(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断バルブ（２０）は、
通路（５６）内に配置される流量制限器（５０）、
開放位置にある減圧バルブ（５０ａ）、
流量制限器（５０）に付勢力を加え、流量制限器（５０）を開放位置に付勢する流量制限器スプリング（５４）、及び、
ソレノイドバルブアセンブリ（４０）、を含み、
流量制限器（５０）は、
第１オリフィス（５０ｂ）を有するピストン（５２）、
第２オリフィス（４９）を有する減圧バルブ（５０ａ）、及び、
減圧バルブ（５０ａ）を開放位置に付勢する付勢力を有する減圧スプリング（５０ｃ）、を有し、
ソレノイドバルブアセンブリ（４０）は、
コントローラ（１４）からの信号によって選択的に励磁されるコイル（４６）、及び、
（１）流量制限器スプリング（５４）の付勢力に打ち勝ち、流量制限器（５０）を閉鎖位置へ移動させ、かつ、第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを閉鎖する伸展位置と、（２）第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを開放する収縮位置との間を移動可能なアーマチュア（４２）、を有し、
コイル（４６）が励磁された場合、アーマチュア（４２）は収縮位置へ移動し、遮断バルブ（２０）を通過する蒸気圧が第１蒸気圧閾値以下に降下するまで、蒸気が第２オリフィス（４９）を通って流れることを許容し、かつ、
減圧スプリング（５０ｃ）が第１蒸気圧閾値以下の蒸気圧に打ち勝つ場合、減圧バルブ（５０ａ）は開放され、蒸気が第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを通って流れることを許容する、ことを特徴とする遮断バルブ。
【請求項２】
減圧バルブ（５０ａ）はポペットバルブであることを特徴とする請求項１に記載の遮断バルブ。
【請求項３】
減圧バルブ（５０ａ）は第１オリフィス（５０ｂ）より内側に配置され、かつ、第２オリフィス（４９）は第１オリフィス（５０ｂ）より小さいことを特徴とする請求項１に記載の遮断バルブ。
【請求項４】
アーマチュア（４２）は第２オリフィス（４９）を閉鎖することを特徴とする請求項３に記載の遮断バルブ。
【請求項５】
減圧バルブ（５０ａ）が開放された場合、蒸気は第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の両方を通って流れることを特徴とする請求項１に記載の遮断バルブ。
【請求項６】
蒸気圧が第２蒸気圧閾値以下に降下した場合、流量制限器スプリング（５４）の付勢力は流量制限器（５０）を開放することを特徴とする請求項１に記載の遮断バルブ。
【請求項７】
第２蒸気圧閾値は第１蒸気圧閾値より小さく、かつ、流量制限器スプリング（５４）の付勢力は減圧スプリング（５０ｃ）の付勢力より小さいことを特徴とする請求項６に記載の遮断バルブ。
【請求項８】
アーマチュア（４２）が減圧スプリング（５０ｃ）の付勢力に打ち勝ち、第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の両方を閉鎖するように、蒸気圧力が第２蒸気圧閾値以下である場合、アーマチュア（４２）は流量制限器（５０）及び減圧バルブ（５０ａ）と接触することを特徴とする請求項１に記載の遮断バルブ。
【請求項９】
遮断バルブ（２０）は、
通路（５６）内に配置され、第１オリフィス（５０ｂ）を有するピストン（５２）を有する流量制限器（５０）、
第２オリフィス（４９）を有する減圧バルブ（５０ａ）、
減圧バルブ（５０ａ）を開放位置に付勢する第１付勢力を提供するように構成された減圧スプリング（５０ｃ）、
流量制限器（５０）を開放位置に付勢する第２付勢力を提供するように構成された流量制限器スプリング（５４）、及び、
ソレノイドバルブアセンブリ（４０）、を含み、
ソレノイドバルブアセンブリ（４０）は、
コントローラ（１４）からの信号によって選択的に励磁されるコイル（４６）、及び、
第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを閉鎖する第１位置と、第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを開放する第２位置との間を移動可能なアーマチュア（４２）、を有し、
コイル（４６）が励磁された場合、アーマチュア（４２）は第２位置へ移動し、少なくとも流量制限器スプリング（５４）の第２付勢力が蒸気圧力に打ち勝つまで、蒸気が第１オリフィス（５０ｂ）を通って流れることを許容し、かつ、
