JP2014515802A - 自動車のタンクを充填するためのデバイス - Google Patents

Abstract

自動車のタンク（１２）に、特に選択触媒還元システムのための液体を充填するために、本発明のデバイス（７）は、タンク（１２）へと貫入する底端部（１８）と、タンク（１２）を充填するように液体を受けるための頂端部（１９）とを備える充填チューブ（１３）を含む。排出ダクト（１４）は、タンク（１２）の頂部部分（１６）に貫入する入口端部（１０）と、頂端部（１９）の近くでチューブ（１３）に貫入する出口端部（１１）と、入口端部（１０）および出口端部（１１）よりも下の第１の構造レベルに配置されたより低いセクション（４０）とを備える。定置型ヘッドロス発生エレメント（７０、７１、７２）は、より低いセクション（４０）を、第１の構造レベルよりも下の第２の構造レベルに配置されたキャビティ（１５）と連通させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車タンクを充填することを可能にするデバイスに関する。より詳細には、本発明は、自動車触媒コンバータに尿素含有液を供給するように設計されたデバイスに関する。

一般には、たとえば、そのようなデバイスは、文献ＥＰ２１３１０２０に記載されていられるものなど、液体を含んでいるように意図されたタンクを備える。この技術分野の一般的な慣習によれば、タンクは頂部から充填される。このタイプの充填は、特に、液体をボトルから徐々に、直接、タンクの上側部分に作られた開口部に注入することに適している。次いで、タンク中で液体の上に含まれている空気または他の気体が、反対方向に注入される液体の流れを緊密に抱え込んで、開口部を通って流出する。

このモードの充填は、直接タンクに液体を注入することによってタンクを充填することを可能にするためにタンクに十分にはアクセスできないときには好適でない。また、この充填方法は、注入される液体の流れが、フローと反対方向にタンク中に含まれている空気または他の気体を流出させることを可能にするために十分な空間を開口部に残していないときには、タンクの迅速な充填には適さない。

本発明の目的は、タンクの下側部分に入る下側端部と、液体を取り出すための上側端部とを有する充填チューブを使用し、それにより、遠隔からタンクを充填することを可能にすることである。底部からタンクを充填するためのチューブは、たとえば、シートメタルの穿刺から生じる弱点の生成を回避する。

したがって、タンクの上側部分に入る入口端部と、上側端部の近くでチューブに入る出口端部とを備えた排出ダクトが提供され、それにより、排出ダクトの内側で偶然に上昇したいかなる液体も、液体を取り出すように設計されたチューブの端部の近くに収集される。

しかしながら、そのような構成は、設計上の考慮事項により、特に、必要とされる空間ならびにデバイスをたとえば自動車に装着する際の複雑度を最小限に抑える趣旨で、排出ダクトが充填チューブと並んで延びなければならないことが要求されるときに問題を提示する。ダクトとチューブとをこのように互いに並んで延ばすことによって、こぼれること、凝縮することまたは他の現象の結果として蓄積する傾向を液体が有するサイフォンが作成される。

燃料タンクの解決策は、従来からすでに探求されてきた。したがって、文献ＦＲ−Ａ−２５９７０３４は、サイフォンを空にするために、反対方向に通すこと可能にすることなくダクトからタンクに液体を通すことができるように、ダクトの底部とタンクの下側部分との間に逆止弁タイプのバルブを導入することを提案する。

しかしながら、既知の解決策は、他の問題を提示する。バルブの嵌合からもたらされる複雑度は、コストおよび故障、たとえば、バルブが詰まるリスクを増大させる要因となる。さらに、バルブは、腐食性である触媒還元液体には適さない。

これらの問題に解決策を提供する趣旨で、本発明の課題は、充填チューブおよび排出ダクトを用いて、自動車タンクに液体を充填することを可能にするデバイスである。充填チューブは、タンクに入る下側端部と、タンクを充填するために液体を取り出すための上側端部とを有する。排出ダクトは、タンクの上側部分に入る入口端部と、上側端部の近くでチューブに入る出口端部と、入口端部および出口端部のレベルよりも下の第１の構造レベルに載置された低セクションとを備える。本デバイスは、前記低セクションを、前記第１の構造レベルのレベルよりも下の第２の構造レベルに載置されたキャビティと連通させる固定型圧力低下発生エレメントを備える点で顕著である。

詳細には、前記キャビティは、前記低セクションの下に載置された、タンクの一部分である。

また、詳細には、前記キャビティは、前記低セクションの下に載置された、チューブの一部分である。

有利には、前記固定型圧力低下発生エレメントは、多孔質材料を備える。

また、有利には、前記固定型圧力低下発生エレメントは、幾何学的制限を備える。

本デバイスは、排気システムコンバータのための選択触媒還元システムタンクのための重要な用途のものである。

本デバイスはまた、前記タンクを充填する液体が尿素を含有するときに重要な用途のものである。

本発明は、添付の図面を参照して、本発明によるデバイスのいくつかの例示的な実施形態を参照することにより、よりよく理解されるであろう。

本発明によるデバイスの断面図である。 本発明による別のデバイスの断面図である。 本発明を実装するための圧力低下発生エレメントの断面図である。 本発明を実装するための圧力低下発生エレメントの断面図である。

