JP2007255322A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、貯蔵されている比重の異なる２種の液体燃料をそれぞれ独立して、確実に取り出すことができる燃料タンクを提供する。
【解決手段】比重の異なる２種の液体燃料を貯蔵する。燃料タンク２内の底部に設けられ、比重が大きい燃料２４を導出する第１の燃料吸い込み口２７と、比重が小さい燃料２３の液面２３ａに浮遊するフロート２８と、フロート２８に設けられ、燃料２３を導出するの第２の燃料吸い込み口３１とを備える。燃料２４はエタノール−水混合液であり、燃料２３はガソリンである。ガソリンとエタノールとから成る混合燃料と水とを混合して分離されたガソリン２３とエタノール−水混合液２４とを貯蔵する。混合燃料供給口２１と、水供給口２２と、第１の燃料吸い込み口２７と、フロート２８と、第２の燃料吸い込み口３１とを備える。フレキシブルチューブ３２と、導管３３と、ジョイント３４とからなるガソリン導出手段を更に備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、比重の異なる２種の液体燃料を貯蔵する燃料タンクに関するものである。

近年、内燃機関の燃費を向上し、排出物を低減するために、予混合圧縮着火内燃機関に代表される圧縮着火内燃機関が検討されている。圧縮着火内燃機関は、酸素含有気体と圧縮自着火可能な燃料とをシリンダ内に導入し、圧縮して自着火させるものである。

しかし、圧縮着火内燃機関は、火花点火方式の内燃機関と異なり着火のタイミングを制御することが難しく、安定に運転することができる運転領域が狭いという問題がある。前記問題は、さらに詳しくは、着火性の高い燃料を用いると該機関の要求負荷が高くなったときにノッキングを起こしやすく、着火性の低い燃料を用いると該機関の要求負荷が低くなった時に失火しやすいということである。

前記問題を解決するために、従来、着火性の高い燃料と、着火性の低い燃料とを備え、両燃料を混合して該機関に供給する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。前記技術によれば、前記圧縮着火内燃機関の要求負荷に対応して、両燃料の混合比を調節することにより、広い範囲の要求負荷に対して安定して運転することができる。しかし、前記技術では、着火性の高い燃料と、着火性の低い燃料とをそれぞれに別に準備し収容しておく必要がある。

これに対して、単一の燃料を用い、前記圧縮着火内燃機関の要求負荷が高くなったときには、該燃料の一部を部分酸化して着火性抑制物質を生成させる技術も知られている（例えば特許文献２参照）。前記技術は、具体的には、軽油等の炭化水素系燃料の一部を部分酸化してホルムアルデヒド等の着火性抑制物質を生成させるものである。しかし、前記軽油等の炭化水素を部分酸化してホルムアルデヒドを生成させるには、高温で長時間の反応が必要になるという問題がある。

一方、内燃機関の燃料として、炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いることが検討されている。前記混合燃料は前記アルコールとしてエタノールを用いる場合、エタノールによる所謂カーボンニュートラル効果を得ることができるので、二酸化炭素排出量の削減に寄与することができる。尚、前記カーボンニュートラル効果とは、エタノールの原料となる植物は、その成育過程で光合成を行うことにより二酸化炭素を吸収しているので、エタノールを燃焼させて二酸化炭素を発生しても、全体としては新たな二酸化炭素を排出したことにならない、というものである。

ところで、前記炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いるに当たり、前記混合燃料に水を添加して、炭化水素とアルコール−水混合液とに分離することが考えられる。このようにすると、前記予混合圧縮着火内燃機関の要求負荷に応じて炭化水素とアルコール−水混合液との供給割合を変更することにより、広範囲の要求負荷に対して該予混合圧縮着火内燃機関を安定して運転することができる。

