KR101876036B1 - 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법 - Google Patents

자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 주행중에 벤트 밸브를 통해 연료탱크에서 넘친 액상의 연료를 연료넘침방지챔버에 임시 보관하고, 시동 오프 시 연료펌프를 역방향으로 구동시켜 상기 연료넘침방지챔버의 연료를 연료탱크로 회수함으로써 캐니스터로 액상의 연료가 넘치는 현상을 방지할 수 있는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법 {Apparatus and method for preventing fuel flowing of vehicle fuel tank}
본 발명은 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료탱크에서 캐니스터로 액상의 연료가 넘치는 현상을 방지하기 위한 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 연료시스템은 연료탱크에서 발생한 연료증발가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 캐니스터를 구비하고 있으며, 이러한 캐니스터는 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 포집하여 엔진으로 공급해주게 된다.
상기 연료탱크에는 연료탱크 내부에서 발생한 연료증발가스를 캐니스터 측으로 배출시키는 벤트 밸브가 장착되며, 이러한 벤트 밸브는 차량이 경사지역에 위치하거나 전복되는 등으로 인해 연료 누출이 우려될 경우에는 액상의 연료가 캐니스터로 유입되는 것을 방지해주게 된다.
그런데, 차량 주행중 상기 벤트 밸브의 실링 성능 부족이나 이상이 발생하는 경우, 벤트 밸브를 통해 연료탱크에서 넘친 액상의 연료가 캐니스터로 유입되는 문제가 발생하게 된다.
이렇게 캐니스터로 액상의 연료가 유입되는 경우, 캐니스터에서 엔진으로 액상의 연료가 유입되어 시동 꺼짐 현상이 발생하게 되고, 또한 액상 연료에 의해 캐니스터내 활성탄이 젖게 되어 캐니스터가 연료증발가스를 포집하지 못하고 결국 연료증발가스가 대기로 방출되는 문제가 발생한다.
이에 본 발명은 주행중에 벤트 밸브를 통해 연료탱크에서 넘친 액상의 연료를 연료넘침방지챔버에 임시 보관하고, 시동 오프 시 연료펌프를 역방향으로 구동시켜 상기 연료넘침방지챔버의 연료를 연료탱크로 회수함으로써 캐니스터로 액상의 연료가 넘치는 현상을 방지할 수 있는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 주행중 연료탱크에 장착된 벤트 밸브를 통해 유출되는 액상 연료가 보관되는 연료넘침방지챔버; 상기 연료넘침방지챔버에 보관된 액상 연료를 회수하기 위해, 엔진 오프 시 일정시간 동안 역방향으로 구동되는 연료펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 벤트 밸브에는 연료탱크에서 발생한 연료증발가스가 캐니스터로 유동되도록 하는 벤트라인이 연결되고, 이 벤트라인의 중앙부에 상기 연료넘침방지챔버가 연통가능하게 연결된다.
그리고, 상기 연료넘침방지챔버와 연료펌프 사이에는 연료펌프의 역방향 구동시 연료넘침방지챔버에서 연료탱크로 회수되는 연료의 유동을 위한 리턴라인이 구비되고, 상기 리턴라인에는 연료펌프의 정방향 구동 시 연료탱크의 연료가 연료넘침방지챔버로 유입되는 것을 차단하기 위해 역방향 체크밸브가 설치된다.
또한, 상기 연료펌프의 토출구에는 연료펌프의 역방향 구동 시 상기 연료펌프와 엔진 사이에 구비된 피드라인의 잔존 연료가 연료탱크로 회수되는 것을 방지하기 위해 정방향 체크밸브가 설치된다.
한편 본 발명에서는, 주행중 연료탱크의 벤트 밸브를 통해 유출된 액상 연료가 연료넘침방지챔버에 보관되는 제1단계; 엔진 정지 시 연료펌프를 일정시간 동안 역방향으로 구동시켜 상기 연료넘침방지챔버의 연료를 연료탱크로 회수하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 방법도 제공한다.
구체적으로, 상기 제1단계는, 상기 액상 연료가 벤트 밸브와 캐니스터 사이에 연결된 벤트라인에서 연료증발가스와 분리되는 단계; 및
상기 연료펌프가 정방향으로 구동될 때, 연료넘침방지챔버와 연료펌프 사이의 리턴라인에 설치된 역방향 체크밸브가 상기 리턴라인을 폐쇄하여 연료탱크의 연료가 연료넘침방지챔버로 압송되는 것을 방지하는 단계를 더 포함한다.
