JP2002370553A - 燃料タンクのリッド開放制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベントバルブ異常時にも燃料タンクへの給油
を可能とする。 【解決手段】 電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、給
油時にリッド開放スイッチ１４０がオンにされると、ベ
ントバルブ１３１を開弁し、キャニスタ１０にタンク内
の蒸発燃料を排気してタンク内圧を低下させるととも
に、圧力センサ１２０で検出した燃料タンク内圧力が所
定値まで低下した時にリッドオープナ１１５ａを作動さ
せて給油口のリッド１１５を開放して給油操作を可能と
する。これにより、給油時にタンク内の蒸発燃料が給油
管１１１を通って大気に放出されることが防止される。
ＥＣＵは、更にスイッチ１４がオンにされてから所定時
間が経過した場合には、警告灯１４５を点灯するととも
に、タンク内圧力にかかわらずリッド１１５を開放す
る。これにより、ベントバルブ異常によりタンク内圧が
低下しない場合にも給油操作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクのリッ
ド開放制御装置に関し、詳細には給油時に燃料タンク内
圧を所定圧力まで低下させた後に給油口リッドを開放す
る燃料蒸気放散防止装置を備えた燃料タンクのリッド開
放制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等の燃料タンクへの給油時にタンク
給油口を通じてタンク内の燃料ベーパーが大気に放散さ
れることを防止する燃料蒸気放散防止装置が一般に知ら
れている。この種の防止装置の例としては、例えば特開
平８−１２１２７９号公報に記載されたものがある。

【０００３】同公報の装置は、燃料タンク給油口を覆う
蓋（リッド）を開放するリッド開放装置と、タンク内の
燃料ベーパをタンク外のリザーバに排気するコンプレッ
サとを備えており、給油時にタンク内の燃料ベーパをリ
ザーバに排気してから給油口を開放することにより、開
放された給油口を通じて燃料タンク内の燃料ベーパが大
気に放出されることを防止している。

【０００４】すなわち、同公報の装置では、運転者が給
油のために給油スイッチをオンにすると、まずコンプレ
ッサが作動して燃料タンク内の燃料ベーパをリザーバに
排気する。そして、燃料タンク内圧力が大気圧以下にな
ったときにリッド開放装置が作動して給油口のリッドを
開放し給油操作を許可する。これにより、給油口が開放
されるときには、常に燃料タンク内圧力は大気圧以下と
なり、燃料タンク内の燃料ベーパが給油口から大気に放
出されることが防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
８−１２１２７９号公報のような蒸発燃料放散防止装置
では、問題が生じる場合がある。例えば、同公報の装置
では給油に先立ってタンク内の蒸発燃料を排気し、タン
ク内の圧力が大気圧以下になったときに給油を許可して
いる。しかし、蒸発燃料を排気するためのコンプレッサ
などに異常が生じたような場合には、タンク内の燃料ベ
ーパが排気されないためタンク内圧力は低下しない。こ
のため、運転者が給油スイッチをオンにしても給油口リ
ッドは開放されず給油を行うことができない問題が生じ
る。

【０００６】すなわち、上記公報の装置では、蒸発燃料
放散防止装置に異常が生じると給油を行うことができな
くなり、極端な場合には蒸発燃料放散防止装置の修理の
ために修理工場に車両を移動することすらできなくなる
可能性がある。本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、
蒸発燃料放散防止装置に異常が生じた場合でも、燃料タ
ンクへの給油を可能とする手段を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃料タンクへの給油時に燃料タンク内の気体を
タンク外の所定の場所に排出する排気手段と、タンク内
圧を検出する内圧検出手段と、燃料タンクへの給油時
に、リッド開放信号を入力したときに前記排気手段を作
動させるとともに、前記内圧検出手段が検出したタンク
内圧が所定圧力以下になったときに燃料タンクの給油口
リッドを開放して給油を許可するリッド開放手段と、を
備えた燃料タンクのリッド開放制御装置であって、更
に、前記リッド開放信号入力から予め定めた時間経過後
に前記タンク内圧が前記所定圧力より高い場合に操作者
に異常を報知するとともに、前記給油口リッドを開放す
る異常時給油手段を備えた燃料タンクのリッド開放制御
装置が提供される。

