JP2009030539A

JP2009030539A - 蒸発燃料排出抑制装置

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Publication number: JP2009030539A
Application number: JP2007195805A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Shinagawa; 昌慶品川; Koji Takamatsu; 浩司高松
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: US7665447B2; US20090025694A1; JP4800271B2

Abstract

【課題】構成を簡素化することのできる蒸発燃料排出抑制装置を提供する。
【解決手段】燃料を貯蔵する燃料タンク１２と、燃料タンク１２内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ３７と、燃料タンク１２とキャニスタ３７とを連通するエバポ通路４０とを備える。燃料タンク１２は、タンク内の蒸発燃料量に応じて弾性変形することによりタンク容積を可変可能とする上壁部１４を有する。燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大するときのタンク内圧力が所定値未満でエバポ通路４０を閉じかつ所定値以上で該エバポ通路４０を開くリリーフ機能を有する調圧弁５４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として内燃機関いわゆるエンジンを搭載した自動車等の車両に装備される蒸発燃料排出抑制装置に関する。

この種の蒸発燃料排出抑制装置には、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１（「従来例」という。）に記載された蒸発燃料排出抑制装置は、燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通するエバポ通路と、燃料タンクのタンク内圧力が所定値未満でエバポ通路を閉じかつ前記所定値以上で該エバポ通路を開くリリーフ機能を有する調圧弁を備えている。そして、燃料タンクとは別に、燃料タンク内の燃料液面より上方において、燃料タンクの内部に連通路を介して接続されかつ燃料タンク内の蒸発燃料量に応じて容積が変化する容積可変容器（ベローズから成るブラダ式の副室）が設けられている。これにより、燃料タンク内の蒸発燃料量の増減によるタンク内圧力の変動を容積可変容器（副室）の容積変化により吸収することで、キャニスタへの蒸発燃料の排出量が抑制されている。

特開平１１−３４６７５号公報

前記従来例によると、キャニスタへの蒸発燃料の排出量を抑制するために、燃料タンクとは別に、容積可変容器及びその容積可変容器に付属する連通路が必要であるため、構成の複雑化を余儀なくされるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、構成を簡素化することのできる蒸発燃料排出抑制装置を提供することにある。

前記した課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする蒸発燃料排出抑制装置により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１にかかる蒸発燃料排出抑制装置によると、燃料タンクのタンク容積が所定容積に増大するときのタンク内圧力が所定値未満では、調圧弁がエバポ通路を閉じる。この状態では、燃料タンクのタンク容積が所定容積に増大するまでは、燃料タンク内の蒸発燃料量の増減によるタンク内圧力の変動を燃料タンクの弾性変形壁部の弾性変形により吸収することにより、キャニスタへの蒸発燃料の排出量を抑制することができる。したがって、従来例に必要とされた容積可変容器及びその容積可変容器に付属する連通路を省略し、構成を簡素化することができる。なお、燃料タンクのタンク内圧力が所定値以上になると、調圧弁がエバポ通路を開くことにより、その圧力がエバポ通路を通じてキャニスタに逃される。また、燃料タンクのタンク内圧力が所定値未満に低下すると、調圧弁がエバポ通路を閉じる。

また、特許請求の範囲の請求項２にかかる蒸発燃料排出抑制装置によると、内燃機関の運転時において、調圧弁がリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路を開くことにより、燃料タンクのタンク内圧力が低圧状態に保たれる。したがって、この状態で、内燃機関が停止されると、タンク内圧力が低圧状態から調圧弁のリリーフ機能がスタートすることになる。このため、タンク内圧力が高圧状態から調圧弁のリリーフ機能がスタートする場合と比べて、内燃機関の停止中において、燃料タンク内に貯蔵する蒸発燃料量が増加する。これにより、キャニスタへの蒸発燃料の排出量を抑制することができる。

また、特許請求の範囲の請求項３にかかる蒸発燃料排出抑制装置によると、給油時において、調圧弁がリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路を開くことにより、燃料タンク内の蒸発燃料がキャニスタに排出されてタンク内圧力が低下される。このとき、燃料タンクの弾性変形壁部の弾性変形によるタンク容積の増大時にあっては、エバポ通路が開かれることで、燃料タンクの弾性変形壁部が現状に弾性復元するとともにタンク容積が減少する。したがって、給油口の開口時における蒸発燃料の大気への放出を防止あるいは低減することができる。