図１および図２は、デバイス７、および自動車の構成要素（図示せず）に液体を供給するように意図されたタンク１２を充填するためのデバイス８を示す。自動車の構成要素は、特に、排気システムコンバータである。

図１および図２のデバイスは、選択触媒還元排気システムコンバータ（しばしば、その英語の頭文字によって「ＳＣＲ」コンバータと知られている）のための特定の使用のものである。

タンク１２は、車両の内燃機関（図示せず）によって放出された窒素酸化物ＮＯｘを還元する還元剤を含んでいる。還元剤は、たとえば、脱イオン水中に希釈された３０〜３５％の比率の尿素を含有している液体である。一般には、供給ダクト中で駆動すべきタンク１２から一定用量の液体が取り出され、排気システムコンバータ上に装着されたインジェクタに入れられる。一定用量の液体（ＮＨ２−ＣＯ‐ＮＨ２）を噴射することにより、内燃機関によって放出された所定の量の一酸化窒素および二酸化窒素を、主に、水（Ｈ２Ｏ）と窒素（Ｎ２）とに変換することができるようになる。容量が２０リットルのタンク１２は、一般に、汚染を防止するその能力に関して２００００ｋｍのオートノミーを車両に与える。

その内容物がすべて消費されたときにタンク１２を充填するために、充填チューブ１３は、タンク１２の下側部分１５に入る下側端部１８と、サービスステーションのポンプノズルからまたは缶から液体を取り出すための上側部分１９とを備える。

タンク中のレベルを上昇させることを可能にするために、液体の上にあるガス、特に空気を排出するように、デバイスは、タンク１２の上側部分１６に入る入口端部１０と、上側端部１９の近くでチューブ１３に入る出口端部１１とを備える排出ダクト１４を装備している。充填チューブの頂部のダクト１４を立ち上がらせることにより、オーバーフローの発生時に、フィリングステーションのノズルを妨害する。

デバイス７、８は各々、特に汚染を防止する目的で、車両の構成要素に液体を加える際に使用する装備品を構成する。最小限の有用なボリュームを減らし、車両の構造、特に車体構造に対して可能な限り介入を少なくする目的で、排出ダクト１４は、チューブ１３の下側端部１８に近づくまでタンク１２の外部表面の近くで延び、その上側端部１９の近くでチューブ１３と交わるようにチューブ１３に沿って延びる。

そのようにすると、充填チューブ１３と排出ダクト１４の両方について、車両の構造中に通路が１つだけあれば十分である。さらに、ダクト１４は、タンク１２およびチューブ１３によって占有される空間以外の車両中の任意の空間を通過せず、したがって、車両の有用なボリュームに対する浸食が最小限になる。

ただし、このようにすると、車両の構造および有用なボリュームに対する衝撃を最小限に抑えることに関して、前述したダクト１４のジオメトリによってもたらされた利点は、ダクト１４の経路中に、チューブ１３の下側端部１８の近くに低セクション４０を必要とするという不利な点を有する。その入口端部１０および出口端部１１よりも下がった構造レベルに低セクション４０を載置することは、たとえば、タンク１２の充填の終了時に液体がダクト１４を上昇した後、液体を蓄積することができるサイフォンを作成するという効果を有する。

低セクション４０に液体が存在するということは、後続の充填動作で気体が排出されないよう防止するダムを作成するという欠点を有する。さらに、デバイス７または８が、動作中に、低セクション４０中の液体が凍結するしきい値を下回る温度にさらされたとき、液体の凝固は、ダクト１４に損傷を与えるというリスクをもたらす。液体の凝固はまた、ダクト１４に沿って気体が循環しないよう防止する硬質のプラグを作成する。この欠点は、液体が尿素を含有するときに決定的であるが、これは、尿素が凍結する温度が、地球の寒冷領域ではしばしばみられる温度である−１１℃であるためである。

図１〜図４を参照してここで説明されるデバイス７および８は、固定型圧力低下発生エレメント７０、７１、７２に依拠する単純で効果的な解決策の利点を提供する。圧力低下発生エレメントは、低セクション４０を、前述の第１の構造レベルよりも下の第２の構造レベルに載置されたキャビティ７３と連通させる。

図１の圧力低下発生エレメント７０は、低セクション４０を、低セクション４０の下に載置されたタンク１２の一部分１５と連通させる。タンク１２の一部分１５はここでは、図３および図４で７３と示したキャビティを構成する。

図２の圧力低下発生エレメント７０は、低セクション４０を、低セクション４０の下に載置されたチューブ１３の一部分１８と連通させる。チューブ１３の一部分１８はここでは、図３および図４で７３と示したキャビティを構成する。

