(57)【要約】  本発明は、燃料タンクと、該燃料タンクから逃げ出した燃料蒸気を貯蔵するための燃料蒸気貯蔵器と、該燃料蒸気貯蔵器から燃料蒸気を再生段階の間に内燃機関の吸気経路内に案内するために、燃料蒸気貯蔵器と吸気経路との間に設けられた接続管路と、該接続管路内に配置された弁と、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路と、該通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを備えた内燃機関に関する。燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に掃気エアポンプが配置されており、該掃気エアポンプが、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニット内に組み込まれている。こうして、吸気経路から負圧が全く提供されないかもしくは少ない負圧しか提供されない場合でさえ、燃料蒸気貯蔵器の特に効果的な掃気もしくは再生が達成される。
2013545933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、該内燃機関が、燃料タンクと、該燃料タンクから逃げ出した燃料蒸気を貯蔵するための燃料蒸気貯蔵器と、該燃料蒸気貯蔵器から燃料蒸気を再生段階の間に内燃機関の吸気経路内に案内するために、燃料蒸気貯蔵器と吸気経路との間に設けられた接続管路と、該接続管路内に配置された弁と、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路と、該通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを備えており、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に、燃料蒸気貯蔵器の浄化のために該燃料蒸気貯蔵器に掃気空気を圧送する掃気エアポンプが配置されている内燃機関において、掃気エアポンプが、燃料蒸気貯蔵器（２）への通気を制御するための弁ユニット（２０）内に組み込まれていて、該弁ユニット（２０）と共に１つの共通のハウジングを有しており、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニット（２０）の、通気管路（１０）内への掃気空気供給を制御する弁体（１３）の延長線上に配置されていることを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
掃気エアポンプが、付加的に燃料蒸気貯蔵器（２）のガス抜きを制御するために働く弁ユニット（２０）内に組み込まれている、請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
掃気エアポンプが、駆動装置として電動モータ（２２）を有している、請求項１または２記載の内燃機関。
【請求項４】
弁ユニット（２０）が、燃料タンクをガス抜きするために、弁体（１３）を弁座（１６）から機械的に離反させる制御エレメント（１７）を付加的に有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の内燃機関。
【請求項５】
掃気エアポンプが、ラジアルポンプとして形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関。
【請求項６】
ラジアルポンプの羽根車（２１）が、弁ユニット（２０）の制御エレメント（１７）の直径にほぼ相当する直径を有している、請求項５記載の内燃機関。
【請求項７】
掃気エアポンプが、燃料タンク（１）への通気および燃料タンク（１）のガス抜きを制御するための自然真空漏れ検出（ＮＶＬＤ）システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている、請求項２から６までのいずれか１項記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関であって、該内燃機関が、燃料タンクと、該燃料タンクから逃げ出した燃料蒸気を貯蔵するための燃料蒸気貯蔵器と、該燃料蒸気貯蔵器から燃料蒸気を再生段階の間に内燃機関の吸気経路内に案内するために、燃料蒸気貯蔵器と吸気経路との間に設けられた接続管路と、該接続管路内に配置された弁と、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路と、該通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを備えており、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に、燃料蒸気貯蔵器の浄化のために該燃料蒸気貯蔵器に掃気空気を圧送する掃気エアポンプが配置されている内燃機関に関する。
【０００２】
今日、現代の自動車は一般的にタンクガス抜きシステムを有している。このタンクガス抜きシステムでは、自動車の燃料タンク内に発生した燃料蒸気が、一般的には活性炭容器、つまり、チャコールキャニスタである燃料蒸気貯蔵器内で吸着される。この燃料蒸気貯蔵器は、接続管路（ガス抜き管路）を介して内燃機関の吸気経路に接続されている。ガス抜き管路内には、タンクガス抜き弁が位置している。このタンクガス抜き弁によって、燃料蒸気貯蔵器を選択的に吸気経路に接続することができるかまたは吸気経路から分離することができる。時折、燃料蒸気で満たされた燃料蒸気貯蔵器は再生されなければならない。これは、タンクガス抜き弁が開放され、吸収された燃料蒸気が燃料蒸気貯蔵器から吸気経路内に流れ、内燃機関の燃料プロセスに提供されることによって行われる。
