JP5838162B2 - 自動車の燃料タンク - Google Patents

Description

本発明は、換気及びパージ手段と自動車の内燃機関への燃料供給手段を有する自動車の燃料タンクに関し、該自動車の燃料タンクは、前記燃料タンク内に配設される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給され少なくとも１つのサージタンクを充填し及び／又は前記燃料タンクの内側に配設され若しくは燃料タンクによってサージタンク内或いは前記サージタンクが形成された前記燃料タンクの容量部中に形成された少なくとも１つの更なる容量部を排出させる少なくとも１つの吸入ジェットポンプとを有する。

また、本発明は自動車の内燃機関への燃料供給デバイスを作動させる方法であって、前記燃料供給デバイスは、少なくとも１つの自動車の換気及びパージ手段の燃料タンクと、その中に配されるサージタンクの中で前記燃料タンク内に配設される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給され前記サージタンクを充填し又は前記燃料タンクの内側に配設されサージタンク内或いは前記サージタンクが形成された容量部中に形成された少なくとも１つの第２の連通燃料容量部を排出させる少なくとも１つの吸入ジェットポンプとを有する。

このような燃料タンクは例えば、下記の特許文献により知られている。

欧州特許 第１ ７０６ ２８７号（B1）

吸入ジェットポンプ、特に種々の内部連通する部分容量部を伴う幾何学的に複雑な形状の燃料タンクには、一般的に、タンクの一部のみの配設された燃料ポンプへの供給を少なくとも確保するために使用される。通常、燃料ポンプは、サージタンクを有する所謂デリバリーユニット内に一体化される。このサージタンクは主に、運転の力のかかり具合に起因する燃料の急激な変動や液面のうねりの際に燃料ポンプへの供給を少なくとも確保し、或いは燃料ポンプに供給するのに必要な燃料が燃料タンク内で渦を巻くのを防止するのに用いられる。このため、燃料は吸入ジェットポンプの手段により燃料タンクの他の容量部から燃料供給ユニットのサージタンクの中に送られる。そこから燃料供給ポンプが燃料の供給を受け継ぎ、自動車の内燃機関に送る。通常、最も簡単な燃料タンクの幾何学的配置において、少なくとも１つの吸入ジェットポンプがタンク容量部からサージタンクに供給をするのに必要とされる。

より複雑な燃料タンクの幾何学的配置、例えば自動車でしばしば使用されるサドルタンクにおいては、少なくとも１つの更なる吸入ジェットポンプが、サドル（燃料タンクの狭窄部）を介して他のそれぞれのタンク容量部と連通する燃料タンクの容量部中に配設される。通常、燃料タンクが具備されたデリバリーユニットは１つのタンク容量部にのみ配設され、吸入ジェットポンプは他のタンク容量部に配される。

吸入ジェットポンプは通常ベルヌーイの定理に従って機能し、運転のため、内燃機関の燃料リターン及び／又は燃料送りから得られた燃料のドライブジェットを必要とする。最近では、要求に応じた制御の燃料供給ポンプが燃料供給システム内でしばしば使用され、燃料ポンプの供給パワーは自動車の内燃機関の燃料需要に応じて整えられる。このようなシステムにおいては、１つ若しくはそれ以上の吸入ジェットポンプのドライブジェットは送りから取る必要がある。必要なドライブ量は燃料ポンプから追加的に供給されなければならないことはもっともなことである。燃料タンク内の吸入ポンプの数や分布に応じて、これはパワー消費、低電圧挙動、内燃機関への供給量にマイナスの影響がある電気ポンプへの合計負荷につながる。

この問題は既に欧州特許 第１ ７０６ ２８７号（B1）に述べられており、そこでは前述の如き燃料供給システム構造における不利益として、燃料ポンプの供給圧力が低い場合でさえ十分な燃料を供給するように、吸入ジェットポンプはサイズを有している必要がある。しかしながら、これは多くの実施している状況下で、吸入ジェットポンプが噴射剤として不必要に大量の燃料を受けることになり、それは特別に力強いポンプの使用を要することになる。欧州特許 第１ ７０６ ２８７号（B1）では、それ故、燃料ポンプの供給圧力が高まると、吸入ジェットポンプに供給される燃料容量部の流れを閉める圧力依存容量流れ低減バルブが吸入ジェットポンプへの噴射剤ラインに配設される。このように、特に需要制御のデリバリーユニットでは、吸入ジェットポンプへの燃料の不要な供給が回避される。

