专利名称：燃油系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的液体燃油供给。特别涉及用于该内燃机的燃油系统，该燃油系统能够用于供给挥发性液体燃油的内燃机或者用于供给重质液体燃油的内燃机(该重质液体燃油取决于国家和地区有时被称为“柴油”或“公路柴油”或“轻柴油”)。本发明还涉及该系统的制造方法。
背景技术：
在内燃机机动车，特别是汽车中，目前，除了用于存储燃油的油箱之外，燃油系统还包括多个附件。这些附件为其他的供油管、通风阀、用于蒸汽吸收的活性碳滤油罐、滤清器、泵、计量表、压力调节器、以及注入管。
然而，在油箱的本体内安装这些附件仍然需要一些技巧操作，其通常需要与油箱的制造协调进行。因此将会涉及到体积笨大单元的存储和运送到汽车制造厂商的组装线上。此外，注入管的几何尺寸越来越复杂，从而使得这些部件通常需要单独进行加工，而不再与油箱制作成一个部件，这样将会涉及到第二组装操作。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有改进结构的燃油系统，其可节省至少一个组装操作。根据特定方面，本发明还降低了要被输送到机器(例如汽车)组装线上的部件的体积，而这正是该系统所需要的。
为此目的，本发明提供了一种用于内燃机的燃油系统，包括燃油箱、用于油箱的注入管、以及通风系统，该通风系统又包括液体/蒸汽分离器以及滤油罐，该液体/蒸汽分离器以及滤油罐均整合于油箱的注入管内。这样，使得对液体/蒸汽分离器以及滤油罐进行预装配，并且其后将该组件固定到油箱，因此缩减一个组装步骤成为可能。
如上所述，根据本发明的燃油系统既可适用于供给挥发性液体燃油的内燃机，也可适用于供给重质液体燃油的内燃机。在本发明的描述中，燃油系统是要结合到机动车或者固定动力(motor)安装中的元件的组合。其中的机动车可以是汽车(例如小汽车、卡车、摩托车、河船、海船、或飞机)或者可以是限制在轨道上运行的车辆(例如铁路机车)。该固定驱动单元可以是例如发电机组的动力或者机床的动力。
术语“燃油”是指适用于内燃机的碳氢化合物。术语“液体碳氢化合物”是指在内燃机正常的操作条件下，在燃油系统的燃油箱内呈液态的碳氢化合物。
“挥发性的液体碳氢化合物”的表述是指在293K(20℃)下，具有大于1巴(bar)的饱和蒸汽压力的液体碳氢化合物(在上述限定下)。通常用于汽车内燃机的挥发性液体碳氢化合物是那些以“汽油”的名称在市场上销售的物质，并且用于火花点火内燃机。
“重质液体碳氢化合物”的表述是指在293K(20℃)下，具有小于1巴的饱和蒸汽压力的液体碳氢化合物。用于汽车内燃机的重质液态碳氢化合物是那些以“柴油”或“轻柴油”的名称在市场上销售的物质，并用于根据柴油机循环的自点火内燃机。
根据本发明，燃油系统的元件由可与每种该液体碳氢化合物共存，即易于处理的材料制成。该材料必须在通常的操作压力和温度下相对于挥发性的液态碳氢化合物以及重质液体碳氢化合物呈化学惰性。其可以是塑料或金属。根据本发明的该系统的元件也可以是混合型的，也即，可包括金属部分和塑料部分。
根据本发明的内容，热塑性塑料由于其重量、强度、化学稳定性、以及容易加工等方面的优点而可呈现良好的效果，特别是该系统的元件具有复杂的形状时。
术语“热塑性的”是指任意的热塑性聚合物，包括热塑性弹性体及其混合物。术语“聚合物”是指均聚物和共聚物(特别是二元共聚物或三元共聚物)。该共聚物的实例例如可以是但并不限于任意共聚物、线性嵌段共聚物、其他嵌段共聚物、以及接枝共聚物。
熔点低于分解温度的任意类型的热塑性聚合物或共聚物都是可行的。熔点范围覆盖至少10℃的合成热塑性塑料特别适合。该材料的实例包括那些其分子重量呈现多分散性的物质。
特别地，聚烯烃、聚乙烯卤化物、热塑性聚酯、聚酮(polykeytones)、聚酰胺、及其共聚物均可采用。聚合物或共聚物的混合物也可采用，类似地，聚合物材料与无机、有机、和/或自然填料的混合物也可采用，其中的自然填料例如可以是但并不限于碳、盐、和其他无机衍生物、自然纤维、玻璃纤维、以及聚合物纤维。还可使用包括通过粘接在一齐的堆栈层的多层结构，该多层结构包括至少一个如上所述的聚合物或共聚物。
