KR20120007485A - 연료 탱크 증기 릴리프 밸브 및 연료 증기 유동 제어 방법 - Google Patents

연료 탱크 증기 릴리프 밸브 및 연료 증기 유동 제어 방법

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Abstract

다이어프램 작동형 압력 반응식 밸브가 제공된다. 상기 밸브의 유입부는 연료 탱크의 증기 라인에 연결되고, 밸브 챔버는 저장 캐니스터와, 엔진의 공기 흡입 매니폴드측 퍼지 제어 밸브에 연결된다. 상기 다이어프램은, 엔진의 퍼지 제어 밸브로부터 고진공이 유도되는 경우에, 챔버 안에 배치된 밸브 부재에 가해지는 탄성 편향을 변화시켜 탱크로부터의 증기 라인을 폐쇄하도록 작동 가능하다. 추출용 우회로에 의해 탱크로부터 밸브 챔버로 증기 유동이 지속적으로 추출될 수 있다.

Description

연료 탱크 증기 릴리프 밸브 및 연료 증기 유동 제어 방법{FUEL TANK VAPOR RELIEF VALVE AND METHOD OF MAKING SAME}
본 발명은 연료 탱크로부터 엔진 공기 유입부 및 저장 캐니스터(canister)로 유동하는 연료 증기의 제어에 관한 것이다.
대기로의 연료 증기 방출을 방지하기 위한 공지된 시스템이 도 2에 도시되어 있다. 여기서, 연료 탱크(1)로부터의 증기는 도관(2)을 통해 도관 결합부(3)로 유동해 가는데, 이 도관 결합부(3)는 전기 작동식 퍼지 제어 밸브(4) 및 저장 캐니스터(5)에 연결되며, 상기 저장 캐니스터(5)는 전기 작동식 밸브(6)를 통해 대기에 연결된다. 상기 밸브(4)는 엔진 컴퓨터(7)에 의해 전기적으로 제어되며, 도면 부호(8)로 표시된 차량 엔진의 공기 흡입 매니폴드에 그 출구가 연결되어 있다.
작동에 있어, 엔진 시동 및 퍼지 제어 밸브(4)의 개방 시, 도 2의 공지된 시스템(2)은 결합부(3)를 통해 연료 탱크와 저장 캐니스터 양자로부터 증기를 뽑아낸다. 그러나, 이러한 것은 저장 캐니스터의 퍼지 작용에 영향을 미치며, 또한 연료 탱크 내부를 고진공화시킬 수도 있다.
또한, 도 2의 공지된 시스템(2)은, 공기 유입 억제가 높거나 진공이 높은 주기 동안에는 캐니스터로부터의 한정된 유동으로 인해 연료 탱크가 고진공화됨으로써 탱크 내 연료의 증발이 증가될 수 있다는 단점을 갖는다.
따라서, 탱크로부터의 연료 증기의 유동을 제어하는 방법 또는 수단으로서, 대기로의 연료 방출을 방지하면서 엔진의 공기 흡입 매니폴드로의 유동 공급이 가능하고, 시스템 구성 요소의 손상을 방지하는 방법 또는 수단이 요구되어 왔다.
본 발명은, 증기 방출 제어 시스템의 연료 증기 배출 라인에 배치되어, 엔진의 공기 유입 유도 시에 연료 탱크 내부의 진공화를 방지하면서도, 퍼지 밸브가 폐쇄될 때는 저장 캐니스터로의 비교적 높은 연료 증기 유동을 허용하는 압력 격차 반응식 제어 밸브(pressure differential responsive control valve)를 제공한다.
본 발명의 밸브는 탱크 증기 라인으로부터의 밸브 챔버 유입구에 탄성 편향 밸브를 제공하며, 상기 챔버는 엔진의 공기 흡입 매니폴드로의 제 1 유출구와 퍼지 밸브를 통해서 개방 연통되어 있고, 저장 캐니스터로의 제 2 유출구와도 개방 연통되어 있다. 상기 밸브에서의 탄성 편향은, 밸브 챔버 내부 압력과 대기압 사이의 압력 격차에 대해 반응하는 압력 반응식 다이어프램에 의해 변화된다. 본 발명의 밸브는 엔진이 유도하는 높은 진공에 반응하여 연료 탱크로부터의 배출 라인을 폐쇄하도록 탄성 편향됨으로써 연료 탱크로부터의 증기 유동을 감소시키나, 그럼에도 캐니스터와 엔진 유입 증기 퍼지 밸브 사이의 개방 연통은 계속 유지시킨다. 연료 탱크 안에서의 증기압 형성을 방지하기 위해 추출로가 제공된다.
본 발명은, 엔진 가동 및 엔진 휴지 상태 중에 엔진의 공기 흡입 매니폴드측 유입부 및 저장 캐니스터로의 연료 탱크 증기의 유동을 제어하는 압력 반응식 제어 밸브를 제공하며, 따라서 캐니스터의 퍼지율을 증가시키고 또 탱크로부터 엔진으로의 급격한 증기 유입을 감소시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 채용된 밸브의 단면을 포함하여 연료 방출 제어 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 증기 방출 제어 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 1을 참조하면, 연료 증기 방출을 제어하기 위한 시스템이 전체적으로 도면 부호(10)로 표시되어 있다. 이 연료 증기 방출 제어 시스템(10)은 전체적으로 도면 부호(12)로 표시된 압력 반응식 증기 배출 밸브를 포함한다. 이 압력 반응식 증기 배출 밸브(12)는, 연료 탱크(15)로부터 연료 증기를 공급받도록 연결된 증기 유입로(14)를 구비한다. 밸브(12)는, 밸브 본체(22) 내에 형성된 밸브 챔버(20)와 각각 개방 연통 상태인 퍼지측 유동 유출로(16) 및 증기 저장측 유출로(18)를 갖는다.
