JP2005030381A - 燃料ポンプモジュール及び排気システム - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料蒸気の放出を低減可能な、一体化された蒸気排気マニホールドを備える燃料ポンプモジュールを提供する。
【解決手段】 燃料ポンプモジュールは、その底面側に複数の蒸気取り入れ口を有し、燃料タンク１１内において、近接及び離間した排気弁３０，４０，５０からの燃料蒸気をそれらの取り入れ口を介して一体化された蒸気マニホールド２２に導入するモジュールフランジ２０を備える。離間した排気弁３０によって集められた燃料蒸気は、タンク内に設けられた内部排気管３４によって蒸気マニホールド２２まで運ばれる。従って、外部の蒸気管から蒸気が排出されることを抑制できる。蒸気マニホールド２２に導入された燃料蒸気は、混合され、貯蔵容器６０につながる外部蒸気チューブ６２に接続された単一の出口２６から排出される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料タンクの低放出排気システムに関するものである。具体的には、本発明は、タンクに搭載され、モジュールフランジ内の単一の蒸気出口を通じて複数の蒸気源を合流させるための一体化マニホールドを備える燃料ポンプモジュールに関する。

車両の燃料タンク内の燃料蒸気を制御することは、自動車の製造メーカー及び燃料システム部品のサプライヤーにとって、長い間目標とされてきたことである。燃料蒸気は、燃料タンクと、燃料タンクからの液体燃料との間における温度差や、通常の車両動作の間における燃料タンクのスロッシングや揺動によって、燃料タンク内で生成される。蒸気は、燃料タンク内のいろいろな上方部位に集まり、通常は、燃料タンクの壁に設けられる１個もしくはそれ以上の排気弁を介して燃料タンクから放出される。これにより、特に温度や大気圧の変化もしくは、燃料がくみ出されるにつれて生じる燃料レベルの低下による、燃料量の変動の結果としての、タンクの加圧や真空状態の発生を防止することができる。

燃料蒸気が燃料タンクから放出されるとすぐに、その蒸気は、確実に大気汚染規制に従うようにするために、適切に貯蔵され、及び／又は消費されなければならない。いくつかの車両の燃料システムにおいては、放出された燃料蒸気は、燃料蒸気を捕獲し貯蔵するように設計された、炭が充填された蒸気回復容器に排出される。それらのいわゆる「搭載」型燃料蒸気回復システムは、例えば特許文献1及び特許文献２に開示されている。他のシステムは、燃料蒸気をエンジンに戻す経路を設け、燃料蒸気はそこで燃焼される。
米国特許第４８１６０４５号明細書 米国特許第４８３６８３５号明細書

車両の大きさの制限により、燃料タンクは、複雑な形状を持つ場合がある。燃料タンクは、しばしばその上部の内壁にくぼみや、燃料がタンク内の上方レベルに達したとき、及び／又は車両が傾いた時などに燃料蒸気を集め易いエリアを有している。従って、それらのくぼみ等の各々について、収集した蒸気をタンクの外部へ排気するための手段が必要になる。複数の排気ポイントが、タンクの外部へと直接接続されても良いが、燃料蒸気が複数の蒸気排気管を透過することによって、蒸気の放出が増加してしまう。

蒸気の放出を減少することに関する要求は高まっており、タンク内で生成される蒸気を集めたいろいろなくぼみから、単一の出口点へ通じる蒸気排気管を燃料タンク内部に設けることは有利となる。そうすれば、燃料タンク内部に複数の蒸気管を設けることにより透過放出を減少することができる。さらに、複数の排気弁が燃料タンクを貫通する別個の穴内に設置されていたが、放出を減少するように規制が強化されるもとで、現在では、それらの排気弁を燃料ポンプ搭載フランジに設けることが有利となり、それによって、タンク及び潜在的な蒸気放出源に通じる追加的な穴を設ける必要性を排除することができる。