蒸気が第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の少なくとも１つを通って流れることを許容するために、減圧スプリング（５０ｃ）によって減圧バルブ（５０ａ）は選択的に開放される、ことを特徴とする遮断バルブ。
【請求項１０】
減圧バルブ（５０ａ）は第１オリフィス（５０ｂ）より内側に配置され、かつ、第２オリフィス（４９）は第１オリフィス（５０ｂ）より小さいことを特徴とする請求項９に記載の遮断バルブ。
【請求項１１】
アーマチュア（４２）は第２オリフィス（４９）を閉鎖することを特徴とする請求項１０に記載の遮断バルブ。
【請求項１２】
減圧バルブ（５０ａ）が開放された場合、蒸気は第１オリフィス（５０ｂ）と第２オリフィス（４９）の両方を通って流れることを特徴とする請求項９に記載の遮断バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年３月３０日に出願された米国出願第１２／７４９，９２４号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、高圧燃料タンクへの流量及び高圧燃料タンクからの流量を制御するためのバルブアセンブリに関するものであり、より具体的には、急速に減圧させることができるようなバルブアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
高圧燃料タンクは、燃料タンクとパージキャニスタとの間の蒸気経路を開閉する遮断バルブを用いることができる。典型的な蒸気排出システムにおいて、燃料システムから排出された蒸気は、燃料蒸気を吸収する活性炭を含んでいるパージキャニスタへ送り出される。特定のエンジン動作モード中において、特別に設計された制御バルブ（例えば蒸気排出バルブ）を用いて、燃料蒸気はキャニスタ内に吸収される。その後、他のエンジン動作モード中において、追加の制御バルブを用いて、外気がキャニスタに取り入れられ、燃料蒸気は燃焼されるエンジン内に吸引される。
【０００４】
高圧燃料タンクシステムのために、遮断バルブは、燃料タンクの排出を遮断し、かつ、燃料タンクの排出がキャニスタや蒸気路に過負荷を掛けることを防止するために用いられる。遮断バルブは、タンクを減圧するため、または、蒸気の放出が望まれるその他の事象のために、蒸気が流れることを許容するために開放される、通常は閉鎖されたバルブである。蒸気流の速度は、例えば、排ガスシステムのどこかでベントバルブが閉栓することを防止するために制御される。
【０００５】
高圧の燃料タンクにおいて用いられ、かつ、ある統制の下で急速に減圧することができユーザーがある程度の時間で燃料タンクを利用することを許容する遮断バルブへの要望がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明における１つの実施形態に従って、遮断バルブは、通路内に配置され、第１オリフィスを備えたピストン、及び、第２オリフィスを備えた減圧バルブを有する流量制限器を有する。このバルブは、さらに、コントローラからの信号によって選択的に励磁されるコイル、及び、第１オリフィス及び／または第２オリフィスを開閉するために第１位置と第２位置の間を移動可能なアーマチュア、を有するソレノイドバルブアセンブリを含む。コイルが励磁された場合、アーマチュアは第２位置へ移動し、蒸気が第１オリフィスを通って流れることを許容し、減圧バルブは、蒸気が第１オリフィス及び／または第２オリフィスを通って流れることを許容するために、選択的に開放される。これら２つのオリフィスは、制御された蒸気流を提供するために共に機能する。
【０００７】
本発明における他の実施形態に従って、遮断バルブは、傾斜面を有する通路内に配置され、１つのオリフィスを有する流量制限器を含む。流量制限器スプリングは、流量制限器に付勢力を加え、流量制限器を開放位置に付勢する。このバルブは、さらに、コントローラからの信号によって選択的に励磁されるコイル、及び、流量制限器スプリングの付勢力に打ち勝ち、流量制限器を閉鎖位置へ移動させ、かつ、第２オリフィスを閉鎖する伸展位置と、オリフィスを開放する収縮位置との間を移動可能なアーマチュア、を有するソレノイドバルブアセンブリを含む。コイルが励磁された場合、アーマチュアは収縮位置へ移動し、流量制限器スプリングの付勢力が蒸気圧力に打ち勝つまで、蒸気がオリフィスを通って流れることを許容する。蒸気が、オリフィスと、流量制限器と通路の間の空間を通って流れることを許容するために、減圧バルブは開放される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に従って、完全に閉鎖された状態において示されているバルブを備えた燃料タンクとパージキャニスタの間の燃料蒸気流を制御するために構成されたバルブアセンブリの断面図である。図１Ａは、本発明の１つの実施形態に従った減圧バルブの拡大断面図である。
