(57)【要約】【課題】燃料ポンプ内での燃料の気化をより確実に抑制可能な燃料タンクシステムを得る。【解決手段】燃料タンク１４のタンク内圧が低下したときには、タンク内圧が燃料蒸気圧と燃料ポンプの燃料入口部の圧力損失の和以上となるように、加圧手段を駆動して燃料タンクを加圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を収容する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を外部に送出するための燃料ポンプと、
前記燃料タンク内を加圧可能な加圧手段と、
タンク内圧が燃料蒸気圧と前記燃料ポンプの燃料入口部の圧力損失の和以上となるように前記加圧手段を駆動して燃料タンクを加圧する制御装置と、
を有する燃料タンクシステム。
【請求項２】
故障診断のために燃料タンク内を加圧可能な故障診断用加圧ポンプを備え、
前記加圧手段が前記故障診断用加圧ポンプである請求項１に記載の燃料タンクシステム。
【請求項３】
前記燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着材により吸着及び脱離するキャニスタと、
エンジンの負圧を前記キャニスタに作用させるためのパージ配管と、
を有し、
前記制御装置が、前記加圧手段の駆動中は前記キャニスタに作用する前記負圧を抑制する請求項１又は請求項２に記載の燃料タンクシステム。
【請求項４】
前記燃料タンクの温度を検知するタンク温度センサと、
前記燃料タンクの内圧を検知するタンク内圧センサと、
を有し、
前記制御装置が、予め設定された燃料蒸気圧を基準に、前記タンク内圧センサで検出された前記タンク内圧と前記タンク温度センサで検出されたタンク温度から、実際の燃料蒸気圧を推定しこの推定結果に基づいて前記加圧手段を駆動する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の燃料タンクシステム。
【請求項５】
前記制御装置が、前記燃料ポンプの作動電流を検知可能とされ、この電流の変化に基づいて前記加圧手段を駆動する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料タンクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンク内の燃料は燃料ポンプでエンジン等に送出されるが、燃料ポンプ内で燃料が気化すると、気泡によって燃料ポンプの駆動に影響がでるため（いわゆる「ベーパーロック現象」）、このような現象を抑制することが望まれる。
【０００３】
たとえば特許文献１には、燃料温度が所定温度を超えると、キャニスターと大気とを連通させる開閉弁を閉塞してタンク内圧を上昇させ、燃料の気化を抑制する技術が記載されている。
【０００４】
ところで、燃料ポンプはその構造上、燃料の入口部分において、たとえば燃料がフィルタを通過する等の理由で、燃料タンクの内圧よりも燃料ポンプの内圧が低くなる（圧力損失が生じる）ことがある。このため、たとえば、燃料の蒸気圧が高く、且つ燃料タンクの内圧が低い場合等には、燃料ポンプ内（入口部分）で燃料が気化しやすくなる。このような状況でも、燃料の気化をより確実に抑制することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１４１３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、燃料ポンプ内での燃料の気化をより確実に抑制可能な燃料タンクシステムを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内の燃料を外部に送出するための燃料ポンプと、前記燃料タンク内を加圧可能な加圧手段と、タンク内圧が燃料蒸気圧と前記燃料ポンプの燃料入口部の圧力損失の和以上となるように前記加圧手段を駆動する制御装置と、を有する。
【０００８】
この燃料タンクシステムでは、制御装置が加圧手段を駆動し、タンク内圧が、燃料蒸気圧と燃料ポンプの燃料入口部の圧力損失の和以上となるように燃料タンクを加圧する。このため、燃料ポンプの燃料入口部では、圧力損失があっても、燃料圧力は燃料蒸気圧よりも高い状態が維持される。このため、燃料ポンプ内での燃料の気化を効果的に抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、故障診断のために燃料タンク内を加圧可能な故障診断用加圧ポンプを備え、前記加圧手段が前記故障診断用加圧ポンプである。
【００１０】
故障診断用加圧ポンプによって燃料タンク内（他の部位を含んでいても良い）を加圧することで、燃料タンクシステムの故障検知を行うことができる。
【００１１】