また、特許請求の範囲の請求項４にかかる蒸発燃料排出抑制装置によると、燃料タンクのタンク壁部に調圧弁が設置されているため、燃料タンクと調圧弁との相対的な位置ずれに起因するエバポ通路の破損（例えば、ホースを使用した場合のホースの抜け外れ、接続部相互の摩耗等）を防止あるいは低減することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。

本発明の一実施例の蒸発燃料排出抑制装置を説明する。なお、図１は蒸発燃料排出抑制装置を示す構成図である。
図１に示すように、自動車等の車両（図示しない）に搭載される燃料タンク１２は、燃料（詳しくは液体燃料）を貯蔵する中空状の容器である。燃料タンク１２は、例えば樹脂製で、上壁部１４と下壁部１５と周壁部１６とを有している。なお、上壁部１４、下壁部１５及び周壁部１６は、本明細書でいう「タンク壁部」に相当する。

前記燃料タンク１２の上壁部１４は、タンク内圧力により上方へ膨出する湾曲状に弾性変形いわゆる撓み変形可能に形成されている（図１中、二点鎖線１４参照）。この上壁部１４の弾性変形により、タンク容積が可変可能すなわち増減可能となっている。なお、上壁部１４は、本明細書でいう「弾性変形壁部」に相当する。また、弾性変形壁部は、本実施例では、上壁部１４全体で形成されているが、上壁部１４の一部に部分的に設定することもできる。また、上壁部１４に限らず、周壁部１６及び／又は下壁部１５の全体又は一部を弾性変形壁部に設定することもできる。また、弾性変形壁部は、壁部の肉厚の薄肉化によって容易に形成することができる。

前記燃料タンク１２の上部には、給油口１８を備えるフューエルインレットパイプ１７が設けられている。フューエルインレットパイプ１７は、燃料を給油口１８から燃料タンク１２内に導入するためのパイプであり、その給油口１８は斜め上方に向けて開口されている。給油口１８には、キャップ１９が着脱可能に取付けられている。また、給油口１８は、車両の車体（図示しない）に設けられたフューエルインレットボックス２０内に配置されている。フューエルインレットボックス２０は、フューエルリッド２１の回動によって開閉可能となっている。また、フューエルインレットパイプ１７の上部と燃料タンク１２とは、ブリーザ通路２２により連通されている。

前記燃料タンク１２のタンク壁部うち、例えば周壁部１６の下半部及び下壁部１５は、断熱性を有する断熱材２３により被覆されている。なお、断熱材２３で被覆するタンク壁部の面積は適宜増減することができる。

前記燃料タンク１２内に貯蔵された燃料は、該燃料タンク１２内に設けられた燃料ポンプ２５によって、燃料供給配管２６を通じて、燃料噴射弁（いわゆるインジェクタ）２７に送り出され後に、該燃料噴射弁２７により内燃機関３０の吸気通路３２内に噴射される。なお、図１中における符号、３３は吸気通路３２を開閉するスロットルバルブ、３４は吸気通路３２の空気導入側に設けられたエアクリーナ、３５はエアクリーナ３４のエアクリーナエレメントである。

車両（図示しない）には、前記燃料タンク１２内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ３７が設けられている。キャニスタ３７には、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な活性炭等からなる吸着材３８が内蔵されている。また、燃料タンク１２とキャニスタ３７とは、エバポ通路４０により連通されている。したがって、燃料タンク１２内で発生した蒸発燃料は、エバポ通路４０を通じて、キャニスタ３７内に導入される。また、キャニスタ３７と、前記吸気通路３２におけるスロットルバルブ３３の下流側通路とは、パージ通路４２により連通されている。したがって、キャニスタ３７内の蒸発燃料と空気を含むパージガスは、パージ通路４２を通じて、吸気通路３２における吸気負圧を利用してスロットルバルブ３３の下流側通路部に導入される。また、キャニスタ３７には、空気を導入する大気通路４４が設けられている。大気通路４４は、キャニスタ３７内に大気すなわち空気を導入したり、キャニスタ３７内から大気へ空気を排出したりする。

前記パージ通路４２には、電磁弁からなるパージ制御弁４６が設けられている。パージ制御弁４６は、その開閉によりパージ通路４２内を流れるパージガスの流量を調整する。このパージ制御弁４６は、車両に搭載された電子制御装置（いわゆるＥＣＵ）４８によって駆動制御される。また、電子制御装置４８には、内燃機関３０の回転速度を検出する回転速度センサ５０、及び、前記フューエルリッド２１の開閉状態を検出するリッド開閉センサ５２、その他の各種センサからの検出信号が入力されるようになっている。また、電子制御装置４８は、内燃機関３０の運転時に、パージ制御弁４６を駆動制御することにより、適正な量のパージガスを吸気通路３２に吸気負圧を利用して導入させる。なお、電子制御装置４８は、本明細書でいう「制御装置」に相当する。