【０００３】
このような構成を備えた内燃機関は、たとえばドイツ連邦共和国特許第１０２００７００８１１９号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０１３９９３号明細書に基づき公知である。
【０００４】
しかしながら、燃料蒸気貯蔵器に対する固有の通気管路と、この通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを付加的に有する内燃機関もすでに公知である。弁ユニットの開放時には、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路が大気に接続され、これによって、周辺空気が燃料蒸気貯蔵器内に流れ、そこに存在している燃料蒸気をガス抜き管路を介して取り除くことができる。
【０００５】
したがって、前述した構成では、燃料蒸気が負圧によって吸い込まれ、燃焼空気に供給される。このためには、絞られた範囲内での機関運転状態が必要となる。なぜならば、この場合にしか、吸引もしくは掃気のための十分な負圧が提供されないからである。従来、特に車両のホモロゲーション（認可）のために法定されたテストサイクルにおいて、燃料蒸気貯蔵器を効率よく掃気し、これに続く蒸散損失のテストに合格することができるようにするためには、前述した構成で十分であった。
【０００６】
しかしながら、現代の車両では、燃料消費率を低減するという重圧によって、十分な負圧の時間的な有用性を著しく減少させる手段が導入されている。この手段には、たとえば、車両停止時に機関が停止されるスタート／ストップ機能、アイドリング運転がほぼ完全に回避され、部分負荷運転が十分に回避されるハイブリッドドライブの使用ならびにスロットルバルブの機能が十分にまたは完全にさえ排除されている可変動弁機構を介した機関の出力制御が含まれる。
【０００７】
燃料蒸気貯蔵器の掃気の効率を改善するために、すでに、加熱式の活性炭フィルタまたは活性炭内の潜熱蓄熱器が使用されている。しかし、この方法は手間を要する。
【０００８】
請求項１の上位概念部の特徴を備えた内燃機関は、特開２００２−１１５６０５号公報に基づき公知である。この公知の内燃機関では、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に掃気エアポンプが配置されている。この掃気エアポンプは、燃料蒸気貯蔵器の浄化のために、この燃料蒸気貯蔵器に掃気空気を圧送する。掃気エアポンプと、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとは、互いに分離されて配置されている。
【０００９】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９３５２０９号明細書に基づき、燃料蒸気に対する吸着フィルタが公知である。この公知の吸着フィルタでは、その出口に送風装置が配置されている。この送風装置は、燃料補給の間、ガソリン蒸気を吸着フィルタを通して吸い込む。送風装置は、フィルタに装着可能なアッセンブリとして形成することができる。
【００１０】
米国特許第６２８３０９７号明細書に基づき、漏れ検出システムが公知である。この公知の漏れ検出システムでは、ポンプが、テストの間、テストされる蒸気放出室を負圧下にする。このポンプは弁と一緒に構成ユニットとして形成することができる。
【００１１】
本発明の課題は、前述した内燃機関を改良して、燃料蒸気貯蔵器の特に良好な浄化を少ないコストで確保することができるようにすることである。
【００１２】
この課題を解決するために本発明に係る内燃機関によれば、掃気エアポンプが、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニット内に組み込まれていて、該弁ユニットと共に１つの共通のハウジングを有しており、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニットの、通気管路内への掃気空気供給を制御する弁体の延長線上に配置されている。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、付加的に燃料蒸気貯蔵器のガス抜きを制御するために働く弁ユニット内に組み込まれている。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、駆動装置として電動モータを有している。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、弁ユニットが、燃料タンクをガス抜きするために、弁体を弁座から機械的に離反させる制御エレメントを付加的に有している。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、ラジアルポンプとして形成されている。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、ラジアルポンプの羽根車が、弁ユニットの制御エレメントの直径にほぼ相当する直径を有している。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、燃料タンクへの通気および燃料タンクのガス抜きを制御するための自然真空漏れ検出（ＮＶＬＤ）システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている。
【００１９】