故障診断用加圧ポンプが加圧手段を兼ねているので、あらたに加圧手段を追加する必要がない。また、制御装置により加圧手段が駆動されて燃料タンク内が加圧されるのは車両走行時が多いが、故障診断用加圧ポンプは車両走行時には駆動されない。すなわち、燃料タンク内の加圧動作と故障診断の双方を、１つの故障診断用加圧ポンプを用いて行うことが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着材により吸着及び脱離するキャニスタと、エンジンの負圧を前記キャニスタに作用させるためのパージ配管と、を有し、前記制御装置が、前記加圧手段の駆動中は前記キャニスタに作用する前記負圧を抑制する。
【００１３】
燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタの吸着材に吸着させると共に、エンジンからの負圧により、吸着された蒸発燃料を脱離させてエンジンに送ることができる。
【００１４】
制御装置は、加圧手段の駆動中はキャニスタに作用する負圧を抑制する（好ましくは負圧が全く作用しないようにする）。これにより、タンク内圧（加圧手段による加圧）がキャニスタに逃げることを抑制でき、タンク内圧を維持しやすくなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記燃料タンクの温度を検知するタンク温度センサと、前記燃料タンクの内圧を検知するタンク内圧センサと、を有し、前記制御装置が、予め設定された燃料蒸気圧を基準に、前記タンク内圧センサで検出された前記タンク内圧と前記タンク温度センサで検出されたタンク温度から、実際の燃料蒸気圧を推定しこの推定結果に基づいて前記加圧手段を駆動する。
【００１６】
一般に、燃料蒸気圧は燃料の種類等に応じて異なる。そこで、燃料蒸気圧を予め設定し、タンク内圧センサで検出されたタンク内圧とタンク温度センサで検出されたタンク温度から、実際の燃料蒸気圧を推定する。これにより、燃料蒸気圧をより高精度で知ることができる。そして、過度に燃料タンク内を加圧することなく、燃料ポンプ内での燃料の気化を抑制することが可能になる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御装置が、前記燃料ポンプの作動電流を検知可能とされ、この電流の変化に基づいて前記加圧手段を駆動する。
【００１８】
燃料が気化しようとする場合、燃料ポンプの駆動負荷も変化するため、これが燃料ポンプの電流値となって現れる。制御装置は、この電流値の変化に基づいて加圧手段を駆動するので、燃料気化の予兆を知ることができ、燃料の気化を実際の状況に応じて抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は上記構成としたので、燃料ポンプ内での燃料の気化をより確実に抑制可能な燃料タンクシステムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおける燃料の蒸気圧曲線と燃料ポンプでの圧力損失及び燃料タンクの加圧量の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおける燃料の蒸気圧曲線の各種のパターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、本発明の第１実施形態の燃料タンクシステム１２が示されている。この燃料タンクシステム１２は、内部に燃料を収容可能な燃料タンク１４を有している。燃料タンク１４内には燃料ポンプ１６が備えられており、制御装置１８によって燃料ポンプ１６が駆動されると、燃料が燃料送出配管２０を通じてエンジンに送出される。本実施形態の燃料タンクシステム１２では、制御装置１８が、燃料ポンプ１６の作動電流の時間変化（電流波形）を検出できるようになっている。
【００２２】
燃料ポンプ１６の下部（ポンプ入口部２２）にはサクションフィルタ２４が取り付けられている。燃料タンク１４内の燃料は、サクションフィルタ２４を通じてポンプ入口部２２から燃料ポンプ１６内に流入することで、燃料中の異物が除去される。
【００２３】
さらにこの燃料タンクシステム１２は、キャニスタ２６を有している。燃料タンク１４とキャニスタ２６とは、ベーパ配管２８で連通されている。キャニスタ２６内には、蒸発燃料を吸着可能な吸着材（活性炭等）が収容されている。また、キャニスタ２６には、大気開放管３０が接続されている。燃料タンク１４内の蒸発燃料を含む気体がキャニスタ２６に送られると、キャニスタ２６内の吸着材によって蒸発燃料が吸着される。そして、蒸発燃料が除去された気体が、大気開放管３０から大気中に排出される。
【００２４】