前記エバポ通路４０には調圧弁５４が設けられている。調圧弁５４は、前記燃料タンク１２の上壁部１４（詳しくは外周部）上に設置されている。調圧弁５４は、リリーフ機能を有するリリーフ弁５５と、電磁弁からなる制御弁５６とを一体化したもので、周知の構成のものであるからその詳しい説明は省略する。制御弁５６は、前記電子制御装置４８によって駆動制御されることにより、エバポ通路４０を開閉する。本実施例の場合、制御弁５６は、電子制御装置４８が内燃機関３０の運転時、及び、フューエルリッド２１の開放時と判断したときに開弁され、それら以外の時に閉弁されるようになっている。なお、電子制御装置４８は、前記回転速度センサ５０からの検出信号に基づいて内燃機関３０の運転時又は停止時を判断する。また、電子制御装置４８は、リッド開閉センサ５２からの検出信号に基づいてフューエルリッド２１の開閉状態を判断する。

前記制御弁５６の閉弁時において、該制御弁５６の弁体（図示しない）は、内蔵スプリングの付勢力によりエバポ通路４０を閉鎖しており、燃料タンク側の内圧（これを「タンク内圧力」という。）がキャニスタ側の内圧（これを「キャニスタ内圧力」という。）に比べて所定値以下に下がった場合に、その圧力差により弁体が内蔵のスプリングの付勢力に抗して開弁する。

前記リリーフ弁５５は、前記制御弁５６をバイパスするバイパス通路に設けられており、該バイパス通路を開閉するダイヤフラム弁（図示しない）によって構成されている。リリーフ弁５５は、タンク内圧力がキャニスタ内圧力に比べて所定値未満の圧力差のときに閉弁し、そのタンク内圧力がキャニスタ内圧力に比べて所定値以上の圧力差のときにその圧力差により開弁する。なお、リリーフ弁５５の開弁にかかる所定値とは、燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大した状態（図１中、二点鎖線１４参照）のときのタンク内圧力であって、燃料タンク１２の弾性変形の限界圧力値（永久変形する圧力値）から所定の安全値を引いた値が相当する。

次に、前記した蒸発燃料排出抑制装置の作用を説明する。なお、説明の便宜上、内燃機関３０の運転時、内燃機関３０の停止時、給油時についてそれぞれ説明する。
〈内燃機関３０の運転時〉
内燃機関３０の運転時は、回転速度センサ５０の検出信号に基づいて電子制御装置４８が内燃機関３０の運転時を判断する。すると、電子制御装置４８により調圧弁５４の制御弁５６が開弁されることにより、リリーフ弁５５のリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路４０が開かれる。したがって、燃料タンク１２内で発生した蒸発燃料は、エバポ通路４０を通じてキャニスタ３７内の吸着材３８に吸着される。この状態で、パージ制御弁４６が電子制御装置４８により開弁されると、吸気通路３２におけるスロットルバルブ３３よりも下流側通路部に生じる負圧の作用によって、大気通路４４を介してキャニスタ３７内に空気が導入される。そして、この空気と共にキャニスタ３７内の蒸発燃料が、吸気負圧によりパージ通路４２を通じてパージガスとして吸気通路３２に送り出され、内燃機関３０の燃焼室で燃焼される。また、パージ制御弁４６が電子制御装置４８により駆動制御されることによって、パージ通路４２内を流れるパージガスが適正量に調整される。なお、内燃機関３０の運転時は、調圧弁５４の制御弁５６の開弁により、バイパス通路におけるタンク内圧力とキャニスタ内圧力との圧力差がほとんどないため、リリーフ弁５５は閉弁している。

〈内燃機関３０の停止時〉
内燃機関３０の停止時（いわゆる駐車時）は、回転速度センサ５０の検出信号に基づいて電子制御装置４８が内燃機関３０の停止時を判断する。すると、電子制御装置４８により調圧弁５４の制御弁５６が閉弁される。なお、内燃機関３０の停止直後すなわち駐車開始時は、調圧弁５４のバイパス通路におけるタンク内圧力とキャニスタ内圧力との圧力差がほとんどないため、リリーフ弁５５は閉弁している。このため、駐車開始時には、燃料タンク１２のタンク内圧力が低圧状態から調圧弁５４のリリーフ弁５５のリリーフ機能がスタートすることになる。

