JP2007224871A - 車両用燃料蒸気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって燃料蒸気の排出量を低減する車両用燃料蒸気処理装置を提供する。
【解決手段】車両用燃料蒸気処理装置を、液体の燃料が貯蔵される燃料タンク１０内において燃料が気化して発生した燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理部３０と、燃料タンク１０と燃料蒸気処理部３０との間に設けられ、燃料蒸気を車両の走行風によって冷却し、その少なくとも一部を液化させる液化部６０とを備え、液化された燃料を燃料タンク１０内に還流させる構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に備えられる燃料蒸気処理装置に関するものである。

ガソリンを燃料とする自動車は、燃料タンク内のガソリンが気化した燃料蒸気（エバポ）の車外への放出を防止することが求められる。エバポは、環境保護の観点から法規制等によって排出量が規制されており、また、車外に放出された場合は、そのガソリン臭気によってユーザに不快感、不安を与えてしまう。

これに対し、燃料蒸気処理装置は、エバポをエンジンの吸気管路内に導入してエンジンの運転時に燃焼処理するとともに、停車中等に発生するエバポを一時的に貯蔵するキャニスタを設けたものが広く用いられている。
また、燃料蒸気処理装置は、エバポの排出をより低減する目的で、エバポをエアコンディショナの冷媒によって冷却してその一部を液化し、燃料リターン管に戻すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１４７０２９号公報

しかし、エバポをエアコンディショナの冷媒によって冷却する従来技術は、冷媒流路とエバポ配管とを近接させる必要があるため、これらの取り回しが複雑となり、冷媒通流時の圧力損失も発生する。また、車両の製造時等にこのような配管を配置することは煩雑である。
本発明の課題は、簡単な構成によって燃料蒸気の排出量を低減する車両用燃料蒸気処理装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、液体の燃料が貯蔵される燃料タンク内において前記燃料が気化して発生した燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理部と、前記燃料タンクと前記燃料蒸気処理部との間に設けられ、前記燃料蒸気を車両の走行風によって冷却し、その少なくとも一部を液化させる液化部とを備える車両用燃料蒸気処理装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、前記液化部は、前記車両のタイヤが収容されるタイヤハウス内に配置されることを特徴とする車両用燃料蒸気処理装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、前記液化部は、前記燃料タンクに対して上側に設けられることを特徴とする車両用燃料蒸気処理装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、前記液化部は、前記燃料タンクから上方に突き出して設けられた給油管路に隣接して配置され、液化された前記燃料は、前記給油管路を経由して前記燃料タンクに導入されることを特徴とする車両用燃料蒸気処理装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、前記液化部は、前記走行風と接する表面部に冷却フィンが形成された気液セパレータであることを特徴とする車両用燃料蒸気処理装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）走行風を利用して燃料蒸気を冷却する液化部を設けることによって、簡単な構成によって燃料蒸気を液化して燃料タンクやその他の燃料系に戻すことができ、燃料蒸気の排出量を低減することができる。
（２）液化部をタイヤハウス内に配置することによって、液化部を車外側に突出させることなく適度な走行風を当てることができる。
（３）液化部を燃料タンクよりも上側に配置することによって、液化された燃料がそのヘッド差によって燃料タンクに自然落下するから、簡単な構成によって液化された燃料をもとの液体燃料中に還流させることができる。
（４）液化部を給油管路に隣接して配置し、液化された燃料をこの給油管路を経由して燃料タンクに導入することによって、専用のリターン配管等を設ける必要がなく、また、液化部を給油管路によって支持することが可能となるから、装置の構成をより簡素化することができる。

本発明は、簡単な構成によって燃料蒸気の排出量を低減する車両用燃料蒸気処理装置を提供するという課題を、燃料タンクから排出されるエバポをキャニスタに導入するチャージラインの中間部に、タイヤハウス内を流れる走行風によってエバポを冷却し、液化された燃料を燃料タンクに還流させる気液セパレータを設けることによって解決した。

以下、本発明を適用した車両用燃料蒸気処理装置を含むフューエルシステムの実施例について説明する。この車両は、例えばガソリンを燃料とするエンジンを備えた乗用車である。
図１は、フューエルシステムの構成を示す図である。
図２は、フューエルシステムの燃料タンク周辺部の斜視図である。
図３は、フューエルシステムの燃料タンク周辺部を車両側方側から見た図である。
図４は、図２のIV部拡大図である。

