JP2013167175A

JP2013167175A - 燃料タンクシステム

Info

Publication number: JP2013167175A
Application number: JP2012029895A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Aso; 秀一麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: JP5849755B2

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４６を設ける。ダイヤフラム弁４６の背圧室５８とキャニスタ側ベント配管３６Ｃとの間にキャニスタ側バイパス通路６６を設ける。キャニスタ側バイパス通路６６には電磁弁６８を設ける。背圧室５８には筒状部材８６を設け、弁部材本体５４が開弁方向に移動して筒状部材８６に接触すると、背圧室５８の容積が減少されるようにする。
【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圧力差が開弁圧を超えると該圧力差で弁部材本体が開弁位置へ移動することでベント配管を連通する弁部材と、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、前記ベント配管における前記弁部材から前記キャニスタまでのキャニスタ側ベント配管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、前記圧力差が前記開弁圧よりも高い規定圧力を超えて前記弁部材本体が前記開弁位置から前記開弁方向にさらに移動すると前記背圧室の容積を減少させる容積減少手段と、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、ベント配管には、タンク側バイパス通路から背圧室を経てキャニスタ側バイパス通路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大量に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。そして、背圧室と主室との圧力差が弁部材の開弁圧を超えると弁部材本体が開弁位置へ移動し、ベント配管を連通する。これにより、背圧室を大気開放することになるので、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み、弁部材の開弁圧が小さくなる。

この燃料タンクシステムは、容積減少手段を有している。容積減少手段は、背圧室と主室との圧力差が、弁部材の開弁圧よりも高い所定の規定圧力を超え、弁部材本体が開弁位置から開弁方向にさらに移動すると、背圧室の容積を減少させる。このように背圧室の容積が減少した状態では、燃料タンクのタンク内圧がタンク側ベント配管及びタンク側バイパス通路を通じて背圧室に作用した場合に、背圧室の容積が減少していない状態と比較して、背圧室の圧力が上昇しやすくなる。すなわち、背圧室と主室との圧力差が解消され、弁部材本体が開弁方向と反対方向すなわち閉弁位置へ移動しやすくなるので、弁部材の応答性が高くなる。

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、前記容積減少手段が、前記キャニスタ側バイパス通路との連通部分を取り囲むと共に前記弁部材本体と開口部が対向するように前記背圧室内で筒状に延出され、前記圧力差が前記規定圧力を超えて前記開弁方向に移動した前記弁部材本体が接触することで前記開口部が密閉される筒状部材である。

したがって、背圧室と主室との圧力差が規定圧力を超えて弁部材本体が開弁方向に移動し、筒状部材の開口部に接触すると、筒状部材の内側と外側とで気体が移動不能となり、実質的に、筒状部材の外側が背圧室として作用する。筒状部材の内側の容積分だけ、確実に背圧室の容積を減少させることができる。しかも、背圧室に筒状部材を設けるだけの簡単な構造で、容積減少手段を構成できる。

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、前記圧力差が前記規定圧力以下の状態では前記開弁方向に移動した前記弁部材本体が前記筒状部材の前記開口部に接触しないように該開口部の位置が設定されている。

背圧室と主室との圧力差が規定圧力以下の状態では、弁部材本体が筒状部材の開口部に接触せず、背圧室の容積が減少されない。したがって、電磁弁の開弁によって背圧室を大気開放した状態で、背圧室の圧力が低い状態を維持しやすくなり、ベント配管が連通された状態も維持しやすくなる。

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、前記背圧室に設けられ前記弁部材本体を前記開弁方向と反対方向に付勢するコイルバネを有し、前記筒状部材が前記コイルバネの内側に配置されている。

コイルバネにより、弁部材本体を開弁方向と反対方向に付勢することで、閉弁位置に安定的に維持可能となる。

筒状部材がコイルバネの内側に配置されているので、コイルバネの内側を有効に利用して、筒状部材を配置することができる。また、筒状部材によってコイルバネをその変形方向に案内することも可能であり、コイルバネの変形時の横ズレを抑制できる。

