JP2012081872A - 燃料タンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンク内の燃料液面の変動による影響を少なくして燃料残量を検出可能な燃料タンク構造を得る。
【解決手段】燃料タンク１４は燃料残量に応じて上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間隔が変化する。燃料タンク１４の下壁１４Ｌには、上方に向かって延出された下延出部１６が形成され、その上端部１６Ｔは燃料タンク１４の満タン液位ＦＬよりも上方に位置している。下延出部１６の上端部１６Ｔの下面と、上延出部１８の下端部１８Ｔの上面には、静電容量センサ２０を構成する検出子２２Ａ、２２Ｂが取り付けられている。検出子２２Ａ、２２Ｂの間に燃料が存在しないので、液面変動の影響を受け難くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンク構造に関する。

自動車等の車両に備えられる燃料タンク構造において、内部の燃料残量を検出するために、たとえば特許文献１に記載されているような、いわゆるフロートタイプの液面レベルセンサが検出装置として用いられることがある。

しかし、このようなフロートタイプのセンサでは、燃料タンク内の燃料残量が変化していない場合でも、車両傾斜時等で液面が変動したときには、実際と異なる燃料残量を検出してしまうことがある。

これに対し、燃料タンクの上壁と下壁の距離が燃料残量に応じて変化することを利用し、上壁と下壁との距離を、これらに取り付けた電極間の静電容量センサ等で測定することも考えられる。

しかし、このような静電容量センサを用いた構成であっても、電極間には液体燃料と気体とが存在しているため、電極間の静電容量を測定する部位において車両傾斜時等で液面が変動したときには、実際と異なる燃料残量を検出してしまうことがある。

特開２００８−２６１７８１号公報

本発明は上記事実を考慮し、燃料タンク内の燃料液面の変動による影響を少なくして燃料残量を検出可能な燃料タンク構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、内部に燃料を収容可能で、収容された燃料量に応じて上下に伸縮する燃料タンクと、前記燃料タンクの前記下壁を部分的に上方に延出して形成され、一部が燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置することで燃料から露出する露出部とされた下延出部と、前記燃料タンクの上壁に対する前記露出部の上下位置を検出する位置検出手段と、を有する。

この燃料タンク構造では、燃料タンクが、収容された燃料量に応じて上下に伸縮する。燃料タンクの下壁に形成された下延出部には露出部が設けられており、燃料タンクの上壁に対する露出部の上下位置が位置検出手段で検出される。この上下位置に基づいて、燃料タンク内に収容された燃料（燃料残量）の量を検出できる。

露出部は、燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置しており、燃料タンク内の液面が変動しても、液面よりも上方に位置していることが多い。したがって、位置検出手段によって検出される露出部の上下位置を、燃料タンク内の液面変動による影響を少なくして検出できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記位置検出手段が、前記露出部と燃料タンクの上壁において該露出部と対向する対向部分との距離を検出する距離検出手段である。

すなわち、露出部と、燃料タンクの上壁においてこの露出部に対向する対向部分の距離が、距離検出手段で検出される。下延出部の露出部は、燃料タンクの満タン液位よりも上方で燃料から露出しているので、露出と対向部分との距離を、燃料の影響を少なくして検出可能となる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記距離検出手段が、前記燃料タンクの外面において前記下延出部の下側と前記対向部分の上側とにそれぞれ取り付けられた検出子を備え、該検出子間の静電容量を検出する静電容量センサである。

検出子のそれぞれは、燃料タンクの外面に取り付けられているので、燃料タンク内の燃料の影響を受けない。そして、検出子を下延出部の下側と対向部分の上側とにそれぞれ取り付ける簡単な構造で、電極間の静電容量を検出することができる。この静電容量から、検出子間の距離、すなわち、上端部と対向部分との距離が分かるので、燃料タンク内に収容された燃料（燃料残量）の量を検出できる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記燃料タンクの上壁を部分的に下方に延出して形成され、下端部が前記対向部分とされた上延出部を有する。

このように上延出部を形成すると、下延出部の上端部と、上延出部の下端部（対向部分）との距離が短くなるので、電極間の静電容量を高い精度で検出可能となる。また、たとえば燃料タンク内が負圧になった場合に、下延出部の上端部が上延出部の下端部に接触することで、燃料タンクの過度の変形を抑制するストッパとして作用させることも可能となる。

