JP2005262905A

JP2005262905A - 内燃機関の燃料貯留装置

Info

Publication number: JP2005262905A
Application number: JP2004074316A
Authority: JP
Inventors: Takuji Matsubara; 卓司松原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】内燃機関の燃料貯留装置に関し、停車して給油時に蒸発燃料の大気への放出を防止しつつ、給油スタンド内等で、走行しながら給油リッドを開いて、給油口が車体の左右どちら側にあるか判別できるようにして、給油リッドに関するユーザの使い勝手も向上させる。
【解決手段】給油リッド６８の開放を要求する要求信号が検出されたときに車両が停車中の場合には、燃料タンク１０内圧力の減圧後に給油リッド６８の開放を許可し、前記要求信号が検出されたときに車両が走行中の場合には、即座に給油リッド６８の開放を許可する。
【選択図】図１（Ａ）

Description

本発明は内燃機関の燃料貯留装置に関し、詳しくは、給油の際に燃料タンク内を減圧する機能を備えた燃料貯留装置に関する。

車両用の内燃機関には、燃料タンクで発生する蒸発燃料の大気への放出を防止するための対策が施されている。特許文献１に開示された技術（以下、従来技術）もその一つである。この従来技術は、ユーザにより給油スイッチが押された場合に、先ず、燃料タンク内圧力を大気圧以下まで減圧処理した後、給油リッドを開放するようにしたものである。

燃料タンクへの給油は給油リッドを開放して給油口のキャップを取り外すことで可能になるが、このとき燃料タンク内圧力が大気圧よりも高くなっていると燃料タンク内の蒸発燃料が給油口から大気へ放出されてしまう。上記従来技術によれば、燃料タンク内圧力の減圧が完了するまでは給油リッドが開放されないため、燃料タンク内圧力が高い状態で給油口が開けられてしまうことはない。
特開平８−１２１２７９号公報

ところで、給油リッドは、車両の左右どちらの側に給油口がついているのか走行中に確認するための手段として利用されることがある。つまり、給油ステーションに入って車両を給油装置に横付けする前に、先ず、車内の給油スイッチの操作で給油リッドを開放し、車両のバックミラーから見える給油リッドの位置で給油口の左右位置を確認してから、給油口の位置に合わせて給油設備に車両を横付けするのである。

しかしながら、上記従来技術が適用された車両では、ユーザが給油スイッチを押すことで給油リッドの開放を要求しても、燃料タンク内圧力の減圧が完了するまでその要求は一切受け入れられない。このため、ユーザは給油口の左右位置を確認するための手段として給油リッドを利用することはできない。燃料タンク内圧力の減圧後まで給油リッドの開放を許可しないことは蒸発燃料の大気への放出を防止する上では確かに有効であるが、上記のような場面であればユーザが直ぐに給油口を開けることは困難であり、ユーザの要求に応じて給油リッドを開放したとしても不都合はない。このような場合にまで一律に給油リッドの開放を禁止するとユーザに不便を強いることになってしまう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、給油時の蒸発燃料の大気への放出を防止しつつ給油リッドに関するユーザの使い勝手も向上させた内燃機関の燃料貯留装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、車両に搭載される内燃機関の燃料貯留装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクの給油口に設けられた給油リッドと、
前記給油リッドの開放を要求する要求信号を検出する要求信号検出手段と、
前記給油リッドの開放を許可する許可信号の供給を受けて前記給油リッドを開放するリッド開放手段と、
前記要求信号の検出を受けて前記燃料タンク内圧力を所定圧力以下まで減圧する減圧手段と、
前記要求信号が検出されたときに前記車両が停車中の場合には前記減圧手段による前記燃料タンク内圧力の減圧の完了後に前記許可信号を出力し、前記要求信号が検出されたときに前記車両が走行中の場合には前記減圧手段による前記燃料タンク内圧力の減圧の完了を待つことなく即座に前記許可信号を出力するリッド開放制御手段と、
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ユーザからの給油リッドの開放要求があったとき、車両が停車中の場合には燃料タンク内圧力の減圧の完了後まで給油リッドの開放が許可されないので、燃料タンク内圧力が高い状態で給油口が開かれてしまうことはなく、蒸発燃料の大気への放出が防止される。また、車両が走行中の場合には燃料タンク内圧力の減圧の完了を待つことなく即座に給油リッドの開放が許可されるので、ユーザは車両を走行させながら給油リッドの位置で給油口の位置を確認することができ、ユーザの使い勝手は向上する。