【０００８】すなわち、請求項１の発明では、排気手段
が正常に動作している場合にはタンク内圧が所定圧力
（例えば大気圧近傍の圧力）以下にならないと給油口リ
ッドが開放されないため、燃料タンク内に圧力が残った
状態で給油口が開放され、タンク内の燃料ベーパが給油
口から大気に放散されることがない。また、例えば排気
手段などに異常が生じたために燃料タンク内の圧力が低
下しなくなった場合には、予め定めた時間が経過すると
警告灯の点灯などにより操作者に異常を報知した上で強
制的に給油口リッドが開放される。このため、異常時に
も給油が可能となり、例えば排気手段の修理が必要な場
合にも、確実に修理工場までの走行が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用燃
料タンクに適用した実施形態の概略構成を示す図であ
る。図１において、１００は内燃機関本体、１は内燃機
関１００の吸気通路、３は吸気通路１に配置されたエア
クリーナを示す。吸気通路１には運転者のアクセルペダ
ル（図示せず）の操作に応じた開度をとるスロットル弁
６が設けられている。

【００１０】図１に１１で示すのは機関の燃料タンクで
ある。タンク１１内の燃料油はフュエルポンプ７０によ
り昇圧され、フィード配管７１を介して機関１００の各
気筒の燃料噴射弁１０１に圧送される。

【００１１】燃料タンク１１には、タンク内への給油の
ための給油管１１１が設けられている。図１に１１５で
示すのは給油管１１１の給油口１１４を覆うリッドであ
る。すなわち、本実施形態では、給油管１１１からタン
ク内に給油を行うためには、リッド１１５を開放して給
油管の給油口１１４に設けられたキャップ１１３を外す
ことが必要となる。リッド１１５にはソレノイドアクチ
ュエータ等の適宜な形式のアクチュエータからなり、後
述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０からの駆動信号
によりリッド１１５を開放するリッドオープナ１１５ａ
が設けられている。

【００１２】タンク１１の上部には、後述するキャニス
タ１０にタンク１１内の燃料油液面上部空間を接続する
ブリーザー配管１３が接続されている。ブリーザー配管
１３とタンク１１との接続部にはソレノイドバルブ等か
らなるベントバルブ１３１とそれぞれフロート弁からな
るＣＯＶ（ＣＵＴ ＯＦＦ ＶＡＬＶＥ）１３２とＲＯ
Ｖ（ＲＯＬＬ ＯＶＥＲ ＶＡＬＶＥ）１３３とが設け
られている。ベントバルブ１３１は、後述するように、
給油に先だってＥＣＵ３０からの駆動信号により開弁
し、燃料タンク１１内の燃料ペーパをブリーザー配管１
３を通してキャニスタ１０に流す排気手段としての機能
を持っている。

【００１３】ＲＯＶ１３３は、給油時の液面上昇により
閉弁し、ベントバルブ１３１と燃料タンク１１との接続
を遮断する。また、ＲＯＶ１３３は、車両転倒時等にベ
ントバルブ１３１とタンク１１との接続部を閉鎖し、ブ
リーザー配管１３を介して大量の燃料油が外部に洩れる
ことを防止する機能をも有している。

【００１４】ＣＯＶ１３２はＲＯＶ１３３と並列に配置
されており、ＲＯＶ１３３より更に液面が上昇したとき
にベントバルブ１３１とタンク１１との連通を遮断す
る。ＣＯＶ１３２は、給油時の液面上昇時にはＲＯＶ１
３３閉弁後も開弁してタンク１１とベントバルブ１３１
とを連通するが、車両旋回による液面の動揺によりＣＯ
Ｖ１３２位置まで液面が到達したような場合、及び車両
転倒時等には閉弁し、ベントバルブ１３１を通って燃料
油がブリーザー配管１３に侵入することを防止する機能
を有する。燃料タンク１１には更に、タンク内の液面上
部空間の圧力を検出する圧力センサ１２０が設けられて
いる。

【００１５】図１に３０で示すのは、機関の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）及び入出力ポート
を互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロ
コンピュータからなり、機関の燃料噴射制御等の基本制
御を行う他、本実施例では後述する給油時のリッド開放
制御を行う。

【００１６】上記制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポート
は図示しない駆動回路を介して機関１００の燃料噴射弁
１０１に接続され、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御
している他、後述するパージ制御弁１５のアクチュエー
タ、ＣＣＶ（ＣＡＮＩＳＴＥＲ ＣＬＯＳＵＲＥ ＶＡ
ＬＶＥ）１７のアクチュエータにそれぞれ接続され、こ
れらの弁の作動を制御している。また、ＥＣＵ３０の出
力ポートは更に、図示しない駆動回路を介してリッドオ
ープナ１１５ａとベントバルブ１３１に接続され、これ
らの作動を制御している。

【００１７】一方、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関
の回転数、吸入空気量、機関冷却水温度等を表す信号
が、それぞれ図示しないセンサから入力されている他、
燃料タンク１１の圧力センサから燃料タンク１１内の液
面上部空間の圧力に対応する信号が図示しないＡＤ変換
器を介して入力されている。

