(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を貯蔵する燃料タンク本体と、該燃料タンク本体内の燃料液面よりも上方に設けられ、連通路を介して前記燃料タンク本体の内部と接続され前記燃料タンク本体内の燃料の蒸発量に応じて容積が変化する容積可変容器と、所定の内圧で前記容積可変容器の容積を拡縮させるバネ部材とを備えたことを特徴とする燃料タンク。
【請求項２】
前記容積可変容器及び前記連通路の少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク。
【請求項３】
前記燃料タンク本体は断熱構造を有することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料タンク。
【請求項４】
大気に連通する配管及び該配管に設けられた弁機構をさらに備え、
前記弁機構が開弁作動する第１の内圧の範囲は、前記バネ部材が前記容積可変容器の容積を拡縮させる第２の内圧の範囲と重なり合わないように設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関を搭載した車輌の燃料タンクに関し、特に燃料タンク内の蒸発燃料の大気中への放出を抑制することが可能な燃料タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関を搭載した車輌においては、燃料タンク内部と外部とを連通させる連通路を設け、燃料タンク内の液体燃料の蒸発量の増大に伴うタンク内圧力の上昇によりタンク内圧力が所定の設定上限圧を越えたときに、上記連通路を介して燃料タンク内の蒸発燃料（以下、ベーパと云う）を外部に放出するようにしていた。このとき、タンク内ベーパを直接大気中に放出すると大気汚染が引き起こされるので、上記連通路に活性炭を内蔵するキャニスタを設け、車輌の駐車時には、この活性炭にベーパを吸着させると共に、エンジン運転時には、燃料タンク内のベーパをキャニスタを介してエンジンに供給し燃焼させることにより、ベーパが大気中に放出されるのを防止するようにしていた。
【０００３】
ところが、例えば車輌を駐車したまま長期間放置しておいた場合等にはベーパの放出量がキャニスタのベーパ吸着能力を越えることがあり、このような場合にはベーパがキャニスタに吸着されることなく大気中に放出され大気汚染を引き起こすことになる。このため、ベーパの燃料タンク内部から外部への放出量を減少させるために、ベーパの発生量の増減に応じてタンク容積が変化するようにしたブラダ式燃料タンクが提案されている。
【０００４】
具体的には、燃料タンクを容積可変の袋状の容器とし、この容器の周側部に金属バネを設け、ベーパの発生量の増減に応じてタンク容積が変化するようにしたものや、このような構成の袋状の容器を通常の容積一定のタンク内部に内装するようにしたブラダ式燃料タンクが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のブラダ式燃料タンクはいずれも燃料を貯蔵する容器自体が容積可変のブラダ構造とされていたため、貯蔵燃料の重量を支えるために容器の周側部に設ける金属バネの弾性力をある程度大きくする必要があった。
【０００６】
このため、ベーパが発生したときに燃料液面上方に生じ得る気相の最大圧力が大きくなって、例えば給油のためにフィラーキャップを外した場合等に燃料タンク内からベーパが大気中に噴出してしまうのを防止するのが困難であった。
【０００７】