【図２】図２は、バルブアセンブリにおけるソレノイドが燃料を燃料タンクに補給する前に行われる減圧処理の開始において励磁された場合の図１に示されているバルブアセンブリの断面図である。
【図３】図３は、ソレノイドが励磁され、かつ、流量制限器が閉鎖位置にある一方で減圧バルブが開放位置にある場合の図１に示されているバルブアセンブリの断面図である。
【図４】図４は、減圧バルブと流量制限器の両方が双方とも開放位置にある場合の図１に示されているバルブアセンブリの断面図である。
【図５】図５は、本発明における他の実施形態に従ったバルブアセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、参照番号１０によって概略的に表される燃料システムを示している。このシステム１０は、エンジン動作（図示せず）及び燃料供給システム（図示せず）の動作を規制することができる燃料タンク１２とコントローラ１４を含む。燃料タンク１２は、燃料タンク１２からの燃料蒸気を収集し、その後、燃料蒸気をエンジンに放出することができるパージキャニスタ１８を含む蒸発ガス排出制御システムに動作可能に接続されている。さらに、コントローラ１４は、バルブアセンブリ２０を選択的に開閉するバルブアセンブリ２０の動作を規制することができ、燃料タンク１２の超過圧力に対する安全と超過真空状態に対する安全を提供する。
【００１０】
バルブアセンブリ２０は、燃料タンク１２とパージキャニスタ１８との間の燃料蒸気流を制御することができる。図に示されているバルブアセンブリ２０は、燃料タンク１２とパージキャニスタ１８との間に位置されているが、バルブアセンブリ２０の位置が、パージキャニスタ１８とエンジンとの間のような、他の場所に設置されることを妨げるものは何もない。
【００１１】
バルブアセンブリ２０は、バルブアセンブリ２０の内部部品をコンパクトに保管するハウジング２２を含むことができる。バルブアセンブリ２０は安全バルブ２８を含むことができる。この安全バルブ２８は、適切なプラスチックまたはアルミニウムのようなふさわしい化学的耐性を有する材料から形成されているピストン３０を含むことができる。安全バルブ２８は、さらに、ふさわしい化学的耐性を有する弾性材料から形成されているコンプライアントシール３２を含むことができる。動作中において、このシール３２は、シール３２の外縁に沿ってハウジング２２と初期接触する。ハウジング２２との初期接触の後、シール３２の外縁は、ハウジング２２に適合しかつ通路３４をシールするように湾曲される。
【００１２】
ピストン３０とシール３２は、当業者には把握されているように、オーバーモールドのような適切な製造工程を経て単一のピストンアセンブリになるように結合されている。ピストン３０及びシール３２は、通路３４を閉鎖するように付勢されている。スプリング３６または他の弾性部材がピストン３０及びシール３２を付勢する。安全バルブ２８は、一般的に、燃料タンク１２内での極限状態または超過圧力状態を解放するために燃料タンク１２とパージキャニスタ１８との間の蒸気経路を開放するために用いられる。バルブアセンブリ２０の他の部位と連動する安全バルブ２８の動作に関するさらなる記述は、２０１０年３月３０日に出願された同時係属出願で同一出願人による米国特許出願第１２／７４９，９２４号明細書において記述されており、その開示内容全体は参照として本明細書に含まれる。本願の目的として、安全バルブ２８及びその動作は、説明のためだけのものであり、本発明の一部として考慮されていない。
【００１３】
以下の記述は、バルブアセンブリ２０の動作、特に、燃料補給の前の減圧動作中における、ソレノイドアセンブリ４０及びソレノイドアセンブリ４０と連動して動作する部品に着目したものである。
【００１４】
ソレノイドアセンブリ４０は、アーマチュア４２、ソレノイドスプリング４４、及び、コイル４６を含む。コイル４６の励磁及び非励磁化は、コントローラ１４からの信号によって制御される。ソレノイドスプリング４４は、コイル４６が励磁されていない場合に、アーマチュアをソレノイドアセンブリ４０から押し出すのに十分な力を生成する。コイル４６が励磁された場合、結果として生じる磁力は、ソレノイドスプリング４４の付勢力に打ち勝ち、かつ、アーマチュア４２をソレノイドアセンブリ４０内に引き入れ、流量制限器５０内の小さなオリフィス４９を開き、蒸気がオリフィス４９を通過して流れることを許容する（図２参照）。