그리고, 상기 제2단계는, 상기 연료펌프가 역방향으로 구동될 때, 연료펌프의 토출구에 설치된 정방향 체크밸브가 상기 토출구를 폐쇄하여 상기 연료펌프와 엔진 사이에 구비된 피드라인의 잔존 연료가 연료탱크로 회수되는 것을 방지하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 주행중 연료탱크에서 캐니스터로 액상의 연료가 넘치는 현상을 근본적으로 방지할 수 있으며, 이에 의해 캐니스터에서 엔진으로 액상의 연료가 유입되어 발생하는 시동 꺼짐 현상을 방지할 수 있고, 또한 액상 연료에 의해 캐니스터내 활성탄이 젖어 캐니스터가 제기능을 하지 못하고 결국 연료증발가스가 대기로 방출되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료탱크에서 주행중 넘치는 액상 연료가 연료넘침방지챔버에 보관된 상태를 보여주는 도면
도 2는 본 발명에 따라 엔진 오프 시 연료펌프의 역방향 구동을 통해 연료넘침방지챔버의 연료가 연료탱크로 회수되는 상태를 보여주는 도면
도 3은 본 발명에 따라 엔진 오프 후 일정시간이 경과한 뒤 연료넘침방지챔버의 연료가 모두 연료탱크로 회수된 상태를 보여주는 도면
도 4는 본 발명에 따른 연료넘침방지챔버의 연료 회수를 위한 연료펌프의 제어 방법을 나타낸 순서도
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 자동차 연료가 저장되는 연료탱크(10)의 상단에는 연료탱크(10) 내부에서 발생한 연료증발가스를 캐니스터(20) 측으로 배출하기 위한 벤트 밸브(11,12)가 장착된다.
상기 벤트 밸브(11,12)는 연료탱크(10)에 하나 이상 구비되며, 벤트 밸브(11,12)와 캐니스터(20) 사이에는 벤트 밸브(11,12)에서 캐니스터(20) 측으로 유동되는 연료증발가스의 이송을 위한 벤트라인(14)이 연결된다.
벤트 밸브(11,12)는, 차량이 경사지역에 위치하거나 전복되는 등으로 인해 연료 누출이 우려될 경우, 액상의 연료가 연료탱크(10) 밖으로 유출되는 것을 차단하여 캐니스터(20) 측으로 액상의 연료가 유입되는 것을 방지해주게 된다.
그런데, 상기 벤트 밸브(11,12)의 실링 성능 부족이나 이상이 발생하는 경우, 차량 주행중 벤트 밸브(11,12)를 통해 액상의 연료가 벤트라인(14)으로 유출될 수 있다.
이에 상기 벤트라인(14)의 중앙부에는 벤트 밸브(11,12)를 통해 배출된 액상 연료가 연료증발가스와 분리되어 보관되는 연료넘침방지챔버(30)가 연결된다.
즉, 주행 중 벤트 밸브(11,12)를 통해 유출된 액상 연료는 벤트라인(14)에서 중력 및 무게 차이로 인해 기상의 연료증발가스와 분리되어 연료넘침방지챔버(30)에 임시 보관된다(도 1 참조).
상기 연료넘침방지챔버(30)는 연료탱크(10)의 내부 상측에 배치되고, 벤트라인(14)과 연통가능하게 구성되어 벤트라인(14)에서 연료증발가스와 분리되어 낙하하는 액상 연료를 수집하게 된다.
즉, 연료넘침방지챔버(30)는 벤트라인(14)과 연통가능하도록 벤트라인(14)의 중앙부(즉, 연통부) 하측에 배치되고, 이에 주행중 벤트 밸브(11,12)를 통해 연료탱크(10)에서 유출된 액상 연료는 벤트라인(14)에서 기상의 연료증발가스와 분리된 뒤 연료넘침방지챔버(30)로 유입되어 보관된다.
이렇게 연료넘침방지챔버(30)에 보관된 액상 연료의 회수를 위해, 엔진 정지(오프) 시 연료펌프(40)를 역방향으로 구동시켜 연료넘침방지챔버(30)의 연료를 연료탱크(10)로 회수시킨다(도 2 참조).
주지된 바와 같이, 연료펌프(40)는 연료탱크(10) 내부에 설치되어 정방향 구동에 의해 엔진(50)으로 연료를 압송해주는 것으로서, 엔진(50) 정지 시에는 구동하지 않는다.
여기서는, 엔진(50) 정지 시 일정시간 동안 연료펌프(40)를 역방향으로 구동시킴으로써 연료넘침방지챔버(30)에 보관되어 있는 액상 연료를 연료탱크(10)로 회수할 수 있도록 한다.