퍼지측 유출로(16)는 엔진 컴퓨터(26)에 의해 제어되는 전기 작동식 퍼지 제어 밸브(24)에 연결되어 있으며, 상기 밸브(24)는 도면 부호(28)로 표시된 엔진의 공기 흡입 매니폴드로의 유동을 제어한다.
증기 저장측 유출로(18)는 저장 캐니스터(30)에 연결되어 있다. 이 저장 캐니스터(30)는 캐니스터(30)에 저장되어 있던 증기가 빠질 때 밸브(32)를 통해 퍼지용 대기(atmospheric purge air)를 수용하도록 작용 가능하다. 상기 밸브(32)는 먼지 제거용 필터를 포함하며 내장 상태에서의 진단(O.B.D. : on-board diagnostics)을 위해 사용되는데, 진단 시험이 실행될 때를 제외하고는 보통 개방되어 있다.
밸브 챔버(20)의 벽 일부는 압력 반응 부재에 의해 형성되어 있는데, 이 압력 반응 부재는 가요성의 증기 불투과성 다이어프램(34)인 것이 바람직하다. 상기 다이어프램(34)은 환대(38)(annulus) 형태의 이동 제한 면을 구비하는 지지판(36)을 포함한다.
증기 유입로(14)는 바람직하게는 챔버(20)로의 유입구를 형성하는 밸브 시트(40)를 구비하며, 밸브 부재(42)가 밸브 시트(40)에 대해 맞춰지며, 밸브 부재(42)에는 안내봉(pilot) 또는 가이드(44)가 부착되어 있다. 이 가이드(44)는 유입로(14) 내로 연장되어 그 이동이 안내되므로, 밸브 시트(40)에 대한 정렬 상태가 보장된다. 본 바람직한 실시예에서, 밸브 부재(42)는 밸브 시트로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 돌출부(46) 형태의 이동 제한 면을 갖는데, 이에 의해 밸브 시트로부터 멀어지는 방향에서의 밸브 부재(42)의 이동이 제한될 수 있다. 즉, 돌출부(46)가 다이어프램의 지지판(36)과 접촉함으로써 밸브 부재(42)의 이동을 제한한다.
밸브 부재에 밸브 시트 쪽 방향의 편향력을 가하기 위한 수단이 코일 스프링(48) 형태로 제공된다. 이 코일 스프링(48)의 상단부는 밸브 부재(42)에 대해 맞춰지며 그 하단부는 지지판(36)에 대해 맞춰진다. 이 구조에서 다이어프램(34)과 지지판(36)의 운동에 의해 스프링(48)의 길이가 변화되면 밸브 부재(42)에 가해지는 편향력도 변화됨을 알 수 있다.
본 실시예에서는, 스프링(48)이 "수축 한계"에 도달하거나 코일과 코일 사이의 간극이 완전히 폐쇄되기 전에, 상부의 챔버 벽을 둘러싸는 밸브 시트(40)에 환대(38)가 접촉한다. 이것은 정상적인 작동 시에 밸브가 추구하는 상태이다. 밸브 부재(42)가 시트(40)에 대해 제어된 위치로 편향되면, 탱크 내에 챔버(20)에 대한 압력 차이가 유발되어 챔버(20)로의 증기 유동이 증가된다.
다이어프램의 지지판(36) 대향 측면, 즉 도 1에서의 다이어프램 저면은 다이어프램이 챔버(20) 내 압력 변화에 반응하도록 통기구(50)를 통해 대기에 통기되어 있다.
밸브 부재(42)가 밸브 시트(40)에 대해 안착될 때 소량 또는 제한된 양의 증기가 유입로(14)로부터 밸브 챔버(20) 내로 그리고 유출로(16) 밖으로 유동될 수 있도록 추출로가 제공된다. 본 바람직한 실시예에서는 밸브 시트(40)에 형성된 노치(52)에 의해 추출로가 구성되나, 추출로는 유입로(14)와 챔버(20) 사이에서 밸브 본체(22)에 다른 방식으로 형성될 수도 있다.
다이어프램(34)의 면적과 스프링(48)의 스프링 상수는, 작동 중에 다이어프램을 가로지르는 압력 격차가 수주 2 인치(50.8 mm H2O)보다 클 때에도 밸브 부재(42)를 밸브 시트(40)와 접촉 상태로 유지시키기에 충분한 힘을 제공하도록 선택된다. 이에 의해, 엔진 작동 중에는 엔진의 공기 유입부에서의 진공에 의해 저장 캐니스터로부터 그리고 추출로(52)를 통해 증기가 유입되며, 따라서 차량 연료 탱크(15) 내에서의 진공 형성이 방지된다.
대기 온도가 상승되어 연료 탱크 내부의 증기 양압이 증가되는 경우에는 증가된 증기압에 의해 밸브 부재(42)가 밀려 캐니스터로의 증기 유동이 허용되고 또 이때 엔진이 가동되고 있다면 엔진으로의 증기 유동도 허용된다.
이렇게 본 발명은, 엔진 가동 및 엔진 휴지 상태 중에 엔진의 공기 흡입 매니폴드측 유입부 및 저장 캐니스터로의 연료 탱크 증기의 유동을 제어하는 압력 반응식 제어 밸브를 제공하며, 따라서 캐니스터의 퍼지율(purge rate)을 증가시키고 또 탱크로부터 엔진으로 증기가 쇄도하는 것을 감소시킨다.
도시된 실시예에 대해 본 발명이 전술되었으나, 본 발명은 변형 및 변경이 가능하고 하기의 청구항에 의해서만 제한된다.
10 : 연료 증기 방출 제어 시스템 12 : 압력 반응식 증기 배출 밸브
14 : 증기 유입로 15 : 연료 탱크
16 : 퍼지측 유출로 18 : 증기 저장측 유출로
20 : 밸브 챔버 22 : 밸브 본체
24 : 퍼지 제어 밸브 30 : 저장 캐니스터
34 : 다이어프램 40 : 밸브 시트
48 : 스프링(편향 수단) 52 : 노치(추출로)