このように、燃料タンク内の複数の放出源からの燃料蒸気をまとめつつ、それを単一の出口ポートを通じて排出する、ポンプモジュールフランジに配置された、一体化マニフォールドを備える燃料ポンプモジュールが必要とされるようになっている。

従って、本発明は、タンク外部の複数の蒸気排気管を廃止することによって、燃料蒸気の透過放出を減少することが可能な手段を備えた燃料ポンプモジュールを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、燃料タンク内の複数の供給源から燃料蒸気を集め、それらを燃料ポンプモジュールフランジに配置された単一の出口に合流させることが可能な手段を備えた燃料ポンプモジュールを提供することを第２の目的とする。

さらに、本発明は、１個もしくはそれ以上の蒸気排気弁を直接モジュールフランジに取り付けることにより、燃料タンク内において複数の蒸気取り入れ口により離れた位置で収集された燃料蒸気をまとめることが可能な燃料ポンプモジュールを提供することを第３の目的とする。

また、燃料ポンプモジュールフランジが燃料タンク内に組み込まれた１個もしくはそれ以上の蒸気排気弁を有することにより、燃料タンクを貫通する追加的な穴を形成する必要性を排除することで、燃料タンクからの燃料蒸気の放出を低減することが可能な燃料ポンプモジュールを提供することを第４の目的とする。

上述した目的は、燃料タンク内に蓄積された燃料蒸気の収集と放出のために、モジュールフランジと一体化された蒸気マニホールドを有する燃料ポンプモジュールによって達成される。

モジュールフランジは、燃料タンク内部の複数の蒸気取入口から収集され、内部の蒸気排気管を介してモジュールフランジに送出される燃料蒸気を混合し、それらを蒸気マニホールドを介して単一の出口においてまとめる。さらに、モジュールフランジは、燃料タンク内の離れた蒸気源の蒸気とフランジに近接して収集された蒸気とを混合するために、蒸気マニホールドに直に１個もしくはそれ以上の排気弁を取り付けるための手段を備える。

蒸気がマニホールド内においてまとめられると、貯蔵のために燃料タンクの外部の離れた場所に設けられた容器へ向けて単一の出口を介して放出される。燃料タンクを貫通する複数の穴を設ける必要性を排除し、燃料タンク内において燃料蒸気の排気管を取り回すことによって、大気への有害な蒸気の放出を著しく減少することができる。

また、本発明が適用可能な分野は、以下に与えられる詳細な説明から明らかとなる。なお、詳細や説明及び特定の例示は、本発明の好ましい実施形態を示すものではあるが、例示のみを目的とするものであって、本発明の範囲を制限することを意図するものではないことに注意すべきである。

以下の実施形態の説明は単なる例示であって、発明、その適用、あるいはその使用に関して何ら制限することを意図するものではない。

（第１実施形態）
図面、特に図1及び図２を参照して、第１実施形態による燃料ポンプモジュールの構成を説明する。燃料ポンプモジュール１０は、車両の燃料タンク１１への取り付けのために、一体化された燃料蒸気マニホールド２２を備えたモジュールフランジ２０を有している。燃料ポンプモジュール１０のモジュールフランジ２０は、燃料タンク１１の壁の開口部１３に取り付けられ、外部環境から燃料タンク１１の内部容積を密閉している。

図示されるように、モジュールフランジ２０は、一体化された蒸気マニホールド２２を有し、その蒸気マニホールド２２は、燃料タンク１１内の１個もしくはそれ以上の排気弁の取り入れ口から燃料蒸気１７を収集し、それらを離間した、もしくは他の所望の位置に配置される蒸気貯蔵容器６０に導入する単一の出口ポート２６に合流させる。任意ではあるが、モジュールフランジ２０はシール手段２４によって燃料タンク１１を密閉している。しかし、モジュールフランジ２０が燃料タンク１１の壁に取り付けられる手段は、何ら本発明の範囲を制限することを意図するものではない。なお、モジュールフランジ２０の下方には、図示してはいないが、燃料ポンプ、燃料フィルタ、及び圧力制御弁等が一体化されたモジュールが設けられている。

