(57)【要約】【課題】給油中に、キャニスタが燃料で溢れることを防止する燃料蒸気回収装置を提供する。【解決手段】車両の燃料タンクのための燃料蒸気回収装置が、給油ノズルを有する遠隔給油ポンプから該車両に給油時に有効であり、該燃料タンクに通じる燃料給油管が、連続壁により形成される入口室と、該連続壁を貫通する孔を有する。制限板が、該孔の下流で、該入口室内で該連続壁に周方向に係合する。該制限板は、該給油ノズルを受け入れる開口と通気オリフィスとを有する。循環チューブが、該燃料タンクと該入口室との間を該孔を介して通じる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の燃料タンク用の燃料蒸気回収装置であって、該燃料蒸気回収装置は、
給油ノズルを有する遠隔給油ポンプによる該車両の給油時に有効であり、
該燃料タンクに通じる燃料給油管を具備し、該燃料給油管は、連続壁により形成される入口室と、該連続壁を貫通する孔を有し、
制限板を具備し、該制限板は、該孔の下流で、該入口室内で該連続壁に周方向に係合し、該制限板は、該給油ノズルを受け入れる開口と通気オリフィスとを有し、
該燃料タンクと該入口室との間を該孔を介して通じる循環チューブとを具備したことを特徴とする上記燃料蒸気回収装置。
【請求項２】
フードを具備し、該フードは、前記連続壁から径方向内側に突出し、前記通気オリフィスの直ぐ上流に前記孔の上に位置する、請求項１記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項３】
前記フードは、前記制限板から前記入口室の軸方向に離間して、ベンチュリ効果を生じる、請求項２記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項４】
蒸気貯留キャニスタを具備し、該蒸気貯留キャニスタは、前記燃料タンクに通じる蒸気入口と、エンジンの吸気マニホールドに通じる蒸気出口とを有し、
前記燃料タンクと該蒸気入口との間を通じる蒸気供給ラインを具備し、
前記循環チューブは前記燃料タンクに該蒸気供給ラインを介して通じる、請求項１記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項５】
前記循環チューブ内に制限オリフィスを具備する、請求項４記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項６】
前記入口室は上流域と下流域とを有し、前記制限板は該上流域と該下流域の間に位置し、
前記給油ノズルが、給油の間、該上流域を通して挿入されて該下流域内に突出するように構成され、
フードを具備し、該フードは該上流域で前記制限板から前記入口室の軸方向に離間し、前記通気オリフィスを覆うように径方向内側に突出しており、
前記循環チューブは、該フードと前記制限板との間に通じて、前記燃料タンクの蒸気ドームと該上流域とを通じ、
前記循環チューブから前記孔を通って流れる燃料蒸気が、該上流域内で下流方向に前記通気オリフィスを通って流れて、給油中に、前記給油管内を流れる液体燃料に伴送される、請求項１記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項７】
前記ノズルは前記開口に密着する、請求項６記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項８】
前記入口室は縦長で、その軸は下向きに傾斜しており、
前記制限板は該軸に垂直であり、
前記制限板の外周の高所点が、前記孔と前記フードとに周方向部分が並んでいる、請求項６記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項９】
前記下流域に設けられ前記開口を覆って閉じるように偏倚されたフラッパを具備した、請求項６記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１０】