이때, 연료넘침방지챔버(30)와 연료펌프(40) 사이에는 연료넘침방지챔버(30)에서 연료탱크(10)로 회수되는 연료의 유동 및 이송을 위한 리턴라인(34)이 연결 구비된다. 상기 리턴라인(34)에 연료펌프(40)의 역방향 구동에 의한 흡입력이 작용함으로써 연료넘침방지챔버(30)에 저장된 액상 연료가 연료탱크(10)로 회수되어진다.
그리고, 상기 리턴라인(34)에는, 엔진(50) 구동 중 연료펌프(40)가 정방향으로 구동될 때 연료탱크(10)의 연료가 연료넘침방지챔버(30)로 압송되어 유입되는 것을 차단하기 위해, 역방향 체크밸브(36)가 설치된다.
좀더 설명하면, 상기 역방향 체크밸브(36)는 연료펌프(40)의 역방향 구동 시에는 리턴라인(34)을 개방하여 연료넘침방지챔버(30)의 연료가 연료탱크(10)로 회수가능하도록 하고, 연료펌프(40)의 정방향 구동 시에는 리턴라인(34)을 폐쇄하여 연료탱크(10)의 연료가 연료넘침방지챔버(30)로 이송되는 것을 차단한다.
이때, 리턴라인(34)의 잔존 연료가 연료넘침방지챔버(30)로 유동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 역방향 체크밸브(36)는 연료넘침방지챔버(30)와 리턴라인(34) 사이(즉, 연료넘침방지챔버(30)의 배출구(32)) 또는 리턴라인(34)의 상류측 단부(연료넘침방지챔버(30)에서 배출되는 액상 연료의 흐름방향을 기준으로 함)에 설치되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 이러한 역방향 체크밸브(36)는, 연료넘침방지챔버(30)의 배출구(32)를 기밀하게 개폐할 수 있는 밸브바디(36a)와, 이 밸브바디(36a)를 상기 배출구(32) 측으로 탄성 지지할 수 있도록 리턴라인내에 설치된 탄성부재(36b)로 구성될 수 있다.
한편, 연료펌프(40)와 엔진(50) 사이에는, 연료펌프(40)의 정방향 구동 시 연료탱크(10)에서 엔진(50) 측으로 압송되는 연료의 유동 및 이송을 위해, 피드라인(44)이 연결 구비된다.
여기서는, 엔진(50) 오프 시 연료펌프(40)가 역방향으로 구동될 때 피드라인(44)의 잔존 연료가 연료탱크(10)로 회수되는 것을 방지하기 위해, 엔진(50)으로 압송되는 연료가 배출되는 연료펌프(40)의 토출구(42) 또는 피드라인(44)의 상류측 단부(연료펌프(40)에서 토출되는 연료의 흐름방향을 기준으로 함)에 정방향 체크밸브(46)가 설치된다.
좀더 설명하면, 상기 정방향 체크밸브(46)는 연료펌프(40)의 정방향 구동 시에는 연료펌프(40)의 토출구(42) 및 피드라인(44)을 개방하여 연료탱크(10)의 연료가 엔진(50)으로 공급되도록 하고, 연료펌프(40)의 역방향 구동 시에는 연료펌프(40)의 토출구(42) 및 피드라인(44)을 폐쇄하여 피드라인(44)의 잔존 연료가 연료탱크(10)로 회수되는 것을 방지한다.
이러한 정방향 체크밸브(46)는 상기 역방향 체크밸브(36)와 동일한 구조로 구성될 수 있다. 즉, 상기 정방향 체크밸브(46)는 연료펌프(40)의 토출구(42)를 기밀하게 개폐할 수 있는 밸브바디(46a)와, 이 밸브바디(46a)를 상기 토출구(42) 측으로 탄성 지지할 수 있도록 피드라인(44)내에 설치된 탄성부재(46b)로 구성될 수 있다.
도면으로 나타내지는 않았으나, 상기와 같은 연료펌프(40)의 정방향 및 역방향 구동 제어는 제어모듈에 의해 제어된다.
아울러, 이러한 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치는 일반 가솔린 차량 및 플러그인 하이브리드 차량(PHEV) 등에 모두 적용 가능하다.
참고로, 미설명된 도면 부호 52는 캐니스터(20)에서 포집된 연료증발가스를 엔진으로 제공하기 위한 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(PCSV)(52)이다.
여기서, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 연료펌프(40)의 구동 제어 방식을 좀더 설명하면 다음과 같다.