【００１５】
本発明における１つの実施形態において、流量制限器５０は、ハウジング２２内部に配置され、かつ、適切なプラスチックまたはアルミニウムのようなふさわしい化学的耐性を有する材料から形成されているピストン部５２を含む。流量制限器５０は、さらに、ふさわしい化学的耐性を有するゴムから形成されているコンプライアントシール５５を含むことができる。バルブの動作中に、シール５５は、シール５５の外縁に沿ってハウジング２２と初期接触する。ハウジング２２との初期接触の後、シール５５の外縁は、ハウジング２２に適合し、かつ、キャニスタコネクタ２６へ通じる通路５６を密閉するように湾曲される。
【００１６】
本発明における１つの実施形態において、通路５６の径が大きすぎて“閉栓”を防止することができないため、流量制限器５０における小さなオリフィス４９の径は、特定の最大タンク圧力において選定された流出量を許容するように選定されている。さらに具体的には、通路５６を通過する蒸気流を遅くする小さなオリフィス４９を備えない場合では、急速に押し寄せる燃料蒸気からの力は、例えば燃料タンク１２の燃料制限ベントバルブなどの、システム１０の他のバルブを強制的に閉鎖位置へ“閉栓”させる。従って、流量制限器５０における小さなオリフィス４９の縮小された径は、蒸気流を、閉栓を防止する水準に制御する。蒸気制御は、他の目的にとっても同様に望ましいことを言及しておく。
【００１７】
図２を再び参照すると、ユーザーがタンクに燃料補給することを望む場合、ユーザーは、タンク１２内の潜在的に高い圧力を特定の許容水準に下げるために、まずは燃料タンクを減圧することを望む。しかしながら、小さなオリフィス４９の径は、蒸気流量を、ある程度の時間を要してタンク１２を減圧するほど高くはない水準に制限することができる。一方で、遮断バルブ１０を通過する蒸気流を制限せずに許容すると、上記のようにシステム１０の他のバルブを閉栓させる。
【００１８】
蒸気流のより厳密な規制を提供するために、流量制限器５０は、より速いタンク１２の減圧を許容する、図１Ａに示されているような減圧バルブ５０ａを含むことができる。この減圧バルブ５０ａはポペットバルブであり、小さなオリフィス４９はピストン５２よりはむしろポペットバルブ内にある。減圧バルブ５０ａは、ピストン５２に着座する減圧バルブ５０ａ自体に結合したシール５７を有する。この実施形態において、減圧バルブ５０ａは、ピストン５２における中間オリフィス５０ｂより内側に配置される。本発明の１つの実施形態において、中間オリフィス５０ｂの径は、燃料ベントバルブの閉栓を防止するのに十分な流量に制限する一方で、増加した蒸気が流れることを許容するように選択されている。減圧バルブ５０ａは、ピストン５２によって支持されている減圧スプリング５０ｃによって開放位置に付勢されている。本発明の１つの実施形態において、スプリング５０ｃは、流量制限器５０を付勢しているスプリング５４より大きい付勢力を有する。
【００１９】
結果として、流量制限器５０は、ソレノイドアセンブリ４０が励磁された場合、開放される２つのオリフィス、
（１）タンクとキャニスタとの間の蒸気流量が、通常のバルブ動作中において燃料タンクベントバルブの閉栓を防止する最大流量より小さくなることを確実にする減圧バルブ５０ａ内の小さなオリフィス４９、及び、
（２）小さなオリフィス４９と組み合わさって、燃料補給動作の前のタンクのより速い減圧を許容するピストン５２内の中間オリフィス５０ｂ、
の効果的な径を有する。
【００２０】
さらに、スプリング５４と５０ｃの間の付勢力の差は、減圧バルブ５０ａが所定の蒸気圧において開放される一方で、流量制限器５０が閉鎖位置に維持されることを許容するため、従って、蒸気が小さなオリフィス４９及び中間オリフィス５０ｂを同時に通って流れることを許容する。これらの特性の特定利用は、以下でより詳細に説明される。
【００２１】
本発明における１つの実施形態において、ユーザーは、例えば、車内にあるボタンを押すことによって、コントローラ１４から制御信号を送り、タンクを減圧することができる。この信号はコイル４６を励磁させ、アーマチュア４２を引っ込める磁力を作り出して、小さなオリフィス４９を開放しかつ流量制限器５０と通路５６を通る流路を作り出す。高圧のタンクによって作り出される大きな蒸気流量により、スプリング５４と５０ｃの両方を圧縮するのに十分な、蒸気流によって生成される初期の力が存在し、ピストン５２及び減圧バルブ５０ａが大きな通路５６における下向きに押される状態を保ち、小さなオリフィス４９のみを通過するように流れを規制する。