モジュールフランジ２０に一体化されたマニホールド２２は、容器２１を定義し、モジュールフランジ２０を貫通する穴を一端に有するマニホールドチャンバー２７を備える。このマニホールドチャンバー２７は，モジュールフランジ２０の底面に取り付けられる第１の排気弁４０の境界部４６を受け入れるためのものである。

好ましい実施形態においては、マニホールド２２には、さらに第２の蒸気取り入れ口９０が設けられ、燃料タンク１１内の第２の排気弁５０もしくは他の離間した供給源（排気弁３０）から収集された蒸気１４がそこからマニホールド２２に入り、第１の排気弁４０からの蒸気と混合される。矢印１８によって図示される、タンク１１内の複数の排気弁３０，４０，５０からの燃料蒸気が混合された燃料蒸気は、図示される出口チューブ２６を通してマニホールド２２から排出される。出口チューブ２６は、貯蔵、もしくはエンジンに配送して燃焼する前に保存するための蒸気貯蔵容器６０に燃料蒸気を送る外部の蒸気チューブ６２に結合している。

上述したように、モジュールフランジ２０及び一体化されたマニホールド２２は、フランジ２０の底面に１個もしくはそれ以上の第１の排気弁４０等の直付けを可能にしている。第１の排気弁４０等の各弁は、通常、円筒形状であって、蒸気取り入れ口４２を有する。すなわち、燃料蒸気１７は、矢印１２によって示されるように、燃料タンク１１の内部から排気弁４０の組立体内へと移動する。排気弁４０の内部は、図示されていないが、排気弁４０にはねかかった燃料１９がマニホールドチャンバー２７内に侵入することを防止しながら、燃料蒸気１７をマニホールド２２内に排出することを許容する逆止弁がある。排気弁４０はさらに、燃料の再補給の間に、うっかりとタンク１１を溢れさせてしまった際に、排気システムを介して燃料が放出されないよう保護する機能を有する。

図２に最も明瞭に表示されているように、第１の排気弁４０の上端部の略円筒状の境界部４６は、マニホールド２２に設けられた対応する容器２１に受け入れられている。その境界部４６は、第１の排気弁４０からマニホールド２２への蒸気通路を有しており、蒸気が第１の排気弁４０からマニホールドチャンバー２７へと通過することを許容する。

好ましい実施形態においては、図示されるＯリング４７等のシール手段が、第１の排気弁４０の境界部４６の環状の溝に施され、燃料１９がマニホールドチャンバー２７へと上がることをさらに防止している。第１の排気弁４０の境界部４６、マニホールド２２の容器２１、及びシール手段４７の間の摩擦力によるはめ込みが十分に強固であれば、第１の排気弁４０は、他の取り付けのための手段を用いることなく、フランジ２０にしっかりと保持される。

もしくは、図２に示されるように、第１の排気弁４０をフランジ２０に取り付けるための手段として、スナップフィットデザインを利用しても良い。そのスナップフィットデザインにおいては、第１の排気弁４０の外周上に垂直方向にくさび状のタブ４４が設けられ、第１の排気弁４０が容器２１内に挿入されるとき、そのタブ４４がモジュールフランジ２０の壁２３に当接して、外側に片寄らせる。第１の排気弁４０が完全に挿入されると、タブ４４は、壁２３の穴２５に収まり、その結果、壁２３は、第１の排気弁４０をロックする原位置へとはね戻る。このようなスナップフィットによる取り付け手段は、第１の排気弁４０とモジュールフランジ２０との間により強固な接続を与える。これは、燃料ポンプモジュール１０がよりシビアな振動にさらされる燃料排気への適用においては好ましいものとなる。