そこで、前記混合燃料を炭化水素とアルコール−水混合液とに分離した後に、炭化水素とアルコール−水混合液とをそれぞれ独立に取り出して前記予混合圧縮着火内燃機関に供給することができる燃料タンクが望まれる。
特開２００１−３５５４７１号公報 特開２０００−２１３４４４号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、簡単な構成で、貯蔵されている比重の異なる２種の液体燃料をそれぞれ独立して、確実に取り出すことができる燃料タンクを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、第１発明の燃料タンクは、比重の異なる２種の液体燃料を貯蔵するための燃料タンクであって、燃料タンク内の底部に設けられ、前記液体燃料のうち比重が相対的に大きい燃料を燃料タンク外に導出するための第１の燃料吸い込み口と、前記液体燃料のうち比重が相対的に小さい燃料の液面に浮遊するフロートと、該フロートに設けられ、前記比重が相対的に小さい燃料を前記燃料タンク外に導出するための第２の燃料吸い込み口とを備えたことを特徴とする。

第１発明の燃料タンクでは、燃料タンク内において、比重の異なる２種の液体燃料は、比重が相対的に大きい燃料と比重が相対的に小さい燃料とが、比重の大小に従って上下２層に分離して貯蔵されている。下層の比重が相対的に大きい燃料は、燃料タンク内の底部に設けられた第１の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出される。一方、比重が相対的に大きい燃料は、該燃料の液面に浮遊するフロートに設けられた第２の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出される。

第１の燃料吸い込み口は、燃料タンクの底部に設けられているので、上層の比重が相対的に小さい燃料が第１の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出されることはない。また、第２の燃料吸い込み口は、上層の比重が相対的に小さい燃料の液面に浮遊するフロートに設けられているので、下層の比重が相対的に大きい燃料が第２の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出されることはない。

従って、第１発明によれば、燃料タンク内に貯蔵されている比重の異なる２種の液体燃料を、相互に混合させることなく、それぞれ独立に取り出すことができる。

第１発明では、例えば、前記比重が相対的に大きい燃料はエタノール−水混合液であり、前記比重が相対的に小さい燃料はガソリンである。

第２発明の燃料タンクは、ガソリンとエタノールとから成る混合燃料と水とを混合して分離されたガソリンとエタノール−水混合液とを貯蔵するための燃料タンクであって、燃料タンク内に前記混合燃料を供給するための混合燃料供給口と、前記燃料タンク内に水を供給するための水供給口と、前記燃料タンク内の底部に設けられ、前記エタノール−水混合液を燃料タンク外に導出するための第１の燃料吸い込み口と、前記ガソリンの液面に浮遊するフロートと、該フロートにおいて前記ガソリンの液面よりも下方に設けられ、前記ガソリンを前記燃料タンク外に導出するための第２の燃料吸い込み口とを備えたことを特徴とする。

第２発明の燃料タンクでは、混合燃料供給口から供給されたガソリンとエタノールとから成る混合燃料に、水供給口から供給された水が混合される。このようにすると、前記混合燃料を構成する前記ガソリンは疎水性であり、前記エタノールは親水性であるので、前記混合燃料は、前記ガソリンとエタノール−水混合液とに分離する。この結果、前記燃料タンク内では、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とが、２層に分離して貯蔵されている。

このとき、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とは、比重が相対的に大きいエタノール−水混合液が下層となり、比重が相対的に小さいガソリンが上層となるように、燃料タンク２内で上下２層に分離する。下層のエタノール−水混合液は、燃料タンク内の底部に設けられた第１の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出される。一方、上層のガソリンは、ガソリンの液面に浮遊するフロートに設けられた第２の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出される。

第１の燃料吸い込み口は、燃料タンクの底部に設けられているので、上層のガソリンが第１の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出されることはない。また、第２の燃料吸い込み口は、上層のガソリンの液面に浮遊するフロートに設けられているので、下層のエタノール−水混合液が第２の燃料吸い込み口によって燃料タンク外に導出されることはない。