フューエルシステム１は、燃料タンク１０、インジェクタ２０、キャニスタ３０、パージコントロールバルブ４０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０、セパレータ６０を備え、さらに車両は、インテークマニホールド７０を備えている。
燃料タンク１０は、例えば揮発性を有する液体燃料であるガソリン等の燃料Ｇが貯留される容器である。燃料タンク１０は、例えば、板金加工や、樹脂材料を用いた多層ブロー成形によって形成され、後輪車軸よりも前方の２列目シートの床下部等に配置される。

燃料タンク１０は、燃料ポンプ１１、ジェットポンプ１２、フィラーパイプ１３、エアベントパイプ１４、フューエルカットバルブ１５を備え、デリバリーラインＬ１、リターンラインＬ２、チャージラインＬ３、パージラインＬ４がそれぞれ接続されている。
ここで、デリバリーラインＬ１は、燃料タンク１０側からインジェクタ２０側へ燃料を供給する管路である。
リターンラインＬ２は、インジェクタ２０側から燃料タンク１０側へ燃料を戻すための管路である。
また、チャージラインＬ３は、燃料タンク１０から排出されたエバポ（燃料蒸気）をキャニスタ３０へ導入する管路である。
パージラインＬ４は、キャニスタ３０から出たエバポをインテークマニホールド７０に導入する管路である。

燃料ポンプ１１は、燃料タンク１０の内部に配置された電磁ポンプであって、燃料を所定の燃圧まで加圧して、デリバリーラインＬ１を介しインジェクタ２０に圧送するものである。
また、燃料ポンプ１１は、吐出される燃料中の異物等を濾過する燃料フィルタ１１ａを備えている。
ジェットポンプ１２は、インジェクタ２０側からリターンラインＬ２を介して戻ってくる燃料の速度に起因して発生するバキューム効果を利用して、燃料タンク１０内の燃料を燃料ポンプ１１へ移動させるものである。

フィラーパイプ１３は、車外側から燃料タンク１０に燃料を補給するために用いられる給油管路であって、一方の端部（下端部）は燃料タンク１０に接続されている。また、フィラーパイプ１３の他方の端部（上端部）は、図３に示すように、車両の側面部であってリアタイヤ１０１の上方でありかつリアタイヤ１０１の車軸よりも後方の領域に配置されている。また、フィラーパイプ１３の上端部には、フィラーキャップ１３ａが着脱可能に装着されている。
また、フィラーパイプ１３の中間部分は、リアタイヤ１０１の車幅方向における内側の面部と対向した状態で、リアタイヤ１０１が収容されるタイヤハウス１０２の内面に沿って上下方向に配置され、リアタイヤ１０１等との干渉を避けるため、湾曲して形成されている。

エアベントパイプ１４は、フィラーパイプ１３からの給油中に、燃料タンク１０からのエア抜きを行うための管路である。エアベントパイプ１４の一方の端部（下端部）は、燃料タンク１０に接続され、他方の端部（上端部）は、フィラーパイプ１３のフィラーキャップ１３ａ側の端部において、フィラーパイプ１３の外周面部に接続され、フィラーパイプ１３と連通している。
フューエルカットバルブ（ＦＣＶ）１５は、燃料タンク１０の上部に装着されるとともにチャージラインＬ３が接続され、車体の揺れ等に起因してチャージラインＬ３に液体の燃料が入ることを防止する気液分離器である。

インジェクタ２０は、図示しないエンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するものである。インジェクタ２０は、デリバリーラインＬ１に接続され、ＥＣＵ５０が出力するバルブ開弁信号に応じてニードルバルブを開閉し、所定の噴射時期において所定の噴射量を吐出するようになっている。
インジェクタ２０は、エンジンの各気筒にそれぞれ設けられ、例えば実施例の場合には、４気筒のエンジンに対して、４つのインジェクタ２０が設けられている。
ここで、デリバリーラインＬ１から供給された燃料のうちインジェクタ２０によって噴射されなかった余剰分は、リターンラインＬ２を経由して燃料タンク１０側に戻される。このリターンラインＬ２の入り側の端部には、インジェクタ２０に供給される燃料の燃圧を略一定に保つレギュレータ２１が挿入されている。

キャニスタ３０は、例えば樹脂製等のケース内に活性炭を充填したものであって、セパレータ６０と協働して車両用燃料蒸気処理装置を構成するものである。キャニスタ３０は、燃料タンク１０からチャージラインＬ３を経由して導入されるエバポを、活性炭に吸着させて一時的に貯蔵するとともに、貯蔵されたエバポをエンジンの運転時に放出し、パージラインＬ４に送出するものである。
キャニスタ３０は、車両のリアタイヤ１０１の後方側であって、リアバンパ１０３（図３参照）の内面側に配置されている。

