(57)【要約】【課題】給油口へ循環される蒸発燃料流量の制御精度を向上することにより、ベーパ発生量を抑制できる燃料タンクシステムを提供する。【解決手段】燃料タンクシステム２０は、インレットパイプ２６を有する燃料タンク２２と、燃料タンク２２とインレットパイプ２６の給油口２４近傍とを連通する循環通路４６と、燃料タンク２２にベーパ通路３８を介して連通されているキャニスタ４０と、ベーパ通路３８に設けられた封鎖弁４４と、封鎖弁４４の開弁量を制御するＥＣＵ１６とを備える。ＥＣＵ１６は、燃料の給油中に燃料タンク２２の内圧及び循環通路４６を流れる気体流量の少なくとも一方に応じて封鎖弁４４の開弁量を制御することにより、循環通路４６を介して燃料タンク２２からインレットパイプ２６に循環される蒸発燃料の量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレットパイプを有する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記インレットパイプの給油口近傍とを連通する循環通路と、前記燃料タンクにベーパ通路を介して連通されているキャニスタと、前記ベーパ通路に設けられた封鎖弁と、を備え、燃料の給油中に前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記ベーパ通路を介して前記キャニスタに吸着させると共に、前記循環通路を介して前記インレットパイプに循環させる燃料タンクシステムであって、
前記封鎖弁は、開弁量を調整可能な電動弁であり、
燃料の給油中に、前記燃料タンクの内圧及び前記循環通路を流れる気体流量の少なくとも一方に応じて前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段を有する、燃料タンクシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料タンクシステムであって、
前記循環通路は、前記ベーパ通路における前記燃料タンクと前記封鎖弁との間の通路部から分岐している、燃料タンクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は燃料タンクシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の燃料タンクシステムには、燃料タンクで生じた蒸発燃料が大気中に放出されることを防止することが求められている。そのため、一般的な燃料タンクシステムは、蒸発燃料を吸着・脱離可能な活性炭等の吸着材が充填されたキャニスタを備えている（例えば、特許文献１参照）。キャニスタは、内燃機関（エンジン）停止中等に生じた蒸発燃料を、吸着材に吸着させることで一時的に捕捉する。そして、エンジンが駆動されると、エンジンの吸気負圧を利用して蒸発燃料を吸着材から脱離し、脱離した蒸発燃料はエンジンにて燃焼される。これにより、蒸発燃料が大気中に放出されることが防止される。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料タンクシステムは、燃料タンクのインレットパイプと並行に設置されており且つインレットパイプの給油口付近と燃料タンクの気層部とを連通する循環通路も備えている。循環通路は、燃料の給油中に燃料タンク内の蒸発燃料を給油口付近へと循環させる。これにより、インレットパイプを流れる燃料に巻き込まれて燃料タンクへ流入する空気の量が低減される。給油中に燃料タンクへ流入する空気の量が少ないほど燃料タンク内で蒸発する燃料の量は少なくなるため、インレットパイプを介して燃料タンク内に流入する空気の量を低減することにより、蒸発燃料の発生量を抑制することができる。
【０００４】
ここで、給油速度が速いほど巻き込まれる空気の量が多くなり、燃料タンクの内圧が高くなる。そして、燃料タンクの内圧が高くなるほど、循環通路を流れる蒸発燃料の流量（以下、循環流量という）も増加する。しかし、循環流量が多すぎると、給油口近傍に循環された蒸発燃料の一部が給油口から外部へ漏洩する恐れがある。そのため、特許文献２の燃料タンクシステムにおいては、流体の圧力により開口面積が変化する機械式のバルブを循環通路に設置することにより、循環流量が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４８２５０号公報
