KR100490478B1 - 연료증기회수를위한제어밸브및시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량엔진의 작동 시 그리고 연료탱크에 휘발성 탄화수소 액체 연료를 충전할 시 연료탱크로부터 연료를 회수하는 차량내장시스템에 관한 것이다. 연료탱크에 있는 제어 유니트는 탱크의 상단으로 부터 엔진의 작동에 의해 캐니스터로부터 퍼지될 수 있는 연료증기를 흡수하는 활성 목탄을 갖춘 수용 캐니스터 내로 연료 증기의 유동을 제어하도록 뜨개에 의해 작동되는 밸브 조립체를 가진다. 이 밸브 조립체는 밸브 시트, 이 시트에 대하여 개폐위치로 이동가능한 피벗식으로 장착된 캐리어판상에 수용된 가요성 탄성중합체 폐쇄부, 그리고 이 시트를 둘러싸고, 이 폐쇄부위에 놓이며, 이 시트로부터 이 폐쇄부를 맞물림 해제하여 밸브를 개방하도록 뜨개에 의해 피벗식으로 이동가능한 스트립퍼판을 가진다. 바람직하게는, 스트립퍼판상의 패드는 밸브의 초기 개방시 가요성 폐쇄부의 단지 일부분만을 가압하여 밸브를 초기적으로 개방하는데 필요되는 힘을 감소시켜 밸브 조립체의 민감성 및 응답성을 증가시킨다. 바람직하게, 개방시 확실하게 어떠한 액체연료도 밸브조립체를 통과하지 못하도록, 매달린 튜브가 밸브 조립체를 에워싸고 있고, 그리고 뜨개가 비교적 밀폐적인 끼워맞춤으로 튜브에 미끄럼가능하게 수용되어, 튜브에 들어오는 탱크내에서 튀어오르는 연료가 뜨개를 지나 개방 밸브 조립체내로 가압되는 것을 방지한다. 바람직하게는 연료 증기가 개방 밸브 조립체로 유동하도록 하는 통로는 밸브 조립체 수직 아래의 위치에서 탱크와 연통하고 그리고 바람직하게는 이 통로의 중간부분은 밸브 조립체 수직 위에 그리고 바람직하게는 연료 탱크위에 배치되어 있다.

Description

연료 증기 회수를 위한 제어 밸브 및 시스템{CONTROL VALVE AND SYSTEM FOR FUEL VAPOR RECOVERY}

본 발명은 차량연료탱크에 관한 것이며, 보다 상세히는 대기로의 연료증기의 빠져나감을 방지하는 시스템을 위한 제어 유니트에 관한 것이다.

환경보호에 대한 관심사가 증대함에 따라, 휘발성 탄화수소 연료 증기의 대기로의 빠져나감을 방지하는 법규들이 정부기관에 의해 공표되고 있다. 탄화수소 증기의 하나의 원인은 가솔린 또는 고 휘발성의 다른 탄화수소 연료를 사용하는 차량의 연료 탱크이다. 현 자동차 가스탱크 디자인을 사용하면, 연료증기는 탱크의 충전시 그리고 통상적으로 연료 탱크가 충전된 후에도 빠져나갈 수 있다는 것이다. 더욱이, 가솔린 펌프에 의해 연료를 탱크에 충전하는 사람은 탱크를 넘치도록 가득히 충전시켜서 연료 증기의 빠져나감을 상당히 증대시키고 액체 연료의 넘침이 발생하여 대기내로의 탄화수소를 급속하게 방출시킨다.

통상의 주유소 연료 펌프의 연료 분배 노즐은 연료 탱크의 충전 튜브에서 충분하게 상승한 액체 연료에 의해 작동되어 분배 노즐의 출구단에 바로 인접한 제어 포트를 적어도 일시적으로 덮어 폐쇄하는 자동 차단부를 가진다. 이 제어 포트를 폐쇄하는 것은 진공작동식 다이아프램 및 밸브가 분배 노즐로부터 액체연료의 방출을 자동적으로 차단하도록 한다. 통상적인 종래의 차량 연료 탱크에 의하여, 이 자동차단은 연료 탱크가 원하는 연료 레벨로 완전히 충전될 때 발생하여 액체연료 위 탱크내에 소정된 최소볼륨을 가진 증기 돔을 제공한다. 하지만, 연료 분배 노즐을 수동으로 다시 작동시킴으로써 부가적인 액체연료가 탱크내로 가압되어서 광잉충전 상태를 초래하여 탱크내의 증기 돔을 바람직 하지 않게 감소 또는 심지어 없애버려, 탱크 충전 파이프에 액체 연료를 남게하여, 액체 연료의 토출을 야기하여 때때로 과잉 액체 연료 및 연료 증기를 개방 탱크 충전 파이프 및/또는 탱크 통기구를 통하여 대기로 방출한다.

