KR100750671B1 - 차량 연료계통의 누설 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료계통의 누설량을 측정할 수 있는 차량 연료계통의 누설 감지장치에 관한 것이다. 이를 위해, 엔진제어유닛과 연료탱크(10)와 캐니스터(12)로 이루어진 차량 연료장치에 있어서, 상기 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 최대연료투입량을 제한하는 최대연료제한밸브(20); 상기 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 차량 전복시 연료의 누설을 차단하는 연료차단밸브(14); 일단이 연료주입로(18)까지 연장되고, 타단은 상기 최대연료제한밸브(20)와 연료차단밸브(14) 및 상기 캐니스터(12)에 공통적으로 연통되는 벤트라인(15); 및 상기 캐니스터(12)의 하부에 설치되어 전기적으로 개폐 가능한 OBD밸브(22); 상기 OBD밸브(22)의 개폐를 제어하고, 상기 연료장치내의 압력을 감지하는 엔진제어유닛이 제공된다.

엔진, 연료계통, 누설, 증기, 차단밸브, 벤트라인, 캐니스터

Description

차량 연료계통의 누설 감지장치{Fuel leakage monitoring device of a vehicle}

도 1은 연료차단밸브(14)가 설치된 종래의 차량의 개략적인 구성도,

도 2는 최대연료제한밸브(20)가 설치된 종래의 차량의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 차량 연료계통의 누설 감지장치의 구성도로서, 부압을 형성할 때의 상태이며,

도 4는 도 3의 구성도에서 주유시의 상태이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연료탱크,

12 : 캐니스터,

14 : 연료차단밸브,

15 : 벤트라인,

16 : PCV(Purge control Valve)밸브,

18 : 연료주입로,

20 : 최대연료제한밸브,

22 : OBD 밸브.

본 발명은 차량 연료계통의 누설 감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료계통의 누설량을 측정할 수 있는 차량 연료계통의 누설 감지장치에 관한 것이다.

도 1은 연료차단밸브(14)가 설치된 종래의 차량의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 연료계통은 크게 연료탱크(10)와 캐니스터(12)로 구성되고, 주유시 연료탱크(10) 내부에서 발생된 연료증기의 대부분은 별도의 벤트라인(15)을 통해 연료주입로(18)로 배출된다.

그리고, 연료탱크(10)의 상부에는 연료차단밸브(ROV)(14)가 부착되어 있다. 이러한 연료차단밸브(14)는 정상시에는 연료탱크(10) 내부를 대기중과 연통시키면서 차량이 전복되었을 때에는 차단되어 연료의 누출을 방지하는 장치이다.

캐니스터(12)의 공기포트는 캐니스터가 흡탈착시 공기의 유입 및 방출될 수 있도록 항상 개방되어 있어야 하며 주행환경에 따라 먼지필터를 부착하는 경우도 있다.

그리고, 도 2는 최대연료제한밸브(20)가 설치된 종래의 차량의 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 구조는 이미 북미의 차종에 적용되고 있는 것으로서 주유시 탱크내의 증기가 외부로 유출되지 못하도록 하기 위해 벤트라인이 없다. 또한 주유시 탱크내의 압력을 해소하고 최대 주유레벨을 제어하기 위해 최대연료제한밸브(FLVV, Fill Limit Vent Valve)를 사용하고, 최대연료제한밸브(20)를 통과한 모든 증기는 캐니스터(22)방향으로 유동하도록 구성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 최대연료제한밸브(20)는 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 주유되는 연료가 소정체적 이상일 경우 내부의 플로트(뜨개)가 밸브를 막고 이로 인해 연료탱크(10) 내부의 압력이 증가하게 된다. 이러한 압력의 증가는 주유건(미도시)에 설치된 압력센서를 작동시키게 되어 주유를 멈추게 한다.

