JP2013164018A

JP2013164018A - 燃料タンクシステム

Info

Publication number: JP2013164018A
Application number: JP2012027461A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Aso; 秀一麻生; Masanori Akagi; 正紀赤木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: JP5786750B2

Abstract

【課題】燃料タンクとキャニスタとを連通する配管の電磁弁を小型化できる燃料タンクシステムを得る。
【解決手段】燃料タンク１４とキャニスタ３４とを連通するベント配管３６にダイヤフラム弁４５を設ける。ダイヤフラム弁４６を大気開放するためのキャニスタ側バイパス通路６６の端部６６Ｔを、キャニスタ３４における中間部９０Ｃに配置する。キャニスタバイパス通路６６に電磁弁６８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクシステムに関する。

特許文献１には、燃料タンクからキャニスタに至るエバポラインに電磁式の封鎖弁（開閉弁）を配設した蒸発燃料排出抑制装置が記載されている。この文献に記載された構成では、封鎖弁によりエバポラインを完全に閉じることで、密閉式の燃料タンクシステムを構成できるようになっている。

上記した構造の燃料タンクシステムでは、封鎖弁の弁体が開弁位置へ移動するとき、弁体の裏面（移動方向の前側の面）に燃料タンクのタンク内圧（正圧）が作用するため、開弁に必要な駆動力が大きくなり、封鎖弁（電磁弁）の大型化につながる。

特開２００５−１０４３９４号公報

本発明は上記事実を考慮し、燃料タンクとキャニスタとを連通する配管の電磁弁を小型化できる燃料タンクシステム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な燃料タンクと、前記燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着剤によって吸着及び脱離するキャニスタと、前記キャニスタの内部を大気開放するための大気開放管と、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通し燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに送るためのベント配管と、前記ベント配管において前記燃料タンクのタンク内圧が作用するように設けられた主室と該主室に対し弁部材本体を挟んで反対側の背圧室とに区画され、背圧室の圧力に対し主室の圧力が高くなって弁部材本体が移動すると開弁してベント配管を連通可能とする弁部材と、前記ベント配管における前記燃料タンクから前記弁部材までのタンク側ベント配管と前記背圧室とを連通可能なタンク側バイパス通路と、前記キャニスタにおける前記大気開放管が接続された一端部と前記ベント配管が接続された他端部との間の中間部と、前記背圧室とを連通可能なキャニスタ側バイパス通路と、前記キャニスタ側バイパス通路に設けられてキャニスタ側バイパス通路を開閉するように制御される電磁弁と、を有する。

この燃料タンクシステムでは、燃料タンクとキャニスタとがベント配管によって連通可能とされている。また、タンク側ベント配管から、タンク側バイパス通路、背圧室、キャニスタ側バイパス通路を経てキャニスタに至るバイパス径路が構成されている。弁部材によってベント配管が連通不能に閉塞されると共に、キャニスタ側バイパス通路に設けられた電磁弁が閉弁されることで、燃料タンク内の蒸発燃料がキャニスタに移動しないように密閉することができる。

燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに送るときには、制御装置が電磁弁を開弁すると、キャニスタ側バイパス通路が開放されるので、背圧室が大気開放される。これに対し、主室にはタンク内圧（正圧）が作用しているので、主室の圧力が背圧室の圧力よりも相対的に高くなる。このため、背圧室を大気開放しない構成と比較して、ベント配管を開放させるための弁部材の動作に必要な力は小さくて済む。そして、電磁弁としては、キャニスタ側バイパス通路を開閉できる大きさであれば十分である。このため、弁部材の大きさと比較して、電磁弁の大きさを小さくできる。

キャニスタ側バイパス通路は、キャニスタの一端部と他端部との間の部分である中間部に接続されており、他端部に接続された構成と比較して、大気開放管からキャニスタを経てキャニスタ側バイパス通路に至る気体の径路のうち吸着剤を通過する部分が短くなっている。電磁弁を開弁した状態で、背圧室の圧力上昇が抑制され、背圧室の圧力を効果的に低下させることができるので、背圧室の圧力に対し主室の圧力が高い状態を維持しやすくなる。

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、エンジンと前記キャニスタの前記吸着剤とを連通させエンジンからの負圧を吸着剤に作用させるためのパージ配管と、前記パージ配管と前記キャニスタ側バイパス通路とを連通可能とする連通配管と、前記連通配管に設けられ前記パージ配管側から前記キャニスタ側バイパス通路側への流体の移動を抑制する移動抑制手段と、を有する。

パージ配管により、エンジンからの負圧をキャニスタの吸着剤に作用させることで、吸着剤に吸着された蒸発燃料を脱離させてエンジンに送ること（パージ）を行うことが可能である。

パージ配管とキャニスタ側バイパス配管とは連通配管によって連通可能とされているので、たとえば、電磁弁の開弁時には、燃料タンク内の蒸発燃料を含む気体を、タンク側ベント配管、タンク側バイパス通路、背圧室、キャニスタ側バイパス通路、連通配管及びパージ配管を経てエンジンに直接的に移動させる（キャニスタを経由しない）ことが可能となる。