従って、第２発明によれば、燃料タンク内に貯蔵されているガソリンとエタノール−水混合液とを、相互に混合させることなく、それぞれ独立に取り出すことができる。

第２発明の燃料タンクでは、前記ガソリンを前記燃料タンク外に導出するためのガソリン導出手段を更に備え、該ガソリン導出手段は、一端が前記第２の燃料吸い込み口に接続したフレキシブルチューブと、一端が前記燃料タンク外まで延びた導管と、前記燃料タンクの底部に設けられ、前記フレキシブルチューブの他端と前記導管の他端とを接続するジョイントとで構成されることが好ましい。前記構成によれば、フレキシブルチューブが自在に伸縮するので、フロートはガソリンの液面を前後左右に浮遊したり、ガソリンの液面の上下に従って浮動しても、その動きを妨げられることがない。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の燃料タンクを備える内燃機関の一構成例を示すシステム構成図であり、図２は第１の実施形態の燃料タンクの構成を示す説明的断面図であり、図３は第２の実施形態の燃料タンクの構成を示す説明的断面図であり、図４は第３の実施形態の燃料タンクの構成を示す説明的断面図であり、図５は本実施形態の燃料タンクを備える内燃機関の他の構成例を示すシステム構成図である。

図１に示すように、内燃機関システム１は、燃料タンク２と、インジェクタ３と、フレキシブルフューエルエンジン４とを備える。内燃機関システム１では、まず燃料タンク２に収容されているガソリンとエタノールから成る混合燃料を燃料タンク２に導入し、該混合燃料に水を混合する。このようにすると、前記混合燃料を構成する前記ガソリンは疎水性であり、前記エタノールは親水性であるので、前記前記混合燃料は、前記ガソリンとエタノール−水混合液に分離する。このとき、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とは、比重が相対的に大きいエタノール−水混合液が下層となり、比重が相対的に小さいガソリンが上層となるように、比重の大小に従って燃料タンク２内で上下２層に分離する。次に、燃料タンク２に収容されている前記ガソリンと前記エタノール−水混合液は燃料タンク２外に導出され、それぞれ、前記ガソリンはインジェクタ３ａに、前記エタノール−水混合液はインジェクタ３ｂに供給され、フレキシブルフューエルエンジン４に噴射される。

内燃機関システム１によれば、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とを、内燃機関システム１の要求負荷に応じて任意の割合でフレキシブルフューエルエンジン４に噴射することができるので、広範囲の要求負荷に対してフレキシブルフューエルエンジン４を安定して運転することができる。

次に、図２を参照して、燃料タンク２の第１の実施形態である燃料タンク２０について説明する。

燃料タンク２０は、その上部に前記混合燃料を供給するための混合燃料供給口２１と、水を供給するための水供給口２２とを備え、混合燃料供給口２１から供給された前記混合燃料に、水供給口２２から供給された水が混合されるようになっている。このようにすると、前記混合燃料を構成するガソリンは疎水性であり、エタノールは親水性であるので、前記混合燃料は、ガソリン２３とエタノール−水混合液２４に分離する。このとき、前記ガソリン２３と前記エタノール−水混合液２４とは、比重が相対的に小さいガソリン２３が上層となり、比重が相対的に大きいエタノール−水混合液２４が下層となるように、燃料タンク２０内で比重の大小により上下２層に分離して貯蔵される。

燃料タンク２０の底部には、第１の導管２５が保持部材２６によって保持されており、第１の導管２５の下端部２５ａは、エタノール−水混合液２４内に開口して第１の燃料吸い込み口２７を形成している。第１の導管２５は、他端部２５ｂが燃料タンク２０の外部まで延長されていて、途中に図示しないポンプを備えている。

一方、ガソリン２３の液面２３ａには、ガソリンの比重よりも小さくなるように構成されたフロート２８が浮設されている。フロート２８は、中央部に図示しない第１の貫通孔を備え、燃料タンク２０の底部に鉛直方向に立設された略円柱状のガイド部材２９が該貫通孔に挿通されている。この結果、フロート２８はガイド部材２９に沿って上下動自在であり、ガソリン２３の液面２３ａの上下に従って浮動することができる。

