JP5331172B2 - 燃料補給装置およびそのような燃料補給装置を有する自動車 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の、特に、自動車の内燃機関の燃料タンクに燃料を補給するための燃料補給装置、およびそのような燃料補給装置を有する自動車に関する。

本発明は、任意の車両に適用可能であるが、本発明および本発明の基となった課題が、乗用車に関連してより詳細に説明される。

自動車は通常、内燃機関を動かす燃料を収容する燃料容器を自動車内に有する。燃料タンクに配置され、これに接続された燃料補給装置は、燃料タンクに燃料を充填する働きをする。燃料は、燃料管を介して自動車の内燃機関に供給される。燃料タンク内に余分に高いガス圧が発生した場合に燃料タンクをガス抜きできるように、通常、ガス抜き装置（ａ ｖｅｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）が燃料タンクに設けられる。ガス圧は、例えば、燃料の揮発成分が気相に転移した場合に上昇する。このガス抜き装置は、特定のガス圧で開き、特定のガス圧で自動的に再度閉じる圧力維持弁を装備することが多い。さらに、そのようなガス抜き装置は、燃料タンクから放出された排出空気を清浄するフィルタ装置、特に、活性炭素フィルタを有する。したがって、ガス抜き装置には、フィルタ装置および圧力維持弁に起因する特定の流れ抵抗があり、この流れ抵抗は、燃料タンク内の圧力を確実に下げるのをより困難にする。これは、燃料が燃料タンクの給油口接続器に蓄積することがあることから、燃料補給作業時に不利になる。

下記特許文献１は、燃料タンクの内部に設けられ、燃料蒸気を放出する少なくとも２つのガス抜き箇所を有する、均等化容積部のあるガス抜き装置を含む燃料タンクを開示しており、ガス抜き箇所はそれぞれガス抜き部に接続され、ガス抜き開口を有する。所定の開放圧力を有する圧力維持弁は、ガス抜き開口の下流に配置される。そのガス抜き開口が測地学的に高い方にあり、その圧力維持弁が、他のガス抜き箇所の圧力維持弁よりも大きい開放圧力値を有する第１のガス抜き箇所が存在する。他のガス抜き箇所は、それらの圧力維持弁の上流にフロート弁を有し、第１のガス抜き箇所はフロート弁なしで具現化される。しかし、ガス抜き装置の抵抗が大きいために、燃料タンクの内圧が十分な速さで減圧されない場合に、燃料がやはり給油口接続器に蓄積することがあり、その結果として、給油口接続器に配置された燃料ノズルはスイッチが切れ、したがって、燃料補給作業が中断することがこの装置の欠点であると分かった。

独国特許出願公開ＤＥ１０ ２００４ ０１１ １１９Ａ１号明細書

したがって、本発明は、前述の欠点を解決する、改良された燃料補給装置を利用可能にするという目的を根底にもつ。

本発明によれば、この目的は、特許請求項１の特徴を有する燃料補給装置によって、および／または特許請求項１５の特徴を有する自動車によって達成される。

その結果として、燃料を燃料タンクに供給するための給油口接続器と、燃料を給油口接続器から燃料タンクに供給するための組込式燃料供給装置とを有する、内燃機関の、特に、自動車の内燃機関の燃料タンクに燃料を補給する燃料補給装置が提供される。

さらに、そのような燃料補給装置を有する自動車が提供される。

本発明の基本的な考え方は、組込式燃料供給装置を設けることである。前記装置は、燃料を給油口接続器から燃料タンクに能動的に供給する。したがって、燃料供給装置は、燃料タンク内に広がっている超過圧力に抗して燃料を燃料タンクに確実に供給する。したがって、有利にも、燃料が給油口接続器に蓄積することなしに、燃料タンクのより素速くかつ汚れることのない燃料給油作業が可能である。

従属請求項は、特許請求項１で規定した燃料補給装置の有益な改善および改良を含む。

一発展形態によれば、燃料補給装置は、燃料補給装置の統合された構造、ひいてはコスト効率のよい構造を保証する燃料タンクを有する。

１つの好ましい改良によれば、燃料供給装置が給油口接続器に組み込まれ、これは、燃料供給装置を燃料補給装置に有利に統合し、設置空間を大幅に節約する。

１つのさらに好ましい改良によれば、給油口接続器は、基本的に、中空円筒の断面形状を有し、燃料供給装置は、給油口接続器の断面のほぼ中心に配置される。これは、燃料が燃料供給装置を一様に流れることを可能にする。