連通配管には移動抑制手段が設けられており、この移動抑制手段は、パージ配管側からキャニスタ側バイパス通路側への流体の移動を抑制している。このため、たとえば、電磁弁を開弁した状態で、背圧室にパージ配管側から気体が移動して背圧室に圧力が作用する事態を抑制できる。

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、前記移動抑制手段が、前記パージ配管側から前記キャニスタ側バイパス通路側への流体の移動を許容し反対方向の移動を阻止する一方向弁である。

一方向弁を設ける簡単な構造で、移動抑制手段を構成できる。しかも、一方向弁を用いることで、パージ配管側からキャニスタ側バイパス配管側への流体の移動を確実に阻止可能となる。

本発明は上記構成としたので、燃料タンクとキャニスタとを連通する配管の電磁弁を小型化できる。

本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムの全体構成を示す概略図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁及び電磁弁が閉弁した状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁が閉弁し電磁弁が開弁した状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁及び電磁弁が開弁した状態で示す断面図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおける圧抜き時の状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおけるパージ時の状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第２実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁及び電磁弁が閉弁した状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第３実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁及び電磁弁が閉弁した状態で部分的に拡大して示す断面図である。本発明の第４実施形態の燃料タンクシステムにおいてダイヤフラム弁及び電磁弁が閉弁した状態で部分的に拡大して示す断面図である。

図１には、本発明の第１実施形態の燃料タンクシステム１２が示されている。この燃料タンクシステム１２は、内部に燃料を収容可能な燃料タンク１４を有している。

燃料タンク１４には給油配管８２の下部が接続されている。給油配管８２の上端は給油口１６とされており、この給油口１６に給油ガンを差し入れて、燃料タンク１４に給油することができる。給油時以外は、給油口１６はたとえば給油口用キャップ１８等で閉塞されている。

自動車のボデーパネルには、給油口１６及び給油口用キャップ１８を車体の外側から覆うリッド２０が設けられている。リッド２０は、リッドオープナースイッチ２２を操作することで、制御装置３２によって矢印Ｒ１方向に回転される。リッド２０がこのように矢印Ｒ１方向に回転した状態では、給油口用キャップ１８を給油口１６から脱着すると共に、給油口１６に給油ガンを差し入れることが可能となる。

リッド２０の開閉状態は、リッド開閉センサ２０Ｓで検出されて、制御装置３２に送られる。本実施形態では、リッド２０が開放された状態を「燃料タンクへの給油状態」とみなしており、リッド開閉センサ２０Ｓは給油状態センサの一例となっている。給油状態センサとしては、リッド開閉センサ２０Ｓに代えて、給油口用キャップ１８の着脱状態を検出するセンサ等を用いることも可能である。

燃料タンク１４内には、燃料ポンプ２４が備えられている。燃料ポンプ２４とエンジン２６とは燃料供給配管２８で接続されている。燃料ポンプ２４の駆動により、燃料タンク１４内の燃料を、燃料供給配管２８を通じてエンジン２６に送ることができる。

燃料タンク１４には、タンク内圧センサ３０が備えられている。タンク内圧センサ３０は、燃料タンク１４のタンク内圧を検出し、その情報を制御装置３２に送る。

燃料タンクシステム１２には、キャニスタ３４が備えられている。図２にも詳細に示すように、キャニスタ３４は、中空状のキャニスタケース３４Ｃを有している。キャニスタケース３４Ｃ内には、第１側壁３４Ａ及びその反対側の第２側壁３４Ｂと垂直に隔壁８４が設けられており、内部が、第１収容室８８Ｆ及び第２収容室８８Ｓの２つの部分に区画されている。ただし、隔壁８４は、第１側壁３４Ａには接触しているが、第２側壁３４Ｂには非接触とされており、隙間が構成されている。

さらにキャニスタケース３４Ｃ内には第１側壁３４Ａ及び第２側壁３４Ｂから所定の隙間をあけて平行に、不織布等の気体透過性の部材で形成されたフィルタ膜８６Ａ、８６Ｂが設けられている。第２側壁３４Ｂとフィルタ膜８６Ｂの間は、後述するように、キャニスタ３４内での気体の流れにおける中間部９０Ｃとなっている。

フィルタ膜８６Ａ、８６Ｂの間には、蒸発燃料を吸着可能な吸着剤（活性炭等）が収容されている。そして、第１側壁３４Ａに、第２収容室８８Ｓに近い位置の大気開放側ポート９２Ａと、第１収容室８８Ｆに近い位置のベント側ポート９２Ｂとが設定されている。大気開放側ポート９２Ａは、キャニスタ３４において本発明の一端部９０Ａとなっており、大気開放配管４０が接続されている。ベント側ポート９２Ｂは、キャニスタ３４において本発明の他端部９０Ｂとなっており、ベント配管３６が接続されている。燃料タンク１４内で生じた蒸発燃料を含む気体は、このベント配管３６を通じてキャニスタ３４に送られる。