차량 연료 탱크의 연료의 토출과 과충전을 확실하게 제거하고 그리고 탱크의 충전시 그리고 그 후의 차량의 작동시 탄화수소 연료 증기의 포집과 회수를 제어하는 제어 유니트를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

카본 캐니스터는 연료 탱크의 상단에 장착된 제어 유니트를 통하여 연료증기를 수용한다. 이 캐니스터는 엔진의 작동시 캐니스터로부터 연료증기를 배출하는 차량엔진의 흡기 매니폴트와 연통한다. 이 제어 유니트는 충분히 낮은 연료 레벨에서 완전히 개방하여 연료 증기가 탱크로부터 캐니스터내로 자유롭게 유동하도록 하기 위해, 탱크내의 연료의 레벨에 응답하는 가변가능한 오리피스와 유량을 가진 밸브를 가진다. 제어 유니트의 하단에 인접한 체크 밸브는 탱크내의 연료 레벨이 제어 유니트의 측벽을 통하여 개구에 들어가도록 충분히 상승할 때까지 제어 유니트에 연료가 들어오는 것을 방지한다. 연료레벨이 제어유니트에서 상승함에 따라, 밸브는 완전 폐쇄위치 쪽으로 점차적으로 그리고 연속적으로 이동되어 증기유동을 규제하고 그리고 이에의해 연료펌프 분배노즐의 자동차단의 작동을 야기하고, 그리고 그 이상의 충전이 시도되면, 완전 폐쇄위치로의 이동이 연속되어 연료 펌프 분배 노즐의 자동 차단의 작동을 야기한다. 이것은 탱크의 두드로진 과충전을 방지하고 충전된 연료 탱크의 상단에서 증기 돔 또는 공간의 바람직한 최소볼륨을 유지한다.

바람직하게는 이 밸브는 뜨개에 의해 작동되고 가변가능한 유량 오리피스 및 폐쇄부를 제공하는 피벗식으로 장착된 폐쇄부와 시트를 가진다. 바람직하게는 뜨개는 가요성 밸브 폐쇄부의 일부분만에 주로 힘을 작용시키는 피벗 스트립퍼판을 통하여 밸브를 개방시켜 밸브를 초기에 개방하는데 필요되는 힘을 감소시켜서 밸브의 민감성 및 응답성을 증가시킨다. 바람직하게는 연료레벨에 관계없이, 이 밸브는 전복사고시 또한 완전히 폐쇄되어서 액체 연료와 증기가 탱크로부터 방출되는 것을 방지한다.

바람직하게, 차량의 정상 작동시 기본적으로 어떠한 액체 연료도 개방 밸브를 통하여 카본 캐니스터내로 들어가지 않는 것을 보장하기 위하여, 제어 유니트에 연료가 들어가는 개구는 비교적 작고 그리고 이 밸브의 충분히 아래에 위치되어 있어 출렁거리는 또는 튀어오른 연료가 이 밸브에 도달하지 않도록 한다. 바람직하게, 별개의 증기 통로가 밸브 수직 위로 그리고 바람직하게는 탱크의 상단위로 뻗은 소용돌이 유동 경로를 통하여 밸브와 연통하고 그리고 제어 유니트의 바닥위의 그리고 이 밸브의 아래의 지점에서 탱크의 내부와 연통한다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 재 공급할 연료 증기 등을 모으고, 연료증기를 캐니스터 수용기로 보내고, 탱크가 충전될 때 연료 증기의 탈출을 방지하고, 탱크에 있는 연료의 레벨에 의해 작동되고, 탱크가 원하는 최대 연료 레벨에 도달함에 따라 연료 분배 노즐의 자동 차단의 적시의 작용을 제공하고, 충전시 연료의 토출을 방지하고, 캐니스터에 액체연료가 들어오는 것을 방지하고, 차량전복 상태에서 폐쇄되고, 과충전 조선 하에서 연료 탱크 가스 증기 돔을 유지하고, 연료레벨에서의 변화에 민감하고 응답성이 있으며 내구성 및 신뢰성이 있으며 그리고 비교적 단순한 디자인, 경제적인 제조 및 조립으로 되어 있으며, 그리고 사용에 있어서 긴 사용 수명을 가지는 연료 탱크 및 증기 취급 시스템을 위한 제어 유니트를 포함한다는 것이다.

(실시예)

도 1은 본 발명을 구체화하는 제어 밸브 유니트(14)를 가진 내장 증기 회수 시스템(12)을 갖춘 자동차 연료 시스템(10)을 개략적으로 예시하고 있다. 제어 유니트(14)는 내연기관(22)의 흡기 매니폴드(20)에 연결된 연료 증기 저장 캐니스터(18)에 연결되고 그리고 연료 탱크(16)의 상단에 장착된다. 통상적으로, 액체 연료는 탱크 외부로부터 접근 가능한 연료 출구(34)와 탱크의 바닥에 인접한 연료 입구(32)를 갖춘 연료 펌프(30)를 가진 탱크에서 연료 배달 모듈(28)에 의해 이 내연기관의 연료 인젝터(26)와 연료 레일(24)에 공급된다. 이 펌프(30)는 전기 모터(35)에 의해 구동된다. 이 탱크(16)는 차량의 접근 포켓(40)에 수용되고 탱크의 수직방향 위에 배치된 입구(38)를 갖춘 충전 파이프 또는 튜브(36)를 통하여 액체 연료로 충전된다. 이 입구(38)는 제거가능한 가스 캡(42)에 의해 폐쇄 및 밀봉된다. 충전 파이프를 통한 탱크로부터의 연료의 역유동을 방지하기 위해, 바람직하게 체크 밸브(44)가 연료 파이프의 하단에 위치된다. 바람직하게, 탱크의 상단벽에 있는 융기부는 깊은 공간을 구획형성하는 증기 돔(46)을 제공한다.