しかしながら、この解決策は幾つかの排出する容量部を持ったさらに複雑なシステムには通用しない。タンク内の吸入ジェットポンプの数が増加するにつれ、最終的に燃料ポンプの寸法が従うように内燃機関への燃料の量は大きく減少している。

それ故、本発明は、タンク内に配される各容量部の排出に用いられる吸入ジェットポンプへの燃料のドライブ量を更に減少させることを目的の基礎とするものである。

この目的は、換気及びパージ手段と自動車の内燃機関への燃料供給手段を有する自動車の燃料タンクであって、サージタンクがその内部に配される前記燃料タンク内に形成される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給され前記サージタンクを充填し及び／又は前記燃料タンクの内側に配設され若しくは燃料タンクによってサージタンク内或いは前記サージタンクが形成された前記燃料タンクの容量中に形成された少なくとも１つの更なる容量部を排出させる少なくとも１つの吸入ジェットポンプとを有し、前記吸入ジェットポンプは、タンク充填レベルに応じて、燃料タンクに配設され若しくは内側に形成された幾つかの容量部から交互に燃料を取るように、或いはタンク充填レベルに応じて間欠的に動作されて、接続されることを特徴とする燃料タンクにより、初期的には達成されるものである。

本発明は、タンク内で供給されるべき燃料の全供給能力には、このドライブ量の供給が定常的は必要ではなくなるように一部の時間だけが必要とされる考え方を基礎としている。吸入ジェットポンプは交互にタンクの異なる容量部から燃料を取得したり、例えばサドルタンク内で、吸入ジェットポンプはタンク充填レベルが必要とするときに限り、スイッチオンとされる。

本発明において用語"容量部"はタンク内の燃料容量部を意味するのみならず、例えば換気及びパージシステムの別個の容量部が燃料タンク内に構成されるものであっても良く、その燃料タンクからは燃料がまた能動的に取り出されたり供給されたりするものとされる。

本発明の好適な変形例では、少なくとも１つの吸入ジェットポンプが排出すべきいくつかの容量部に少なくとも２つの吸入ラインを介して接続され、少なくとも１つのバルブが前記吸入路に配され、前記バルブは前記充填レベルに応じて切り替えすることができ、前記充填レベルに応じて吸入ラインを解放する。このバルブは、例えば当該吸入ジェットポンプの故障につながるいかなるガスの流れも防止するように、その他の吸入ラインを閉じるようにすることができる。

本発明に従う燃料タンクの好適な実施形態においては、吸入ジェットポンプはタンク換気パージ装置の流体トラップとして形成される少なくとも１つの回収タンクに接続される。特に自動車や燃料タンクの運転の間のタンクパージングにおいて、運転の力具合から、通常十分な量の炭化水素が液体の状態で運ばれる。この運ばれる燃料は、"キャリーオーバー液体"と呼ばれている。このため、通常、ドリップタンクや回収タンクはパージ路中に設けられており、その中に炭化水素が堆積してしまう。燃料タンク内が比較的に低い充填レベルのうちは、通常、自動の、すなわち、重力による、このような回収タンクの燃料タンクへの燃料容量部への排出が生じる。燃料タンク内が比較的に高い充填レベルでは、このような排出は通常不可能であり、回収タンクを能動的に排出するものとされる。例えば、吸入ジェットポンプの吸入側をこの目的において当該回収タンクに接続させる。

本発明は、タンク充填レベルが高くこれらの吸入ジェットポンプが燃料タンクの連通する燃料容量部を排出するのに通常は必要とされない場合にのみ回収タンクの排出が必要となることから、当該回収タンクを排出させるために、吸入ジェットポンプが使用され、それは通常燃料タンクの他の燃料容量部を排出するように使用される。