本発明は上記構成としたので、燃料タンク内の燃料液面の変動による影響を少なくして燃料残量を検出可能となる。

本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を燃料が満タンの状態で示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を水平方向に破断して示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造のブロック図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を示す縦断面図であり、（Ａ）は燃料残量が多い状態、（Ｂ）は燃料残量が少ない状態である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を燃料が満タンの状態で示す縦断面図である。

図１及び図２には、本発明の第１実施形態の燃料タンク構造１２が示されている。この燃料タンク構造１２は、内部に燃料ＧＳを収容することが可能な燃料タンク１４を有している。燃料タンク１４の形状は特に限定されないが、本実施形態では、平行な上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間が４つの側壁１４Ｓで囲まれた直方体の略箱状に形成されている。燃料タンク１４は、図示しないタンクバンド等を用いることで、車体のフロアパネル等に取り付けられている。

この燃料タンク１４では、内部に収容された燃料の量（燃料残量）に応じて上下に伸縮するようになっており、燃料残量と、上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間隔（燃料タンク１４の高さ）との間に、正の相関関係がある。すなわち、燃料残量が多い状態（図４（Ａ）参照）では、燃料の重みで下壁１４Ｌが上壁１４Ｕに対し下方へ変位し、上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間隔（燃料タンク１４の高さ）が長くなる。これに対し、燃料残量が少ない状態（図４（Ｂ）参照）では、上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間隔（燃料タンク１４の高さ）が短くなる。

燃料タンク１４には、図示しないインレットパイプが接続されており、このインレットパイプを通じて、内部に給油することができる。また、燃料タンク１４には、燃料をエンジンに送出するための燃料ポンプ及び送出配管が設けられている。さらに、燃料タンク１４には、図示しない満タン規制バルブが設けられており、この満タン規制バルブによって、燃料タンク１４の満タン液位ＦＬが設定されている。

燃料タンク１４の下壁１４Ｌには、平面視にて略中央の位置に、上方に向かって部分的に凸状に延出された下延出部１６が形成されている。図２から分かるように、下延出部１６は、略円筒状（あるいは略円錐台状）に形成されており、燃料タンク１４の剛性を向上させている。なお、下延出部１６の形状は、図２に示したものの他に、たとえば、特定の方向に延在された壁状のものでもよい。

下延出部１６の上端部１６Ｔは燃料タンク１４の満タン液位ＦＬよりも上方に位置している。したがって、通常状態では、上端部１６Ｔは常に燃料ＧＳからは露出しており、上端部１６Ｔの上方には燃料タンク１４内の気体のみが存在している。なお、上端部１６Ｔは本発明の「露出部」を構成しているが、「露出部」としては、上端部１６Ｔだけでなく、下延出部１６の側面の上部（上端部１６Ｔの周囲の部分）も満タン液面ＦＬからは露出しており、本発明の「露出部」となっている。

燃料タンク１４の上壁１４Ｕには、下延出部１６と対向する位置において、下方に向かって部分的に延出された上延出部１８が形成されている。上延出部１８も、下延出部１６と同様に略円筒状（あるいは略円錐台状）に形成されており、下端部１８Ｔは下延出部１６の上端部１６Ｔに対し所定の間隙３０を構成した状態で対向している。下端部１８Ｔが本発明に係る「対向部分」となっている。

下延出部１６の上端部１６Ｔの下面と、上延出部１８の下端部１８Ｔの上面には、それぞれ、静電容量センサ２０を構成する検出子２２Ａ、２２Ｂ（電極）が取り付けられている。

図３に示すように、静電容量センサ２０は、検出子２２Ａ、２２Ｂの間に電圧を印加すると共に、これら検出子２２Ａ、２２Ｂの間の静電容量を検出するセンサ本体２４を備えている。センサ本体２４で検出された検出子２２Ａ、２２Ｂの間の静電容量は、ＥＣＵ２６に送られる。

検出子２２Ａ、２２Ｂの間の静電容量から、上端部１６Ｔと下端部１８Ｔの距離がわかるので、これに基づいて、ＥＣＵ２６では、燃料タンク１４内の燃料残量を算出できるようになっている。さらにＥＣＵ２６は、算出された燃料残量を、自動車のインストルメントパネル等に設けられた表示装置２８で表示する。