도 1과 같은 종래의 연료계통은 주유시 연료탱크(10)내에서 발생한 연료증기를 그대로 대기중에 배출하는 구조이다(일명 Non-ORVR 시스템). 즉 증기중 일부 소량은 연료차단밸브(14)를 통해 캐니스터(12) 쪽으로 유동되고, 나머지 대부분은 벤트라인(15)을 통해 외부로 방출되어 탱크(10)의 압력을 낮추게 되고 주유 이외의 경우 연료탱크 내에서 발생된 증기는 연료 차단밸브(14)를 통해 모두 캐니스터(12) 쪽으로 유동된다.

그러나, 차량의 환경기준이 점차 엄격히 적용되면서 연료계통의 누설을 일정량 이하로 제한하는 규정이 북미(OBD 법규)에서 시행되고 있으며, 가까운 장래에 한국에서도 시행(일명 KOBD법규)될 예정이다.

이러한 법규에 의할 경우 연료계통 내부에 엔진 부압을 형성한 뒤 압력상승의 변화율을 체크하여 연료누설의 정도가 허용치 이상인지 또는 이하인지를 판단하게 된다. 그런데, 연료차단밸브(14)내의 오리피스 직경이 1.7 mm ~ 2.5 mm에 불과하여 연료탱크(10) 내부의 공기를 부압으로 빨아내거나 누설점검 후 연료탱크(10)내 부압을 해소시키는데 높은 저항으로 작용한다. 즉, 정상운전중에는 오리피스의 직경이 작아서 연료의 누출이 없어야 하고, 누설점검을 위해 부압을 형성할 때에는 오리피스의 직경이 넓어서 쉽게 부압을 형성 및 해소할 수 있어야 한다. 그런데, 이는 별도장치의 설치가 필요하다는 것을 의미한다.

따라서, 새로운 환경법규에 적극적으로 대응하기 위하여 차량 연료계통 내부의 누설여부를 감지하는 장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 차량 연료계통의 누설여부를 감지하면서도 종래의 장치를 최소로 변경하는 차량 연료계통의 누설 감지장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 엔진제어유닛과 연료탱크(10)와 캐니스터(12)로 이루어진 차량 연료장치에 있어서,

상기 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 최대연료투입량을 제한하는 최대연료제한밸브(20);

상기 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 차량 전복시 연료의 누설을 차단하는 연료차단밸브(14);

일단이 연료주입로(18)까지 연장되고, 타단은 상기 최대연료제한밸브(20)와 연료차단밸브(14) 및 상기 캐니스터(12)에 공통적으로 연통되어 주유 시에는 연료주입로(18)로 압력을 해소시키는 장점을 최대한 살리고 연료탱크(10)내 부압 형성 및 해소시 오리피스가 큰 최대연료제한밸브(20)를 사용할 수 있도록 구성된 벤트라인(15); 및

상기 캐니스터(12)의 하부에 설치되어 전기적으로 개폐 가능한 OBD밸브(22);

상기 OBD밸브(22)의 개폐를 제어하고, 상기 연료장치내의 압력을 감지하는 엔진제어유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 연료계통의 누설 감지장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하에서는 양호한 실시 예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 차량 연료계통의 누설 감지장치의 구성도로서, 부압을 형성할 때의 상태이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연료탱크(10)의 상부에는 최대연료제한밸브(20)와 연료차단밸브(14)가 설치되어 있다.

이러한 연료차단밸브(14)는 정상 시에는 연료탱크(10) 내부를 대기중과 연통시키면서 차량이 전복되었을 때에는 차단되어 연료의 누출을 방지하는 장치이다.

그리고, 최대연료제한밸브(20)는 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 주유되는 연료가 소정체적 이상일 경우 내부의 플로트(뜨개)가 밸브를 막고 이로 인해 연료탱크(10) 내부의 압력이 증가하게 된다. 이러한 압력의 증가는 주유건(미도시)으로 하여금 자동적으로 주유를 멈추게 한다.

벤트라인(15)은 일단이 연료주입구(18)에 연결되고, 타단은 최대연료제한밸브(20)와 연료차단밸브(14) 및 캐니스터(12)에 각각 분지되어 일체로 연결된다.