【特許文献２】特開平８−２１６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、流体の圧力により開口面積が変化する機械式のバルブは圧力と流量とが完全な比例関係にならない。そのため、循環通路に機械式のバルブを備えた燃料タンクシステムにおいては、循環通路を流れる蒸発燃料の圧力によっては実際の循環流量が理想の循環流量からが乖離してしまう場合がある。また、圧力の変動に伴いバルブがハンチングを起こしてしまい、循環流量を正確に制御できない恐れもある。
【０００７】
そこで、本明細書に開示の技術は、循環流量の制御精度を向上し、ベーパ発生量を抑制できる燃料タンクシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その一つの例は、インレットパイプを有する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記インレットパイプの給油口近傍とを連通する循環通路と、前記燃料タンクにベーパ通路を介して連通されているキャニスタと、前記ベーパ通路に設けられた封鎖弁と、を備え、燃料の給油中に前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記ベーパ通路を介して前記キャニスタに吸着させると共に、前記循環通路を介して前記インレットパイプに循環させる燃料タンクシステムであって、前記封鎖弁は、開弁量を調整可能な電動弁であり、燃料の給油中に、前記燃料タンクの内圧及び前記循環通路を流れる気体流量の少なくとも一方に応じて前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、給油中に燃料タンクの内圧及び循環通路を流れる気体流量の少なくとも一方に応じて封鎖弁の開弁量が制御される。これにより、ベーパ通路を流れる蒸発燃料の量を制御することで、循環通路を流れる蒸発燃料の量を制御できる。このため、従来の機械式バルブを用いて循環流量を制御した場合と比べて、循環流量の制御精度を向上することができる。そして、循環流量の制御精度が向上されることにより、実際の循環流量を理想の循環流量に近づけることができるため、給油の際に燃料に巻き込まれて燃料タンクに流入する空気を低減することができ、結果的に蒸発燃料の発生量を抑制することができる。
【００１０】
前記燃料タンクシステムにおいて、前記循環通路は、前記ベーパ通路における前記燃料タンクと前記封鎖弁との間の通路部から分岐していることが好ましい。
【００１１】
この構成によると、燃料タンクの配管に要する開口の数を減らすことができるため、燃料タンクのシール性を向上できる。また、燃料タンクから延出する配管が減少し、燃料タンクシステムの構成が簡素化されるため、燃料タンクシステムの搭載レイアウトの自由度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記燃料タンクシステムによると、給油中に循環通路を介して燃料タンクからインレットパイプに循環される蒸発燃料の量、すなわち循環流量の制御精度を向上することができる。また、これにより給油中に燃料タンクに流入する空気の量を低減し、蒸発燃料の発生量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の燃料タンクシステムの構成図である。
【図２】封鎖弁の断面図である。
【図３】タンク内圧に対する、封鎖弁の開弁量、第２ベーパ通路の流量、及び循環通路の流量の変化を示すグラフである。
【図４】実施形態２の燃料タンクシステムの構成図である。
【図５】実施形態３の燃料タンクシステムの構成図である。
【図６】実施形態４の燃料タンクシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態１］
以下、実施形態１の燃料タンクシステムについて図面を参照しながら説明する。図１は燃料タンクシステムの構成図である。図２は封鎖弁の断面図である。図３はタンク内圧に対する、封鎖弁の開弁量、第２ベーパ通路の流量、及び循環通路の流量の変化を示すグラフである。