さらにキャニスタ３４の第１側壁３４Ａには、一端部９０Ａの近傍（第１収容室８８Ｆに対応する位置）に、パージ側ポート９２Ｃが設けられている。パージ側ポート９２Ｃには、エンジン２６と連通するパージ配管３８が接続されている。エンジン２６の駆動時等において、エンジン２６の負圧を作用させて、キャニスタ３４内の吸着剤に吸着された蒸発燃料を脱離させ、エンジン２６に送ることができる。このとき、大気開放配管４０を通じてキャニスタ３４に大気が導入される。

図１に示すように、大気開放配管４０には、診断用ポンプ４２が備えられている。診断用ポンプ４２は、制御装置３２によって制御される。診断用ポンプ４２は、キャニスタ３４を通じて燃料タンクシステム１２に所定の圧力を作用させることで、燃料タンクシステム１２の故障等を診断するときに用いられる。

ベント配管３６の一端（燃料タンク１４内の端部）には、満タン規制バルブ４４が取り付けられている。燃料タンク１４内の燃料液面が所定の満タン液面以下では、満タン規制バルブ４４は開弁されており、燃料タンク１４内の蒸発燃料を含む気体をキャニスタ３４に送ることができる。燃料タンク１４内の燃料液面が所定の液面（満タン液面）を超えると、満タン規制バルブ４４は閉弁される。これにより、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ３４に流れなくなる。この状態で、さらに燃料タンク１４内に給油されると、燃料が給油配管８２を上昇して給油ガンに達する。給油ガンのオートストップ機能が働くと、給油が停止される。

ベント配管３６の中間部分（燃料タンク１４とキャニスタ３４の間の部分）には、ダイヤフラム弁４６が設けられている。ダイヤフラム弁４６は、本発明の弁部材の一例である。以下、必要に応じて、このダイヤフラム弁４６よりも燃料タンク側のベント配管３６をタンク側ベント配管３６Ｔといいい、ダイヤフラム弁４６よりもキャニスタ３４側のベント配管３６をキャニスタ側ベント配管３６Ｃという。

図２に詳細に示すように、ダイヤフラム弁４６は、タンク側ベント配管３６Ｔの他端側を偏平な円筒状に拡径した弁ハウジング４８を有している。弁ハウジング４８の内部には、キャニスタ側ベント配管３６Ｃの一端側が弁ハウジング４８と同軸となるように収容されており、弁座５０が構成されている。この弁座５０と弁ハウジング４８の間の部分が主室５２となっている。図１から分かるように、主室５２はタンク側ベント配管３６Ｔを通じて燃料タンク１４の内部と連通可能になる。

弁座５０の上端の開口部分は、弁部材本体５４によって閉塞可能とされている。弁部材本体５４の周囲は、ダイヤフラム５６によって弁ハウジング４８の内周面に固着されている。そして、弁部材本体５４及びダイヤフラム５６よりも図２において上側の空間が、背圧室５８となっている。したがって、主室５２と背圧室５８とが、ダイヤフラム５６によって区画されている。

弁部材本体５４及びダイヤフラム５６が圧力を受ける面積（受圧面積）は、背圧室５８側の受圧面積の方が、主室５２側の受圧面積よりも、弁座５０の断面積の分だけ、広くなっている。

背圧室５８には、圧縮コイルスプリング６０が収容されている。圧縮コイルスプリング６０は、弁部材本体５４に対し、弁座５０に向かう方向（矢印Ｓ１方向）の所定のバネ力を作用させている。さらに、ダイヤフラム５６も、弁部材本体５４に対し矢印Ｓ１方向への所定のバネ力を作用させている。これにより、弁部材本体５４は、弁座５０の開口部分を閉塞する方向に付勢されている。たとえば、主室５２の内圧と背圧室５８の内圧とが同程度である場合には、弁部材本体５４は弁座５０の開口部分に密着する。これにより、ダイヤフラム弁４６は閉弁状態となり、ベント配管３６における気体の移動が阻止される。

これに対し、たとえば、背圧室５８が主室５２よりも所定以上の負圧（内圧が低い状態）になると、圧縮コイルスプリング６０及びダイヤフラム５６のバネ力に抗して弁部材本体５４が背圧室５８側へ移動し、弁座５０の開口部分を開放する。これにより、ダイヤフラム弁４６は開弁状態となり、ベント配管３６において、気体の移動が可能になる。

タンク側ベント配管３６Ｔと背圧室５８との間には、タンク側バイパス通路６２が設けられている。このタンク側バイパス通路６２を通じて、燃料タンク１４と背圧室５８との間で気体が移動可能となる。

タンク側バイパス通路６２には、内径を局所的に小さくした縮径部６４が設けられている。この縮径部６４により、燃料タンク１４と背圧室５８との間の気体に移動に所定の抵抗が生じる。

なお、このように、燃料タンク１４と背圧室５８との間の気体に移動に所定の抵抗を生じさせる手段としては、タンク側バイパス通路６２を局所的に縮径した構造に限定されない。たとえば、タンク側バイパス通路６２の内径を全体的に小さくして、気体の移動に所定の抵抗を生じさせてもよい。さらに、タンク側バイパス通路６２を所定位置で曲げて（屈曲でも湾曲でもよい）、気体の移動に所定の抵抗を生じさせてもよい。

