WO2015155813A1 - 燃料供給装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine.
- a fuel supply device that selectively supplies a high-octane fuel and a low-octane fuel to an internal combustion engine (for example, Patent Document 1).
- the fuel supply device separates a raw fuel tank that stores raw fuel, a heater that heats the raw fuel, and a heated raw fuel into a high-octane fuel and a low-octane fuel by pervaporation using a separation membrane.
- a separator that cools each separated fuel, and a high-octane fuel tank that stores high-octane fuel.
- This fuel supply device can suppress knocking by increasing the ratio of high-octane fuel injected into the combustion chamber when the internal combustion engine operates at a high compression ratio.
- the fuel supply device includes a separator, a heater, a cooler, and a high octane fuel tank in addition to the raw fuel tank, each of these devices should be efficiently arranged on the body of the automobile. Is difficult. Further, by providing a separator, a heater, a cooler, and a joint connecting them, there is a problem that the range in which countermeasures against leakage of fuel vapor must be taken increases, resulting in complicated equipment and high cost. is there.
- the present invention is to provide a fuel supply apparatus that separates and supplies raw fuel into a high-octane fuel and a low-octane fuel and arranges the components in a compact manner and facilitates fuel vapor sealing. Let it be an issue.
- a fuel supply device (1) includes a raw fuel tank (2) for storing raw fuel and a raw fuel tank having a component having a high octane number provided in the raw fuel tank.
- a separator (6) for separating a high-octane fuel containing more than the raw fuel and a low-octane fuel containing a lower octane number than the raw fuel; and a separator (6) provided in the raw fuel tank;
- a high-octane fuel tank (5) for storing the high-octane fuel separated from the raw fuel.
- the separator and the high octane fuel tank are arranged in the raw fuel tank, it is necessary to secure a space for arranging the separator and the high octane fuel tank in the vehicle body separately from the raw fuel tank. Disappear. Therefore, the fuel supply device can be arranged in a space where the conventional fuel tank is arranged. Further, since the fuel supply device is configured as one unit by integrally combining the separator, the high octane fuel tank, and the raw fuel tank, the assembly work to the vehicle body is easy.
- the separator and the high-octane fuel tank are disposed in the raw fuel tank, even if fuel vapor leaks from the separator, the high-octane fuel tank, and the joint connecting them, the fuel vapor is not contained in the raw fuel tank. It stays in and does not leak to the outside. That is, by configuring the raw fuel tank in an airtight manner, it is not necessary to configure the separator, the high-octane fuel tank, and the joint connecting them, and the number of members that are airtight can be reduced.
- the said separator has two chambers (6B, 6C) divided by the separation membrane (6A), and it is an osmotic vaporization method from the said raw fuel supplied to one (6B) of the said chambers
- the high octane fuel in gaseous form that has passed through the separation membrane and is collected in the other (6C) of the chamber by the gas, and is provided in the raw fuel tank and separated by the separator It is good to further have a condenser (7) which condenses.
- the condenser since the condenser is also arranged in the raw fuel tank, it is not necessary to secure the arrangement space for the aggregator in the vehicle body. Further, it is not necessary to configure the condenser and the condenser joint in an airtight manner.
- the condenser may be disposed above the high-octane fuel tank.
- the high-octane fuel condensed in the condenser can be moved to the high-octane fuel tank by gravity.
- the apparatus further includes a heater (17) provided in the raw fuel tank and configured to heat the raw fuel supplied from the raw fuel tank to the separator. Heat exchange may be performed between the raw fuel and the high octane fuel before passing through the vessel.
- a cooling source for the condenser in the raw fuel tank is secured by using the raw fuel stored in the raw fuel tank as a low-temperature heat medium for cooling in the condenser. Can do.
- the heat exchanger (10) is provided along the inner surface of the wall (2D) of the raw fuel tank and exchanges heat between the low octane fuel that has passed through the separator and the wall. ).
- the low-octane fuel that has passed through the separator while being heated is cooled by exchanging heat with the wall portion of the raw fuel tank that can radiate heat to the outside.
- the wall portion on which the heat exchanger is provided may be a bottom wall portion (2D) of the raw fuel tank.
- fins (41) may be provided on the outer surface of the wall portion.
- the cooling effect of the wall can be enhanced, and the cooling effect of the low octane fuel by the heat exchanger can be enhanced.
- the raw fuel tank includes a raw fuel tank opening (51) penetrating the upper wall (2A) of the raw fuel tank, and a lid (53) that closes the raw fuel tank opening so as to be opened and closed.
- the high-octane fuel tank has a high-octane fuel tank opening (5D) that penetrates the upper wall (5A) of the high-octane fuel tank, and the high-octane fuel tank opening It is good to arrange
- the inside of the high octane fuel tank can be opened by opening the lid.
- a high octane fuel supply pipe (65) extending from the high octane fuel tank through the lid to the outside is further provided. It is good to have.
- the airtight structure can be concentrated on the lid, and the range of the airtight structure can be reduced.
- the cable may further include a cable (66) including a line and a power line and extending from the inside of the high octane fuel tank through the lid.
- the airtight structure can be concentrated on the lid, and the range of the airtight structure can be reduced.
- the high-octane fuel tank or the raw fuel tank passes from the outside through the lid.
- a hot medium transport pipe (47) extending into the fuel tank may be further included.
- the airtight structure can be concentrated on the lid, and the range of the airtight structure can be reduced.
- the high octane fuel tank may have a communication path (5B) that communicates an upper gas phase portion in the high octane fuel tank and an upper gas phase portion of the raw fuel tank.
- the gas phase portions of the high-octane fuel tank and the raw fuel tank communicate with each other via the communication path, so that the pressure fluctuation of the high-octane fuel tank is suppressed without releasing fuel vapor to the external environment. be able to. Further, it is not necessary to newly provide a purge system for avoiding the external release of the fuel vapor discharged from the high octane fuel tank.
- the fuel supply device (101) includes a first fuel tank (102), a skeleton member (111) provided in the first fuel tank to suppress deformation of the first fuel tank, and the first fuel tank (102). It is preferable to have a second fuel tank (113) provided in one fuel tank and at least partially formed by the skeleton member.
- the first fuel tank is reduced in size and the second fuel tank is fixed in the first fuel tank with good stability.
- the skeletal member disposed in the first fuel tank also serves as a part of the second fuel tank, the volume of components incorporated in the first fuel tank is reduced, and the first fuel tank can be reduced in size.
- the second fuel tank is formed integrally with the skeleton member, the second fuel tank is fixed to the first fuel tank via the skeleton member, and the second fuel tank is fixed to the first fuel tank with good stability.
- the skeleton member includes a first member (111A) and a second member (111B) coupled to the first member to form a space between the first member,
- the second fuel tank may be at least partially formed by the first member and the second member.
- the first member and the second member which are part of the skeleton member, are connected to each other, whereby the second fuel tank having the internal space can be formed, and the second fuel tank can be easily formed. It is.
- the second member may be formed in a concave shape with a central portion recessed with respect to the edge portion, and may be coupled to the first member at the edge portion.
- the capacity of the second fuel tank can be increased by the second member formed in a concave shape.
- the first member may have a recess (134) in a portion facing the second member.
- the capacity of the second fuel tank can be increased by the recess of the first member.
- the coupling surface between the first member and the second member includes a portion facing in the vertical direction, and one of the first member and the second member is an upper wall of the first fuel tank. The other of the first member and the second member may be in contact with the inner surface of the bottom wall of the first fuel tank.
- the first fuel tank is supported from the inside by the first member and the second member of the skeleton member forming the second fuel tank, and deformation is suppressed.
- the first member and the second member are sandwiched between the upper wall and the bottom wall of the first fuel tank, the position is stabilized, and the opening of the coupling surface is suppressed.
- the first fuel tank, the first member, and the second member preferably include a resin material and are welded together.
- the relative positions of the first fuel tank, the first member, and the second member are more stably maintained.
- the second member may be made of metal.
- the first fuel tank has a first opening edge (201, 203) that forms a first opening (105) that communicates the inside and the outside of the first fuel tank, and the second fuel tank
- the tank has a cylindrical portion (211) which is disposed substantially coaxially with the first opening and forms a second opening (145) which communicates the inside and outside of the second fuel tank on the inside, and the axis of the first opening
- a first portion (108C) facing the first opening edge from the direction, and a cylindrical shape extending along the inner peripheral surface or outer peripheral surface of the cylindrical portion and facing the cylindrical portion from the radial direction of the second opening
- a lid member (108) having a second portion (108A), a first seal member (204) sandwiched between the first portion and the first opening edge, the second portion, and the cylinder It is good to further have the 2nd seal member (214) pinched between parts.
- the first fuel tank has a cylindrical portion (201) that forms a first opening (105) communicating with the inside and outside of the first fuel tank on the inside, and the second fuel tank has the first opening. And a second opening edge (211) that forms a second opening (145) that communicates with the inside and outside of the second fuel tank, and is arranged along the inner or outer peripheral surface of the cylindrical portion.
- a cylindrical first portion (108D or 108E) facing the tube portion from the radial direction of the first opening, and a second portion facing the second opening edge portion from the axial direction of the second opening A cover member (108) having (108A), a first seal member (204) sandwiched between the first portion and the tubular portion, and a space between the second portion and the second opening edge portion. And a second seal member (214) sandwiched between the two.
- the first opening and the second opening can be closed by a single lid member.
- the compression directions of the first seal member and the second seal member are different, even when an error occurs in the relative position of the first opening and the second opening, the first seal member and the second seal member are different from the lid member.
- the gap between the edge of the first opening and the gap between the lid member and the edge of the second opening can be reliably sealed.
- the first fuel tank stores raw fuel
- the second fuel tank has an octane number separated from the raw fuel by a separator provided in the first fuel tank.
- a high-octane fuel containing a higher component than the raw fuel may be stored.
- the fuel supply device can supply raw fuel and high-octane fuel.
- the fuel supply device (101) includes a raw fuel tank (102) for storing raw fuel, and a high octane number provided in the raw fuel tank, wherein the raw fuel contains more components having a higher octane number than the raw fuel.
- a high octane fuel tank (113) that stores fuel, a tank support member (301) that is coupled to the vehicle body and supports the bottom wall (102B) of the raw fuel tank from below, and the bottom wall of the raw fuel tank And a separation device support member (114) that is provided in a portion overlapping the tank support member in plan view and supports the separation device.
- the separator Since the separator is relatively heavy, if the separator is placed in the raw fuel tank, the raw fuel tank may be deformed by the load of the separator, but according to this configuration, a high octane number is generated in the raw fuel tank. In the fuel supply device in which the fuel tank and the separation device are arranged, deformation of the raw fuel tank can be suppressed. Since the separation device support member that supports the relatively heavy separation device is disposed on the upper surface of the bottom wall of the raw fuel tank and overlaps the tank support member in plan view, the separation device and the separation device support member The load is supported by the tank support member, and deformation of the raw fuel tank is suppressed.
- the center of gravity including the separation device support member and the separation device may overlap the tank support member in plan view.
- the load of the separation device and the separation device support member is reliably supported by the tank support member, and deformation of the raw fuel tank is suppressed.
- the separation device has a plurality of units including a first unit (120) and a second unit (126), and the separation device support member is provided on the bottom wall of the raw fuel tank.
- a base portion (114A) provided in a portion overlapping the tank support member in plan view, a first arm portion (114B) extending upward and laterally from the base portion and supporting the first unit, and upward from the base portion
- the 2nd arm part (114C) extended in the side opposite to the said 1st arm part side, and supporting the said 2nd unit.
- the first unit and the second unit independent from each other are supported by the common separation device support member, and the load of the first unit, the second unit, and the separation device support member is supported by the tank support member, The deformation of the raw fuel tank is suppressed.
- the bottom wall of the raw fuel tank is formed of resin
- the separation device support member is formed of metal
- a resin connection member (131 is formed on the bottom of the base portion of the separation device support member. )
- the connecting member is welded to the bottom wall of the raw fuel tank.
- the separation device support member formed of metal can be fixed to the bottom wall of the raw fuel tank.
- the first arm portion and the second arm portion may extend in a direction substantially orthogonal to an extending direction of the tank support member extending in a predetermined direction in plan view.
- the separation device can be arranged above the portion where the tank support member does not exist, and the degree of freedom of arrangement of the separation device is improved.
- the first unit includes a separator (117) that separates the high-octane fuel and the low-octane fuel by a permeation vaporization method using a separation membrane, and the second unit is connected to the separator.
- a negative pressure pump (126) for supplying negative pressure may be included.
- the relatively heavy separator and the negative pressure pump are supported by the tank support member via the separation device support member.
- the raw fuel tank in order to suppress deformation of the raw fuel tank, it further includes a skeleton member provided in the raw fuel tank, and the skeleton member is disposed around the separation device, and the separation device The relative displacement of the fuel with respect to the raw fuel tank may be regulated.
- the displacement of the separation device relative to the raw fuel tank is suppressed even when the inertial force or the vehicle body vibration accompanying the traveling of the vehicle is applied to the separation device and the separation device support member.
- the tank support member may be a band having a front end and a rear end coupled to the vehicle body and extending in the front-rear direction.
- the tank support member can be simplified.
- the components can be arranged in a compact manner and the fuel vapor can be easily sealed.
- FIG. 1 Schematic diagram of the fuel supply apparatus according to the first embodiment Sectional drawing of the fuel supply apparatus which concerns on the partial modification of 1st Embodiment.
- Schematic diagram of the fuel supply apparatus according to the second embodiment The perspective view which looked at the raw fuel tank which concerns on 2nd Embodiment from upper direction The perspective view which looked at the raw fuel tank which concerns on 2nd Embodiment from the downward direction The bottom view which shows the vehicle-mounted state of the fuel supply apparatus which concerns on 2nd Embodiment Exploded perspective view of carrier and high octane fuel tank according to second embodiment The perspective view which saw through the raw fuel tank which concerns on 2nd Embodiment, and looked at the carrier, the sub-frame, the high octane fuel tank, and the separation device from the upper side
- a perspective view of a carrier, a subframe, a high octane fuel tank, and a separation device seen from below through a raw fuel tank according to a second embodiment A cross-sectional view of the fuel supply device according to
- a fuel supply device is mounted on an automobile and supplies fuel to an internal combustion engine also mounted on the automobile.
- the fuel supply apparatus 1 has a raw fuel tank 2 for storing raw fuel.
- the raw fuel is a fuel containing components having different octane numbers.
- the raw fuel is a mixed fuel (for example, ethanol-containing gasoline) in which alcohol such as ethanol is mixed with gasoline.
- the shape of the raw fuel tank 2 can be arbitrarily set.
- the raw fuel tank 2 is formed in a flat shape extending in the horizontal direction, and has a concave portion 2B that is recessed downward at the center in the width direction of the upper wall portion 2A.
- the recess 2B is arranged at the center in the width direction, and automobile parts such as a propeller shaft are arranged inside.
- the raw fuel tank 2 has an oil supply pipe 2C on the upper wall portion 2A, and the raw fuel can be replenished from the outside via the oil supply pipe 2C.
- a high octane fuel tank 5 Inside the raw fuel tank 2, a high octane fuel tank 5, a separator 6, a condenser 7, a buffer tank 8, a first heat exchanger 9 and a second heat exchanger 10, a fuel circulation pump 11, a vacuum pump 12, A raw fuel pump 13 and a first carrier 14 that is a skeleton member that supports each of these elements are provided. Inside the high-octane fuel tank 5, a high-octane fuel pump 16, a third heat exchanger 17, and a second carrier 18 that is a skeleton member that supports these elements are provided.
- the fuel circulation pump 11 is provided at the bottom of the raw fuel tank 2, pressurizes the raw fuel stored in the raw fuel tank 2, and pumps it toward the separator 6.
- the condenser 7, the first heat exchanger 9, and the third heat exchanger 17 are arranged in this order from the fuel circulation pump 11 side.
- the raw fuel pumped from the fuel circulation pump 11 is subjected to heat exchange by the condenser 7, the first heat exchanger 9, and the third heat exchanger 17, so that the raw fuel stored at the bottom in the raw fuel tank 2 is stored. It is supplied to the separator 6 in a state where the temperature is higher than that of the fuel. Details of the condenser 7, the first heat exchanger 9, and the third heat exchanger 17 will be described later.
- the separator 6 is a high-octane fuel containing a higher octane number component than the raw fuel and a low-octane fuel containing a lower octane number component than the raw fuel.
- This is a device for separating raw fuel.
- the separator 6 includes a separation membrane 6A that selectively permeates high octane components in the raw fuel, and a first chamber 6B and a second chamber 6C that are partitioned by the separation membrane 6A.
- the separation membrane 6A is, for example, a polymer membrane without pores or an inorganic membrane having fine pores at a molecular level, and is appropriately selected according to the component to be separated from the raw fuel.
- the separation membrane 6A may be a membrane that selectively allows ethanol and aromatics to pass through.
- the high-temperature and high-pressure raw fuel that has passed through the condenser 7, the first heat exchanger 9, and the third heat exchanger 17 is supplied to the first chamber 6 B of the separator 6 by the fuel circulation pump 11.
- the second chamber 6C is decompressed by a vacuum pump 12 described later.
- the high octane number component in the raw fuel supplied to the first chamber 6B becomes a gas, passes through the separation membrane 6A, and is collected in the second chamber 6C. Therefore, the fuel in the second chamber 6C is a high-octane fuel that contains more components with a higher octane number than the raw fuel.
- the raw fuel supplied to the first chamber 6B becomes a low-octane fuel that contains more components with a lower octane number than the raw fuel, with the components having higher octane numbers being separated toward the outlet side of the first chamber 6B.
- the raw fuel is ethanol-containing gasoline
- the high-octane fuel collected in the second chamber 6C mainly contains ethanol
- the low-octane fuel passing through the first chamber 6B is gasoline with a reduced ethanol content (concentration).
- the condenser 7 is preferably disposed adjacent to the second chamber 6C of the separator 6. In the first embodiment, the condenser 7 is combined with the separator 6 and configured as one unit. In the condenser 7, heat exchange is performed in a state where the gaseous high-octane fuel supplied from the second chamber 6 ⁇ / b> C and the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 11 do not mix with each other. By this heat exchange, the gaseous high-octane fuel is cooled and condensed, and the raw fuel is heated.
- the condenser 7 is connected to the high octane fuel tank 5 by a conduit 22.
- a buffer tank 8 is provided on the path of the conduit 22.
- the condenser 7 is disposed above the buffer tank 8 and the high octane fuel tank 5, and the buffer tank 8 is disposed above the high octane fuel tank 5.
- the liquid level in the condenser 7 is located above the liquid level of the buffer tank 8 and the liquid level of the high octane fuel tank 5, and the liquid level of the buffer tank 8 is higher than the liquid level of the high octane fuel tank 5.
- the positional relationship among the condenser 7, the buffer tank 8, and the high octane fuel tank 5 is set so as to be positioned above.
- the separator 6 is preferably disposed above the buffer tank 8 and the high octane fuel tank 5. Due to the positional relationship of the condenser 7, the buffer tank 8, and the high octane fuel tank 5, the high octane fuel that has become liquid in the condenser 7 flows into the buffer tank 8 due to gravity, and further flows from the buffer tank 8 to the high octane fuel tank 5. Flowing into.
- a portion of the conduit 22 connecting the condenser 7 and the buffer tank 8 is provided with a first one-way valve 24 that allows only the flow of fluid from the condenser 7 toward the buffer tank 8.
- a second one-way valve 25 that allows only the flow of fluid from the buffer tank 8 toward the high octane fuel tank 5 is provided at a portion of the conduit 22 connecting the buffer tank 8 and the high octane fuel tank 5.
- the intake port of the vacuum pump 12 is connected to the gas phase portion at the top of the buffer tank 8 via a conduit 27.
- the exhaust port of the vacuum pump 12 is connected to the lower part of the high-octane fuel tank 5 through a conduit 28.
- the conduit 27 that communicates the vacuum pump 12 and the buffer tank 8 has a branched branch pipe 29.
- the tip of the branch pipe 29 communicates with the gas phase portion of the raw fuel tank 2.
- the upper wall portion 5A of the high octane fuel tank 5 has a communication pipe 5B that communicates the gas phase portion inside the high octane fuel tank 5 with the gas phase portion above the raw fuel tank 2.
- the branch pipe 29 is connected to the communication pipe 5B, and communicates with the gas phase portion of the raw fuel tank 2 via the communication pipe 5B.