さらに、キャニスタ２６には、エンジンと連通するパージ配管３２が接続されている。パージ配管３２には、制御装置１８によって制御されるパージ用開閉弁３４が設けられている。エンジン駆動時に、パージ用開閉弁３４を開弁してエンジンの負圧をキャニスタ２６に作用させることで、キャニスタ２６内の吸着材に吸着された蒸発燃料を脱離（パージ）させて、エンジンに送ることができる。
【００２５】
燃料タンク１４には、タンク内圧を検出可能なタンク内圧センサ３６と、タンク内温度を検出可能なタンク温度センサ３８が取り付けられている。これらのセンサで検出されたタンク内圧及びタンク内温度のデータは、制御装置１８に送られる。
【００２６】
キャニスタ２６の大気開放管３０には、故障診断用加圧ポンプ４０が設けられている。故障診断用加圧ポンプ４０は制御装置１８によって制御されるようになっており、車両停止時等の特定条件下で、キャニスタ２６を通じて燃料タンク１４内を加圧することができる。そして、加圧時のタンク内圧をタンク内圧センサ３６で検出することで、燃料タンク１４の故障診断を行うことができる。
【００２７】
次に、本実施形態の燃料タンクシステム１２の動作及び作用を説明する。
【００２８】
制御装置１８によって燃料ポンプ１６が駆動されると、燃料タンク１４内の燃料が燃料送出配管２０を通じてエンジン等に送られる。ここで、燃料ポンプ１６のポンプ入口部２２では、燃料がサクションフィルタ２４を通過すること等に起因して、圧力損失が生じている。すなわち、燃料タンク１４内のタンク内圧に対し、燃料ポンプ１６のポンプ入口部２２では、この圧力損失の分だけ、圧力が低くなっている。したがって、燃料の蒸気圧が高く、且つ、タンク内圧が低い状態で、上記の圧力損失により、ポンプ入口部２２の燃料圧力よりも燃料蒸気圧が上回ると、ポンプ入口部２２で燃料が気化する（キャビテーションが発生する）。これにより、燃料ポンプ１６によって燃料を吸引できなくなるおそれがある。
【００２９】
たとえば、図２に示すように、燃料タンク１４内の燃料が曲線Ａで示す蒸気圧特性を有している場合を例にすると、タンク内圧Ｐ０に対し、ポンプ入口部２２では、圧力損失ΔＰがあるため、実際の圧力はＰ１＝Ｐ０−ΔＰになる。したがって、図２のグラフの例では、温度がＴ０以下の範囲の場合は燃料気化が発生しないが、温度Ｔ０を超えた範囲の場合は、燃料気化が発生するおそれがある。また、温度がＴ０を維持していても、タンク内圧がＰ０よりも低くなった場合も、ポンプ入口部２２では、さらに圧力損失ΔＰの分だけ燃料圧力が低下するので、燃料気化が発生するおそれがある。
【００３０】
ここで、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、タンク内圧センサ３６によりタンク内圧を検出している。制御装置１８は、このタンク内圧から圧力損失ΔＰを差し引いた圧力が燃料蒸気圧を下回ると、故障診断用加圧ポンプ４０を駆動する。具体的には、タンク内圧が、燃料蒸気圧と、ポンプ入口部２２での圧力損失の和以上となるように、燃料タンク１４の内部を加圧する（加圧分を図２ではΔＰ’としている）。これにより、ポンプ入口部２２において燃料の絶対圧Ｐ２が高くなるので、ポンプ入口部２２での燃料の気化（キャビテーション）が抑制され、燃料ポンプ１６の動作への影響も抑制される。
【００３１】
このとき、加圧分ΔＰ’としては、上記したように、燃料蒸気圧と、ポンプ入口部２２での圧力損失の和以上となっていれば、燃料の気化を抑制する点では十分であり、過度に燃料タンク１４を加圧する必要はない。
【００３２】
なお、制御装置１８は、このように故障診断用加圧ポンプ４０を駆動して燃料タンク１４を加圧するときは、パージ用開閉弁３４を閉弁する。これにより、故障診断用加圧ポンプ４０の駆動による燃料タンク１４内の加圧作用に無駄が発生せず、タンク内圧を維持しやすくなる。
【００３３】
また、本実施形態では、燃料タンク１４内の燃料の燃料蒸気圧は、以下の方法で行うことにより、高精度で特定できるようにしている。
【００３４】
まず、燃料タンク１４への給油終了後で、且つエンジン始動前の時点（これを「給油判定時」とする）で、一時的にパージ用開閉弁３４を閉弁すると共に、故障診断用加圧ポンプ４０を駆動停止する（大気開放管３０が閉じられる）。これにより、燃料タンク１４は密閉される。このように燃料タンク１４が密閉された状態で、タンク温度センサ３８によりタンク内温度を検出すると共に、タンク内圧センサ３６によりタンク内圧を検出する。
【００３５】
図３には、制御装置１８に予め記憶されている蒸気圧曲線のパターンの例が、曲線Ｃとして示されている。上記したように、燃料タンク１４が密閉された状態（給油判定時）において、タンク内圧は大気圧（１０１．３ｋＰａ）であるが、このとき、タンク内温度がＴ３であれば、曲線Ｃに基づいて、燃料蒸気の分圧がＰ３であると推定できる。
【００３６】