表示装置としては、ディスプレイやランプ等を用いて視覚により表示するものが好適であるが、これに代えて、あるいは併用して音声等で報知するものを用いてもよい。なお、燃料タンク１４内の燃料残量を算出するにあたって、検出子２２Ａ、２２Ｂ間の静電容量だけでなく、燃料タンク１４内の温度や圧力を併用してもよい。

次に、第１実施形態の燃料タンク構造１２の作用を説明する。

この燃料タンク構造１２を構成する燃料タンク１４では、内部の燃料残量に応じて上壁１４Ｕと下壁１４Ｌの間隔が変化する。すなわち、図４（Ａ）に示すように、燃料残量が多いときには下壁１４Ｌが下降した位置となるが、図４（Ｂ）に示すように、燃料残量が少ないときには、下壁１４Ｌが上昇した位置になる。これにより、下延出部１６の上端部１６Ｔと、上延出部１８の下端部１８Ｔの間の距離も変化する。

本実施形態の燃料タンク構造１２では、上端部１６Ｔの下面と、上延出部１８の下端部１８Ｔの上面に、それぞれ、検出子２２Ａ、２２Ｂ（電極）が取り付けられている。したがって、検出子２２Ａ、２２Ｂの間隔も、燃料タンク１４内の燃料残量に応じて変化する。図４では、検出子２２Ａの高さの差をΔＨで示している。

検出子２２Ａ、２２Ｂは静電容量センサ２０を構成しており、センサ本体２４から所定の電圧を印加することで、検出子２２Ａ、２２Ｂの間の静電容量を検出することができる。

そして、センサ本体２４は、得られた静電容量のデータをＥＣＵ２６に送る。ここで、一般に、静電容量は、検出子２２Ａ、２２Ｂの距離に対応して変化する（たとえば、検出子２２Ａ、２２Ｂを平行平板電極（コンデンサー）として近似した場合は、電極の間隔に反比例する）ので、ＥＣＵ２６では、得られた静電容量から検出子２２Ａ、２２Ｂ間の距離、すなわち上端部１６Ｔと下端部１８Ｔの距離が得られ、さらに、この距離に基づいて、燃料タンク１４内の燃料残量を算出する。このようにして得られた燃料タンク１４内の燃料残量を、ＥＣＵ２６は表示装置２８に表示する。

図１から分かるように、検出子２２Ａが取り付けられた下延出部１６の上端部１６Ｔは、燃料タンク１４の満タン液位ＦＬよりも上方に位置しており、燃料ＧＳからは露出している。すなわち、検出子２２Ａ、２２Ｂの間には、燃料タンク１４内において気体成分のみが存在し、液体成分は存在しないことになる。このため、検出子２２Ａ、２２Ｂの間の静電容量の検出にあたって、液体成分である燃料の影響を受けないため、高精度で燃料残量を検出することができる。

特に、燃料タンク１４が傾斜した場合であっても、傾斜角度が所定範囲内であれば、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの間（検出子２２Ａ、２２Ｂの間）に燃料が存在しない状態を実現できる（図１に二点鎖線で示す液面ＬＳ参照）。すなわち、本実施形態の燃料タンク構造１２では、燃料タンク１４内の燃料液面の変動による影響を少なくして、燃料残量を検出できる。

なお、このように燃料タンク１４が傾斜した状態においても、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの間隙３０に燃料が存在しない状態をより確実に実現するためには、燃料タンク１４を平面視して、下延出部１６を下壁１４Ｌの中央に設けることが好ましい。すなわち、下延出部１６を下壁１４Ｌの中央に設けると、燃料タンク１４がいずれの傾斜方向に傾斜しても、下延出部１６の上端部１６Ｔが燃料液面の上方に位置している状態をより確実に実現可能となる。

もちろん、下延出部１６を、燃料タンク１４の平面視で中央以外の位置に配置する（オフセットする）構成でもよい。特に、燃料タンク１４において傾斜方向にばらつきがあり、より高頻度で傾斜する方向があらかじめわかっている場合には、この高頻度の傾斜方向に傾斜した場合に上側になる位置で、下延出部１６を形成することが好ましい。下延出部１６の数、すなわち検出子２２Ａ、２２Ｂを取り付ける位置も１箇所に限定されず、複数箇所でもよい。