캐니스터(12)에는 OBD밸브(22)가 장착되어 개폐 가능하고, 이러한 OBD밸브(22)의 대표적인 사례는 솔레노이드 밸브가 될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 연료장치에서 부압을 발생시키고, 부압의 변화율을 체크함으로서 연료의 누설여부를 유추하는 방법에 관해 설명하기로 한다.

우선, OBD 밸브(22)를 차단하고, PCV밸브(16)를 개방하여(이때 연료주입로 (18)는 연료마개에 의해 대기중과 차단되어 있다.), 엔진에서 발생된 부압에 의해 공기를 빨아들임으로서 연료계통 내부에 부압을 형성한다. 이 때, 벤트라인(15)을 통해 연료차단밸브(14)의 미세한 오리피스(내경 약 1.7 mm ~ 2.5 mm) 와 최대연료제한밸브(20)의 오리피스(내경 약 10 mm ~ 13 mm)를 통해 부압이 형성된다. 즉, 연료차단밸브(14)의 미세한 오리피스와 최대연료제한밸브(20)의 오리피스를 합한 면적에 의해 저항없이 부압을 형성한다.

그 다음, PCV 밸브(16)를 차단하여 연료계통 내부의 부압을 외부와 차단한다. 그 다음 엔진제어모듈은 연료계통내부의 부압상승이 어느 정도의 변화율을 나타내는지 실시간으로 검출한다. 만약 형성된 부압이 주어진 시간 내에서 빨리 상승한다면 이는 연료계통 어딘가에 누설이 있어 외부로부터 공기가 들어온다는 것을 반증하는 것이므로 수리를 요한다는 경고표시를 운전자에게 한다. 그리고, 형성된 부압이 주어진 시간 내에서 천천히 상승한다면 이는 연료계통에서 허용치 이하의 누설이 있다는 것을 반증하는 것이다. 따라서 운전자에게 정상임을 표시한다. 연료 누설여부에 대한 검출이 끝난 다음에는 OBD밸브(22)를 개방하여 연료계통 내의 부압을 해소시킨다.

또한, 주유구가 개방되었을 때에는 부압이 주어진 시간 내에 형성되지 않음을 엔진제어모듈에서 인지하여 주유뚜껑의 분실 및 주유구가 개방되어 있음을 운전자에게 알릴 수 있다.

도 4는 도 3의 구성도에서 주유시의 상태이다. 연료주입로(18)를 통해 연료가 연료탱크(10) 내부로 주입된다. 이 때, 연료탱크(10) 내부의 공기와 증기는 대 부분 최대연료제한밸브(20)를 통해 벤트라인(15)으로 이동하여 대기중에 배출되며 일부는 캐니스터 쪽으로 이동하여 포집된다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 차량의 연료계통에 관한 새로운 환경기준에 적극적으로 대처할 수 있으면서도 종래의 장치를 최소로 변경하는 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 연료탱크(10)의 상부에 설치되어 최대연료투입량을 제한함과 아울러 주유시 상기 연료탱크(10)내의 압력을 해소하고 최대 주유레벨을 제어하는 최대연료제한밸브(20);

   상기 연료탱크(10)의 상부에 철치되어 차량 전복시 연료의 누설을 차단하는 연료차단밸브(14);

   캐니스터(12)의 하부에 설치되어 전기적으로 개폐 가능한 OBD밸브(22);

   상기 OBD밸브(22)의 개폐를 제어하고, 상기 연료장치내의 압력을 감지하는 엔진제어유닛;

   을 포함하는 차량 연료장치에 있어서,

   일단이 연료주입로(18)까지 연장되고, 타단은 상기 최대연료제한밸브(20)와 상기 연료차단밸브(14) 및 상기 캐니스터(12)에 공통적으로 연통되며, 주유시에는 상기 연료주입로(18)의 압력을 해소시키고, 상기 연료탱크(10)내 부압 형성 및 해소시 주유로를 제공할 수 있도록 10㎜ ~ 13㎜ 직경의 오리피스를 가진 상기 최대연료제한밸브(20)를 사용할 수 있도록 구성된 벤트라인(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 연료계통의 누설감지장치.
3. 삭제

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