本発明によれば、燃料蒸気貯蔵器を浄化するかもしくは掃気するために、掃気エアポンプが使用される。この掃気エアポンプは十分に大きな圧力差を発生させ、これにより、吸気経路の負圧に対して付加的にまたはこのような負圧の代わりに、供給される周辺空気によって、燃料蒸気貯蔵器の十分に問題のない浄化もしくは掃気を実施することができる。本発明により使用される掃気エアポンプは、いずれにせよ燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するために使用される弁ユニット内に組み込まれているので、ポンプの配置によって、付加コストはほとんど生じない。なぜならば、ポンプそれ自体にかかるコスト、配線手間にかかるコストおよび組込み手間にかかるコストならびにガス接続部を減少させることができるからである。弁ユニット内への組込みによって、ポンプが固有のハウジングを必要としないので、特にポンプの羽根車およびポンプの駆動装置（電動モータ）にかかるコストしか発生しない。電気的な接続部にかかるコストおよび組付け手間は最小限に抑えられている。なぜならば、たとえば、すでに弁ユニットの機能のために存在している差込み接続部が、ポンプ制御のための付加的なピンの分だけ拡張されさえすればよいからである。ガス接続部にかかる付加的な手間は完全に不要となる。なぜならば、すでに大気および燃料蒸気貯蔵器への接続部が存在しているからである。
【００２０】
いずれにせよ、弁ユニットと掃気エアポンプとは、１つの共通のハウジングを有していて、構成ユニットを形成しており、これによって、前述したように、掃気エアポンプを配置するための付加的な手間を十分に減少させることができる。
【００２１】
このような弁ユニットは弁体を有している。この弁体は弁座と協働して、この弁座からの離反時に通気管路と周辺との間に接続部を形成し、これによって、通気管路内に周辺空気が流れるようになっている。弁の閉鎖は、有利にはばねを介して行われる。このばねは、相応の圧力補償が達成された場合に弁体を再び弁座に向かって押圧する。本発明によれば、掃気エアポンプは、通気管路内への掃気空気供給を制御する弁体の延長線上に配置されている。この場合には、掃気エアポンプの羽根車の軸線が、弁体の軸線の延長線上に配置されており、ポンプの駆動装置（電動モータ）が、羽根車の、弁体と反対の側に位置している。
【００２２】
燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に配置された弁ユニットに関して言えば、この弁ユニットは、ガス抜きの制御に対して付加的に、燃料蒸気貯蔵器（ひいては燃料タンク）への通気を制御するために働くことができる。これによって、たとえば燃料補給時に通気管路が大気に接続され、これによって、相応の過圧を減少させることができる。
【００２３】
掃気エアポンプは、駆動装置として、有利には電動モータを有している。これによって、廉価なかつ簡単な解決手段の実現がさらに補助される。
【００２４】
有利には、弁ハウジング内に特に簡単に組み込むことができる羽根車を備えた単純なラジアルポンプが使用される。
【００２５】
弁ユニットが、付加的に燃料蒸気貯蔵器（ひいては燃料タンク）のガス抜きを制御するために働く場合には、弁ユニットが、燃料蒸気貯蔵器をガス抜きするために、弁体を弁座から機械的に離反させる制御エレメントを付加的に有している。この制御エレメントは、１つの特殊な態様では、ダイヤフラムとして形成されている。このダイヤフラムは、通気管路の分岐通路が開口した制御チャンバから押圧される。したがって、通気管路内に過圧が形成されると、制御チャンバ内に存在する過圧がダイヤフラムを弁体に向かって押圧し、この弁体を弁座から離反させ、これによって、通気管路を周辺に向かってガス抜きすることができる。
【００２６】
このような弁ユニットは、掃気エアポンプ、特に単純なラジアルポンプの組込みに特に良好に適している。５０ｌ／ｈのオーダの十分な体積流量のために必要となる圧力差は、約５０ｍｂａｒでありさえすればよいので、ラジアルポンプに対して、弁ユニットの制御エレメント（ダイヤフラム）に類似の直径を選択することができ、これにより、ポンプ機能の組込みによって、極めて有利な構造が得られる。
【００２７】
ラジアルポンプが弁ユニット内に組み込まれると、構成要素それ自体においても、車両内への組込みにおいても、コスト利点が得られる。
【００２８】
有利には、掃気エアポンプが、通気およびガス抜きのために使用される、ＮＶＬＤ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｌｅａｋ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：自然真空漏れ検出）という名称で市販されている本出願人の弁システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている。弁システムの中央の構成要素は、理想的には、ポンプ機能を付加的に引き受けるために適している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】公知先行技術（掃気エアポンプなし）に係る燃料システムを備えた内燃機関の概略図である。
【図２】図１のシステムに使用される弁ユニットの拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料システムを備えた内燃機関の概略図である。
【図４】掃気エアポンプが内部に組み込まれた弁ユニットの断面図である。
【００３０】
本発明を以下に実施の形態につき図面に関連して詳細に説明する。
【００３１】