［装置の構成の説明］
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかる燃料貯留装置が組み込まれた内燃機関の全体構成を説明するための図である。図１（Ａ）に示すように、内燃機関は燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０には、タンク内圧Ｐｔを測定するためのタンク内圧センサ１２が設けられている。タンク内圧センサ１２は、大気圧に対する相対圧としてタンク内圧Ｐｔを検出し、その検出値に応じた出力を発生するセンサである。また、燃料タンク１０の内部には、燃料の液面を検出するための液面センサ１４が配置されている。

燃料タンク１０には、ＲＯＶ(Roll Over Valve)１６，１８を介してベーパ通路２０が接続されている。ベーパ通路２０は、その途中に封鎖弁ユニット２４を備えており、その端部においてキャニスタ２６に連通している。封鎖弁ユニット２４は、封鎖弁２８とリリーフ弁３０を備えている。封鎖弁２８は、無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給されることにより開弁状態となる常時閉タイプの電磁弁である。リリーフ弁３０は、燃料タンク１０側の圧力がキャニスタ２６側の圧力に比して十分に高圧となった場合に開弁する正方向リリーフ弁と、その逆の場合に開弁する逆方向リリーフ弁とからなる機械式の双方向逆止弁である。

キャニスタ２６は、パージ孔３２を備えている。パージ孔３２には、パージ通路３４が連通している。パージ通路３４は、その途中にパージ弁(ＶＳＶ：Vacuum Switching Valve)３６を備えていると共に、その端部において内燃機関の吸気通路３８に連通している。内燃機関の吸気通路３８には、エアフィルタ４０、エアフロメータ４２、スロットルバルブ４４などが設けられている。パージ通路３４は、スロットルバルブ４４の下流において吸気通路３８に連通している。

キャニスタ２６の内部は、活性炭で充填されている。ベーパ通路２０を通って流入してきた蒸発燃料は、その活性炭に吸着される。キャニスタ２６は、また、大気孔５０を備えている。大気孔５０には、負圧ポンプモジュール５２を介して大気通路５４が連通している。大気通路５４は、その途中にエアフィルタ５６を備えている。大気通路５４の端部は、燃料タンク１０の給油口５８の近傍において大気に開放されている。

内燃機関には、内燃機関全体の運転を総合制御する制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０が設けられている。ＥＣＵ６０には、上述したタンク内圧センサ１２や封鎖弁２８、或いは負圧ポンプモジュール５２と共に、リッドスイッチ６２、およびリッドオープナー（リッド開放手段）６４が接続されている。ＥＣＵ６０は車両の駐車中において経過時間を計数するためのソークタイマを内蔵している。また、リッドオープナー６４にはワイヤーによりリッド手動開閉装置６６が連結されている。

リッドオープナー６４は給油口５８を覆う給油リッド（車体の蓋）６８のロック機構であり、ＥＣＵ６０から給油リッド６８の開放を許可する許可信号が供給された場合に、或いは、リッド手動開閉装置６６に対して所定の開動作が施された場合に、給油リッド６８のロックを解除する。給油リッド６８のロックが解除され給油リッド６８が開放されることで、ユーザは給油口５８からタンクキャップ５９を外して燃料タンク１０に給油することが可能になる。また、ＥＣＵ６０に接続されたリッドスイッチ６２はＥＣＵ６０に対して給油リッド６８の開放を要求する要求信号を送るためのスイッチである。