キャニスタ３４と背圧室５８との間には、キャニスタ側バイパス通路６６が設けられている。このキャニスタ側ベント配管３６Ｃは、キャニスタ３４の第１側壁３４Ａ及びフィルタ膜８６Ａを貫通し、さらに第１収容室８８Ｆ内の吸着剤に挿通されて、フィルタ膜８６Ｂも貫通し、その先端が中間部９０Ｃ内に至っている。すなわち、キャニスタ側ベント配管３６Ｃは、背圧室５８と、キャニスタ３４の中間部９０Ｃとを連通させることが可能な構造とされている。

キャニスタ側バイパス通路６６の中間部分には、制御装置３２によって開閉制御される電磁弁６８が設けられている。

電磁弁６８は、電磁弁ハウジング７０を有している。電磁弁ハウジング７０内には、制御装置３２によって通電制御されるコイル部７２と、このコイル部７２からの駆動力を受けて、矢印Ｓ２方向及びその反対方向に移動するプランジャ部７４、及びプランジャ部７４の先端に設けられた円板状の電磁弁本体７６を有している。さらに、キャニスタ側バイパス通路６６の一部（中間部分）が電磁弁ハウジング７０内を通っている。

電磁弁本体７６は、キャニスタ側バイパス通路６６に設けられた弁座７８に接触した状態では、キャニスタ側バイパス通路６６を閉塞する。これに対し、図３に示すように、電磁弁本体７６が弁座７８から離れると、キャニスタ側バイパス通路６６を通じて気体が移動可能となる。本実施形態では、電磁弁本体７６が弁座７８から離れる方向、すなわち、キャニスタ側バイパス通路６６を開放するときの電磁弁本体７６の移動方向が、背圧室５８からの正圧を受ける方向と一致するように、電磁弁本体７６の向きが設定されている。

プランジャ部７４には、圧縮コイルスプリング８０が装着されている。圧縮コイルスプリング８０は、電磁弁本体７６に対し所定のバネ力を矢印Ｓ２方向に作用させることで、制御装置３２で制御されていない状態では、電磁弁本体７６が不用意に弁座７８から離れないようにしている。

パージ配管３８とキャニスタ側バイパス通路６６との間は、連通配管９４によって連通可能とされている。連通配管９４には、キャニスタ側バイパス通路６６からパージ配管３８への気体の移動は許容し、その反対方向の気体の移動は阻止する連通配管一方向弁９６が設けられている。

また、キャニスタ側バイパス通路６６には、連通配管９４との分岐部分と端部６６Ｅとの間に、背圧室５８から中間部９０Ｃへの気体の移動は許容し、その反対方向の気体の移動は阻止するバイパス通路一方向弁９８が設けられている。

ここで、図４に矢印Ｆ１で示すように、燃料タンク１４からベント配管３６を通じてキャニスタ３４内流入した気体は、キャニスタ３４内においては、第１収容室８８Ｆを流れ、中間部９０Ｃに至る。さらにこの気体は、中間部９０Ｃから第２収容室８８Ｓを流れ、大気開放配管４０から大気開放される。すなわち、キャニスタ３４内には、他端部９０Ｂから中間部９０Ｃを経て一端部９０Ａに至る略Ｕ字状の気体流路ＧＰが構成されている。そして、このように気体がキャニスタ３４内を通過することで、気体中の蒸発燃料が吸着剤により吸着される。このとき、キャニスタ側バイパス通路６６に設けられたバイパス通路一方向弁９８と、連通配管９４に設けられた連通配管一方向弁９６により、不用意に気体が背圧室５８に流入しないようになっている。

また、図６に矢印Ｆ２で示すように、大気開放配管４０からキャニスタ３４内に導入された大気は、キャニスタ３４の第２収容室８８Ｓ内を流れ、中間部９０Ｃに至る。そして、吸着剤に吸着された蒸発燃料を脱離した後、パージ配管３８を経てエンジン２６に流れる。しかし、電磁弁６８が開弁されていても、背圧室５８に向かう流れは途中の連通配管一方向弁９６によって阻止され、キャニスタ側バイパス通路６６から背圧室５８に気体が流入することはない。

次に、本実施形態の燃料タンクシステム１２の作用を説明する。

本実施形態の燃料タンクシステム１２では、通常状態、すなわち、燃料タンク１４に給油していない状態（車両は走行中であっても駐車中であってもよい）では、図２に示すように、電磁弁６８の電磁弁本体７６は閉弁されている。また、ダイヤフラム弁４６の弁部材本体５４も閉弁されている。このため、燃料タンク１４のタンク内圧が、ダイヤフラム弁４６の主室５２及び背圧室５８の双方に作用している。ダイヤフラム弁４６は、圧縮コイルスプリング６０及びダイヤフラム５６のバネ力により閉弁状態を維持しており、不用意に開弁されることはない。

燃料の給油時には、リッドオープナースイッチ２２が操作されると、制御装置３２は、リッド２０を開放する。さらに制御装置３２は、図３に示すように、電磁弁６８を開弁する。これにより、ダイヤフラム弁４６の背圧室５８は、大気開放配管４０からキャニスタ３４、キャニスタ側ベント配管３６Ｃ及びキャニスタ側バイパス通路６６を通じて大気開放される。すなわち、背圧室５８の圧力が低下し大気圧に近づく（矢印Ｆ３参照）。