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いてダイヤフラム弁の弁部材本体が開弁位置からさらに開弁方向に移動した状態で示す断面図である。比較例の第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。ダイヤフラム弁及び電磁弁の開閉状態と、主室及び背圧室の圧力の時間変化を示すグラフであり、（Ａ）が比較例の燃料タンクシステムの場合、（Ｂ）が第１実施形態の燃料タンクシステムの場合である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいて燃料タンクの負圧を開放している状態で示す断面図である。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１実施形態の変形例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。キャニスタ３４の内部には、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。キャニスタ３４と燃料タンク１４の上部とは、ベント配管３６で接続されている。燃料タンク１４内で生じた蒸発燃料は、このベント配管３６を通じてキャニスタ３４に送られる。

キャニスタ３４には、エンジン２６と連通するパージ配管３８と、キャニスタ３４内を大気開放する大気開放配管４０とが接続されている。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。

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、弁ハウジング４８の対向壁８４（弁部材本体５４と対向する壁）と弁部材本体５４の間に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。

キャニスタ側ベント配管３６Ｃと背圧室５８の対向壁８４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。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。

背圧室５８には、キャニスタ側バイパス通路６６の開口部分を取り囲む筒状の筒状部材８６が、対向壁８４から弁部材本体５４に向かって延出されており、その先端が弁部材本体５４と対向する対向部８６Ｆとされている。換言すれば、キャニスタ側バイパス通路６６が、弁ハウジング４８内で弁部材本体５４の近傍まで、筒状部材８６により延長されていることになる。そして、対向部８６Ｆでは、筒状部材８６が開口されており、本発明における開口部となっている。

特に、第１実施形態では、筒状部材８６は、圧縮コイルスプリング６０の内側に配置されている。圧縮コイルスプリング６０が伸縮するとき、その内側の筒状部材８６によって、圧縮コイルスプリング６０が伸縮方向に案内され、横ズレ（伸縮方向と交差する方向に変形すること）が抑制される。

また、筒状部材８６の先端（下端）には、径方向内側へ向かって環状のフランジ環８８が延出されている。これにより、弁部材本体５４が接触するときの接触面積が、フランジ環８８が形成されていない構成と比較して広くなっており、弁部材本体５４が筒状部材８６の対向部８６Ｆに安定的に接触する。また、接触面積が広いため、接触面の圧力は小さくなり、弁部材本体５４の耐久性向上に寄与できる。

主室５２と背圧室５８との圧力が同程度（これらの圧力差が、ダイヤフラム弁４６の開弁圧よりも小さい）の状態では、図２に示すように、弁部材本体５４は下方に移動した閉弁位置にあり、ダイヤフラム弁４６は閉弁状態になっている。閉弁状態では、弁座５０と弁部材本体５４とのとの間を気体が移動不能である。すなわち、燃料タンク１４内の気体がベント配管３６を通じてキャニスタ３４に移動することはない。また、このとき、筒状部材８６の先端（対向部８６Ｆ）は、弁部材本体５４との間に所定の隙間を構成して対向している。

これに対し、背圧室５８の圧力が主室５２の圧力に対して低下し、これらの圧力差がダイヤフラム弁４６の開弁圧を超えると、弁部材本体５４が閉弁位置から上方向（開弁方向）へ移動する。図４に示すように、弁部材本体５４は、弁座５０から離間するが、対向部８６Ｆとも非接触となる。この状態では、弁部材本体５４は開弁位置にあり、ダイヤフラム弁４６は開弁状態になっている。開弁状態では、燃料タンク１４内の気体がベント配管３６を通じてキャニスタ３４に移動可能になっている。

さらに、主室５２と背圧室５８との圧力差が大きくなって、ダイヤフラム弁４６の開弁圧よりも高い所定の規定圧力を超えると、図５に示すように、弁部材本体５４が開弁位置から上方向（開弁方向）へとさらに移動し、対向部８６Ｆに下側から接触する。この状態では、弁部材本体５４が筒状部材８６の対向部８６Ｆを密閉する。

このように弁部材本体５４によって対向部８６Ｆが密閉されると、燃料タンク１４のタンク内圧がタンク側バイパス通路６２を通じて作用する部分（実質的な背圧室５８）として作用する領域は、筒状部材８６の外側部分となる。すなわち、弁部材本体５４が対向部８６Ｆと非接触になっている状態（図２及び図３参照）と比較して、背圧室５８の容積が、筒状部材８６の内側の分だけ少なくなっている。