前記下流域を形成する前記連続壁は、煙突状であり、給油中に動的液体シールを形成する、請求項６記載の燃料蒸気回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車の燃料系統に関し、より詳しくは、給油時の燃料蒸気回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保全の関心が高まり、自動車産業に課せられる政府規制は更に厳しくなる傾向にある。その関心の一つは、自動車の給油中に揮発性炭化水素燃料の蒸気が大気に逃げることである。従来の蒸気回収装置が、1997年11月3日出願日の米国特許第5,960,817号に記載されており、参考資料としてここに引用する。燃料タンクに揮発性炭化水素燃料（又はディーゼル燃料）を給油する時に、燃料タンク内の空気及び燃料蒸気は、部分的に濾され、大気に放出される。燃料蒸気は、大気に放出される前に、燃料蒸気貯留キャニスタにより除かれる。そのキャニスタは活性炭を内蔵して、燃料タンクから流れる炭化水素蒸気を吸収して、一般的には運転中エンジンの吸気マニホールドに蒸気を送る。
【０００３】
排出物と燃料消費に関する政府の他の規則は、自動車メーカーに、より軽量でより小型な自動車を生産して、燃料効率を向上させる傾向にある。理想的には、燃料蒸気貯留キャニスタを含め、全てのコンポーネントの寸法と重量が検討される。従って、より大型で重いキャニスタは、蒸気規則を充足し、その使用寿命が長いという長所があるが、より小型のより軽量のキャニスタに比べ、評価されない。小型キャニスタは、燃料効率規則を充足し、製造コストを下げ、必要に応じて、別の方法により燃料蒸気放出規則に対応している。
【０００４】
蒸気貯留キャニスタの運転有効寿命は、蒸気の量と流量により決まる。従って、キャニスタは、燃料蒸気の一部を吸収し、一部を吸収せずに返して、キャニスタ寿命を長くして、キャニスタ寸法と重量を減らして、しかも政府規則を充足せる。その技術の一つは、循環チューブであり、キャニスタの入口側と給油管との間に通じる。その給油管は、給油所の遠隔燃料供給ポンプから液体燃料を受け入れる。循環チューブは、給油中に、燃料タンクからの燃料蒸気の一部を返して、給油管内を流れる液体燃料に蒸気を伴送させる。燃料蒸気を液体燃料に合流させて、大気への放出を防ぐために、循環チューブの出口孔は給油管の制限板の直ぐ下流に設けられる。制限板は、燃料の飛び跳ねと、蒸気が大気に逃げるのを最小にする。制限板には開口があり、その開口は遠隔給油ポンプの燃料給油ノズルを密着して受け入れる寸法である。
【０００５】
不都合には、その出口孔は制限板の下に配置されているので、遠隔給油ポンプ自動遮断特性により、液体燃料がその出口孔を通って循環チューブに入らないようにしている。給油ノズル又は遠隔給油ポンプの自動遮断特性が十分に応答せず、又は、全く働かないと、給油管に燃料が溜まって、液体燃料が循環チューブに入る惧れがある。出口孔から循環チューブを通って流れる液体燃料の逆流があると、炭素キャニスタを一杯にして炭素床を破壊して蒸気回収装置を悪化させる惧れがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
自動車の燃料蒸気回収装置が、給油管入口アセンブリを有し、そのアセンブリは燃料タンクの給油管の先端側に設けられる。その入口アセンブリは円筒壁を有する。その円筒壁は、縦長室を形成し、その室は軸方向に上流域と下流域に、制限板により分けられる。制限板の開口が遠隔給油ポンプの燃料供給ノズルを密着して受け入れる。燃料タンクの給油の間、燃料蒸気が、燃料タンクから循環チューブを通って給油管のその入口室に入り、液体燃料内に伴送されて、大気に放出されないようにする。燃料蒸気は、前記円筒壁に設けられた孔から前記上流域に入る。その孔は制限板の直ぐ上流にあり、フードの直ぐ下流にある。フードは蒸気の大気への放出を制限して、蒸気が制限板に設けられた孔を通って下流に引かれて、その下流域で蒸気が液体燃料に引き込まれる。給油作業の終了時期に、給油管内の燃料の溜まり又は戻りは、制限板と自動遮断特性とにより、前記室の下流域に一般的には限定される。このように、遠隔給油ポンプの自動遮断が不作動でも、液体燃料は上流域の循環チューブに入りにくい。従って、遠隔給油ポンプの自動遮断が不作動でも、液体燃料が蒸気回収装置のキャニスタ内に流れにくい。
【０００７】
この発明の目的・特徴・便宜性には、炭素キャニスタが燃料で溢れることを防止し、キャニスタの寿命を長くし、キャニスタの寸法を小さくし、製作コストを下げ、蒸気が大気に逃げるのを減らし、比較的簡明なで、丈夫で安価なデザインであり、保守が不必要で、使用有効寿命が長い蒸気回収装置を提供することを含む。
【０００８】