これに対し、主室５２も、背圧室５８からさらにタンク側バイパス通路６２及びタンク側ベント配管３６Ｔを通じて大気開放される。しかし、本実施形態では、タンク側バイパス通路６２に縮径部６４が設けられており、主室５２と背圧室５８との間の気体の移動に所定の抵抗が生じるため、主室５２が背圧室５８と同程度の圧力になるには、背圧室５８よりも長い時間を要する。すなわち、背圧室５８と主室５２との間に圧力差が生じた状態（背圧室５８の方が主室５２よりも圧力が低い状態）となる。したがって、背圧室５８と主室５２との間に、このような圧力差が生じない構成と比較して、ダイヤフラム弁４６をより小さな開弁圧で開弁させることができる。これにより、背圧室５８と主室５２と圧力差がダイヤフラム弁４６の開弁圧を超えると、図４に示すように、弁部材本体５４が背圧室５８側（上側）へ移動し、ダイヤフラム弁４６が開弁される。矢印Ｆ１で示すように、燃料タンク１４内の気体は、ベント配管３６、キャニスタ３４を経て、大気開放配管４０から大気に開放される。このとき、気体中の蒸発燃料はキャニスタ３４の吸着剤で吸着される。

本実施形態の燃料タンクシステム１２では、キャニスタ側バイパス通路６６の端部６６Ｅを、キャニスタ３４内において一端部９０Ａから他端部９０Ｂまでの中間部９０Ｃに位置させている。したがって、背圧室５８内の気体が大気開放されるとき、図３の矢印Ｆ３から分かるように、キャニスタ３４内では、中間部９０Ｃから第１収容室８８Ｆのみを経て（第２収容室８８Ｓを通ることなく）大気開放される。これにより、背圧室５８の圧力低下を促進することが可能になっている。すなわち、たとえばキャニスタ側バイパス通路６６の端部が一端部９０Ａに接続されていると、背圧室５８の気体は第２収容室８８Ｓから中間部９０Ｃ、第１収容室８８Ｆを経て大気開放されるため、特にキャニスタ３４の圧力損失が高い場合には、背圧室５８の圧力が低下し難くなる。しかし、本実施形態では、背圧室５８の気体が第１収容室８８Ｆを通過しない分、実質的に中間部９０Ｃにおける圧力（一端部９０Ａの圧力よりも低い）が背圧室５８に印加されることになるため、背圧室５８の圧力上昇が抑制される。これにより、ダイヤフラム弁４６も開弁しやすくなり、給油時に燃料タンク１４内で発生する蒸発燃料が、ベント配管３６を通じてキャニスタ３４へ流れやすくなるので、給油を行いやすい燃料タンクシステム１２となる。なお連通配管９４には連通配管一方向弁９６が設けられており、パージ配管３８から背圧室５８への不用意な気体の流れは阻止される。

なお、ダイヤフラム弁４６を小さな開弁圧で開弁させるためには、弁部材本体５４を小型化することが考えられる。しかし、弁部材本体５４は、弁座５０を閉塞する部材であるため、弁部材本体５４を小型化すると、弁座５０、すなわち、キャニスタ側ベント配管３６Ｃの一部の内径も小さくする必要が生じる。したがって、ダイヤフラム弁４６の開弁時に、ベント配管３６の流量を確保する観点からは、弁座５０を大径化することが望まれる。これに伴い、弁部材本体５４も大型になるが、このように大型化された弁部材本体５４であっても、小さな開弁圧で開弁可能となる。

本実施形態では、ダイヤフラム弁４６の弁部材本体５４は上記したように大型化できるのに対し、電磁弁６８の電磁弁本体７６は、ベント配管３６（弁座５０）を開閉する作用を奏する必要がなく、キャニスタ側バイパス通路６６を開閉できればよいため、小型化できる。電磁弁本体７６において、燃料タンク１４のタンク内圧を受ける面積も小さくなるので、電磁弁６８の閉弁に必要な押し付け荷重（図２における矢印Ｓ２方向の荷重）も小さくできる。これにより、電磁弁６８として小型化及び省電力化を図り、低コストで且つ燃費に優れた燃料タンクシステム１２を得ることができる。

特に、本実施形態では、電磁弁６８の電磁弁本体７６の開弁方向と、背圧室５８から電磁弁本体７６に正圧が作用する方向とが一致している（図２における矢印Ｓ２と反対の方向）。このため、電磁弁本体７６を開弁方向に移動させるためのコイル部７２からの駆動力も小さくて済み、より省電力化を測ることができる。

なお、本実施形態では、上記したように、弁座５０の内径を大きくしても、ダイヤフラム弁４６の開弁圧、すなわち弁部材本体５４の動作に必要な力は少なくて済む。弁座５０すなわちベント配管３６の内径を大きくすることで、ベント配管３６の通気抵抗を低減することができる。これにより、給油時に燃料タンク１４内で発生する蒸発燃料が、ベント配管３６を通じてキャニスタ３４へ流れやすくなり、給油を行いやすい燃料タンクシステム１２となる。