図１に示されるように、燃料ポンプモジュール１０が、離れた位置に設けられた蒸気排気弁３０を備えることが望ましい。この排気弁３０は、タンクの設計によって蒸気がタンク内で区分けされる場合に、モジュールフランジ２０の末端の燃料タンク１１の部分から、蒸気を収集するためのものである。この離間した排気弁３０は、燃料タンク１１の壁に設けられた第２の穴１５を通じて燃料タンク１１に搭載されても良いし、他の何らかの手段によって固定されても良く、それは本発明の範囲を何ら制限するものではない。

排気弁３０は、排気弁３０からモジュールフランジ２０へ蒸気１７を運ぶ内部排気管３４に蒸気を送り出す。その内部排気管３４は、モジュールフランジ２０に一体的に形成されたマニホールドアダプタ８０に接続される。マニホールドアダプタ８０は、蒸気室８３を有し、それは第２の排気弁５０を受け入れるための容器となり、底面が開かれている。第２の排気弁５０は、図２に示されるように、第１の排気弁４０がモジュールフランジ２０に取り付けられるのと同様の手段で、マニホールドアダプタ８０に取り付けられる。燃料蒸気１７は、矢印１６によって示されるように、穴５２を介して第２の排気弁５０内に入る。

マニホールドアダプタ８０は、蒸気室８３につながる蒸気取込チューブ８７を備える。蒸気取込チューブ８７は、その端部８１において、離間した排気弁３０からの内部排気管３４と接続されている。離間した排気弁３０に進入した燃料蒸気１７は、矢印１４によって示されるようにマニホールドアダプタ８０内に達する。そのマニホールドアダプタ８０内では、燃料蒸気１７が第２の排気弁５０を介して集められた蒸気と合流する。混合された蒸気は、マニホールドアダプタ８０の上部に形成された蒸気取り入れ口９０を介してマニホールドアダプタ８０からマニホールド２２内に導入される。

矢印１４および１６のように集められた燃料蒸気は、マニホールド２２に進入する前にマニホールドアダプタ８０内において互いに混ざり合い、さらに、矢印１２によって示されるように第１の排気弁４０を介して集められた蒸気と混ざり合う。混合された蒸気は、矢印１８によって示されるように、外部蒸気チューブ６２が取り付けられた単一の出口チューブ２６を介してマニホールド２２から排出される。外部蒸気チューブ６２は、燃料蒸気をエンジンに配送して燃焼する前に貯蔵するための蒸気貯蔵容器６０に燃料蒸気を送る。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による燃料ポンプモジュール１０Ａの構成を説明する。上述した第１実施形態では、マニホールドアダプタ８０がモジュールフランジ２０と一体に形成されていたが、本実施形態では、マニホールドアダプタ８０Ａをモジュールフランジ２０と別体として形成したものである。その他の構成については、同様であるため、以下、異なる構成に関して詳しく説明する。

本実施形態におけるマニホールドアダプタ８０Ａは、図３及び図４に示すように、モジュールフランジ２０とは別体として形成され、その上面９２がモジュールフランジ２０の底面に当接するように、モジュールフランジ２０に取り付けられる。マニホールドアダプタ８０Ａは、第１実施形態のマニホールドアダプタ８０と同様に、壁８２，８４，８６によって定義される蒸気室８３を有する。そして、この蒸気室８３が、第２の排気弁５０を受け入れるための容器となり、従って、この蒸気室８３の底面は開かれている。第２の排気弁５０は、図３に示されるように、第１の実施形態と同様にマニホールドアダプタ８０Ａに取り付けられる。燃料蒸気１７は、矢印１６によって示されるように、穴５２を介して第２の排気弁５０内に入る。

