(57)【要約】  本発明は、動力車両を駆動する内燃機関に供給を行うための低温タンクと、低温タンクからのボイルオフガスを燃焼させるための装置とを備え、内燃機関に排ガス触媒装置を備えた排ガス装置が付設されている動力車両に関する。ボイルオフガスを非燃焼状態で、または燃焼状態で、特に排ガス触媒装置の上流側で内燃機関排ガス装置内へ誘導する。有利には、周囲空気および／または動力車両の燃料供給装置からの掃気空気をエゼクタ作用により吸引するガス管内へボイルオフガスをノズルによりエゼクタ方式で誘導する。この場合、内燃機関の作動中にガスがガス管から内燃機関排ガス装置内へ吸引されるようにガス管は内燃機関排ガス装置に開口している。ボイルオフガスを独自の燃焼装置内で燃焼させ、その排熱の少なくとも一部を内燃機関排ガス装置と特に該内燃機関排ガス装置内に設けられている排ガス触媒装置とに供給する。
2005515355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力車両を駆動する内燃機関に供給を行うための低温タンクと、低温タンクからのボイルオフガスを燃焼させるための装置（７，６）とを備え、内燃機関に排ガス触媒装置（６）を備えた排ガス装置（５）が付設されている動力車両において、
ボイルオフガスを排ガス触媒装置（６）の付近で内燃機関排ガス装置（５）内へ誘導するようにしたことを特徴とする動力車両。
【請求項２】
ボイルオフガスを非燃焼状態で、または燃焼状態で、排ガス触媒装置（６）の上流側で内燃機関排ガス装置（５）内へ誘導し、または排ガス触媒装置（６）内へ誘導することを特徴とする、請求項１に記載の動力車両。
【請求項３】
周囲空気および／または動力車両の燃料供給装置からの掃気空気をエゼクタ作用により吸引するガス管（２）内へボイルオフガスをノズル（１）によりエゼクタ方式で誘導することを特徴とする、請求項１または２に記載の動力車両。
【請求項４】
内燃機関の作動中にガスがガス管（２）から内燃機関排ガス装置（５）内へ吸引されるようにガス管（２）が内燃機関排ガス装置（５）に開口していることを特徴とする、請求項３に記載の動力車両。
【請求項５】
ボイルオフガスを独自の燃焼装置（７）内で燃焼させ、その排熱の少なくとも一部を内燃機関排ガス装置（５）と特に該内燃機関排ガス装置（５）内に設けられている排ガス触媒装置（６）とに供給することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の動力車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力車両を駆動する内燃機関に供給を行うための低温タンクと、低温タンクからのボイルオフガスを燃焼させるための装置とを備え、内燃機関に排ガス触媒装置を備えた排ガス装置が付設されている動力車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
背景技術としては、特許文献１以外に特に特許文献２を指摘する。
【０００３】
最近特に注目されている動力車両駆動用燃料、たとえば水素、天然ガス等は、液化すれば、よってかなり冷却すれば実際に貯留できるので比較的有利である。しかしながら、低温燃料貯留の場合、実際にはわずかながら少量の液状燃料が絶えず蒸発している。その際いわゆるボイルオフガスが生成される。その結果、特に燃料消費装置が作動していない場合、すなわち特に内燃機関が停止している場合、タンク内圧が上昇する。安全上の理由から、弁を開くことによってこの圧力を制限する必要がある。一般には、前記弁を内設した放出管を介してボイルオフガスを周囲に放出させる。これ以外に、ボイルオフガスを中間貯留し、低温燃料としての液状天然ガスを触媒により酸化する方式の方法が前記特許文献２から知られている。
【０００４】
基本的には、（燃焼可能な）ボイルオフガスを単純に周囲に放出させるよりも、ボイルオフガスを燃焼させる（これには触媒により酸化させることも含まれる）ほうが好ましい。ボイルオフガスをたとえば触媒装置内或いは他の適当な装置内で燃焼させると、動力車両の作動信頼性が向上するばかりでなく、特にボイルオフガスの燃焼または酸化時に生じるエネルギー或いは熱量の少なくとも一部を活用すれば、動力車両のエネルギー収支をも少なくともわずかながら改善させることができる。