この状態で、外気温度の上昇等によって、燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大するときのタンク内圧力（詳しくは、キャニスタ内圧力に対するタンク内圧力）が所定値未満では、調圧弁５４（リリーフ弁５５及び制御弁５６）がエバポ通路４０を閉じている。この状態では、燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大するまでは、燃料タンク１２内の蒸発燃料量の増減によるタンク内圧力の変動が、燃料タンク１２の燃料タンク１２の上壁部１４の弾性変形により吸収される。これにより、キャニスタ３７への蒸発燃料の排出量が抑制すなわち低減される。

さらに、前記タンク内圧力（詳しくは、キャニスタ内圧力に対するタンク内圧力）が所定値以上となった場合には、調圧弁５４のリリーフ弁５５が開弁する。これにより、エバポ通路４０が開かれることにより、その圧力がエバポ通路４０を通じてキャニスタ３７に逃される。したがって、タンク内圧力が過大に上昇するのを防止することができる。また、タンク内圧力が所定値未満に低下すると、調圧弁５４のリリーフ弁５５が閉弁する。

また、内燃機関３０の停止時（駐車時）において、外気温度の低下等によって、タンク内圧力がキャニスタ内圧力に比べて所定値以下に下がった場合には、調圧弁５４の制御弁５６の弁体が内蔵スプリングの付勢力に抗して開弁する。これにより、キャニスタ側から燃料タンク側へパージガスが流れる。したがって、タンク内圧力の低下による燃料タンク１２の過剰な収縮を防止あるいは低減することができる。

〈給油時〉
給油に際して、フューエルリッド２１が開放（図１中、二点鎖線２１参照）されると、リッド開閉センサ５２の検出信号に基づいて電子制御装置４８がフューエルリッド２１の開放を判断する。すると、電子制御装置４８により調圧弁５４の制御弁５６が開弁されることにより、リリーフ弁５５のリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路４０が開かれる。したがって、燃料タンク１２内の蒸発燃料がキャニスタ３７に排出されてタンク内圧力が低下される。このとき、燃料タンク１２の上壁部１４の弾性変形（図１中、二点鎖線１４参照）によるタンク容積の増大時にあっては、エバポ通路４０が開かれることで、燃料タンク１２の燃料タンク１２の上壁部１４が現状に弾性復元するとともにタンク容積が減少する。したがって、給油口１８の開口時における蒸発燃料の大気への放出を防止あるいは低減することができる。なお、電子制御装置４８による給油時の判定は、必ずしもリッド開閉センサ５２によって行なう必要はない。すなわち、給油時はキャップ１９が取外されるため、キャップ１９の取外しを検出するセンサからの出力信号に基づいて給油時の判定を行なうこともできる。また、車内に設けたスイッチの操作によって、フューエルリッド２１を電気的に開閉又は開放のみを可能とした車両では、そのスイッチの出力信号に基づいて給油時の判定を行なうこともできる。

上記した蒸発燃料排出抑制装置によると、燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大するときのタンク内圧力が所定値未満では、調圧弁５４（リリーフ弁５５及び制御弁５６）がエバポ通路４０を閉じる。この状態では、燃料タンク１２のタンク容積が所定容積に増大するまでは、燃料タンク１２内の蒸発燃料量の増減によるタンク内圧力の変動を燃料タンク１２の上壁部１４の弾性変形により吸収することにより、キャニスタ３７への蒸発燃料の排出量を抑制すなわち低減することができる。したがって、従来例（特許文献１参照）に必要とされた容積可変容器及びその容積可変容器に付属する連通路を省略し、構成を簡素化することができる。ひいては、コストを低減することができるとともに、車両に対する蒸発燃料排出抑制装置の搭載性を向上することができる。なお、燃料タンク１２のタンク内圧力が所定値以上になると、調圧弁５４のリリーフ弁５５がエバポ通路４０を開くことにより、その圧力がエバポ通路４０を通じてキャニスタ３７に逃される。また、タンク内圧力が所定値未満に低下すると、調圧弁５４のリリーフ弁５５がエバポ通路４０を閉じる。