먼저, 엔진(50)의 구동 상태를 판단한다. 엔진(50)이 구동 중이면 연료펌프(40)는 연료탱크(10)의 연료를 엔진으로 압송할 수 있도록 정방향으로 구동된다.
연료탱크(10)가 정방향으로 구동되는 동안 차량이 일정 각도 이상으로 기울어지는 등 벤트 밸브(11,12)를 통해 연료탱크(10)의 액상 연료가 유출되는 조건이 발생하면, 벤트 밸브(11,12)를 통해 벤트라인(14)으로 방출된 액상 연료가 연료넘침방지챔버(30)에 수집된다(도 1 참조).
이후 엔진(50)이 정지되면 연료펌프(40)는 연료넘침방지챔버(30)에 보관된 액상 연료를 연료탱크(10)로 배출시키기 위해 일정시간 동안 역방향으로 구동되며(도 2 참조), 연료펌프(40)의 역방향 구동 시간이 일정시간을 경과하고 연료넘침방지챔버(30)의 연료 회수가 완료되면 연료펌프(40)를 정지시킨다(도 3 참조).
여기서, 상기 일정시간은 사전 시험 및 평가를 통해 연료넘침방지챔버(30)의 액상 연료를 회수하기 위한 적절한 시간으로 설정된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 연료탱크 11, 12 : 벤트밸브
14 : 벤트라인 20 : 캐니스터
30 : 연료넘침방지챔버
32 : 배출구 34 : 리턴라인
36 : 역방향 체크밸브 36a : 밸브바디
36b : 탄성부재 40 : 연료펌프
42 : 토출구 44 : 피드라인
46 : 정방향 체크밸브 46a : 밸브바디
46b : 탄성부재 50 : 엔진
52 : 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브

Claims (9)

  1. 주행중 연료탱크에 장착된 벤트 밸브를 통해 유출되는 액상 연료가 보관되는 연료넘침방지챔버;
    상기 연료탱크 내부에 설치되어 주행중 정방향 구동에 의해 엔진으로 연료를 압송하는 연료펌프;
    상기 연료펌프의 역방향 구동시 상기 연료넘침방지챔버에서 연료탱크로 회수되는 연료의 유동을 위해 상기 연료넘침방지챔버와 연료펌프 사이에 구비되는 리턴라인;
    을 포함하고, 상기 연료펌프는 상기 연료넘침방지챔버에 보관된 액상 연료를 회수하기 위해 엔진 오프 시 일정시간 동안 역방향으로 구동되며,
    상기 연료펌프의 토출구에는 연료펌프의 역방향 구동 시 상기 연료펌프와 엔진 사이에 구비된 피드라인의 잔존 연료가 연료탱크로 회수되는 것을 방지하기 위해 정방향 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벤트 밸브에는 연료탱크에서 발생한 연료증발가스가 캐니스터로 유동되도록 하는 벤트라인이 연결되고, 이 벤트라인의 중앙부에 상기 연료넘침방지챔버가 연통가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리턴라인에는 연료펌프의 정방향 구동 시 연료탱크의 연료가 연료넘침방지챔버로 유입되는 것을 차단하기 위해 역방향 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 장치.
  5. 삭제
  6. 주행중 연료탱크의 벤트 밸브를 통해 유출된 액상 연료가 연료넘침방지챔버에 보관되는 제1단계;
    상기 연료탱크 내부에 설치되어 주행중 정방향 구동에 의해 엔진으로 연료를 압송하는 연료펌프를 엔진 정지 시에 일정시간 동안 역방향으로 구동시켜, 상기 연료넘침방지챔버의 연료를 연료넘침방지챔버와 연료펌프 사이의 리턴라인을 통해 연료탱크로 회수하는 제2단계;를 포함하고,
    상기 연료펌프가 역방향으로 구동될 때 연료펌프의 토출구에 설치된 정방향 체크밸브가 상기 토출구를 폐쇄하여 상기 연료펌프와 엔진 사이에 구비된 피드라인의 잔존 연료가 연료탱크로 회수되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1단계는, 상기 액상 연료가 벤트 밸브와 캐니스터 사이에 연결된 벤트라인에서 연료증발가스와 분리되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1단계는, 상기 연료펌프가 정방향으로 구동될 때, 연료넘침방지챔버와 연료펌프 사이의 리턴라인에 설치된 역방향 체크밸브가 상기 리턴라인을 폐쇄하여 연료탱크의 연료가 연료넘침방지챔버로 압송되는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 방법.
  9. 삭제
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