JP6484566B2 - 気体作用によって空にできる液体分離器を備えた燃料容器 - Google Patents

Description

本発明は特に自動車等、原動機付き車両（モータビークル）用の燃料容器に関する。この容器は、容器への燃料充填の間の内部ガス圧力、およびその燃料によって運転される機械の運転中の燃料消費の間の内部ガス圧力を均等化するための通気装置を有しており、その通気装置は、通気ラインから液体の燃料を分離する分離装置を有する。本発明は、また、燃料容器の通気装置の分離装置を空にする方法にも関する。

燃料容器に燃料を充填する際には、流入する燃料によって容器から排除されるガス容積を導くための通気が必要である。同様に、燃料含有量が減少している時には、容器内の負圧を避けるために容器の通気が必要である。容器内が負圧になると、例えば容器の損傷（つぶれ）が生じる可能性がある。これに関連して、燃料蒸気、通常炭化水素蒸気が大気中に逸出するのを防止しなければならない。このため、既知の通気装置は活性炭フィルタを備えている。活性炭フィルタは、炭化水素蒸気を吸収し得ると共に、特定の時間間隔で吸収された蒸気を内燃機関の吸気セクションに送り込むことによって再生される。これに関連して、液体の燃料は活性炭フィルタを劣化させる可能性があるので、液体の燃料が活性炭フィルタに流入するのを防止することが重要である。従って、燃料蒸気のみが活性炭フィルタに達し得ることを保証する液体の燃料用の分離装置が、一般的には燃料容器の内部に、場合によってはその外部に配置される。この分離装置は、内燃機関の作動の間、例えば燃料ポンプによって空にされる。しかし、部分的に純粋に電気のみで運転可能なハイブリッド車両の場合には、電気運転モードにおいて燃料ポンプは作動しない。しかし、スロッシング動作その他の結果として、液体燃料が、通気装置、従って分離装置に流入し、それから流出する可能性がなお存在する。これは、活性炭フィルタが液体の燃料で汚染されるリスクを生じさせる。通気機能は、電気運転モードの場合にも維持されなければならないので、例えば、その運転モードの場合、単純に遮断弁によって分離装置を活性炭フィルタから切り離すことは適当でない。

このような状況から、本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの燃料容器を、ほとんどの環境の下で分離装置を効果的に空にできるように改善することにある。

この目的を実現するため、請求項１に特定される特徴の組合せが提案される。本発明の有利な改良形態および発展形態を従属請求項に見ることができる。

本発明は、特に、燃料容器に含まれる燃料は、運転モードにおいて、多かれ少なかれ強いスロッシングの動きを受けるという認識に基づいている。その中に含まれる運動エネルギーを用いて、分離装置を所要のとおりに空にすることができる。これは、直接的な機械的方式で実施できるか、あるいは、「エネルギーの取入れ（energy harvesting）」（エネルギー回収）として、１つ以上のエネルギー変換段階によって、例えばそれ自体の側でポンプを駆動する発電機の駆動によって実施できる。コストおよび信頼性の点から、できる限り簡単な構成が好ましいと言える。そのため、本発明によれば、分離装置が、ハウジングと、そのハウジングに直接または配管ラインを介して連結されるパイプ短管であって、分離装置を空にするためのポンプとして使用できる圧力変動が、燃料の流入および流出の結果としてその中に生じるパイプ短管とを有することが提案される。このパイプ短管は、容器内において、下向きに開放された断面を有する形で、次のような態様において配置される。すなわち、液体の燃料の分離装置への流入が可能であると共に、その分離装置を空にすることが必要な状況の下で、その容器が、燃料がそのパイプ短管に流入する際には押し出され、かつ燃料が流出する時には、吸引作用によって分離装置から液体の燃料を除去する負圧を発生するガス容積を含む態様に配置される。このパイプ短管の内部領域の中への液体の燃料の流入と、それからの燃料の流出とは、車両の運転の間の燃料の前記のスロッシング動作の結果として生起するものである。

通気装置は２つの弁を好適に有する。第１の弁は、液体の燃料がパイプ短管に流入する際に、ガスがパイプ短管から流出するのを可能にすると共に、液体の燃料がパイプ短管から流出する時には、同じ径路でガスが戻るのを防止する。従って、この弁は、燃料がパイプ短管に流入する際に開となり、燃料がパイプ短管から流出する時には閉となる。この第１弁はディスク弁として具現化することが望ましい。この第１弁は、パイプ短管の壁面、あるいは、パイプ短管を分離装置のハウジングに接続する配管ラインの壁面に好適に配置される。