【０００５】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第４１０３６６８Ａ１号公報
【特許文献２】欧州特許第０７４５４９９Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この意味で好ましい処置を提示することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するため、本発明は、ボイルオフガスを排ガス触媒装置の付近で内燃機関排ガス装置内へ誘導するようにしたことを特徴とするものである。この場合、ボイルオフガスを非燃焼状態で、または燃焼状態で、排ガス触媒装置の上流側で内燃機関排ガス装置内へ誘導し、または排ガス触媒装置内へ誘導するのが有利である。他の有利な構成は他の従属項に記載されている。
【０００８】
本発明によれば、ボイルオフガスの燃焼時或いは一般的に言って酸化時に自由になる熱量は内燃機関の排ガス装置に供給され、その際特にこの排ガス装置内に設けられている排ガス触媒装置、すなわち排ガス有害成分用のコンバータがこのエネルギー供給を受ける。公知のように、この種の排ガス触媒装置は、内燃機関の比較的大きな排ガス流を処理する以前の段階で、すなわち排ガス中に含まれている主要な有害物質をコンバートする以前の段階では、ある一定の最低温度を有していなければならない。
【０００９】
いま、動力車両の内燃機関の排ガス触媒装置が内燃機関の停止段階でボイルオフガスの酸化により、或いは酸化したボイルオフガスに含まれている熱量により散発的に再三加熱されたとすると、内燃機関の始動前の時間的に長くない時点ですでに排ガス触媒装置が加熱されて作動準備状態を完了するという可能性が少なくとも存在する。
【００１０】
この場合、内燃機関排ガス触媒装置の散発的な所望の加熱は、燃焼したボイルオフガスにより、或いは一般的に言って酸化したボイルオフガスにより種々の態様で行うことができる。すなわちボイルオフガスを独自の燃焼装置内で燃焼させて、この燃焼装置から出る熱いガス流を内燃機関排ガス触媒装置付近で内燃機関排ガス装置内へ誘導することができる。その結果、ガス流に含まれている熱量の少なくとも一部は排ガス触媒装置に対し放出される。これは放射または熱伝導によって行うことができるが、対流によっても行うことができ、特にガス流が排ガス触媒装置自身を通過するように案内される場合に効果的である。この場合、ボイルオフガス用の前記燃焼装置は触媒ベースで作動することができ、すなわち同様に触媒コンバータの形態で構成することができる。他方択一的に、均一火炎で作動してもよい。
【００１１】
択一的に、内燃機関排ガス触媒装置自身がボイルオフガス用の燃焼装置を形成するようにしてもよい。すなわちボイルオフガスは内燃機関の排ガス触媒装置内で触媒により燃焼または酸化する。この場合排ガス触媒装置は所望どおりに加熱されるが、これには、ボイルオフガスを燃焼させるための独自の触媒装置を必要としないという更なる重要な利点がある。この場合効果的なコンバートまたは無炎燃焼が得られるように、ボイルオフガスが排ガス触媒装置の一部領域のみを通過するように誘導して、この一部領域を迅速に必要な作動温度にもたらすようにしてもよい。なお排ガス触媒装置の一部領域とは、内燃機関の排ガスの流動方向に見たときの触媒装置の一部領域であり、或いはこれに対し横方向に見たときの一部領域であり、すなわちボイルオフガスが排ガス触媒装置の一部横断面のみを付勢するということである。
【００１２】
これに関連して、冒頭で述べた特許文献１を指摘しておく。というのは、この公知の従来技術は、内燃機関排ガス触媒装置にたとえば水素を供給して、内燃機関の始動後排ガス触媒装置を迅速にその作動温度へもたらすことをすでに教示しているからである。この場合水素は、内燃機関の排ガス中に含まれている水からいわばオンボードで得られる。しかしながら、この公知の従来技術は本発明とは全く異なる問題を課題としている。
【００１３】