本発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、好適実施例の以下の詳細な記載、請求項の記載、添付図から明瞭に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面をより詳細に説明すると、図１は自動車の内燃エンジン１０を図示し、そのエンジンには、本発明の蒸気回収装置を有する燃料系統１２が設けられている。従来方法により、エンジン１０の燃料主給管１６が燃料ポンプ１８から加圧した液体燃料を受け入れる。燃料ポンプ１８は車載燃料タンク２０内の液体燃料内に浸漬している。液体燃料を燃料タンク２０に供給するための下方向に傾斜した燃料給油管２４は、車両ボディ外板２２と燃料タンク２０との間に連結される。
【００１０】
燃料タンク２０を給油する時に、好ましくは、エンジン１０は停止され、封止ガソリンキャップ２６が燃料給油管２４の開口端３０から外される。燃料給油管２４はボディ外板２２に隣接している。図２に明瞭に示すように、給油中に、給油ノズル３２は、引金３３から突出しており、供給ホース３５を介して、給油所の遠隔給油ポンプ（非図示）に連通され、燃料給油管２４の開口端３０に挿入される。レバー３４を手動で作動すると、液体燃料が給油ノズル３２から燃料給油管２４を通って燃料タンク２０内に流れる。燃料タンク２０が略一杯になると、遠隔給油ポンプは、給油ノズル３２が有する自動遮断特性により、自動的に停止する。
【００１１】
理想的には、遠隔給油ポンプは給油ノズル３２を通して燃料を流し続けて、燃料タンク２０が約９５％〜９７％まで満たされて、蒸気ドーム３８がタンク体積の３％〜５％だけの体積になるようにする。典型的な燃料タンクの体積は１５〜２０ガロンであり、燃料供給流量は毎分４〜１０ガロンなので、遠隔給油ポンプの自動遮断特性は、迅速に作動し、給油中に、ノズルにおける圧力に高感度でなければならない。自動遮断のために圧力を感知するために、給油ノズル３２は軸方向に延設された細い内部チューブ４０を有する。内部チューブ４０は、一端で、引金３３の内側に、ダイヤフラム型圧力センサに通じ、他端で、給油ノズル３２の端付近にある圧力ポート４４を有する。圧力ポート４４が液体燃料に浸ると生じる負圧信号により、圧力センサが、自動的に給油ポンプを停止し、燃料タンク２０が一杯であることを示す。
【００１２】
圧力ポート４４が液体燃料に没するには、タンクが一杯になったとき燃料給油管２４内に、小さい限定的な液体燃料の溜まり又は戻り流が必要である。戻り流のタイミングは、燃料給油管２４の流路特性により部分的に左右される。その特性は、燃料給油管２４の直径と、傾斜と曲がりにより影響を受ける。給油管に適切な戻り流が生じると、燃料供給ポンプの遮断特性が作動して、燃料供給を遮断して、燃料の戻り流を止めて、蒸気ドーム３８と燃料給油管２４とを溢れさせないようにし、車両の外に燃料が溢出しないにする。そのような燃料給油管２４から溢れ出ることは、“吐き戻し”と言われて、一般的には好ましくなく、米国政府規則で最近禁止されている。
【００１３】
燃料回収装置１４の給油管入口アセンブリ４６は、カップ状部材又は制限板４８を有する。制限板４８は、適切な燃料溜まりを提供し、燃料の“吐き戻し”を制限する。制限板４８は、室５０を横断する。室５０は、開口端３０で連続側壁２８により形成された燃料給油管２４の、軸方向に延設され径方向に拡幅された部分である。制限板は室５０を軸方向に分割して、略円錐形の下流域５２と円筒形の上流域５４とを有する。下流域５２は燃料を導き、給油中は動的にシールする。上流域５４はねじ５６を有してガソリンキャップ２６を固定する。適切な燃料溜まり又は戻り流は、下流域５２に制限されて、その部分は高圧になり、一方、ガソリンキャップ２６が外されている時に、上流域は一般的には大気に曝される。
【００１４】
図３、４を説明すると、制限板４８の内部リム５８は、開口６０を有して、給油中に、下流域５２内に突出する給油ノズル３２を密着して収容する。制限板４８は４個の小さいオリフィス６２を有して、燃料給油管２４の通気を可能とし、部分的に動的シールを構成して、燃料給油管２４を通る乱れ流を制限し、給油管内の液体燃料の過度の溜まり又は戻り流により、給油ポンプの早すぎる自動遮断の可能性を減らす。好ましくは、開口６０の直径は、給油ノズル３２の外径より少しだけ大きい。そののノズルの外径は、給油燃料の種類により決まる。例えば、ディーゼル燃料ノズルは、ガソリンノズルより大きくて、誤って、ガソリンタンクにディーゼル燃料が給油されるのが防止される。それは、ディーゼルノズルが、ガソリンタンク用の制限板内に嵌らないからである。