【００１８】図１に１０で示すのは燃料タンク内の蒸発
燃料を吸着するキャニスタである。キャニスタ１０は、
ブリーザー配管１３によりベントバルブ１３１を介して
燃料タンク１１の燃料液面上部空間と、また、パージ配
管１４によりパージ制御弁１５を介して吸気通路１と、
また、大気連通管１８により、ＣＣＶ１７とフィルタ１
９とを介して給油口１１４近傍の大気部分に、それぞれ
接続されている。パージ制御弁１５はソレノイドアクチ
ュエータなどの適宜な形式のアクチュエータを備え、Ｅ
ＣＵ３０からの信号により開弁し、キャニスタ１０と吸
気通路１とを連通してキャニスタ１０のパージを行う。

【００１９】また、大気連通管１８にはエアフィルター
１９と前述したＣＣＶ１７とが設けられている。エアフ
ィルタ１９は後述するパージ実行時に大気連通管１８か
らキャニスタ１０内に流入する空気中の異物を除去する
ものである。ＣＣＶ１７は、ソレノイドアクチュエータ
などの適宜な形式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０
からの制御信号に応じて大気連通管１８とキャニスタ１
１との連通を遮断するものである。

【００２０】パージ制御弁１５の閉弁中にベントバルブ
１３１とＣＣＶ１７とが開弁されると、燃料タンク１１
の液面上部空間からブリーザー配管１３を介して燃料蒸
気と空気との混合気がキャニスタ１０内に流入する。キ
ャニスタ内部には活性炭等の蒸発燃料吸着剤５０が充填
されている。燃料タンク１１内の圧力が大気圧より高い
場合には、燃料タンク１１内の燃料蒸気は、キャニスタ
１０内の吸着剤５０を通過した後にＣＣＶ１７と大気連
通管１８とを通り大気に放出されるようになる。これに
より、大気連通管１８からはキャニスタ内の吸着剤５０
で燃料蒸気を除去された後の空気のみが放出されるよう
にり、蒸発燃料が大気に放出されることが防止される。

【００２１】また、機関運転中で吸気通路１に負圧が発
生しているときにパージ制御弁１５とＣＣＶ１７とが開
弁されると、キャニスタ１０内にはパージ通路１４を介
して吸気通路１の負圧が作用し、キャニスタ内圧力は大
気圧より低くなる。このため、パージ制御弁１５が開弁
すると、大気連通管１８からフィルタ１９により異物を
除去された清浄な空気がキャニスタ１０内に流入する。
この空気は吸着剤５０から吸着した蒸発燃料を離脱さ
せ、蒸発燃料と空気との混合ガス（パージガス）となっ
てパージ通路１４から機関吸気通路１に流入し、機関燃
焼室で燃焼する。これにより、吸着剤５０が蒸発燃料で
飽和することが防止される。

【００２２】なお、ある種の希薄燃焼機関のように運転
条件によってはスロットル弁６をほぼ全開状態にした運
転を行う機関では、吸気通路１のスロットル弁６下流側
の負圧は極めて小さくなるため吸気通路の負圧でパージ
ガスを吸気通路内に吸入することが困難な状態で運転が
行われる場合があり、キャニスタ１０のパージを行う機
会が比較的少なくなる。このため、本実施形態ではベン
トバルブ１３１は給油時以外は閉弁状態に保持して、燃
料タンク１１内を密閉状態に維持するようにしている。
これにより、通常はキャニスタ１０には蒸発燃料は吸着
されず、パージを行う機会が少ない場合でもキャニスタ
１０の吸着剤５０が蒸発燃料で飽和することが防止され
る。

【００２３】ベントバルブ１３１を閉弁状態に保持し
て、燃料タンク１１を密閉状態に維持した結果、例えば
機関運転中には燃料油温度上昇により、燃料タンク１１
内の液面上部空間には蒸発燃料が充満してタンク１１内
圧力は大気圧より高くなる。このため、この状態で給油
のために給油管１１１のキャップ１１３を外すと燃料タ
ンク１１内の蒸発燃料が給油口１１４から大気に放出さ
れるおそれがある。そこで、本実施形態では給油に先立
ってまずタンク１１内の蒸発燃料をタンク外に排気して
タンク内圧を低下させる操作を行う。

