[发明专利]用于增强刚性塑料燃料储箱的方法

说明书

本发明涉及一种用于增强刚性塑料燃料储箱的方法。最近，一种新类别的车辆已经进入市场，这种车辆使用电力和内部燃烧二者来推进其自身。已将这组车辆称为“混合动力(hybrid)”车。尽管这些车辆仅构成了全球汽车市场的一小部分，但它们的市场份额每年都在增加。最近几个月，出现了混合动力车的一种新的变体，假定车辆在旅行之前已被插入电源中一个预定的时间量，则它仅在给定行程的最初40至60英里使用电力。这些车辆被认为是“插电式混合动力(plug in hybrids)”。

典型地，由于温度和燃料的运动，在燃料储箱的内部产生了燃料蒸汽并且这些蒸汽被存储在一个活性碳罐中以防止蒸发性的烃类排放物进入大气。在正常的燃烧过程中，这些蒸汽被周期性地净化出碳罐并且被传送到发动机，在此它们被消耗。在一种标准汽油发动机车辆上，不论何时都需要这样进行，以防止碳罐被装满并且防止烃类泄露进入环境中。然而，当一台混合动力车在电动模式下工作时这种情况不会在其上发生。一种“插电式混合动力”车可以在不曾使汽油发动机运转的情况下运行许多行驶周期。因此，对于通过使该系统保持密封并且处于减压下以便限制燃料蒸发来长期容纳蒸汽的燃料系统存在着需要。在升高的温度下，在储箱内部形成的压力将实质性地高于常规燃料系统的内部压力。

当前，对于此问题已经提供了几种解决方案，即为：

1.用一种能够保持压力的钢等效物来替代当前的聚合物储箱。

2.例如通过提供多个搭接件(tack-offs)(还称为“轻触点(kiss points)”)来优化该储箱的形状，其中在模制该储箱的过程中，使顶部和底部凹陷以便在这两部分之间产生一种机械连接。

3.将多个带件(通常为金属的)作为强化物来使用。

4.将多个产生额外刚度的结构筋模制到或机械地锁定到该储箱表面中。

5.在钢储箱内部使用一个塑料气囊来控制蒸汽的产生以及相关联的压力。

然而，这些方案中的每一个都具有至少一个缺陷：

1.由于材料密度的性质，相对于聚合物储箱而言，金属储箱具有明显的重量劣势。钢的密度比HDPE密度高出8倍而常规的储箱壁在厚度上仅比钢储箱等效物高出3至4倍。由于这些冲压模具的高成本，所以制作小容积钢储箱在成本上也是高不可及的。替代实施方案是也用钢来制作常规车辆的容积并且导致总体的平均燃料经济性的潜在降低，这种降低抵消了小容积的插电式混合动力车所产生的收益。

2.形状优化虽然保持了车辆制造商要求的这些性质但仅可以增加有限的额外耐压性。例如，搭接件由于它们的固有形状而在储箱中使用了显著量的可用容积。它们还减小了储箱的耐冲击性。并且在多数时间，它们将不是通过自身来提供所要求的耐压性。

3.带式强化物是可以实现的但是难于管理的，这是因为车辆的车身底座具有复杂的形状，并且车身底座与地面的间隙是由制造商严格地强制规定的。此外，当增加带件时，这些带件的额外重量抵消了在聚合物储箱上的重量节省。此外，因为通常不是将带子层叠到储箱表面上，所以它们不会提供显著的结构优点。

4.被模制到或者被机械地锁定到储箱表面上的解决方案通常是在对储箱进行冷却之前插入的，从而导致储箱壳体中的成型应力，这种成型应力对于储箱壳体的性能会是有害的。

5.已经将这些柔性气囊的整合进行了工业化而用于常规的塑料储箱，然而，由于气囊在储箱内部的固定和密封问题，这种技术已经被放弃。

本发明的目的是解决这些问题，其方式为对刚性塑料燃料储箱提供一种增强解决方案，该方案允许这些储箱经受压力而对于储箱的重量或其耐冲击性而言不会产生太多不利，这种方案容易在工业过程中使用、不会在储箱中引起内部应力并且能够将同样的储箱用于一个完整的平台(已知的是，混合动力车辆仅构成了一个给定平台的一小部分)。

为此，本发明涉及一种用于增强刚性塑料燃料储箱的方法，该储箱包括一个限定了内部封闭容积的壁，根据该方法在位于所述壁的两个不同部分中的至少两个点中(在此当储箱被注满燃料时引起的变位较低)，一个结构构件在该封闭容积的外面被固定到该储箱的壁上，并且所述结构在所述壁的、变位较高的一个部分中与该储箱壁具有至少一个接触点。

更确切地，本发明涉及如上所述的一种方法，该方法包括以下步骤：

在该储箱壁上标示至少一个高的变位部分以及至少两个低的变位部分；