체크 밸브(44)는 충전 파이프를 통하여 그리고 탱크내로 연료의 자유 및 신속 유동을 허용하고, 그리고 충전 파이프를 통한 탱크내의 연료의 역 유동을 방지하는 볼, 플랩퍼, 디스크, 덕빌 또는 다른 타입의 적절한 체크 밸브가 될 수 있다. 본 바람직한 가용성 디스크 타입의 체크 밸브가 1995년 4월 25일 출원된 미국 특허 출원 제 08/428,340 호에 개시되어 있는 데, 이 개시는 참조로서 여기에 언급하는 것이므로 체크 밸브(44)가 더 상세하게 설명되지 않을 것이다.

통상적으로 캐니스터(18)는 입구포트(48)를 통하여 제어 밸브 유니트(14)로부터 수용된 탄화수소 증기를 흡수하여 이 증기를 출구 또는 퍼지포트(50)를 통하여 이 내연기관의 흡기 매니폴드(20)내로 방출하도록 활성탄(바람직하게는 등급15)으로 충전된다. 이 캐니스터의 내부는 캐니스터의 상단에 있는 포트(52)를 통하여 대기와 통기된다. 어떤 적용에 있서서는, 체크 밸브가 포트(52)를 통한 대기로의 연료 증기의 역 유동을 방지한다. 이 캐니스터는 차량에 장착되고 적절한 가요성 호스(54,56)에 의해 제어 밸브 유니트(14) 및 흡기 매니폴드(20)에 연결된다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와같이, 제어 밸브 유니트(14)는 탱크(16)로부터 캐니스터(18)로의 연료 증기의 유동을 제어하는 밸브 조립체(62)를 갖춘 하우징(60)을 가진다. 밸브 조립체가 개방될 때 연료 증기는 하우징에 있는 출구 통로(64)를 통하여 그리고 호스 커낵터 엘보우(66)를 통하여 캐니스터로 유동할 수 있다. 재순환 출구(63)는 다른 증기 캐니스터와 같은 연료 증기 회수 시스템의 다른 구성요소를 갖춘 출구 통로(64)와 연통시키는 것으로 제공 될 수 있다. 과 압력 릴리프 밸브(65)는 연료 탱크내의 소정된 최대압력이 60인치 수두에 도달될 때 제3 출구(67)를 통하여 제어 밸브 유니트(14)의 내부를 대기와 연통시킨다. 이 밸브 조립체(62)는 상단이 하우징의 종속 일체 스커트(72)에 억지 끼워맞춤 또는 다른방식으로 고정된 튜브(70)에 의해 에워싸여진 뜨개(68)를 가진다. 이 하우징(60)은 튜브(70)상으로 스냅식 끼워맞춤되고 그리고 출구 통로(63)와 엘보우(66)를 가지고 있는 출구몸체(69)는 하우징(60)상으로 스냅식으로 끼워맞춤된다. 이 하우징은 출구 몸체(69)에 열 밀봉되거나 다른방식으로 밀봉되고 그리고 조립시 연료 탱크의 상단에 장착되어 밀봉되는 플랜지(80)를 가진다. 대안적으로 이 플랜지는 출구 몸체(69)와 일체로 형성될 수 있다.

튜브(70)의 하단은 원주상으로 이격된 슬롯(77)내로 스냅식으로 끼워맞춤되는 튜브(70)의 핑거(75)에 의해 유지되고 그리고 튜브(70)상에 끼어넣어 지는 엔드캡(73)에 의해 바람직하게 지지되는 체크밸브(71)에 의해 폐쇄된다. 이 체크밸브(71)는 액체 연료가 제어 유니트(14)에 들어오는 것을 방지하지만 제어 유니트(14)로부터 연료 탱크(16)로의 연료유동을 허용한다. 이 체크밸브(71)는 개구(93)로부터 방사상으로 뻗은 복수의 원주상으로 이격된 리브(95)상에 통상적으로 수용된 중앙 관통개구(93)위에 배치된 네오프렌 고무와 같은 가요성 재료로 바람직하게 형성된 디스크(91)를 가지고 있어서 하면과 엔드캡(73)사이의 디스크(91)의 둘레로부터 연료가 유동하여 중앙 개구(93)를 통하여 방출되도록 하는 통로를 제공한다. 튜브의 바닥벽(97)은 복수의 원주상으로 이격된 구멍(99)을 또한 가지는 데, 이 체크 밸브(71)가 개방될 때 이 구멍을 통하여 캡(73)을 관통한 중앙개구(93)와 겹쳐 튜브(70)의 하단부로부터 연료가 배출되는 것을 허용한다. 이 체크밸브(71)는 통상적으로 개방되어 있고 그리고 튜브(70)의 바닥위의 연료의 상승과 출렁거리는 연료는 디스크(91)를 상향으로 가압하여 튜브(70)의 바닥벽(97)을 관통한 구멍(99)과 밀봉 맞물림된다.