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。

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の圧力が背圧室５８の圧力と同程度になるには長い時間を要する。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。ただし、給油時には、ダイヤフラム弁４６が開弁されることでキャニスタ側ベント配管３６Ｃを通じて気体をキャニスタ３４側に逃がすことができる等の理由で、背圧室５８と主室５２との圧力差が、規定圧力には達しにくい。このため、弁部材本体５４は筒状部材８６の対向部８６Ｆには接触しない、

ここで、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）には、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、キャニスタ側ベント配管３６Ｃを経てキャニスタ３４へ蒸発燃料が移動可能となる。

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。

電磁弁６８の開弁時には背圧室５８が大気開放されるのに対し、主室５２にはタンク内圧が直接的に作用している。このとき、上記した給油時と同様に、タンク側バイパス通路６２の縮径部６４によって、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と背圧室５８との圧力差が大きくなる。そして、この圧力差が、ダイヤフラム弁４６の開弁圧よりも大きい規定圧力を超えると、弁部材本体５４は、開弁方向（矢印Ｓ１と反対の方向）にさらに移動する。

図５に示すように、弁部材本体５４が対向部８６Ｆに接触すると、背圧室５８の容積が減少する。また、筒状部材８６の内側からキャニスタ側バイパス通路６６の内部までの部分には、タンク内圧が作用しなくなる。これにより、燃料タンク１４のタンク内圧が作用する領域（背圧室５８）が狭くなっているため、電磁弁６８を閉弁したとき、背圧室５８の圧力が上昇しやすくなる。そして、背圧室５８と主室５２との圧力差が解消され、弁部材本体５４が閉弁位置へ移動しやすくなる。すなわち、ダイヤフラム弁４６が開弁状態から閉弁状態に移るときの応答性が高くなる。

図６には、比較例の燃料タンクシステム１５２が、ダイヤフラム弁１５６及びその近傍で拡大して示されている。比較例の燃料タンクシステム１５２では、第１実施形態に係る筒状部材８６（図２参照）が設けられていないが、これ以外は、第１実施形態の燃料タンクシステム１２と同一の構成とされている。

また、図７には、燃料タンクシステム１２、１５２において、電磁弁６８を開弁した時点からの、ダイヤフラム弁４６及び電磁弁６８の開閉状態と、主室５２及び背圧室５８の圧力変化とが定性的に示されている。図７（Ａ）が比較例の燃料タンクシステム１５２に対応し、図７（Ｂ）が第１実施形態の燃料タンクシステム１２に対応している。双方のグラフにおいて、主室５２の圧力変化を点線Ｌ１で、背圧室５８の圧力変化を実線Ｌ２で示している。

図７（Ａ）から分かるように、比較例の燃料タンクシステム１２では、電磁弁６８の開弁により、背圧室５８の圧力が低下している。ダイヤフラム弁４６が閉弁状態であっても、主室５２の気体がタンク側バイパス通路６２を通じて背圧室５８に移動するので、主室５２の圧力は僅かに減少していくが、背圧室５８と主室５２との圧力差は徐々に大きくなる。

そして、この圧力差が開弁圧に達すると（時間Ｔ１）ダイヤフラム弁４６が開弁される。主室５２から、気体がキャニスタ側ベント配管３６Ｃを通じてキャニスタ３４に移動するので、その後は、主室５２の圧力も、ダイヤフラム弁４６の閉弁時と比較して、急激に低下する。

その後、電磁弁６８を閉弁すると（時間Ｔ２）、背圧室５８にはタンク側バイパス通路６２を通じて燃料タンク１４の内圧が作用するための圧力は徐々に上昇する。そして、背圧室５８と主室５２との圧力差が閉弁圧に達すると（時間Ｔ３）、ダイヤフラム弁４６が閉弁される。比較例の燃料タンクシステム１２では、電磁弁６８の閉弁から、ダイヤフラム弁４６の閉弁までに時間ΔＴ’を要している。