聚乙烯卤化物和聚烯烃通常是优选的。聚合物通常使用聚乙烯。高密度的聚乙烯(HDPE)可获得极好的效果。众所周知，该塑料的对于挥发性的碳氢化合物的不可渗透性可通过表面处理(氟化作用、磺化作用等)、和/或通过阻挡层(例如基于聚酰胺(PA)基、或基于乙烯醇聚合物(均聚物(PVOH)或乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH))的使用而获得改善。
优选地，根据本发明的系统的至少油箱和注入管由热塑性塑料制成，并且优选地，包括HDPE。特别优选地，油箱和注入管是多层结构，该多层结构包括至少一层基于HDPE以及至少一层基于EVOH(术语“基于”的意思是“主要包括”，可以理解，这些层还可包括其他的聚合物和/或少量(重量方面)的添加剂)。根据本发明的燃油系统的泵还可包括塑料(HDPE)壳体。
根据本发明，液体/蒸汽分离器以及滤油罐整合于注入管，并且优选地也可与后者形成一个部件(例如通过挤压吹模而成)或者通过任何适当的方式(焊接、粘接连接、扣合紧固到座内、铆接等)紧固到所述注入管的内侧，优选地通过扣合紧固。
根据本发明的优选变形，注入管包括注入颈管和基座，该两个部件限定出注入管的内部。根据本发明，注入管还可包括外部，也即，至少一个连接(即紧固到或与之形成一个部件)到颈管和/或基座上的部件，并且限定出其外部的容积。特别优选地，液体/蒸汽分离器以及滤油罐整合于(优选地紧固或与之形成一个部件)到该外部容积。该内部和外部部件(如果合适)可模制为一个部件或者分开模制并且在其安装到油箱中之前预组装。类似地，注入管的注入颈管和基座也可模制为一个部件，或者单独制造并且在其安装到油箱之前进行组装。
本发明的主要构思(主要思路)可扩展到将其他附件整合于注入管中。特别地，管也可结合至少一个通风回路(将油箱的顶部连接到滤油罐)和/或换气回路(将油箱的顶部连接到注入管的顶部)的其他元件，例如阀。该元件优选地整合于管的外部。该种整合可以通过上述的直接整合于管的方法实现，或者通过固定到已经整合于其上的部件而实现。
优选地，通风系统还可包括提供ROV(翻转阀)作用的阀和/或提供OPV(抑流阀)作用的阀，其中当车辆翻转时翻转阀关闭，而抑流阀可防止油箱注油过多。在这种情况下，特别优选地，注入管设置有无盖闭合装置(没有盖，具有自动开口)，优选地，该无盖闭合装置通过启动器启动，而该启动器可操作阀。
本发明的目的还在于提供一种用于向内燃机供给燃油的泵和/或燃油滤清器和/或压力调节器和/或计量系统。特别地，根据本发明的变形，可使用整合的泵/滤清器模块来作为泵。可选择地，也可使用两个分开的元件，该分开的元件可以在其连接到注入管上的之前、之后、或连接时进行组装。
注入管还优选地结合有压力调节器，从而使得内燃机可在所需的压力下被供给燃油。
本发明的另一个目的还在于提供一种用于油箱中燃油的计量系统，即，整合模块或单独的计量系统。这样，例如，可使用整合的泵/计量模块，例如通常用于汽车领域的和那些包括臂和浮子的计量系统来作为泵。然而，结合该类型的计量表通常会出现一些错误，因此优选地，基于其他原理而使用单独的计量表系统。基于重量或基于感应方法或基于霍尔效应的计量表系统可获得良好的效果。这样，根据本发明的优选变形，基于重量、基于感应效应、或基于霍尔效应的计量表系统连接到泵上。特别地，SENSOPAD的感应计量表系统可获得不错的效果。
本发明还涉及如上所述燃油系统的制造方法。该方法包括如下步骤1、制造燃油箱；2、制造用于该油箱的注入管；3、将液体/蒸汽分离器和滤油罐紧固到所述注入管上；以及4、组装燃油箱和管/分离器/滤油罐单元。
在该方法中，步骤4确实为最后一步，而步骤2可以在步骤3之前执行。与之相对地，步骤1和步骤2和步骤3可颠倒顺序或甚至合并(在管、分离器、滤油罐同时制作为一个部件的情况下)。事实上，如上所述，本发明的一个目的在于使得注入管可在特定的制造单元进行加工，而油箱的吹模制作以及两个部件的组装可以在接近客户(汽车制造厂商)生产线的单元进行。因此可非常方便地将结合有最大数量附件的注入管安装到油箱。