【００１５】
制限板４８は、給油ポンプと車両の燃料給油管２４とを通る燃料流により生じる静電気の蓄積と放電を妨げる。静電気を防ぐために、金属ノズルは、通常閉じている金属フラッパ６４を介して、燃料給油管２４に接地される。フラッパ６４は、好ましくは、制限板４８の下面６６にヒンジ結合又は枢動可能に連結される。給油ノズル３２を開口６０内に挿入すると、金属フラッパ６４は押されて、内部リム５８から枢動する。フラッパ６４は、給油ノズル３２の金属体に直接押しつけられ、制限板４８の内部リム５８にはノズルが押しつけられて、二つの電気接点を提供して、制限板がノズルを接地して、車両のシャーシに接地される。
【００１６】
制限板４８のオリフィス６２は、一般的には、燃料給油管２４を通気させ、燃料タンク２０を通気しない。給油が継続されると、燃料タンク２０内の燃料面６８は上昇し、その表面上の蒸気ドーム３８は体積が減少する。従って、空気と蒸気は、独立の通気ポート７０を通って燃料タンク２０から出て、燃料給油管２４には侵入しない。もし、燃料給油管２４に侵入すると、燃料流を乱し、燃料給油管２４内に燃料溜まりが生じて、給油ノズル３２の自動遮断が早すぎ、又は、“吐き出し”が生じて、車両の外に蒸気が放出される。米国政府規則は大気に放出される炭化水素蒸気量を制限しているので、給油中にタンク２０から出る空気はフィルターを通す必要があり、及び／又は、タンク２０を出る蒸気の大部分を一次的に貯留する必要がある。
【００１７】
本発明の燃料回収装置１４は、蒸気貯留キャニスタ７２を有し、そのキャニスタは、好ましくは炭素床（非図示）を具えて、略大気圧下で、空気を濾して炭化水素燃料蒸気を吸収する。蒸気供給ライン又はチューブ７４が、燃料タンク２０の通気ポート７０からキャニスタ７２の入口７６に配設される。給油の後、エンジンが運転されている間、キャニスタ７２の炭素床に吸収される炭化水素蒸気は、開放されて、キャニスタの出口８０に連結された排出ライン又はチューブ７８を通って流れ、一般的には大気圧以下である燃料主給管（吸気マニホ−ルド）１６内に流れる。
【００１８】
蒸気供給ライン７４とキャニスタ７２と排出ライン７８との寸法は、種々の要因により決まる。例えば、蒸気貯留キャニスタ７２の有効寿命を延ばす必要がある用途では、より大きい炭素床を有するより大きいキャニスタを要する。同様に、より大きい燃料タンク２０又はより大きい給油管流が必要な用途では、使用寿命が減じないように、より大きいキャニスタを必要とする。更に、蒸気供給及び排出ライン７４、７８の直径、又は、挿入するラインオリフィス（非図示）は、寸法を適切にして、燃料給油管２４を通る燃料流を阻害せず、しかも、キャニスタ７２が過度に蒸気に曝されないような小さい寸法とする必要があり、燃料タンク２０が燃料主給管１６の負圧に過度に曝されないようにする。
【００１９】
キャニスタ７２の寿命を延ばすために、及び／又は、より小型な、より軽い、より低コストの蒸気貯留キャニスタ７２を可能とするために、キャニスタの前で、循環チューブ８４が燃料タンクからの蒸気流の少量を蒸気供給ライン７４から分岐して、燃料給油管２４に流して、蒸気を、給油ノズル３２を流れる液体燃料に伴送させる。好ましくは、循環チューブ８４は、燃料タンク２０内にある全蒸気流の約１０％を流す。循環チューブ８４は、Ｔ型継手８６を介して、キャニスタ７２の入口７６付近で、蒸気供給ライン７４に連結する。好ましくは、循環チューブ８４の他端は、側壁２８から径方向外側に突出したニップル８８にプレスばめされる。ニップル８８は、制限板４８の上流に配置された孔９０に通じる。孔９０は制限板４８の下流ではなく上流に位置しているので、燃料給油管２４内の燃料溜まりまたは少量の液体燃料の戻り流が、給油ポンプの自動遮断が失敗すると生じるが、制限板４８の下に略閉じ込められて、循環チューブ８４内に逆流する惧れがなくて、燃料回収装置１４を溢れさせたり、その運転を悪化させることがない。
【００２０】
給油中に、循環チューブ８４を通り燃料管室５０の上流域５４に流れる蒸気は、制限板のオリフィス６２の傾斜覆い又はフード９２により方向が変わる。フード９２は側壁２８から径方向内側に突出し、制限板４８の軸方向上流に位置している。フード９２が側壁２８に関して径方向内側に突出し、その縁９４は軸方向下側に延びている。縁９４の両側端９６は、互いに約１２０°以下の角度をなして、オリフィス６２の間隔と流路により決まる。スロット９８が、制限板４８の上面１００と、フード９２の縁９４との間に形成されて、ベンチュリのように作用して、蒸気を孔９０から導いて、フード９２の下にあるオリフィス６２を通って、蒸気を液体燃料に伴送させる。