１つの好ましい発展形態によれば、燃料供給装置は燃料タンクに組み込まれる。これは、空間をきわめて節約した燃料供給装置の統合を可能にする。

１つのさらに好ましい例示的な実施形態によれば、燃料供給装置の供給容量は、燃料ノズルの供給容量よりも大きく、その結果として、燃料が給油口接続器内に蓄積するのを確実に防止する。

１つのさらに好ましい発展形態によれば、燃料補給装置は、燃料供給装置のスイッチを入れたり、または切ったりする開閉装置を有し、この開閉装置は、燃料供給装置が動き続けるのを防止する。これは、燃料供給装置を動かすための所要エネルギを少なくする。

さらに好ましい実施形態によれば、開閉装置は、燃料ノズルが給油口接続器の給油口部分の少なくとも特定の部分に保持された、燃料補給装置の第１の使用状態と、燃料ノズルが給油口接続器の給油口部分から取り出された、燃料供給装置の第２の使用状態とを検出するように設計される。これは、燃料補給作業が現在行われているかどうか、または、前記作業がすでに終了したかどうかを確実に検出することを可能にする。

さらに好ましい発展形態によれば、開閉装置は、燃料ノズルが給油口接続器の給油口部分によって少なくとも特定の部分に保持されている場合にのみ、燃料供給装置のスイッチを入れるように具現化される。その結果として、燃料供給装置は、燃料補給作業が行われているときにのみ作動し、それにより、有利にも、燃料供給装置の所要エネルギが少なくなる。

さらに好ましい例示的な実施形態によれば、開閉装置は、燃料タンクの内圧を測定するためのセンサユニットを有し、開閉装置は、センサユニットによって測定された燃料タンクの内圧が所定の圧力しきい値を超えた場合にのみ、燃料供給装置のスイッチを入れるように具現化される。これは、燃料供給装置が、所定の圧力しきい値からのみ始動するようにスイッチを入れられるので、燃料供給装置の所要エネルギがさらに少なくなるのを可能にする。

さらに好ましい発展形態によれば、燃料供給装置は、電気燃料ポンプとして、特に、流動ポンプ（ａ ｆｌｏｗ ｐｕｍｐ）または容量型ポンプ（ａ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｕｍｐ）として具現化される。これは、燃料供給装置の確実な動作を可能にする。

さらに好ましい実施形態によれば、燃料タンクおよび給油口接続器は一体とされる。これは、燃料補給装置の特に単純でコスト効率のよい製造を可能にする。

さらに好ましい発展形態によれば、燃料タンクは、燃料タンク内の超過圧力を減圧するためのガス抜き装置を有し、このガス抜き装置は、燃料補給作業をより容易にし、燃料補給作業後に超過圧力が確実に減圧されることを保証する。

１つの好ましい実施形態によれば、燃料タンクは、給油高さ制限装置を、特に、燃料タンクが燃料で完全に満たされた場合にガス抜き装置を閉じるように設計された給油高さ制限弁を有する。これは、燃料がガス抜き装置に浸入し、ガス抜き装置を損傷するのを確実に防止し、かつ／または燃料が周囲環境に入るのを防止する。

本発明が、例示的な実施形態に基づき、また、添付した図面の概略図を参照して、下記にさらに詳細に説明される。

本発明の好ましい例示的な実施形態による燃料補給装置の図面である。 図１による燃料補給装置を有する自動車の図面である。

図面の図において、同じ参照符号は、別途規定しない限り、同一の、または機能上同一の部品を示す。

図１は、自動車の内燃機関の燃料タンク２に燃料を補給する燃料補給装置１の好ましい実施形態を示している。燃料補給装置１は、燃料タンク２に燃料を供給するための給油口接続器５を有する。給油口接続器５は、中空円筒の断面形状を有するのが好ましい。給油口接続器５はまた、燃料ノズル７を少なくとも特定の部分に保持するための給油口部分６として具現化された第１の端部部分６と、接続部分８として具現化され、給油口接続器５と燃料タンク２との間を接続するように働く第２の端部部分８とを有する。