油箱和管的制造可通过模制非常方便地进行，并且如果这些部件主要由热塑性塑料制成，则其可通过挤压/吹模来方便制造。这样，根据本发明的优选变形，至少油箱和注入管可通过挤压/吹模制造，并且特别地，通过混合挤压-吹模来制造(在如上所述的优选变形中，油箱和管是多层结构)。本领域的普通技术人员可知，该技术包括挤压多层坯料以及吹模。应该注意到，当存在基座时，优选通过注模制造。
可通过任何已知的方式将液体/蒸汽分离器和滤油罐紧固到管上，以及将管紧固到油箱上。用于将液体/蒸汽分离器和滤油罐紧固到管的方式如上已经描述过了。如上所述，采用该方式还可将其他的附件紧固到管上(紧固到其内部或外部)。至于将组件紧固到油箱上，可通过各种方式进行(焊接、粘接连接、机械紧固(紧固带、软管夹、铆钉、螺栓等))。当然，该组件是密封的组件，优选通过采用密封剂或其他的密封装置来制造。优选地，通过热焊接，或通过采用螺纹、螺栓、环、卡口装置等来机械连接。
附图1到3以非限定的方式示出了本发明，其中附图示出了根据本发明特定优选实施例的原理。
图1和图2示出了可适用于欧洲市场的两种特定结构；以及图3示出了可适用于北美市场的一种实施例。
在这些附图中，相同的标号代表相同的部件/附件。
具体实施例方式
图1示出了燃油系统，其包括燃油箱1、注入管2(在图中以粗体示出并且包括注入颈管2′)、外部护套2″、以及基座4，这些部件单独安装(管从单个部件通过吹模而形成，基座注模成型，之后进行组装)，以及泵3。基座4限定出位于颈管2′的延伸部分上的中空的容积(空间)4′，泵3插入和固定在该容积(空间)中。该泵3通过滤清器5连接到压力调节器6上，该调节器6和滤清器5通过扣合紧固而插入并紧固到基座4上，滤清器同时焊接到泵3上。泵位于泡沫材料7上，而该泡沫材料用作燃油预滤器和分离器。包括臂和浮子的燃油计量表8也紧固到基座4，并且当管2固定到燃油箱1内时，其随同基座4一起插入到燃油箱1内。注入控制装置(阀)9紧固到注入颈管2′的端部。该阀9通过臂和浮子10启动。前述的用来供给内燃机燃油的和/或用来控制燃油箱内燃油高度的附件整合于注入管2的内部2′内。
该管2还包括外部2″，该外部自身又包括通风和换气回路的元件，即滤油罐12，设计用来在正常工作以及在向燃油箱1内注入燃油时吸收燃油蒸汽；两个液体/蒸汽分离器11、11′，分别用于通风回路(连接燃油箱1的顶部和滤油罐12)和换气回路(连接燃油箱1的顶部和注入颈管2′的顶部)；阀13，位于液体/蒸汽(L/V)分离器11和滤油罐12之间，在车辆翻转时该阀闭合(本领域的技术人员称其为ROV阀)；此外，在燃油系统没有设置前述的阀9/浮子10装置的情况下，该阀还具备防止注入过多燃油的功能(起OPV作用)；以及管路14，将换气回路的L/V分离器11′连接到注入颈管2′的顶部。
最后，注入管2还设置有无盖闭合装置15，即，自动闭合装置(不同于具有螺纹帽的常规系统)，该自动闭合装置通过启动器16来启动，该启动器同样可以操作阀13(该自动闭合装置在图中以点划线17示意示出)。这样，当闭合装置15打开时，可以直接闭合阀13并且防止注入过多燃油。
所有前述的附件(2到16)在所述注入管2与燃油箱1组装之前整合于(紧固到)注入管2。燃油箱1自身紧固到通风管18和换气管19。当管2通过焊接或者燃油箱1内的基座4的机械紧固件20与燃油箱1组装之后，通风管18和换气管19连接到其各自的L/V分离器11、11′上。
该过程使得在用于该燃油系统的特定单元进行制造，以及仅设置有其附件并且可移动的注入管在接近用于安装所述系统的生产线的“简单”单元进行制造，以及设置有通风管和换气管的燃油箱的制造成为可能，并且较大体积的组件的制造相对简单。
图2示出了与图1相似的另一实施例，不同之处在于通风管18和换气管19已经整合于注入管2中，因此进一步简化了燃油箱部分1，并且使得彻底地降低碳氢化合物的排放成为可能。在该实施例中，泵3可与滤清器5以及压力调节器6结合，因此不再示出。该泵3还可以置于后方，从而能够在组装时将注入管2的基座插入到燃油箱1中。后者与图1所示的实施例相比，其通过更加简单的焊接或机械紧固件20连接，并且基座4更小。泵紧固(例如通过扣合紧固)到燃油分离器7′。