また、フロート２８は前記貫通孔を迂回して設けられた管路３０を備え、管路３０は一方の開口部が第２の燃料吸い込み口３１となると共に、他方の開口部３０ａに取り付けられたフレキシブルチューブ３２を介して、第２の導管３３の下端部３３ａに接続されている。第２の燃料吸い込み口３１は、フロート２８においてガソリン２３の液面２３ａよりも下方、例えばフロート２８の底面に設けられている。

第２の導管３３は、燃料タンク２０の底部に設けられた保持部材３４によって保持されており、他端部３３ｂが燃料タンク２０の外部まで延長されていて、途中に図示しないポンプを備えている。ここで、保持部材３４はフレキシブルチューブ３２と第２の導管３３とを接続するジョイントとなっている。

また、燃料タンク２０は、下部に設けられた第１の燃料種類検知器３５と、フロート２８に設けられた第２の燃料種類検知器３６を備えている。第１の燃料種類検知器３５は、エタノール−水混合液２４を検知する検知部３５ａが第１の燃料吸い込み口２７よりも上方に位置するように設けられ、図示しない第１の制御装置を介して第１の導管２５に設けられた前記ポンプに電気的に接続されている。第２の燃料種類検知器３６は、ガソリン２３を検知する検知部３６ａが第２の燃料吸い込み口３１よりも下方に位置するように設けられ、図示しない第２の制御装置を介して第２の導管３３に設けられた前記ポンプに電気的に接続されている。

燃料タンク２０では、前述のようにガソリン２３とエタノール−水混合液２４とを上下２層に分離して貯蔵している。そこで、前記第１の制御装置は、第１の燃料種類検知器３５がエタノール−水混合液２４を検知したときのみ、第１の導管２５に設けられた前記ポンプを作動し、第１の燃料吸い込み口２７からエタノール−水混合液２４を吸い込む。この結果、燃料タンク２０内で下層にあるエタノール−水混合液２４は、第１の燃料吸い込み口２７から、第１の導管２５を介して燃料タンク２０の外部に導出され、図１に示すインジェクタ３ｂに供給される。

また、前記第２の制御装置は、第２の燃料種類検知器３６がガソリン２３を検知したときのみ、第２の導管３３に設けられた前記ポンプを作動し、第２の燃料吸い込み口３１からガソリン２３を吸い込む。この結果、燃料タンク２０内で上層にあるガソリン２３は、第２の燃料吸い込み口３１から、フレキシブルチューブ３２と、第２の導管３３とを介して燃料タンク２０の外部に導出され、図１に示すインジェクタ３ａに供給される。

従って、燃料タンク２０によれば、上下２層に分離して貯蔵しているガソリン２３とエタノール−水混合液２４とをそれぞれ独立に取り出すことができる。

尚、燃料タンク２０では、第１の制御装置と第２の制御装置とを用いているが、第１の燃料種類検知器３５の検知結果によるエタノール−水混合液２４の吸い込みと、第２の燃料種類検知器３６の検知結果によるガソリン２３の吸い込みとを単一の制御装置により、制御するようにしてもよい。

次に、図３を参照して、燃料タンク２の第２の実施形態である燃料タンク４０について説明する。燃料タンク４０は、燃料タンク２０におけるガイド部材２９を備えず、ジョイント３３に回動自在に取り付けられているアーム部材４１を備えることと、第１の燃料種類検知器３５、第２の燃料種類検知器３６に代えて、燃料タンク４０の外部の第１の導管２５に設けられた第１の燃料種類検知器４２と、燃料タンク４０の外部の第２の導管３３に設けられた第２の燃料種類検知器４３とを備えることとを除いて、燃料タンク２０と全く同一の構成となっている。

アーム部材４１は、一端部４１ａが第２の導管３３の保持部材３４に回動自在に取り付けられる一方、他端部４１ｂがフロート２８に回動自在に取り付けられている。この結果、フロート２８は、アーム部材４１に支持されて、ガソリン２３の液面２３ａの上下に従って浮動することができる。