また、上述したとおり、従来、エンジン運転時には燃料タンク内で発生したベーパはキャニスタを介してエンジンに供給され燃焼されていたが、例えば外気温が高く機関の運転に伴う発熱量が極めて大きいような状態においては、キャニスタを介してエンジンに供給し得る範囲を越えてベーパが発生する場合がある。このような場合には、ベーパはキャニスタに吸着しきれなくなると大気中に放出されることになり、大気汚染を引き起こす原因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、燃料タンク内の蒸発燃料の外部への放出を抑制することができる燃料タンクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る燃料タンクは、液体燃料を貯蔵する燃料タンク本体と、該燃料タンク本体内の燃料液面よりも上方に設けられ、連通路を介して前記燃料タンク本体の内部と接続され前記燃料タンク本体内の燃料の蒸発量に応じて容積が変化する容積可変容器と、所定の内圧で前記容積可変容器の容積を拡縮させるバネ部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
燃料タンク本体内の蒸発燃料量が増減し、燃料タンク内圧力が変動したとき、連通路を介して燃料タンク本体の内部と接続されている容積可変容器の容積が変化するので、燃料タンク内圧力の変動が小さくなる。この結果、燃料タンク内の蒸発燃料の外部への放出が抑制されるため、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止することが容易になる。
【００１１】
また、燃料タンク本体内の燃料液面よりも上方に燃料タンク本体とは別に容積可変容器を設けたので、燃料タンク本体自体を容積可変の容器とした場合のように貯蔵燃料の重量を支えるために弾性力の大きい金属バネを容積可変容器に設ける必要がない。このため、ベーパが発生したときに燃料液面上方に生じ得る気相の最大圧力を小さくできるので、例えば給油の際にフィラーキャップを外したときに給油口から蒸発燃料が噴出するのを防止できる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料タンクにおいて、前記容積可変容器及び前記連通路の少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によって、燃料タンク本体内の蒸発燃料は、容積可変容器または連通路において冷却手段により冷却され液化されるので、例えば外気温が高く機関の運転に伴う発熱量が極めて大きいような状態においても蒸発燃料量を低減し、燃料タンク内圧力の上昇を緩和することができるため、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止する効果をより一層高めることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の燃料タンクにおいて、前記燃料タンク本体は断熱構造を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によって、燃料タンク本体内部と外部との間の熱の伝達量が減少するので、燃料タンク内の蒸発燃料量の変化が抑制され、燃料タンク内圧力の変動が小さくなる。この結果、燃料タンク内の蒸発燃料の外部への放出が抑制されるので、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止する効果を更に一層高めることができる。
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料タンクにおいて、大気に連通する配管及び該配管に設けられた弁機構をさらに備え、前記弁機構が開弁作動する第１の内圧の範囲は、前記バネ部材が前記容積可変容器の容積を拡縮させる第２の内圧の範囲と重なり合わないように設定されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の一形態に係る燃料タンクとその周辺要素を示す全体構成図である。
【００１８】
燃料タンク１は、燃料タンク本体１ａと、ベローズから成るブラダ式の容積可変容器としての副室１ｂと、燃料タンク本体１ａと副室１ｂとを接続する連通路１ｃと、該連通路１ｃに設けられた冷却装置１ｄとから構成されている。
