燃料儲箱的制作方法
【專利說明】燃料儲箱
[0001] 本申請是原申請?zhí)枮?01080027986. 1、申請日為2010年6月3日、發(fā)明名稱為"燃 料儲箱或者用于這種儲箱的加注管"的申請的分案。
[0002] 本發(fā)明涉及一種燃料儲箱或者用于這種儲箱的一種加注管，并且還涉及它們作為 混合動力發(fā)動機車輛中的儲箱/管的用途。
[0003] 混合動力發(fā)動機通常是指一臺內燃機與一臺電動機的組合。
[0004] 對于混合動力發(fā)動機而言存在一個一般運行原則，該運行原則在于根據(jù)模型來運 行電動機、亦或運行內燃機、或者同時運行二者。
[0005] 這些具體原則之一如下：
[0006] 在靜態(tài)階段（當車輛處于靜止時）的過程中，兩臺發(fā)動機都被關閉；
[0007] 在啟動時，是電動機來設置車輛的運動，直至較高的速度（25或30km/h);
[0008] 當達到較高的速度時，由內燃機接管；
[0009] 在快速加速的情況下，兩個發(fā)動機同時運行，這使之有可能具有與相同功率的發(fā) 動機相等的、或者甚至更高的加速度；
[0010] 在減速以及制動階段中，動能用來對電池充電（應該指出的是，這種功能不是在 當前可商購的所有混合動力發(fā)動機中都可用的）。
[0011] 這種原則致使該內燃機不會恒定地運行，并且因此致使碳罐（防止燃料蒸汽釋放 到大氣中的活性碳過濾器）的凈化階段不能正常地執(zhí)行，因為在這些凈化階段的過程中， 被任選地預先加熱的空氣經(jīng)過這個碳罐被循環(huán)以便使該碳罐再生（即，以便使被吸附在其 中的燃料蒸汽脫附），之后允許這種空氣進入到發(fā)動機中以便在其中燃燒。此外，混合動力 車輛是為了減小燃料消耗和廢氣排放而開發(fā)的，這樣在不使發(fā)動機性能惡化的情況下更難 于或者甚至不可能進行發(fā)動機管理以便燃燒來自碳罐的燃料蒸汽。
[0012] 因此，通常將這些發(fā)動機的燃料儲箱加壓（典型地達到約300至400毫巴的壓力） 以便限制碳罐的負載，這通常是由位于這些通風閥之后的一個功能性元件來執(zhí)行的，該元 件被稱為FTIV(燃料儲箱隔離閥）。這個元件包括一個安全閥（被校準至該儲箱的最大工 作壓力）以及一種電子控制裝置，以便能夠在注入之前使該儲箱處于大氣壓力。其結果是， 特別是在塑料儲箱的情況下，這些儲箱與常規(guī)的內燃機的燃料儲箱相比必須具有改進的機 械強度。
[0013] 目前在市場上的解決方案包括一種具有大的厚度的金屬儲箱，這相當大地增加了 儲箱的重量并因此增加了燃料消耗以及廢氣排放。
[0014] 對于上述壓力問題的其他已知的解決方案可能包括：增加塑料儲箱的壁厚度和/ 或使用將這兩個壁連接在一起的內部強化物（桿、分隔物、等等），但這些解決方案通常對 于重量產(chǎn)生了不利影響、減小了儲箱的工作容積并且增加了儲箱的成本。另一個解決方案 可以在于為該儲箱提供多個附接銷（attachment stud)(或多個輕觸點（kiss points)，即， 下部壁和上部壁的局部焊點），但這種解決方案致使儲箱的工作容積減小。
[0015] 在專利US 5, 020, 687中描述了另一種解決方案，這種解決方案在于將一種增強 織物附接到儲箱的外壁上，這種附接是這樣進行的：在儲箱的通過擠出-吹氣模制的制造 過程中包覆模制所述織物，于在模具中引入型坯之前將織物引入到模具中，在吹氣模制該 型坯之后將得到這種儲箱。