燃料補給装置１はまた、燃料を収容する内部空間９を含む、例えば、直角平行六面体形状の燃料タンク２を有するのが好ましい。燃料タンク２の外形は、燃料タンク２が、自動車の既存の設置空間に合うように具現化されるのが好ましい。したがって、燃料タンク２は、複雑な３次元形状を有することもある。給油口接続器５および燃料タンク２は一体化して具現化されるのが好ましい。燃料タンク２および／または給油口接続器５は、例えば、プラスチック材料または金属材料で具現化される。

燃料補給装置１は、例えば、燃料を給油口接続器５から燃料タンク２に供給する組込式燃料供給装置１０を有する。燃料供給装置１０の供給容量は、燃料ノズル７の供給容量よりも大きいのが好ましい。燃料供給装置１０は、電気燃料ポンプ１０として、特に、流動ポンプ１０または容量型ポンプ１０として具現化されるのが好ましい。燃料補給装置１の１つの好ましい例示的な実施形態では、燃料供給装置１０は給油口接続器５に組み込まれ、燃料供給装置１０は、例えば、給油口接続器５の断面のほぼ中心に配置される。燃料供給装置１０は、接続部分８の領域に設けられるのが好ましい。燃料補給装置１は、例えば、燃料供給装置受け具１１を有する。燃料供給装置１０を支持する燃料供給装置受け具１１は、給油口接続器５の一体部品とすることができる。給油口接続器５の中心軸１２は、燃料供給装置１０の駆動軸１３に対して平行に、特に、同一線上に向けられるのが好ましい。燃料供給装置１０は、燃料が、すべての側面で燃料供給装置を囲んで流れ、適切な場合、さらに燃料供給装置を貫流するように配置されるのが好ましい。駆動軸１３は、燃料を供給する燃料供給手段３３、例えば、インペラホイール３３を支持している。燃料補給装置１のさらに好ましい実施形態では、燃料供給装置１０は燃料タンク２に組み込まれる。

燃料補給装置１は、燃料供給装置１０のスイッチを入れるか、または切るための開閉装置１４を有する。開閉装置１４は、例えば、給油口接続器５の給油口部分６の領域に配置され、燃料ノズル７が給油口部分６によって少なくとも特定の部分に受け入れられた場合に、状態に合わせてそのスイッチを切り換え、燃料ノズル７が給油口部分６から取り出された場合に、状態に合わせて再度そのスイッチを切り換える開閉手段１５を有する。開閉装置１４はまた、燃料供給装置を電源１８に電気的に接続する２つの電線１６、１７を有する。電線１６は、この場合に、例えば、電源１８のマイナス極に接続された接地線１６として具現化される。電源１８は、例えば、自動車のスタータバッテリ１８として具現化される。開閉手段１５は、この場合、燃料ノズル７が給油口部分６によって少なくとも特定の部分に受け入れられるか、またはそこから取り出された場合に、２つの電線１６、１７の一方、特に電線１７を接続するか、または切断するように設計されている。したがって、開閉装置１４は、燃料ノズルが給油口接続器５の給油口部分６の少なくとも特定の部分に保持された、燃料補給装置１の第１の使用状態と、燃料ノズル７が給油口接続器５の給油口部分６から取り出された、燃料補給装置１の第２の使用状態とを検出するように設計されている。開閉手段１５を有する開閉装置１４は、例えば、燃料ノズル７が給油口接続器５の給油口部分６によって少なくとも特定の部分に保持されている場合にのみ、燃料供給装置のスイッチを入れる。

開閉装置１４はまた、例えば、燃料タンク２内の内圧ｐ_ｉを測定する、オプションのセンサユニット１９を有する。燃料タンクの内圧ｐ_ｉは、基本的に、気化した燃料のガス圧で決まる。センサユニット１９は、燃料タンク２の内部空間９に配置されるのが好ましい。センサユニット１９は、例えば、所定の圧力しきい値に達した場合に電気接点を閉じ、再度しきい値未満になった場合に電気接点を切断するように具現化される。センサユニット１９は、例えば、電線１７の電気接点を遮断するか、または閉じるために設けられている。開閉装置１４は、例えば、好ましくは、燃料ノズル７が給油口接続器５の給油部分６によって少なくとも特定の部分に保持され、かつセンサユニット１９によって測定された燃料タンクの内圧ｐ_ｉが、所定の圧力しきい値を超える場合にのみ、燃料供給装置のスイッチを入れるように具現化される。

