KR20220016564A - 자동차용 연료탱크 밀폐밸브 - Google Patents

자동차용 연료탱크 밀폐밸브 Download PDF

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KR20220016564A
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fuel tank
sealing valve
fixing groove
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KR1020200096617A
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김탁군
류부열
전현도
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 밀폐밸브의 플런저를 상하로 직선 운동하는 제1플런저와 코어의 플런저 회전경로를 따라 회전 운동하는 제2플런저가 결합된 구조로 채택하여, 전원 미인가 상태에서 플런저의 열림 및 닫힘 위치가 기계식 고정 방식으로 유지될 수 있도록 함으로써, 코일에 전류가 계속 공급되는 것을 차단하여 배터리 방전을 방지할 수 있고, 플런저 및 밸브체 등이 열림 및 닫힘 위치에 안정적으로 고정되어 밸브 성능 향상 및 내구성 향상을 도모할 수 있도록 한 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 연료탱크 밀폐밸브{FUEL TANK ISOLATION SOLENOID VALVE FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 연료탱크 밀폐밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크 내의 증발가스를 차단하기 위한 전기식 밀폐밸브의 열림 및 닫힘 상태가 기계식 고정 방식으로 유지될 수 있도록 한 자동차용 연료탱크 밀폐밸브에 관한 것이다.
첨부한 도 1을 참조하면, 자동차용 연료탱크(10)에는 연료 증발가스를 수집하여 엔진(30)의 연소실로 연소 가능하게 퍼지시키는 캐니스터(20, canister)가 연결된다.
이를 위해, 상기 캐니스터(20)의 입구(21)와 연료탱크(10) 간에 배출라인(13)이 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 출구(22)와 엔진 흡기덕트(31) 간에 퍼지라인(14)이 연결된다.
또한, 상기 캐니스터(20)에는 증발가스를 흡착하여 포집하는 포집체(미도시됨)가 내장되고, 포집체에서 증발가스를 포집하고 남은 정화 공기를 외부로 배출시키기 위한 배출포트(23)가 구비되어 있다.
따라서, 상기 연료탱크(10) 내의 연료가 연료펌프(11)의 구동에 의하여 연료공급라인(12)을 따라 엔진(30)으로 연소 가능하게 공급될 뿐만 아니라, 상기 연료탱크(10) 내의 연료로부터 증발된 증발가스가 배출라인(13)을 통하여 캐니스터(20)에 포집된 후 엔진 흡기부압에 의하여 퍼지라인(14)을 따라 엔진(30)으로 연소 가능하게 공급될 수 있다.
그러나, 하이브리드 차량, 특히 플러그인 하이브리드 차량(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)의 경우에는 구동모터의 구동에 의한 EV 주행모드로 주로 주행함에 따라, 상기 캐니스터(20)에 증발가스가 최대로 포집된 경우 연료탱크(10)로부터 계속 유입되는 증발가스를 포집할 수 없는 한계가 있다.
물론, 하이브리드 차량이 엔진이 구동되는 HEV 주행모드로 전환되면, 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 엔진으로 연소 가능하게 퍼지되지만, 차량 주정차시 그리고 EV 주행모드시 연료탱크(10)로부터 캐니스터(20)의 포집 한계를 초과하는 증발가스가 계속 유입된다.
이에, 상기 캐니스터(20)에 증발가스가 최대로 포집된 상태에서 연료탱크(10)로부터 증발가스가 캐니스터(20)로 계속 유입되면, 캐니스터(20)의 포집 한계를 초과한 증발가스는 포집되지 못하고 배출포트(23)를 통하여 대기로 배출됨에 따라, 대기 오염이 초래되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로서, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 연료탱크(10)와 캐니스터(20)의 입구(21) 간을 연결하는 배출라인(13)에 연료탱크(10)로부터 캐니스터(20)로 증발가스가 흐르는 것을 차단하거나 허용하기 위하여 개폐되는 밀폐밸브(200)가 장착되고 있다.
상기 밀폐밸브(200)는 전원 인가시 열림 작동되는 솔레노이드 타입으로서, 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 엔진 구동시 또는 연료탱크에 대한 연료 주유시에만 열림 작동된다.
보다 상세하게는, 상기 밀폐밸브(200)는 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 엔진 구동시 제어기(예, ECU : Engine Contol Unit)의 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동되거나, 또는 주유시 제어기(예, BCM : Body Control Unit)의 제어 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동된다.