また、給油前には、ダイヤフラム弁４６が開弁されることで、燃料タンク１４のタンク内圧が低下される。本実施形態では、ベント配管３６の通気抵抗を小さくすることで、タンク内圧を低下させるために必要な時間も短縮され、より短時間での給油が可能になる。

車両の走行中は、図１に示すように、タンク内圧センサ３０によって燃料タンク１４のタンク内圧が検出されている。このタンク内圧が、あらかじめ設定された所定値を超えていない場合は、図２に示すように、制御装置３２は電磁弁６８を閉弁している。ダイヤフラム弁４６も閉弁されているので、燃料タンク１４は密閉されている。燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料がキャニスタ３４に移動することはない。

タンク内圧が所定値を超えると、制御装置３２は電磁弁６８を開閉制御する（ここでいう「開閉制御」には電磁弁６８を開弁状態に維持することも含まれる）。電磁弁６８の開弁時（図３に示した状態と同様の状態）で、且つエンジン２６の駆動時には、図５に矢印Ｆ４で示すように、タンク側ベント配管３６Ｔからタンク側バイパス通路６２、背圧室５８、キャニスタ側バイパス通路６６、連通配管９４、パージ配管３８を経てエンジン２６に気体が移動するので、気体中の蒸発燃料をエンジン２６で燃料させることができる。また、エンジン２６の非駆動時には、ンク側ベント配管３６Ｔからタンク側バイパス通路６２、背圧室５８、キャニスタ側バイパス通路６６を経てキャニスタ３４に気体が移動し、蒸発燃料をキャニスタ３４の吸着剤で吸着させることができる。

そして、たとえば電磁弁６８を適切に開閉制御することで、ベント配管３６を流れる蒸発燃料の流量とタンク内圧とを制御すること（いわゆる「圧抜き」）が可能になる。この場合、電磁弁６８の開閉制御は、電磁弁本体７６の矢印Ｓ２方向又は反対方向への移動量を調整することで流路の断面積を調整するようにしてもよい。また、デューティー制御（弁部材本体５４の開弁位置と閉弁位置とを切り替える時間の制御）で行ってもよい。

このとき、キャニスタ側バイパス通路６６にはバイパス通路一方向弁９８が設けられているので、キャニスタ３４（中間部９０Ｃ）内の気体が不用意に背圧室５８に移動することはない。

しかも、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、このように、タンク内圧が所定値を超えたときのベント配管３６における流量調整を行う部材を、給油時に背圧室５８を大気開放するための電磁弁６８が兼ねていることになる。したがって、これらの作用を奏する部材を別々に設けた構成と比較して、低コストで構成できると共に、軽量となる。

車両の駐車中においても、通常は、電磁弁６８及びダイヤフラム弁４６が閉弁されているので、燃料タンク１４は密閉されている。燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料がキャニスタ３４に移動することはない。

また、エンジン２６の駆動中は、図６に矢印Ｆ２で示すように、エンジン２６で生じた負圧をパージ配管３８を通じてキャニスタ３４に作用させることにより、キャニスタ３４内の吸着剤から蒸発燃料を脱離させる動作（パージ）を行うことが可能である。

パージ時には、制御装置３２は、電磁弁６８を閉弁状態に維持する。エンジン２６の負圧が連通配管一方向弁９６にも作用するが、電磁弁６８が閉弁されているので、背圧室５８から不用意に気体を吸引することはない。また、バイパス通路一方向弁９８も閉弁状態に維持されるので、キャニスタ３４の中間部９０Ｃを吸引することもない。これらより、キャニスタ３４内を効果的にパージできる。

車両の駐車中に、燃料タンク１４のタンク内圧が正圧（大気圧よりも高い状態）になったときには、タンク内圧は背圧室５８を通じて、電磁弁６８の電磁弁本体７６を開弁する方向（図２に示す矢印Ｓ２と反対の方向）に作用する。駐車中は電磁弁６８が制御装置３２によって開閉制御されない。しかし、タンク内圧が所定の閾値（以下「正圧閾値」という）を超えた場合には、タンク内圧（正圧）を受けた電磁弁本体７６が、圧縮コイルスプリング８０のバネ力に抗して開弁方向（矢印Ｓ２と反対の方向）に移動する。すなわち、電磁弁６８は、燃料タンク１４の正圧を開放する正圧開放弁として動作しており、正圧開放弁をあらたに設ける必要がない。したがって、正圧開放弁を別に設けた構成と比較して、低コストで構成できると共に、軽量となる。

しかも、本実施形態の燃料タンクシステム１２における電磁弁６８は、上記したように給油時や走行時等にも所定の条件で開閉制御される。換言すれば、タンク内圧が正圧閾値を超えた場合以外にも、電磁弁本体７６は開弁位置と閉弁位置との間を移動している。このため、タンク内圧が正圧閾値を超えた場合にのみ開弁される正圧開放弁と比較して、電磁弁本体７６が弁座７８に不用意に固着する現象が発生しづらくなり、耐固着性が向上する。