【００２１】
好ましくは、フード９２は、カップ状制限板４８の周縁１０４から軸方向上流に延設されたカラー１０２と一体に形成されている。製作中に、フード９２は、好ましくは、カラー１０２から切られて押出されて、前述の角度に曲げられる。カラー１０２と、フード９２と、制限板４８と、フラッパ６４とは、燃料給油管２４の開口端３０にプレスばめされ、同じ周方向に配列されて、孔９０がフード９２の下に、それと並んで配置される。
【００２２】
殆どの自動車の用途では、燃料給油管２４とその縦長室５０は、燃料タンクの方に下側に傾斜している。しかし、制限板４８は連続側壁２８の中心軸１０６に略垂直である。これにより、制限板４８の周縁１０４に沿って、時計の１２時の部分に高所１０８を形成する。燃料系統１２の給油特性に応じて、孔９０とフード９２とオリフィス６２とは、高所１０８からずれるが、好ましくは側壁２８に対して周方向に各４５°以下である。
【００２３】
図３に明瞭に図示したように、燃料回収装置１４は、給油ノズル３２の自動遮断が不作動の時に、キャニスタが燃料で溢れるのを防ぐのに必要である。更に、燃料回収装置１４は、循環チューブ８４内に制限オリフィス１１０を付加することにより、自動遮断の不作動に対して保護を可能にする。制限オリフィス１１０は、液体燃料が流れにくい迷路を形成して、燃料がキャニスタ７２内に流れる量を減らす。
【００２４】
図２、３に明瞭に図示したように、下流域５２を形成する側壁２８は、略煙突形であり、液体燃料により動的シールとなる。好ましくは、側壁２８と燃料給油管２４とは、燃料給油管２４内に流体柱を形成するように配置・構成される。この燃料柱は完全に層流ではないが（即ち、蒸気が混ざっている）、蒸気が燃料タンク２０から燃料給油管２４を通って大気に逃げるのを防止する。
【００２５】
ここで開示した本発明の形態は、現在好適な実施例であるが、ここでは、本発明の同等の形態・変化例の全てを説明することを意図していない。ここで使用した術語は、単に説明のためのものであり、発明を限定するものではなく、種々の変化例が、本発明の範囲内で可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】自動車の燃料系統を図解したものであり、給油管を有する燃料タンクと、燃料ポンプモジュールと、蒸気貯留キャニスタと、この発明を具現する蒸気回収装置を示す。
【図２】蒸気回収装置の給油管入口アセンブリの側面の部分断面図であり、挿入された給油ノズルを図示している。
【図３】給油管入口アセンブリの拡大部分横断面図であり、給油ノズルは図示していない。
【図４】給油管入口アセンブリの制限板の上面斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  エンジン
１２  燃料系統
１４  燃料蒸気回収装置
１６  燃料主給管（吸気マニホ−ルド）
１８  燃料ポンプ
２０  燃料タンク
２２  ボディ外板
２４  燃料給油管
２６  ガソリンキャップ
２８  側壁
３０  開口端
３２  給油ノズル
３３  引金
３４  レバー
３５  供給ホース
３８  蒸気ドーム
４０  内部チューブ
４４  圧力ポート
４６  給油管入口アセンブリ
４８  制限板
５０  室
５２  下流域
５４  上流域
５６  ねじ
５８  内部リム
６０  開口
６２  オリフィス
６４  フラッパ
６６  下面
６８  燃料面
７０  通気ポート
７２  キャニスタ
７４  蒸気供給ライン
７６  入口
７８  排出ライン
８０  出口
８４  循環チューブ
８６  Ｔ型継手
８８  ニップル
９０  孔
９２  フード
９４  縁
９６  両端
９８  スロット
１００  上面
１０２  カラー
１０４  周縁
１０６  中心軸
１０８  高所
１１０  制限オリフィス
【図１】
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【図２】
2005335691.tif 000004
【図３】
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【図４】
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