이에, 상기 밀폐밸브(200)가 닫힘 상태로 유지되면, 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 흐르지 못하고 연료탱크(10) 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터(20)를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
반면, 상기 밀폐밸브(200)가 엔진 구동시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되고, 포집된 증발가스가 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
또는, 상기 밀폐밸브(200)가 연료탱크에 대한 주유시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되는 동시에 상기 연료탱크(10) 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
이때, 사용자가 차량 실내의 주유버튼을 누르면, 상기 제어기(예, BCM : Body Control Unit)에서 연료탱크 내의 내압 해소를 위한 밀폐밸브(200)의 열림 작동을 확인한 후, 전동식 연료도어(40)를 오픈시키는 제어를 하게 된다.
여기서, 종래의 밀폐밸브에 대한 구성 및 작동 흐름을 도 3 내지 도 5를 참조로 살펴보면 다음과 같다.
상기 밀폐밸브(200)는 외관상 어퍼 케이스(210)와 로워 케이스(230)가 서로 결합된 형상을 갖는다.
상기 로워 케이스(230)의 내부에는 연료탱크와 연통되는 제1통로(231) 및 캐니스터와 연통되는 제2통로(232)가 형성되고, 상기 제1통로(231)와 제2통로(232)의 경계부에는 밸브체(217)에 의하여 개폐되는 개폐통로(233)가 형성된다.
상기 어퍼 케이스(210)의 내벽부에는 코일(211)이 권취된 중공형의 보빈(212)이 장착되고, 보빈(212)의 내부에는 코어(213)가 장착된다.
또한, 상기 코어(213)에는 하부가 개방된 플런저 승강통로(214)가 형성되는 바, 이 플런저 승강통로(214) 내에 플런저(215)가 승강 가능하게 배치된다.
또한, 상기 플런저(215)에는 하부가 개방된 밸브 승강통로(216)가 형성되는 바, 이 밸브 승강통로(216) 내에 상기 개폐통로(233)를 개폐시키기 위한 밸브체(217)가 승강 가능하게 배치된다.
또한, 상기 밸브체(217)에는 증발가스가 통과할 수 있도록 증발가스 통로(218)가 상하로 관통 형성된다.
이때, 상기 코어(213)의 저면과 상기 플런저(215)의 하단부 사이에 제1스프링(219)이 연결되고, 상기 밸브체(217)의 저면과 상기 개폐통로(233) 사이에 제2스프링(220)이 연결된다.
밀폐밸브의 닫힘 동작
도 3을 참조하면, 상기 코일(211)에 전원이 미인가되면 상기 제1스프링(219)의 인장방향 탄성복원력에 의하여 상기 플런저(215)가 하강하는 동시에 플런저(215)가 밸브체(217)를 하방향으로 가압하게 되어, 밸브체(217)가 제2스프링(220)을 압축시키면서 개폐통로(233)를 차단하게 됨으로써, 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터로 흐르지 못하는 밀폐밸브(200)의 닫힘이 이루어진다.
이에, 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 상태에서 상기 밀폐밸브(200)가 닫힘 상태로 유지됨으로써, 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 흐르지 못하고 연료탱크(10) 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터(20)를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
밀폐밸브의 열림 동작
도 4를 참조하면, 상기 코일(211)에 전원이 인가되면 상기 플런저(215)가 자기 인력에 의하여 코어(213)의 플런저 승강통로(214)를 따라 순간적으로 상승하게 되어, 1차적으로 상기 플런저(215)와 밸브체(217) 사이에 틈새 통로가 형성된다.
이에, 연료탱크 내의 증발가스가 상기 로워 케이스(230)의 제1통로(231)와, 상기 플런저(215)와 밸브체(217) 사이에 형성된 틈새통로와, 상기 밸브체(217)의 증발가스 통로(218)와, 상기 로워 케이스(230)의 제2통로(232)를 차례로 흐르게 됨으로써, 제2통로(232)와 연결된 캐니스터로 증발가스가 포집 가능하게 흐르게 된다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2스프링(220)의 인장방향 탄성복원력에 의하여 상기 밸브체(217)가 플런저(215)의 밸브 승강통로(216)를 따라 상승하여 상기 개폐통로(233)가 개방되는 상태가 됨으로써, 연료탱크 내의 증발가스가 상기 로워 케이스(230)의 제1통로(231)와 개폐통로(233)와 제2통로(232)를 차례로 통과하여 캐니스터로 포집 가능하게 흐르게 된다.