第２の弁は、第１の弁に対して逆のサイクルで開閉される。すなわち、それは、燃料がパイプ短管に流入する時に閉となり、燃料がパイプ短管から流出する時に開となる。この第２弁も、同様にディスク弁として具現化することが望ましい。第２弁は、流体的に、除去されるべき液体の燃料が集まる分離装置の内部と、パイプ短管の内部との間に配置される。例えば、第２弁は、ハウジングの内部領域と、パイプ短管またはパイプ短管を分離装置のハウジングに接続する配管ラインとの間において、分離装置のハウジングの壁面に配置される。

２つの弁の間の相互作用と、スロッシング動作によって発生する圧力変動との結果として、（電気）燃料ポンプの運転とは無関係に分離装置を空にできる簡単な圧気ポンプが形成される。

パイプ短管は、分離装置のハウジングに直接連結できるか、あるいは接続ラインを介してそれに接続できる。これは、それぞれの場合に、燃料容器の形状と、燃料容器内における分離装置の配置位置と、さらに別の基準とによって決まることになるであろう。

燃料容器内に配置される通気装置の分離装置を空にするための本発明による方法は、燃料容器内に含まれる燃料のスロッシング動作の形の運動エネルギーを、分離装置の弁システムに直接または間接的に作用させることによって、機械的な仕事を実行するために用いるという特徴を有する。

本発明の好ましい一改良形態においては、容器の内部空間から分離区画された容積であって、燃料用の流入開口を有する容積内における燃料のスロッシング動作が、空気圧によるポンプ作用を発生させる。代わりの方式として、燃料のスロッシング動作を、例えば、追加的な電気ポンプなどを操作するための発電機駆動用として用いることができる。

以下、図面に模式表現された実施形態に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の原理を説明する図解である。 本発明の原理を説明する図解である。 燃料のスロッシング動作の結果としてのポンプ作用を発生させるパイプ短管と２つの弁とを含む分離装置の領域における燃料容器の断面図である。 燃料のスロッシング動作の結果としてのポンプ作用を発生させるパイプ短管と２つの弁とを含む分離装置の領域における燃料容器の断面図である。

図１ａおよび図１ｂに本発明の機能的な原理を示す。燃料容器１０の内部に、ハウジング１４と、ハウジング１４に隣接するパイプ短管１６とを備えた液体の燃料用の分離装置１２が、その容器用の通気装置の一部として配置されている。パイプ短管１６は、燃料容器の床面に対して開放されている。パイプ短管１６の上部領域には、パイプ短管１６の外部領域に向かって開く第１弁１８がその壁面に配置される。ハウジング１４が上向きのパイプ短管１６と繋がるハウジング１４の下部壁面には、パイプ短管１６の内部に向かって開く第２弁２０が配置される。

パイプ短管１６の下部領域は液体の燃料の中に浸漬されており、スロッシング動作が生起すると、液体の燃料が下向きに開放されたパイプ短管の中に流入し得る。パイプ短管１６内の液位２２が上昇すると、その中に存在するガス容積は圧縮される。その結果、第１弁１８は開方向に作動し、ガスは矢印２４の方向に漏出する。パイプ短管１６内の液位２２が再度低下すると、第１弁１８は、その結果として、気密態様において閉止し、パイプ短管１６の内部に、特にハウジング１４の内部に対して減圧が発生する。ハウジング１４の内部と、パイプ短管１６の内部との間の圧力差の結果、第２弁２０が開方向に作動し、それによって、ハウジング１４内に存在する液体の燃料が、第２弁２０から矢印２６の方向にパイプ短管１６の中に流入できる。このサイクルは、液体の燃料のスロッシング動作のリズムにおいて繰り返され、それに対応する時間間隔で、分離装置１２を空にする操作が実行される。