【００２４】すなわち、本実施形態では車両運転席には
ＥＣＵ３０にリッド開放信号を出力するためのリッド開
放スイッチ１４０が設けられており、運転者は給油時に
リッドを開放するために上記リッド開放スイッチ１４０
をオンにする。ＥＣＵ３０はリッド開放スイッチがオン
にされたことを検出すると、ベントバルブ１３１とＣＣ
Ｖ１７とを開弁する。これにより、燃料タンク１１内の
蒸発燃料はベントバルブ１３１とブリーザ配管１３を通
りキャニスタ１０に流入し、蒸発燃料が吸着剤５０に吸
着され、正常な空気のみがＣＣＶ１７と大気連通管１８
から大気に放出されるようになり、燃料タンク１１内の
圧力が低下する。

【００２５】ＥＣＵ３０は、リッド開放スイッチがオン
にされた後、圧力センサ１２０で検出した燃料タンク内
圧力が所定圧力に低下するまで、給油管１１１のリッド
１１５を閉弁状態のまま保持し、燃料タンク内圧力が上
記所定圧力まで低下したときに、リッドオープナ１１５
ａを駆動してリッドを開放する。これにより、燃料タン
ク１１内圧力が充分に低下するまで給油操作を行うこと
が禁止されるため、給油時に給油管１１１から蒸発燃料
が大気に放散されることが防止される。

【００２６】ところが、上記のような蒸発燃料放散防止
操作を行う場合、燃料タンク内の圧力が必ず低下すれば
問題ないが、例えばベントバルブ１３１の固着や断線な
どの故障が生じ、燃料タンク内の蒸発燃料がキャニスタ
１０に排気されないと問題が生じる。すなわち、上記の
蒸発燃料放散防止操作では燃料タンク１１内圧力が所定
圧力まで低下しない限り、リッド１１５が開放されない
ため給油操作を行うことができない。このため、ベント
バルブ１３１の故障などのために燃料タンク内圧力が低
下しない場合には給油を行うことができなくなる。この
場合、ベントバルブ１３１の修理を行うために車両を修
理工場に持込む必要があるが、タンク内の燃料残量が極
めて少ないような場合には給油をしないと修理工場まで
の走行すらできない事態が生じる。

【００２７】そこで、本実施形態ではこのような異常時
にも給油を可能とするために以下の異常時給油操作を行
うようにしている。すなわち、ＥＣＵ３０はリッド開放
スイッチ１４０がオンにされた後、所定の時間が経過し
ても燃料タンク１１内圧力が所定圧力まで低下しない場
合には、何らかの異常が生じて燃料タンク１１からの燃
料蒸気の排気が行われていないと判断する。そして、こ
の場合には、運転席に配置した警告灯１４５を点灯し
て、運転者にベントバルブ１３１等の蒸発燃料排気系に
異常が生じたことを報知した上で、所定圧力まで燃料タ
ンク内圧が低下していなくてもリッドオープナ１１５ａ
に駆動信号を送り、リッド１１５を開放する。

【００２８】これにより、異常発生時にも燃料タンク１
１への給油が可能となり、燃料不足により走行不能とな
ることが防止される。また、運転者は警告灯１４５の点
灯により異常の発生を認識するため、給油後直ちに修理
工場に車両を持込むことが可能となる。

【００２９】図２は、上記の給油時のリッド開放制御操
作を具体的に説明するフローチャートである。本操作
は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチン
として行われる。図２の操作では、まずステップ２０１
でリッド開放スイッチ１４０がオンにされたか否か、す
なわちリッド開放スイッチ１４０からリッド開放信号が
入力しているか否かが判定される。リッド開放信号が入
力していない場合には、ステップ２０３に進み、後述す
るカウンタＣＴの値をゼロにセットしてから今回の操作
実行を終了する。

【００３０】ステップ２０１でリッド開放信号が入力し
ていた場合、すなわち運転者が給油のためにリッド１１
５を開放しようとしている場合には、ステップ２０５に
進み、カウンタＣＴの値を１だけ増大させる。本操作は
ＥＣＵ３０により一定時間毎に繰返されるため、これに
より、カウンタＣＴの値は運転者がリッド１１５の開放
操作を行ってからの経過時間に対応するようになる。

【００３１】次に、ステップ２０７ではカウンタＣＴの
値が所定値ＣＴ₀に到達したか否か、すなわちステップ
２０１でリッド開放信号が入力されてから、ＣＴ₀に相
当する時間が経過したか否かが判定される。本実施形態
では、ＣＴ₀は、ベントバルブ１３１の開弁により、タ
ンク内圧が後述する所定圧力ＰＴ₀にまで低下するのに
充分な時間であり、実際には燃料タンクの容量などに応
じて設定されるが、本実施形態では、ＣＴ₀の値は例え
ば１０秒程度に設定されている。