図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す負圧ポンプモジュール５２の詳細を説明するための拡大図である。負圧ポンプモジュール５２はキャニスタ２６の大気孔５０に通じるキャニスタ側通路７０と、大気に通じる大気側通路７２とを備えている。大気側通路７２にはポンプ７４および逆止弁７６を備えるポンプ通路７８が連通している。負圧ポンプモジュール５２は、また、切り替え弁８０とバイパス通路８２とを備えている。切り替え弁８０は無通電の状態（ＯＦＦ状態）でキャニスタ側通路７０を大気側通路７２に連通させ、また、外部から駆動信号が供給された状態（ＯＮ状態）で、キャニスタ側通路７０をポンプ通路７８に連通させる。バイパス通路８２はキャニスタ側通路７０とポンプ通路７８とを導通させる通路であり、その途中には０．５mm径の基準オリフィス８４を備えている。負圧ポンプモジュール５２には、更に、ポンプモジュール圧力センサ８６が組み込まれている。ポンプモジュール圧力センサ８６によれば、逆止弁７６の切り替え弁８０側においてポンプ通路７８内部の圧力を検出することができる。

［動作の説明］
次に、本実施形態にかかる燃料貯留装置の動作について説明する。
（１）駐車中
本実施形態にかかる燃料貯留装置は、車両の駐車中は、原則として封鎖弁２８を閉弁状態に維持する。封鎖弁２８が閉弁状態とされると、リリーフ弁３０が閉じている限り燃料タンク１０はキャニスタ２６から切り放される。従って、本実施形態にかかる内燃機関においては、タンク内圧Ｐｔがリリーフ弁３０の正方向開弁圧を超えない限り、車両の駐車中に蒸発燃料が新たにキャニスタ２６に吸着されることはない。また、タンク内圧Ｐｔがリリーフ弁３０の逆方向開弁圧を下回らない限り、車両の駐車中に燃料タンク１０の内部に空気が吸入されることはない。

（２）走行中
車両の走行中は、所定のパージ条件が成立する場合に、キャニスタ２６に吸着されている蒸発燃料をパージさせるための制御が実行される。この制御では、具体的には、切り替え弁８０をＯＦＦとしてキャニスタ２６の大気孔を大気に開放したまま、パージ弁３６が適当にデューティ駆動される。パージ弁３６がデューティ駆動されると、内燃機関１０の吸気負圧がキャニスタ２６のパージ孔３２に導かれる。その結果、大気孔５０から吸入された空気と共に、キャニスタ２６内の蒸発燃料が吸気通路３８に放出される。

また、車両の走行中は、給油前の圧抜き時間の短縮を目的として、タンク内圧Ｐｔが大気圧近傍に維持されるように封鎖弁２８が開弁される。但し、その開弁は蒸発燃料のパージ中に限り、つまり、キャニスタ２６のパージ孔３２に吸気負圧が導かれている場合に限り行われる。パージ孔３２に吸気負圧が導かれている状況下では、燃料タンク１０からキャニスタ２６に流入する蒸発燃料はその内部に深く進入することなくパージ孔３２から流出し、その後吸気通路３８に放出される。このため、車両の走行中に多量の蒸発燃料が新たにキャニスタ２６に吸着されることはない。

（３）給油時
本実施形態にかかる燃料貯留装置の給油時の動作は、図２のフローチャートによって説明される。給油時には以下に説明するように封鎖弁２８の開弁制御と給油リッド６８の開放制御が実行されるようになっており、図２のフローチャートにはＥＣＵ６０により実行されるこれら一連の制御の制御ルーチンが示されている。ＥＣＵ６０は図２に示すルーチンを所定の周期で実行している。

図２に示すルーチンでは、先ず、リッドスイッチ６２からの開放要求の有無が判定される（ステップ１００）。ユーザによりリッドスイッチ６２が操作されると、リッドスイッチ６からＥＣＵ６０に対して給油リッド６８の開放を要求する要求信号が供給される。ＥＣＵ６０はこの要求信号の供給を受け、ステップ１０２以降の処理を実行する。