【００１９】
燃料タンク本体１ａは、フィラーパイプ１ｆを介して図示しない給油口と接続されている。また、燃料タンク本体１ａは、該本体１ａ内部と外部との間の熱伝達量を減少させるために、外壁が、例えばグラスウールから成る断熱層１ｅにより被われている。副室１ｂは、燃料タンク本体１ａ内の燃料液面より上方に設けられ、連通路１ｃを介して燃料タンク本体１ａ内の燃料液面より上方の内部空間と接続されると共に、燃料タンク本体１ａ内の圧力Ｐがタンク本体内の蒸発燃料量の増減に応じて変化するとき、容積が拡縮するように金属バネ１ｂ’が周側部に設けられたブラダ構造とされている。また副室１ｂは、タンク内圧Ｐが例えば１８．６ｍｍＨｇ（ゲージ圧）以下の範囲で容積が拡縮するように設計されている（現行法の規制ではタンク内圧Ｐが１８．６ｍｍＨｇ以下であれば給油口からの蒸発燃料の大気中への放出が許容されているからである）。
【００２０】
冷却装置１ｄは、例えば熱電冷却素子（２つの異種の金属の接合部を通って電流を流したとき熱が吸収されると云うペルチエ効果（Peltier effect）に基づいて作られた電子熱ポンプ）から成り、内燃エンジンの発熱量が増大する高回転運転時等の所定の運転状態において電力が供給され、連通路１ｃを通過する蒸発燃料（以下、ベーパと云う）を冷却するように構成されている。
【００２１】
また、燃料タンク本体１ａは、燃料供給管２を介して図示しない内燃エンジンの燃料ポンプに接続されると共に、チャージ通路３を介してキャニスタ４に接続されている。チャージ通路３には、二方向弁５及びタンク本体１ａ内の圧力Ｐを検出するタンク内圧センサ６が設けられている。二方向弁５はタンク内圧センサ６により検出されたタンク内圧Ｐが大気圧より所定圧（例えば、２０ｍｍＨｇ）高くなったとき及びタンク内圧Ｐが二方向弁５のキャニスタ４側の圧力より所定圧（例えば、１０ｍｍＨｇ）だけ低くなったときに開弁作動するように構成されている。この二方向弁５が開弁作動するタンク内圧Ｐの範囲（Ｐ＞２０ｍｍＨｇ，Ｐ＜−１０ｍｍＨｇ）は、副室１ｂの容積が拡縮するときのタンク内圧Ｐの範囲と重なり合わないように設定される（即ち、副室１ｂは、−１０ｍｍＨｇ＜Ｐ＜２０ｍｍＨｇ（１８．６ｍｍＨｇ）の範囲でのみ容積が拡縮する）。
【００２２】
キャニスタ４は燃料タンク本体１ａからチャージ通路３を介して放出されたベーパを吸着するための活性炭を内蔵すると共に、通路７を介して大気に連通する吸気口（図示せず）に接続されている。また、キャニスタ４はパージ通路８を介して図示しない吸気管のスロットル弁の下流側に接続されている。パージ通路８には電磁弁から成るパージ制御弁９が設けられており、該パージ制御弁９の開閉によりキャニスタ４からパージされる燃料空気混合気の流量が制御される。
【００２３】
次に、図２を参照して、本実施の形態の燃料タンクの動作を説明する。
【００２４】
図２は、外気温Ｔと車輌駐車時のタンク内圧Ｐの関係を示すグラフである。
【００２５】
同図において、曲線Ａは外気温Ｔの１日（時刻ｔSから時刻ｔEが１日を示す）の変化を示し、曲線Ｂは本実施の形態に係る燃料タンクのタンク内圧Ｐの変化（冷却装置１ｄは不作動とする）を示す。また、曲線Ｃは従来の容積一定の燃料タンクにおけるタンク内圧Ｐの変化を示す。
【００２６】
タンク内圧Ｐは時刻ｔSにおいて大気圧と等しく、この状態から外気温Ｔが上昇すると、ベーパの発生量が増大しタンク内圧Ｐが上昇する。
【００２７】
曲線Ｂに示すように、本実施の形態に係る燃料タンクでは、タンク内圧Ｐの上昇に応じて副室１ｂの容積が拡大するので、タンク内圧Ｐの上昇が緩和される。この結果、図示例においては、外気温Ｔが最高温ＴUとなる時刻ｔUにおいてもタンク内圧Ｐが二方向弁５の上側作動圧ＰMAX（例えば、２０ｍｍＨｇ）に達しないので、燃料タンク１内のベーパはキャニスタ４に放出されない。このため、車輌を長期間運転することなく放置した場合にも、燃料タンク本体１ａからキャニスタ４への累計のベーパ放出量を抑制することができるので、キャニスタ４のベーパ吸着能力を増大させる等の特別の措置を講じることなく、ベーパの大気中への放出を防止することができる。