- the communication pipe 5B has one end disposed in the vicinity of the inner surface of the upper wall portion 2A of the raw fuel tank 2 and the other end disposed in the vicinity of the inner surface of the upper wall portion 5A of the high octane fuel tank 5. .
- an on-off valve 33 which is an electromagnetic valve is provided on the path of the branch pipe 29, an on-off valve 33 which is an electromagnetic valve is provided.
- the on-off valve 33 is closed when the buffer tank 8 is decompressed.
- the on-off valve 33 is opened, the gas in the raw fuel tank 2 flows into the buffer tank 8 through the communication pipe 5B, the branch pipe 29 and the conduit 27, and the pressure in the buffer tank 8 is equal to the pressure in the raw fuel tank 2.
- the vacuum pump 12 is stopped and the opening / closing valve 33 is opened to release the pressure reduction in the buffer tank 8.
- the octane fuel flows from the buffer tank 8 to the high octane fuel tank 5 and the second one-way valve 25 is opened.
- the outlet of the first chamber 6B of the separator 6 communicates with the lower part of the space in the raw fuel tank 2 through a conduit 34.
- a first heat exchanger 9, a second heat exchanger 10, a strainer 36, and a pressure regulating valve 37 are provided in this order from the separator 6 side.
- the first heat exchanger 9 is a state in which the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 11 to the separator 6 and the relatively low temperature raw fuel that has passed through the separator 6 are not mixed with each other. This is a device for heat exchange.
- the first heat exchanger 9 may be a known counter flow type heat exchanger. By the heat exchange in the first heat exchanger 9, the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 11 to the separator 6 is heated, and the low-octane fuel that has passed through the separator 6 is cooled.
- the second heat exchanger 10 has an internal space through which the relatively high-temperature low-octane fuel that has passed through the separator 6 passes, and an outer surface that contacts the inner surface of the wall portion of the raw fuel tank 2. And heat exchange between the raw fuel tank 2 and the wall portion.
- the second heat exchanger 10 is formed in a flat sheet shape and is disposed so as to be in contact with the inner surface of the bottom wall portion 2D of the raw fuel tank 2.
- the second heat exchanger 10 extends over a wide range of the inner surface of the bottom wall 2D in order to ensure a wide contact area with the bottom wall 2D.
- a plurality of fins 41 are provided on the outer surface of the bottom wall 2D of the raw fuel tank 2.
- the fin 41 expands the outer surface of the bottom wall 2D and promotes heat dissipation by air cooling of the bottom wall 2D.
- the fin 41 may be, for example, a corrugated fin formed in a pleat shape (waveform). Cooling of the bottom wall 2D of the raw fuel tank 2 is promoted by the traveling wind of the automobile on which the fuel supply device 1 is mounted.
- a fan 42 is provided on the outer surface of the bottom wall 2D of the raw fuel tank 2.
- the fan 42 supplies air toward the outer surface of the bottom wall 2D to perform forced cooling of the bottom wall 2D.
- the fan 42 may be supported by a vehicle body skeleton or another device constituting the automobile, instead of the raw fuel tank 2.
- the first heat exchanger 9 is formed in a flat sheet shape, and is disposed on the upper surface of the second heat exchanger 10.
- the first heat exchanger 9 and the second heat exchanger 10 are coupled to each other and configured as one unit.
- the low-octane fuel that has passed through the second heat exchanger 10 passes through the strainer 36 to remove foreign matter, and then passes through the pressure regulating valve 37 and is discharged to the bottom of the raw fuel tank 2 to be mixed with the raw fuel. Is done.
- the octane number of the fuel in the raw fuel tank 2 is lowered.
- the separation cycle progresses (the total amount of raw fuel passing through the separator 6 increases), the octane number of the fuel in the raw fuel tank 2 decreases and approaches the components of the low octane number fuel.
- the pressure regulating valve 37 regulates the pressure of the raw fuel and the low octane fuel in the path from the fuel circulation pump 11 to the pressure regulating valve 37, and the pressure of the raw fuel in the first chamber 6B of the separator 6 is set to a predetermined pressure. To maintain. Specifically, the pressure regulating valve 37 causes the raw fuel (low octane number fuel) to enter the raw fuel tank 2 when the raw fuel (low octane number fuel) boosted by the fuel circulation pump 11 exceeds a predetermined pressure. Release and maintain pressure at a predetermined value.
- the third heat exchanger 17 is a device that exchanges heat in a state where the raw fuel pumped from the fuel circulation pump 11 to the separator 6 and the high-temperature heat medium supplied from the outside of the raw fuel tank 2 are not mixed. Used as a heater to heat raw fuel.
- the third heat exchanger 17 may be a known counter flow heat exchanger.
- the high temperature heat medium supplied to the third heat exchanger 17 is, for example, cooling water that is heated by passing through the internal combustion engine 45, lubricating oil that is heated by passing through the internal combustion engine 45 or transmission, and automatic It may be fluid, liquid heated by exchanging heat with the exhaust gas of the internal combustion engine 45, exhaust gas, or the like.
- the high-temperature heat medium in the first embodiment is cooling water for the internal combustion engine 45, and a medium transport pipe 47 that communicates with the cooling water passage 46 of the internal combustion engine 45 is connected to the third heat exchanger 17.
- the raw fuel tank 2 has a first opening 50 and a second opening 51 that penetrate the upper wall portion 2A in the thickness direction.
- the first opening 50 is airtightly closed by the first lid 52 and the second opening 51 is openable and closable by the second lid 53.
- the high-octane fuel tank 5 has a flat shape extending in the horizontal direction, is disposed below the recess 2B, and is disposed above the first heat exchanger 9 and the second heat exchanger 10.
- the upper wall portion 5 ⁇ / b> A of the high octane fuel tank 5 is provided with a passage wall portion 5 ⁇ / b> C that extends upward in a cylindrical shape and forms a passage communicating with the first opening 50.
- the upper end opening 5 ⁇ / b> D of the passage wall portion 5 ⁇ / b> C is disposed so as to be aligned with the second opening 51.
- the first lid 52 includes a first fuel line 56 that connects the raw fuel pump 13 and the first injector 55 of the internal combustion engine 45, a first cable bundle 57 that includes signal lines and power lines of the raw fuel pump 13, and raw fuel.
- a breather pipe 58 that connects the upper gas phase portion of the tank 2 and the upstream end of the fuel supply pipe 2C, and a vapor pipe 60 that connects the upper gas phase portion of the raw fuel tank 2 and the canister 59 pass therethrough.
- the portions where the first fuel line 56, the first cable bundle 57, the breather pipe 58, and the vapor pipe 60 pass through the first lid 52 are hermetically sealed.
- the breather pipe 58 escapes the gas in the raw fuel tank 2 to the fuel supply pipe 2C when refueling through the fuel supply pipe 2C, and promotes inflow of the raw fuel into the raw fuel tank 2.
- the vapor pipe 60 allows the fuel vapor in the raw fuel tank 2 to escape to the canister 59, and maintains the pressure in the raw fuel tank 2 at atmospheric pressure.
- the fuel vapor sent to the canister 59 is occluded by the activated carbon in the canister 59.
- the fuel stored in the canister 59 is sucked by receiving the negative pressure in the intake passage 61 when the internal combustion engine 45 is operated, and burned in the combustion chamber.
- a float valve 62 is provided at the end of the vapor pipe 60 in the raw fuel tank 2. The float valve 62 opens and closes according to the liquid level of the raw fuel in the raw fuel tank 2 to prevent the liquid fuel from flowing into the vapor pipe 60.
- the second lid 53 includes a second fuel line 65 connecting the high octane fuel pump 16 and the second injector 64 of the internal combustion engine 45, a second cable bundle 66 including a signal line and a power line of the high octane fuel pump 16,
- a medium transport pipe 47 for circulating the high-temperature heat medium passes through the third heat exchanger 17.
- the portions where the second fuel line 65, the second cable bundle 66, and the medium transport pipe 47 penetrate the second lid 53 are hermetically sealed.
- the medium transport pipe 47 is connected to a cooling water passage 46 including a water jacket of the internal combustion engine 45, and relatively high-temperature water flows therethrough.
- the second injector 64 may be, for example, a port injection type injector that injects fuel into an intake port, and the first injector 55 may be, for example, a direct injection type injector that injects fuel into a combustion chamber.
- a strainer 68 that collects foreign matters in the fuel is disposed in a portion of the second fuel supply line closer to the second injector 64 than the second lid 53.
- the second cable bundle 66 includes a signal line to the on-off valve 33, a signal line and a power line for the fuel circulation pump 11, a signal line and a power line for the vacuum pump 12, and a signal line and a power line for the raw fuel pump 13. Can do.
- the second cable bundle 66 may extend from the high-octane fuel tank 5 into the raw fuel tank 2 through the communication pipe 5B.
- the first heat exchanger 9, the second heat exchanger 10, the strainer 36, the pressure regulating valve 37, the raw fuel pump 13, and the float valve 62 are assembled to the first carrier 14 as a skeleton member. Construct a solid.
- the first carrier 14 is engaged with the inner surface of the raw fuel tank 2 so that the relative position with respect to the raw fuel tank 2 is determined.
- Each device constituting the first assembly is assembled to the first carrier 14 so that the relative position and the position relative to the raw fuel tank 2 are determined.
- the third heat exchanger 17 and the high-octane fuel pump 16 disposed in the high-octane fuel tank 5 are assembled to the second carrier 18 as a skeleton member to constitute a second assembly.
- the second carrier 18 is engaged with the inner surface of the high-octane fuel tank 5 so that the relative position with respect to the high-octane fuel tank 5 is determined.
- Each device constituting the second assembly is assembled to the second carrier 18 so that the relative position and the position relative to the high octane fuel tank 5 are determined.
- the third heat exchanger 17 and the high octane fuel pump 16 are assembled to the second carrier 18 to form a second assembly.
- conduits and wirings associated with each device constituting the second assembly are also connected as appropriate.
- two parisons are arranged so as to sandwich the second assembly, and the two parisons are arranged in a mold and blow-molded to form the high-octane fuel tank 5.
- the high octane number fuel tank 5 having the second assembly therein is formed.
- each device including the high octane fuel tank 5 is assembled to the first carrier 14 to form a first assembly.
- conduits and wirings associated with each device constituting the first assembly are also appropriately connected.
- two parisons are arranged so as to sandwich the first assembly, and the two parisons are arranged in a mold to perform blow molding, and the raw fuel tank 2 is molded. As a result, the raw fuel tank 2 having the first assembly therein is formed.
- the first fuel line 56, the first cable bundle 57, the breather pipe 58, and the vapor pipe 60 are disposed so as to penetrate the first lid 52, and an airtight seal is provided in a portion where each penetrates the first lid 52.
- the second fuel line 65, the second cable bundle 66, and the medium transport pipe 47 are arranged so as to penetrate the second lid 53, and each of the parts penetrates the second lid 53 to provide an airtight seal.
- the first lid 52 is attached to the first opening 50, and the second lid 53 is attached to the second opening 51.
- the fuel supply apparatus 1 is comprised.
- the high octane fuel pump 16 is attached to the second carrier 18 and the raw fuel pump 13 is attached to the first carrier 14 in advance, but the high octane fuel pump 16 and the raw fuel pump 13 are the raw fuel.
- the tank 2 After the tank 2 is molded, it may be disposed in the high-octane fuel tank 5 and in the raw fuel tank 2 through the first opening 50 and the second opening 51.
- the raw fuel tank 2 and the high octane fuel tank 5 are formed of resin.
- the raw fuel tank 2 and the high octane fuel tank 5 may be metal tanks.
- each tank 2, 5 is composed of two or more parts, and after the first assembly and the second assembly are arranged inside, the parts constituting each tank 2, 5 are welded or the like. Combine to form a tank.
- the raw fuel in the raw fuel tank 2 is pressurized by the fuel circulation pump 11, and sequentially passes through the condenser 7, the first heat exchanger 9, and the third heat exchanger 17, and the separator.
- the raw fuel exchanges heat with the gas of the high-temperature high-octane fuel in the condenser 7, exchanges heat with the high-temperature low-octane fuel that has passed through the separator 6 in the first heat exchanger 9, and performs the third heat exchange.
- the temperature is raised by exchanging heat with a high-temperature heat medium in the vessel 17.
- the second chamber 6C of the separator 6 is decompressed by operating the vacuum pump 12 with the on-off valve 33 closed.
- the high-octane fuel is converted into gas from the high-temperature and high-pressure raw fuel supplied to the first chamber 6B and passes through the separation membrane 6A. Then, it is collected in the second chamber 6C.
- the gaseous high-octane fuel collected in the second chamber 6C flows into the condenser 7 and exchanges heat with the raw fuel sent to the separator 6 by the fuel circulation pump 11 in the condenser 7, and is cooled and condensed.
- the high-octane fuel condensed in the condenser 7 flows into the buffer tank 8 by gravity and is stored.
- the second one-way valve 25 is closed, so that the liquid high-octane fuel stored in the buffer tank 8 does not flow into the high-octane fuel tank 5. Can not.
- the on-off valve 33 is opened at a predetermined timing and the vacuum pump 12 is stopped, the inside of the buffer tank 8 and the inside of the raw fuel tank 2 communicate with each other, and the inside of the buffer tank 8 becomes atmospheric pressure.
- the high octane fuel in the buffer tank 8 opens the second one-way valve 25 by gravity and flows into the high octane fuel tank 5.
- the high octane fuel is stored in the high octane fuel tank 5.
- the high-octane fuel tank 5 can be said to be an ethanol tank that mainly stores ethanol.
- the low-octane fuel that has passed through the first chamber 6B of the separator 6 is cooled by exchanging heat with the raw fuel sent to the separator 6 by the fuel circulation pump 11 in the first heat exchanger 9, and is then cooled. Then, heat is exchanged with the bottom wall portion 2D of the raw fuel tank 2 for cooling. Thereafter, the low octane fuel is discharged into the raw fuel tank 2 through the strainer 36 and the pressure regulating valve 37 and mixed with the raw fuel in the raw fuel tank 2.
- the fuel supply device 1 As the total amount of raw fuel passing through the separator 6 increases, the amount of high octane fuel stored in the high octane fuel tank 5 increases, and the low octane fuel contained in the raw fuel increases. The ratio increases.
- the fuel circulation pump 11, the vacuum pump 12, and the on-off valve 33 By controlling the fuel circulation pump 11, the vacuum pump 12, and the on-off valve 33, the amount of raw fuel that passes through the separator 6 can be controlled.
- the fuel circulation pump 11, the vacuum pump 12, and the on-off valve 33 may be controlled based on the liquid level of the high octane fuel tank 5, the concentration of the high octane fuel in the raw fuel, the operation duration time of the fuel circulation pump 11, and the like. .
- the fuel supply device 1 includes a separator 6, a high octane fuel tank 5, a first heat exchanger 9, a second heat exchanger 10, a third heat exchanger 17, a buffer tank 8, and a vacuum pump 12. Is disposed in the raw fuel tank 2, it is not necessary to secure a space for arranging these devices in the vehicle body separately from the raw fuel tank 2. Therefore, the fuel supply device 1 can be arranged in a space where the conventional fuel tank is arranged. In addition, since the fuel supply device 1 constitutes one unit by combining each device including the separator 6 and the high-octane fuel tank 5 and the like and the raw fuel tank 2, the assembly work to the vehicle body is easy. It is.
- each device such as the separator 6 and the high octane fuel tank 5 is disposed in the raw fuel tank 2, each device including the separator 6 and the high octane fuel tank 5 is connected to each device. Even if the fuel vapor leaks from the joint, the fuel vapor stays in the raw fuel tank 2 and does not leak outside. That is, by configuring the raw fuel tank 2 in an airtight manner, it is not necessary to configure the separator 6, the high octane fuel tank 5, and the joints connecting them, and the number of members that are airtight can be reduced. .
- the raw fuel existing in the raw fuel tank 2 is used as a low-temperature heat medium for cooling, a configuration in which the low-temperature heat medium is drawn into the raw fuel tank 2 from the outside is omitted.
- the fuel vapor seal structure can be simplified. Further, paying attention to the raw fuel, the raw fuel before being supplied to the separator 6 uses a gaseous high-octane fuel existing in the raw fuel tank 2 and a high-temperature low-octane fuel as a high-temperature heat medium for heating. can do.
- the low-octane fuel cooled in the first heat exchanger 9 can be further cooled by exchanging heat with the bottom wall portion 2D of the raw fuel tank 2. Since the bottom wall portion 2D of the raw fuel tank 2 is more susceptible to cooling than the other wall portions of the raw fuel tank 2 due to running wind when the vehicle is running, the cooling effect of the low-octane fuel in the second heat exchanger 10 is improved. Can be increased. Further, the cooling of the bottom wall 2D is promoted by the fins 41 provided on the outer surface of the bottom wall 2D and the fan 42 that performs forced cooling, and the cooling effect of the low-octane fuel is further enhanced.
- the present invention is not limited to the first embodiment and can be widely modified.
- the third heat exchanger 17 is arranged in the high octane fuel tank 5, but in other embodiments, the third heat exchanger 17 is a high octane fuel in the raw fuel tank 2. You may arrange
- the medium transport pipe 47 may pass through the second lid 53 and extend into the high octane fuel tank 5, and then pass through the communication pipe 5B and extend into the raw fuel tank 2. Further, the medium transport pipe 47 may pass through the first lid 52 and extend into the raw fuel tank 2.
- the second carrier 18 is provided in the high octane fuel tank 5 and the second carrier 18 supports the third heat exchanger 17 and the high octane fuel pump 16. It may be omitted. In this case, the third heat exchanger 17 and the high octane fuel pump 16 may be engaged with the inner surface of the wall of the high octane fuel tank 5 to fix the position.
- the first opening 50 and the second opening 51 are formed in the raw fuel tank 2 and are closed by the first lid 52 and the second lid 53, respectively.
- the opening 51 and the second lid 53 may be omitted, and one first opening 50 may be expanded.
- the upper end opening 5D of the passage wall 5C of the high octane fuel tank 5 is arranged so as to overlap the first opening 50, and when the first lid 52 is opened, the outside of the raw fuel tank 2 and the high octane fuel tank 5 are disposed. It is recommended to communicate with the inside.
- the second fuel line 65, the second cable bundle 66, and the medium transport pipe 47 may be disposed so as to pass through the first lid 52. As a result, the locations where the fuel vapor seal structure is required are concentrated in the first lid 52, and the fuel vapor seal structure is further simplified and ensured.
- separator 6 a separator by a pervaporation method using the separation membrane 6A is adopted as the separator 6, but various separators can be adopted in other embodiments.
- separator that reforms and separates alcohol from gasoline using a reforming catalyst may be employed as the separator.
- a fuel supply device 101 according to the second embodiment is mounted on an automobile and supplies fuel to an internal combustion engine 184 also mounted on the automobile.
- each direction is determined based on the state in which the fuel supply device 101 is mounted on an automobile.
- the fuel supply apparatus 101 includes a raw fuel tank 102 (first fuel tank) that stores raw fuel.
- the raw fuel tank 102 is made of resin.
- the shape of the raw fuel tank 102 can be arbitrarily set.
- the raw fuel tank 102 has an upper wall 102A and a bottom wall 102B facing each other at a distance from each other, and a side wall 102C provided on the periphery of the upper wall 102A and the bottom wall 102B. And form a space inside.
- the raw fuel tank 102 is formed with a relatively small height (height of the side wall 102C) and has a flat shape. Further, the raw fuel tank 102 is formed such that the length in the left-right direction is longer than the length in the front-rear direction when mounted on the automobile.
- the raw fuel tank 102 is disposed below the vehicle body bottom 300 constituting the bottom of the vehicle body skeleton of the automobile.
- the vehicle body bottom portion 300 is supported by a pair of rear frames extending in the front-rear direction at the rear bottom portion of the vehicle body and a plurality of cross members, rear frames, and cross members that extend between the left and right frames, and constitutes the floor of the passenger compartment. Including a plate-like rear floor.
- plate-like coupling pieces 102D are provided on the outer surfaces of the left and right side walls 102C of the raw fuel tank 102, respectively.
- Each coupling piece 102D is fastened to the vehicle body bottom 300 by a bolt.
- the raw fuel tank 102 is supported on the vehicle body bottom 300 by a tank support member 301.
- the tank support member 301 is a band-shaped member (tank band) made of, for example, metal, and the front end and the rear end, which are both ends thereof, are coupled to the vehicle body bottom 300, and the bottom wall of the raw fuel tank 102 It extends back and forth along the lower surface (outer surface) of 102B.