이에, 하이브리드 차량의 엔진 구동시 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되고, 포집된 증발가스가 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
또는, 상기 연료탱크에 대한 주유시, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되는 동시에 상기 연료탱크(10) 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
그러나, 상기한 종래의 밀폐밸브는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 코일에 전원이 인가되어 밀폐밸브가 열림 작동되면, 열림 상태 유지를 위하여 코일에 전류가 계속 공급됨으로써, 배터리가 방전되는 문제점이 있다.
둘째, 상기 코일에 전류가 계속 공급됨에 따라 발열에 의한 기능 저하 및 화재가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
셋째, 상기 배터리 방전 및 화재 발생 위험을 방지하기 위하여, 상기 밀폐밸브의 오픈 제한 시간이 초과되면 상기 코일에 전원 인가를 해제하여 밀폐밸브를 강제로 닫힘 작동시키는 설정이 이루어지는 경우, 주유 중 갑작스런 밀폐밸브의 닫힘으로 인한 연료탱크의 내압이 증가할 수 있고, 그에 따라 연료가 연료탱크로부터 외부로 넘치는 오버플로우(over flow) 현상이 발생하는 등의 피해를 입을 수 있다.
넷째, 상기 밀폐밸브의 개폐를 위한 플런저 및 밸브체 등이 열림 및 닫힘 위치에 안정적으로 고정되지 않아, 밸브 성능 저하 및 내구성 저하가 초래될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 밀폐밸브의 플런저를 상하로 직선 운동하는 제1플런저와 코어의 플런저 회전경로를 따라 회전 운동하는 제2플런저가 결합된 구조로 채택하여, 전원 미인가 상태에서 플런저의 열림 및 닫힘 위치가 기계식 고정 방식으로 유지될 수 있도록 함으로써, 코일에 전류가 계속 공급되는 것을 차단하여 배터리 방전을 방지할 수 있고, 플런저 및 밸브체 등이 열림 및 닫힘 위치에 안정적으로 고정되어 밸브 성능 향상 및 내구성 향상을 도모할 수 있도록 한 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 어퍼 케이스; 코일이 권취된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스의 내부에 장착되는 보빈; 하부가 개방된 플런저 승강통로를 갖는 구조로 구비되어, 상기 보빈의 내부에 장착되는 코어; 상기 플런저 승강통로의 내경면에 형성되는 순환 경로로서, 상부 고정홈과 하부 고정홈을 갖는 플런저 회전경로; 상기 플런저 회전경로를 따라 상승 또는 하강 회전하면서 상기 상부 고정홈 또는 하부 고정홈에 삽입 고정되도록 둘레면에 고정돌기가 형성된 제2플런저; 상부에 상기 제2플런저가 회전 가능하게 적층 결합되어, 상기 플런저 승강통로 내에 상하 직선 운동 가능하게 배치되는 제1플런저; 연료탱크와 연통되는 제1통로와, 캐니스터와 연통되는 제2통로와, 제1통로와 제2통로 사이의 개폐통로가 형성된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스와 조립되는 로워 케이스; 상기 개폐통로를 개폐시키기 위하여 제1플런저의 하부에 승강 가능하게 배치되며, 증발가스 통로가 상하로 관통 형성된 밸브체; 상기 코어의 저면과 상기 제1플런저의 하단부 사이에 연결되는 제1스프링; 및 상기 밸브체의 저면과 상기 개폐통로 사이에 연결되는 제2스프링; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공한다.
상기 제2플런저의 하부에는 회전축이 돌출 형성되고, 상기 제1플런저의 상부에는 상기 회전축이 회전 가능하게 체결되는 체결홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 플런저 회전경로는 상기 코어의 플런저 승강통로의 상부쪽 공간에서 그 내경면에 하트 캠 궤적을 이루며 일정한 깊이의 홈 구조로 형성된 것임을 특징으로 한다.
