JP2007537394A - 内燃機関を有する車両用の添加剤タンク - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関を有する車両のための添加剤タンクに関する。本発明による添加剤タンク(1)は、添加剤を収容する可撓性バッグ(2)を有する。また、可撓性バッグ(2)は、添加剤を計量供給するために、可撓性バッグ(2)を加圧可能な装置(7,8)に連結される。dq従って、添加剤タンク(1)は、構造が簡単である。また、添加剤タンク(1)において、添加剤が周囲空気と接触することなしに清浄に充填され、添加剤が高度、大気圧等の圧力変化を受けることがない。かくして、添加剤タンク(1)の計量供給精度を向上させる。

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）を有する車両の分野に関する。

本発明は、更に詳細には、揮発性液体燃料又は重質液体燃料、例えば、国又は地域によって、ディーゼル、ディーゼル用燃料油又はディーゼル油と称する燃料が供給されるエンジンを有する車両用の添加剤タンクに関する。

環境保護を向上させる要望から、世界の多くの地域の国家機関及び国際機関が、多くの分野、特に自動車輸送の分野における汚染物質の排出に関する法的基準を強化する傾向にある。このため、自動車製造業者は、粒子の排出（特にディーゼルエンジンの場合）及び一定の汚染ガス（ＮＯｘ、ＣＯ等）の排出を低減させることを目指す研究を進めていた。この研究は、特に、或る添加剤（例えば、或る金属塩、尿素、アンモニア、カルバメート等）を燃料、エンジン及び排気ガス等に添加することで終了した。

ディーゼルエンジンによって推進される車両の場合、自動車製造業者は、燃焼ガスを大気に排出させるラインに配置された粒子フィルタをこれらの車両に設けることによって、粒子の排出の問題を解決することを見出した。これらの粒子フィルタの濾過能力を再生させるために、粒子フィルタを部分的に詰まらせている粒子を定期的に焼いて除去する必要がある。粒子フィルタを再生させる定期サイクルを自動化できるようにするために、これらの粒子が燃焼する温度を下げ、エンジン自体の燃焼パラメータを適宜に且つ一時的に調整することによって、上記温度を、排気ガス中で得られる最高温度と両立させるための手段を見出す必要があった。排気ガス中の固体粒子の燃焼温度を、エンジン内での燃焼と両立する温度レベルまで低下させ、粒子を全体的に消失させるために、或る量の化学的燃焼添加剤の使用が必要であると考えられている。燃料タンクと比較して容積が小さい液体添加剤タンクは、ディーゼルエンジン車両の燃料タンクの上、その中又はその近くに取付けられるように設計されている。

仏国特許出願ＦＲ０４．００８５６号明細書 仏国特許出願ＦＲ０３．０５４３６号明細書

かくして、本願の出願人の会社が所有する仏国特許ＦＲ０４．００８５６号（特許文献１）には、車両の燃料タンクの壁の凹状部内に形成されたチャンバを有する添加剤タンクが開示されている。添加剤タンクのこのような取付け方法は、コンパクトであるが多機能な燃料システムを提供できるという長所を有しており、かかる燃料システムを、揮発性軽質炭化水素で走行するエンジンに使用される供給システムの製造、及び、重質炭化水素で走行するエンジンの供給システムの製造において、同じ容易さで装着することができ、それにより、添加剤をタンク自体だけでなく、エンジン、排気システム等の燃料システムの任意その他の部分に計量供給することを可能にする。しかしながら、「補助タンク」内に収容される添加剤の量は、車両の全寿命を通じて添加できる量ではなく、このことは、１回（又は２回以上）の補充を必要とすることを意味し、人間工学的問題、清浄度の問題、及び補助タンク内に導入される量に関する信頼性の問題がある。

また、仏国特許ＦＲ０４．００８５６号（特許文献１）に詳述されたシステムは、充填装置を使用し、この充填装置は、充填パイプと、通気パイプと、加圧／減圧安全システムとを有し、通気パイプは、好ましくは、その上部にオーバーフローの状態をオペレータに視覚的に表示する手段が設けられる。このようなシステムは比較的複雑であり、従って、高価であり且つ充填時にオーバーフローする危険を包含している。最後に、このようなシステムでは、添加剤は、周囲の空気と接触すると劣化し、更に、計量供給される量は、添加剤を含有する媒体内の圧力変化の結果として不正確になる。

従って、本発明の目的は、簡単な添加剤タンクを提供すること、添加剤が清浄に且つ周囲空気と接触することがなしに容易に充填される添加剤タンクを提供すること、及び添加剤が圧力変化（例えば、高度、大気圧等による圧力変化）を受けず、かくして、計量供給精度を向上させることができる添加剤タンクを提供することにある。