図１には、吸気経路７とエアフィルタ８とを備えた内燃機関６が概略的に示してある。この内燃機関６は、注入管片９を備えた燃料タンク１を有している。この燃料タンク１から、管路３が燃料蒸気貯蔵器２に通じている。この燃料蒸気貯蔵器２は、たとえば活性炭で充填された貯蔵器であってよい。燃料蒸気貯蔵器２から、パージバルブとも呼ばれるガス抜き弁５が内部に配置された接続管路４が、内燃機関６の吸気経路７に分岐している。さらに、燃料蒸気貯蔵器２には、通気管路１０が接続されている。この通気管路１０は、燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１への通気および燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１のガス抜きを制御する弁ユニット１１に通じている。
【００３２】
図１に示したシステムは公知先行技術に対応している。運転中には、燃料蒸気が燃料蒸気貯蔵器２内に捕集され、この燃料蒸気貯蔵器２内に配置された活性炭によって吸収される。燃料蒸気貯蔵器２を再生したい場合には、ガス抜き弁５が開放され、これによって、燃料蒸気貯蔵器２と内燃機関６の吸気経路７との間に接続が形成される。吸気経路７内の負圧と、弁ユニット１１の開放時に通気管路１０を介して流れ込む周辺空気とによって、燃料蒸気貯蔵器２が掃気（パージ）されるかもしくは再生される。この場合、吸気経路７内に導出された燃料蒸気が一緒に燃焼される。
【００３３】
図２には、弁ユニット１１が、燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１への通気のために働く開放された状態で拡大断面図で示してある。弁ユニット１１はハウジングを有している。このハウジング内には、制御チャンバ１８と空気チャンバ１５とが配置されている。両チャンバ１８，１５は、ダイヤフラムの形の制御エレメント１７によって互いに分離されている。制御チャンバ１８は通気管路１０に分岐通路１２を介して接続されている。昇降運動可能な弁体１３が弁座１６と協働して、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開閉する。弁体１３は、図２に示したように、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の圧力差によって開放される。なぜならば、周辺空気で充填された空気チャンバ１５内の圧力が、通気管路１０内の圧力よりも大きいからである。したがって、周辺空気が空気チャンバ１５から、燃料蒸気貯蔵器２に通じる通気管路１０に到達し、これによって、前述した再生過程を実施することができる。もはや圧力差が存在しなくなると、弁体１３がばね１４によって再び弁座１６に向かって押圧されるので、これによって、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部が遮断される。
【００３４】
さらに、弁体１３は機械的にも運動させられる。このためには、前述したダイヤフラムの形の制御エレメント１７が働く。燃料補給時には、通気管路１０内の圧力が著しく高まり、これによって、制御チャンバ１８内にも到達した高められた圧力により、制御エレメント１７が下方に押圧され、弁体１３に衝突し、この弁体１３を下方に移動させ、これによって、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部が十分に開放される。こうして、通気管路１０を空気チャンバ１５を介して大気に向かってガス抜きすることができる。
【００３５】
弁ユニット１１は、ここでは説明しない別の機能を有していてもよい。
【００３６】
本発明は、この弁ユニット１１の存在を利用して、特に内燃機関６の吸気経路７から十分な負圧が提供されない場合に、燃料蒸気貯蔵器２の掃気もしくは再生を改善するために、弁ユニット内に掃気エアポンプを組み込んでいる。
【００３７】
図３には、図１の燃料システムにほぼ対応した燃料システムが概略的に示してある。図３に示した燃料システムでは、通気管路１０に設けられた弁ユニットに掃気エアポンプが組み込まれている。この掃気エアポンプが組み込まれた弁ユニットには、符号２０が付してある。いま、ガス抜き弁５の開放によって燃料蒸気貯蔵器２を再生したいかもしくは掃気したい場合には、弁ユニット２０が空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開放し、掃気エアポンプが作動させられ、これによって、燃料蒸気貯蔵器２に周辺空気が圧送される。
【００３８】
図４には、組み合わされた複合型の弁／掃気エアポンプユニット２０が示してある。この弁／掃気エアポンプユニット２０では、弁ユニットが、図２に示した弁ユニット１１とほぼ同様に形成されている。通気管路１０だけが拡張されて、弁体１３の下方にチャンバが形成されている。このチャンバ内には、下方に位置する電動モータ２２によって駆動されるラジアルポンプの羽根車２１が配置されている。この羽根車２１の軸は、弁体１３の延長線上に設けられている。いま、弁体１３が空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開放すると、ラジアルポンプが作動させられ、このラジアルポンプによって周辺空気が燃料蒸気貯蔵器２に圧送される。こうして、吸気経路７からの相応の負圧が存在している必要がなくても、燃料蒸気貯蔵器２が掃気されるかもしくは再生される。掃気エアポンプが弁ユニット内に組み込まれていることによって、簡単なかつ廉価な解決手段が実現される。
【符号の説明】
【００３９】
１  燃料タンク
２  燃料蒸気貯蔵器
３  管路
４  接続管路
５  ガス抜き弁
６  内燃機関