第１の燃料種類検知器４２は、第１の導管２５内のエタノール−水混合液２４を検知するものであって、図示しない第１の制御装置を介して第１の導管２５に設けられた前記ポンプに電気的に接続される。また、第２の燃料種類検知器４３は、第２の導管３３内のガソリン２３を検知するものであって、図示しない第２の制御装置を介して第２の導管３３に設けられた前記ポンプに電気的に接続されている。

前記第１の制御装置は、第１の燃料種類検知器４２がエタノール−水混合液２４を検知したときのみ、第１の導管２５に設けられた前記ポンプを作動し、第１の燃料吸い込み口２７からエタノール−水混合液２４を吸い込む。この結果、燃料タンク２０内で下層にあるエタノール−水混合液２４は、第１の燃料吸い込み口２７から、第１の導管２５を介して燃料タンク２０の外部に導出され、図１に示すインジェクタ３ｂに供給される。

また、前記第２の制御装置は、第２の燃料種類検知器４３がガソリン２３を検知したときのみ、第２の導管３３に設けられた前記ポンプを作動し、第２の燃料吸い込み口３１からガソリン２３を吸い込む。この結果、燃料タンク２０内で上層にあるガソリン２３は、第２の燃料吸い込み口３１から、フレキシブルチューブ３２と、第２の導管３３とを介して燃料タンク２０の外部に導出され、図１に示すインジェクタ３ａに供給される。

従って、燃料タンク４０によれば、上下２層に分離して貯蔵しているガソリン２３とエタノール−水混合液２４とをそれぞれ独立に取り出すことができる。

尚、燃料タンク４０では、第１の制御装置と第２の制御装置とを用いているが、第１の燃料種類検知器４２の検知結果によるエタノール−水混合液２４の吸い込みと、第２の燃料種類検知器４３の検知結果によるガソリン２３の吸い込みとを単一の制御装置により、制御するようにしてもよい。

次に、図４を参照して、燃料タンク２の第３の実施形態である燃料タンク５０について説明する。燃料タンク５０は、隔壁５１を備え、隔壁５１により内部が第１槽５２と第２槽５３とに区画されていることと、フレキシブルチューブ３２が隔壁５１を貫通して第２槽５３内に開口していることと、第２の導管３３の下端部３３ａが第２槽５３内に開口していることとを除いて、燃料タンク２０と全く同一の構成となっている。

燃料タンク５０によれば、ガソリン２３と、エタノール−水混合液２４とは、第１層５２内で上下２層に分離して貯蔵されており、第２の燃料吸い込み口３１から吸い込まれたガソリン２３を一旦第２槽５３に貯留し、第２槽５３に貯留されたガソリン２３を第２の導管３３により導出する以外は、燃料タンク２０と全く同一に作動する。

燃料タンク５０では、ガソリン２３を第２槽５３に貯留しておくことにより、内燃機関システム１がガソリン２３のみを必要とする場合には、第２槽５３に貯留されているガソリン２３を第２の導管３３により導出することができる。また、燃料タンク５０では、フロート２８に設けられた管路３０と、フレキシブルチューブ３２とがサイホンとして作用するので、第１槽５２内のガソリン２３の液面２３ａが、第２槽５３内のガソリン２３の液面２３ａよりも低くなることがない。従って、第１槽５２内には常に一定量のガソリン２３が確保され、エタノール−水混合液２４が第２の燃料吸い込み口３１から吸い込まれることを確実に防止することができる。

また、仮に内燃機関システム１を搭載している車体が激しく振動したとき等には、フロート２８の第２の燃料吸い込み口３１からエアが混入する可能性が無いとは言えない。このとき、燃料タンク５０のように第２槽５３を備え、一旦第２槽５３内にガソリン２３を貯留することにより、もしエアが混入したとしても該エアを取り除くことができる。