튜브(70)의 측벽에 있는 연료 유입 개구(78)는 제어 유니트(14)에 연료의 유입을 허용하고 그리고 제어 유니트(14)에 있는 연료의 레벨에 응답하는 뜨개(68)를 작동시킨다. 연료는 체크밸브(71)가 폐쇄되고 연료 레벨이 개구(78)를 통과할 정도로 튜브(70)의 외측 주위로 충분히 상승된 후에만 개구(78)에 유입된다. 이 개구(78)는 연료 탱크(16)내의 출렁거리는 연료가 밸브 조립체(62) 또는 출구 통로(64)에 들어오는 것을 방지하도록 밸브 조립체(62)의 충분히 아래에 배치되고 비교적 작다. 이 개구(78)의 축선상의 위치 또는 높이는 연료가 제어 유니트(14)에 들어와 밸브 조립체(62)를 그 폐쇄위치 쪽으로 이동시켜 연료 충전 노즐의 자동 차단을 실행시켜서 이에 의해 탱크(16)내의 최대 연료 레벨을 제어하는 레벨을 변경하도록 변경될 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일체형 컵 형상의 벽(76)은 하우징 스커트(72)의 내부에서 밸브 조립체(62)를 에워싸고 있다. 하나 또는 그 이상의 증기 입구(79)는 하우징(60) 및 벽(76)에 의해 구획형성된 소용돌이형 또는 미로형 유동경로(81)(도 3 및 도 4에서 화살표로 도시된 바와같이)를 통하여 밸브 조립체(62)와 연통된다. 튜브(70)와 뜨개(68)의 협동작동과 연료증기 유동통로(81)의 구조 및 배열은 개방 밸브 조립체(62)를 통한 어떠한 액체연료의 통과를 확실하게 제거한다. 액체연료가 연료 탱크(16) 둘레를 급속하고 강하게 출렁거릴 때에도, 뜨개(68), 튜브(70) 및 연료 증기 유동 통로(81) 배열은 어떠한 양의 액체연료가 통과하기전에 밸브 조립체가 신속하게 폐쇄되도록 한다. 컵 형상의 벽(76)에 들어오는 임의의 액체는 벽(76)에 있는 개구(83)를 통하여 배출된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와같이, 밸브 조립체(62)는 출구 통로(64)를 에워싸는 매달린 밸브 시트(82), 스프링(90)에 의해 폐쇄위치쪽으로 항복가능하게 가압되고 뜨개(68)에 의해 작동되는 스트립퍼판(88)에 의한 피벗운동을 위해 장착된 캐리어판(86)상에 수용된 협동작동 탄성중합체 밸브 폐쇄부(84)를 가진다. 이 스트립퍼판(88)은 조립시 융기된 시트(82) 주위에 수용되는 틈새 개구(94)와 그리고 태브(100)에 고정된 한쌍의 일체 동축 피벗 샤프트(96,98)를 가진다. 조립시 샤프트(96,98)의 외단부는 벽(76)의 상단부에 있는 일단 막힘 슬롯(102)에서 회전을 위해 수용되어 저어널 되어 있다. 이것은 스트립퍼판(88)을 도 3에 도시된 완전 폐쇄위치와 도 5에 도시된 완전개방 위치 사이에서 피벗식으로 이동되도록 장착한다.

조립시 캐리어판(86)은 리턴 밴드부(108)가 스트립퍼판 태브(100)들 사이에 수용되어 핀(96,98)상에 저어널된 상태에서 한쌍의 서로 이격된 일체형 핑거(104,106)에 의해 피벗운동을 위해 저어널되어 있다. 조립시, 탄성중합체 폐쇄부(84)는 스트립퍼판(88)과 캐리어판(86) 사이에 수용되고 그리고 폐쇄부(84)에 있는 상보적인 구멍(112)을 통하여 스트립퍼판에 있는 치수가 큰 틈새 구멍(114)내로 돌출하는 한쌍의 일체형 핀(110)에 의해 캐리어판상에 위치된다. 스트립퍼판(88)의 두께는 밸브가 도 3에 도시된 바와같이 완전 폐쇄될 때 시트(82)의 끝면이 스트립퍼판(88)을 통하여 돌출하여 탄성중합체 폐쇄부(84)와 확실한 밀봉 맞물림하도록 밸브시트(82)의 수직 돌출부보다 작다. 바람직하게는 폐쇄부(84)는 쇼어 A 스케일로 약 15-70, 바람직하게는 약 20-65, 보다 바람직하게는 약 40-60의 범위에서 통상적으로 두로미터를 갖는 플루오르-실리콘 고무와 같이 탄화수소 연료 및 연료 증기와의 접촉에 의한 사용에 있어서 열화에 높은 저항성을 갖는 비교적 부드럽고 가요성인 재료로 만들어진다.