本発明の実施形態を、図２ａおよび図２ｂに断面図で示す。図には詳細表示されていない燃料システムの一連の別の構成要素（燃料ポンプ、フィルタ、構成要素の支持体など）に加えて、通気装置が容器１０内に配置される。通気装置は、ハウジング１４と、パイプ短管１６と、弁１８および２０とを含む分離装置１２を備えている。この分離装置のハウジング１４は、配管ライン２８を介して通気弁３０に接続される。分離装置から、さらに別の配管ラインが、詳細表示されていない方式で活性炭フィルタに繋がっており、この活性炭フィルタによって、通気ガスから燃料の汚染物質が取り除かれ、大幅に清浄化された空気が大気中に放出される。

パイプ短管１６をハウジング１４に直接連結することは必要ではない。その代わりに、ハウジング１４とパイプ短管１６とを、必要に応じて、容器１０内の異なる位置に配置して、接続ラインを介して相互に接続することが可能である。本明細書においてはシリンダ断面の形に表現されるパイプ短管１６の形状は、燃料が流入および流出する際のポンプ作用の基本的な機能が、液体の燃料の通気装置からの溢出が防止されるという程度において確実に維持される限り、変更して、それぞれの条件および必要性に適合させることが可能である。

要約すると次のとおりである。すなわち、本発明は特に自動車等、原動機付き車両用の燃料容器に関する。この燃料容器は、容器への燃料充填の間の内部ガス圧力、およびその燃料によって運転される機械の運転中の燃料消費の間の内部ガス圧力を均等化するための通気装置を有しており、その通気装置は、通気ラインから液体燃料を分離する分離装置を有する。分離装置を空にするため通常の運転モードにおいて使用される燃料ポンプが運転されていない時にも、分離装置１２を空にできるようにするため、本発明によれば、分離装置１２が、ハウジング１４と、そのハウジングに直接または配管ラインを介して連結されるパイプ短管１６であって、分離装置を空にするためのポンプとして使用できる圧力変動が、燃料の流入および流出の結果としてその中に生じるパイプ短管１６とを有することが提案される。

Claims (10)

1. 燃料容器（１０）へ燃料を充填する間の内部ガス圧力、および前記燃料によって運転される機械の運転中の燃料消費の間の内部ガス圧力を均等化するための通気装置を有する燃料容器であって、前記通気装置は、通気ライン（２８）から液体燃料を分離する分離装置（１２）を有する、燃料容器において、
   前記分離装置（１２）が、ハウジング（１４）と、該ハウジングに直接的にまたは配管ラインを介して連結されるパイプ短管（１６）とを有し、前記パイプ短管では、前記分離装置（１２）を空にするためのポンプとして使用される圧力変動が、燃料の流入と流出の結果としてその中に生じることを特徴とする燃料容器。
2. 前記分離装置（１２）が第１弁（１８）を有し、該第１弁は、燃料が前記パイプ短管（１６）に流入する時に開となり、燃料が前記パイプ短管から流出する時には閉となることを特徴とする請求項１に記載の燃料容器。
3. 前記第１弁（１８）がディスク弁であることを特徴とする請求項２に記載の燃料容器。
4. 前記第１弁（１８）が、前記パイプ短管（１６）の壁面、あるいは、前記パイプ短管を前記分離装置（１２）のハウジング（１４）に接続する配管ラインの壁面に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料容器。
5. 前記分離装置（１２）が第２弁（２０）を有し、該第２弁は、燃料が前記パイプ短管（１６）に流入する時に閉となり、燃料が前記パイプ短管から流出する時には開となることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の燃料容器。
6. 前記第２弁（２０）がディスク弁であることを特徴とする請求項５に記載の燃料容器。
7. 前記第２弁（２０）が、前記ハウジングの内部領域と、前記パイプ短管（１６）または前記パイプ短管を前記分離装置のハウジングに接続する配管ラインとの間において、前記分離装置（１２）のハウジング（１４）の壁面に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料容器。
8. 前記分離装置（１２）が、燃料蒸気が大気中へ漏出することを防止する活性炭フィルタに、接続ライン（２８）を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料容器。
9. 原動機付き車両のための請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料容器。
10. 燃料容器内に配置される、通気装置の分離装置（１２）を空にする方法において、前記燃料容器（１０）内に含まれる燃料のスロッシング動作の形態の運動エネルギーを、前記分離装置（１２）の弁システム（１８、２０）に直接的または間接的に作用させることによって、機械的な仕事を実行するために用いられ、前記容器の内部空間から分離区画された容積であって、燃料用の流入開口を有する容積における燃料の前記スロッシング動作が、圧気によるポンプ作用を発生させることを特徴とする方法。
    

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