【００１５】
＜エンジンシステムの構成＞
実施形態１において、燃料タンクシステム２０はエンジンシステム１０の一部として構成されている。ここで、エンジンシステム１０は周知のものであり、エンジン本体１１に吸気通路１２を介して空気に燃料を混ぜた混合気を供給している。空気はスロットル弁１４によって流量を制御して供給され、燃料は燃料噴射弁（図示しない）によって流量を制御して供給される。スロットル弁１４と燃料噴射弁は共にエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１６に接続されており、スロットル弁１４と燃料噴射弁はＥＣＵ１６によって開弁量を制御されている。ＥＣＵ１６は、様々な制御プログラムを記憶しているメモリと、制御プログラムを実行するためのプロセッサとを備えている。なお、ＥＣＵ１６は、本明細書における「制御手段」に相当する。
【００１６】
＜燃料タンクシステムの構成＞
燃料タンクシステム２０の燃料タンク２２は、一端に給油口２４が設けられたインレットパイプ２６を備えている。給油口２４には、着脱可能なフューエルキャップ２８が取り付けられており、燃料タンク２２内と外部とを遮断している。また、給油口２４はフューエルリッド２９によって覆われている。フューエルリッド２９は、フューエルリッド２９のロック機構であり且つＥＣＵ１６に接続されているリッドオープナー２９ａを備えている。リッドオープナー２９ａは、ＥＣＵ１６からロックを解除するための信号を受信するとフューエルリッド２９のロックを解除するよう構成されていると共に、フューエルリッド２９の開閉状態を検出し、検出信号をＥＣＵ１６に送信するよう構成されている。
【００１７】
燃料タンク２２内には、燃料ポンプ３０ａを備える燃料ポンプモジュール３０が設置されている。燃料ポンプ３０ａは、電動ポンプであり、燃料タンク２２内の燃料をエンジン本体１１、詳しくは燃料噴射弁へと供給するよう構成されている。また、燃料ポンプモジュール３０は、フロートにより燃料タンク２２内の燃料の液面高さを検出するセンダーゲージ３２と、燃料タンク２２の内圧、すなわちタンク内圧を測定する圧力センサ３４とを有している。燃料ポンプモジュール３０はＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６は燃料ポンプ３０ａを制御すると共に、センダーゲージ３２及び圧力センサ３４から検出信号を受信する。更に、燃料タンク２２の底部には、燃料の温度、アルコール濃度等の燃料性状を測定するための燃料センサ３６が設けられており、燃料センサ３６による測定結果はＥＣＵ１６へと送信される。
【００１８】
燃料タンク２２は、ベーパ通路３８を介してキャニスタ４０に接続されており、キャニスタ４０内には、蒸発燃料を吸着・脱離可能な活性炭等からなる吸着材４０ａが充填されている。燃料タンク２２内で生じた蒸発燃料をベーパ通路３８を介してキャニスタ４０に吸着させることにより、蒸発燃料の大気中への放出が防止される。
【００１９】
ベーパ通路３８の燃料タンク２２側端部は、燃料タンク２２内の液面上部空間、すなわち気層部に開口していると共に、その先端にはカットオフバルブ４２が取り付けられている。カットオフバルブ４２はフロート式バルブであり、通常時は開弁して燃料タンク２２とベーパ通路３８とを連通しており、車両の転倒時等には閉弁して燃料タンク２２とベーパ通路３８との連通を遮断するよう構成されている。また、ベーパ通路３８の途中には封鎖弁４４が設けられており、ベーパ通路３８は燃料タンク２２と封鎖弁４４とを接続する第１ベーパ通路３８ａと、封鎖弁４４とキャニスタ４０とを接続する第２ベーパ通路３８ｂとに区分される。詳しい構造は後述するが、封鎖弁４４はＥＣＵ１６により開閉制御される電動弁である。封鎖弁４４は、通常時は燃料タンク２２を密閉するために閉弁されており、燃料タンク２２の内圧が所定値より高い場合や給油の際に燃料タンク２２とキャニスタ４０とを連通させるために開弁される。第１ベーパ通路３８ａの途中からは循環通路４６が分岐しており、循環通路４６の先端はインレットパイプ２６の給油口２４近傍に接続されている。