これに対し、第１実施形態の燃料タンクシステム１２では、図７（Ｂ）から分かるように、電磁弁６８が閉弁されている状態で、背圧室５８と主室５２との圧力差がダイヤフラム弁４６の開弁圧に達する（時間Ｔ１）までは、ダイヤフラム弁４６は開弁されず、主室５２の圧力低下は僅かである。そして、背圧室５８と主室５２との圧力差がダイヤフラム弁４６の開弁圧に達すると（時間Ｔ１）、ダイヤフラム弁４６は開弁され、主室５２の圧力が、より急激に低下する。ここまでは、比較例の燃料タンクシステム１５２と略同様の挙動である。

しかし、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、背圧室５８に筒状部材８６が設けられており、さらに背圧室５８の圧力が低下して圧力差は規定圧力を超えると、弁部材本体５４が筒状部材８６の先端部に接触する。この状態では、弁部材本体５４が筒状部材８６の対向部８６Ｆを密閉するため、背圧室５８の容積が減少している。燃料タンク１４のタンク内圧が作用する領域（背圧室５８）が狭くなっているため、電磁弁６８を閉弁したとき（時間Ｔ２）、背圧室５８の圧力が、比較例の燃料タンクシステム１５２よりも上昇しやすくなっている。すなわち、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、背圧室５８と主室５２との圧力差が少なくなって弁部材本体５４が閉弁位置となる（時間Ｔ３）ために必要な時間が、図７（Ｂ）に示す時間ΔＴで済む。この時間ΔＴは、比較例における同様の時間ΔＴ’よりも短い。

以上の説明から分かるように、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、電磁弁６８を閉弁し、ダイヤフラム弁４６が開弁状態から閉弁状態に移るときの応答性が、比較例の燃料タンクシステム１２よりも高くなっている。

なお、このようにして電磁弁６８が開閉制御され（ダイヤフラム弁４６も開閉され）いわゆる「圧抜き」が行われると、燃料タンク１４からベント配管３６を通じて、燃料タンク１４内の蒸発燃料を含む気体が排出される。排出された蒸発燃料は、キャニスタ３４の吸着剤で吸着されてもよいが、エンジン２６が駆動している場合には、さらにパージ配管３８を通じてエンジン２６に送り、エンジン２６で燃焼させてもよい。

なお、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。

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に移動する（図３お同様の状態になる）。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、図７に示すように、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９には、本発明の第２実施形態の燃料タンクシステム１１２が、ダイヤフラム弁１１６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、筒状部材１１８が圧縮コイルスプリング６０の外側を取り囲むように円筒状に形成されている。また、第１実施形態に係るフランジ環８８（図２参照）は形成されておらず、筒状部材１１８の先端部分のみが、弁座５０と対向する対向部１１８Ｆとされている。これ以外は、第１実施形態と同様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。特に第２実施形態では、第１実施形態と比較して、筒状部材１１８が圧縮コイルスプリング６０の外側に配置されているため、弁部材本体５４が筒状部材１１８の先端に接触したときの実質的な背圧室５８の容積は、さらに小さくなっている。このため、圧抜き時に電磁弁６８が閉弁されたときの背圧室５８の圧力上昇の程度も、第１実施形態よりも大きくなる。

なお、第２実施形態では、第１実施形態に係るフランジ環８８は形成されていないが、筒状部材１１８自体が、第１実施形態の筒状部材８６よりも大径化されているので、対向部１１８Ｆも大径化されており、弁部材本体５４が接触するときの接触面積としても広く確保できる。

これに対し、第１実施形態では、筒状部材８６が圧縮コイルスプリング６０の内側に配置されているので、第２実施形態と比較して、圧縮コイルスプリング６０の伸縮時に圧縮コイルスプリング６０を案内して、横ズレを抑制する効果が高い。

また、第１実施形態では、第２実施形態と比較して、背圧室５８が広いため、背圧室５８からの圧力を弁部材本体５４及びダイヤフラム５６が受ける面積（受圧面積）を広く確保できる。

なお、このように、弁部材本体５４及びダイヤフラム５６の背圧室５８からの受圧面積を広く確保する観点からは、第１実施形態において、筒状部材８６の少なくとも先端部分（対向部８６Ｆの近傍の部分）を小径化すればよい。

図１０には、本発明の第３実施形態の燃料タンクシステム１２２が、ダイヤフラム弁１２６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、第２実施形態と同様の形状の筒状部材１１８を有しているが、ダイヤフラム弁１２６の弁ハウジング１２８の形状が、第１実施形態及び第２実施形態のダイヤフラム弁４６の弁ハウジング４８の形状と異なっている。