밸브 시트(82)에 의해 구획형성된 개구는 밸브 조립체(62)가 개방될 때 유동에 매우 작은 저항을 갖고서 고 연료 증기 유량의 유동을 허용하도록 바람직하게 비교적 크다. 이 높은 유량 능력은 액체 연료가 연료 탱크(16)로부터 유사한 비율로 연료 증기의 유사한 볼륨을 변위시키는 분당 10 내지 12의 갤런의 비율로 탱크(16)에 보충될 때의 재충전시에 특히 필요하다. 바람직하게는 밸브 시트(82)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와같이 원형이고 약 0.5인치의 직경을 갖는다. 원형 이외에도 밸브 시트(82)의 다른 형상이 높은 연료 증기 유량 능력이 유지되는 한 사용될 수 있다. 밸브 시트(82)가 무슨 형상이든지 간에 폐쇄부(84)는 밸브 조립체(62)가 유체 유동을 방지하도록 폐쇄될 때 밸브시트(82)와 밀봉적으로 맞물림한다.

뜨개(68)는 강성 와이어(120)의 하단부상에 미끄럼가능하게 수용되고 그리고 그 하단부에서 직각 굽힘부(122)에 의해 그 위에 유지된다. 와이어(120)의 다른 한 단부는 스트립퍼판(88)의 자유단에 인접한 일체형 루프 또는 탭(128)에 의해 형성된 보어 또는 개구(126)에 피벗식으로 수용된 직각 굽힘부(124)에 의해 스트립퍼판(88)의 자유단에 피벗식으로 연결된다. 이 와이어(120)는 컵 형상의 벽(76)을 관통한 바람직하게 길다란 개구(도시되지않음)을 통하여 뻗어있다. 튜브(70)내에 뜨개(68)를 정렬하고 와이어(120)를 위한 간극을 제공하기 위해, 이것은 밴드(136)에 의해 형성된 오프셋 중간부(134)를 가진다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와같이, 뜨개(68)는 튜브(70)에서 왕복운동하기 위해 미끄럼가능하게 수용되어 있고 액체 연료에 의해 작용될 때 폐쇄위치쪽으로 밸브 조립체(62)를 이동시키도록 제어 유니트(14)에서의 연료 레벨에 응답한다. 여러개의 환형 일단 막힘 오목부(138)가 뜨개(68)에 바람직하게 형성되고 제어 유니트(14)내에 공기 및/또는 연료 증기로 충전된다. 제어 유니트(14)에서의 액체 연료의 레벨이 뜨개(68)에 바닥에 도달할 때 공기 및 연료 증기는 오목부(138)내에서 갇히게 된다. 이 오목부(138)에 갇혀진 가스는 뜨개(68)가 액체 연료에서 부력이 있도록 하여 뜨개(68)가 제어 유니트(14)에서의 상승한 연료 레벨로 상승한다. 통상적으로 뜨개(68)는 제어 유니트(14)가 이용하고 있는 액체 연료의 비중보다 큰 비중을 가지고 있고 그리고 약 1.0g/㎤의 밀도를 가진 고 밀도 아세탈 폴리프로필렌 폴리머와 같은 탄화수소 연료와의 접촉에 의해 질저하에 대해 높은 저항성을 갖는 비 다공성의 플라스틱 재료로 바람직하게 만들어져 있다. 통상적으로, 이 연료는 약 0.6 내지 0.8의 비중을 가지고 있고 그리고 뜨개(68)는 약 0.9 내지 1.4의 비중을, 바람직하게는 약 1.0의 비중을 가지고 있다.

제어 유니트(14)가 거꾸로 되는 차량 전복의 경우에, 밸브 조립체(62)는 스프링(90)에 의해 발생된 힘, 뜨개(68)상에 작용하는 중력, 그리고 밸브 조립체(62)위에 놓여 캐리어판(86)상에 그리고 이에 따른 폐쇄 시일(84)상에 작용하여 이것을 가압하여서 시트(82)와 확실하게 밀봉 맞물림시키는 액체연료의 수두에 의해 완전 폐쇄위치에 유지된다. 전복 자세에서, 이들 힘의 합은 개방 끝 바로 아래의 레벨로 액체 연료에 침수될 때 뜨개의 최대 부력에 의해 발생되는 반대 힘을 초과하여야 한다.

물론, 유니트(14)가 도 3에 도시된 바와같이 통상의 직립위치에 있을 때, 스프링(90)에 의해 발생된 힘은 밸브 조립체(62)가 도 5에 도시된 바와같이 완전 개방위치에 있도록 뜨개(68) 및 밸브 조립체(62)가 연료에 가라앉지 않게 될 때 이들상에 작용하는 중력보다 작아야 한다. 이 유니트가 통상의 직립 위치에 있을 때 스프링(90)에 의해 발생된 힘은 뜨개가 액체 연료에 가라앉을 때 스프링이 밸브 조립체(62)를 도 3에 되시된 바와같이 완전 폐쇄위치로 이동시키도록 또한 충분 하여야 한다.