この目的のため、本発明は、内燃機関を有する車両のための添加剤タンクであって、添加剤を収容する可撓性バッグを有し、この可撓性バッグは、添加剤を放出するように可撓性バッグを加圧可能な装置に連結される、添加剤タンクに関する。

本発明は、クイックカップリング、即ち、継手を用いて、空のバッグを取外すこと及び充満バッグを再連結することを漏れなしに行うことによって、例えば、添加剤を「標準として」補充することができる。変形例として、バッグは、ポンプによって車両上で充填されてもよい。この場合には、逆止弁を備えた入口により充分に充填でき、通気を考える必要がなく、従って、作業中に製品（添加剤）がオーバーフロー又はこぼれる危険がない。

計量供給が、幾つかのシステムのように重力の作用下で行われるのではなく、加圧下で行われるという事実は、タンクを任意に配向できるという長所を有している。また、添加剤が単に重力の作用下で流出することができず、バッグを加圧するという事実は、バッグを適正に空にすることを可能にし、それにより、添加剤のコストを考えるとき、或る経済的な長所が得られる。

本明細書では、車両とは自動車（例えば、乗用車、トラック、自動二輪車、小型船、航洋船又は航空機）又は軌道に拘束された車両（例えば、鉄道動力車）をいう。すなわち、車両とは、内燃機関、すなわち動力源として燃料の燃焼を用いるエンジンが設けられた車両をいう。

燃料とは、内燃機関に動力を付与するのに適した炭化水素を意味する。燃料は、液体炭化水素、すなわち、エンジンの通常の使用状態下で、エンジンの燃料タンク内で液状である炭化水素であることが好ましい。炭化水素は、軽質（揮発性）炭化水素であってもよいし、重質炭化水素であってもよい。表現「揮発性液体炭化水素」とは、２９３Ｋ（２０℃）において１バールを超えた状態で飽和蒸気圧を有する液体炭化水素（上記定義による）を意味する。自動車の燃焼エンジンに供給するのに一般的に使用される揮発性液体炭化水素は、「ペトロール（petrol）」の名称で市販され、火花点火燃焼エンジンに使用することを意図したものである。表現「重質液体炭化水素」とは、２９３Ｋ（２０℃）において１バールを超えない状態で飽和蒸気圧を有する液体炭化水素を意味する。自動車の燃焼エンジンに動力を付与するのに一般的に使用される重質液体炭化水素は、一般的には、ディーゼル又はディーゼル油の名称で市販され、ディーゼルサイクルで作動する自己点火燃焼エンジンに使用することを意図したものである。

本発明によれば、添加剤タンクは、添加剤を収容し且つ好ましくはシールされる可撓性バッグを有している。表現「可撓性バッグ」は、実際には、容易に折畳まれたり、平坦化されたり、小さく丸められたりする変形可能なバッグ（弾性、可撓性及び取扱い性を有するバッグ）を意味する。これは、形状及び内容積を変えることにより添加剤を容易に排出する（放出する）ことができる一種の可撓性パッケージである。添加剤は、適当な装置を用いてこのバッグを加圧することにより、このバッグから「排出」される。好ましくは、可撓性バッグ自体は、バッグとは対照的に損傷させることなしに変形させることができない剛性カートリッジ、即ち、ケーシング内に収容され、このユニットは互換性を有し、添加剤補充装置として機能することが好ましい。このカートリッジは、仏国特許出願ＦＲ０４．００８５６号明細書（特許文献１）に開示されているように、燃料タンクと一部品で作られてもよく、特許文献１の内容を本願明細書に援用する。変形例として、本願の出願人の所有する仏国特許ＦＲ０３．０５４３６号（特許文献２）に開示されているように、カートリッジは、タンク充填パイプと一部品で作られてもよく、特許文献２の内容を本願明細書に援用する。しかしながら、カートリッジは、別体の構成要素として形成されることが有利であり、カートリッジの仕様、互換性及び形状は、添加剤をできる限り人間工学的に補充できるように選択される。

他の形態の長所によれば、カートリッジには、車両又はその燃料システムの他の機能をもたせることができる。例えば、カートリッジに、燃料フィルタを設けるのがよい。添加剤が徐々に消費されるにつれて、可撓性バッグが収縮するので、濾過領域が解放される。この特徴により、フィルタの詰まりの問題を解決できる。