吸入ジェットポンプを切り替えるのに必要なバルブは、燃料タンク内に配設された少なくとも１つの充填レベルセンサーを介して直接若しくは間接に切り替えることができる。例えば、前記バルブは前記回収タンクの内側に配設された少なくとも１つの充填レベルセンサーを直接若しくは間接に介して作動できるものであって、当該燃料タンクの充填レベルが低い場合、重力動作で前記燃料タンクに排出するように前記回収タンクが形成されている。もし前記回収タンクの内側の充填レベルが上昇したとき、それは燃料タンク内の燃料レベルが高くなったときに限るが、回収タンクを排出できるように吸入ジェットポンプの吸入路のバルブをこのフロートが好ましくは作動させる。

或いは、バルブは燃料タンク内に配されたフロートによって直接に作動されるものであっても良い。このような変形例は、タンク内の容量部のいかなる形状や吸入ジェットポンプのいかなる配列や構造をも含むものである。少なくとも１つの充填レベルセンサーによって供給される充填レベル信号を介して電磁気的に作動されるバルブであるならば特別に好適なものとされる。

本発明が基礎とする目的は更に、自動車の内燃機関への燃料供給デバイスを作動させる方法であって、前記燃料供給デバイスは、少なくとも１つの自動車の換気及びパージ手段を備えた燃料タンクと、その中に配されるサージタンクの中で前記燃料タンク内に配設される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給され前記サージタンクを充填し及び／又は前記燃料タンクの内側に配設されサージタンク内或いは前記サージタンクが形成された容量部中に形成された少なくとも１つの第２の連通燃料容量部を排出させる少なくとも１つの吸入ジェットポンプとを有し、前記吸入ジェットポンプ若しくは該当する場合には更なる吸入ジェットポンプを用い第２若しくは更なる燃料容量部の排出は、タンク充填レベルが特別な予定レベルを下回ったときにのみ生ずることを特徴とする燃料供給デバイスを作動させる方法によっても達成される。本発明に従う方法の変形例においては、前記第２の若しくは更なる燃料容量部の能動的な排出は、前記タンク充填レベルが燃料タンクの容量部が最早内部の連通を必要としないほど落ち込んだときのみに生ずる。

本発明は図面に示される実施形態への参照を以て下記に説明されるものであり、それら次のものである。
いくつかの吸入ジェットポンプを有する従来技術に従う燃料タンクの燃料供給システム内の燃料フローの分布を示す模式図である。 大きく簡素化し、記号によって示した本発明に従う燃料タンクの模式図である。 燃料タンクなしである機能の回路図を伴う燃料供給システムの簡素化した模式図である。 本発明に従う吸入ジェットポンプの吸入路に配されるバルブの可能な実施形態の簡素化された図である。 そのようなバルブの代替え的な実施形態を示す図である。 そのようなバルブの代替え的な実施形態を示す図である。 吸入ジェットポンプの吸入パスに接続される回収タンクの簡素化された模式図ある。 吸入ジェットポンプの吸入パスに接続される回収タンクの簡素化された模式図ある。

最初に図１を参照し、その図１は燃料供給ポンプによって制御されるべき燃料流れ若しくは燃料の量を図案化して示すものである。現代のＳＵＶ（Sport Utility Vehicle)では、全負荷範囲における内燃機関は燃料を一時間当たり６０リットルまで使用する。その内燃機関で使用される燃料の容量部の流れは図１でＭ１で示されている。燃料ポンプの制御性のために追加的に必要とされる燃料の量は図１でＲ１で示される。さらに、燃料ポンプは吸入ジェットポンプに必要な燃料のドライブ量を提供しなければならず、図１でそれぞれＳＳＰ１，ＳＳＰ２、ＳＳＰ３で示される。およそ４バールの供給圧力において、当該燃料タンク内に配されるこれら３つの吸入ジェットポンプを伴い、1時間当たり約４５リットルの燃料のドライブ量が必要なように、これらの部分容量部の流れのそれぞれは一時間当たり１５リットルまでの値とすることができる。