燃料タンク２はまた、例えば、燃料タンク２内の超過圧力を減圧するためのガス抜き装置２０を有する。ガス抜き装置２０は、例えば、燃料タンク２のカバー領域２１に配置される。ガス抜き装置２０は、燃料タンク２のカバー領域２１にガス抜き開口２２を形成し、そのガス抜き開口２２は、ガス抜きパイプ２３に接続されている。ガス抜きパイプ２３は、周囲環境に向けて燃料タンク２をガス抜きする働きをする。ガス抜きパイプ２３は、例えば、燃料タンク２内を最小圧力に保つための圧力維持弁２４と、揮発燃料成分を捕捉するためのフィルタ装置２５とを有する。フィルタ装置２５は、例えば、活性炭素フィルタ２５として具現化される。

燃料タンク２は、カバー領域２１に配置された給油高さ制限装置２６を有するのが好ましい。給油高さ制限装置２６は、例えば、燃料タンク２が燃料で完全に満たされた場合に、ガス抜き装置２０を閉じるように設計された燃料高さ制限弁２６として具現化される。このために、給油高さ制限弁２６は、例えば、浮き２７と、その浮き２７に連結された、好ましくは板状の弁本体２８とを有する。浮き２７は、例えば、給油高さ制限装置２６の弁かご２９に配置される。弁かご２９は、燃料がそこを通って弁かご２９に流入できる開口を有するのが好ましい。燃料タンク２の内部空間９の燃料高さ３２が十分に高い場合、浮き２７は燃料に浮かび、弁本体２８は、ガス抜き装置２０のガス抜き開口２２を閉じる。

さらに、燃料管３１を用いて燃料を内燃機関に供給するための燃料ポンプ３０が、燃料タンク２の内部空間９に形成されるのが好ましい。

図１によるような燃料補給装置１のない燃料タンクを機能させる方法を下記に簡単に説明する。燃料は、燃料ノズルから給油口接続器を通って燃料タンクに流れる。気化した燃料のために、ガス圧が燃料タンクの内部空間に発生し、燃料タンク内で超過圧力まで上昇する。この超過圧力は、通常ガス抜き装置を介して減圧される。しかし、圧力維持弁およびフィルタ装置があるために、ガス抜き装置は特定の流れ抵抗を呈し、さらに、圧力維持弁にはある程度の慣性があるので、燃料タンクの内部空間の超過圧力は、十分な速さで減圧することができない。すなわち、燃料タンクの内部空間に広がった燃料タンク内圧は、燃料を燃料ノズルの方向に給油口接続器まで押し戻す。燃料が燃料ノズルのところまで逆流すると、燃料ノズルは即座にスイッチを切る。その結果として、燃料補給作業が中断され、改めて開始しなければならない。

図１による燃料補給装置１の機能を下記に説明する。燃料ノズル７が給油口接続器５の給油口部分６に導入される。開閉装置１４は、燃料ノズル７が給油口部分６によって少なくとも特定の部分に保持されたことを検知し、燃料供給装置１０のスイッチが入る。

燃料補給装置１がオプションのセンサユニット１９を有する場合、燃料タンク２の内部空間９の燃料タンク内圧ｐ_ｉが所定の圧力しきい値を超えるまで、燃料供給装置１０にはスイッチが入らない。この場合に、所定の圧力しきい値は、燃料が給油口接続器５まで押し戻される前に、開閉装置１４が燃料供給装置１０のスイッチを入れるように設定される。燃料ノズル７は、燃料を給油口接続器５に供給し、燃料供給装置１０は、燃料タンク２内に広がった内圧ｐ_ｉに抗して、燃料を給油口接続器５から燃料タンク２に供給する。その結果、燃料タンク内に広がった内圧ｐ_ｉはさらに上昇するが、前記内圧ｐ_ｉは、ガス抜き装置２０を通して次第に減圧される。