상기 상부 고정홈은 플런저 회전경로의 최고 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성되고, 상기 하부 고정홈은 플런저 회전경로의 최저 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2플런저의 상면부에는 상기 코어에 형성된 플런저 승강통로의 상단면에 완충되며 닿는 스토퍼가 장착된 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 밀폐밸브의 열림 작동시 상기 코일에 전원이 인가되면, 상기 제1플런저가 상승하는 동시에 상기 제2플런저의 고정돌기가 플런저 회전경로를 따라 상승 회전하여 상기 상부 고정홈의 입구에 위치되고, 연이어 상기 제2플런저의 고정돌기가 상기 상부 고정홈의 입구에 위치되는 시점에서 상기 코일에 전원 인가가 해제되는 동시에 상기 고정돌기가 상부 고정홈 내로 삽입 고정되어, 전원 미인가 상태에서 밀폐밸브의 열림 상태가 유지될 수 있다.
반면, 상기 밀폐밸브의 닫힘 작동시 상기 코일에 전원이 일시적으로 인가되어 상기 제1플런저가 상승하는 동시에 상기 제2플런저의 고정돌기가 상부 고정홈으로부터 빠져나와서 플런저 회전경로로 밀리면서 진입되고, 연이어 상기 제2플런저의 고정돌기가 상부 고정홈으로부터 플런저 회전경로로 진입된 시점에서 상기 코일에 전원 인가가 해제되어, 상기 제1스프링의 탄성복원력에 의하여 상기 제1플런저가 하강하는 동시에 제2플런저의 고정돌기가 플런저 회전경로를 따라 하강 회전하여 상기 하부 고정홈에 삽입 고정될 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 전원 미인가 상태에서 플런저의 열림 및 닫힘 위치가 기계식 고정 방식으로 유지될 수 있도록 함으로써, 코일에 전류 인가가 차단되는 전원 미인가 상태에서 밀폐밸브의 열림 상태를 유지시킬 수 있고, 그에 따라 기존에 밀폐밸브의 열림 상태에서 코일에 전류가 계속 공급됨에 따른 배터리 방전을 방지할 수 있다.
둘째, 제2플런저의 고정돌기가 플런저 회전경로의 상부 고정홈 또는 하부 고정홈에 안정적으로 삽입 고정됨에 따라, 플런저 및 밸브체 등이 열림 및 닫힘 위치에서 흔들림없이 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있으므로, 밀폐밸브의 성능 향상 및 내구성 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터에 포집된 후 엔진으로 퍼지되는 것을 도시한 개략도,
도 2는 연료탱크와 캐니스터 사이에 밀폐밸브가 장착된 상태를 도시한 개략도,
도 3은 종래의 밀폐밸브에 대한 구성 및 닫힘 동작을 도시한 단면도,
도 4 및 도 5는 종래의 밀폐밸브에 대한 구성 및 열림 동작을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 코어에 형성된 플런저 회전경로의 궤적을 보여주는 개략적 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 제2플런저를 도시한 사시도,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 열림 작동 과정을 순서대로 도시한 요부 확대 단면도,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 닫힘 작동 과정을 순서대로 도시한 요부 확대 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀폐밸브(100)는 외관상 서로 결합되는 어퍼 케이스(110)와 로워 케이스(130)로 구성된다.
상기 로워 케이스(130)의 내부에는 연료탱크와 연통되는 제1통로(131) 및 캐니스터와 연통되는 제2통로(132)가 형성되고, 상기 제1통로(131)와 제2통로(132)의 경계부에는 밸브체(117)에 의하여 개폐되는 개폐통로(133)가 형성된다.
상기 어퍼 케이스(110)의 내벽부에는 코일(111)이 권취된 중공형의 보빈(112)이 장착되고, 보빈(112)의 내부에는 코어(113)가 장착된다.
또한, 상기 코어(113)의 내부에는 하부가 개방된 플런저 승강통로(114)가 형성된다.
특히, 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114)의 내경면에는 하나로 이어진 순환 경로로서 상부 고정홈(114-2)과 하부 고정홈(114-3)을 갖는 플런저 회전경로(114-1)가 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 플런저 회전경로(114-1)는 도 7에서 잘 볼 수 있듯이, 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114)의 상부쪽 공간에서 그 내경면에 하나로 이어진 하트 캠 궤적을 이루며 일정한 깊이의 홈 구조로 형성된다.
또한, 상기 상부 고정홈(114-2)은 플런저 회전경로(114-1)의 최고 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성되고, 상기 하부 고정홈(114-3)은 플런저 회전경로(114-1)의 최저 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114) 내에 제1플런저(115-1)와 제2플런저(115-2)가 승강 가능하게 배치된다.