本発明による添加剤タンクは、収容される添加剤との適合性を有する任意の材料で作られ、かかる材料は、プラスチックであってもよいし、金属であってもよい。本発明の範囲内では、プラスチックによって良い結果が得られ、特に、熱可塑性プラスチックがよい。熱可塑性プラスチックとは、熱可塑性プラスチックのエラストマー及びこの混合物を含む任意の熱可塑性プラスチックのポリマーを意味する。用語「ポリマー」とは、ホモポリマー及びコポリマー（特に、二元又は三元コポリマー）を意味する。このようなコポリマーの例として、ランダムコポリマー、順次の重合によって作られるコポリマー、ブロックコポリマー及びグラフトコポリマーがあるが、これらに限定されるものではない。融点の方が分解温度よりも低い熱可塑性プラスチックのポリマー又はコポリマーが適している。少なくとも１０℃にわたる広い融点範囲を有する合成熱可塑性プラスチックが特に適している。このような材料の例は、多分散分子質量を有する材料を含む。

特に、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリビニル、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、及びこれらのコポリマーが使用される。ポリマー又はコポリマーの混合物が使用されてもよく、例えば、ポリマー材料と、無機充填剤又はフィラー、有機フィラー及び／又は天然フィラーの混合物が使用され、フィラーの例は、カーボン、塩及び他の無機誘導体、天然繊維、ガラス繊維及びポリマー繊維を含むが、これらに限定されるものではない。上記ポリマー又はコポリマーの少なくとも１つを有する積層結合層からなる多層構造を使用することができる。可撓性バッグは、破裂（圧力）に対して高抵抗性を有するのが好ましい。特に、可撓性バッグは、１〜８バール（１〜８×１０⁵パスカル）、又は３〜５バール（３〜５×１０⁵パスカル）の範囲の使用圧力に耐え得る必要があり、１０バール（１０⁶パスカル）のスパイク又はピーク圧力、又は１５バール（１．５×１０⁶パスカル）のスパイクに耐え得る必要もある。可撓性バッグは、定義によって、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）又はエラストマー等の可撓性材料をベースとするものである。剛性カートリッジに関する限り、それが１つあるとき、剛性カートリッジは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）をベースとするものが好ましい。特に可撓性バッグ及び／又は剛性カートリッジの場合には、添加剤の性質に応じて、バリヤ樹脂（例えば、ＥＶＯＨ（一部が加水分解されたエチレン／ビニルアセテートコポリマー））の中間層を設けるのが有用であることが判明している。

タンクは任意の適当な手段により製造される。好ましくは、可撓性バッグは押出し吹込み成形によって製造され、カートリッジが設けられる場合、カートリッジは、押出し吹込み成形又は射出成形と、融着とによって製造される。

本発明によれば、添加剤をその性質に応じて燃料、排気ガス又はその他の任意適当な箇所に計量供給するために、タンクの可撓性バッグは、それを加圧可能な装置に連結される。

１つの実施形態によれば、この装置は、添加剤を充填したときに圧縮されるスプリングを有する。このスプリングは、添加剤の排出時の適正な計量供給を行えるように、寸法決めされる必要がある。この解決法は、非常に自律性があり且つ経済的であるという長所を有している。

他の実施形態によれば、加圧装置は、車両内に組込まれ且つ車両内で他の機能を果たすポンプからなる。このポンプは、例えば、主エンジン燃料供給ポンプである。この場合、典型的には、数バール（例えば、３〜５バール又は３〜５×１０⁵パスカル）の圧力が使用される。

どの形態が選択されても、可撓性バッグは、コンピュータに接続された電動弁を有することが有利である。

本発明によるタンクは、任意の添加剤、好ましくは、ペースト状又は液状の添加剤に使用することを意図するものであり、添加剤は、前述したように、燃料に直接添加されてもよいし、エンジン又は排気ガス等に添加されてもよい。好ましくは、添加剤は、エンジンの燃料システムに使用され、本発明はまた、上述したような添加剤タンクを有する燃料システムにも向けられ、それをカバーする。

計量供給システムの機能が、添加剤を燃料タンク内に分配することにある場合、例えば、エンジンの瞬間的燃料消費量の数学的関数（必ずしもそうであるとは限らないが、通常は比例関数）で定められる量の分配が行われる。この量は、一般的には、オンボードコンピュータ又は特殊目的コンピュータによって計算される。変形例として、計量供給は、充填時に導入される燃料の量に従って、充填の直後に１回だけ行ってもよい。この場合、どのような形式のコンピュータも、燃料充填システムの開閉検出装置に接続されることが有利である。このような検出装置は、移動部品（実際には、ストッパ又は他の任意の手動又は自動遮断システム）に連結された電磁石を有するのがよく、この電磁石は、開位置と閉位置との間で極性を変化させる。この極性状態の変化はオンボードコンピュータにより検出され、オンボードコンピュータは、この変化の情報を受けた時点でタンクの内容を記録する。閉じたときのストッパの位置がコンピュータの残部（rest）の状況と一致する場合には、システムが付勢される瞬間と、安定状態に戻る瞬間との間に導入される燃料の容積の差を計算できる。この容積は、添加剤の濃度を一定に維持するのに必要な供与量を計算するベースとして機能し、この計算は、ストッパが閉じられた後に行われる。