車両の駐車中に、燃料タンク１４のタンク内圧が負圧（大気圧よりも低い状態）になったときには、タンク内圧（負圧）は、背圧室５８を通じて、ダイヤフラム弁４６の弁部材本体５４を開弁する方向（図２に示す矢印Ｓ１と反対の方向）に作用する。タンク内圧が所定の閾値（以下「負圧閾値」という）よりも低くなった場合には、タンク内圧（負圧）を背圧室５８側から受けた弁部材本体５４が、圧縮コイルスプリング６０及びダイヤフラム５６のバネ力に抗して、開弁方向（矢印Ｓ１と反対の方向）に移動する。すなわち、ダイヤフラム弁４６は、燃料タンク１４の負圧を開放する負圧開放弁として動作しており、負圧開放弁をあらたに設ける必要がない。したがって、負圧開放弁を別に設けた構成と比較して、低コストで構成できると共に、軽量となる。

しかも、本実施形態の燃料タンクシステム１２におけるダイヤフラム弁４６は、上記したように、給油時等においても所定の条件で開閉される。換言すれば、タンク内圧が負圧閾値を下回った場合以外にも、弁部材本体５４は開弁位置と閉弁位置との間を移動している。このため、タンク内圧が負圧閾値を下回った場合にのみ開弁される負圧開放弁と比較して、弁部材本体５４が弁座５０に不用意に固着する現象が発生しづらくなり、耐固着性が向上する。

図７には、本発明の第２実施形態の燃料タンクシステム１１２が、キャニスタ３４、ダイヤフラム弁４６及びその近傍で拡大して示されている。第２実施形態において、燃料タンクシステムの全体的構成は第１実施形態と同一であるので、図示を省略する。また、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、連通配管一方向弁９６に代えて、連通配管９４の内径を局所的に小さくした小径部１１４が設けられている。また、バイパス通路一方向弁９８は設けられていない。上記以外は、第１実施形態と同一の構成とされている。

このような構成とされた第２実施形態の燃料タンクシステム１１２においても、第１実施形態の燃料タンクシステム１２と略同様の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態においても、たとえば燃料タンク１４への給油時に電磁弁６８が開弁された状態で、中間部９０Ｃの圧力が背圧室５８に印加され、背圧室５８の圧力を効果的に低下することが可能である。また、連通配管９４には小径部１１４が設けられているので、パージ配管３８から背圧室５８への不用意な気体の流れは抑制される。

また、キャニスタ３４のパージ時には、エンジン２６の負圧が小径部１１４に作用するが、小径部１１４によって気体の移動が制限されるので、キャニスタ３４の中間部９０Ｃを吸引することも抑制でき、キャニスタ３４内を効果的にパージできる。

なお、第２実施形態において、バイパス通路一方向弁９８を設けることで、たとえばパージに、キャニスタ３４の中間部９０Ｃを吸引することを阻止し、より効果的にキャニスタ内をパージできるようにしてもよい。

図８には、本発明の第３実施形態の燃料タンクシステム１２２が、キャニスタ３４、ダイヤフラム弁４６及びその近傍で拡大して示されている。第３実施形態においても、燃料タンクシステムの全体的構成は第１実施形態と同一であるので、図示を省略する。また、第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第３実施形態では、連通配管９４（図２参照）は設けられておらす、連通配管一方向弁９６も設けられていない。さらに、バイパス通路一方向弁９８（図２参照）も設けられていない。

このような構成とされた第３実施形態の燃料タンクシステム１２２においても、たとえば燃料タンク１４への給油時に電磁弁６８が開弁された状態で、中間部９０Ｃの圧力が背圧室５８に印加される。これにより、背圧室５８の圧力を効果的に低下させ、ダイヤフラム弁４６が開弁しやすくなる。給油時に燃料タンク１４内で発生する蒸発燃料が、ベント配管３６を通じてキャニスタ３４へ流れやすくなるので、給油を行いやすい燃料タンクシステム１２となる。

また、キャニスタ３４のパージ時には、エンジン２６の負圧がパージ配管３８からキャニスタ３４に作用するので、キャニスタ３４内を効果的にパージできる。

燃料タンク１４の圧抜き時には、電磁弁６８を適切に開閉制御すれば、燃料タンク１４内の気体はキャニスタ３４内で中間部９０Ｃから第２収容室８８Ｓを経て大気中に移動する。また、車両の駐車中に燃料タンク１４のタンク内圧が正圧になったときには、電磁弁６８が開弁されて正圧を開放することができる。タンク内圧が負圧になったときは、ダイヤフラム弁４６が開弁されて、負圧を開放することができる。

図９には、本発明の第４実施形態の燃料タンクシステム１３２が、キャニスタ３４、ダイヤフラム弁４６及びその近傍で拡大して示されている。第４実施形態においても、燃料タンクシステムの全体的構成は第１実施形態と同一であるので、図示を省略する。また、第４実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第４実施形態では、第３実施形態と同様に連通配管９４、連通配管一方向弁９６及びバイパス通路一方向弁９８は設けられていないが、パージ配管３８とタンク側バイパス通路６２とが、圧抜き用配管１３４で連通可能とされている。圧抜き用配管１３４には、制御装置３２（図１参照）によって開閉制御される圧抜き用電磁弁１３６が設けられている。圧抜き用電磁弁１３６の具体的構成は、電磁弁６８と同一符号を付して、説明を省略する。