ボイルオフガスが独自の燃焼装置内で燃焼すると、その際に生じる排熱はこの燃焼装置から排出されるガス流だけを介してばかりでなく、さらに熱伝導によっても内燃機関排ガス装置に供給され、特にその中に設けられている排ガス触媒装置に供給される。最も簡単なケースでは、このために前記燃焼装置は内燃機関排ガス触媒装置と適当に熱伝導結合されている。
【００１４】
本発明の他の有利な構成では、周囲空気および／または動力車両の燃料供給装置からの掃気空気をエゼクタ作用により吸引するガス管内へボイルオフガスをノズルによりエゼクタ方式で誘導する。このガス管は直接内燃機関の排ガス装置に開口していてよく、或いはそれ以前にボイルオフガス用の前記燃焼装置に開口していてもよい。この場合エゼクタ状の構成により、ボイルオフガス以外に、ボイルオフガスを酸化または燃焼させるために十分な空気または酸素が、別個のいわゆる燃焼装置内において、或いは内燃機関排ガス触媒装置内において存在することが可能になる。
【００１５】
いわゆるエゼクタ作用により、動力車両の燃料供給装置からいわゆる掃気空気が引き出され、或いは搬送されるのが特に有利である。この種の掃気空気システムは、ガス状の燃料がわずかに漏れて何らかの絶縁カバー等に集積し、そこで点火性混合気が形成されるのを阻止するために、動力車両の低温タンク装置に設けられる。ノズルから適宜前記ガス管内へ侵入するボイルオフガスによって吸引放射原理により搬送される掃気空気を適宜案内することにより、前記わずかな漏れはボイルオフガスと共に前記燃焼装置内に達し、この燃焼装置内で燃焼または酸化する。
【００１６】
したがって、掃気空気流に対し独自の搬送装置が必要ないので有利である。この利点は、内燃機関の作動中にガスがガス管から内燃機関の排ガス流によって内燃機関排ガス装置内へ吸引されるようにガス管が内燃機関排ガス装置に開口している場合にも特に効果的である。したがって、内燃機関が作動している場合も（通常はボイルオフガスは生じない）掃気空気流を搬送することができる。すなわちこのような場合も、燃料供給装置で生じた漏れが吸込まれて適宜処理され、すなわち前記燃焼装置内および／または排ガス触媒装置内で燃焼することが保証されている。したがって、燃料供給装置内または低温タンクシステム内で漏れが生じた場合の処理は、内燃機関が停止している場合も作動している場合も保証されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。添付の図には、本発明の有利な実施形態が原理的に図示されている。なお、全図において同一の構成要素には同一の符号を付した。
【００１８】
動力車両の低温タンクは、動力車両を駆動する内燃機関（図示せず）のために燃料を蓄積するためのもので、図には図示していない。低温タンクシステム（実質的に通常の構成である）の周辺部の構成も詳細に図示していないが、ただし符号１でノズルが図示されている。ノズル１からは、基本的に知られている、低温タンクシステムのいわゆるボイルオフガスを、（図示していない適当な弁によって制御して）ガス管２内へ流出させることができる。
【００１９】
原理的に図示したように、ノズル１はガス管２に対しエゼクタが形成されるように配置されている。このエゼクタによりガス管２の分岐管３，４から周囲空気と低温タンクシステムのいわゆる掃気空気をもガス管２内へ吸引させることができる（これに関しては前述の詳細な説明を参照）。ガス管２は最終的に動力車両内燃機関の排ガス装置５に開口しており、図１と図３に図示した実施形態では、（内燃機関の排ガス９の流動方向に見て）通常のごとく排ガス９内に設けられている排ガス触媒装置６の上流側に開口している。排ガス触媒装置６は内燃機関の排ガス流９の有害成分を変質させるために用いる。
【００２０】
図１と図２の実施形態では、ガス管２内にしてノズル１のエゼクタ状開口部と排ガス装置５内への開口部位との間にボイルオフガス用（および前記掃気空気内にあるガス状燃料用）の燃焼装置７が設けられているのに対し、図３と図４の実施形態ではこの種の燃焼装置は設けられていない。後者の両実施形態では、ボイルオフガスは排外触媒装置６自身の中で燃焼され、またはより高い原子価へ酸化される。図３の実施形態によれば、排ガス触媒装置６の、適当な触媒でコーティングした担持体全体を、ボイルオフガスが貫流する。他方図４の実施形態によれば、排ガス流９の流動方向に見て後方にあって触媒でコーティングした第２の担持体６ｂだけにボイルオフガスが供給される。その上流側にある前部触媒担持体６ａはボイルオフガスで付勢されない。したがって、後部担持体６ｂで自由になる熱は、前部担持体６ａに対し熱を放出することなく、後部担持体６ｂを集中的に加熱する。