図１および図２で７０と示した固定型圧力低下発生エレメントを、図３および図４により詳細に示し、図３では７１、図４では７２と示す。

図３を参照すると、圧力低下発生エレメントは、多孔質材料７４を含んでいる。

図４を参照すると、圧力低下発生エレメントは、幾何学的制限７５を備える。

多孔質材料または幾何学的制限によって発生する圧力低下は、バルブのような可動部品を伴わないこと、ならびに、幾何学的寸法（多孔質材料の多孔率およびサイズ、制限の直径および長さ）にしたがって一定の方法で判断することができることという意味で固定される。

デバイス７または８は、主に、４つの慣習的な動作状態を巡回する。タンク１２が実質的に空であることに対応する第１の状態では、タンク１２中の液体レベルは、低セクション４０の構造レベルよりも低い。タンク１２の充填に対応する第２の状態では、タンク１２中の液体レベルは、上側部分１６に達するまで、低セクション４０の構造レベルよりも上まで徐々に上昇する。デバイス７または８を充填している状態では、低セクション４０中に液体が蓄積するというリスクがある。タンク１２がほぼ満ちていることに対応する第３の状態では、タンク１２中の液体レベルは、排出ダクト１４の入口端部１０の近くである。タンク１２が空になったことに対応する第４の状態では、タンク１２中の液体レベルは、低セクション４０の構造レベルよりも下まで徐々に下がり、その後、第１の状態に戻る。

駆動状態下では、タンク中の液体のレベルがキャビティ側上のエレメント７０の一部について十分に低いとき、換言すると、タンク１２と同じ側では、またはチューブ１３と同じ側では、タンク中のまたはチューブ１３中の液体ともはや接触していないとき、このようにしてエレメント７０の基部に作成された凹みは、低セクション４０中に含まれている液体を、キャビティ７３に向かって流れさせる。

したがって、充填は主に、タンク１２中の、または、チューブ１３中の液体のレベルが十分に低くて、低セクション４０によって形成されたサイフォンを空にすることをトリガされるときに実行することができる。この低いレベルは、車両のインストルメントパネル上に表示された表示と有効に一致させることができる。たとえば、排気システムコンバータ中の有毒ガスの排出のための還元剤を構成する液体の場合、ＳＣＲ車両として承認された車両に適用可能な排出制御規制は、残りのオートノミーがちょうど２４００ｋｍになるまで、タンク１２を充填する必要があることをドライバにアラートする必要がないことを規定する。

多孔率７４または制限７５の毛細管セクションは、充填チューブ１３における低レベルの圧力と組み合わせて、タンク−充填位相中に、エレメント７０を介したタンク１２からダクト１４までの液体の通過を大幅に減速させる。

液体はエレメント７０を通って上昇するので、タンク１２を充填するためにかかる時間が、低セクション４０によって形成されたサイフォンを充填するためにかかる時間を厳密に下回るように、タンクおよびサイフォンの充填流量と形状とにしたがって、計算またはテストまたは計算とテストとの組合せのいずれかによってエレメント７０、７１、７２の幾何学的寸法を判断する。これは、排出ダクト１４が、充填の終了の前にエレメント７０を介して充填されないように防ぐには十分である。

多孔質材料は、たとえば、連続気泡発泡体、またはストレーナ中に保持されたマイクロビーズの塊である。

制限は、たとえば、単一の制限であるか、あるいは、直列または並列に構成された複数の制限で構成されている。

Claims (7)

1. タンク（１２）に入る下側端部（１８）、および前記タンク（１２）を充填するために液体を取り出すための上側端部（１９）を有する充填チューブ（１３）と、
   前記タンク（１２）の上側部分（１６）に入る入口端部（１０）、前記上側端部（１９）の近くで前記チューブ（１３）に入る出口端部（１１）、ならびに、前記入口端部（１０）および前記出口端部（１１）のレベルよりも下の第１の構造レベルに載置された低セクション（４０）を備える排出ダクト（１４）と
   を備える、自動車のタンク（１２）に液体を充填するためのデバイス（７、８）であって、
   前記低セクション（４０）を、前記第１の構造レベルのレベルよりも下の第２の構造レベルに載置されたキャビティ（１５、１８、７３）と連通させる固定型圧力低下発生エレメント（７０、７１、７２）を備えることを特徴とする、デバイス。
2. 前記キャビティ（７３）が、前記低セクション（４０）の下に載置された、前記タンク（１２）の一部分（１５）であることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス（７）。
3. 前記キャビティ（７３）が、前記低セクション（４０）の下に載置された、前記チューブ（１３）の一部分（１８）であることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス（８）。
4. 前記固定型圧力低下発生エレメント（７０、７１）が、多孔質材料（７４）を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス（７、８）。
5. 前記固定圧力低下発生エレメント（７０、７２）が、幾何学的制限（７５）を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス（７、８）。
6. 前記タンク（１２）が、排気システムコンバータのための選択触媒還元システムタンクであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記タンク（１２）を充填する前記液体が、尿素を含有することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイス。

Images