상기 제1플런저(115-1)는 상부에 제2플런저(115-2)가 회전 가능하게 체결되는 체결홈(115-3)이 형성되고, 하부에 저부가 개방된 밸브 승강통로(116)가 형성되된 구조로 구비된다.
상기 제2플런저(115-2)는 도 8에 도시된 바와 같이, 그 둘레면에 상기 플런저 회전경로(114-1)를 따라 상승 또는 하강 회전하면서 상기 상부 고정홈(114-2) 또는 하부 고정홈(114-3)에 삽입 고정되는 고정돌기(115-4)가 형성되고, 하부에는 회전축(115-5)이 돌출 형성된 구조로 구비된다.
이에, 상기 제1플런저(115-1)의 체결홈(115-3)에 상기 제2플런저(115-2)의 회전축(115-5)을 자유 회전 가능하게 삽입 체결하면, 제1플런저(115-1) 위에 제2플런저(115-2)가 회전 가능하게 적층 결합되는 상태가 된다.
따라서, 상기 제1플런저(115-1) 위에 제2플런저(115-2)를 회전 가능하게 적층 결합시킨 상태에서, 상기 제2플런저(115-2)를 먼저 플런저 승강통로(114)를 지나서 플런저 회전경로(114-1)로 밀어 넣게 되면 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 플런저 회전경로(114-1)에 상승 또는 하강 회전 가능하게 삽입되고, 이와 동시에 상기 제1플런저(115-1)는 플런저 승강통로(114) 내에 상하로 직선 운동 가능하게 배치되는 상태가 된다.
이때, 상기 제2플런저(115-2)의 상면부에는 상기 코어(113)에 형성된 플런저 승강통로(114)의 상단면에 완충되며 닿는 스토퍼(115-6)가 장착됨으로써, 제2플런저(115-2)의 승강 거리 한정 및 완충이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1플런저(115-1)에 형성된 밸브 승강통로(116) 내에 상기 로워 케이스(130) 내의 개폐통로(133)를 개폐시키기 위한 밸브체(117)가 승강 가능하게 배치된다.
즉, 상기 밸브체(117)는 증발가스가 통과할 수 있도록 증발가스 통로(118)가 상하로 관통 형성되고, 하단 둘레부에 상기 개폐통로(133)를 밀폐시키기 위한 밀폐판(117-1)이 일체로 형성된 구조로 구비된다.
이에, 상기 밸브체(117)의 밀폐판(117-1)이 상기 개폐통로(133)를 막는 동시에 증발가스 통로(118)가 밸브 승강통로(116)의 상단면에 밀착되어 막히게 되면, 상기 로워 케이스(130)의 제1통로(131)와 제2통로(132)가 차단되는 상태가 됨으로써, 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터로 흐르지 못하게 된다.
이때, 상기 코어(113)의 저면과 상기 제1플런저(115-1)의 하단부 사이에 제1스프링(119)이 연결되고, 상기 밸브체(117)의 저면과 상기 개폐통로(133) 사이에 제2스프링(120)이 연결된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 밀폐밸브에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
상기 밀폐밸브(100)는 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 엔진 구동시 제어기(예, ECU : Engine Contol Unit)의 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동되거나, 또는 주유시 제어기(예, BCM : Body Control Unit)의 제어 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동된다.
이에, 상기 밀폐밸브(100)가 닫힘 상태로 유지되면, 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 흐르지 못하고 연료탱크(10) 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터(20)를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
반면, 상기 밀폐밸브(100)가 엔진 구동시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되고, 포집된 증발가스가 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
또는, 상기 밀폐밸브(100)가 연료탱크에 대한 주유시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(100)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되는 동시에 상기 연료탱크(10) 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
밀폐밸브의 열림 동작
첨부한 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 열림 작동 과정을 순서대로 도시한 요부 확대 단면도이다.
상기 코일(111)에 전원이 인가되면 상기 제1플런저(115-1)가 자기 인력에 의하여 코어(113)의 플런저 승강통로(114)를 따라 상승하게 되고, 상기 제2플런저(115-2)는 플런저 회전경로(114-1)를 따라 회전하면서 상승하게 되며, 이와 동시에 상기 코어(113)의 저면과 상기 제1플런저(115-1)의 하단부 사이에 연결된 제1스프링(119)이 압축된다.