- the raw fuel tank 102 is supported by the tank support member 301 from below the bottom wall 102B.
- the coupling mode between the tank support member 301 and the vehicle body bottom 300 may be fastening or welding with a bolt or the like.
- a receiving groove 102E extending in the front-rear direction is formed in a substantially central portion in the left-right direction of the lower surface of the bottom wall 102B.
- the tank support member 301 is fitted in the receiving groove 102E and extends along the receiving groove 102E. By fitting the tank support member 301 into the receiving groove 102E, the relative displacement between the tank support member 301 and the raw fuel tank 102 is restricted.
- the upper wall 102A is formed with a first opening 104 and a second opening 105 that penetrate the upper wall 102A in the thickness direction.
- the first opening 104 is closed by the first lid 107 so as to be opened and closed, and the second opening 105 is closed by the second lid 108 so as to be opened and closed.
- the upper wall 102A is provided with an oil supply pipe 109 for replenishing raw fuel from the outside.
- the fuel supply device 101 includes a carrier 111 as a skeleton member of the raw fuel tank 102 inside the raw fuel tank 102, and a separation device that separates the raw fuel into a high octane fuel and a low octane fuel.
- 112 second fuel tank
- a high octane fuel tank 113 storing the high octane fuel separated by the separator 112
- a subframe 114 (separator) supporting a part of the separator 112 with respect to the raw fuel tank 102 Device support member).
- the separation device 112 includes a separator 117, a condenser 118, a buffer tank 119, first to third heat exchangers 121 to 123, a fuel circulation pump 125, and a vacuum pump 126 (negative pressure pump) as main components. Separator 117 and condenser 118 are coupled together to form separator unit 120.
- the separators 112 are the fuel inside the raw fuel tank 102 and the high octane fuel Arranged outside the tank 113, the third heat exchanger 123 is arranged inside the high octane fuel tank 113.
- the fuel supply device 101 also supplies the fuel (raw fuel) stored inside the raw fuel tank 102 and outside the high octane fuel tank 113 inside the raw fuel tank 102 and outside the high octane fuel tank 113 to the internal combustion engine.
- a raw fuel pump 128 for pumping to 184 is provided, and a high octane fuel pump 129 for pumping high octane fuel to the internal combustion engine 184 is provided inside the high octane fuel tank 113.
- the sub-frame 114 includes a base portion 114A constituting the lower portion, a first arm portion 114B extending upward and laterally from the base portion 114A, and an upper portion of the base portion 114A and the first arm portion 114B. It has the 2nd arm part 114C extended on the opposite side, and is formed in the substantially Y shape.
- the base 114A is formed in a cylindrical shape extending vertically, and a bottom plate 114E having a fitting hole 114D formed as a through hole at the center is provided at the lower end thereof.
- the sub frame 114 is made of metal.
- the subframe 114 is coupled to the inner surface (upper surface) of the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102 via a connecting member 131 attached to the lower end of the base 114A.
- the connecting member 131 is formed in a bottomed cylindrical shape (cup shape) having a bottom plate 131A at one end, and is attached to the subframe 114 by fitting the lower end of the base portion 114A inside.
- a column portion 131B that fits into the fitting hole 114D is formed.
- the column portion 131B is swollen by the raw fuel, and the engagement with the fitting hole 114D is further strengthened.
- the base 114A of the subframe 114 is disposed on the upper surface of the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102 via the connecting member 131, and overlaps the tank support member 301 in plan view. Specifically, the subframe 114 is disposed with respect to the raw fuel tank 102 so that the center of the base portion 114 ⁇ / b> A overlaps the connecting member 131 in a plan view.
- the outer surface (lower surface) of the connecting member 131 is welded to the upper surface of the bottom wall 102B.
- the first arm portion 114B and the second arm portion 114C are arranged on the left and right sides of the base portion 114A so as to be orthogonal to the extending direction of the tank support member 301 in a plan view, that is, to be orthogonal to the tank support member 301 extending forward and backward It extends toward.
- the first arm part 114B supports the separator unit 120 (the separator 117 and the condenser 118), and the second arm part 114C supports the vacuum pump 126.
- the separator unit 120 and the vacuum pump 126 are relatively heavy parts of the separator 112.
- the first arm part 114B, the separator unit 120, the second arm part 114C, and the vacuum pump 126 are coupled by fastening means such as screws.
- the first arm is arranged such that the center of gravity of the separator unit 120, the vacuum pump 126, and the subframe 114 coupled to each other overlaps the base 114A in a plan view, more preferably overlaps the center of the base 114A.
- the lengths of the portion 114B and the second arm portion 114C are adjusted.
- the subframe 114 supporting the separator unit 120 and the vacuum pump 126 can stand on the bottom wall 102B, and the load of the separator unit 120, the vacuum pump 126, and the subframe 114 is removed from the base 114A. It is applied downward to the bottom wall 102B through the connecting member 131.
- the load applied to the bottom wall 102B from the separator unit 120, the vacuum pump 126, and the sub-frame 114 is supported by the tank support member 301 located immediately below the base portion 114A.
- the carrier 111 is a member that supports the raw fuel tank 102 from the inside and functions as a main frame that suppresses deformation of the raw fuel tank 102. As shown in FIGS. 3, 7, and 8, the carrier 111 includes a first member 111A and a second member 111B coupled to the first member 111A. In the second embodiment, the first member 111A and the second member 111B are each made of resin.
- the first member 111A of the carrier 111 extends in the raw fuel tank 102 in the front-rear direction and the left-right direction.
- the first member 111 ⁇ / b> A has a tank forming portion 134 that is recessed upward and forms a recess that opens downward.
- the tank forming part 134 has an upper wall 135 and an upper side wall 136 that protrudes downward from the periphery of the upper wall 135.
- An upper flange 137 that protrudes outward is formed at the protruding end (lower end) of the upper side wall 136.
- the protruding end surface (lower end surface) of the upper side wall 136 and the upper flange 137 form a downward upper coupling surface.
- the second member 111B has a lower wall 141 and a lower side wall 142 protruding upward from the periphery of the lower wall 141, and is formed in a box shape (dish shape) that opens upward.
- a lower flange 143 protruding outward is formed at the protruding end (upper end) of the lower side wall 142.
- the protruding end surface (lower end surface) of the lower side wall 142 and the lower flange 143 form an upward lower coupling surface.
- the tank forming part 134 and the second member 111B are formed in a shape corresponding to each other, and the upper forming surface of the tank forming part 134 and the lower connecting surface of the second member 111B are connected to each other. A closed space is formed between the two members 111B.
- the high octane fuel tank 113 is formed by the tank forming part 134 and the second member 111B. That is, the high octane fuel tank 113 is at least partially formed by the carrier 111.
- the upper coupling surface of the tank forming part 134 and the lower coupling surface of the second member 111B extend in a substantially horizontal direction and are welded together.
- a third opening 145 penetrating in the thickness direction is formed in the upper wall 135 of the tank forming portion 134.
- the third opening 145 is disposed substantially coaxially with the second opening 105 at a position facing the inner end side of the second opening 105.
- the first member 111A of the carrier 111 has a recess 147 that opens upward.
- a fuel circulation pump 125 is disposed in the recess 147.
- the concave portion 147 is disposed near the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102, and the concave portion 147 is normally filled with the raw fuel.
- the recess 147 holds the raw fuel around the fuel circulation pump 125 by suppressing the movement of the raw fuel. Maintain below liquid level.
- the first member 111A has a plurality of plate pieces extending vertically, and functions as a barrier that inhibits movement of raw fuel due to inertial force.
- the carrier 111 has an upper contact portion 148 that contacts the inner surface (lower surface) of the upper wall 102A and a lower contact portion 149 that contacts the inner surface (upper surface) of the bottom wall 102B. At least one upper contact portion 148 and lower contact portion 149 are provided.
- the upper contact portion 148 is welded to the upper wall 102A, and the lower contact portion 149 is welded to the bottom wall 102B.
- the upper contact portion 148 is formed on the first member 111A
- the lower contact portion 149 is formed on the first member 111A and the second member 111B.
- At least one of the upper contact portions 148 is formed on the upper surface of the upper wall 135 of the tank forming portion 134, and at least one of the lower contact portions 149 is formed on the lower surface of the lower wall 141 of the second member 111B.
- the tank forming part 134 and the second member 111B forming the high octane fuel tank 113 are sandwiched between the upper wall 102A and the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102, and the upper coupling surface of the tank forming part 134 and the The opening with the lower joint surface of the two members 111B is suppressed.
- the carrier 111 suppresses deformation and relative displacement of the upper wall 102A and the bottom wall 102B, and suppresses deformation of the raw fuel tank 102.
- the carrier 111 is disposed so as to surround the separator unit 120 and the vacuum pump 126, and suppresses displacement of the separator unit 120 and the vacuum pump 126 with respect to the raw fuel tank 102.
- the carrier 111 is disposed so as to surround the side and the upper side of the separator unit 120 and the vacuum pump 126, and the load of the separator unit 120 and the vacuum pump 126 is applied mainly to the subframe 114 rather than the carrier 111. It has become.
- the fuel circulation pump 125 pressurizes the raw fuel stored in the raw fuel tank 102 and pumps it toward the separator 117.
- a condenser 118, a first heat exchanger 121, and a third heat exchanger 123 are sequentially arranged from the fuel circulation pump 125 side.
- the raw fuel pumped from the fuel circulation pump 125 is heat-exchanged by the condenser 118, the first heat exchanger 121, and the third heat exchanger 123, so that the raw fuel stored at the bottom in the raw fuel tank 102 is stored.
- the separator 117 is supplied in a state where the temperature is higher than that of the fuel. Details of the condenser 118, the first heat exchanger 121, and the third heat exchanger 123 will be described later.
- the separator 117 has a configuration similar to that of the separator 6 according to the first embodiment, and includes a separation membrane 117A that selectively permeates a high octane component in the raw fuel, and a first chamber partitioned by the separation membrane 117A. 117B and the second chamber 117C.
- the high-temperature and high-pressure raw fuel that has passed through the condenser 118, the first heat exchanger 121, and the third heat exchanger 123 by the fuel circulation pump 125 is supplied to the first chamber 117B of the separator 117.
- the second chamber 117C is decompressed by a vacuum pump 126 described later.
- the high octane number component in the raw fuel supplied to the first chamber 117B becomes a gas, permeates the separation membrane 117A, and is collected in the second chamber 117C. Therefore, the fuel in the second chamber 117 ⁇ / b> C is a high octane fuel that contains more components with a higher octane number than the raw fuel.
- the raw fuel supplied to the first chamber 117B is separated into a component having a higher octane number as it goes to the outlet side of the first chamber 117B, and becomes a low-octane fuel containing more components having a lower octane number than the raw fuel.
- the raw fuel is ethanol-containing gasoline
- the high-octane fuel collected in the second chamber 117C mainly contains ethanol
- the low-octane fuel passing through the first chamber 117B is gasoline with a reduced ethanol content (concentration).
- the condenser 118 is preferably disposed adjacent to the second chamber 117C of the separator 117.
- the separator 117 is formed in a cylindrical shape whose axis extends in the horizontal direction, and the condenser 118 is formed in a flat box shape.
- the condenser 118 is coupled to the lower part of the separator 117, and the separator 117 and the condenser 118 are configured as one separator unit 120.
- Separator unit 120 is coupled to first arm portion 114 ⁇ / b> B of subframe 114 at condenser 118.
- heat exchange is performed between the gaseous high-octane fuel supplied from the second chamber 117C and the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 125.
- the gaseous high-octane fuel is cooled and condensed, and the raw fuel is heated.
- the condenser 118 is connected to the high octane fuel tank 113 by a conduit 162.
- a buffer tank 119 is provided on the path of the conduit 162.
- the condenser 118 is disposed above the buffer tank 119 and the high octane fuel tank 113, and the buffer tank 119 is disposed above the high octane fuel tank 113.
- the liquid level in the condenser 118 is positioned above the liquid level of the buffer tank 119 and the liquid level of the high octane fuel tank 113, and the liquid level of the buffer tank 119 is higher than the liquid level of the high octane fuel tank 113.
- the positional relationship among the condenser 118, the buffer tank 119, and the high octane fuel tank 113 is set so as to be positioned above. Further, the separator 117 is preferably disposed above the buffer tank 119 and the high octane fuel tank 113. Due to the positional relationship among the condenser 118, the buffer tank 119, and the high octane fuel tank 113, the high octane fuel that has become liquid in the condenser 118 flows into the buffer tank 119 by gravity, and further flows from the buffer tank 119 to the high octane fuel tank 113. Flowing into.
- a portion of the conduit 162 connecting the condenser 118 and the buffer tank 119 is provided with a first one-way valve 164 that allows only a fluid flow from the condenser 118 toward the buffer tank 119. Also, a second one-way valve 165 that allows only the flow of fluid from the buffer tank 119 to the high octane fuel tank 113 is provided at a portion of the conduit 162 connecting the buffer tank 119 and the high octane fuel tank 113. Yes.
- the intake port of the vacuum pump 126 is connected to the gas phase portion at the top of the buffer tank 119 via a conduit 167.
- the exhaust port of the vacuum pump 126 is connected to the lower part of the high octane fuel tank 113 via a conduit 168.
- the conduit 167 communicating the vacuum pump 126 and the buffer tank 119 has a branched branch pipe 169.
- the tip of the branch pipe 169 communicates with the gas phase portion of the raw fuel tank 102.
- the gas phase portion in the upper part inside the high octane fuel tank 113 and the gas phase part in the upper part of the raw fuel tank 102 are communicated with the tank forming part 134 forming the upper half of the high octane fuel tank 113.
- the branch pipe 169 is connected to the communication pipe 170 and communicates with the gas phase portion of the raw fuel tank 102 via the communication pipe 170.
- the communication pipe 170 has one end disposed near the inner surface of the upper wall 102 ⁇ / b> A of the raw fuel tank 102 and the other end disposed near the inner surface of the upper wall 135 of the high octane fuel tank 113. As shown in FIGS. 8 and 9, the end portion of the communication pipe 170 on the raw fuel tank 102 side is the upper central portion of the raw fuel tank 102 and is disposed in the vicinity of a float valve 229 described later.
- an on-off valve 172 that is an electromagnetic valve is provided on the branch pipe 169.
- the on-off valve 172 is closed when the buffer tank 119 is depressurized.
- the on-off valve 172 is opened, the gas in the raw fuel tank 102 flows into the buffer tank 119 via the communication pipe 170, the branch pipe 169 and the conduit 167, and the pressure in the buffer tank 119 is equal to the pressure in the raw fuel tank 102.
- the outlet of the first chamber 117B of the separator 117 communicates with the lower part of the space in the raw fuel tank 102 via a conduit 174.
- a first heat exchanger 121, a second heat exchanger 122, a strainer 175, and a pressure regulating valve 176 are sequentially provided from the separator 117 side.
- the first heat exchanger 121 exchanges heat between the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 125 to the separator 117 and the low-octane fuel having a relatively high temperature that has passed through the separator 117.
- the first heat exchanger 121 may be a known counter-flow heat exchanger. By the heat exchange in the first heat exchanger 121, the raw fuel supplied from the fuel circulation pump 125 to the separator 117 is heated, and the low octane fuel that has passed through the separator 117 is cooled.
- the second heat exchanger 122 has an internal space through which the relatively high temperature low-octane fuel that has passed through the separator 117 passes, and an outer surface that contacts the inner surface of the wall portion of the raw fuel tank 102, and the low-octane fuel And the wall portion of the raw fuel tank 102 are subjected to heat exchange.
- the second heat exchanger 122 is formed in a flat sheet shape and is disposed so as to be in contact with the inner surface of the bottom wall 102 ⁇ / b> B of the raw fuel tank 102.
- the first heat exchanger 121 and the second heat exchanger 122 are coupled to each other and configured as one unit.
- a plurality of fins 181 and a fan 182 are provided on the outer surface of the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102.
- the bottom wall 102 ⁇ / b> B of the raw fuel tank 102 is cooled by the traveling wind of the automobile on which the fuel supply device 101 is mounted and the air supplied by the fan 182.
- the low-octane fuel that has passed through the second heat exchanger 122 passes through the strainer 175 to remove foreign matter, and then passes through the pressure regulating valve 176 to be discharged to the bottom of the raw fuel tank 102 and mixed with the raw fuel. Is done.
- the octane number of the fuel in the raw fuel tank 102 is lowered.
- the separation cycle progresses (the total amount of raw fuel passing through the separator 117 increases), the octane number of the fuel in the raw fuel tank 102 decreases and approaches the components of the low octane number fuel.
- the pressure regulating valve 176 regulates the pressure of the raw fuel and the low octane fuel in the path from the fuel circulation pump 125 to the pressure regulating valve 176, and sets the pressure of the raw fuel in the first chamber 117B of the separator 117 to a predetermined pressure. To maintain. Specifically, the pressure regulating valve 176 supplies the raw fuel (low octane number fuel) into the raw fuel tank 102 when the raw fuel (low octane number fuel) boosted by the fuel circulation pump 125 becomes a predetermined pressure or higher. Release and maintain pressure at a predetermined value.
- the third heat exchanger 123 is a device for exchanging heat between the raw fuel pumped from the fuel circulation pump 125 to the separator 117 and the high-temperature heat medium supplied from the outside of the raw fuel tank 102, and heats the raw fuel. Used as a heater.
- the high-temperature heat medium supplied to the third heat exchanger 123 is, for example, cooling water that is heated by passing through the internal combustion engine 184, lubricating oil that is heated by passing through the internal combustion engine 184 or transmission, and automatic It may be fluid, a liquid heated by exchanging heat with the exhaust gas of the internal combustion engine 184, exhaust gas, or the like.
- the high-temperature heat medium in the second embodiment is cooling water for the internal combustion engine 184, and a medium transport pipe 234 that communicates with the cooling water passage 185 of the internal combustion engine 184 is connected to the third heat exchanger 123.
- a cylindrical first boss 191 that protrudes upward from the upper wall 102 ⁇ / b> A is formed around the first opening 104.
- the first opening 104 is formed as an inner hole of the first boss 191.
- a male screw (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the first boss 191.
- the first lid 107 is formed in a disk shape and can come into contact with the protruding end surface of the first boss 191 via a seal member (not shown).
- the first lid 107 is coupled to the first boss 191 by a first cap 192 that is screwed to the first boss 191.
- the first cap 192 includes a cylindrical portion that can receive the first boss 191, an internal thread that is formed on the inner surface of the cylindrical portion, and that engages with the male screw of the first boss 191, and radially inward from one end side of the cylindrical portion. And a protruding flange.
- a cylindrical second boss 201 protruding upward from the upper wall 102 ⁇ / b> A is formed around the second opening 105.
- the second opening 105 is formed as an inner hole of the second boss 201.
- a male screw 202 is formed on the outer peripheral surface of the second boss 201.
- the projecting end of the second boss 201 is formed with an inward flange 203 that projects inward in the radial direction and has an annular shape.
- the inward flange 203 extends the protruding end surface of the second boss 201.
- the upper end surface of the inward flange 203 is a plane orthogonal to the axis of the second opening 105 (second boss 201).
- An annular first seal member 204 extending so as to surround the second opening 105 is disposed on the upper end surface of the inward flange 203.
- the first seal member 204 has flexibility and can be in close contact with the surface of the target to be sealed.
- the periphery of the second boss 201 on the upper wall 102 ⁇ / b> A is a first annular portion 205 formed in a flat plate shape orthogonal to the second boss 201.
- the third opening 145 is substantially coaxial with the second opening 105 and is disposed inside the raw fuel tank 102.
- a cylindrical third boss 211 protruding upward from the upper wall 135 of the high octane fuel tank 113 is formed around the third opening 145.
- the third opening 145 is formed as an inner hole of the third boss 211.
- the periphery of the third boss 211 on the upper wall 135 is a second annular portion 212 formed in a flat plate shape orthogonal to the third boss 211.
- the upper surface of the second annular portion 212 is in contact with the lower surface of the first annular portion 205.
- a part of the upper surface of the second annular portion 212 forms an upper contact portion 148 and is welded to the lower surface of the first annular portion 205.
- the upper contact portion 148 of the second annular portion 212 is formed in an annular shape so as to surround the third boss 211.
- the third boss 211 extends inward of the second boss 201 upward.
- the protruding end (upper end) of the third boss 211 is disposed at a position away from the inward flange 203 of the second boss 201. That is, the protruding end of the third boss 211 is arranged in the raw fuel tank 102.