图3示出了适用于常规的北美燃油系统，其中该燃油系统设置有美国调节器所需要的ORVR(车载燃油蒸发排放控制)系统。该系统需要设置有第二滤油罐12′，以能够吸收在注入过程中产生的所有蒸汽，并且还需要设置有检测泄漏传感器21或OBD(车载诊断)装置以及FLVV(限流排出阀)22，即，在所述管破裂时防止液体从燃油箱流到注入管19或外面的阀。还应该注意到，液体/蒸汽分离器11′的设置使得与目前所普遍使用的系统相比该阀被简化(或不太重要)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于内燃机的燃油系统，包括燃油箱(1)、用于向所述油箱注入燃油的管(2)、以及通风系统，所述通风系统包括液体/蒸汽分离器(11)和滤油罐(12)，其特征在于所述液体/蒸汽分离器(11)和所述滤油罐(12)均整合于用于向所述油箱注入燃油的所述管(2)中。
2.根据前述权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述油箱(1)和所述管(2)由塑料制成。
3.根据前述权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述油箱(1)和所述注入管(2)为多层结构，所述多层结构包括至少一层基于高密度聚乙烯以及至少一层基于乙烯/乙烯醇共聚物。
4.根据前述任一项权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述注入管(2)包括注入颈管(2′)以及用于限定所述管的内部的基座(4)，并且还包括通过连接到所述颈管(2′)和/或所述基座(4)的部分限定的外部容积(2″)，并且所述液体/蒸汽分离器(11)和所述滤油罐(12)整合于所述外部容积(2″)中。
5.根据前述任一项权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述通风系统还包括具有翻转阀功能和/或抑流阀功能的阀(13)，并且所述阀(13)也整合于所述注入管(2)中。
6.根据前述权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述注入管(2)设置有无盖封闭装置(15)，所述无盖封闭装置通过启动器(16)来启动，所述启动器也用来操作所述阀(13)。
7.根据前述任一项权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述注入管(2)还结合有至少一个另外的附件，所述至少一个另外的附件用来向所述内燃机供给燃油和/或用于控制所述油箱内的燃油高度。
8.根据前述权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述另外的元件选自用于向所述内燃机供给燃油的泵(3)、燃油滤清器(5)、压力调节器(6)、以及/或计量系统(8)。
9.根据前述权利要求所述的燃油系统，其特征在于，所述另外的元件是基于重量、感应效应、或霍尔效应的计量系统(8)。
10.用于制造根据前述任一项权利要求所述的燃油系统的方法，包括如下步骤制造燃油箱(1)；制造用于所述油箱(1)的注入管(2)；将所述液体/蒸汽分离器(11)和所述滤油罐(12)紧固到所述管上；以及组装所述燃油箱(1)以及所述管(2)/所述分离器(11)/所述滤油罐(12)单元。
全文摘要
本发明公开了一种用于内燃机的燃油系统，包括燃油箱(1)、用于向油箱注入燃油的管(2)、以及通风系统，该通风系统又包括液体/蒸汽分离器(11)以及滤油罐(12)，该液体/蒸汽分离器(11)以及滤油罐(12)均整合于用于向油箱注入燃油的管(2)内。本发明还公开了一种该系统的制造方法。
文档编号F02M37/00GK1696489SQ20051006806
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月13日 优先权日2004年5月13日
发明者文森特·波铁尔, 皮埃尔·拉科姆, 埃里克·里维埃 申请人:因勒纪汽车系统研究公司