【００２８】
時刻ｔUから外気温Ｔが下降し、これに伴ってタンク内圧Ｐが下降すると副室１ｂの容積が縮小する。時刻ｔNにタンク内圧Ｐが大気圧まで下降すると副室１ｂ周側部に設けられた金属バネ１ｂ’が略自然長となり、副室１ｂの容積は時刻ｔSの状態に戻る。その後、更に外気温Ｔが下降し、タンク内圧Ｐが大気圧を下回ると副室１ｂの容積は時刻ｔSの状態よりも縮小する。これにより、タンク内圧Ｐの下降が緩和され、図示例においては、外気温Ｔが最低温ＴLとなる時刻ｔLにおいても、タンク内圧Ｐが二方向弁５の下側作動圧ＰMIN（例えば、−１０ｍｍＨｇ）に達しないので、燃料タンク１内にキャニスタ４から混合気は吸入されない。このため、再び外気温Ｔが上昇しベーパの発生量が増大したときにも副室１ｂの容積が拡大し得る余地が残される。
【００２９】
曲線Ｃに示すように、従来の燃料タンクでは、時刻ｔSからの外気温Ｔの上昇に伴ってタンク内圧Ｐが上昇し、時刻ｔ１にタンク内圧Ｐが二方向弁５の上側作動圧ＰMAXに達すると、二方向弁５が開弁し、燃料タンク内ベーパがキャニスタ４に放出される。時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間は二方向弁５が断続的に開弁作動して、タンク内圧ＰはＰMAX値を越えないように制御される。このとき、燃料タンク本体１ａから放出されたベーパはキャニスタ４において活性炭に吸着され、ベーパの放出量が活性炭の吸着能力を越えたときには、その時点からベーパは大気中に放出される。
【００３０】
時刻ｔUから外気温Ｔが下降すると、これに伴ってタンク内圧Ｐが下降する。時刻ｔNにタンク内圧Ｐが大気圧まで下降し、更に時刻ｔ3にタンク内圧Ｐが二方向弁５の下側作動圧ＰMINまで下降すると、キャニスタ４を介して燃料タンク本体１ａに外気を吸入すべく二方向弁５が断続的に開弁作動し、このとき、キャニスタ４の活性炭に吸着されたベーパは再び蒸気化して燃料タンク本体１ａに取り込まれる。
【００３１】
このように、従来の容積一定の燃料タンクにおいては、外気温Ｔの変化に伴って蒸発燃料量が増減すると、この蒸発燃料量の増減が直接タンク内圧Ｐの変動につながるため、タンク内圧Ｐの変動が大きく、この結果、燃料タンク内ベーパの外部への放出量が大きくなる。これに対して、本実施の形態の燃料タンクにおいては、ベーパの発生量の増減に応じて副室１ｂの容積が拡縮することにより、タンク内圧Ｐの変動が小さくなるので、燃料タンク内ベーパを外部に放出すべき場合が少なくなる。この結果、燃料タンク内ベーパの外部への放出量を抑制することができるので、キャニスタ４のベーパ吸着能力を向上させる等の特別の措置を構ずることなく、燃料タンク内ベーパが大気中に放出されるのを防止できる。
【００３２】
また、本実施の形態の燃料タンクは、容積可変の副室１ｂを燃料タンク本体１ａとは別に燃料タンク本体１ａ内の燃料液面よりも上方に設けたので、例えば燃料タンク本体１ａ自体を容積可変のブラダ構造とした場合には貯蔵燃料の重量を支えるためにある程度弾性力の大きい金属バネを燃料タンク本体１ａに設ける必要があるのと比較して、副室１ｂに特に弾性力の大きい金属バネを設ける必要がなく、このため、ベーパが発生したときに燃料液面上方に生じ得る気相の最大圧力を小さくできるので、給油時等にベーパが給油口から噴出してしまうことを防止できる。
【００３３】
更にまた、本実施の形態の燃料タンクによれば、燃料タンク１内のベーパ発生量が特に増大するような状態、例えば外気温が高温であり且つエンジンの運転による発熱量が大きい状態においては冷却装置１ｄに電力を供給し、該冷却装置１ｄにより燃料タンク内ベーパを冷却し液化することによって、燃料タンク内のベーパ量を低減し、タンク内圧Ｐの上昇を緩和することができる。これにより、上述したような状態においても燃料タンク内ベーパの放出量をキャニスタ４を介してエンジンに供給し得る範囲に抑えることができる。