- the outer diameter of the third boss 211 is smaller than the inner diameter of the second boss 201, and a gap is formed between the outer peripheral surface of the third boss 211 and the inner peripheral surface of the second boss 201.
- a locking groove 213 extending in the circumferential direction is recessed in the inner peripheral surface of the third boss 211.
- An annular second seal member 214 is attached to the locking groove 213.
- the second seal member 214 has flexibility and can be in close contact with the surface to be sealed.
- the second lid 108 includes a cylindrical portion 108A, an end wall portion 108B that closes one end of the cylindrical portion 108A, and an outward flange 108C that protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 108A and extends in the circumferential direction to form an annular shape. And have.
- the cylindrical portion 108A is inserted into the second opening 105 and the third opening 145 so that the end wall portion 108B is positioned at the upper end.
- the outer peripheral surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A faces the inner peripheral surface of the third boss 211.
- the second seal member 214 is compressed in the radial direction of the third opening 145 (third boss 211) between the cylindrical portion 108A and the third boss 211, and seals the gap between the cylindrical portion 108A and the third boss 211. .
- the third opening 145 is closed by the second lid 108 and the high octane fuel tank 113 is closed.
- the outward flange 108C faces the inward flange 203 of the second boss 201 through the first seal member 204.
- the second lid 108 is coupled to the second boss 201 by a second cap 217 that is screwed to the second boss 201.
- the second cap 217 has a cylindrical portion 217A that can receive the second boss 201, an internal thread 217B that is formed on the inner surface of the cylindrical portion 217A, and that engages with the male screw 202 of the second boss 201, and a diameter from one end of the cylindrical portion 217A. And a cap-side flange 217C protruding inward in the direction.
- the second cap 217 is coupled to the second boss 201.
- the outward flange 108C is pressed toward the first boss 191 by the cap side flange 217C.
- the first seal member 204 is compressed in the axial direction of the second opening 105 (second boss 201) between the outward flange 108C and the inward flange 203, and the outward flange 108C and the inward flange 203 are compressed. Seal the gap.
- the second opening 105 is closed by the second lid 108 and the raw fuel tank 102 is closed.
- the first lid 107 includes a first fuel line 222 that connects the raw fuel pump 128 and the first injector 221 of the internal combustion engine 184, a signal line and a power line of the raw fuel pump 128.
- 1 cable bundle (not shown), a breather pipe 224 connecting the gas phase portion at the top of the raw fuel tank 102 and the upstream end of the fuel supply pipe 109, and the gas phase portion at the top of the raw fuel tank 102 and the canister 225
- a vapor pipe 226 to be connected penetrates.
- the portions where the first fuel line 222, the first cable bundle, the breather pipe 224, and the vapor pipe 226 pass through the first lid 107 are hermetically sealed.
- the breather pipe 224 escapes the gas in the raw fuel tank 102 to the fuel supply pipe 109 when refueling through the fuel supply pipe 109, and promotes the inflow of the raw fuel into the raw fuel tank 102.
- the vapor pipe 226 allows the fuel vapor in the raw fuel tank 102 to escape to the canister 225, and maintains the pressure in the raw fuel tank 102 at atmospheric pressure.
- the fuel vapor sent to the canister 225 is occluded by the activated carbon in the canister 225.
- the fuel occluded in the canister 225 is sucked in under the negative pressure of the intake passage 228 during the operation of the internal combustion engine 184 and burned in the combustion chamber.
- a float valve 229 is provided at the end of the vapor pipe 226 in the raw fuel tank 102.
- the float valve 229 opens and closes according to the liquid level of the raw fuel in the raw fuel tank 102 and prevents the liquid fuel from flowing into the vapor pipe 226.
- the float valve 229 is disposed in the upper center portion of the raw fuel tank 102.
- the upper central portion of the raw fuel tank 102 is a portion having the highest vertical position in the raw fuel tank, and the liquid level of the raw fuel in the raw fuel tank 102 is most difficult to reach.
- the liquid level of the raw fuel hardly reaches the upper central portion of the raw fuel tank 102 even when the raw fuel moves to the front, rear, left, and right side walls 102C due to inertial force due to acceleration, deceleration, or turning of the vehicle.
- the communication pipe 170 is disposed in the upper central portion of the raw fuel tank 102 in the vicinity of the float valve 229. As a result, the liquid level of the raw fuel hardly reaches the end of the communication pipe 170 on the raw fuel tank 102 side, and the inflow of the liquid raw fuel into the communication pipe 170 is suppressed.
- the second lid 108 has a second fuel line 232 connecting the high octane fuel pump 129 and the second injector 231 of the internal combustion engine 184, and a signal line and a power line for the high octane fuel pump 129.
- a medium transport pipe 234 for circulating the high-temperature heat medium passes through the second cable bundle (not shown) and the third heat exchanger 123. The portions where the second fuel line 232, the second cable bundle, and the medium transport pipe 234 pass through the second lid 108 are hermetically sealed.
- the medium transport pipe 234 is connected to a cooling water passage 185 including a water jacket of the internal combustion engine 184, and relatively high-temperature water flows therethrough.
- a strainer 235 that collects foreign matters in the fuel is disposed in a portion of the second fuel line 232 closer to the second injector 231 than the second lid 108.
- 121, the second heat exchanger 122, the strainer 175, the pressure regulating valve 176, the raw fuel pump 128, the float valve 229, and the subframe 114 are assembled to the carrier 111 integrally including the high octane fuel tank 113, and the assembly is assembled. Constitute.
- the subframe 114 is coupled to the carrier 111 via a separator 117 and a vacuum pump 126.
- the carrier 111 is engaged with the inner surface of the raw fuel tank 102 so that the relative position with respect to the raw fuel tank 102 is determined.
- Each device constituting the assembly is assembled to the carrier 111 to determine a relative position and a position with respect to the raw fuel tank 102.
- the first member 111A and the second member 111B constituting the carrier 111 are coupled to each other by vibration welding or the like to form the carrier 111 and the high-octane fuel tank 113.
- the third heat exchanger 123 and the high-octane fuel pump 129 are disposed inside the high-octane fuel tank 113 through the third opening 145.
- the first member 111A and the second member 111B may be coupled to each other after the third heat exchanger 123 and the high octane fuel pump 129 are sandwiched between the first member 111A and the second member 111B.
- each device is assembled to the carrier 111 including the high octane fuel tank 113 to form an assembly.
- conduits and wirings associated with the devices constituting the assembly are also connected as appropriate.
- two parisons are arranged so as to sandwich the assembly, and the two parisons are arranged in a mold to perform blow molding, and the raw fuel tank 102 is molded. Thereby, the raw fuel tank 102 having the assembly therein is formed.
- the upper contact portion 148 and the lower contact portion 149 of the carrier 111 and the connecting member 131 are welded to the raw fuel tank 102.
- the upper contact portion 148, the lower contact portion 149, and the connecting member 131 have a plurality of minute irregularities at the contact portion with the raw fuel tank 102.
- the irregularities of the upper contact portion 148, the lower contact portion 149, and the connecting member 131 pierce the parison that forms the raw fuel tank 102, melt by receiving heat from the parison, and are integrated with the parison. Accordingly, when the parison is solidified, the upper contact portion 148, the lower contact portion 149, and the connecting member 131 are integrally coupled to the raw fuel tank 102.
- the first fuel line 222, the first cable bundle, the breather pipe 224, and the vapor pipe 226 are disposed so as to penetrate the first lid 107, and an airtight seal is provided in a portion where each penetrates the first lid 107.
- the second fuel line 232, the second cable bundle, and the medium transport pipe 234 are disposed so as to penetrate the second lid 108, and each of the parts penetrates the second lid 108 to provide an airtight seal.
- the first lid 107 is attached to the first opening 104 and fixed by the first cap 192, and the second lid 108 is attached to the second opening 105 and the third opening 145 and fixed by the second cap 217.
- the fuel supply apparatus 101 is comprised.
- the raw fuel in the raw fuel tank 102 is pressurized by the fuel circulation pump 125, and sequentially passes through the condenser 118, the first heat exchanger 121, and the third heat exchanger 123.
- 117 is sent to the first chamber 117B.
- the raw fuel exchanges heat with the gas of the high-temperature high-octane fuel in the condenser 118, exchanges heat with the high-temperature low-octane fuel that has passed through the separator 117 in the first heat exchanger 121, and performs the third heat exchange.
- the temperature is raised by exchanging heat with a high-temperature heat medium in the vessel 123.
- the second chamber 117C of the separator 117 is depressurized by operating the vacuum pump 126 with the on-off valve 172 being closed.
- the high-octane fuel is converted into gas from the high-temperature and high-pressure raw fuel supplied to the first chamber 117B and passes through the separation membrane 117A. Then, it is collected in the second chamber 117C.
- the gaseous high-octane fuel collected in the second chamber 117C flows into the condenser 118, exchanges heat with the raw fuel sent to the separator 117 by the fuel circulation pump 125 in the condenser 118, and is cooled and condensed.
- the high-octane fuel condensed in the condenser 118 flows into the buffer tank 119 by gravity and is stored.
- the second one-way valve 165 is closed, so that the liquid high-octane fuel stored in the buffer tank 119 flows to the high-octane fuel tank 113. I can't.
- the opening / closing valve 172 is opened at a predetermined timing and the vacuum pump 126 is stopped, the inside of the buffer tank 119 and the inside of the raw fuel tank 102 communicate with each other, and the inside of the buffer tank 119 becomes atmospheric pressure.
- the high-octane fuel in the buffer tank 119 opens the second one-way valve 165 by gravity and flows into the high-octane fuel tank 113.
- the high octane fuel is stored in the high octane fuel tank 113.
- the high-octane fuel tank 113 can be said to be an ethanol tank that mainly stores ethanol.
- the low-octane fuel that has passed through the first chamber 117B of the separator 117 is cooled by exchanging heat with the raw fuel sent to the separator 117 by the fuel circulation pump 125 in the first heat exchanger 121, and is then cooled. Then, heat is exchanged with the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102 to cool. Thereafter, the low-octane fuel is discharged into the raw fuel tank 102 through the strainer 175 and the pressure regulating valve 176 and mixed with the raw fuel in the raw fuel tank 102.
- the amount of raw fuel passing through the separator 117 can be controlled by controlling the fuel circulation pump 125, the vacuum pump 126 and the on-off valve 172.
- the fuel circulation pump 125, the vacuum pump 126, and the on-off valve 172 may be controlled based on the liquid level of the high octane fuel tank 113, the concentration of the high octane fuel in the raw fuel, the operation duration time of the fuel circulation pump 125, and the like. .
- the separation device 112 and the high octane fuel tank 113 are disposed inside the raw fuel tank 102, the separation device 112, The high-octane fuel tank 113 and the joint connecting them need not be airtight, and the number of airtight members can be reduced.
- the carrier 111 that functions as a skeleton member of the raw fuel tank 102 forms the high octane fuel tank 113, the volume of components incorporated in the raw fuel tank 102 is reduced, and the size of the raw fuel tank 102 is reduced. It becomes possible.
- the high octane fuel tank 113 is formed integrally with the carrier 111, the high octane fuel tank 113 is fixed to the raw fuel tank 102 via the carrier 111 and the position with respect to the raw fuel tank 102 is determined.
- the carrier 111 includes the first member 111A and the second member 111B that are coupled to each other, it is easy to form the high-octane fuel tank 113 having an internal space. Since the first member 111A and the second member 111B coupled to each other are formed in a concave shape, the high octane fuel tank 113 can ensure a relatively large capacity.
- the first member 111A contacts the upper wall 102A of the raw fuel tank 102 and the second member 111B contacts the bottom wall 102B, the raw fuel tank 102 is supported from the inside, and deformation is suppressed.
- the first member 111A and the second member 111B are sandwiched between the upper wall 102A and the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102, the position is stabilized, and the opening of the coupling surface is suppressed.
- the opening and closing operation of the high-octane fuel tank 113 is easy.
- the direction in which the seal member 214 is compressed is different. Therefore, even when an error occurs in the relative position between the second opening 105 and the third opening 145, the first seal member 204 can reliably seal the gap between the second lid 108 and the second boss 201.
- the two seal member 214 can reliably seal between the second lid 108 and the third boss 211.
- the separator unit 120 (separator 117 and condenser 118) and the vacuum pump 126, which are relatively heavy in the separator 112, are supported by the subframe 114, and the base portion of the subframe 114 is supported. Since 114A is arranged in a portion overlapping with the tank support member 301 in plan view, the loads of the separator unit 120 and the vacuum pump 126 are supported by the tank support member 301, and deformation of the raw fuel tank 102 is suppressed. In particular, since the center of gravity of the assembly including the separator unit 120, the vacuum pump 126, and the subframe 114 is disposed in a portion overlapping the tank support member 301 in plan view, these loads are reliably applied to the tank support member 301. Supported by
- the subframe 114 preferably has high rigidity, it is made of a metal material. Since a connecting member 131 made of a resin material is attached to the base 114A of the subframe 114 made of a metal material, the connecting member 131 and the bottom wall 102B of the raw fuel tank 102 are welded to each other. The frame 114 is fixed to the raw fuel tank 102.
- the tank support member 301 that supports the raw fuel tank 102 from below is not limited to a belt-like member, and a frame member may be applied.
- a member having a cross section of polygonal shape, circular shape, groove shape, or H shape can be applied.
- the tank support member 301 is not limited to the front and rear, and may extend in an arbitrary direction such as left and right.
- the second member 111B may be made of metal.
- the upper coupling surface of the tank forming part 134 and the lower coupling surface of the second member 111B may be fastened to each other via packing or the like.
- the first member 111A of the carrier 111 forms the upper half of the high octane fuel tank 113
- the second member 111B forms the lower half of the high octane fuel tank 113
- the first member 111A may form the lower half of the high octane fuel tank 113
- the second member 111B may form the upper half of the high octane fuel tank 113.
- the first member 111A may be formed in a concave shape that is recessed downward and opens upward
- the second member 111B is formed in a concave shape that is recessed upward and opens downward.
- the configurations of the second opening 105, the third opening 145, and the second lid 108 can be replaced with first to third modifications as shown in FIGS. 12A to 12C.
- the inner peripheral surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A of the second lid 108 faces the outer peripheral surface of the third boss 211.
- the second seal member 214 is supported by an annular locking groove 241 formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 108A.
- the annular second seal member 214 is disposed between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A and the outer peripheral surface of the third boss 211, and is compressed along the radial direction of the third opening 145.
- the cylindrical portion 108A of the second lid 108 has an enlarged diameter portion 108D whose outer diameter is enlarged on the distal end side.
- the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 108 ⁇ / b> D faces the inner peripheral surface of the second boss 201.
- the annular first seal member 204 is supported by an annular locking groove 242 formed on the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 108D.
- the first seal member 204 is disposed between the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 108 ⁇ / b> D and the inner peripheral surface of the second boss 201, and is compressed along the radial direction of the second opening 105.
- the end surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A of the second lid 108 is opposed to the end surface of the third boss 211.
- the annular second seal member 214 is disposed between the end surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A and the end surface of the third boss 211, and is compressed along the axial direction of the third opening 145.
- a second cylindrical portion 108E concentric with the cylindrical portion 108A is provided at the tip of the outward flange 108C of the second lid 108.
- the second boss 201 has a reduced diameter portion 243 whose outer diameter is reduced at the tip.
- the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 108E faces the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 243 of the second boss 201.
- the annular first seal member 204 is supported by an annular locking groove 244 formed on the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 243.
- the first seal member 204 is disposed between the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 243 and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 108E, and is compressed along the radial direction of the second opening 105.
- the end surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A of the second lid 108 is opposed to the end surface of the third boss 211.
- the annular second seal member 214 is disposed between the end surface of the cylindrical portion 108 ⁇ / b> A and the end surface of the third boss 211, and is compressed along the axial direction of the third opening 145.
- raw fuel tank (first fuel tank), 104 ... first 1 opening, 105 ... 2nd opening, 107 ... 1st lid, 108 ... 2nd lid, 111 ... carrier (framework member), 111A ... 1st member, 111B ... 1st 2 members, 112 ... separation device, 113 ... high octane fuel tank (second fuel tank), 114 ... subframe (separation device support member), 114A ... base, 114B ... first Arm part, 114C ... second arm part, 117 ... separator, 118 ... condenser, 119 ... buffer tank, 120 ... separator unit, 121 ... 1 heat exchanger, 122 ... second heat exchanger, 123 ...