したがって、燃料タンク２内に広がった内圧ｐ_ｉとは関係なく、燃料を快適に補給することが可能である。給油口接続器５まで押し戻された燃料によって、燃料補給作業が早期に中断されることはない。燃料タンク２の内部空間９の燃料高さ３２が、給油高さ制限装置２６がガス抜き装置２０を閉じるまで上昇した場合、給油口接続器５内の燃料は燃料ノズル７のところまで蓄積し、燃料ノズル７はスイッチが切れる。燃料ノズル７は給油口部分６から取り出され、燃料供給装置１０は、開閉装置１４を用いて再度スイッチが切られる。内部空間９に広がった燃料タンク内圧ｐ_ｉは、ガス抜き装置２０を通して減圧される。

図２は、内燃機関３および上記のタイプの燃料補給装置１を備えた自動車４を示している。燃料補給装置１は、燃料タンク２に内燃機関３用の燃料を補給する働きをする。

１ 燃料補給装置
２ 燃料タンク
３ 内燃機関
４ 自動車
５ 給油口接続器
１０ 燃料供給装置

Claims (13)

1. 自動車（４）の内燃機関（３）の燃料タンク（２）に燃料を補給するための燃料補給装置（１）であって、
   前記燃料タンク（２）に燃料を供給するための給油口接続器（５）であって、中空円筒形状を有し、第１の端部部分（６）で燃料ノズル（７）が挿入され、第２の端部部分（８）で前記燃料タンク（２）と接続する給油口接続器（５）と、
   燃料を前記給油口接続器（５）から前記燃料タンク（２）に供給し、前記第２の端部部分（８）で前記給油口接続器（５）に組み込まれた組込式燃料供給装置（１０）と、
   を有する燃料補給装置。
2. 前記燃料タンク（２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料補給装置。
3. 前記給油口接続器（５）は、基本的に、中空円筒の断面形状を有し、前記燃料供給装置（１０）は、前記給油口接続器（５）の前記断面のほぼ中心に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料補給装置。
4. 前記燃料供給装置（１０）の供給容量は、前記燃料ノズル（７）の供給容量よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
5. 前記燃料供給装置（１０）のスイッチを入れるか、またはスイッチを切るための開閉装置（１４）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
6. 前記開閉装置（１４）は、前記燃料ノズル（７）が前記給油口接続器（５）の給油口部分（６）の少なくとも特定の部分に保持される、前記燃料補給装置（１）の第１の使用状態と、前記燃料ノズル（７）が前記給油口接続器（５）の前記給油口部分（６）から取り出された、前記燃料補給装置の第２の使用状態とを検出するように設計されることを特徴とする、請求項５に記載の燃料補給装置。
7. 前記開閉装置（１４）は、前記燃料ノズル（７）が前記給油口接続器（５）の前記給油口部分（６）によって少なくとも特定の部分に保持されている場合にのみ、前記燃料供給装置（１０）のスイッチを入れるように具現化されることを特徴とする、請求項６に記載の燃料補給装置。
8. 前記開閉装置（１４）は、燃料タンク内圧（ｐｉ）を測定するためのセンサユニット（１９）を有し、前記開閉装置（１４）は、前記センサユニット（１９）によって測定された前記燃料タンク内圧（ｐｉ）が所定の圧力しきい値を超えた場合にのみ、前記燃料供給装置（１０）のスイッチを入れるように具現化されることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
9. 前記燃料供給装置（１０）は、流動ポンプ（１０）または容量型ポンプ（１０）として具現化されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
10. 前記燃料タンク（２）および前記給油口接続器（５）は一体とされることを特徴とする
    、請求項２〜９のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
11. 前記燃料タンク（２）は、前記燃料タンク内の超過圧力を減圧するためのガス抜き装置（２０）を有することを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の燃料補給装置。
12. 前記燃料タンク（２）は、燃料タンク（２）が燃料で完全に満たされた場合に、前記ガス抜き装置（２０）を閉じるように設計された給油高さ制限弁（２６）を有することを特徴とする、請求項１１に記載の燃料補給装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の燃料補給装置（１）を有する自動車（４）。

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