また、チャージラインＬ３のキャニスタ３０側の端部には、２ウェイバルブ３１が挿入されている。この２ウェイバルブ３１は、その両側におけるチャージラインＬ３の差圧が所定の開弁圧以上となったときに開くものであって、燃料タンク１０側が正圧、負圧いずれの場合にも、差圧が開弁圧以上であれば開くようになっている。

パージコントロールバルブ４０は、パージラインＬ４におけるキャニスタ３０とインテークマニホールド７０との間に挿入され、ＥＣＵ５０からの信号に応じて開閉し、エバポのエンジン側への供給有無及び供給量を制御するものである。
ＥＣＵ５０は、車両のエンジン及びその補器を統括的に制御する情報処理装置であって、インジェクタ２０、パージコントロールバルブ４０等に制御信号を出力するものである。

セパレータ６０は、チャージラインＬ３における燃料タンク１０とキャニスタ３０との間に挿入され、チャージラインＬ３内を流れるエバポを走行風によって冷却し、その一部を凝縮させて液化するとともに、この液化された燃料を気相のエバポから分離するものである。
ここで、本明細書において、「走行風」とは、車両の走行に起因して車体の周囲に発生する気流を総称するものとする。

セパレータ６０は、略円筒状に形成され、フィラーパイプ１３とエアベントパイプ１４との間に挟まれた状態で配置されている。このセパレータ６０は、フィラーパイプ１３の湾曲に適合するように湾曲して形成されている。セパレータ６０の上端部は、エアベントパイプ１４のフィラーパイプ１３との接続部の下側に配置されている。
セパレータ６０は、フィラーパイプ１３の外周面に固定されたブラケット６１（図３、図４参照）によって、このフィラーパイプ１３に固定されている。
また、セパレータ６０は、その外周面部に、外径側につば状に張り出して形成され、セパレータ６０の長手方向に分布して複数配列された冷却フィン６２（図４参照）を備えている。

燃料タンク１０からセパレータ６０までの入り側のチャージラインＬ３（Ｌ３ｉｎ）は、セパレータ６０の下端部に接続されている。また、セパレータ６０からキャニスタ３０までの出側のチャージラインＬ３（Ｌ３ｏｕｔ）は、セパレータ６０の上端部に接続されている。
そして、セパレータ６０において分離された気相のエバポは、出側のチャージラインＬ３ｏｕｔを経由してキャニスタ３０に導入される。一方、液化されたエバポは、セパレータ６０内に一時的に貯留された後、セパレータ６０の下端部と、これに隣接するフィラーパイプ１３との間にわたして設けられた配管６３を経由し、フィラーパイプ１３内に導入され、ヘッド差によって燃料タンク１０内に戻る。

この配管６３は、その途中に１ウェイバルブ６４が挿入されている。１ウェイバルブ６４は、スプリング等の開弁圧規制手段によって付勢された弁体を備え、その下流側（フィラーパイプ１３側）の圧力に対する上流側（セパレータ６０側）の圧力の差圧が所定の開弁圧以上となったときに、セパレータ６０側に貯留された液体（液化されたエバポ）がフィラーパイプ１３側へ流れるようになっている。

インテークマニホールド７０は、エンジンに新気を導入するインテークシステムの一部を構成するものである。上述したパージラインＬ４は、パージコントロールバルブ４０の下流側においてインテークマニホールド７０と連通した状態で接続されている。そして、パージラインＬ４を経由してインテークマニホールド７０内に導入されたエバポは、エンジン筒内において、新気及びインジェクタ２０から噴射された燃料とともに燃焼処理される。

次に、上述した実施例の効果を、以下説明する比較例と対比して説明する。比較例において、上述した実施例と同様の部分は同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、本発明の比較例であるフューエルシステムにおける燃料タンク周辺部の斜視図である。
比較例のフューエルシステムは、実施例におけるセパレータ６０を設けず、チャージラインＬ３は、燃料タンク１０から直接キャニスタ３０直前の２ウェイバルブ３１に接続されている。
比較例のフューエルシステムにおいては、燃料タンク１０内で発生したエバポは、実質的にその全量がキャニスタ３０に供給されるから、キャニスタ３０以降で処理されるエバポの排出量が多くなる。