【００２１】
ボイルオフガス用の燃焼装置７を備えた図１および図２の実施形態では、排ガス触媒装置６は実質的に、燃焼装置７から流出するガス流（矢印１０）を含んでいる熱量によって加熱される。図１によれば、このガス流は排ガス触媒装置６または触媒コーティングしたその担持体６ａ，６ｂを貫流するが、図２の変形実施形態では、ガス流１０は（内燃機関排ガス流９の方向に見て）排ガス触媒装置６の下流側で排ガス装置５内へ誘導されるので、ガス流１０の放射熱だけが、或いは、排ガス装置５の壁に対し放出された熱だけが、排ガス触媒装置６に供給される。
【００２２】
燃焼装置７を備えたこれら両実施形態の場合、燃焼装置７は補助的に（または付加的に）排ガス触媒装置６と熱伝導結合している。これを図では二重矢印８で示した。したがって、排ガス触媒装置６は燃焼装置７を予め加熱することができ、よって燃焼装置７が触媒ベースで作動する場合には、その作動準備を確保することができる。これは特に二価の動力車両、すなわち複数種類の燃料で作動可能な動力車両において、ガソリン等で作動している間にボイルオフガスが低温タンクから生じる場合に重要である。なお、図１の実施形態において、燃焼装置７内で酸化しなかったボイルオフガスを下流側に配置した排ガス触媒装置６で燃焼させることができる。
【００２３】
図１、図３、図４の実施形態の場合、ボイルオフガスの燃焼の際に自由になる反応熱は排ガス触媒装置６を予め加熱させる。これにより排ガス触媒装置６は、内燃機関が冷間始動する場合により迅速にその作動温度に達することができ、その結果内燃機関の有害物質の放出が減少する。他方、図２の実施形態の場合もボイルオフガスの燃焼によって排ガス触媒装置６が加熱される。この場合このシステムは、低温タンクシステムにおいて実質的に不可避の漏れを、内燃機関の停止時にも作動中にも吸引放射原理だけで取り去ることができ、前述のように処理することができる。したがって、このために独自のエネルギー供給（たとえば別個のファン）を必要としない。また、動力車両の低温タンクシステムのボイルオフガスのためのいわゆるボイルオフ活用手段または燃焼装置７を、動力車両を駆動する内燃機関の排ガス装置５に併設することにより、燃焼装置７に対し（またはボイルオフ活用手段に対し）補助的な排ガス管は必要ない。なお、特許請求の範囲の内容を逸脱しなければ、以上の説明とは異なる多数の変形実施形態も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】動力車両のボイルオフガスのための独自の燃焼装置、一般的にはいわゆるボイルオフガス活用手段を備えた第１実施形態を示す図である。
【図２】動力車両のボイルオフガスのための独自の燃焼装置、一般的にはいわゆるボイルオフガス活用手段を備えた第２実施形態を示す図である。
【図３】ボイルオフガスを内燃機関の排ガス触媒装置内でコンバートまたは酸化（よって燃焼）させるための第３実施形態を示す図である。
【図４】ボイルオフガスを内燃機関の排ガス触媒装置内でコンバートまたは酸化（よって燃焼）させるための第４実施形態を示す図である。
【図１】
2005515355.tif 000003
【図２】
2005515355.tif 000004
【図３】
2005515355.tif 000005
【図４】
2005515355.tif 000006
【国際調査報告】
2005515355.tif 000007
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2005515355.tif 000009
2005515355.tif 000010
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