[0016] 然而，這種解決方案具有以下幾種缺陷：
[0017] 事實上，這種織物在其被附接的位置處僅產(chǎn)生了局部的增強；
[0018] 從長期角度看，燃料蒸汽經(jīng)過該儲箱壁的擴散可能引起膨脹的問題、或者甚至織 物到儲箱壁上的粘性損失，因此使增強效果減小；
[0019] 由于所使用的技術，就纖維的厚度和/或模具的幾何形狀而言存在著多種限制；
[0020] 并且最后：此種類型的強化物是比較昂貴的。
[0021] 因此本發(fā)明的一個主題是一種燃料儲箱或者用于這種儲箱的加注管，它具有良好 的長期的機械強度而不會具有上述這些缺陷。
[0022] 基于使用一種增強的塑料組合物的思想，即一種塑料，其中已經(jīng)分散/混合（例 如：在塑料的熔化狀態(tài)中，使用一臺擠出機）有一種強化物（具體是一種纖維強化物），這 本身是已知的，但在多層儲箱的內層（即與燃料發(fā)生接觸的內層）中不使用這樣一種組合 物，而（如果適當?shù)脑挘﹥H在該外層中和/或在一個中間層中使用。事實上，本申請人已經(jīng) 觀察到，當儲箱的內層包括一種強化物（具體為：當它包括纖維時），這些儲箱的碰撞強度 被大幅度地減小至一種程度而使得它們不再能通過機動車輛制造商所規(guī)定的這些標準。在 另一方面，在提供一個非增強的內層、該內層具有充分的厚度（這個厚度的值取決于所述 層的組合物，但該厚度總體上為相對厚度的至少20 %、或30 %或者甚至40 % )條件下，不再 觀察到這種減小，并且甚至更好的是：在某些情況下甚至能觀察到一種實質性的改進。
[0023] 本發(fā)明因此涉及一種燃料儲箱或者用于這種儲箱的加注管，該燃料儲箱或加注管 包括一個多層壁，該多層壁至少由基于增強的熱塑性組合物的一層以及旨在與燃料相接觸 且基于一種非增強的熱塑性組合物的一個內層構成。
[0024] 用于根據(jù)本發(fā)明的儲箱/管的燃料預期可以是汽油、柴油、生物燃料等，并且可以 具有0至100%的酒精含量。
[0025] 表述"儲箱或管"應理解為是指通過對至少兩個上述層進行模制或者共擠出而獲 得的任何儲箱或管。
[0026] 可以用于制造根據(jù)本發(fā)明的有限長度的儲箱或管的一種模制操作可以具有任何 性質，只要它包括使用一個可以確定該儲箱或該管的形狀的模具。這種模制操作可以例如 從一種預成型開始或者直接通過將膠化的熱塑性塑料引入到模具中來進行。
[0027] 這種模制操作還可以具體地與一種吹氣模制操作相聯(lián)系。它還可以跟隨有一個后 續(xù)的組裝步驟，尤其是通過焊接。如果該模制操作是從一種預成型開始進行的，則這種預成 型具體可以通過共擠出或共注入來獲得。
[0028] 已經(jīng)使用通過共擠出-吹氣模制的模制、通過共注入-焊接的模制或者通過熱壓 成型的模制而獲得了非常良好的結果。優(yōu)選地，該多層儲箱或管是通過共擠出-吹氣模制 (blow moulding，吹塑）來生產(chǎn)的。在后者的情況中，有可能使用一種連續(xù)擠出技術或者一 種聚積擠出技術或者一種順序擠出技術、對于本領域的普通技術人員熟知的所有技術。