ステップ１０２ではパージ弁３６のデューティ駆動が禁止され、キャニスタ２６からの蒸発燃料のパージがカットされる。後述する処理によって封鎖弁２８が開かれたとき、パージ弁３６が開いていると、燃料タンク１０内から高圧の蒸発燃料が一度に内燃機関に放出されることになる。燃料タンク１０から放出される蒸発燃料は高濃度であり、このような高濃度の蒸発燃料が一度に内燃機関に吸入されるとドライバビリティを悪化させたり、さらにはエンストを招いたりするおそれがある。ステップ１０２では、封鎖弁２８の開弁前にパージ弁３６を閉じておくことで高濃度の蒸発燃料が内燃機関に吸入されることを防止している。

次のステップ１０４では、車両の走行状態について判定される。車速センサ１００により検出される現時点の車速と所定の停車判定値（例えば１０km/hr）とが比較され、車速が停車判定値以上であれば車両は走行中と判定され、車速が停車判定値未満であれば車両は停車中と判定される。ＥＣＵ６０は、この判定結果に基づいて、封鎖弁２８の開弁制御と給油リッド６８の開放制御の何れを先に実行するか決定する。

ステップ１０４の判定の結果、車両が停車中の場合には、先ず、封鎖弁２８の開弁制御が実行される。ＥＣＵ６０は封鎖弁２８に駆動信号を供給して封鎖弁２８を開弁させる（ステップ１０６）。この際、タンク内圧Ｐｔが大気圧より高圧であれば、封鎖弁２８が開くと同時に燃料タンク１０内から蒸発燃料が放出され、その結果、タンク内圧Ｐｔは大気圧近傍にまで減圧される。燃料タンク１０から放出された蒸発燃料はキャニスタ２６に流入し、その内部の活性炭に吸着される。タンク内圧Ｐｔの減圧が完了したか否かはステップ１０８で判定される。ステップ１０８では、現時点のタンク内圧Ｐｔと所定の減圧完了判定値（例えば２kPa）とが比較され、タンク内圧Ｐｔが減圧完了判定値以下であれば減圧が完了したと判定される。

タンク内圧Ｐｔの減圧が完了したときには、次に、給油リッド６８の開弁制御が実行される。ＥＣＵ６０はリッドオープナー６４に対して給油リッド６８の開放を許可する旨の許可信号を発する。リッドオープナー６４はその許可信号を受けて給油リッド６８のロックを解除し、給油リッド６８を開放する（ステップ１１０）。

給油リッド６８が開放されると、次いでユーザによりタンクキャップ５９が開かれ、その後、燃料の給油が開始される。ステップ１０６，１０８の処理によってタンクキャップ５９が開かれる以前にタンク内圧Ｐｔが大気圧近傍にまで減圧されているため、タンクキャップ５９の開動作に伴い蒸発燃料が給油口５８から大気に放出されることはない。

ＥＣＵ６０は給油が終了するまで（具体的には給油リッド６８が閉じられるまで）、封鎖弁２８を開弁状態に維持する。このため、給油の際には燃料タンク１０内のガスがベーパ通路２０を通ってキャニスタ２６に流出することができ、その結果、良好な給油性が確保される。また、この際、流出する蒸発燃料は、キャニスタ２６に吸着されるため、大気に放出されることはない。

一方、ステップ１０４の判定の結果、車両が走行中の場合には、最初に給油リッド６８の開放制御が実行される。ＥＣＵ６０はリッドオープナー６４に対して給油リッド６８の開放を許可する旨の許可信号を発し、リッドオープナー６４はその許可信号を受けて給油リッド６８のロックを解除し、給油リッド６８を開放する（ステップ１１２）。給油リッド６８が開放されることで、車室内にいるユーザ（ドライバ）は、車両をそのまま運転しながらバックミラーを介して給油リッド６８が車両の左右どちら側に付いているのか視認することができる。

給油リッド６８の開放制御の実行後、或いは実行と同時に封鎖弁２８の開弁制御が実行される。ＥＣＵ６０は封鎖弁２８に駆動信号を供給して封鎖弁２８を開弁させる（ステップ１１４）。封鎖弁２８が開弁状態にされることで、タンク内圧Ｐｔは大気圧近傍にまで減圧される。封鎖弁２８の開弁からタンク内圧Ｐｔの減圧が完了するまでの所要時間は僅かであるので、ユーザが車両を停車させ給油を開始するまでにはタンク内圧Ｐｔは大気圧近傍にまで減圧されている。