すなわち、第３実施形態に係る弁ハウジング１２８は、対向壁８４が、キャニスタ側バイパス通路６６の近傍の高位部８４Ｈと、この高位部８４Ｈの周辺の低位部８４Ｌとで段差を有する形状とされている。高位部８４Ｈは、第１実施形態及び第２実施形態に係る対向壁８４と略同位置とされているが、低位部８４Ｌは、ダイヤフラム５６に近い位置に形成されている。これにより、第３実施形態では、第２実施形態と比較して、背圧室５８の容積がさらに小さくなっている。そして、高位置部８４Ｈと低位置部８４Ｌとが、筒状部材１１８を介して連続している。

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、第１実施形態の燃料タンクシステム１２及び第２実施形態の燃料タンクシステム１１２と略同様の作用効果を奏する。特に第３実施形態では、第２実施形態と比較して、背圧室５８の容積が本来的に（弁部材本体５４の位置に関わらす）小さい。そして、弁部材本体５４が対光学部品１１８Ｆに接触すると、背圧室５８の容積がさらに減少されるので、圧抜き時に電磁弁６８が閉弁されたときの背圧室５８の圧力上昇の程度も、第２実施形態よりさらに大きくなる。

上記では、本発明の容積減少手段として、筒状部材８６、１１８を挙げているが、容積減少手段はこれらの筒状部材に限定されない。要するに、弁部材本体が規定圧力で、開弁値からさらに開弁方向に移動したときに、背圧室の容積を減少させることができればよい。たとえば、このような作用を奏するように、背圧室５８を構成している弁ハウジング４８の外周壁を機械的に移動させるような構造であってもよい。

また、上記では、弁部材本体５４が筒状部材８６、１１８の対向部８６Ｆ、１１８Ｆに接触することで、背圧室５８の容積を減少させる例を挙げているが、弁部材本体５４が対向部８６Ｆ、１１８Ｆに接触していなくても、たとえば、他の開閉部材（たとえば開閉弁やシャッター等）によって筒状部材８６、１１８の内部を閉塞すれば、背圧室５８の容積を減少させることができる。この場合、開閉部材を設ける位置は、筒状部材８６、１１８の開口部（対向部８６Ｆ、１１８Ｆ）あるいはその近傍（筒状部材８６、１１８の先端側）が好ましい。

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、図１１に示すように、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から離れることでベント配管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
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
４０大気開放配管
４６ダイヤフラム弁（弁部材）
５２主室
５４弁部材本体
５８背圧室
６０圧縮コイルスプリング
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
８６筒状部材（容積減少手段）
８６Ｆ対向部（開口部）
１１２燃料タンクシステム
１１８筒状部材（容積減少手段）
１１８Ｆ対向部（開口部）
１２２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圧力差が開弁圧を超えると該圧力差で弁部材本体が開弁位置へ移動することでベント配管を連通する弁部材と、
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、
前記ベント配管における前記弁部材から前記キャニスタまでのキャニスタ側ベント配管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、
前記圧力差が前記開弁圧よりも高い規定圧力を超えて前記弁部材本体が前記開弁位置から前記開弁方向にさらに移動すると前記背圧室の容積を減少させる容積減少手段と、
を有する燃料タンクシステム。
前記容積減少手段が、前記キャニスタ側バイパス通路との連通部分を取り囲むと共に前記弁部材本体と開口部が対向するように前記背圧室内で筒状に延出され、前記圧力差が前記規定圧力を超えて前記開弁方向に移動した前記弁部材本体が接触することで前記開口部が密閉される筒状部材である請求項１に記載の燃料タンクシステム。
前記圧力差が前記規定圧力以下の状態では前記開弁方向に移動した前記弁部材本体が前記筒状部材の前記開口部に接触しないように該開口部の位置が設定されている請求項２に記載の燃料タンクシステム。
前記背圧室に設けられ前記弁部材本体を前記開弁方向と反対方向に付勢するコイルバネを有し、
前記筒状部材が前記コイルバネの内側に配置されている請求項２又は請求項３に記載の燃料タンクシステム。