さらに、第１の実施形態と同様に、マニホールドアダプタ８０Ａは、蒸気室８３につながる蒸気取込チューブ８７を備える。蒸気取込チューブ８７は、その端部８１において、離間した排気弁３０からの内部排気管３４と接続されている。離間した排気弁３０に進入した燃料蒸気１７は、矢印１４によって示されるようにマニホールドアダプタ８０Ａ内に達する。そのマニホールドアダプタ８０Ａ内では、燃料蒸気１７が第２の排気弁５０を介して集められた蒸気と合流する。混合された蒸気は、マニホールドアダプタ８０Ａの上部のテーパーが付けられた出口ポート８９を介してマニホールドアダプタ８０から排出される。なお、出口ポート８９は、マニホールドアダプタ８０Ａがモジュールフランジ２０に取り付けられたときにマニホールド２２内において終端する、伸長された出口チューブ８８によって定義される。

好ましくは、マニホールドアダプタ８０Ａは、図３に示すごとく伸長された出口チューブ８８の回りに僅かなギャップや通路を維持するように、マニホールド２２の下側に溶着される。そのギャップは、第１の排気弁４０を誤ってバイパスした燃料１９が、内部排気管３４に侵入せず、タンク１１に還流することを許容する一方で、マニホールドアダプタ８０Ａからの蒸気が出口チューブ８８の出口ポート８９からマニホールド２２内の上方部に排出されることを可能にする。なお、第１実施形態と同様に、矢印１４および１６のように集められた燃料蒸気は、マニホールド２２に進入する前にマニホールドアダプタ８０Ａ内において互いに混ざり合う。さらに、矢印１２によって示されるように第１の排気弁４０を介して集められた蒸気とマニホールド２２内で混ざり合う。このようにして混合された蒸気は、矢印１８によって示されるように、単一の出口チューブ２６を介してマニホールド２２から排出され、外部蒸気チューブ６２を介して蒸気貯蔵容器６０に送られる。

このようにして、単一の出口を持つ一体化マニホールド２２で、モジュールフランジ２０に近接及び離間した１個もしくはそれ以上の蒸気排気弁３０，４０，５０を通じて集められた燃料蒸気を混合する燃料ポンプモジュール１０，１０Ａを提供することができる。これにより、大気中に燃料蒸気を放出する潜在的な供給源を大幅に減少することができる。

燃料ポンプモジュールフランジと離間した排気弁が取り付けられた燃料タンクの側面の部分断面図である。 複数の排気弁を備える、燃料ポンプモジュールフランジと蒸気排気マニホールドの側面の部分断面図である。 図４のマニホールドアダプタとの境界部を示す、燃料ポンプモジュールフランジの詳細な部分側断面図である。 蒸気排気マニホールドへの第２の排気弁の取り付けのための、蒸気取入口を備えた間にホールドアダプタの側断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ…燃料ポンプモジュール
１１…燃料タンク
１７…燃料蒸気
２０…モジュールフランジ
２２…燃料蒸気マニホールド
３０…蒸気排気弁
３４…内部排気管
４０…第１の排気弁
５０…第２の排気弁
６０…燃料貯蔵容器

Claims (14)