Claims (2)

  1. 연료 탱크 증기 릴리프 밸브에 있어서,
    ⓐ 연료 탱크에 연결되도록 구성되는 밸브 시트(40)를 형성하는 증기 유입구와, 캐니스터측 유출구와, 퍼지측 유출구를 구비하는 밸브 챔버(20)를 형성하며, 상기 캐니스터측 유출구 및 퍼지측 유출구 각각이 상기 밸브 챔버와 개방 연통되어 있는 밸브 본체(22)와,
    ⓑ 일 측면이 상기 밸브 챔버의 벽의 일부를 형성하고, 상기 일 측면에 대향하는 타 측면이 대기에 통기되며, 상기 밸브 챔버 내의 압력 변화에 반응하여 이동할 수 있는 압력 반응식 부재와,
    ⓒ 상기 밸브 챔버 내에 배치되며, 상기 밸브 시트에 안착되는 제 1 위치와 상기 밸브 시트로부터 분리되는 제 2 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 부재(42)와,
    ⓓ 상기 제 1 위치 쪽으로 상기 밸브 부재에 편향력을 가하는 편향 수단을 포함하며,
    상기 압력 반응식 부재는, 상기 밸브 챔버 내의 압력이 감소함에 따라 상기 편향력이 증가하도록, 상기 압력 반응식 부재의 이동에 반응하여 상기 편향력을 변화시키도록 작동 가능한
    연료 탱크 증기 릴리프 밸브.
  2. 연료 탱크로부터 저장 캐니스터 및 엔진 공기 유입부로의 연료 증기 유동을 제어하는 방법에 있어서,
    ⓐ 개방된 제 1 및 제 2 포트와, 밸브 시트(40)를 갖는 제 3 포트를 내부에 구비하는 밸브 챔버를 갖는 밸브 본체(22)를 제공하는 단계와,
    ⓑ 상기 밸브 챔버 내에 이동 가능한 밸브 부재(42)를 배치하고, 상기 밸브 부재를 상기 밸브 시트와의 접촉 방향으로 편향시키는 단계와,
    ⓒ 압력 반응식 부재로 상기 밸브 챔버의 벽 일부를 형성하고, 상기 밸브 챔버 내의 압력이 감소함에 따라 상기 편향이 증가하도록, 상기 압력 반응식 부재의 이동에 의해 상기 편향을 변화시키는 단계와,
    ⓓ 상기 제 1 포트를 엔진 퍼지 밸브에 연결하고, 상기 제 2 포트를 저장 장치에 연결하며, 상기 제 3 포트를 연료 탱크(15)의 증기 배출구에 연결시키는 단계를 포함하는
    연료 증기 유동 제어 방법.
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