本実施形態の燃料タンク２０，４０，５０は、図１に示す内燃機関システム１の他に、例えば図５に示す内燃機関システム５の燃料タンク２として用いることも可能である。

内燃機関システム５は、燃料タンク２から導出されたエタノール−水混合液２４の一部を分取して、エタノール−水混合液２４に含まれるエタノールをジエチルエーテルに改質してジエチルエーテル−水混合液を得る改質器６と、該ジエチルエーテル−水混合液から水を分離してジエチルエーテルを得る水分離器７と、該ジエチルエーテルをフレキシブルフューエルエンジン４に噴射するインジェクタ３ｃとを備えることを除いて、内燃機関システム１と全く同一の構成を備えている。

内燃機関システム５によれば、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液と前記ジエチルエーテルとを、内燃機関システム５の要求負荷に応じて任意の割合でフレキシブルフューエルエンジン４に噴射することができるので、さらに広範囲の要求負荷に対してフレキシブルフューエルエンジン４を安定して運転することができる。

尚、本実施形態では、燃料タンク２がガソリン２３とエタノール−水混合液２４とを分離して貯蔵するものとして説明しているが、燃料タンク２に貯蔵される液体燃料は、比重の異なる２種の液体燃料であれば、どのような組み合わせであってもよい。

本発明の燃料タンクを備える内燃機関システムの一構成例を示すシステム構成図。 本発明の燃料タンクの一実施形態の構成を示す説明的断面図。 本発明の燃料タンクの他の実施形態の構成を示す説明的断面図。 本発明の燃料タンクのさらに他の実施形態の構成を示す説明的断面図。 本発明の燃料タンクを備える内燃機関システムの他の構成例を示すシステム構成図。

符号の説明

２，２０，４０，５０…燃料タンク、 ２３…比重が相対的に小さい燃料、 ２４…比重が相対的に大きい燃料、 ２７…第１の燃料吸い込み口、 ２８…フロート、 ３１…第２の燃料吸い込み口、 ３２…フレキシブルチューブ、 ３３…導管、 ３４…ジョイント。

Claims (4)

1. 比重の異なる２種の液体燃料を貯蔵するための燃料タンクであって、
   燃料タンク内の底部に設けられ、前記液体燃料のうち比重が相対的に大きい燃料を燃料タンク外に導出するための第１の燃料吸い込み口と、
   前記液体燃料のうち比重が相対的に小さい燃料の液面に浮遊するフロートと、
   該フロートに設けられ、前記比重が相対的に小さい燃料を前記燃料タンク外に導出するための第２の燃料吸い込み口とを備えたことを特徴とする燃料タンク。
2. 前記比重が相対的に大きい燃料はエタノール−水混合液であり、
   前記比重が相対的に小さい燃料はガソリンであることを特徴とする請求項１記載の燃料タンク。
3. ガソリンとエタノールとから成る混合燃料と水とを混合して分離されたガソリンとエタノール−水混合液とを貯蔵するための燃料タンクであって、
   燃料タンク内に前記混合燃料を供給するための混合燃料供給口と、
   前記燃料タンク内に水を供給するための水供給口と、
   前記燃料タンク内の底部に設けられ、前記エタノール−水混合液を燃料タンク外に導出するための第１の燃料吸い込み口と、
   前記ガソリンの液面に浮遊するフロートと、
   該フロートにおいて前記ガソリンの液面よりも下方に設けられ、前記ガソリンを前記燃料タンク外に導出するための第２の燃料吸い込み口とを備えたことを特徴とする燃料タンク。
4. 前記ガソリンを前記燃料タンク外に導出するためのガソリン導出手段を更に備え、
   該ガソリン導出手段は、一端が前記第２の燃料吸い込み口に接続したフレキシブルチューブと、一端が前記燃料タンク外まで延びた導管と、前記燃料タンクの底部に設けられ、前記フレキシブルチューブの他端と前記導管の他端とを接続するジョイントとで構成されることを特徴とする請求項３記載の燃料タンク。

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