- third heat exchanger 125 ... fuel circulation pump, 126 ... vacuum pump (negative pressure pump), 128 ... original Fuel pump, 129 ... high octane fuel pump, 131 ... connecting member, 134 ... upper half of tank, 145 ... third opening, 148 ... upper contact part, 149 ... lowering 170, communication pipe, 201 ... second boss, 202 ... male screw, 203 ... inward flange, 204 ... first seal member, 211 ... third boss, 214 ... second seal member, 217 ... second cap 217A ... cylindrical part, 217B ... female screw, 217C ... cap side flange, 229 ... float valve, 300 ... bottom of vehicle body, 301 ... Tank support member
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Abstract
【課題】 原燃料を高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料に分離して供給する燃料供給装置において、構成要素をコンパクトに配置すると共に、燃料蒸気のシールを容易にする。 【解決手段】 燃料供給装置1は、原燃料を貯留する原燃料タンク2と、原燃料タンク内に設けられ、原燃料をオクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器6と、原燃料タンク内に設けられ、分離器によって原燃料から分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク5とを有する。
Description
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。
エタノール含有ガソリンのようなオクタン価が異なる成分を含有する原燃料を分離器によって、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料と、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離し、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料を選択的に内燃機関に供給する燃料供給装置が知られている(例えば、特許文献1)。燃料供給装置は、原燃料を貯留する原燃料タンクと、原燃料を加熱する加熱器と、加熱された原燃料を、分離膜を用いた浸透気化法によって高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離器と、分離された各燃料をそれぞれ冷却する冷却器と、高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有する。この燃料供給装置は、内燃機関が高圧縮比で運転するときに、燃焼室に噴射する高オクタン価燃料の比率を高めることによってノッキングを抑制することができる。
しかしながら、特許文献1に係る燃料供給装置は、原燃料タンクに加え、分離器、加熱器、冷却器、及び高オクタン価燃料タンクを有するため、これらの各装置を自動車の車体に効率良く配置することが難しい。また、分離器、加熱器、冷却器、及びそれらを接続する継手を設けることによって、燃料蒸気の漏出対策を施さなければならない範囲が増加し、装置の複雑化及び高コスト化が生じるという問題がある。
本発明は、以上の背景を鑑み、原燃料を高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料に分離して供給する燃料供給装置において、構成要素をコンパクトに配置すると共に、燃料蒸気のシールを容易にすることを課題とする。
上記課題を解決するために本発明の燃料供給装置(1)は、原燃料を貯留する原燃料タンク(2)と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器(6)と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク(5)とを有することを特徴とする。
この構成によれば、分離器及び高オクタン価燃料タンクが原燃料タンク内に配置されるため、原燃料タンクとは別に分離器及び高オクタン価燃料タンクを配置するスペースを自動車の車体に確保する必要がなくなる。そのため、従来の燃料タンクを配置するスペースに燃料供給装置を配置することができる。また、燃料供給装置は、分離器、高オクタン価燃料タンク、及び原燃料タンクが一体に組み合わされ、1つのユニットとして構成されるため、車体への組付作業が容易である。また、分離器及び高オクタン価燃料タンクが原燃料タンク内に配置されるため、分離器、高オクタン価燃料タンク、及びこれらを接続する継手から燃料蒸気が漏れたとしても、燃料蒸気は原燃料タンク内に留まり、外部に漏れることがない。すなわち、原燃料タンクを気密に構成することによって、分離器、高オクタン価燃料タンク、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。
また、上記発明において、前記分離器は、分離膜(6A)によって区画された2つの部屋(6B、6C)を有し、前記部屋の一方(6B)に供給される前記原燃料から浸透気化法によって気体の前記高オクタン価燃料を、前記分離膜を透過させて前記部屋の他方(6C)に捕集し、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器(7)を更に有するとよい。
この構成によれば、凝縮器も原燃料タンク内に配置されているため、凝集器の配置スペースを車体に確保する必要がない。また、凝縮器及び凝縮器の継手を気密に構成する必要がなくなる。
また、上記発明において、前記凝縮器は、前記高オクタン価燃料タンクよりも上方に配置されているとよい。
この構成によれば、凝縮器において凝縮された高オクタン価燃料を、重力によって高オクタン価燃料タンクに移動させることができる。
また、上記発明において、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱する加熱器(17)を更に有し、前記凝縮器は、前記加熱器を通過する前の前記原燃料と前記高オクタン価燃料との間で熱交換させるとよい。
この構成によれば、原燃料タンクに貯留された比較的温度が低い原燃料を凝縮器における冷却用の低温熱媒体として利用することによって、原燃料タンク内における凝縮器の冷却源を確保することができる。
また、上記発明において、前記原燃料タンクの壁部(2D)の内面に沿って設けられ、前記分離器を通過した前記低オクタン価燃料と前記壁部との間で熱交換させる熱交換器(10)を更に有するとよい。
この構成によれば、昇温された状態で分離器を通過した低オクタン価燃料は、外部に放熱することができる原燃料タンクの壁部と熱交換することによって冷却される。
また、上記発明において、前記熱交換器が設けられる前記壁部は、前記原燃料タンクの底壁部(2D)であるとよい。
この構成によれば、車両走行時の走行風によって原燃料タンクの底壁部は、原燃料タンクの他の壁部よりも冷却され易いため、熱交換器による低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。
また、上記発明において、前記壁部の外面には、フィン(41)が設けられているとよい。
この構成によれば、壁部の冷却効果を高めることができ、熱交換器による低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。
また、上記発明において、前記原燃料タンクは、当該原燃料タンクの上壁部(2A)を貫通する原燃料タンク開口(51)と、前記原燃料タンク開口を開閉可能に閉塞するリッド(53)とを有し、前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンクの上壁部(5A)を貫通する高オクタン価燃料タンク開口(5D)を有し、前記高オクタン価燃料タンク開口は、前記原燃料タンク開口と整合するように配置され、前記リッドによって開閉可能に閉塞されているとよい。
この構成によれば、リッドを開くことによって、高オクタン価燃料タンクの内部を開くことができる。
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンク内の前記高オクタン価燃料を外部に供給するべく、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びる高オクタン価燃料供給管(65)を更に有するとよい。
この構成によれば、高オクタン価燃料供給管がリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンク内に配置され、前記高オクタン価燃料供給管を介して外部に前記高オクタン価燃料を圧送する高オクタン価燃料ポンプ(16)と、前記高オクタン価燃料ポンプの信号線及び電源線を含み、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びるケーブル(66)とを更に有するとよい。
この構成によれば、ケーブルがリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
また、上記発明において、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱するための高温媒体を流通させるべく、外部から前記リッドを通過して前記高オクタン価燃料タンク内又は前記原燃料タンク内に延びる高温媒体輸送管(47)を更に有するとよい。
この構成によれば、高温媒体輸送管がリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンク内の上部の気相部分と前記原燃料タンクの上部の気相部分とを連通する連通路(5B)を有するとよい。
この構成によれば、高オクタン価燃料タンク及び原燃料タンクの気相部分が連通路を介して互いに連通するため、外部環境に燃料蒸気を放出することなく、高オクタン価燃料タンクの圧力変動を抑制することができる。また、高オクタン価燃料タンクから放出される燃料蒸気の外部放出を回避するためのパージシステムを新たに設ける必要が無い。
また、燃料供給装置(101)は、第1燃料タンク(102)と、前記第1燃料タンクの変形を抑制するべく、前記第1燃料タンク内に設けられた骨格部材(111)と、前記第1燃料タンク内に設けられ、前記骨格部材によって少なくとも一部が形成される第2燃料タンク(113)とを有するとよい。
高オクタン価燃料タンクを原燃料タンクの内部に配置する場合、内蔵物が増加するため、原燃料タンクが大きくなるという問題がある。また、高オクタン価燃料タンクを原燃料タンクの内部にいかに安定性良く固定するかが問題となる。この構成によれば、第1燃料タンク内に第2燃料タンクが配置される燃料供給装置において、第1燃料タンクを小型化すると共に第2燃料タンクを第1燃料タンク内に安定性良く固定することができる。第1燃料タンク内に配置される骨格部材が、第2燃料タンクの一部を兼ねるため、第1燃料タンク内に内蔵される部品の容積が減少し、第1燃料タンクの小型化が可能になる。また、第2燃料タンクは、骨格部材と一体に形成されるため、骨格部材を介して第1燃料タンクに固定され、第2燃料タンクが第1燃料タンク内に安定性良く固定される。
また、上記発明において、前記骨格部材は、第1部材(111A)と、前記第1部材に結合されて前記第1部材との間に空間を形成する第2部材(111B)とを有し、前記第2燃料タンクは前記第1部材及び前記第2部材によって少なくとも一部が形成されるとよい。
この構成によれば、骨格部材の一部である第1部材及び第2部材を互いに結合させることによって、内部空間を有する第2燃料タンクを形成することができ、第2燃料タンクの形成が容易である。
また、上記発明において、前記第2部材は、中央部が縁部に対して凹んだ凹形に形成され、縁部において前記第1部材に結合されるとよい。
この構成によれば、凹形に形成された第2部材によって第2燃料タンクの容量を増加させることができる。
また、上記発明において、前記第1部材は、前記第2部材と対向する部分に凹部(134)を有するとよい。
この構成によれば、第1部材の凹部によって第2燃料タンクの容量を増加させることができる。
また、上記発明において、前記第1部材と前記第2部材との結合面は、上下方向を向く部分を含み、前記第1部材及び前記第2部材の一方は、前記第1燃料タンクの上壁の内面に当接し、前記第1部材及び前記第2部材の他方は、前記第1燃料タンクの底壁の内面に当接しているとよい。
この構成によれば、第2燃料タンクを形成する骨格部材の第1部材及び第2部材によって第1燃料タンクは内側から支持され、変形が抑制される。一方、第1部材及び第2部材は、第1燃料タンクの上壁及び底壁の間で挟持され、位置が安定すると共に、結合面の口開きが抑制される。
また、上記発明において、前記第1燃料タンク、前記第1部材、及び前記第2部材は、樹脂材料を含み、互いに溶着されているとよい。
この構成によれば、第1燃料タンク、第1部材、及び第2部材の相対位置が一層安定的に維持される。
また、上記発明において、前記第2部材は、金属から形成されているとよい。
この構成によれば、第2部材を介して第2燃料タンク及び第1燃料タンクの間で熱交換が促進され、局所的な温度上昇が抑制される。
また、上記発明において、前記第1燃料タンクは、当該第1燃料タンクの内外を連通する第1開口(105)を形成する第1開口縁部(201、203)を有し、前記第2燃料タンクは、前記第1開口と略同軸に配置されて当該第2燃料タンクの内外を連通する第2開口(145)を内側に形成する筒部(211)を有し、前記第1開口の軸線方向から前記第1開口縁部に対向する第1部分(108C)と、前記筒部の内周面又は外周面に沿って延び、前記第2開口の径方向から前記筒部と対向する筒状の第2部分(108A)とを有する蓋部材(108)と、前記第1部分と前記第1開口縁部との間に挟まれる第1シール部材(204)と、前記第2部分と前記筒部との間に挟まれる第2シール部材(214)とを更に有するとよい。また、前記第1燃料タンクは、当該第1燃料タンクの内外を連通する第1開口(105)を内側に形成する筒部(201)を有し、前記第2燃料タンクは、前記第1開口と略同軸に配置されて当該第2燃料タンクの内外を連通する第2開口(145)を形成する第2開口縁部(211)を有し、前記筒部の内周面又は外周面に沿って延び、前記第1開口の径方向から前記筒部と対向する筒状の第1部分(108D又は108E)と、前記第2開口の軸線方向から前記第2開口縁部に対向する第2部分(108A)とを有する蓋部材(108)と、前記第1部分と前記筒部との間に挟まれる第1シール部材(204)と、前記第2部分と前記第2開口縁部との間に挟まれる第2シール部材(214)とを更に有するとよい。
この構成によれば、第1開口及び第2開口を共通の1つの蓋部材によって閉塞することができる。また、第1シール部材及び第2シール部材の圧縮方向が異なるため、第1開口及び第2開口の相対位置に誤差が生じる場合にも、第1シール部材及び第2シール部材は蓋部材と第1開口の縁部との隙間及び蓋部材と第2開口の縁部との隙間を確実にシールすることができる。
また、上記発明において、前記第1燃料タンクは、原燃料を貯留し、前記第2燃料タンクは、前記第1燃料タンク内に設けられた分離器によって、前記原燃料から分離された、オクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料を貯留するとよい。
この構成によれば、燃料供給装置は、原燃料と高オクタン価燃料とを供給することができる。
また、燃料供給装置(101)は、原燃料を貯留する原燃料タンク(102)と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離装置(112)と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離装置によって前記原燃料から分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク(113)と、車体に結合され、前記原燃料タンクの底壁(102B)を下方から支持するタンク支持部材(301)と、前記原燃料タンクの前記底壁における、平面視で前記タンク支持部材と重なる部分に設けられ、前記分離装置を支持する分離装置支持部材(114)とを有するとよい。
分離装置は比較的重量が大きいため、分離装置を原燃料タンク内に配置すると分離装置の荷重によって原燃料タンクに変形が生じる虞があるが、この構成によれば、原燃料タンク内に高オクタン価燃料タンク及び分離装置が配置される燃料供給装置において、原燃料タンクの変形を抑制することができる。比較的重い分離装置を支持する分離装置支持部材が、原燃料タンクの底壁の上面であって、平面視においてタンク支持部材と重なる部分に配置されているため、分離装置及び分離装置支持部材の荷重はタンク支持部材に支持され、原燃料タンクの変形が抑制される。
また、上記発明において、前記分離装置支持部材及び前記分離装置を含む重心が、平面視において前記タンク支持部材と重なるとよい。
この構成によれば、分離装置及び分離装置支持部材の荷重が、タンク支持部材に確実に支持され、原燃料タンクの変形が抑制される。
また、上記発明において、前記分離装置は、第1ユニット(120)及び第2ユニット(126)を含む複数のユニットを有し、前記分離装置支持部材は、前記原燃料タンクの前記底壁における、平面視で前記タンク支持部材と重なる部分に設けられた基部(114A)と、前記基部から上方かつ側方に延び、前記第1ユニットを支持する第1アーム部(114B)と、前記基部から上方かつ前記第1アーム部側と相反する側方に延び、前記第2ユニットを支持する第2アーム部(114C)とを有するとよい。
この構成によれば、互いに独立した第1ユニット及び第2ユニットが共通の分離装置支持部材によって支持され、第1ユニット、第2ユニット、及び分離装置支持部材の荷重がタンク支持部材に支持され、原燃料タンクの変形が抑制される。
また、上記発明において、前記原燃料タンクの前記底壁は樹脂から形成され、前記分離装置支持部材は金属から形成され、前記分離装置支持部材の前記基部の底部には樹脂製の連結部材(131)が装着され、前記連結部材が前記原燃料タンクの前記底壁に溶着されているとよい。
この構成によれば、金属から形成された分離装置支持部材を原燃料タンクの底壁に固定することができる。
また、上記発明において、前記第1アーム部及び前記第2アーム部は、平面視で所定の方向に延在する前記タンク支持部材の延在方向と略直交する方向に延びるとよい。
この構成によれば、タンク支持部材が存在しない部位の上方にも分離装置を配置することができ、分離装置の配置の自由度が向上する。
また、上記発明において、前記第1ユニットは、分離膜を用いた浸透気化法によって高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離器(117)を含み、前記第2ユニットは、前記分離器に負圧を供給する負圧ポンプ(126)を含むとよい。
この構成によれば、分離装置支持部材を介して比較的重量が大きい分離器及び負圧ポンプがタンク支持部材に支持される。
また、上記発明において、前記原燃料タンクの変形を抑制するべく、前記原燃料タンク内に設けられた骨格部材を更に有し、前記骨格部材は、前記分離装置の周囲に配置され、前記分離装置の前記原燃料タンクに対する相対変位を規制するとよい。
この構成によれば、車両の走行に伴う慣性力や車体振動が、分離装置及び分離装置支持部材に加わる場合にも、分離装置の原燃料タンクに対する変位が抑制される。
また、上記発明において、前記タンク支持部材は、前端及び後端が車体に結合され、前後に延びるバンドであるとよい。
この構成によれば、タンク支持部材を簡素な構成とすることができる。
以上の構成によれば、原燃料を高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料に分離して供給する燃料供給装置において、構成要素をコンパクトに配置すると共に、燃料蒸気のシールを容易にすることができる。
以下、図面を参照して本発明に係る燃料供給装置の実施形態を説明する。以下の実施形態に係る燃料供給装置は、自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された内燃機関に燃料を供給するものである。
(第1実施形態)
図1に示すように、燃料供給装置1は、原燃料を貯留する原燃料タンク2を有する。原燃料は、オクタン価が異なる成分を含む燃料であり、例えばエタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料(例えばエタノール含有ガソリン)である。
図1に示すように、燃料供給装置1は、原燃料を貯留する原燃料タンク2を有する。原燃料は、オクタン価が異なる成分を含む燃料であり、例えばエタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料(例えばエタノール含有ガソリン)である。
原燃料タンク2の形状は、任意に設定することができる。第1実施形態では、原燃料タンク2は、水平方向に延びた扁平形状に形成され、その上壁部2Aの幅方向における中央部に下方に向けて凹んだ凹部2Bを有する。原燃料タンク2が自動車に搭載された状態で、凹部2Bは幅方向における中央部に配置され、プロペラシャフト等の自動車の部品が内部に配置される。原燃料タンク2は、上壁部2Aに給油管2Cを有し、給油管2Cを介して外部から原燃料の補給が可能となっている。
原燃料タンク2の内部には、高オクタン価燃料タンク5、分離器6、凝縮器7、バッファータンク8、第1熱交換器9及び第2熱交換器10、燃料循環ポンプ11、バキュームポンプ12、原燃料ポンプ13、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第1キャリア14が設けられている。高オクタン価燃料タンク5の内部には、高オクタン価燃料ポンプ16、第3熱交換器17、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第2キャリア18が設けられている。
燃料循環ポンプ11は、原燃料タンク2内の底部に設けられ、原燃料タンク2内に貯留された原燃料を加圧し、分離器6に向けて圧送する。燃料循環ポンプ11と分離器6と接続する導管21の経路上には、燃料循環ポンプ11側から凝縮器7、第1熱交換器9、及び第3熱交換器17が順に配置されている。燃料循環ポンプ11から圧送される原燃料は、凝縮器7、第1熱交換器9、及び第3熱交換器17で熱交換することによって、原燃料タンク2内の底部に貯留されている原燃料よりも昇温された状態で分離器6に供給される。凝縮器7、第1熱交換器9、及び第3熱交換器17の詳細については後述する。
分離器6は、透過気化法(パーベーパレーション:PV)に基づいて、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料及びオクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに原燃料を分離する装置である。分離器6は、原燃料中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜6Aと、分離膜6Aによって区画された第1室6B及び第2室6Cとを有する。分離膜6Aは、例えば孔のない高分子膜や分子レベルの微細孔を有する無機膜であり、原燃料から分離する成分に応じて適宜選択される。例えば、原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、分離膜6Aはエタノール及び芳香族を選択的に通過させる膜を選択するとよい。