７  吸気経路
８  エアフィルタ
９  注入管片
１０  通気管路
１１  弁ユニット
１２  分岐通路
１３  弁体
１４  ばね
１５  空気チャンバ
１６  弁座
１７  制御エレメント
１８  制御チャンバ
２０  弁／掃気エアポンプユニット
２１  羽根車
２２  電動モータ
【図１】
2013545933.tif 000003
【図２】
2013545933.tif 000004
【図３】
2013545933.tif 000005
【図４】
2013545933.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月12日(2012.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、該内燃機関が、燃料タンク（１）と、該燃料タンク（１）から逃げ出した燃料蒸気を貯蔵するための燃料蒸気貯蔵器（２）と、該燃料蒸気貯蔵器（２）から燃料蒸気を再生段階の間に内燃機関（６）の吸気経路（７）内に案内するために、燃料蒸気貯蔵器（２）と吸気経路（７）との間に設けられた接続管路（４）と、該接続管路（４）内に配置された弁（５）と、燃料蒸気貯蔵器（２）に対する通気管路（１０）と、該通気管路（１０）内に配置された、燃料蒸気貯蔵器（２）への通気を制御するための弁ユニット（２０）とを備えており、燃料蒸気貯蔵器（２）に対する通気管路（１０）内に、燃料蒸気貯蔵器（２）の浄化のために該燃料蒸気貯蔵器（２）に掃気空気を圧送する掃気エアポンプが配置されており、該掃気エアポンプが、燃料蒸気貯蔵器（２）への通気を制御するための弁ユニット（２０）内に組み込まれていて、該弁ユニット（２０）と共に１つの共通のハウジングを有しており、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニット（２０）の、通気管路（１０）内への掃気空気供給を制御する弁体（１３）の延長線上に配置されている内燃機関において、掃気エアポンプが、付加的に燃料蒸気貯蔵器（２）のガス抜きを制御するために働く弁ユニット（２０）内に組み込まれており、該弁ユニット（２０）が、燃料タンク（１）をガス抜きするために、弁体（１３）を弁座（１６）から機械的に離反させる制御エレメント（１７）を付加的に有していることを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
掃気エアポンプが、駆動装置として電動モータ（２２）を有している、請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
掃気エアポンプが、ラジアルポンプとして形成されている、請求項１または２記載の内燃機関。
【請求項４】
ラジアルポンプの羽根車（２１）が、弁ユニット（２０）の制御エレメント（１７）の直径にほぼ相当する直径を有している、請求項３記載の内燃機関。
【請求項５】
掃気エアポンプが、燃料タンク（１）への通気および燃料タンク（１）のガス抜きを制御するための自然真空漏れ検出（ＮＶＬＤ）システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関であって、該内燃機関が、燃料タンクと、該燃料タンクから逃げ出した燃料蒸気を貯蔵するための燃料蒸気貯蔵器と、該燃料蒸気貯蔵器から燃料蒸気を再生段階の間に内燃機関の吸気経路内に案内するために、燃料蒸気貯蔵器と吸気経路との間に設けられた接続管路と、該接続管路内に配置された弁と、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路と、該通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを備えており、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に、燃料蒸気貯蔵器の浄化のために該燃料蒸気貯蔵器に掃気空気を圧送する掃気エアポンプが配置されており、該掃気エアポンプが、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニット内に組み込まれていて、該弁ユニットと共に１つの共通のハウジングを有しており、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニットの、通気管路内への掃気空気供給を制御する弁体の延長線上に配置されている内燃機関に関する。
【０００２】
今日、現代の自動車は一般的にタンクガス抜きシステムを有している。このタンクガス抜きシステムでは、自動車の燃料タンク内に発生した燃料蒸気が、一般的には活性炭容器、つまり、チャコールキャニスタである燃料蒸気貯蔵器内で吸着される。この燃料蒸気貯蔵器は、接続管路（ガス抜き管路）を介して内燃機関の吸気経路に接続されている。ガス抜き管路内には、タンクガス抜き弁が位置している。このタンクガス抜き弁によって、燃料蒸気貯蔵器を選択的に吸気経路に接続することができるかまたは吸気経路から分離することができる。時折、燃料蒸気で満たされた燃料蒸気貯蔵器は再生されなければならない。これは、タンクガス抜き弁が開放され、吸収された燃料蒸気が燃料蒸気貯蔵器から吸気経路内に流れ、内燃機関の燃料プロセスに提供されることによって行われる。
【０００３】
このような構成を備えた内燃機関は、たとえばドイツ連邦共和国特許第１０２００７００８１１９号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０１３９９３号明細書に基づき公知である。
【０００４】