【００３４】
更にまた、本実施の形態の燃料タンクによれば、燃料タンク本体１ａの外壁は断熱層１ｅによって被われているため、燃料タンク本体１ａの外壁を介した熱の伝達量が減少され、燃料タンク１内の温度変化が抑制されるので、タンク内圧Ｐの変動が抑制され、この結果、燃料タンク内ベーパの外部への放出量を抑制できる。
【００３５】
また、燃料タンク本体１ａの外壁を介した熱の伝達量は断熱層１ｅの断熱仕様に応じて変化するので、副室１ｂの大きさは、断熱層１ｅの断熱仕様に応じて設定すればよい。例えば、断熱層１ｅの断熱効果が高い場合は副室１ｂは小さいものでよく、断熱層１ｅの断熱効果が低い場合は副室１ｂは大きいものを用いるのが好ましい。
【００３６】
尚、冷却装置１ｄは熱電冷却素子に限らず、例えばカーエアコンを稼働させることにより得られる冷風によって、連通路１ｃを冷却するようにしてもよい。また、冷却装置１ｄは副室１ｂを冷却するようにしてもよく、連通路１ｃと副室１ｂを共に冷却するようにしてもよい。
【００３７】
また、冷却装置１ｄの稼働はエンジン運転時に限らず、例えば太陽電池を車輌に取り付け、該太陽電池が発電した電力を用いて、車輌の駐車中にも冷却装置１ｄによって燃料タンク内ベーパを冷却するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の副室付燃料タンクによれば、燃料タンク本体内の蒸発燃料量が増減し、燃料タンク内圧力が変動したとき、連通路を介して燃料タンク本体の内部と接続されている容積可変容器の容積が変化するので、燃料タンク内圧力の変動幅が小さくなる。この結果、燃料タンク内の蒸発燃料の外部への放出が抑制されるため、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止することが容易になる。
【００３９】
また、燃料タンク本体内の燃料液面よりも上方に燃料タンク本体とは別に容積可変容器を設けたので、燃料タンク本体自体を容積可変の容器とした場合のように貯蔵燃料の重量を支えるために弾性力の大きい金属バネを容積可変容器に設ける必要がない。このため、ベーパが発生したときに燃料液面上方に生じ得る気相の最大圧力を小さくできるので、例えば給油の際にフィラーキャップを外したときに給油口から蒸発燃料が噴出するのを防止できる。
【００４０】
請求項２記載の副室付燃料タンクによれば、燃料タンク内の蒸発燃料は、容積可変容器または連通路において冷却手段により冷却され液化されるので、例えば外気温が高く機関の運転に伴う発熱量が極めて大きいような運転状態においても蒸発燃料量を低減し、燃料タンク内圧力の上昇を緩和することができるため、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止する効果をより一層高めることができる。
【００４１】
請求項３記載の副室付燃料タンクによれば、燃料タンク本体内部と外部との間の熱の伝達量が減少するので、燃料タンク内の蒸発燃料量の変化が抑制され、燃料タンク内圧力の変動が小さくなる。この結果、燃料タンク内の蒸発燃料の外部への放出が抑制されるので、蒸発燃料が大気中に放出され大気汚染を引き起こすのを防止する効果を更に一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る副室付燃料タンクの全体構成図である。
【図２】同副室付燃料タンクにおけるタンク内圧Ｐと外気温Ｔとの関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  燃料タンク
１ａ  タンク本体
１ｂ  副室
１ｃ  連通路
１ｄ  冷却装置
１ｅ  断熱層
４  キャニスタ
５  二方向弁
６  タンク内圧センサ
９  パージバルブ
【図１】
0003790017.tif 000002
【図２】
0003790017.tif 000003