また、内燃機関３０の運転時において、調圧弁５４の制御弁５６がリリーフ弁５５のリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路４０を開くことにより、燃料タンク１２のタンク内圧力が低圧状態に保たれる。したがって、この状態で、内燃機関３０が停止されると、タンク内圧力が低圧状態から調圧弁５４のリリーフ弁５５のリリーフ機能がスタートすることになる。このため、タンク内圧力が高圧状態から調圧弁５４のリリーフ弁５５のリリーフ機能がスタートする場合と比べて、内燃機関３０の停止中において、燃料タンク１２内に貯蔵する蒸発燃料量が増加する。これにより、キャニスタ３７への蒸発燃料の排出量を抑制することができる。

また、給油時において、調圧弁５４の制御弁５６がリリーフ弁５５のリリーフ機能を作用させることなくエバポ通路４０を開くことにより、燃料タンク１２内の蒸発燃料がキャニスタ３７に排出されてタンク内圧力が低下される。このとき、燃料タンク１２の上壁部１４の弾性変形によるタンク容積の増大時にあっては、エバポ通路４０が開かれることで、その上壁部１４が現状に弾性復元するとともにタンク容積が減少する。したがって、給油口１８の開口時における蒸発燃料の大気への放出を防止あるいは低減することができる。

また、燃料タンク１２の燃料タンク１２の上壁部１４に調圧弁５４が設置されているため、燃料タンク１２と調圧弁５４との相対的な位置ずれに起因するエバポ通路４０の破損（例えば、ホースを使用した場合のホースの抜け外れ、接続部相互の摩耗等）を防止あるいは低減することができる。

また、燃料タンク１２において、タンク壁部を断熱材２３により被覆したことにより、燃料タンク１２の内部と外部との間の熱の伝導量が減少する。このため、燃料タンク１２内の蒸発燃料量の変化を抑制し、タンク内圧力の変動を小さくすることができる。これにより、燃料タンク１２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て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。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、調圧弁５４は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、調圧弁５４のリリーフ弁５５と制御弁５６とを別体で構成することもできる。この場合、リリーフ弁５５で開閉されるエバポ通路と、制御弁５６で開閉されるエバポ通路とを個別に設けることもできる。また、タンク内圧力を検出する圧力センサを設け、その圧力センサの検出信号に基づいて電子制御装置４８によりタンク内圧力が所定値以上か否かを判断し、所定値以上で制御弁５６を開弁する構成とすることにより、リリーフ弁５５を省略することもできる。また、前記実施例では、電子制御装置４８が回転速度センサ５０からの検出信号に基づいて内燃機関３０の運転中であるか否かを判断したが、電子制御装置４８がイグニッションスイッチのオン・オフ信号に基づいて内燃機関３０の運転中であるか否かを判断することもできる。また、燃料タンク１２の断熱材２３は省略することもできる。また、調圧弁５４は、エバポ通路４０のどの位置にでも設けることができ、燃料タンク１２のタンク壁部以外の部位に配置することもできる。

本発明の一実施例にかかる蒸発燃料排出抑制装置を示す構成図である。

符号の説明

１２燃料タンク
１４上壁部（タンク壁部、弾性変形壁部）
１５下壁部（タンク壁部）
１６周壁部（タンク壁部）
１８給油口
２１フューエルリッド
３７キャニスタ
４０エバポ通路
５４調圧弁
５５リリーフ弁
５６制御弁

Claims

燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するエバポ通路と
を備える蒸発燃料排出抑制装置であって、
前記燃料タンクは、該タンク内の蒸発燃料量に応じて弾性変形することによりタンク容積を可変可能とする弾性変形壁部を有し、
前記燃料タンクのタンク容積が所定容積に増大するときのタンク内圧力が所定値未満で前記エバポ通路を閉じかつ前記所定値以上で該エバポ通路を開くリリーフ機能を有する調圧弁を備えた
ことを特徴とする蒸発燃料排出抑制装置。
請求項１に記載の蒸発燃料排出抑制装置であって、
内燃機関の運転時において、前記調圧弁は、前記リリーフ機能を作用させることなく前記エバポ通路を開くことを特徴とする蒸発燃料排出抑制装置。
請求項１又は２に記載の蒸発燃料排出抑制装置であって、
給油時において、前記調圧弁は、前記リリーフ機能を作用させることなく前記エバポ通路を開くことを特徴とする蒸発燃料排出抑制装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の蒸発燃料排出抑制装置であって、
前記燃料タンクのタンク壁部に前記調圧弁が設置されていることを特徴とする蒸発燃料排出抑制装置。