燃料システムが、ディーゼルで作動する自己点火エンジン用のものであるとき、添加剤は、炭化水素含有溶剤の溶液において、自己点火エンジン内の重質炭化水素の不完全燃焼により生成された炭化固体粒子の低温燃焼のための触媒の組成物を有することが有利である。本発明のこの実施形態に適した液体添加剤の例は、炭化水素溶液中の鉄及びセリウムの塩である。

かかる燃料システムの構成部品は、一般に、アルコールを含む或いは含まない燃料に耐えることができ且つ添加剤に耐えることができるプラスチック又は金属で作られる。可能ならば、構成部品は、軽量で且つ使用が容易であるという長所を有するプラスチックで作ることが好ましい。

以下、図１及び図２を参照して、本発明を限定することなしに説明する。図１及び図２は各々、互いに異なる好ましい形態を示す。図１の実施形態では、バッグを加圧する装置はエンジンの主燃料供給ポンプであり、図２の実施形態では、バッグを加圧する装置はスプリングである。これらの図面において、同じ要素を同じ参照番号で示す。

図１には、燃料システムが示され、この燃料システムは、主ディーゼルタンク、即ち、燃料タンク０と、剛性カートリッジを有する添加剤タンク１とを有し、添加剤タンク１内には、添加剤を収容する可撓性バッグ２が設けられている。添加剤タンク１は、シール連結型クイックカップリング３と、燃料タンク０内に添加剤を射出するパイプ６と、パイプ６に設けられ且つ添加剤を計量供給するための電動弁４とを介して、及び、シール連結型クイックカップリング３と、ディーゼルフィルタを有するカートリッジ１にディーゼルを搬送するパイプ５とを介して、燃料タンク０に連結されされている。添加剤タンク１はまた、第３のクイックカップリング３を介して、添加剤が添加され且つ濾過されたディーゼルを、燃料をエンジン１０内に噴射する噴射セットに搬送するパイプ９に連結されている。可撓性バッグ２の加圧は、ポンプ８と圧力レギュレータ７との組立体により行われる。コンピュータ１１は、添加剤の充填及び添加を管理する電動弁４に接続されている。

また、図２には、燃料システムが示され、この燃料システムは、主ディーゼルタンク、即ち、燃料タンク０と、剛性カートリッジを有する添加剤タンク１とを有し、添加剤タンク１内には、添加剤を収容する可撓性バッグ２が設けられている。添加剤タンク１は、シール型クイックカップリング３と、燃料タンク０内に添加剤を射出するパイプ６とを介して、燃料タンク０に連結され、パイプ６には、コンピュータ１１に接続された電動弁４が設けられている。可撓性バッグ２の加圧は、スプリング１２によって行われる。この場合、ポンプ／ゲージモジュール８は、添加剤をディーゼルに添加する機能から独立している。

本発明の１つの実施形態による燃料システムを示す概略図である。 本発明の他の実施形態による燃料システムを示す概略図である。

Claims (9)

1. 内燃機関を有する車両のための添加剤タンクであって、
   添加剤を収容する可撓性バッグを有し、この可撓性バッグは、添加剤を放出するように前記可撓性バッグを加圧可能な装置に連結される、添加剤タンク。
2. 前記可撓性バッグは、剛性カートリッジ内に収容される、請求項１に記載の添加剤タンク。
3. 前記剛性カートリッジは燃料フィルタを有する、請求項１又は２に記載の添加剤タンク。
4. 前記可撓性バッグを加圧可能な前記装置はスプリングである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の添加剤タンク。
5. 前記可撓性バッグを加圧可能な前記装置は、車両内に組込まれ且つ車両内で他の機能を満たすポンプである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の添加剤タンク。
6. 前記ポンプは、主エンジン燃料供給ポンプである、請求項５に記載の添加剤タンク。
7. 前記可撓性バッグは、添加剤を正確に計量供給するためにコンピュータに接続された電動弁を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の添加剤タンク。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の添加剤タンクを有する燃料システム。
9. 燃料はディーゼルであり、前記内燃機関は自己点火型エンジンであり、
   添加剤は、炭化水素含有溶剤中の溶液において、前記内燃機関内でのディーゼルの不完全燃焼によって生成された炭化固体粒子の低温燃焼のための触媒の組成物を有する、請求項８記載の燃料システム。

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