완전 폐쇄된 밸브 조립체(62)를 초기에 약간 개방시키는 데 필요되는 힘을 바람직하게 감소시키기 위해, 스트립퍼판(88)은 이 밸브가 완전 폐쇄될 때 밸브 시트(82)의 외측의 그리고 이것에 바로 인접한 아래에 놓인 밀봉요소에 떠받쳐지는 융기된 돌기 또는 패드(140)를 가진다. 밸브 개방력이 스트립퍼판상에 작용하는 뜨개(68)에 의해 초기에 작용될 때, 이 패드(140)는 이 패드(140)에 바로 인접한 탄성 폐쇄부(84)의 부위에만 주로 힘을 작용시켜 이 부위가 시트(82)로부터 맞물림해제되는 폐쇄부(84)의 제1 부분이 되도록 하여 밸브 조립체를 초기에 약간 개방시킨다. 이 밸브 조립체(62)의 초기적인 약간의 개방은 탱크내의 대기압 이상의 증기압으로 인하여 전체 밸브 조립체상에 작용하는 어떠한 차압도 경감시켜 이에의해 밸브를 개방하는 데 필요되는 힘의 크기를 감소시킨다. 패드(140)에 의해 폐쇄부(84)에 작용된 힘의 작용은 피벗식으로 장착되는 스트립퍼판(88)에 의해 발생된 레버아암에 의해 또한 증가된다.

작동

통상적으로, 적어도 부분적으로 빈 차량탱크(16)를 가솔린 또는 디젤 연료 오일과 같은 액체연료로 충전시키기위해, 필러 캡(42)은 제거되고, 주유소 연료펌프의 자동 차단부를 갖춘 분배노즐은 충전파이프의 입구(38)내로 삽입되고 그리고 노즐밸브는 액체연료를 충전 파이프(36), 체크밸브(44)를 통하여, 탱크(16)내로 분당 10 내지 12 갤런의 유량으로 방출하도록 수동으로 개방된다. 탱크내로 유동하는 연료는 연료 증기를 제어유니트(14)(그리고 그 개방 밸브 조립체(62), 통로(64) 및 출구 커플링(66))를 통하여 캐니스터(18)내로 가압하게 되는 대기압 이상의 압력을 탱크내에 발생시킨다. 이 뜨개(68)가 액체연료 내에 있지 않는 한 그 하중은 스프링(90)의 힘을 극복하고 그리고 밸브 조립체(62)는 도 5에 도시된 바와같이 완전 개방상태를 유지한다.

충전시, 탱크내의 상승하는 연료 레벨이 튜브(70)의 바닥에 도달함에 따라 체크밸브(71)는 폐쇄되고 그리고 이 연료레벨이 더 상승하여 개구(78)에 도달 함에 따라, 액체연료는 튜브(70)에 들어가고 그리고 뜨개(68)는 적어도 부분적으로 연료에 침지되게 되며 그리고 상향으로 이동하기 시작하고 그리고 스프링(90)의 가압은 밸브 조립체(62)를 폐쇄위치쪽으로 이동시키기 시작한다. 이 연료레벨이 계속 상승함에 따라, 밸브 조립체(62)는 완전히 폐쇄될 때 까지 완전 폐쇄위치쪽으로 점진적으로 연속하여 이동한다. 도 3에 도시된 바와같이, 완전폐쇄위치에서 탄성폐쇄부(84)는 시트(82)와 밀봉 맞물림상태에 있다. 이것은 출구(64)를 통한 연료증기의 유동을 정지시킨다.

밸브 조립체(62)가 부분적으로 폐쇄됨에 따라 이 밸브 조립체는 탱크내의 압력을 증가시켜 액체연료가 필러 파이프(36)에서 상승하도록 하여 주유소 펌프의 연료분배노즐의 자동 차단부를 작용시켜 연료증기의 유동을 차단한다. 노즐의 자동 차단부는 충전 파이프에 있는 액체연료에 의해 폐쇄될 때 그것의 다이아프램 기구가 분배노즐로부터 연료의 방출을 자동적으로 차단하도록 하는 노즐 출구에 인접한 작은 제어 또는 흡입포트를 가진다.

유동의 급작스런 정지 없이 유동을 상기와 같이 차단하는 것은 필러 파이프의 입구로부터 대기로 액체 연료의 토출 또는 방출없이 분배노즐의 자동 차단부를 작동시키도록 필러 파이프에서의 연료의 완만한 상승 또는 어느정도 저속의 상승을 제공하는 것으로 믿어진다. 어떠한 이론적 설명에 무관하게, 제어유니트(14)는 분배 노즐의 자동 차단부를 적시에 작동시켜 어떠한 연료의 토출도 발생시키지 않는다.

연료분배노즐이 탱크를 과충전하도록 다시 수동으로 작동 또는 개방되면, 이 부가적인 연료는 밸브 조립체(62)의 점진적인 폐쇄를 야기하고 연료레벨이 충전 튜브(36)에서 보다 신속하게 상승하도록 하여 분배 노즐의 자동 차단부를 다시 작동시켜 이에의해 소정된 원하는 최소 체적 미만으로 증기 돔(46)의 체적을 감소시킬 정도까지 탱크가 과충전되는 것을 방지한다. 이것은 분배노즐의 자동 차단부를 작동시키는 충전튜브에 액체연료를 일시적으로 유지시킴으로써 분배노즐을 반복적으로 수동으로 작용시키는 것에 의해 탱크를 과충전시키는 것에 추가적인 노력을 회피하게 한다. 탱크를 과충전하려는 반복적인 충분한 시도는 밸브 조립체(62)를 완벽하게 폐쇄시킨다. 탱크의 충전이 완료된 후 분배 노즐은 제거되고 그리고 캡(42)은 충전 파이프의 입구(38)를 폐쇄시키도록 재설치된다.