本発明によれば、実際、図２に示す燃料タンク１の充填レベルに応じて、吸入ジェットポンプが燃料タンクにいくつかの容量部から切り替えながら燃料を取得するようにするか、あるいは当てはまる場合には間欠的に稼働されて、このドライブ量を減少させる。図１に示す燃料タンク１は、自動車のプラスチック燃料タンクとして知られた方法で形成されている。説明する実施形態においては、これは狭窄部２によって分離された２つの燃料容量部３，４を備えたサドルタンクとして形成される。燃料タンク１に配設される充填開口部やその他の機能部品は簡単のため図面からは省略している。

燃料タンク１はさらに図２で右手の燃料容量部４内に形成されたサージタンク５を有している。サージタンク５の構造は、本発明においては重要ではない。サージタンク５は燃料供給ユニットの一部であり、他の部品もあるが、燃料供給ポンプ６と、少なくとも１つの充填レベルセンサー７を有している。充填レベルセンサー７は、図面から直接証拠立てられるものではないが、サージタンク５の外側に折り曲げられ、簡単な場合ではフロート体を伴うレバーセンサーとして構成できる。既知の方法の充填レベルセンサー７の位置は、電気信号を発生させ、それは図示しない対応する電子部品を介して車両電子部に送信される。

図１の模式図では、符号８は、いわゆるサッキングサクションジェットポンプとして形成される吸入ジェットポンプを示し、ベルヌーイの定理に従って動作する。吸入ジェットは、内燃機関１０への燃料送り９から分岐したドライブジェット１１によって発生する。吸入側では、吸入ジェットポンプ８は最初に燃料容量部３に接続され、燃料供給ユニットを含んでいる燃料容量部４の反対に該燃料容量部３は配され、第２に、吸入ジェットポンプ８は燃料タンク１の換気及びパージング装置である回収タンク１２に接続される。若しくは、吸入ジェットポンプ８はいくつかの燃料容量部に接続することもでき、例えば、燃料タンク１が２つ以上の燃料を案内し内部連通する容量部を有していても良い。

本発明によれば燃料タンク１の換気及びパージング装置は、図において大きく簡素化され模式的に示されている。これは例えば２つのパージバルブ１３と、充填レベルリミッターバルブ１４を有する。２つのパージバルブ１３は、等しくロールオーバーバルブ（あるいはロールオーバー防止バルブ）として形成できる。パージバルブ１３と充填レベルリミッターバルブ１４の両方は対応するパージラインを介して回収タンク１２と連通する。該回収タンク１２は、代わって燃料タンク１の外側に形成された燃料蒸気フィルター１５に接続される。回収タンクは燃料タンク１のパージの間に持ち越された液相の炭化水素を受け取ることを行う。特に、運転の力具合によって引き起こされる燃料のサージ動作の際には、ガスフローに沿って多くの量の炭化水素の液滴が運ばれ、それは燃料蒸気フィルター１５には供給されることがない。後者は通常活性炭が充填された１つ若しくはそれ以上の室を有し、その吸着能力は液状の炭化水素によって湿らされると減少してしまう。

特にタンク充填レベルが高いとき、回収タンク１２の重力に引き起こされる若しくは重力で作動する排出は保証されているものではなく、この場合において実施形態における燃料タンク１では、能動的な排出が吸入ジェットポンプ８を介してなされる。

ここでは少なくとも１つのさらなる吸入ジェットポンプがタンク容量部４内に存在する燃料をサージタンク５に供給するのに用いられることを特筆する。この吸入ジェットポンプは簡単のため図示していない。

吸入ジェットポンプ８はバルブ１６を介して分岐する吸入ライン１７ａ，ｂに嵌合する。吸入ライン１７ａの部分は燃料容量部３の中に案内され、吸入ライン１７ｂの他方の部分は回収タンク１２に接続される。