【００２０】
また、キャニスタ４０はパージ通路４８を介して吸気通路１２に接続されており、パージ通路４８には、ＥＣＵ１６によって開閉制御されるパージ弁５０が設けられている。エンジン本体１１の稼働中にパージ弁５０が開弁されると、吸気負圧がパージ通路４８を介してキャニスタ４０に作用し、大気通路５２から空気がキャニスタ４０内へと流入する。これにより、蒸発燃料がキャニスタ４０から脱離し、パージ通路４８を介してエンジン本体１１へと供給されて燃焼される。
【００２１】
＜封鎖弁の構成＞
次に、図２を参照しながら封鎖弁４４の構造について説明する。封鎖弁４４は、ステッピングモータ６０を備え、かつ弁体６２のストロークを制御することで開弁量を調整可能な電動弁である。ステッピングモータ６０及び弁体６２を収容するバルブハウジング６４には、略Ｌ字状の流路６６が形成されている。流路６６は、第１ベーパ通路３８ａに連通する流入路６６ａと、第２ベーパ通路３８ｂに連通する流出路６６ｂとを有する。流入路６６ａの上端開口部の口縁部に弁座６８が形成されている。
【００２２】
ステッピングモータ６０は、モータハウジング６０ａから突出しかつ正逆回転可能な出力軸６０ｂを有している。出力軸６０ｂは、図２において下方へ指向されている。出力軸６０ｂは連結軸７０を介して弁体６２に連結されている。弁体６２は、有底円筒状に形成された円筒部６２ａと、円筒部６２ａの下端に形成されたフランジ状のシール部６２ｂとを有する。円筒部６２ａの内周面に形成された雌ネジと、連結軸７０の外周面に形成された雄ネジとにより送りねじ機構が構成されている。これにより、ステッピングモータ６０の出力軸６０ｂの正逆回転に基づいて、弁体６２が軸方向（図２における上下方向）に移動する。
【００２３】
弁体６２のシール部６２ｂには、ゴム状の弾性材料からなり、且つバルブハウジング６４の弁座６８に対応するリング状のシール部材７２が装着されている。弁体６２、より詳しくはシール部材７２がバルブハウジング６４の弁座６８に着座することにより、流入路６６ａと流出路６６ｂとの連通が遮断され、封鎖弁４４は閉弁状態となる。そして、ＥＣＵ１６によりステッピングモータ６０が正方向に回転すると、その回転量に応じて弁体６２が開弁方向（図２における上方）に移動し、ステッピングモータ６０が逆方向に回転すると、その回転量に応じて弁体６２が閉弁方向（図２における下方）に移動する。このように、封鎖弁４４は、弁座６８に対する弁体６２の相対位置をステッピングモータ６０により変更することにより、開弁量を変更可能に構成されている。
【００２４】
＜給油中の燃料タンクシステムの動作＞
次に、燃料タンクシステム２０の給油中の動作について説明する。通常時は封鎖弁４４は閉弁されており燃料タンク２２は密閉されている。燃料を給油するためにフューエルリッド２９が開けられると、ＥＣＵ１６により封鎖弁４４が所定量だけ開弁される。そして、給油が開始されると、燃料タンク２２内で生じた蒸発燃料が第１ベーパ通路３８ａ及び第２ベーパ通路３８ｂを介してキャニスタ４０に吸着される。また、第１ベーパ通路３８ａを流れる蒸発燃料の一部は、循環通路４６を介してインレットパイプ２６へと循環される。
【００２５】
給油中のタンク内圧は給油速度に応じて変化し、燃料タンク２２から第１ベーパ通路３８ａに流入する蒸発燃料の量はタンク内圧に応じて変化する。具体的には、給油速度が高速になるほど、燃料に巻き込まれて燃料タンク２２内に流入する空気の量が多くなる。その結果、燃料タンク２２内における燃料の蒸発量が多くなるため、タンク内圧も高くなる。そして、タンク内圧が高くなるほど、燃料タンク２２から第１ベーパ通路３８ａに流入する蒸発燃料の量も多くなる。
【００２６】