このような構成とされた第４実施形態の燃料タンクシステム１３２においても、たとえば燃料タンク１４への給油時に電磁弁６８が開弁された状態で、第３実施形態の燃料タンクシステムと同様に、中間部９０Ｃの圧力が背圧室５８に印加される。これにより、背圧室５８の圧力を効果的に低下させ、ダイヤフラム弁４６が開弁しやすくなる。給油時に燃料タンク１４内で発生する蒸発燃料が、ベント配管３６を通じてキャニスタ３４へ流れやすくなるので、給油を行いやすい燃料タンクシステム１２となる。

また、燃料タンク１４に対する圧抜き時には、電磁弁６８を閉弁し、圧抜き用電磁弁１３６を開閉制御することで、圧抜きを行うことが可能である。特に、電磁弁６８は、タンク側バイパス通路６２とパージ配管３８とを連通可能な圧抜き用配管１３４に設けられているので、電磁弁６８の開閉制御によって行う圧抜きと比較して、キャニスタ３４等の影響を受けず、効果的な圧抜きが可能となる。

上記では、キャニスタ３４として、内部の気体の流路が略Ｕ字状とされた構造のものを挙げているが、キャニスタの構造はこれに限定されない。たとえば、気体の流路が略直線状でもよく、この場合であっても、大気連通管が接続される一端部と、ベント配管が接続される他端部との間を中間部としたとき、この中間部にキャニスタ側バイパス配管６６の端部６６Ｅが位置していればよい。要するに、キャニスタ内での気体の流路の形状は特に問わない。

また、上記では、電磁弁６８の電磁弁本体７６として、その開弁方向が背圧室５８から正圧が作用する方向と一致する向きとされたものを挙げている。しかし、電磁弁本体７６の開弁方向はこれに限定されず、電磁弁本体７６の開弁方向が、背圧室５８からの正圧の作用方向と反対になっていてもよい。この構成では、電磁弁本体７６を閉弁位置に維持するためのコイル部７２からの駆動力が小さくて済む。

本発明の弁部材として、上記ではダイヤフラム弁４６を挙げているが、弁部材はダイヤフラム弁４６に限定されない。たとえば、ダイヤフラム５６を無くすと共に、弁部材本体５４をその外周が弁ハウジング４８の内周に接触するように大径化した構成でもよい。この構成では、弁部材本体５４が単独で主室５２と背圧室５８とを区画すると共に、弁座５０に接触することでベント配管３６を閉塞する位置と、弁座５０から離れてベント配管３６を開放する位置と、を移動する。

１２燃料タンクシステム
１４燃料タンク
１６給油口
２６エンジン
３４キャニスタ
３６ベント配管
３６Ｔタンク側ベント配管
３６Ｃキャニスタ側ベント配管
３８パージ配管
４０大気開放配管
４６ダイヤフラム弁（弁部材）
５２主室
５８背圧室
６２タンク側バイパス通路
６６キャニスタ側バイパス通路
６８電磁弁
９０Ａ一端部
９０Ｂ他端部
９０Ｃ中間部
９４連通配管
９６連通配管一方向弁（移動抑制手段）
１１２燃料タンクシステム
１１４小径部（移動抑制手段）
１２２燃料タンクシステム
１３２燃料タンクシステム

Claims

内部に燃料を収容可能な燃料タンクと、
前記燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着剤によって吸着及び脱離するキャニスタと、
前記キャニスタの内部を大気開放するための大気開放管と、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通し燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに送るためのベント配管と、
前記ベント配管において前記燃料タンクのタンク内圧が作用するように設けられた主室と該主室に対し弁部材本体を挟んで反対側の背圧室とに区画され、背圧室の圧力に対し主室の圧力が高くなって弁部材本体が移動すると開弁してベント配管を連通可能とする弁部材と、
前記ベント配管における前記燃料タンクから前記弁部材までのタンク側ベント配管と前記背圧室とを連通可能なタンク側バイパス通路と、
前記キャニスタにおける前記大気開放管が接続された一端部と前記ベント配管が接続された他端部との間の中間部と、前記背圧室とを連通可能なキャニスタ側バイパス通路と、
前記キャニスタ側バイパス通路に設けられてキャニスタ側バイパス通路を開閉するように制御される電磁弁と、
を有する燃料タンクシステム。
エンジンと前記キャニスタの前記吸着剤とを連通させエンジンからの負圧を吸着剤に作用させるためのパージ配管と、
前記パージ配管と前記キャニスタ側バイパス通路とを連通可能とする連通配管と、
前記連通配管に設けられ前記パージ配管側から前記キャニスタ側バイパス通路側への流体の移動を抑制する移動抑制手段と、
を有する請求項１に記載の燃料タンクシステム。
前記移動抑制手段が、前記パージ配管側から前記キャニスタ側バイパス通路側への流体の移動を許容し反対方向の移動を阻止する一方向弁である請求項２に記載の燃料タンクシステム。