뜨개(68)가 밸브 조립체(62)로 하여금 폐쇄된 상태를 유지하게 할 때 그리고 그 동안, 폐쇄된 밸브 조립체는 액체연료가 탱크로부터 출구(64)를 통하여 증기 캐니스터(18)내로 가압되는 것을 또한 방지하여, 이에의해 증기 캐니스터가 대기로 방출되는 액체연료로 채워지는 것을 방지한다.

탱크가 충전되고 차량이 작동된 후, 결국 충분한 연료는 탱크(16)로부터 소모되어, 와이어(120)상에 작용하는 뜨개(68)의 중량이 밸브 조립체(62)를 개방하기에 충분한 힘을 발생시키기에 충분하게 튜브(70)에 있는 연료레벨이 떨어진다. 이 뜨개에 의해 발생된 힘은 와이어(120)를 통해 스트립퍼판(88)에 가해지고, 스트립퍼판(88)은 초기에는 패드(140)를 통하여 주로 탄성 및 가요성 폐쇄부(84)의 패드(140)에 인접한 부위에만 힘을 가하게 되어 폐쇄부(84)는 초기에는 패드(140)에 의해 접촉되는 인접한 부분에서만 시트(82)로부터 개방 또는 맞물림해제되게 된다. 이것은 초기에는 시트(82)로부터 폐쇄부의 일부분만을 떼어냄으로써 폐쇄부(84)를 초기 개방하는데 필요되는 힘을 감소시킨다. 밸브의 초기 개방 직전에 탱크내의 압력이 폐쇄부(84)상에 작용하는 폐쇄힘을 증가시키게 되는 대기압 이상이면, 이 떼어냄 초기 개방은 초기에 개방되는 폐쇄부(84)의 부위를 크게 감소시킴으로써 대기압 이상의 압력을 해제시켜 이 대기압 이상의 압력의 폐쇄힘을 극복하는데 필요되는 개방력을 감소시킨다. 이것은 또한 시트(82)에서 어떠한 액체 정역학적 시일을 또한 깨트려 뜨개(68)가 하강함에 따라 스트립퍼판(88)이 시트(82)로부터 멀리 피벗운동할 때 폐쇄부(84)를 쉽게 떼어내어 해제한다.

밸브 조립체(62)가 개방되고 그리고 내연기관이 작동될 때, 증기는 캐니스터(18)로부터 제거되고 포트(50)와 도관(56)을 통하여 내연기관의 흡기 매니폴드(20)내로 끌어들여져서 여기에서 연료증기는 흡기 공기와 혼합되어 작동하는 내연기관의 실린더에 공급된다. 이것은 또한 캐니스터(18)내에 충분한 진공 또는 충분한 부압을 발생시켜 연료 탱크내의 연료 증기는 제어밸브(14)의 개방출구(74)를 통하여 캐니스터내로 유동하게 되며, 특히 캐니스터의 대기 통기구(52)가 통로(52)를 통하여 캐니스터내로 대기 공기의 역유동을 방지 또는 규제하는 체크밸브 또는 솔레노이드 밸브를 담고 있다면 더욱 효과적이다.

통상적으로, 내연기관이 정지되고 그리고 밸브 조립체(62)가 완전 개방되면, 연료 증기는 탱크내의 압력이 인치 제곱당 약 0.04 내지 0.1 파운드 또는 약 1인치 내지 3인치의 수압의 정도만큼 대기압보다 크게 될 때 탱크로부터 제어 유니트(14)를 통하여 캐니스터내로 유동한다. 따라서, 캐니스터(18)와 제어밸브(14)는 제어 유니트의 밸브 조립체(60)가 개방되어 있을 때는 언제나 탱크로부터의 연료증기의 유동에 무시할 정도의 저항을 제공한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 차량 연료 탱크의 연료의 토출과 과충전을 확실하게 제거하고 그리고 탱크의 충전시 그리고 그 후의 차량의 작동시 탄화수소 연료 증기의 포집과 회수를 제어한다.

도 1은 본 발명을 구체화 하는 제어 밸브 유니트, 증기 회수 캐니스터, 연료 펌프 모듈 및 충전 파이프를 가진 연료 탱크를 갖춘 차량 연료 시스템의 일부 단면도,

도 2는 도 1의 제어 밸브 유니트의 평면도,

도 3은 완전 폐쇄 위치에서 밸브조립체가 있는 상태에서 도 2의 선3-3상에서 취해진 제어 밸브 유니트의 단면도,

도 4는 도 3의 선4-4상에서 취해진 제어밸브 유니트의 단면도,

도 5는 밸브 조립체가 개방위치에 있는 상태에서 도 3과 같은 단면도, 그리고

도 6은 밸브 조립체의 일부 구성요소의 전개사시도.