図５には、本発明の第２実施形態の燃料タンク構造４２が示されている。第２実施形態では、燃料タンク１４の側壁１４Ｓに、燃料タンク１４を取り囲む蛇腹部４４が形成されている。蛇腹部４４により、燃料タンク１４は、タンク上層部４６とタンク下層部４８とが構成されている。

蛇腹部４４は、燃料タンク１４の側壁１４Ｓにおいて、蛇腹部４４が形成されていない部分よりも、上下に伸縮しやすくなっている。したがって、第１実施形態の燃料タンク構造１２と比較して、第２実施形態の燃料タンク構造４２では、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの間隔がより大きく開くため、より高精度で燃料タンク１４内の燃料残量を検出することが可能になる。

なお、このように、燃料タンク１４内の燃料残量に応じて、タンク下層部４８をより大きく変位させるためには、蛇腹部４４を満タン液位ＦＬよりも上方に形成し、燃料タンク１４内の燃料が満タンの場合でも、燃料の全量の荷重が蛇腹部４４に作用するようにすることが好ましい。

上記では、本発明の距離検出手段、すなわち、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの距離を検出する手段として、検出子２２Ａ、２２Ｂ間の静電容量を検出する静電容量センサ２０を用いた例を挙げたが、距離検出手段としては、このような静電容量センサに限定されない。たとえば、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの距離を、超音波の反射時間で検出する超音波センサや、レーザー光の反射時間で検出する光学センサを用いてもよい。静電容量センサ２０を用いると、実質的に燃料タンク１４の外面に検出子２２Ａ、２２Ｂを取り付けると共に、検出子２２Ａ、２２Ｂに電圧を印加する簡単な構成で、下延出部１６の上端部１６Ｔと上延出部１８の下端部１８Ｔとの距離検出を行うことができる。

さらに、上記では、燃料タンク１４の上壁１４Ｕに上延出部１８が形成された例を挙げているが、検出子２２Ａ、２２Ｂの間に燃料が存在しない状態を実現するためには、上延出部１８は形成されている必要はない。たとえば、上壁１４Ｕのさらに上方には、車体を構成するフロアパネルが位置していることが多いが、このフロアパネルに、上側の検出子２２Ｂを取り付けた構成であっても、燃料残量に応じて下壁１４Ｌが上下方向に（フロアパネルに対し相対的に）変位すれば、上壁１４Ｕに対する上端部１６Ｔの上下位置を検出することができ、この上下位置に基づいて燃料残量を算出できる。ただし、上延出部１８を形成すると、２つの検出子２２Ａ、２２Ｂが接近して配置されることになるので、わずかな距離変化であっても高精度で検出することが可能となる。

また、下延出部１６の上端部１６Ｔと、上延出部１８の下端部１８Ｔとの間隔を適切に設定しておけば、たとえば燃料タンク１４内が過度の負圧になった場合に、下延出部１６の上端部１６Ｔが上延出部１８の下端部１８Ｔに接触することで、燃料タンク１４の過度の変形を抑制するストッパとして作用させることが可能となる。

１２ 燃料タンク構造
１４ 燃料タンク
１４Ｕ 上壁
１４Ｌ 下壁
１６ 下延出部
１６Ｔ 上端部（露出部）
１８ 上延出部
１８Ｔ 下端部
２０ 静電容量センサ
２２Ａ、２２Ｂ 検出子
４２ 燃料タンク構造
ＦＬ 満タン液位
ＧＳ 燃料

Claims (4)

1. 内部に燃料を収容可能で、収容された燃料量に応じて上下に伸縮する燃料タンクと、
   前記燃料タンクの前記下壁を部分的に上方に延出して形成され、一部が燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置することで燃料から露出する露出部とされた下延出部と、
   前記燃料タンクの上壁に対する前記露出部の上下位置を検出する位置検出手段と、
   を有する燃料タンク構造。
2. 前記位置検出手段が、
   前記露出部と燃料タンクの上壁において該露出部と対向する対向部分との距離を検出する距離検出手段である請求項１に記載の燃料タンク構造。
3. 前記距離検出手段が、前記燃料タンクの外面において前記下延出部の下側と前記対向部分の上側とにそれぞれ取り付けられた検出子を備え、該検出子間の静電容量を検出する静電容量センサである請求項２に記載の燃料タンク構造。
4. 前記燃料タンクの上壁を部分的に下方に延出して形成され、下端部が前記対向部分とされた上延出部を有する請求項２又は請求項３に記載の燃料タンク構造。

Images