図２ではバルブ１６は比較的に模式的にのみ図示されている。図３は燃料タンク１なしで油圧回路図の形式でのバルブ切り替え機能を持った燃料供給システムを示す。バルブは、電磁的に作動する２／２ウエイバルブとして形成され、図３の上部は高タンク充填レベルのバルブの切り替え位置を示し、図３の下部は低タンク充填レベルのバルブの切り替え位置を示す。低タンク充填レベルの場合、燃料容量部３への吸入路若しくは吸入ライン１７ａは開成されており、回収タンク１２に接続されている吸入ライン１７ｂは閉成されていて、燃料容量部３からの燃料だけが吸入ジェットポンプ８によって取り込まれ、サージタンク５に送られる。

図３の上部分の示すものでは、回収タンク１２への吸入ライン１７ｂは開成され、他のバルブパスは閉じられている。

また回収タンクに設けられているフラッターバルブは、低いタンク充填レベルで回収タンクの重力作動の排出を可能とさせるが、簡単のため図示していない。

バルブ１６を作動させるための電気信号は、燃料供給ユニット内で、単に模式的に示す制御ユニット１８により発生する。制御ユニット１８により生成された信号は充填レベルセンサー７により誘発される。

バルブ１６を制御する代替え的で比較的簡単な変形例を図４に示す。図４は吸入ライン１７ａ，ｂのライン分岐を示し、その中でレバー作動の閉成フラップ１９がバルブとして構成されている。その閉成フラップは作動レバー２０を介してフロート体２１に接続され、浮いた状態、すなわち高タンク充填レベルの場合、該フロート体２１は閉成フラップ１９を実線で示す位置に移動させ、そこでは吸入ライン１７ａは閉じられ、回収タンク１２への吸入ライン１７ｂの部分は開かれている。

バルブ１６の設計と動作のもう１つの変形例を図５ａ，５ｂに示す。ここでは同じ部品は同じ参照符号が付されている。閉成フラップ１９は磁化された材料を有し、フェロ磁性のフロート体２１と磁気的に組み合わされ、該フロート体２１は、浮いた時（図５ａ)には、吸入ライン１７ａを解放する位置に閉成フラップ１９を移動させ、充填レベルが下がった時（図５ｂ）には、吸入ライン１７ｂを解放して同時に吸入ライン１７ａを閉じることになる。

バルブ１６を切り替えする更なる変形例を図６ａ，６ｂに示す。ここでは回収タンク１２に接続される吸入ライン１７ｂは、回収タンク１２の内側に配設されるフロート体２１によって閉じられている。さらに、発条が内蔵されたノンリターンバルブ２２が、吸入ライン１７ｂに配設される。これはそれぞれの場合で吸入ラインの部分１７ｂの内側に配される。

図６ａは回収タンクの内側で低い充填レベルでの回収タンク１２の状態を示し、これは燃料タンク１での低充填レベルと等しいものとされる。この状態においては、原則として、回収タンク１２の重力で作動する排出はさらなる回収タンク１２の図示しないバルブで閉じられている開口によって可能である。燃料タンクの充填レベルは通常、燃料容量部３と燃料容量部４が最早内部で連通しないまでに低下する。フロート体２１は吸入ライン１７ｂを閉じ、吸入ジェットポンプ８は吸入ライン１７ａからのみ燃料容量部３からの燃料を引き抜く。

図６ｂはフロート体２１がそこで上昇した流体レベルにおかげで回収タンク１２の内側で浮き上がった状態を示す。吸入ライン１７ｂは解放されている。しかしながら吸入ライン１７ａは閉ざされていない。本実施形態においては、これは、燃料容量部３が燃料で満たされ、ガスが引き込まれるリスクがない限り無害である。

上述の実施形態においては、バルブ１６を介して対象となる吸入ジェットバルブ８の対応する切り替えによって、さらなる若しくは別個の吸入ジェットポンプや幾つかの吸入ジェットポンプは、回収タンク１２の排出のため、或いは燃料タンク１に更に配設される容量部には必要ではなくなる。