Claims (11)

1. 휘발성 탄화수소 액체 연료를 담는 차량연료탱크를 위한 증기 제어 장치로서; 탱크의 상단에 인접하여 차량연료탱크에 수용되도록 구조된 하우징, 하우징에 지지되어 탱크의 외부와 연통하는 출구 통로, 탱크의 상단에 바로 인접하여 하우징에 의해 지지되고 그리고 탱크의 내부로부터 충구통로에 연료 증기를 공급하기위해 출구통로와 연통하는 밸브 개구를 한정하는 연속적인 둘레부를 가지고 있는 밸브 시트, 밸브 개구를 통한 유체 유동을 방지하도록 밸브 시트와 맞닿음하는 폐쇄위치와 폐쇄위치로부터 이격된 개방위치로 이동가능하고 하우징에 의해 피벗식으로 지지되는 밸브 헤드, 연료가 하우징의 바닥을 통해서 하우징에 들어오는 것을 방지하도록 그리고 탱크에 있는 연료레벨이 하우징에 있는 연료레벨보다 낮을 때 연료를 하우징으로부터 배출시키도록 하우징의 바닥에 인접하여 배치된 체크밸브, 체크밸브 위의 하우징에 있고 연료탱크에 있는 연료가 하우징에 들어가게하는 적어도 하나의 연료 유입 개구, 그리고 밸브헤드와 작동적으로 연결되어 있고 그리고 하우징에 있는 액체 연료의 레벨에 응답하여 탱크에있는 연료의 레벨이 제1 소정의 레벨 아래에 있을 때 밸브 헤드를 개방위치로 이동시키고 탱크에 있는 연료가 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨에 있을 때 폐쇄위치로 밸브 헤드를 이동시키는 뜨개를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 하우징에 의해 지지되고 그리고 밸브 시트 주위로 뻗어서 밸브헤드가 개방위치에 있을 때 액체연료가 출구통로를 통과하는 것을 방지하는 컵 형상의 벽을 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징에 매달린 튜브를 가지고 있고 그리고 상기 뜨개는 튜브에 수용되는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 밸브 헤드에 의해 지지되고, 밸브 시트를 맞물림하도록 구조되어 있고 그리고 쇼어 A 스케일로 약 15 내지 75의 범위에서 두로미터를 가진 탄성중합체 재료로 형성되는 가요성 폐쇄부를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 하우징에 피벗식으로 지지되는 스트립퍼판으로서, 시트에 바로 인접한 위치에서 폐쇄부에 맞닿음하도록 구조되고 스트립퍼판의 피벗축선으로부터 이격되어 밸브를 초기적으로 개방하기위해 폐쇄부에 힘을 작용시키는 적어도 하나의 패드를 가진 상기 스트립퍼판을 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 스트립퍼판은 스트립퍼판의 피벗축선으로부터 멀리 위치하여 있는 그리고 시트에 바로 인접한 위치의 폐쇄부의 부분에 맞닿음하도록 구조된 적어도 하나의 패드를 또한 포함하고 있어 스트립퍼판의 피벗축선에 인접한 폐쇄부의 부분을 개방하기전에 패드에 인접한 폐쇄부의 적어도 일부를 초기적으로 개방하는 힘을 패드에 인접한 폐쇄부의 부위에만 가하는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 하우징으로부터 매달려 있고 그리고 밸브 시트와 밸브 헤드 주위로 뻗어있는 튜브를 또한 포함하고 있고, 이 튜브의 하단은 체크 밸브에 의해 폐쇄되고, 그리고 뜨개는 튜브에 미끄럼가능하게 수용되고 그리고 튜브벽과의 밀폐적 끼워맞춤상태에 있는 주위부를 가지고 있어서 밸브헤드가 개방위치에 있을 때 어떠한 양의 액체 연료가 뜨개를 넘어서 밸브개구내로 들어가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 하우징에 의해 지지되고 그리고 밸브헤드가 개방위치에 있을 때 밸브개구와 연통하는 증기 유동 통로를 부분적으로 구획형성하고, 그리고 수직으로 밸브 시트의 아래에 그리고 튜브의 하단위에 있는 탱크의 내부와 연통하는 입구를 가지고 있는 스커트를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 하우징에 의해 지지되고, 밸브헤드가 개방위치에 있을 때 밸브개구와 연통하며, 그리고 수직으로 밸브 시트의 아래에 그리고 튜브의 하단위에 있는 위치에서 연료탱크의 내부와 연통하는 입구를 가지고 있는 증기 유동 통로를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 하우징은 연료탱크의 내부를 밸브개구와 연통시키는 소용돌이 형상의 증기 유동 경로를 구획형성하는 축선상으로 뻗어 방사상으로 이격된 벽을 갖춘 증기 유동 경로 하우징과 그리고 출구 통로를 가지는 출구몸체를 포함하고 있고, 그리고 이 출구몸체는 튜브와 스냅식으로 끼워맞추어지는 증기 유동 경로 하우징과 스냅식으로 끼워맞추어지는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.
11. 제 7 항에 있어서, 체크밸브를 지지하고 있고 그리고 튜브상에 스냅식으로 끼워맞추어지는 엔드캡을 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 제어 장치.