燃料循環ポンプ11によって凝縮器7、第1熱交換器9、及び第3熱交換器17を経た高温高圧の原燃料は分離器6の第1室6Bに供給される。第2室6Cは、後述するバキュームポンプ12によって減圧される。これにより、第1室6Bに供給された原燃料中の高オクタン価成分は、気体となって分離膜6Aを透過し、第2室6Cに捕集される。そのため、第2室6Cの燃料は、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料となる。一方、第1室6Bに供給された原燃料は、第1室6Bの出口側に進むほどオクタン価が高い成分が分離され、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料となる。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、第2室6Cに捕集される高オクタン価燃料は主としてエタノールを含み、第1室6Bを通過する低オクタン価燃料はエタノール含有量(濃度)が低下したガソリンを含む。
凝縮器7は、分離器6の第2室6Cと隣接して配置されていることが好ましい。第1実施形態では、凝縮器7は分離器6と結合され、1つのユニットとして構成されている。凝縮器7では、第2室6Cから供給される気体の高オクタン価燃料と、燃料循環ポンプ11から供給される原燃料とが互いに混ざり合わない状態で熱交換を行う。この熱交換によって、気体の高オクタン価燃料は冷却されて凝縮し、原燃料は加熱される。
凝縮器7は、導管22によって高オクタン価燃料タンク5に接続されている。導管22の経路上にはバッファータンク8が設けられている。凝縮器7は、バッファータンク8及び高オクタン価燃料タンク5よりも上方に配置され、バッファータンク8は高オクタン価燃料タンク5よりも上方に配置されている。詳細には、凝縮器7内の液面が、バッファータンク8の液面及び高オクタン価燃料タンク5の液面より上方に位置し、バッファータンク8の液面が高オクタン価燃料タンク5の液面より上方に位置するように、凝縮器7、バッファータンク8、及び高オクタン価燃料タンク5の位置関係が設定されている。また、分離器6は、バッファータンク8及び高オクタン価燃料タンク5よりも上方に配置されていることが好ましい。凝縮器7、バッファータンク8、及び高オクタン価燃料タンク5の位置関係によって、凝縮器7において液体となった高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク8に流れ、更にバッファータンク8から高オクタン価燃料タンク5に流れる。
導管22の凝縮器7とバッファータンク8とを接続する部分には、凝縮器7からバッファータンク8に向う流体の流れのみを許容する第1一方向弁24が設けられている。また、導管22のバッファータンク8と高オクタン価燃料タンク5とを接続する部分には、バッファータンク8から高オクタン価燃料タンク5に向う流体の流れのみを許容する第2一方向弁25が設けられている。
バキュームポンプ12の吸気口は、導管27を介してバッファータンク8の上部の気相部分に接続されている。バキュームポンプ12の排気口は、導管28を介して高オクタン価燃料タンク5の下部に接続されている。バキュームポンプ12が駆動すると、導管27、28を介してバッファータンク8の上部の気体が高オクタン価燃料タンク5に輸送され、バッファータンク8が減圧される。バッファータンク8が減圧されることによって、凝縮器7からバッファータンク8に向う流体の流れが促進され、第1一方向弁24が開かれ、バッファータンク8に連通する凝縮器7及び分離器6の第2室6Cが減圧される。このとき、バッファータンク8が減圧されることによって、第2一方向弁25は閉じられ、高オクタン価燃料タンク5は減圧されない。
バキュームポンプ12とバッファータンク8とを連通する導管27は、分岐した枝管29を有する。枝管29の先端部は、原燃料タンク2の気相部分と連通している。第1実施形態では、高オクタン価燃料タンク5の上壁部5Aに、高オクタン価燃料タンク5の内部の上部における気相部分と原燃料タンク2の上部の気相部分とを連通する連通管5Bが設けられており、枝管29は連通管5Bに接続され、連通管5Bを介して原燃料タンク2の気相部分と連通している。連通管5Bは、原燃料タンク2の上壁部2Aの内面に近接して配置される一端と、高オクタン価燃料タンク5の上壁部5Aの内面に近接して配置される他端とを有する。
枝管29の経路上には電磁弁である開閉弁33が設けられている。開閉弁33は、バッファータンク8を減圧するときに閉じられる。開閉弁33が開くと、原燃料タンク2内の気体が連通管5B、枝管29及び導管27を介してバッファータンク8に流れ込み、バッファータンク8内の圧力は原燃料タンク2内の圧力と等しくなる。バッファータンク8内の液体の高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンク5に輸送するときには、バキュームポンプ12を停止すると共に、開閉弁33を開くことによって、バッファータンク8内の減圧が解除され、重力によって高オクタン価燃料がバッファータンク8から高オクタン価燃料タンク5側に流れ、第2一方向弁25が開く。
分離器6の第1室6Bの出口は、導管34を介して原燃料タンク2内の空間の下部に連通している。導管34の経路上には、分離器6側から第1熱交換器9、第2熱交換器10、ストレーナ36、及び圧力調整弁37が順に設けられている。
第1熱交換器9は、燃料循環ポンプ11から分離器6に供給される比較的温度が低い原燃料と、分離器6を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料とを、混ざり合わない状態で熱交換させる装置である。第1熱交換器9は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第1熱交換器9での熱交換によって、燃料循環ポンプ11から分離器6に供給される原燃料は加熱され、分離器6を通過した低オクタン価燃料は冷却される。
第2熱交換器10は、分離器6を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料が通過する内部空間と、原燃料タンク2の壁部の内面に接触する外面とを有し、低オクタン価燃料と原燃料タンク2との壁部との間で熱交換を行う。第1実施形態では、第2熱交換器10は、扁平なシート状に形成され、原燃料タンク2の底壁部2Dの内面と接触するように配置されている。第2熱交換器10は、底壁部2Dとの接触面積を広く確保するために、底壁部2Dの内面の広範囲にわたって延在している。
原燃料タンク2の底壁部2Dの外面には複数のフィン41が設けられている。フィン41は、底壁部2Dの外表面を拡張し、底壁部2Dの空冷による放熱を促進する。フィン41は、例えばひだ状(波形)に形成されたコルゲートフィンであってよい。原燃料タンク2の底壁部2Dは、燃料供給装置1が搭載される自動車の走行風によって冷却が促進される。
原燃料タンク2の底壁部2Dの外面には、ファン42が設けられている。ファン42は、底壁部2Dの外面に向けて空気を供給し、底壁部2Dの強制冷却を行う。他の実施形態では、ファン42は、原燃料タンク2に代えて、自動車を構成する車体骨格や他の装置に支持されてもよい。
第1実施形態では、第1熱交換器9は、扁平なシート状に形成され、第2熱交換器10の上面に重ねて配置されている。第1熱交換器9及び第2熱交換器10は、互いに結合され、1つのユニットとして構成されている。
第2熱交換器10を通過した低オクタン価燃料は、ストレーナ36を通過して異物が取り除かれた後、圧力調整弁37を通過して原燃料タンク2内の底部に放出され、原燃料と混合される。低オクタン価燃料が原燃料に混合されることによって、原燃料タンク2内の燃料のオクタン価は低下する。分離のサイクルが進む(分離器6を通過する原燃料の総量が増加する)と、原燃料タンク2内の燃料のオクタン価は低下し、低オクタン価燃料の成分に近付く。圧力調整弁37は、燃料循環ポンプ11から圧力調整弁37に到る経路内の原燃料及び低オクタン価燃料の圧力を調整し、分離器6の第1室6Bの原燃料の圧力を所定の圧力に維持する。具体的には、圧力調整弁37は、燃料循環ポンプ11によって昇圧される原燃料(低オクタン価燃料)が所定の圧力以上になる場合に、原燃料(低オクタン価燃料)を原燃料タンク2内に放出し、圧力を所定値に維持する。
第3熱交換器17は、燃料循環ポンプ11から分離器6に圧送される原燃料と、原燃料タンク2の外部から供給される高温熱媒体とを混ざり合わない状態で熱交換する装置であり、原燃料を加熱する加熱器として使用される。第3熱交換器17は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第3熱交換器17に供給される高温熱媒体は、例えば内燃機関45を通過することによって昇温される冷却水や、内燃機関45やトランスミッションを通過することによって昇温される潤滑油、オートマチックフルード、内燃機関45の排気ガスと熱交換することによって昇温された液体や、排気ガス等であってよい。第1実施形態における高温熱媒体は内燃機関45の冷却水であり、内燃機関45の冷却水通路46と連通する媒体輸送管47が第3熱交換器17に接続されている。
原燃料タンク2は、上壁部2Aを厚み方向に貫通する第1開口50及び第2開口51を有する。第1開口50は第1リッド52によって、第2開口51は第2リッド53によって開閉可能に気密に閉塞される。
高オクタン価燃料タンク5は、水平方向に延びる扁平形を呈し、凹部2Bの下方に配置されると共に、第1熱交換器9及び第2熱交換器10の上方に配置される。高オクタン価燃料タンク5の上壁部5Aには、筒状に上方に延出し、第1開口50に連通する通路を形成する通路壁部5Cが設けられている。通路壁部5Cの上端開口5Dは、第2開口51と整合するように配置されている。これにより、第2リッド53を開くと、原燃料タンク2の外部と高オクタン価燃料タンク5の内部とが連通する。通路壁部5Cの上端開口5Dの縁部と第1開口50の縁部との間は、気密にシールされている必要はなく、隙間が存在してもよい。
第1リッド52には、原燃料ポンプ13と内燃機関45の第1インジェクタ55とを接続する第1燃料ライン56、原燃料ポンプ13の信号線及び電源線を含む第1ケーブル束57、原燃料タンク2の上部の気相部分と給油管2Cの上流端部とを接続するブリーザパイプ58、及び原燃料タンク2の上部の気相部分とキャニスタ59とを接続するベーパ管60が貫通している。第1燃料ライン56、第1ケーブル束57、ブリーザパイプ58、及びベーパ管60が第1リッド52を貫通する部分は、気密にシールされている。
ブリーザパイプ58は、給油管2Cを通して給油を行うときに、原燃料タンク2内の気体を給油管2Cに逃がし、原燃料の原燃料タンク2への流入を促進する。ベーパ管60は、原燃料タンク2内の燃料蒸気をキャニスタ59に逃がし、原燃料タンク2内の圧力を大気圧に維持する。キャニスタ59に送られた燃料蒸気は、キャニスタ59内の活性炭に吸蔵される。キャニスタ59に吸蔵された燃料は、内燃機関45の運転時に吸気通路61の負圧を受けて吸い込まれ、燃焼室において燃焼される。ベーパ管60の原燃料タンク2内における端部には、フロート弁62が設けられている。フロート弁62は、原燃料タンク2内の原燃料の液位に応じて開閉し、ベーパ管60への液体燃料の流入を防止する。
第2リッド53には、高オクタン価燃料ポンプ16と内燃機関45の第2インジェクタ64とを接続する第2燃料ライン65、高オクタン価燃料ポンプ16の信号線及び電源線を含む第2ケーブル束66、第3熱交換器17に高温熱媒体を循環させるための媒体輸送管47が貫通している。第2燃料ライン65、第2ケーブル束66、及び媒体輸送管47が第2リッド53を貫通する部分は、気密にシールされている。媒体輸送管47は、内燃機関45のウォータジャケットを含む冷却水通路46に接続されており、比較的高温の水が流通する。
第2インジェクタ64は例えば吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型インジェクタであり、第1インジェクタ55は例えば燃焼室に燃料を噴射する直噴型インジェクタであってよい。第2燃料供給ラインの第2リッド53よりも第2インジェクタ64側の部分には、燃料中の異物を捕集するストレーナ68が配置されている。
第2ケーブル束66は、開閉弁33への信号線や、燃料循環ポンプ11の信号線及び電源線、バキュームポンプ12の信号線及び電源線、原燃料ポンプ13の信号線及び電源線を含むことができる。この場合、第2ケーブル束66は、高オクタン価燃料タンク5内から連通管5Bを通過して原燃料タンク2内に延びるとよい。
原燃料タンク2内に配置される、燃料循環ポンプ11、分離器6、第1一方向弁24、バッファータンク8、バキュームポンプ12、開閉弁33、第2一方向弁25、高オクタン価燃料ポンプ16、第1熱交換器9、第2熱交換器10、ストレーナ36、圧力調整弁37、原燃料ポンプ13、及びフロート弁62は、骨格部材としての第1キャリア14に組みつけられ、第1組立体を構成する。第1キャリア14は原燃料タンク2の内面と係合することによって、原燃料タンク2に対する相対位置が定められている。第1組立体を構成する各装置は、第1キャリア14に組み付けられることによって、それぞれの相対位置、及び原燃料タンク2に対する位置が定められている。
高オクタン価燃料タンク5内に配置される、第3熱交換器17及び高オクタン価燃料ポンプ16は骨格部材として第2キャリア18に組み付けられ、第2組立体を構成する。第2キャリア18は高オクタン価燃料タンク5の内面と係合することによって、高オクタン価燃料タンク5に対する相対位置が定められている。第2組立体を構成する各装置は、第2キャリア18に組み付けられることによって、それぞれの相対位置、及び高オクタン価燃料タンク5に対する位置が定められている。
上記した燃料供給装置1の製造方法の一例を以下に説明する。最初に、第3熱交換器17及び高オクタン価燃料ポンプ16を第2キャリア18に組み付け第2組立体を形成する。このとき、第2組立体を構成する各装置に付随する導管及び配線も適宜接続する。そして、第2組立体を挟むように2枚のパリソンを配置し、かつ2枚のパリソンを金型内に配置してブロー成形を行い、高オクタン価燃料タンク5を成形する。これにより、第2組立体を内部に備えた高オクタン価燃料タンク5が形成される。
次に、高オクタン価燃料タンク5を含む各装置を第1キャリア14に組み付けて第1組立体を形成する。このとき、第1組立体を構成する各装置に付随する導管及び配線も適宜接続する。そして、第1組立体を挟むように2枚のパリソンを配置し、かつ2枚のパリソンを金型内に配置してブロー成形を行い、原燃料タンク2を成形する。これにより、第1組立体を内部に備えた原燃料タンク2が形成される。
次に、第1燃料ライン56、第1ケーブル束57、ブリーザパイプ58、及びベーパ管60が第1リッド52を貫通するように配置し、それぞれが第1リッド52を貫通する部分に気密シールを施す。また、第2燃料ライン65、第2ケーブル束66、及び媒体輸送管47が第2リッド53を貫通するように配置し、それぞれが第2リッド53を貫通する部分に気密シールを施す。そして、第1リッド52を第1開口50に取り付け、第2リッド53を第2開口51に取り付ける。これにより、燃料供給装置1が構成される。
上記の製造方法では、予め高オクタン価燃料ポンプ16を第2キャリア18に取り付け、原燃料ポンプ13を第1キャリア14に取り付ける構成としたが、高オクタン価燃料ポンプ16及び原燃料ポンプ13は、原燃料タンク2が成形された後に第1開口50及び第2開口51を通して高オクタン価燃料タンク5内及び原燃料タンク2に配置してもよい。
また、上記の製造方法では、原燃料タンク2及び高オクタン価燃料タンク5を樹脂によって形成する例を示したが、他の実施形態では原燃料タンク2及び高オクタン価燃料タンク5を金属タンクとしてもよい。この場合には、各タンク2、5を2つ以上の部品から構成し、第1組立体及び第2組立体をそれぞれ内部に配置した後に、各タンク2、5を構成する部品を溶接等によって結合し、タンクを形成するとよい。
以上のように構成した燃料供給装置1の作用及び効果について説明する。燃料供給装置1では、原燃料タンク2内の原燃料は、燃料循環ポンプ11によって加圧され、凝縮器7、第1熱交換器9、及び第3熱交換器17を順に通過して分離機の第1室6Bに送られる。このとき、原燃料は、凝縮器7において高温の高オクタン価燃料の気体と熱交換し、第1熱交換器9において分離器6を通過した高温の低オクタン価燃料と熱交換し、第3熱交換器17において高温熱媒体と熱交換することによって昇温される。
分離器6の第2室6Cは、開閉弁33が閉じられた状態で、バキュームポンプ12が作動することによって減圧される。分離器6では、第2室6Cがバキュームポンプ12の吸引作用によって減圧されたときに、第1室6Bに供給された高温高圧の原燃料から高オクタン価燃料が気体となって分離膜6Aを通過して第2室6Cに捕集される。第2室6Cに捕集された気体の高オクタン価燃料は、凝縮器7に流れ、凝縮器7において燃料循環ポンプ11によって分離器6に送られる原燃料と熱交換し、冷却されて凝縮する。凝縮器7において凝縮した高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク8に流れ、貯留される。
開閉弁33が閉じられ、かつバキュームポンプ12が作動いているときには、第2一方向弁25が閉じられるため、バッファータンク8に貯留された液体の高オクタン価燃料は高オクタン価燃料タンク5に流れることはできない。所定のタイミングで開閉弁33が開き、かつバキュームポンプ12が停止することによって、バッファータンク8の内部と原燃料タンク2の内部とが連通し、バッファータンク8の内部が大気圧になる。バッファータンク8内が大気圧になると、バッファータンク8内の高オクタン価燃料は、重力によって第2一方向弁25を開き、高オクタン価燃料タンク5内に流れる。このようにして、高オクタン価燃料が高オクタン価燃料タンク5に貯留される。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、高オクタン価燃料タンク5はエタノールを主として貯留するエタノールタンクといえる。
分離器6の第1室6Bを通過した低オクタン価燃料は、第1熱交換器9において燃料循環ポンプ11によって分離器6に送られる原燃料と熱交換して冷却され、第2熱交換器10において原燃料タンク2の底壁部2Dと熱交換して冷却される。その後、低オクタン価燃料は、ストレーナ36及び圧力調整弁37を通過して原燃料タンク2内に放出され、原燃料タンク2内の原燃料と混合される。
燃料供給装置1では、分離器6を通過する原燃料の総量が増加するにつれて、高オクタン価燃料タンク5に貯留される高オクタン価燃料の量が増加すると共に、原燃料中に含まれる低オクタン価燃料の比率が増大する。燃料循環ポンプ11、バキュームポンプ12及び開閉弁33の制御によって、分離器6を通過する原燃料の量を制御することができる。燃料循環ポンプ11、バキュームポンプ12及び開閉弁33は、高オクタン価燃料タンク5の液位、原燃料中の高オクタン価燃料の濃度、燃料循環ポンプ11の作動継続時間等に基づいて制御されるとよい。
第1実施形態に係る燃料供給装置1は、分離器6、高オクタン価燃料タンク5、第1熱交換器9、第2熱交換器10、第3熱交換器17、バッファータンク8、バキュームポンプ12が原燃料タンク2内に配置されるため、原燃料タンク2とは別にこれらの装置を配置するスペースを自動車の車体に確保する必要がない。そのため、従来の燃料タンクを配置するスペースに燃料供給装置1を配置することができる。また、燃料供給装置1は、分離器6及び高オクタン価燃料タンク5等を含む各装置と、原燃料タンク2とが一体に組み合わされて1ユニットを構成するため、車体への組付作業が容易である。
また、分離器6及び高オクタン価燃料タンク5等の各装置が原燃料タンク2内に配置されるため、分離器6及び高オクタン価燃料タンク5等を含む各装置と、これらの各装置を接続する継手から燃料蒸気が漏れたとしても、燃料蒸気は原燃料タンク2内に留まり、外部に漏れることがない。すなわち、原燃料タンク2を気密に構成することによって、分離器6、高オクタン価燃料タンク5、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。
凝縮器7及び第1熱交換器9では、原燃料タンク2内に存在する原燃料を冷却用の低温熱媒体として使用するため、低温熱媒体を外部から原燃料タンク2内に引き込む構成を省略することができ、燃料蒸気のシール構造を簡素にすることができる。また、原燃料に注目すると、分離器6に供給する前の原燃料は、原燃料タンク2内に存在する気体の高オクタン価燃料及び高温となった低オクタン価燃料を加熱用の高温熱媒体として使用することができる。
第2熱交換器10では、第1熱交換器9において冷却された低オクタン価燃料を、原燃料タンク2の底壁部2Dと熱交換させることによって一層冷却することができる。原燃料タンク2の底壁部2Dは、自動車の走行時に走行風を受けて原燃料タンク2の他の壁部よりも冷却され易いため、第2熱交換器10における低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。また、底壁部2Dの外面に設けたフィン41や、強制冷却を行うファン42によって底壁部2Dの冷却が促進され、低オクタン価燃料の冷却効果が一層高められる。
第1実施形態に係る燃料供給装置1は、原燃料タンク2の内外を延びる第1燃料ライン56、第1ケーブル束57、ブリーザパイプ58、及びベーパ管60が貫通する部分を第1リッド52に集約し、第2燃料ライン65、第2ケーブル束66、及び媒体輸送管47が貫通する部分を第2リッド53に集約したため、燃料蒸気のシール構造を簡素かつ確実にすることができる。
以上で第1実施形態の説明を終えるが、本発明は第1実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第1実施形態では、第3熱交換器17を高オクタン価燃料タンク5内に配置する構成としたが、他の実施形態では第3熱交換器17は原燃料タンク2内の高オクタン価燃料タンク5外に配置してもよい。この場合には、媒体輸送管47が第2リッド53を通過して高オクタン価燃料タンク5内に延びた後、連通管5Bを通過して原燃料タンク2内に延びるようにしてもよい。また、媒体輸送管47が第1リッド52を通過して原燃料タンク2内に延びるようにしてもよい。
また、上記実施形態では第2キャリア18を高オクタン価燃料タンク5内に設け、第2キャリア18に第3熱交換器17及び高オクタン価燃料ポンプ16を支持させる構成としたが、第2キャリア18は省略してもよい。この場合には、高オクタン価燃料タンク5の壁部内面に第3熱交換器17及び高オクタン価燃料ポンプ16を係止させ、位置を固定するとよい。
上記実施形態では、原燃料タンク2に第1開口50及び第2開口51を形成し、それぞれ第1リッド52及び第2リッド53で閉塞するようにしたが、図2に示すように、第2開口51及び第2リッド53を省略し、1つの第1開口50を拡張するようにしてもよい。この場合には、高オクタン価燃料タンク5の通路壁部5Cの上端開口5Dが第1開口50と重なるように配置し、第1リッド52を開くと原燃料タンク2の外部と高オクタン価燃料タンク5の内部とが連通するようにするとよい。そして、第2燃料ライン65、第2ケーブル束66、及び媒体輸送管47が第1リッド52を通過するように配置するとよい。これにより、燃料蒸気のシール構造が必要となる箇所が第1リッド52に集約され、燃料蒸気のシール構造が一層簡素かつ確実になる。
また、上記実施形態では分離器6として、分離膜6Aを利用した透過気化法による分離器を採用したが、他の実施形態では様々な分離器を採用することができる。分離器には、例えば、改質触媒を使用してガソリンからアルコールを改質して分離する分離器を採用してもよい。
(第2実施形態)
第2実施形態に係る燃料供給装置101は、自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された内燃機関184に燃料を供給するものである。以下の説明では、燃料供給装置101が自動車に搭載された状態を基準として各方向を定める。
第2実施形態に係る燃料供給装置101は、自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された内燃機関184に燃料を供給するものである。以下の説明では、燃料供給装置101が自動車に搭載された状態を基準として各方向を定める。
図3に示すように、燃料供給装置101は、原燃料を貯留する原燃料タンク102(第1燃料タンク)を有する。第2実施形態では、原燃料タンク102は、樹脂から形成されている。原燃料タンク102の形状は、任意に設定することができる。図3~図5に示すように、原燃料タンク102は、互いに距離をおいて対向する上壁102A及び底壁102Bと、上壁102A及び底壁102Bの周縁に設けられた側壁102Cとを有し、内部に空間を形成する。第2実施形態では、原燃料タンク102は、高さ(側壁102Cの高さ)が比較的小さく形成され、扁平形状を呈する。また、原燃料タンク102は、自動車に搭載された状態で左右方向における長さが前後方向における長さよりも長く形成されている。