ステップ１１６では給油が終了したか否か判定される。給油の終了はセンサ（図示略）によって検出される給油リッド６８の閉鎖から判断することができる。封鎖弁２８は給油が終了するまで開弁され、給油終了の判定を受けて閉弁される（ステップ１１８）。封鎖弁２８の閉弁後、ＥＣＵ６０はリッドスイッチ５２をオフにして開放要求信号をクリアする（ステップ１２０）。

以上説明したルーチンによれば、ユーザが直ぐにでもタンクキャップ５９を外せる状況にある車両の停車中には、給油リッド６８はリッドスイッチ６２の操作によって即座に開放されるのではなく、タンク内圧Ｐｔの減圧が完了するまで開放を禁止される。これにより、給油時にタンク内圧Ｐｔが高い状態で給油口５８が開かれてしまうことはなく、蒸発燃料の大気への放出が防止される。

一方、車両の走行中には、リッドスイッチ６２を操作すると即座に給油リッド６８が開放されるので、ユーザは走行中に給油口５８の左右位置を確認するための手段として給油リッド６８を利用することができる。これによって、例えば、給油ステーションに入る際に先ず給油リッド６８を開放し、バックミラーで見える給油リッド６８によって給油口５８の左右位置を確認してから、給油口５８の位置に合わせて給油設備に車両を横付けするといった運用も可能になる。また、車両の走行中であれば、リッドスイッチ６２の操作後にユーザが直ぐにタンクキャップ５９を外すことは困難であるので、タンク内圧Ｐｔの減圧に先立って給油リッド６８を開放したとしても不都合はない。

なお、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ６０による上記ステップ１００の処理の実行により本発明の「要求信号検出手段」が実現され、ＥＣＵ６０による上記ステップ１０４，１０８，１１０，１１２の処理の実行により本発明の「リッド開放制御手段」が実現されている。また、封鎖弁２８とＥＣＵ６０による上記ステップ１０６，１１４の処理の実行により本発明の「減圧手段」が実現されている。

その他．
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形して実施することもできる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、車速が所定値以上の場合、給油リッド６８を開放した後に封鎖弁２８を開弁しているが、先ず、封鎖弁２８を開弁してから給油リッド６８を開放してもよい。或いは、封鎖弁２８の開弁と同時に給油リッド６８を開放してもよい。いずれにしても、リッドスイッチ６２を操作すると減圧の完了を待たずに即座に給油リッド６８が開放されることになるので、給油リッド６８に関するユーザの使い勝手が変わることはない。

本発明の実施の形態にかかる燃料貯留装置が組み込まれた内燃機関の構成を説明するための図である。図１（Ａ）中に示す負圧ポンプモジュールの詳細構成を説明するための図である。本発明の実施の形態において給油時にＥＣＵにより実行されるルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１０燃料タンク
１２タンク内圧センサ
２０ベーパ通路
２６キャニスタ
２８封鎖弁
３６パージ弁
５８給油口
５９タンクキャップ
６０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６２リッドスイッチ
６４リッドオープナー
６８給油リッド
１００車速センサ
Ｐｔタンク内圧

Claims

車両に搭載される内燃機関の燃料貯留装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクの給油口に設けられた給油リッドと、
前記給油リッドの開放を要求する要求信号を検出する要求信号検出手段と、
前記給油リッドの開放を許可する許可信号の供給を受けて前記給油リッドを開放するリッド開放手段と、
前記要求信号の検出を受けて前記燃料タンク内圧力を所定圧力以下まで減圧する減圧手段と、
前記要求信号が検出されたときに前記車両が停車中の場合には前記減圧手段による前記燃料タンク内圧力の減圧の完了後に前記許可信号を出力し、前記要求信号が検出されたときに前記車両が走行中の場合には前記減圧手段による前記燃料タンク内圧力の減圧の完了を待つことなく即座に前記許可信号を出力するリッド開放制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料貯留装置。