次に、車両走行中等の燃料タンク１４が密閉された状態で、タンク内温度がＴ４に変化した場合を想定する。曲線Ｃに基づけば、このときの燃料蒸気の分圧はＰ４に変化しており、燃料タンク１４の内圧は、（Ｐ４−Ｐ３）分だけ上昇していると考えられる。しかし、図３にも示すように、実際にタンク内圧センサ３６により検出されたタンク内圧の上昇分Δｐが（Ｐ４−Ｐ３）と異なっていれば、実際の燃料蒸気圧を、これに併せて補正できる。たとえば、図３にも示すように、タンク内圧の上昇分Δｐが（Ｐ４−Ｐ３）よりも小さい場合には、これらの差、すなわち（ｐ４−Ｐ３）−Δｐだけ、曲線Ｃを下方にシフトさせれば（シフト後の蒸気圧曲線を曲線Ｃ’で示す）、この補正後の曲線Ｃ’に基づく燃料蒸気圧の推定が、より現実に近いものとなる。なお、タンク内圧の上昇分Δｐが（Ｐ４−Ｐ３）よりも大きい場合には、Δｐ−（Ｐ４−Ｐ３）だけ、曲線Ｃを上方にシフトして、補正後の曲線Ｃ’を得るようにすればよい。
【００３７】
また、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、制御装置１８が、燃料ポンプ１６の作動電流の時間変化を検出できる。燃料ポンプ１６のポンプ入口部２２において燃料気化が発生する場合には、作動電流が、通常とは異なる時間変化をすると想定されるので、作動電流の時間変化を読み取ることで、実際の状況に合わせて、燃料気化の発生を事前に抑制することができる。たとえば、電流波形のピーク・トゥ・ピーク（特定の極大値から極小値まで）の電流差を検出し、この値が所定値を超えた場合には、燃料気化の予兆であると判断できる。さらに、実際の燃料ポンプ１６の駆動にあたっては、特定の時間間隔において、燃料ポンプ１６の作動電流の電流値が一定値以上を維持するように燃料ポンプ１６を駆動制御すれば、燃料気化の発生をより確実に抑制可能となる。
【００３８】
なお、上記では、燃料タンク１４のタンク内圧を検出するタンク内圧センサ３６を備えた燃料タンクシステム１２を挙げているが、タンク内圧センサ３６を用いることなく、タンク内圧の値を得られるようにすることで、タンク内圧センサ３６を不要とすることも可能である。たとえば、衛星測位システム等を用いて車両の位置情報から標高を特定できれば、タンク内圧と、その標高での大気圧と同等であると推定することで、タンク内圧センサ３６が不要となる。上記実施形態のように、タンク内圧センサ３６を用いてタンク内圧を検出すれば、より高精度で故障診断用加圧ポンプ４０による燃料タンク１４の加圧制御を行うことができる。加えて、タンク内圧センサ３６でタンク内圧を検出（モニタリング）しながら加圧することで、過度に燃料タンク１４を加圧することを防止でき、燃料タンク１４の耐圧性も過度に高くする必要がない。
【００３９】
また、タンク温度センサ３８を備えていない構成であっても、たとえば、タンク温度が高い場合には、加圧手段（故障診断用加圧ポンプ４０）を駆動して燃料タンク１４を加圧することで、燃料ポンプ１６のポンプ入口部２２における燃料気化を抑制可能となる。この場合には、想定される燃料温度の範囲内で最も高温になった場合でも燃料が気化しない程度に、十分にタンク内圧を高めればよい。
【００４０】
また、上記では、本発明の加圧手段として、故障診断用加圧ポンプ４０を用いた構成を例に挙げたが、加圧手段としては、故障診断用加圧ポンプ４０に限定されない。たとえば、燃料タンク１４を加圧するためのあらたなポンプを設けてもよいが、故障診断用加圧ポンプ４０を用いることで、あらたなポンプが不要となる。あらたなポンプを設けた構成では、本願の本質的な動作を実行するにあたっては、キャニスタ２６やパージ配管３２、パージ用開閉弁３４は不要となる。
【００４１】
しかも、故障診断用加圧ポンプ４０が、本来的な目的である故障診断を行うのは車両停止時であり、故障診断のために車両走行中に故障診断用加圧ポンプ４０を駆動することはない。これに対し、本実施形態において、燃料タンク１４の加圧のために故障診断用加圧ポンプ４０を駆動するのは車両走行中である。これにより、故障診断と、燃料タンク１４の加圧とを、お互いに影響を及ぼすことなく、１つの故障診断用加圧ポンプ４０で行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１２  燃料タンクシステム
１４  燃料タンク
１６  燃料ポンプ
１８  制御装置
２０  燃料送出配管
２２  ポンプ入口部
２４  サクションフィルタ
２６  キャニスタ
２８  ベーパ配管
３０  大気開放管
３２  パージ配管
３４  パージ用開閉弁
３６  タンク内圧センサ
３８  タンク温度センサ
４０  故障診断用加圧ポンプ（加圧手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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