보다 상세하게는, 도 9a에서 보듯이 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상기 플런저 회전경로(114-1)의 하부 고정홈(114-3)에 삽입된 상태에서, 상기 코일(111)에 전원이 인가되면 상기 제1플런저(115-1)가 상승하는 동시에 도 9b에서 보듯이 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 하부 고정홈(114-3)으로부터 빠져나오게 되고, 도 9c에서 보듯이 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 플런저 회전경로(114-1)를 따라 상승 회전하여 상부 고정홈(114-2)의 입구에 위치하게 된다.
연이어, 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상기 상부 고정홈(114-2)의 입구에 위치되는 시점에서 상기 코일(111)에 대한 전원 인가가 해제되면, 상기 제1플런저(115-1) 및 제2플런저(115-2)에 작용하는 상기 제1스프링(119)의 인장방향 탄성복원력에 의하여 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상부 고정홈(114-2) 내에 삽입 고정됨으로써, 상기 제1플런저(115-1) 및 제2플런저(115-2)는 더 이상 하강하지 않고 열림 위치에 계속 놓이는 상태가 되고, 결국 전원 미인가 상태에서 밀폐밸브(100)의 열림 상태가 유지될 수 있다.
이때, 상기 제2스프링(220)의 인장방향 탄성복원력에 의하여 상기 밸브체(217)가 제1플런저(115-1)의 밸브 승강통로(116)를 따라 상승하여 상기 개폐통로(133)가 개방되는 상태가 됨으로써, 연료탱크 내의 증발가스가 상기 로워 케이스(130)의 제1통로(131)와 개폐통로(133)와 제2통로(132)를 차례로 통과하여 캐니스터로 포집 가능하게 흐르게 된다.
따라서, 하이브리드 차량의 엔진 구동시 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(100)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되고, 포집된 증발가스가 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
또는, 상기 연료탱크에 대한 주유시, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(100)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되는 동시에 상기 연료탱크(10) 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
특히, 상기 코일(111)에 전류 인가가 차단되는 전원 미인가 상태에서도 상기 제1 및 제2플런저(115-1,115-2)가 열림 위치에서 고정된 상태를 놓임에 따라 밀폐밸브(100)의 열림 상태를 유지시킬 수 있고, 그에 따라 기존에 밀폐밸브의 열림 상태에서 코일에 전류가 계속 공급됨에 따른 배터리 방전을 방지할 수 있고, 기존에 코일에 전류가 계속 공급됨에 따라 밀폐밸브의 발열에 의한 기능 저하 및 화재 발생 위험을 방지할 수 있다.
밀폐밸브의 닫힘 동작
첨부한 도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 닫힘 작동 과정을 순서대로 도시한 요부 확대 단면도이다.
상기 밀폐밸브(100)를 열림 상태에서 닫힘 작동시키려면, 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상부 고정홈(114-2)으로부터 빠져나와야 한다.
즉, 상기 밀폐밸브(100)의 열림 상태에서 도 10a에서 보듯이 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상부 고정홈(114-2)에 삽입된 상태이므로, 상기 밀폐밸브(100)를 열림 상태에서 닫힘 작동시키려면 도 10b에서 보듯이 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 상부 고정홈(114-2)으로부터 빠져나와야 한다.
이를 위해, 상기 밀폐밸브(100)의 닫힘 작동을 위해 상기 코일(111)에 전원이 일시적으로 인가되면, 상기 제1플런저(115-1)가 상승하는 동시에 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 도 10b에서 보듯이 상부 고정홈(114-2)으로부터 빠져나와서 플런저 회전경로(114-1)로 밀리면서 진입된다.
연이어, 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 도 10c에서 보듯이 플런저 회전경로(114-1)의 최고 높이 지점을 타고 넘는 순간, 상기 코일(111)에 대한 전원 인가를 중단시킨다.
이에, 상기 제1플런저(115-1) 및 제2플런저(115-2)에 작용하는 상기 제1스프링(119)의 인장방향 탄성복원력에 의하여 상기 제2플런저(115-2)의 고정돌기(115-4)가 도 10d에서 보듯이 플런저 회전경로(114-1)를 따라 하강하여 하부 고정홈(114-3) 내에 삽입 고정됨으로써, 상기 제1플런저(115-1) 및 제2플런저(115-2)가 닫힘 위치에서 고정되는 상태가 된다.