[0029] 該術語"熱塑性塑料"應理解為表示任何熱塑性聚合物，包括熱塑性彈性體以及還 有它們的共混物。術語"聚合物"應該理解為表示均聚物和共聚物（特別是二元的或三元 的共聚物）二者，例如，無規(guī)共聚物、線性嵌段共聚物、其他嵌段共聚物以及接枝共聚物等。
[0030] 該內層的塑料以及該增強層的塑料可以（并且優(yōu)選是）具有相同的性質。在燃料 儲箱的情況中，這通常是聚烯烴。術語"聚烯烴"應理解為是指任何烯烴均聚物、任何包含 至少兩種不同烯烴的共聚物以及任何包括按重量計至少50%的多種衍生自烯烴的單元的 共聚物。在共混物中還可以使用數(shù)種聚烯烴。更具體的是，除了純凈（virgin)的聚烯烴之 外，該共混物還可以包含某一比例的再生的聚烯烴、或者某一比例的多種再生樹酯的一種 共混物，這種共混物產(chǎn)生于（i)對制造該多層儲箱或管的不同階段所獲得的余料進行研磨 和/或（ii)對使用壽命結束的燃料儲箱進行再生和處理。這種共混物還可以包括一種植 物來源的聚烯烴或者來自另一種可再生的來源（生物材料）。
[0031] 優(yōu)選地，該聚烯烴是一種聚乙烯。通過一種高密度聚乙烯（HDPE)已經(jīng)獲得了非常 良好的結果。
[0032] 這些塑料組合物可以包括多種常規(guī)添加劑，如提供的一種（或多種）穩(wěn)定劑、潤滑 劑、顏料以及其他"填充物"，然而內層的一種或多種添加劑不具有增強效果和/或以使得 它們對其機械特性不具有顯著影響的一個量值而存在。
[0033] 術語"增強的"應該理解為，在本發(fā)明的背景下，表示包括一種強化物或多種強化 物的一個混合物，這種或這些強化物處于分散的狀態(tài)（即處于與塑料混合的"游離"顆粒的 形式、與如在織造纖維或氈片中的針織的或纏繞的顆粒（纖維）相反）、處于使得它對于組 合物的機械特性具有顯著影響的一個量值。在這個階段，應該在（i)微觀填充物/強化物 與（ii)納米填充物之間做出區(qū)分，對于微觀填充物/強化物而言，以高的填充水平（典型 地大于10% )獲得了對這些特性的顯著影響，而對于納米填充物而言，以僅百分之幾的強 化獲得了對于這些特性的巨大的改變。
[0034] 總體上，這些是纖維強化物（碳纖維、天然纖維、玻璃纖維等等）、珠緣（例如玻璃 珠緣、總體上空心的珠緣）或者小片（例如，滑石、粘土、蒙脫土、蛭石、膨脹石墨、石墨烯）。 它們優(yōu)選是纖維。當然，除了可以對于組合物的機械特性具有顯著影響的那些強化物之外， 通常認為粉末（碳黑、白堊、滑石、硫酸鋇等等）不是在本發(fā)明背景之內的強化物。在本發(fā) 明的背景下，玻璃纖維并且特別是短的和長的玻璃纖維給出了良好的結果。對于短纖維而 言，通過分散已經(jīng)獲得了良好的結果，在HDPE中，基于E型玻璃的纖維（具體是配備有一種 施膠劑和/或一種相容劑，如PE-g-MAH)具有在10與20 μ m之間的直徑以及在2與8mm之 間的初始長度。
[0035] 根據(jù)一個優(yōu)選的變體，選擇玻璃纖維作為增強物，將這種增強物以一個量值具體 地結合（優(yōu)選是均勻地，通常通過在擠出機中進行混合以便產(chǎn)生母料粒料）到一個中間層 中并且非常具體地是在如以上描述的由研磨產(chǎn)生的一個層中，該量值為10% -50% (按重 量與該混合物的總重量的對比計）、或者甚至20%-40%，約30%的含量通常給出良好的結 果。
[0036] 事實上，本申請人已經(jīng)吹氣模制出了在具有約45 %相對厚