図6に示すように、原燃料タンク102は、自動車の車体骨格の底部を構成する車体底部300の下方に配置されている。車体底部300は、車体の後部底部を前後に延びる一対のリヤフレームや、リヤフレーム間に掛け渡され、左右に延びる複数のクロスメンバ、リヤフレーム及びクロスメンバに支持され、車室の床を構成する板状のリヤフロア等を含む。
図4~図6に示すように、原燃料タンク102の左右の側壁102Cの外面には、板状の結合片102Dがそれぞれ突設されている。各結合片102Dは、ボルトによって車体底部300に締結される。
また、原燃料タンク102は、タンク支持部材301によって車体底部300に支持されている。第2実施形態では、タンク支持部材301は、例えば金属から形成された帯状部材(タンクバンド)であり、その両端である前端及び後端が車体底部300に結合され、原燃料タンク102の底壁102Bの下面(外面)に沿って前後に延びている。これにより、原燃料タンク102は、底壁102Bの下方からタンク支持部材301によって支持される。タンク支持部材301と車体底部300との結合態様は、ボルト等による締結や溶接等であってよい。底壁102Bの下面の左右方向における略中央部には、前後に延在する受容溝102Eが凹設されている。タンク支持部材301は受容溝102Eに嵌合し、受容溝102Eに沿って延びている。タンク支持部材301が受容溝102Eに嵌合することによって、タンク支持部材301と原燃料タンク102との相対変位が規制される。
図3~図5に示すように、上壁102Aには、上壁102Aを厚み方向に貫通する第1開口104及び第2開口105が形成されている。第1開口104は第1リッド107によって開閉可能に閉塞され、第2開口105は第2リッド108によって開閉可能に閉塞される。また、上壁102Aには、外部から原燃料を補給するための給油管109が設けられている。
図3に示すように、燃料供給装置101は、原燃料タンク102の内部に、原燃料タンク102の骨格部材としてのキャリア111と、原燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離装置112(第2燃料タンク)と、分離装置112によって分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク113と、分離装置112の一部を原燃料タンク102に対して支持するサブフレーム114(分離装置支持部材)とを有する。
分離装置112は、分離器117、凝縮器118、バッファータンク119、第1~第3熱交換器121~123、燃料循環ポンプ125、バキュームポンプ126(負圧ポンプ)を主要構成要素として含む。分離器117及び凝縮器118は、互いに結合され、分離器ユニット120を構成する。分離装置112のうち、分離器117、凝縮器118、バッファータンク119、第1及び第2熱交換器121、122、燃料循環ポンプ125、バキュームポンプ126は、原燃料タンク102の内部かつ高オクタン価燃料タンク113の外部に配置され、第3熱交換器123は高オクタン価燃料タンク113の内部に配置されている。
また、燃料供給装置101は、原燃料タンク102の内部かつ高オクタン価燃料タンク113の外部に、原燃料タンク102の内部かつ高オクタン価燃料タンク113の外部に貯留された燃料(原燃料)を内燃機関184に圧送する原燃料ポンプ128を有し、高オクタン価燃料タンク113の内部に高オクタン価燃料を内燃機関184に圧送する高オクタン価燃料ポンプ129を有する。
図8~図10に示すように、サブフレーム114は、下部を構成する基部114Aと、基部114Aから上方かつ側方に延びる第1アーム部114Bと、基部114Aから上方かつ第1アーム部114Bと相反する側方に延びる第2アーム部114Cとを有し、略Y字形状に形成されている。基部114Aは、上下に延びる円筒形に形成され、その下端には中央に貫通孔である嵌合孔114Dが形成された底板114Eが設けられている。サブフレーム114は金属から形成されている。
サブフレーム114は、基部114Aの下端に装着される連結部材131を介して原燃料タンク102の底壁102Bの内面(上面)に結合される。連結部材131は、底板131Aを一端に有する有底円筒形(カップ状)に形成され、内側に基部114Aの下端が嵌合することによって、サブフレーム114に装着される。底板131Aの内面の中央には、嵌合孔114Dに嵌合する柱部131Bが形成されている。柱部131Bは、原燃料によって膨潤し、嵌合孔114Dとの係合が一層強固になる。
サブフレーム114の基部114Aは、連結部材131を介して、原燃料タンク102の底壁102Bの上面であって、平面視においてタンク支持部材301と重なる部分に配置されている。詳細には、平面視において基部114Aの中心が連結部材131と重なるように、サブフレーム114は原燃料タンク102に対して配置されている。連結部材131の外面(下面)は、底壁102Bの上面に溶着されている。
第1アーム部114B及び第2アーム部114Cは、平面視においてタンク支持部材301の延在方向と略直交する方向、すなわち前後に延びるタンク支持部材301と直交するように基部114Aから左方及び右方に延びている。第1アーム部114Bは分離器ユニット120(分離器117及び凝縮器118)を支持し、第2アーム部114Cはバキュームポンプ126を支持する。分離器ユニット120及びバキュームポンプ126は、分離装置112のうちで比較的重量が大きい部品である。第1アーム部114B及び分離器ユニット120、第2アーム部114C及びバキュームポンプ126は、例えばねじ等の締結手段によって結合されている。
互いに結合された分離器ユニット120、バキュームポンプ126、及びサブフレーム114の重心が、平面視において基部114Aと重なる位置、より好ましくは基部114Aの中心と重なる位置に配置されるように、第1アーム部114B及び第2アーム部114Cの長さが調整されている。これにより、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126を支持するサブフレーム114は、底壁102B上で自立することができ、分離器ユニット120、バキュームポンプ126、及びサブフレーム114の荷重は、基部114Aから連結部材131を介して底壁102Bに下向きに加わる。分離器ユニット120、バキュームポンプ126、及びサブフレーム114から底壁102Bに加わる荷重は、基部114Aの直下に位置するタンク支持部材301によって支持される。
キャリア111は、原燃料タンク102を内側から支持し、原燃料タンク102の変形を抑制するメインフレームとして機能する部材である。図3、図7、図8に示すように、キャリア111は、第1部材111Aと、第1部材111Aに結合される第2部材111Bとを有する。第2実施形態では、第1部材111A及び第2部材111Bは、それぞれ樹脂から形成されている。
キャリア111の第1部材111Aは、原燃料タンク102内を前後及び左右に延在する。第1部材111Aは、上方に向けて凹み、下向きに開口する凹部を形成するタンク形成部134を有する。タンク形成部134は、上壁135と、上壁135の周縁から下方に向けて突出した上側側壁136とを有する。上側側壁136の突出端(下端)には、外側に突出した上側フランジ137が形成されている。上側側壁136の突出端面(下端面)及び上側フランジ137は、下向きの上側結合面を形成している。
第2部材111Bは、下壁141と、下壁141の周縁から上方に向けて突出した下側側壁142とを有し、上方に向けて開口した箱形(皿形)に形成されている。下側側壁142の突出端(上端)には、外側に突出した下側フランジ143が形成されている。下側側壁142の突出端面(下端面)及び下側フランジ143は、上向きの下側結合面を形成している。
タンク形成部134と第2部材111Bとは互いに対応する形に形成され、タンク形成部134の上側結合面と第2部材111Bの下側結合面とが結合することによって、タンク形成部134と第2部材111Bとの間に閉空間が形成される。高オクタン価燃料タンク113は、タンク形成部134と第2部材111Bとによって形成される。すなわち、高オクタン価燃料タンク113は、キャリア111によって少なくとも一部が形成されている。第2実施形態では、タンク形成部134の上側結合面と第2部材111Bの下側結合面は、概ね水平方向に延在し、互いに溶着されている。
タンク形成部134の上壁135には、厚み方向に貫通する第3開口145が形成されている。第3開口145は、第2開口105の内端側と対向する位置に、第2開口105と概ね同軸に配置されている。
また、キャリア111の第1部材111Aは、上方に向けて開口する凹部147を有している。凹部147内には、燃料循環ポンプ125が配置されている。凹部147は、原燃料タンク102の底壁102B付近に配置され、通常時には凹部147内に原燃料が満たされている。車両の加減速や旋回等によって原燃料に慣性力が加わるときに、凹部147は原燃料の移動を抑制して燃料循環ポンプ125の周囲に原燃料を保持し、燃料循環ポンプ125を原燃料の液面下に維持する。また、第1部材111Aは、上下に延在する複数の板片を有し、原燃料の慣性力による移動を阻害する障壁として機能する。
キャリア111は、上壁102Aの内面(下面)に当接する上当接部148と、底壁102Bの内面(上面)に当接する下当接部149とを有している。上当接部148及び下当接部149は、それぞれ少なくとも1つ設けられている。上当接部148は上壁102Aに溶着され、下当接部149は底壁102Bに溶着されている。第2実施形態では、上当接部148は第1部材111Aに形成され、下当接部149は第1部材111A及び第2部材111Bに形成されている。
上当接部148の少なくとも1つは、タンク形成部134の上壁135の上面に形成され、下当接部149の少なくとも1つは、第2部材111Bの下壁141の下面に形成されている。これにより、高オクタン価燃料タンク113を形成するタンク形成部134及び第2部材111Bは、原燃料タンク102の上壁102A及び底壁102Bの間で挟持され、タンク形成部134の上側結合面と第2部材111Bの下側結合面との口開きが抑制される。また、キャリア111によって、上壁102A及び底壁102Bの変形及び相対変位が抑制され、原燃料タンク102の変形が抑制される。
キャリア111は、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126を囲むように配置され、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126の原燃料タンク102に対する変位を抑制する。なお、キャリア111は、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126の側方及び上方を囲むように配置され、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126の荷重はキャリア111よりも主にサブフレーム114に加わるようになっている。
図3に示すように、燃料循環ポンプ125は、原燃料タンク102内に貯留された原燃料を加圧し、分離器117に向けて圧送する。燃料循環ポンプ125と分離器117と接続する導管161の経路上には、燃料循環ポンプ125側から凝縮器118、第1熱交換器121、及び第3熱交換器123が順に配置されている。燃料循環ポンプ125から圧送される原燃料は、凝縮器118、第1熱交換器121、及び第3熱交換器123で熱交換することによって、原燃料タンク102内の底部に貯留されている原燃料よりも昇温された状態で分離器117に供給される。凝縮器118、第1熱交換器121、及び第3熱交換器123の詳細については後述する。
分離器117は、第1実施形態に係る分離器6と同様の構成を有し、原燃料中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜117Aと、分離膜117Aによって区画された第1室117B及び第2室117Cとを有する。
燃料循環ポンプ125によって凝縮器118、第1熱交換器121、及び第3熱交換器123を通過した高温高圧の原燃料は分離器117の第1室117Bに供給される。第2室117Cは、後述するバキュームポンプ126によって減圧される。これにより、第1室117Bに供給された原燃料中の高オクタン価成分は、気体となって分離膜117Aを透過し、第2室117Cに捕集される。そのため、第2室117Cの燃料は、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料となる。一方、第1室117Bに供給された原燃料は、第1室117Bの出口側に進むほどオクタン価が高い成分が分離され、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料となる。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、第2室117Cに捕集される高オクタン価燃料は主としてエタノールを含み、第1室117Bを通過する低オクタン価燃料はエタノール含有量(濃度)が低下したガソリンを含む。
凝縮器118は、分離器117の第2室117Cと隣接して配置されていることが好ましい。第2実施形態では、図8~図10に示すように、分離器117は軸線が水平方向に延びた円筒形に形成され、凝縮器118は扁平な箱形に形成されている。凝縮器118は分離器117の下部に結合され、分離器117及び凝縮器118は1つの分離器ユニット120として構成されている。分離器ユニット120は、凝縮器118においてサブフレーム114の第1アーム部114Bに結合されている。
図3に示すように、凝縮器118では、第2室117Cから供給される気体の高オクタン価燃料と、燃料循環ポンプ125から供給される原燃料とが熱交換を行う。この熱交換によって、気体の高オクタン価燃料は冷却されて凝縮し、原燃料は加熱される。
凝縮器118は、導管162によって高オクタン価燃料タンク113に接続されている。導管162の経路上にはバッファータンク119が設けられている。凝縮器118は、バッファータンク119及び高オクタン価燃料タンク113よりも上方に配置され、バッファータンク119は高オクタン価燃料タンク113よりも上方に配置されている。詳細には、凝縮器118内の液面が、バッファータンク119の液面及び高オクタン価燃料タンク113の液面より上方に位置し、バッファータンク119の液面が高オクタン価燃料タンク113の液面より上方に位置するように、凝縮器118、バッファータンク119、及び高オクタン価燃料タンク113の位置関係が設定されている。また、分離器117は、バッファータンク119及び高オクタン価燃料タンク113よりも上方に配置されていることが好ましい。凝縮器118、バッファータンク119、及び高オクタン価燃料タンク113の位置関係によって、凝縮器118において液体となった高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク119に流れ、更にバッファータンク119から高オクタン価燃料タンク113に流れる。
導管162の凝縮器118とバッファータンク119とを接続する部分には、凝縮器118からバッファータンク119に向う流体の流れのみを許容する第1一方向弁164が設けられている。また、導管162のバッファータンク119と高オクタン価燃料タンク113とを接続する部分には、バッファータンク119から高オクタン価燃料タンク113に向う流体の流れのみを許容する第2一方向弁165が設けられている。
バキュームポンプ126の吸気口は、導管167を介してバッファータンク119の上部の気相部分に接続されている。バキュームポンプ126の排気口は、導管168を介して高オクタン価燃料タンク113の下部に接続されている。バキュームポンプ126が駆動すると、導管167、168を介してバッファータンク119の上部の気体が高オクタン価燃料タンク113に輸送され、バッファータンク119が減圧される。バッファータンク119が減圧されることによって、凝縮器118からバッファータンク119に向う流体の流れが促進され、第1一方向弁164が開かれ、バッファータンク119に連通する凝縮器118及び分離器117の第2室117Cが減圧される。このとき、バッファータンク119が減圧されることによって、第2一方向弁165は閉じられ、高オクタン価燃料タンク113は減圧されない。
バキュームポンプ126とバッファータンク119とを連通する導管167は、分岐した枝管169を有する。枝管169の先端部は、原燃料タンク102の気相部分と連通している。第2実施形態では、高オクタン価燃料タンク113の上半部をなすタンク形成部134に、高オクタン価燃料タンク113の内部の上部における気相部分と原燃料タンク102の上部の気相部分とを連通する連通管170が設けられており、枝管169は連通管170に接続され、連通管170を介して原燃料タンク102の気相部分と連通している。連通管170は、原燃料タンク102の上壁102Aの内面に近接して配置される一端と、高オクタン価燃料タンク113の上壁135の内面に近接して配置される他端とを有する。図8及び図9に示すように、連通管170の原燃料タンク102側の端部は、原燃料タンク102の上部中央部であって、後述するフロート弁229の近傍に配置されている。
図3に示すように、枝管169の経路上には電磁弁である開閉弁172が設けられている。開閉弁172は、バッファータンク119を減圧するときに閉じられる。開閉弁172が開くと、原燃料タンク102内の気体が連通管170、枝管169及び導管167を介してバッファータンク119に流れ込み、バッファータンク119内の圧力は原燃料タンク102内の圧力と等しくなる。バッファータンク119内の液体の高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンク113に輸送するときには、バキュームポンプ126を停止すると共に、開閉弁172を開くことによって、バッファータンク119内の減圧が解除され、重力によって高オクタン価燃料がバッファータンク119から高オクタン価燃料タンク113側に流れ、第2一方向弁165が開く。
分離器117の第1室117Bの出口は、導管174を介して原燃料タンク102内の空間の下部に連通している。導管174の経路上には、分離器117側から第1熱交換器121、第2熱交換器122、ストレーナ175、及び圧力調整弁176が順に設けられている。
第1熱交換器121は、燃料循環ポンプ125から分離器117に供給される比較的温度が低い原燃料と、分離器117を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料とを熱交換させる。第1熱交換器121は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第1熱交換器121での熱交換によって、燃料循環ポンプ125から分離器117に供給される原燃料は加熱され、分離器117を通過した低オクタン価燃料は冷却される。
第2熱交換器122は、分離器117を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料が通過する内部空間と、原燃料タンク102の壁部の内面に接触する外面とを有し、低オクタン価燃料と原燃料タンク102との壁部とを熱交換させる。第2実施形態では、第2熱交換器122は、扁平なシート状に形成され、原燃料タンク102の底壁102Bの内面と接触するように配置されている。第2実施形態では、第1熱交換器121及び第2熱交換器122は、互いに結合され、1つのユニットとして構成されている。
原燃料タンク102の底壁102Bの外面には複数のフィン181及びファン182が設けられている。原燃料タンク102の底壁102Bは、燃料供給装置101が搭載される自動車の走行風、及びファン182が供給する空気によって冷却される。
第2熱交換器122を通過した低オクタン価燃料は、ストレーナ175を通過して異物が取り除かれた後、圧力調整弁176を通過して原燃料タンク102内の底部に放出され、原燃料と混合される。低オクタン価燃料が原燃料に混合されることによって、原燃料タンク102内の燃料のオクタン価は低下する。分離のサイクルが進む(分離器117を通過する原燃料の総量が増加する)と、原燃料タンク102内の燃料のオクタン価は低下し、低オクタン価燃料の成分に近付く。圧力調整弁176は、燃料循環ポンプ125から圧力調整弁176に到る経路内の原燃料及び低オクタン価燃料の圧力を調整し、分離器117の第1室117Bの原燃料の圧力を所定の圧力に維持する。具体的には、圧力調整弁176は、燃料循環ポンプ125によって昇圧される原燃料(低オクタン価燃料)が所定の圧力以上になる場合に、原燃料(低オクタン価燃料)を原燃料タンク102内に放出し、圧力を所定値に維持する。
第3熱交換器123は、燃料循環ポンプ125から分離器117に圧送される原燃料と、原燃料タンク102の外部から供給される高温熱媒体とを熱交換させる装置であり、原燃料を加熱する加熱器として使用される。第3熱交換器123に供給される高温熱媒体は、例えば内燃機関184を通過することによって昇温される冷却水や、内燃機関184やトランスミッションを通過することによって昇温される潤滑油、オートマチックフルード、内燃機関184の排気ガスと熱交換することによって昇温された液体や、排気ガス等であってよい。第2実施形態における高温熱媒体は内燃機関184の冷却水であり、内燃機関184の冷却水通路185と連通する媒体輸送管234が第3熱交換器123に接続されている。
図3に示すように、第1開口104の周囲には上壁102Aから上方に突出する円筒形の第1ボス191が形成されている。換言すると、第1開口104は第1ボス191の内孔として形成されている。第1ボス191の外周面には、雄ねじ(不図示)が形成されている。第1リッド107は、円板形に形成され、第1ボス191の突出端面にシール部材(不図示)を介して当接可能となっている。第1リッド107は、第1ボス191に螺着される第1キャップ192によって、第1ボス191に結合される。第1キャップ192は、第1ボス191を受容可能な円筒部と、円筒部の内面に形成され、第1ボス191の雄ねじと螺合する雌ねじと、円筒部の一端側から径方向内向きに突出したフランジとを有する。第1キャップ192が第1ボス191に螺着されることによって、第1リッド107は第1キャップ192のフランジによって第1ボス191側に押圧され、シール部材を介して第1ボス191の突出端面に密着し、第1開口104を閉塞する。
図3及び図11に示すように、第2開口105の周囲には上壁102Aから上方に突出する円筒形の第2ボス201が形成されている。換言すると、第2開口105は第2ボス201の内孔として形成されている。第2ボス201の外周面には、雄ねじ202が形成されている。第2ボス201の突出端には、径方向内向きに突出し、円環状を呈する内向きフランジ203が形成されている。内向きフランジ203は、第2ボス201の突出端面を拡張する。内向きフランジ203の上端面は、第2開口105(第2ボス201)の軸線と直交する平面となっている。内向きフランジ203の上端面には、第2開口105を囲むように延在する環状の第1シール部材204が配置されている。第1シール部材204は可撓性を有し、シールすべき対象の表面に密着可能となっている。上壁102Aの第2ボス201の周囲は、第2ボス201と直交する平板状に形成された第1環状部205となっている。
第3開口145は、第2開口105と略同軸、かつ原燃料タンク102の内側に配置されている。第3開口145の周囲には高オクタン価燃料タンク113の上壁135から上方に突出する円筒形の第3ボス211が形成されている。換言すると、第3開口145は第3ボス211の内孔として形成されている。上壁135の第3ボス211の周囲は、第3ボス211と直交する平板状に形成された第2環状部212となっている。第2環状部212の上面は、第1環状部205の下面と当接している。また、第2環状部212の上面の一部は、上当接部148をなし、第1環状部205の下面に溶着されている。第2環状部212の上当接部148は、第3ボス211を囲むように、環状に形成されている。
第3ボス211は、第2ボス201の内側を上方に向けて延びている。第3ボス211の突出端(上端)は、第2ボス201の内向きフランジ203から下方に離れた位置に配置されている。すなわち、第3ボス211の突出端は、原燃料タンク102内に配置されている。第3ボス211の外径は、第2ボス201の内径よりも小さく形成され、第3ボス211の外周面と第2ボス201の内周面との間に隙間が形成されている。これにより、原燃料タンク102及び高オクタン価燃料タンク113(キャリア111)の寸法誤差や組み付け誤差を許容することができる。第3ボス211の内周面には周方向に延在する係止溝213が凹設されている。係止溝213には、環状の第2シール部材214が装着されている。第2シール部材214は可撓性を有し、シールすべき対象の表面に密着可能となっている。