따라서, 상기 밀폐밸브(100)가 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 평상시에는 닫힘 상태로 유지됨으로써, 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 흐르지 못하고 연료탱크(10) 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터(20)를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
10 : 연료탱크 11 : 연료펌프
12 : 연료공급라인 13 : 배출라인
14 : 퍼지라인 20 : 캐니스터
21 : 캐니스터의 입구 22 : 캐니스터의 출구
23 : 배출포트 30 : 엔진
40 : 전동식 연료도어 100 : 밀폐밸브
110 : 어퍼 케이스 111 : 코일
112 : 보빈 113 : 코어
114 : 플런저 승강통로 114-1 : 플런저 회전경로
114-2 : 상부 고정홈 114-3 : 하부 고정홈
115-1 : 제1플런저 115-2 : 제2플런저
115-3 : 체결홈 115-4 : 고정돌기
115-5 : 회전축 115-6 : 스토퍼
116 : 밸브 승강통로 117 : 밸브체
117-1 : 밀폐판 118 : 증발가스 통로
119 : 제1스프링 120 : 제2스프링
130 : 로워 케이스 131 : 제1통로
132 : 제2통로 133 : 개폐통로

Claims (9)

  1. 어퍼 케이스;
    코일이 권취된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스의 내부에 장착되는 보빈;
    하부가 개방된 플런저 승강통로를 갖는 구조로 구비되어, 상기 보빈의 내부에 장착되는 코어;
    상기 플런저 승강통로의 내경면에 형성되는 순환 경로로서, 상부 고정홈과 하부 고정홈을 갖는 플런저 회전경로;
    상기 플런저 회전경로를 따라 상승 또는 하강 회전하면서 상기 상부 고정홈 또는 하부 고정홈에 삽입 고정되도록 둘레면에 고정돌기가 형성된 제2플런저;
    상부에 상기 제2플런저가 회전 가능하게 적층 결합되어, 상기 플런저 승강통로 내에 상하 직선 운동 가능하게 배치되는 제1플런저;
    연료탱크와 연통되는 제1통로와, 캐니스터와 연통되는 제2통로와, 제1통로와 제2통로 사이의 개폐통로가 형성된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스와 조립되는 로워 케이스;
    상기 개폐통로를 개폐시키기 위하여 제1플런저의 하부에 승강 가능하게 배치되며, 증발가스 통로가 상하로 관통 형성된 밸브체;
    상기 코어의 저면과 상기 제1플런저의 하단부 사이에 연결되는 제1스프링; 및
    상기 밸브체의 저면과 상기 개폐통로 사이에 연결되는 제2스프링;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2플런저의 하부에는 회전축이 돌출 형성되고, 상기 제1플런저의 상부에는 상기 회전축이 회전 가능하게 체결되는 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저 회전경로는 상기 코어의 플런저 승강통로의 상부쪽 공간에서 그 내경면에 하트 캠 궤적을 이루며 일정한 깊이의 홈 구조로 형성된 것임을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 고정홈은 플런저 회전경로의 최고 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성되고, 상기 하부 고정홈은 플런저 회전경로의 최저 높이 지점에서 하방향으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2플런저의 상면부에는 상기 코어에 형성된 플런저 승강통로의 상단면에 완충되며 닿는 스토퍼가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀폐밸브의 열림 작동시 상기 코일에 전원이 인가되면, 상기 제1플런저가 상승하는 동시에 상기 제2플런저의 고정돌기가 플런저 회전경로를 따라 상승 회전하여 상기 상부 고정홈의 입구에 위치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2플런저의 고정돌기가 상기 상부 고정홈의 입구에 위치되는 시점에서 상기 코일에 전원 인가가 해제되는 동시에 상기 고정돌기가 상부 고정홈 내로 삽입 고정되어, 전원 미인가 상태에서 밀폐밸브의 열림 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀폐밸브의 닫힘 작동시 상기 코일에 전원이 일시적으로 인가되어 상기 제1플런저가 상승하는 동시에 상기 제2플런저의 고정돌기가 상부 고정홈으로부터 빠져나와서 플런저 회전경로로 밀리면서 진입되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2플런저의 고정돌기가 상부 고정홈으로부터 플런저 회전경로로 진입된 시점에서 상기 코일에 전원 인가가 해제되어, 상기 제1스프링의 탄성복원력에 의하여 상기 제1플런저가 하강하는 동시에 제2플런저의 고정돌기가 플런저 회전경로를 따라 하강 회전하여 상기 하부 고정홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
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