しかしながら、燃料蒸気貯蔵器に対する固有の通気管路と、この通気管路内に配置された、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとを付加的に有する内燃機関もすでに公知である。弁ユニットの開放時には、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路が大気に接続され、これによって、周辺空気が燃料蒸気貯蔵器内に流れ、そこに存在している燃料蒸気をガス抜き管路を介して取り除くことができる。
【０００５】
したがって、前述した構成では、燃料蒸気が負圧によって吸い込まれ、燃焼空気に供給される。このためには、絞られた範囲内での機関運転状態が必要となる。なぜならば、この場合にしか、吸引もしくは掃気のための十分な負圧が提供されないからである。従来、特に車両のホモロゲーション（認可）のために法定されたテストサイクルにおいて、燃料蒸気貯蔵器を効率よく掃気し、これに続く蒸散損失のテストに合格することができるようにするためには、前述した構成で十分であった。
【０００６】
しかしながら、現代の車両では、燃料消費率を低減するという重圧によって、十分な負圧の時間的な有用性を著しく減少させる手段が導入されている。この手段には、たとえば、車両停止時に機関が停止されるスタート／ストップ機能、アイドリング運転がほぼ完全に回避され、部分負荷運転が十分に回避されるハイブリッドドライブの使用ならびにスロットルバルブの機能が十分にまたは完全にさえ排除されている可変動弁機構を介した機関の出力制御が含まれる。
【０００７】
燃料蒸気貯蔵器の掃気の効率を改善するために、すでに、加熱式の活性炭フィルタまたは活性炭内の潜熱蓄熱器が使用されている。しかし、この方法は手間を要する。
【０００８】
さらに、特開２００２−１１５６０５号公報に基づき、内燃機関が公知である。この公知の内燃機関では、燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に掃気エアポンプが配置されている。この掃気エアポンプは、燃料蒸気貯蔵器の浄化のために、この燃料蒸気貯蔵器に掃気空気を圧送する。掃気エアポンプと、燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するための弁ユニットとは、互いに分離されて配置されている。
【０００９】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９３５２０９号明細書に基づき、燃料蒸気に対する吸着フィルタが公知である。この公知の吸着フィルタでは、その出口に送風装置が配置されている。この送風装置は、燃料補給の間、ガソリン蒸気を吸着フィルタを通して吸い込む。送風装置は、フィルタに装着可能なアッセンブリとして形成することができる。
【００１０】
米国特許第６２８３０９７号明細書に基づき、漏れ検出システムが公知である。この公知の漏れ検出システムでは、ポンプが、テストの間、テストされる蒸気放出室を負圧下にする。このポンプは弁と一緒に構成ユニットとして形成することができる。
【００１１】
米国特許第６２８３０９７号明細書に基づき、請求項１の上位概念部の特徴を備えた内燃機関が公知である。この公知の内燃機関では、掃気エアポンプの回転軸線が、弁ユニットの、通気管路内への掃気空気供給を制御する弁体の延長線上に配置されている。
【００１２】
米国特許出願公開第２００７／１８９９０７号明細書に基づき、内燃機関が公知である。この公知の内燃機関では、掃気エアポンプと弁ユニットとが設けられているものの、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニットの弁体に対して平行に配置されている。
【００１３】
米国特許第６２８３０９７号明細書には、１つの共通のハウジング内に配置された掃気エアポンプと弁ユニットとを備えた内燃機関が記載されている。しかしながら、この内燃機関でも同じく、掃気エアポンプの羽根車軸線が、弁ユニットの弁体の延長線上に配置されていない。
【００１４】
本発明の課題は、前述した内燃機関を改良して、燃料蒸気貯蔵器の特に良好な浄化を少ないコストで確保することができるようにすることである。
【００１５】
この課題を解決するために本発明に係る内燃機関によれば、掃気エアポンプが、付加的に燃料蒸気貯蔵器のガス抜きを制御するために働く弁ユニット内に組み込まれており、該弁ユニットが、燃料タンクをガス抜きするために、弁体を弁座から機械的に離反させる制御エレメントを付加的に有している。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、駆動装置として電動モータを有している。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、ラジアルポンプとして形成されている。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、ラジアルポンプの羽根車が、弁ユニットの制御エレメントの直径にほぼ相当する直径を有している。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の有利な態様によれば、掃気エアポンプが、燃料タンクへの通気および燃料タンクのガス抜きを制御するための自然真空漏れ検出（ＮＶＬＤ）システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている。
【００２０】