【００３２】ステップ２０７でＣＴ₀に相当する時間が
経過していない場合には、ステップ２０９以下の操作は
行わず、本操作は直ちに終了する。すなわち、本実施形
態では、運転者が給油のためにリッド１１５開放スイッ
チをオンにしてからＣＴ₀に相当する時間が経過するの
を待つ。

【００３３】ステップ２０７でＣＴ₀に相当する時間が
経過していた場合には、次にステップ２０９で、燃料タ
ンク１１内の圧力ＰＴを圧力センサ１２０から読込み、
圧力ＰＴが所定の圧力ＰＴ₀より高いか否かを判定す
る。所定圧力ＰＴ₀は、給油を行っても燃料タンク内の
蒸発燃料が給油口１１４から大気に放出されることのな
い程度の圧力であり、本実施形態では例えば、大気圧よ
り１ｋＰａ程度高い圧力に設定されている。

【００３４】ステップ２１１で燃料タンク内圧力ＰＴ
が、所定値ＰＴ₀以下になっていた場合には、燃料タン
ク内の蒸発燃料は正常にキャニスタに排気されており、
給油を行っても蒸発燃料が大気に放出されることがない
と考えられる。そこで、この場合には、ステップ２１５
に進みリッドオープナ１１５ａを作動させてリッド１１
５を開放する。これにより、燃料タンク１１への給油が
可能になる。

【００３５】一方、ステップ２０７でＣＴ₀に相当する
時間が経過しているにもかかわらず、ステップ２１１
で、タンク内圧力が所定圧力ＰＴ₀より高い場合には、
ベントバルブ１３１の固着などの異常が生じており、燃
料タンク内の圧力が低下していないと判断できる。そこ
で、この場合にはステップ２１３に進み、車両運転席の
警告灯１４５を点灯し、運転者に異常を報知した後にス
テップ２１５に進み、リッド１１５を開放する。これに
より、異常時にも運転者が異常を認識した上で給油が可
能となる。

【００３６】図３は、リッド開放制御操作の図２とは異
なる実施形態を説明するフローチャートである。図３の
操作の各ステップは、図２の操作と同一の操作である
が、その順番が異なっている。すなわち、図２の操作で
は、異常の有無にかかわらずステップ２０７でカウンタ
値ＣＴ₀に相当する時間が経過しなければ、リッド１１
５が開放されなかった。これに対して、図３の実施形態
では燃料タンク内圧力ＰＴがＰＴ₀以下に低下した場合
には（図３ステップ３０５，３０７）、ＣＴ₀に相当す
る時間が経過していなくても直ちにリッド１１５を開放
し（ステップ３１５）、ＣＴ₀に相当する時間が経過し
ても燃料タンク内圧力ＰＴが所定圧力ＰＴ₀まで低下し
なかった場合（ステップ３０９、３１１）のみ、ＣＴ₀
に相当する時間が経過した後に警告灯を点灯（ステップ
３１３）してからリッド１１５を開放する（ステップ３
１５）点が図２の実施形態と相違している。

【００３７】図３の操作によれば、燃料タンク内圧力が
早く低下した場合にはリッド１１５が短時間で開放され
るようになる利点がある。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、給油時に燃料タンクか
らの蒸発燃料の大気放散を防止しながら、異常時にも燃
料タンクへの給油が可能となるため、蒸発燃料の大気放
散防止のために機関の運転ができなくなる事態が防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用内燃機関の燃料タンクに適用
した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。

【図２】本発明のリッド開放制御操作の一実施形態を説
明するフローチャートである。

【図３】リッド開放制御操作の、図２とは異なる実施形
態を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１１…燃料タンク ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） １１１…給油管 １１４…給油口 １１５…リッド １１５ａ…リッドオープナ １２０…燃料タンク圧力センサ １３１…ベントバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 政弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D038 CA00 CB01 CC16 CD00 3G044 BA22 BA27 CA17 EA32 EA40 EA55 EA57 FA04 FA24 FA39

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクへの給油時に燃料タンク内の
   気体をタンク外の所定の場所に排出する排気手段と、 タンク内圧を検出する内圧検出手段と、 燃料タンクへの給油時に、リッド開放信号を入力したと
   きに前記排気手段を作動させるとともに、前記内圧検出
   手段が検出したタンク内圧が所定圧力以下になったとき
   に燃料タンクの給油口リッドを開放して給油を許可する
   リッド開放手段と、を備えた燃料タンクのリッド開放制
   御装置であって、 更に、前記リッド開放信号入力から予め定めた時間経過
   後に前記タンク内圧が前記所定圧力より高い場合に操作
   者に異常を報知するとともに、前記給油口リッドを開放
   する異常時給油手段を備えた燃料タンクのリッド開放制
   御装置。