第2リッド108は、円筒部108Aと、円筒部108Aの一端を閉じる端壁部108Bと、円筒部108Aの外周面から径方向外方に突出し、周方向に延びて環状をなす外向きフランジ108Cとを有する。第2リッド108は、端壁部108Bが上端に位置するように、円筒部108Aが第2開口105及び第3開口145内に挿入される。円筒部108Aの外周面は、第3ボス211の内周面と対向する。第2シール部材214は、円筒部108Aと第3ボス211との間で第3開口145(第3ボス211)の径方向に圧縮され、円筒部108Aと第3ボス211との隙間をシールする。これにより、第3開口145が第2リッド108によって閉塞され、高オクタン価燃料タンク113が閉じられる。
円筒部108Aが第3ボス211に挿入された状態で、外向きフランジ108Cは第1シール部材204を介して第2ボス201の内向きフランジ203と対向する。第2リッド108は、第2ボス201に螺着される第2キャップ217によって、第2ボス201に結合される。第2キャップ217は、第2ボス201を受容可能な円筒部217Aと、円筒部217Aの内面に形成され、第2ボス201の雄ねじ202と螺合する雌ねじ217Bと、円筒部217Aの一端から径方向内向きに突出したキャップ側フランジ217Cとを有する。
第2キャップ217の雌ねじ217Bと第2ボス201の雄ねじ202とが螺合することによって、第2キャップ217は第2ボス201に結合される。第2キャップ217が第2ボス201に対して螺進すると、外向きフランジ108Cはキャップ側フランジ217Cによって第1ボス191側に押圧される。これにより、第1シール部材204は、外向きフランジ108Cと内向きフランジ203との間で、第2開口105(第2ボス201)の軸線方向に圧縮され、外向きフランジ108Cと内向きフランジ203との隙間をシールする。これにより、第2開口105が第2リッド108によって閉塞され、原燃料タンク102が閉じられる。
図3に示すように、第1リッド107には、原燃料ポンプ128と内燃機関184の第1インジェクタ221とを接続する第1燃料ライン222、原燃料ポンプ128の信号線及び電源線を含む第1ケーブル束(不図示)、原燃料タンク102の上部の気相部分と給油管109の上流端部とを接続するブリーザパイプ224、及び原燃料タンク102の上部の気相部分とキャニスタ225とを接続するベーパ管226が貫通している。第1燃料ライン222、第1ケーブル束、ブリーザパイプ224、及びベーパ管226が第1リッド107を貫通する部分は、気密にシールされている。
ブリーザパイプ224は、給油管109を通して給油を行うときに、原燃料タンク102内の気体を給油管109に逃がし、原燃料の原燃料タンク102への流入を促進する。ベーパ管226は、原燃料タンク102内の燃料蒸気をキャニスタ225に逃がし、原燃料タンク102内の圧力を大気圧に維持する。キャニスタ225に送られた燃料蒸気は、キャニスタ225内の活性炭に吸蔵される。キャニスタ225に吸蔵された燃料は、内燃機関184の運転時に吸気通路228の負圧を受けて吸い込まれ、燃焼室において燃焼される。ベーパ管226の原燃料タンク102内における端部には、フロート弁229が設けられている。フロート弁229は、原燃料タンク102内の原燃料の液位に応じて開閉し、ベーパ管226への液体燃料の流入を防止する。
図3、図8及び図9に示すように、フロート弁229は、原燃料タンク102の上部中央部に配置されている。原燃料タンク102の上部中央部は、原燃料タンク内で鉛直位置が最も高い部分であり、原燃料タンク102内の原燃料の液面が最も到達し難くなっている。また、原燃料タンク102の上部中央部は、車両の加減速や旋回等による慣性力によって原燃料が前後左右の側壁102C側に移動するときにも原燃料の液面が到達し難い。前述したように、連通管170はフロート弁229の近傍である原燃料タンク102の上部中央部に配置されている。これにより、連通管170の原燃料タンク102側の端部に、原燃料の液面が到達し難く、連通管170への液体の原燃料の流入が抑制される。
図3に示すように、第2リッド108には、高オクタン価燃料ポンプ129と内燃機関184の第2インジェクタ231とを接続する第2燃料ライン232、高オクタン価燃料ポンプ129の信号線及び電源線を含む第2ケーブル束(不図示)、第3熱交換器123に高温熱媒体を循環させるための媒体輸送管234が貫通している。第2燃料ライン232、第2ケーブル束、及び媒体輸送管234が第2リッド108を貫通する部分は、気密にシールされている。媒体輸送管234は、内燃機関184のウォータジャケットを含む冷却水通路185に接続されており、比較的高温の水が流通する。第2燃料ライン232の第2リッド108よりも第2インジェクタ231側の部分には、燃料中の異物を捕集するストレーナ235が配置されている。
原燃料タンク102内に配置される、燃料循環ポンプ125、分離器117、第1一方向弁164、バッファータンク119、バキュームポンプ126、開閉弁172、第2一方向弁165、第1熱交換器121、第2熱交換器122、ストレーナ175、圧力調整弁176、原燃料ポンプ128、及びフロート弁229、サブフレーム114は、高オクタン価燃料タンク113を一体に含むキャリア111に組み付けられ、組立体を構成する。サブフレーム114は、分離器117及びバキュームポンプ126を介してキャリア111に結合される。キャリア111は原燃料タンク102の内面と係合することによって、原燃料タンク102に対する相対位置が定められている。組立体を構成する各装置は、キャリア111に組み付けられることによって、それぞれの相対位置、及び原燃料タンク102に対する位置が定められている。
上記した燃料供給装置101の製造方法の一例を以下に説明する。最初に、キャリア111を構成する第1部材111A及び第2部材111Bを振動溶着等によって互いに結合し、キャリア111及び高オクタン価燃料タンク113を形成する。次に、第3熱交換器123及び高オクタン価燃料ポンプ129を第3開口145から高オクタン価燃料タンク113の内部に配置する。なお、第1部材111A及び第2部材111Bで第3熱交換器123及び高オクタン価燃料ポンプ129を挟み込んだ後、第1部材111A及び第2部材111Bを互いに結合させてもよい。
次に、高オクタン価燃料タンク113を含むキャリア111に各装置を組み付けて組立体を形成する。このとき、組立体を構成する各装置に付随する導管及び配線も適宜接続する。そして、組立体を挟むように2枚のパリソンを配置し、かつ2枚のパリソンを金型内に配置してブロー成形を行い、原燃料タンク102を成形する。これにより、組立体を内部に備えた原燃料タンク102が形成される。このとき、キャリア111の上当接部148及び下当接部149と、連結部材131とは、原燃料タンク102に溶着される。上当接部148、下当接部149、及び連結部材131は、原燃料タンク102との当接部に複数の微小な凹凸を有する。上当接部148、下当接部149、及び連結部材131の各凹凸は、原燃料タンク102を形成するパリソンに突き刺さり、パリソンの熱を受けて溶融し、パリソンと一体化する。これにより、パリソンが固化するときには、上当接部148、下当接部149、及び連結部材131は原燃料タンク102と一体に結合される。
次に、第1燃料ライン222、第1ケーブル束、ブリーザパイプ224、及びベーパ管226を、第1リッド107を貫通するように配置し、それぞれが第1リッド107を貫通する部分に気密シールを施す。また、第2燃料ライン232、第2ケーブル束、及び媒体輸送管234を、第2リッド108を貫通するように配置し、それぞれが第2リッド108を貫通する部分に気密シールを施す。そして、第1リッド107を第1開口104に取り付けて第1キャップ192によって固定し、第2リッド108を第2開口105及び第3開口145に取り付けて第2キャップ217によって固定する。これにより、燃料供給装置101が構成される。
以上のように構成した燃料供給装置101の作用及び効果について説明する。燃料供給装置101では、原燃料タンク102内の原燃料は、燃料循環ポンプ125によって加圧され、凝縮器118、第1熱交換器121、及び第3熱交換器123を順に通過して分離器117の第1室117Bに送られる。このとき、原燃料は、凝縮器118において高温の高オクタン価燃料の気体と熱交換し、第1熱交換器121において分離器117を通過した高温の低オクタン価燃料と熱交換し、第3熱交換器123において高温熱媒体と熱交換することによって昇温される。
分離器117の第2室117Cは、開閉弁172が閉じられた状態で、バキュームポンプ126が作動することによって減圧される。分離器117では、第2室117Cがバキュームポンプ126の吸引作用によって減圧されたときに、第1室117Bに供給された高温高圧の原燃料から高オクタン価燃料が気体となって分離膜117Aを通過して第2室117Cに捕集される。第2室117Cに捕集された気体の高オクタン価燃料は、凝縮器118に流れ、凝縮器118において燃料循環ポンプ125によって分離器117に送られる原燃料と熱交換し、冷却されて凝縮する。凝縮器118において凝縮した高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク119に流れ、貯留される。
開閉弁172が閉じられ、かつバキュームポンプ126が作動しているときには、第2一方向弁165が閉じられるため、バッファータンク119に貯留された液体の高オクタン価燃料は高オクタン価燃料タンク113に流れることはできない。所定のタイミングで開閉弁172が開き、かつバキュームポンプ126が停止することによって、バッファータンク119の内部と原燃料タンク102の内部とが連通し、バッファータンク119の内部が大気圧になる。バッファータンク119内が大気圧になると、バッファータンク119内の高オクタン価燃料は、重力によって第2一方向弁165を開き、高オクタン価燃料タンク113内に流れる。このようにして、高オクタン価燃料が高オクタン価燃料タンク113に貯留される。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、高オクタン価燃料タンク113はエタノールを主として貯留するエタノールタンクといえる。
分離器117の第1室117Bを通過した低オクタン価燃料は、第1熱交換器121において燃料循環ポンプ125によって分離器117に送られる原燃料と熱交換して冷却され、第2熱交換器122において原燃料タンク102の底壁102Bと熱交換して冷却される。その後、低オクタン価燃料は、ストレーナ175及び圧力調整弁176を通過して原燃料タンク102内に放出され、原燃料タンク102内の原燃料と混合される。
燃料供給装置101では、分離器117を通過する原燃料の総量が増加するにつれて、高オクタン価燃料タンク113に貯留される高オクタン価燃料の量が増加すると共に、原燃料中に含まれる低オクタン価燃料の比率が増加する。燃料循環ポンプ125、バキュームポンプ126及び開閉弁172の制御によって、分離器117を通過する原燃料の量を制御することができる。燃料循環ポンプ125、バキュームポンプ126及び開閉弁172は、高オクタン価燃料タンク113の液位、原燃料中の高オクタン価燃料の濃度、燃料循環ポンプ125の作動継続時間等に基づいて制御されるとよい。
第2実施形態に係る燃料供給装置101は、分離装置112及び高オクタン価燃料タンク113が原燃料タンク102の内部に配置されるため、原燃料タンク102を気密に構成することによって、分離装置112、高オクタン価燃料タンク113、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。
また、原燃料タンク102の骨格部材として機能するキャリア111が、高オクタン価燃料タンク113を形成するため、原燃料タンク102内に内蔵される部品の容積が減少し、原燃料タンク102の小型化が可能になる。また、高オクタン価燃料タンク113は、キャリア111と一体に形成されるため、キャリア111を介して原燃料タンク102に固定され、原燃料タンク102に対する位置が定まる。
キャリア111は、互いに結合される第1部材111A及び第2部材111Bを有するため、内部空間を有する高オクタン価燃料タンク113の形成が容易である。互いに結合される第1部材111A及び第2部材111Bが凹形に形成されているため、高オクタン価燃料タンク113は、比較的大きな容量を確保することができる。
また、第1部材111Aが原燃料タンク102の上壁102Aと当接し、第2部材111Bが底壁102Bと当接するため、原燃料タンク102は内側から支持され、変形が抑制される。一方、第1部材111A及び第2部材111Bは、原燃料タンク102の上壁102A及び底壁102Bの間で挟持され、位置が安定すると共に、結合面の口開きが抑制される。また、第1部材111Aと上壁102Aとの当接部分が溶着され、第2部材111Bと底壁102Bと当接部分が溶着されているため、原燃料タンク102、第1部材111A、及び第2部材111Bの相対位置が一層安定的に維持される。
第2開口105及び第3開口145は、共通の部材である第2リッド108によって開閉されるため、高オクタン価燃料タンク113の開閉操作が容易である。第2実施形態では、第2リッド108と第2ボス201との間をシールする第1シール部材204が圧縮される方向と、第2リッド108と第3ボス211との間をシールする第2シール部材214が圧縮される方向とが異なる。そのため、第2開口105及び第3開口145の相対位置に誤差が生じる場合にも、第1シール部材204は第2リッド108と第2ボス201との間を確実にシールすることができ、第2シール部材214は第2リッド108と第3ボス211との間を確実にシールすることができる。
また、第2実施形態では、分離装置112の内で比較的重量が大きい分離器ユニット120(分離器117及び凝縮器118)とバキュームポンプ126とをサブフレーム114に支持させ、サブフレーム114の基部114Aを平面視においてタンク支持部材301と重なる部分に配置したため、分離器ユニット120及びバキュームポンプ126の荷重がタンク支持部材301に支持され、原燃料タンク102の変形が抑制される。特に、分離器ユニット120、バキュームポンプ126、及びサブフレーム114からなる組立体の重心が、平面視においてタンク支持部材301と重なる部分に配置されているため、これらの荷重がタンク支持部材301に確実に支持される。
サブフレーム114は、剛性が高いことが好ましいため、金属材料から形成されている。金属材料から形成されたサブフレーム114の基部114Aには樹脂材料から形成された連結部材131が装着されているため、連結部材131と原燃料タンク102の底壁102Bとを溶着させることにより、サブフレーム114は原燃料タンク102に固定される。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は第2実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、原燃料タンク102を下方から支持するタンク支持部材301は、帯状部材に限らず、フレーム部材を適用してもよい。タンク支持部材301は、例えば、多角形や円形、溝形、H形との横断面を有する部材を適用することができる。また、タンク支持部材301は、前後に限らず、左右等の任意の方向に延在していてもよい。
また、第2部材111Bは金属から形成されていてもよい。この場合、タンク形成部134の上側結合面と第2部材111Bの下側結合面は、パッキン等を介して互いに締結されるとよい。
また、第2実施形態では、キャリア111の第1部材111Aが高オクタン価燃料タンク113の上半部を形成し、第2部材111Bが高オクタン価燃料タンク113の下半部を形成するようにしたが、第1部材111Aが高オクタン価燃料タンク113の下半部を形成し、第2部材111Bが高オクタン価燃料タンク113の上半部を形成するようにしてもよい。この場合第1部材111Aは下向きに凹み、上方に向けて開口する凹形に形成され、第2部材111Bは上向きに凹み、下方に向けて開口する凹形に形成されるとよい。
また、第2開口105、第3開口145、及び第2リッド108の構成は、図12(A)~図12(C)に示すような第1~第3の変形例に置換することができる。図12(A)に示すように、第1の変形例では、第2リッド108の円筒部108Aの内周面が、第3ボス211の外周面と対向する。第2シール部材214は、円筒部108Aの外周面に形成された環状の係止溝241に支持されている。環状の第2シール部材214は、円筒部108Aの内周面と第3ボス211の外周面との間に配置され、第3開口145の径方向に沿って圧縮される。
図12(B)に示すように、第2の変形例では、第2リッド108の円筒部108Aは、先端側に外径が拡径された拡径部108Dを有する。拡径部108Dの外周面は、第2ボス201の内周面と対向する。環状の第1シール部材204は、拡径部108Dの外周面に形成された環状の係止溝242に支持されている。第1シール部材204は、拡径部108Dの外周面と第2ボス201の内周面との間に配置され、第2開口105の径方向に沿って圧縮される。また、第2リッド108の円筒部108Aの端面は、第3ボス211の端面と対向する。環状の第2シール部材214は、円筒部108Aの端面と第3ボス211の端面との間に配置され、第3開口145の軸線方向に沿って圧縮される。
図12(C)に示すように、第3の変形例では、第2リッド108の外向きフランジ108Cの先端に円筒部108Aと同心状となる第2円筒部108Eが設けられている。第2ボス201は、先端部に外径が縮径された縮径部243を有する。第2円筒部108Eの内周面は、第2ボス201の縮径部243の外周面と対向する。環状の第1シール部材204は、縮径部243の外周面に形成された環状の係止溝244に支持されている。第1シール部材204は、縮径部243の外周面と第2円筒部108Eの内周面との間に配置され、第2開口105の径方向に沿って圧縮される。また、第2リッド108の円筒部108Aの端面は、第3ボス211の端面と対向する。環状の第2シール部材214は、円筒部108Aの端面と第3ボス211の端面との間に配置され、第3開口145の軸線方向に沿って圧縮される。
1...燃料供給装置、2...原燃料タンク、2A...上壁部、2D...底壁部、5...高オクタン価燃料タンク、5A...上壁部、5B...連通管、5C...通路壁部、5D...上端開口(高オクタン価燃料タンク開口)、6...分離器、6A...分離膜、6B...第1室、6C...第2室、7...凝縮器、8...バッファータンク、9...第1熱交換器、10...第2熱交換器、11...燃料循環ポンプ、12...バキュームポンプ、13...原燃料ポンプ、14...第1キャリア、16...高オクタン価燃料ポンプ、17...第3熱交換器、18...第2キャリア、33...開閉弁、37...圧力調整弁、41...フィン、42...ファン、45...内燃機関、46...冷却水通路、47...媒体輸送管(高温媒体輸送管)、50...第1開口、51...第2開口(原燃料タンク開口)、52...第1リッド、53...第2リッド、56...第1燃料ライン、57...第1ケーブル束、58...ブリーザパイプ、60...ベーパ管、64...第2インジェクタ、65...第2燃料ライン(高オクタン価燃料供給管)、66...第2ケーブル束、101...燃料供給装置、102...原燃料タンク(第1燃料タンク)、104...第1開口、105...第2開口、107...第1リッド、108...第2リッド、111...キャリア(骨格部材)、111A...第1部材、111B...第2部材、112...分離装置、113...高オクタン価燃料タンク(第2燃料タンク)、114...サブフレーム(分離装置支持部材)、114A...基部、114B...第1アーム部、114C...第2アーム部、117...分離器、118...凝縮器、119...バッファータンク、120...分離器ユニット、121...第1熱交換器、122...第2熱交換器、123...第3熱交換器、125...燃料循環ポンプ、126...バキュームポンプ(負圧ポンプ)、128...原燃料ポンプ、129...高オクタン価燃料ポンプ、131...連結部材、134...タンク上半部、145...第3開口、148...上当接部、149...下当接部、170...連通管、201...第2ボス、202...雄ねじ、203...内向きフランジ、204...第1シール部材、211...第3ボス、214...第2シール部材、217...第2キャップ217A...円筒部、217B...雌ねじ、217C...キャップ側フランジ、229...フロート弁、300...車体底部、301...タンク支持部材
Claims (12)
- 原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有することを特徴とする燃料供給装置。 - 前記分離器は、分離膜によって区画された2つの部屋を有し、前記部屋の一方に供給される前記原燃料から浸透気化法によって気体の前記高オクタン価燃料を、前記分離膜を透過させて前記部屋の他方に捕集し、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器を更に有することを特徴とする請求項1に記載の燃料供給装置。 - 前記凝縮器は、前記高オクタン価燃料タンクよりも上方に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料供給装置。
- 前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱する加熱器を更に有し、
前記凝縮器は、前記加熱器を通過する前の前記原燃料と前記高オクタン価燃料との間で熱交換させることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の燃料供給装置。 - 前記原燃料タンクの壁部の内面に沿って設けられ、前記分離器を通過した前記低オクタン価燃料と前記壁部との間で熱交換させる熱交換器を更に有することを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか1つの項に記載の燃料供給装置。
- 前記熱交換器が設けられる前記壁部は、前記原燃料タンクの底壁部であることを特徴とする請求項5に記載の燃料供給装置。
- 前記壁部の外面には、フィンが設けられていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の燃料供給装置。
- 前記原燃料タンクは、当該原燃料タンクの上壁部を貫通する原燃料タンク開口と、前記原燃料タンク開口を開閉可能に閉塞するリッドとを有し、
前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンクの上壁部を貫通する高オクタン価燃料タンク開口を有し、
前記高オクタン価燃料タンク開口は、前記原燃料タンク開口と整合するように配置され、前記リッドによって開閉可能に閉塞されていることを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか1つの項に記載の燃料供給装置。 - 前記高オクタン価燃料タンク内の前記高オクタン価燃料を外部に供給するべく、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びる高オクタン価燃料供給管を更に有することを特徴とする請求項8に記載の燃料供給装置。
- 前記高オクタン価燃料タンク内に配置され、前記高オクタン価燃料供給管を介して外部に前記高オクタン価燃料を圧送する高オクタン価燃料ポンプと、
前記高オクタン価燃料ポンプの信号線及び電源線を含み、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びるケーブルとを更に有することを特徴とする請求項9に記載の燃料供給装置。 - 前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱するための高温媒体を流通させるべく、外部から前記リッドを通過して前記高オクタン価燃料タンク内又は前記原燃料タンク内に延びる高温媒体輸送管を更に有することを特徴とする請求項8~請求項10のいずれか1つの項に記載の燃料供給装置。
- 前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンク内の上部の気相部分と前記原燃料タンクの上部の気相部分とを連通する連通路を有することを特徴とする請求項1~請求項11のいずれか1つの項に記載の燃料供給装置。
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