燃料蒸気貯蔵器を浄化するかもしくは掃気するためには、掃気エアポンプが使用される。この掃気エアポンプは十分に大きな圧力差を発生させ、これにより、吸気経路の負圧に対して付加的にまたはこのような負圧の代わりに、供給される周辺空気によって、燃料蒸気貯蔵器の十分に問題のない浄化もしくは掃気を実施することができる。掃気エアポンプは、いずれにせよ燃料蒸気貯蔵器への通気を制御するために使用される弁ユニット内に組み込まれているので、ポンプの配置によって、付加コストはほとんど生じない。なぜならば、ポンプそれ自体にかかるコスト、配線手間にかかるコストおよび組込み手間にかかるコストならびにガス接続部を減少させることができるからである。弁ユニット内への組込みによって、ポンプが固有のハウジングを必要としないので、特にポンプの羽根車およびポンプの駆動装置（電動モータ）にかかるコストしか発生しない。電気的な接続部にかかるコストおよび組付け手間は最小限に抑えられている。なぜならば、たとえば、すでに弁ユニットの機能のために存在している差込み接続部が、ポンプ制御のための付加的なピンの分だけ拡張されさえすればよいからである。ガス接続部にかかる付加的な手間は完全に不要となる。なぜならば、すでに大気および燃料蒸気貯蔵器への接続部が存在しているからである。
【００２１】
いずれにせよ、弁ユニットと掃気エアポンプとは、１つの共通のハウジングを有していて、構成ユニットを形成しており、これによって、前述したように、掃気エアポンプを配置するための付加的な手間を十分に減少させることができる。
【００２２】
このような弁ユニットは弁体を有している。この弁体は弁座と協働して、この弁座からの離反時に通気管路と周辺との間に接続部を形成し、これによって、通気管路内に周辺空気が流れるようになっている。弁の閉鎖は、有利にはばねを介して行われる。このばねは、相応の圧力補償が達成された場合に弁体を再び弁座に向かって押圧する。掃気エアポンプは、通気管路内への掃気空気供給を制御する弁体の延長線上に配置されている。この場合には、掃気エアポンプの羽根車の軸線が、弁体の軸線の延長線上に配置されており、ポンプの駆動装置（電動モータ）が、羽根車の、弁体と反対の側に位置している。
【００２３】
燃料蒸気貯蔵器に対する通気管路内に配置された弁ユニットに関して言えば、この弁ユニットが、本発明によれば、付加的に燃料蒸気貯蔵器（ひいては燃料タンク）のガス抜きを制御するために働く。これによって、たとえば燃料補給時に通気管路が大気に接続され、これによって、相応の過圧を減少させることができる。
【００２４】
掃気エアポンプは、駆動装置として、有利には電動モータを有している。これによって、廉価なかつ簡単な解決手段の実現がさらに補助される。
【００２５】
有利には、弁ハウジング内に特に簡単に組み込むことができる羽根車を備えた単純なラジアルポンプが使用される。
【００２６】
弁ユニットが、付加的に燃料蒸気貯蔵器（ひいては燃料タンク）のガス抜きを制御するために働くので、弁ユニットは、燃料蒸気貯蔵器をガス抜きするために、弁体を弁座から機械的に離反させる制御エレメントを付加的に有している。この制御エレメントは、１つの特殊な態様では、ダイヤフラムとして形成されている。このダイヤフラムは、通気管路の分岐通路が開口した制御チャンバから押圧される。したがって、通気管路内に過圧が形成されると、制御チャンバ内に存在する過圧がダイヤフラムを弁体に向かって押圧し、この弁体を弁座から離反させ、これによって、通気管路を周辺に向かってガス抜きすることができる。
【００２７】
このような弁ユニットは、掃気エアポンプ、特に単純なラジアルポンプの組込みに特に良好に適している。５０ｌ／ｈのオーダの十分な体積流量のために必要となる圧力差は、約５０ｍｂａｒでありさえすればよいので、ラジアルポンプに対して、弁ユニットの制御エレメント（ダイヤフラム）に類似の直径を選択することができ、これにより、ポンプ機能の組込みによって、極めて有利な構造が得られる。
【００２８】
ラジアルポンプが弁ユニット内に組み込まれると、構成要素それ自体においても、車両内への組込みにおいても、コスト利点が得られる。
【００２９】
有利には、掃気エアポンプが、通気およびガス抜きのために使用される、ＮＶＬＤ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｌｅａｋ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：自然真空漏れ検出）という名称で市販されている本出願人の弁システムの中央の弁ユニット内に組み込まれている。弁システムの中央の構成要素は、理想的には、ポンプ機能を付加的に引き受けるために適している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】公知先行技術（掃気エアポンプなし）に係る燃料システムを備えた内燃機関の概略図である。
【図２】図１のシステムに使用される弁ユニットの拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料システムを備えた内燃機関の概略図である。
【図４】掃気エアポンプが内部に組み込まれた弁ユニットの断面図である。
【００３１】
本発明を以下に実施の形態につき図面に関連して詳細に説明する。
【００３２】
図１には、吸気経路７とエアフィルタ８とを備えた内燃機関６が概略的に示してある。この内燃機関６は、注入管片９を備えた燃料タンク１を有している。この燃料タンク１から、管路３が燃料蒸気貯蔵器２に通じている。この燃料蒸気貯蔵器２は、たとえば活性炭で充填された貯蔵器であってよい。燃料蒸気貯蔵器２から、パージバルブとも呼ばれるガス抜き弁５が内部に配置された接続管路４が、内燃機関６の吸気経路７に分岐している。さらに、燃料蒸気貯蔵器２には、通気管路１０が接続されている。この通気管路１０は、燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１への通気および燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１のガス抜きを制御する弁ユニット１１に通じている。