そのため、ＥＣＵ１６は、タンク内圧に応じた最適な封鎖弁４４の開弁量を算出し、封鎖弁４４の開弁量を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ１６は圧力センサ３４によって検出されるタンク内圧が高くなるほど開弁量が小さくなるよう封鎖弁４４を制御している（図３参照）。封鎖弁４４の開弁量が小さくなると通気抵抗が高くなるため、循環通路４６を介してインレットパイプ２６へと循環する蒸発燃料の量が増加する。その結果、燃料に巻き込まれて燃料タンク２２内に流入する空気の量が減少するため、燃料タンク２２内で生じる蒸発燃料の量を抑制することができる。また、第２ベーパ通路３８ｂを介してキャニスタ４０に流入する蒸発燃料の量も略一定に制御されるため、過剰量の蒸発燃料がキャニスタ４０に流入し、大気中へと吹き抜けることを防止できる。なお、封鎖弁４４の開弁量はインレットパイプ２６に循環される蒸発燃料の量が適量になるよう制御されていればよく、キャニスタ４０に流入する蒸発燃料は吹き抜けない範囲であればタンク内圧に応じて変動してもよい。
【００２７】
更に、ＥＣＵ１６は、センダーゲージ３２により検出される燃料の液面高さの上昇速度に基づき算出される燃料の給油速度や、燃料センサ３６によって測定される燃料の温度およびアルコール濃度等を用いて、タンク内圧を補正することもできる。圧力センサ３４によって検出されるタンク内圧は燃料の液面の揺動等により変化するため、補正によりこのような影響を排除することができる。
【００２８】
センダーゲージ３２により検出される液面高さが所定値に達すると、ＥＣＵ１６により封鎖弁４４が閉弁される。これにより、燃料タンク２２に給油された燃料がベーパ通路３８を介してキャニスタ４０に流入することを防止できる。
【００２９】
＜実施形態１の利点＞
実施形態１によると、給油中に燃料タンク２２の内圧に応じて封鎖弁４４の開弁量が制御される。これにより、封鎖弁４４及び第２ベーパ通路３８ｂを介してキャニスタ４０へ流れる蒸発燃料の量を制御することで、循環通路４６を介してインレットパイプ２６に循環される蒸発燃料の量が制御される。そのため、従来の機械式のバルブを用いた場合のように実際の循環流量が理想の循環流量から乖離したり、ハンチングにより流量が変動したりすることが抑制されるため、循環流量の制御精度を向上することができる。また、循環流量の制御精度が向上することにより、燃料タンク２２の内圧に応じてより適切な量の蒸発燃料をインレットパイプ２６に循環させることができる。そのため、燃料に巻き込まれて燃料タンク２２に流入する空気の量を低減することができ、燃料タンク２２内で生じる蒸発燃料の量を抑制することができる。更に、燃料タンク２２からキャニスタ４０に流入する蒸発燃料の量も併せて調整されるため、蒸発燃料がキャニスタ４０から大気中に吹き抜けることを防止できる。
【００３０】
また、循環通路４６が第１ベーパ通路３８ａから分岐しているため、循環通路４６のために燃料タンク２２に開口を設ける必要がない。そのため、燃料タンク２２のシール性を高めることができる。また、燃料タンク２２から延出する配管が減少し、燃料タンクシステム２０の構成が簡素化されるため、搭載レイアウトの自由度を高めることができる。
【００３１】
［実施形態２］
続いて、図４を参照しながら実施形態２を説明する。図４は実施形態２の燃料タンクシステムの構成図である。なお、実施形態２は、実施形態１の一部を変更したものであるため、変更箇所についてのみ説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３２】
実施形態２の循環通路４６には、循環通路４６内を流れる気体の流量を測定する流量計８０が取り付けられている。流量計８０は、ＥＣＵ１６に接続されており、測定された流量に関する信号をＥＣＵ１６へと出力する。
【００３３】
＜給油中の燃料タンクシステムの動作＞
先ず、フューエルリッド２９が開けられると、ＥＣＵ１６により封鎖弁４４が所定量だけ開弁される。そして、給油が開始されると、循環通路４６を流れる気体の流量を流量計８０が測定し、ＥＣＵ１６へと測定値に関する信号を出力する。ＥＣＵ１６は流量計８０により測定された流量とその時点の封鎖弁４４の開弁量から封鎖弁４４の最適な開弁量を算出し、封鎖弁４４の開弁量を制御する。なお、封鎖弁４４の開弁量の制御は、給油が終了するまで所定間隔毎に繰り返し行われる。
【００３４】
なお、実施形態２においては、燃料タンク２２の内圧と循環通路４６内の気体流量との両方を用いて封鎖弁４４の開弁量を制御することもできる。具体的には、実施形態１と同様に燃料タンク２２の内圧に応じて封鎖弁４４の開弁量を設定した後に、流量計８０によって測定される実際の気体流量を用いて封鎖弁４４の開弁量を補正する。これにより、循環流量の制御精度を更に向上することができる。