１ 燃料タンク
２ 狭窄部
３、４ 燃料容量部
５ サージタンク
６ 燃料供給タンク
７ 充填レベルセンサー
８ 吸入ジェットポンプ
９ 燃料送り
１０ 内燃機関
１１ ドライブジェット
１２ 回収タンク
１３ パージバルブ
１４ 充填レベルリミッターバルブ
１５ 燃料蒸気フィルター
１６ バルブ
１７ａ、ｂ 吸入ライン
１８ 制御ユニット
１９ 閉成フラップ
２０ 作動レバー
２１ フロート体

Claims (9)

1. 第１の燃料容量部及び第２の燃料容量部と換気及びパージ手段と自動車の内燃機関への燃料供給手段を有する自動車の燃料タンクであって、
   前記燃料タンク内に配設される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給されサージタンクを充填し及び少なくとも１つの前記燃料容量部又は換気及びパージ手段の回収タンク容量部を前記サージタンクに排出させる吸入ジェットポンプとを有し、
   前記吸入ジェットポンプは、タンク充填レベルに応じて、いくつかの前記燃料容量部又は１つの前記燃料容量部と換気及びパージ手段の回収タンク容量部とから交互に燃料を取るように接続され、
   吸入ジェットポンプが排出すべきいくつかの容量部に少なくとも２つの吸入ラインを介して接続され、少なくとも１つのバルブが前記吸入ラインに配され、前記バルブは前記充填レベルに応じて切り替えすることができ、前記充填レベルに応じて吸入ラインを解放すること
   を特徴とする燃料タンク。
2. 前記送りにより供給され、前記燃料タンクの内側に形成された少なくとも１つの容量部を前記サージタンクに排出させる第２の吸入ジェットポンプが設けられることを特徴とする請求項１記載の燃料タンク。
3. 前記吸入ジェットポンプはタンク換気パージ装置の流体トラップとして形成される少なくとも１つの回収タンクに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料タンク。
4. 前記バルブは当該燃料タンクの内側に配設された少なくとも１つの充填レベルセンサーを直接若しくは間接に介して切り替えできることを特徴とする請求項３に記載の燃料タンク。
5. 前記バルブは前記回収タンクの内側に配設された少なくとも１つの充填レベルセンサーを直接若しくは間接に介して作動できるものであって、当該燃料タンクの充填レベルが低い場合、重力動作で前記燃料タンクに排出するように前記回収タンクが形成されていることを特徴とする請求項３若しくは請求項４の何れかに記載の燃料タンク。
6. 前記バルブは当該燃料タンクの内側に配設されたフロートを介して直接に作動されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料タンク。
7. 前記バルブは少なくとも１つの充填レベルセンサーにより供給される充填レベル信号を介して電磁的に作動されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料タンク。
8. 自動車の内燃機関への燃料供給デバイスを作動させる方法であって、前記燃料供給デバイスは、第１の燃料容量部及び第２の燃料容量部と少なくとも１つの自動車の換気及びパージ手段を備えた燃料タンクと、その中に配されるサージタンクの中で前記燃料タンク内に配設される少なくとも１つの燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプの送りから供給され前記サージタンクを充填し及び少なくとも１つの前記燃料容量部又は換気及びパージ手段の回収タンク容量部を前記サージタンクに排出させる吸入ジェットポンプとを有し、
   吸入ジェットポンプが排出すべきいくつかの容量部に少なくとも２つの吸入ラインを介して接続され、少なくとも１つのバルブが前記吸入ラインに配され、前記バルブはタンク充填レベルに応じて切り替えすることができ、前記充填レベルに応じて吸入ラインを解放し、
   前記吸入ジェットポンプによる排出は、前記充填レベルが特別な予定レベルを下回ったときにのみ生ずることを特徴とする燃料供給デバイスを作動させる方法。
9. 請求項８記載の方法であって、前記吸入ジェットポンプによる燃料容量部の排出は、前記タンク充填レベルが燃料タンクの狭窄部により分離された２つの容量部の間で行き来がなされないほど落ち込んだときのみに生ずることを特徴とする燃料供給デバイスを作動させる方法。

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