1. 一体化された蒸気マニホールドを備える燃料ポンプモジュールであって、
   燃料タンクに搭載されるモジュールフランジを備え、当該モジュールフランジは、そのモジュールフランジの上方に設けられ、前記燃料タンク内の複数の供給源から受領される燃料蒸気を混合し、単一の蒸気出口を介して燃料蒸気を放出するマニホールドを備えることを特徴とする燃料ポンプモジュール。
2. 前記燃料タンク内の少なくとも１つの供給源は、前記マニホールドの底部に直に取り付けられた第１の排気弁であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプモジュール。
3. 前記燃料タンク内の少なくとも１つの供給源は、タンクの内部に隠された排気管を通じて前記マニホールドに接続される、離間して設けられた離間排気弁であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプモジュール。
4. 前記離間して設けられた離間排気弁から集められた燃料蒸気は、前記マニホールドに進入する以前に、第２の排気弁から集められた燃料蒸気と混合されることを特徴とする請求項３に記載の燃料ポンプモジュール。
5. 前記マニホールドは、当該マニホールド内の燃料が前記排気管に侵入することを防止する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料ポンプモジュール。
6. 前記第２の排気弁は、前記マニホールドに近接して取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の燃料ポンプモジュール。
7. 一体化された蒸気マニホールドを備える燃料ポンプモジュールであって、
   燃料タンクに搭載されるモジュールフランジを備え、当該モジュールフランジは、そのモジュールフランジの上方に設けられ、前記燃料タンク内の複数の供給源から受領される燃料蒸気を混合し、単一の蒸気出口を介して燃料蒸気を放出するマニホールドを備え、
   前記燃料タンク内の少なくとも１つの供給源は、前記マニホールドの底部に直に取り付けられた第１の排気弁であり、
   前記燃料タンク内の少なくとも１つの供給源は、タンクの内部に隠された排気管を通じて前記マニホールドに接続される、前記第１の排気弁とは離間して設けられた離間排気弁であることを特徴とする燃料ポンプモジュール。
8. 前記蒸気出口から放出される蒸気は、外部の蒸気管を介して蒸気貯蔵容器に送られることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の燃料ポンプモジュール。
9. 燃料タンク内に発生した燃料蒸気を貯蔵容器に向けて排気する燃料タンクのための排気システムであって、
   前記燃料タンクの上部の開口部を塞ぐように、前記燃料タンクに搭載されるモジュールフランジと、
   燃料タンク内に発生した燃料蒸気を取り込んで、前記モジュールフランジに送出するように、前記燃料タンク内に設けられた複数の排気弁と、
   前記モジュールフランジと一体的に、かつ前記燃料タンクの上方に設けられ、前記複数の排気弁から送出された燃料蒸気を混合し、前記蒸気貯蔵容器に向けて送出するマニホールドとを備えることを特徴とする排気システム。
10. 前記複数の排気弁の少なくとも１つは、前記燃料タンク内に露出するように前記モジュールフランジの底面に直に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
11. 前記複数の排気弁の少なくとも１つは、前記モジュールフランジと離間して前記燃料タンク内に設けられ、その排気弁によって取り込まれた燃料蒸気を前記モジュールフランジに送る排気管を前記燃料タンク内に設けたことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の排気システム。
12. 前記モジュールフランジは、前記離間した排気弁によって取り込まれ、前記燃料タンク内の排気管を介して送出された燃料蒸気を、他の排気弁によって取り込まれた燃料蒸気と混合する蒸気室を有し、当該蒸気室から混合された燃料蒸気が前記マニホールド内に導入されることを特徴とする請求項１１に記載の排気システム。
13. 前記複数の排気弁の少なくとも１つが、前記マニホールドに燃料蒸気を排出する出口ポートは、前記マニホールド内に突出するとともに、その出口ポートと前記マニホールドとの間に所定のギャップが設けられ、前記マニホールド内に侵入した燃料が、そのギャップから前記タンクに還流されることを特徴とする請求項9乃至請求項１２のいずれかに記載の排気システム。
14. 燃料タンク内に発生した燃料蒸気を貯蔵容器に向けて排気する燃料タンクのための排気システムであって、
    前記燃料タンクの上部の開口部を塞ぐように前記燃料タンクに搭載され、前記燃料蒸気を前記貯蔵容器に送排するマニホールドを有するモジュールフランジと、
    燃料タンク内に発生した燃料蒸気を取り込んで、前記モジュールフランジに送出するように、前記燃料タンク内に設けられた複数の排気弁と、
    少なくとも２つの前記排気弁を、前記燃料タンク内において接続する接続部材とを備え、
    前記排気弁によって取り込まれた燃料タンク内の燃料蒸気を、前記接続部材を介して前記モジュールフランジに送出することを特徴とする排気システム。

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