【００２２】
図３を参照すると、減圧バルブ５０ａを開放位置に付勢している減圧スプリング５０ｃのバネ力が、流量制限器５０を開放位置に付勢している制限器スプリング５４のバネ力より大きいため、かつ、少量の蒸気が小さなオリフィス４９を通って漏れ出るとすぐに蒸気圧が降下するため、減圧スプリング５０ｃは減圧バルブ５０ａを開放位置に移動させ、１つは小さなオリフィス４９を通り、もう１つは（減圧バルブ５０ａとピストン５２との間のスペースにおける）中間オリフィス５０ｂを通る、２つの流路を作り出すことによってタンクからの蒸気流量を増大させる。より大きな径の中間オリフィス５０ｂはタンクからの増加した流量を許容するため、タンクからの流量が小さなオリフィス４９のみを通過する場合より、タンクがより早く所望の水準に減圧されることを許容する。
【００２３】
図４を参照すると、制限器スプリング５４がタンクからの蒸気圧に打ち勝って流量制限器５０を開放するように押し出し、さらに、大きな通路５６を通過する流路が開放されるほどに、蒸気圧が十分低い値に降下されている。図４に示されているように、大きな通路５６は、アーマチュア４２が上記のタンクを減圧する信号に反応してソレノイドアセンブリ４０内へ引っ込められた場合に、露出される。この、より低いタンク圧力と引っ込められたアーマチュア４２の組み合わせは、制限器のスプリング５４を伸ばして、流量制限器５０をアーマチュア４２に向かう上向きに押すことを許容し、小さなオリフィス４９と中間オリフィス５０ｂを閉鎖しかつ大きな通路５６を開放する。ここで、タンク圧力が、タンク減圧処理の最終段階において蒸気流量を低い水準に保つことができるほど十分低いため、燃料ベントバルブが閉栓する危険性がない。
【００２４】
結果として、単体と組み合わせの両方で用いられる開口４９，５０ｂ，５６の径を変化させること、及び、スプリング４４，５４，５０ｃの異なる付勢力は、排ガスシステム内の燃料ベントバルブの閉栓を防止するために十分な程度に、蒸気流量を低い状態に保持したままで、急速なうえに制御されたタンクの減圧を提供する。
【００２５】
図５は、バルブアセンブリ２０を通過する蒸気流量を増加させるための他の実施形態を示している。この実施形態では、減圧バルブ単体と追加のオリフィス径を除いている。その代わりに、この実施形態は、通路５６の構成と制限器のスプリング５４の特性を変更し、蒸気流が通路５６を通過して徐々に増加することを許容する。
【００２６】
より具体的に言うと、通路５６は漏斗状のものである。タンクの減圧を開始するためにまず初めにコイル４６が励磁されると、アーマチュア４２はソレノイドアセンブリ４０内へ引っ込み、蒸気が小さなオリフィス４９を通って流れることを許容する。蒸気圧力が低下すると、制限器のスプリング５４の付勢力はピストン５２を通路５６から持ち上げて、一部の蒸気が流量制限器５０を迂回して通路５６へ直接的に流れることを許容する。しかしながら、漏斗状の通路５６は、通路５６を通る蒸気量を規制するため、燃料ベントバルブの閉栓を防止する。制限器のスプリング５４は、流量制限器５０を、より一層の蒸気が流量制限器５０の下を通って通路５６へ流れることを許容する、漏斗状の通路５６の上方向のより幅がある位置へ徐々に押し上げる。
【００２７】
言い換えると、通路５６の形状は、ピストン５２の直径と組み合わせて、蒸気流量を制御するために可変径を備えた通路を自然に作り出す。従って、漏斗状の通路５６と選択されたピストン５２に対する制限器のスプリング５４の付勢力の組み合わせは、漏斗状の通路５６内の流量制限器５０のピストンを用いて蒸気流量を調整しながら、燃料タンクから放出される蒸気量を少しずつ調整して、排ガスシステム内の燃料ベントバルブの閉栓を防止する。
【００２８】
本発明を実施するための最良の形態を詳細にこれまで説明してきたが、本発明に関連する技術に熟知した者であれば、添付した請求の範囲内で本発明を実施するための様々な代案デザインおよび実施の形態を認識するであろう。
【図１】
0005905029.tif 000002
【図１Ａ】
0005905029.tif 000003
【図２】
0005905029.tif 000004
【図３】
0005905029.tif 000005
【図４】
0005905029.tif 000006
【図５】
0005905029.tif 000007