, 하나의 주입 오리피스를 통하여 기체 유동이 밸브로 들어갈 수 있고, 다른 배출 오리피스를 통하여 기체 유동이 밸브에 존재할 수 있으며, 상기 외부 하우징이 내부 부피를 한정하는 외부와,

- 상기 내부 부피내측에 배치된 내부로서, 가동부가 슬라이딩할 수 있으며, 외부 하우징의 주입 오리피스와 배출 오리피스 사이의 연결을 달성하는 2 개 이상의 오리피스를 가지는 내부의 2 부분으로 있는 배기 밸브.