【００３５】
＜実施形態２の利点＞
本実施形態によると、流量計８０によって測定される循環通路４６を流れる気体流量に応じて封鎖弁４４の開弁量が制御される。そのため、燃料タンク２２からインレットパイプ２６へ循環される蒸発燃料の量を正確に調整できる。
【００３６】
［実施形態３］
続いて、図５を参照しながら実施形態３を説明する。図５は実施形態３の燃料タンクシステムの構成図である。なお、実施形態３は、実施形態２の循環通路４６の代わりに、燃料タンク２２とインレットパイプ２６の給油口２４近傍とを直接接続する循環通路８２を有している。そのため、変更箇所についてのみ説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３７】
実施形態３の燃料タンク２２は、第２実施形態の第１ベーパ通路３８ａから分岐する循環通路４６の代わりに、インレットパイプ２６と並行に延びる循環通路８２を有している。循環通路８２は、一端が燃料タンク２２の気層部に連通しており、他端がインレットパイプ２６の給油口２４近傍に接続されている。また、循環通路８２には、その内部を流れる気体の流量を測定する流量計８４が設けられている。燃料の給油中には、圧力センサ３４によって測定されるタンク内圧と、流量計８４によって測定される気体流量の少なくとも一方を用いて封鎖弁４４の開弁量が制御される。
【００３８】
＜実施形態３の利点＞
本実施形態によると、循環通路８２の燃料タンク２２側端部とベーパ通路３８の燃料タンク２２側端部とは相互に分離している。つまり、循環通路８２の燃料タンク２２側端部にはカットオフバルブが設けられていない。そのため、燃料タンク２２から循環通路８２を介してインレットパイプ２６へと循環する気体の流れがカットオフバルブ４２の影響を受けることが無く、循環流量を精度よく制御することができる。
【００３９】
［実施形態４］
続いて、図６を参照しながら実施形態４を説明する。実施形態４は、実施形態２のベーパ通路３８の燃料タンク２２側端部に満タン規制バルブ８６を追加した構成である。そのため、変更箇所についてのみ説明し、同一の構成については説明を省略する。なお、図６は実施形態４の燃料タンクシステムの構成図である。
【００４０】
実施形態４のベーパ通路３８は、燃料タンク２２内において第１ベーパ通路３８ａから分岐する第３ベーパ通路３８ｃを有している。第３ベーパ通路３８ｃの先端部は燃料タンク２２内の気層部に開口しており、フロート弁からなる満タン規制バルブ８６が取り付けられている。満タン規制バルブ８６は、燃料タンク２２内の燃料液面が所定高さを超えると閉弁し、燃料タンク２２とキャニスタ４０との連通を遮断するよう構成されている。これにより、燃料タンク２２内の燃料がキャニスタ４０へと流入することを確実に防止できる。なお、実施形態２においては、封鎖弁４４はセンダーゲージ３２により検出される液面高さが所定値に達した際に閉弁されるよう構成されていたが、実施形態４では、給油後にフューエルリッド２９が閉じられるとＥＣＵ１６により閉弁されるよう構成されている。
【００４１】
［他の実施形態］
本開示の技術は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、封鎖弁４４は開弁量を自在に変更可能な電動弁であればよく、ゲートバルブ、ボールバルブ等が利用可能である。また、ステッピングモータ６０の代わりに無段階式に弁体６２を移動可能なモータを備えていてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１６   ＥＣＵ（制御手段）
２０   燃料タンクシステム
２２   燃料タンク
２４   給油口
２６   インレットパイプ
３８   ベーパ通路
３８ａ 第１ベーパ通路（通路部）
４０   キャニスタ
４４   封鎖弁
４６   循環通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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