これに対し、実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）セパレータ６０内に導入されたエバポを走行風によって冷却してその一部を液化し、これを気相のエバポから分離することによって、簡単な構成によってエバポの一部を燃料タンク内に液体として戻すことができ、キャニスタ３０以降で処理されるエバポの排出量を低減することができる。これによって、車両のエミッション低減を図るとともに、ガソリン臭気の発生等を防止することができる。
（２）セパレータ６０を、タイヤハウス１０２内に配置することによって、セパレータ６０を車外側に突出させることなく、適度な走行風を当てることができ、エバポの冷却効果を確保できる。また、タイヤハウス１０２内においては、リアタイヤ１０１が跳ね上げる泥水や小石等の方向は略一定であるため、その飛散方向を避けて配置することによって、セパレータ６０をこれらから保護することができる。
（３）セパレータ６０を、燃料タンク１０よりも上側に配置することによって、液化された燃料がそのヘッド差によって燃料タンク１０内に自然落下するから、簡単な構成によって液化された燃料をもとのガソリン中へ戻すことができる。
（４）セパレータ６０を、フィラーパイプ１３に隣接して配置し、液化された燃料をフィラーパイプ１３内に導入することによって、専用のリターン配管等を設ける必要がないから、装置の構成が簡素化される。
（５）セパレータ６０を、フィラーパイプ１３によって支持することによって装置の構成をより簡素化することができ、また、車両の製造時等において、燃料タンク１０、フィラーパイプ１３、セパレータ６０を予めサブアセンブリ化しておくことによって、組立工程が煩雑となることを防止できる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）装置の構成は、上述した実施例のものに限らず、適宜変更することができる。例えば、フィラーパイプ、セパレータ（液化部）等に、タイヤからの飛び石等を防止する樹脂製、板金製等のプロテクタを装着してもよい。この場合、プロテクタの内部側にも走行風が流れるようにプロテクタの形状、位置等を設定する。また、フィラーパイプ、セパレータ等が、例えばＳＵＳや樹脂のように飛び石から保護する必要性が比較的低い材料によって形成される場合は、実施例のようにプロテクタを省略することができる。
（２）実施例は、燃料としてガソリンを用いるものであったが、本発明はこれに限らず、揮発性を有する液体燃料であれば他の燃料にも適用することができる。

本発明を適用した車両用燃料蒸気処理装置を含むフューエルシステムの構成を示す図である。 図１のフューエルシステムにおける燃料タンク周辺部の斜視図である。 図１のフューエルシステムにおける燃料タンク周辺部を車両側方側から見た図である。 図２のIV部拡大図である。 本発明の比較例である車両用燃料蒸気処理装置を含むフューエルシステムにおける燃料タンク周辺部の斜視図である。

符号の説明

１ フューエルシステム
１０ 燃料タンク
１１ 燃料ポンプ
１２ ジェットポンプ
１３ フィラーパイプ
１４ エアベントパイプ
１５ フューエルカットバルブ
２０ インジェクタ
３０ キャニスタ
３１ ２ウェイバルブ
４０ パージコントロールバルブ
５０ ＥＣＵ
６０ セパレータ
６１ ブラケット
６２ 冷却フィン
６４ １ウェイバルブ
７０ インテークマニホールド
Ｌ１ デリバリーライン
Ｌ２ リターンライン
Ｌ３ チャージライン
Ｌ４ パージライン

Claims (5)

1. 液体の燃料が貯蔵される燃料タンク内において前記燃料が気化して発生した燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理部と、
   前記燃料タンクと前記燃料蒸気処理部との間に設けられ、前記燃料蒸気を車両の走行風によって冷却し、その少なくとも一部を液化させる液化部と
   を備える車両用燃料蒸気処理装置。
2. 請求項１に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、
   前記液化部は、前記車両のタイヤが収容されるタイヤハウス内に配置されること
   を特徴とする車両用燃料蒸気処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、
   前記液化部は、前記燃料タンクに対して上側に設けられること
   を特徴とする車両用燃料蒸気処理装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、
   前記液化部は、前記燃料タンクから上方に突き出して設けられた給油管路に隣接して配置され、液化された前記燃料は、前記給油管路を経由して前記燃料タンクに導入されること
   を特徴とする車両用燃料蒸気処理装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両用燃料蒸気処理装置において、
   前記液化部は、前記走行風と接する表面部に冷却フィンが形成された気液セパレータであること
   を特徴とする車両用燃料蒸気処理装置。
   
   

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