【００３３】
図１に示したシステムは公知先行技術に対応している。運転中には、燃料蒸気が燃料蒸気貯蔵器２内に捕集され、この燃料蒸気貯蔵器２内に配置された活性炭によって吸収される。燃料蒸気貯蔵器２を再生したい場合には、ガス抜き弁５が開放され、これによって、燃料蒸気貯蔵器２と内燃機関６の吸気経路７との間に接続が形成される。吸気経路７内の負圧と、弁ユニット１１の開放時に通気管路１０を介して流れ込む周辺空気とによって、燃料蒸気貯蔵器２が掃気（パージ）されるかもしくは再生される。この場合、吸気経路７内に導出された燃料蒸気が一緒に燃焼される。
【００３４】
図２には、弁ユニット１１が、燃料蒸気貯蔵器２ひいては燃料タンク１への通気のために働く開放された状態で拡大断面図で示してある。弁ユニット１１はハウジングを有している。このハウジング内には、制御チャンバ１８と空気チャンバ１５とが配置されている。両チャンバ１８，１５は、ダイヤフラムの形の制御エレメント１７によって互いに分離されている。制御チャンバ１８は通気管路１０に分岐通路１２を介して接続されている。昇降運動可能な弁体１３が弁座１６と協働して、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開閉する。弁体１３は、図２に示したように、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の圧力差によって開放される。なぜならば、周辺空気で充填された空気チャンバ１５内の圧力が、通気管路１０内の圧力よりも大きいからである。したがって、周辺空気が空気チャンバ１５から、燃料蒸気貯蔵器２に通じる通気管路１０に到達し、これによって、前述した再生過程を実施することができる。もはや圧力差が存在しなくなると、弁体１３がばね１４によって再び弁座１６に向かって押圧されるので、これによって、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部が遮断される。
【００３５】
さらに、弁体１３は機械的にも運動させられる。このためには、前述したダイヤフラムの形の制御エレメント１７が働く。燃料補給時には、通気管路１０内の圧力が著しく高まり、これによって、制御チャンバ１８内にも到達した高められた圧力により、制御エレメント１７が下方に押圧され、弁体１３に衝突し、この弁体１３を下方に移動させ、これによって、空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部が十分に開放される。こうして、通気管路１０を空気チャンバ１５を介して大気に向かってガス抜きすることができる。
【００３６】
弁ユニット１１は、ここでは説明しない別の機能を有していてもよい。
【００３７】
本発明は、この弁ユニット１１の存在を利用して、特に内燃機関６の吸気経路７から十分な負圧が提供されない場合に、燃料蒸気貯蔵器２の掃気もしくは再生を改善するために、弁ユニット内に掃気エアポンプを組み込んでいる。
【００３８】
図３には、図１の燃料システムにほぼ対応した燃料システムが概略的に示してある。図３に示した燃料システムでは、通気管路１０に設けられた弁ユニットに掃気エアポンプが組み込まれている。この掃気エアポンプが組み込まれた弁ユニットには、符号２０が付してある。いま、ガス抜き弁５の開放によって燃料蒸気貯蔵器２を再生したいかもしくは掃気したい場合には、弁ユニット２０が空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開放し、掃気エアポンプが作動させられ、これによって、燃料蒸気貯蔵器２に周辺空気が圧送される。
【００３９】
図４には、組み合わされた複合型の弁／掃気エアポンプユニット２０が示してある。この弁／掃気エアポンプユニット２０では、弁ユニットが、図２に示した弁ユニット１１とほぼ同様に形成されている。通気管路１０だけが拡張されて、弁体１３の下方にチャンバが形成されている。このチャンバ内には、下方に位置する電動モータ２２によって駆動されるラジアルポンプの羽根車２１が配置されている。この羽根車２１の軸は、弁体１３の延長線上に設けられている。いま、弁体１３が空気チャンバ１５と通気管路１０との間の接続部を開放すると、ラジアルポンプが作動させられ、このラジアルポンプによって周辺空気が燃料蒸気貯蔵器２に圧送される。こうして、吸気経路７からの相応の負圧が存在している必要がなくても、燃料蒸気貯蔵器２が掃気されるかもしくは再生される。掃気エアポンプが弁ユニット内に組み込まれていることによって、簡単なかつ廉価な解決手段が実現される。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃料タンク
２  燃料蒸気貯蔵器
３  管路
４  接続管路
５  ガス抜き弁
６  内燃機関
７  吸気経路
８  エアフィルタ
９  注入管片
１０  通気管路
１１  弁ユニット
１２  分岐通路
１３  弁体
１４  ばね
１５  空気チャンバ
１６  弁座
１７  制御エレメント
１８  制御チャンバ
２０  弁／掃気エアポンプユニット
２１  羽根車
２２  電動モータ
【国際調査報告】
2013545933.tif 000007
2013545933.tif 000008
2013545933.tif 000009
2013545933.tif 000010