JP2018158608A - 燃料タンクシステム - Google Patents
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Abstract
Description
タンク通路は、燃料を貯留する燃料タンクに一端が接続する。
キャニスタは、タンク通路の他端に接続し、燃料タンク内の燃料が蒸発することで発生した蒸発燃料を吸着可能である。
電気制御弁は、通電により作動し、タンク通路における開度を変化させ、タンク通路を流れる流体の流量を制御可能である。
満タン検出部は、燃料タンク内の燃料の液面の位置に基づき、燃料タンク内の圧力を検出することなく燃料タンク内の燃料が満タンであることを検出可能である。
制御部は、電気制御弁の作動を制御可能である。
このように、本発明では、満タン検出部は、燃料タンク内の圧力を検出することなく燃料タンク内の燃料が満タンであることを検出可能である。そのため、従来技術のようなフロートバルブおよび圧力センサを必要とすることなく、簡単な構成で、燃料タンクの満タン時、タンク通路を流れる流体の流量を適切に制御することができる。
第1実施形態による燃料タンクシステムを図1に示す。
第1実施形態の燃料タンクシステム10は、内燃機関としてのエンジン2を搭載した車両1に適用される。
車両1は、エンジン2、吸気管3、燃料タンク11、燃料タンクシステム10等を備えている。
車両1は、エンジン2の運転により生じる駆動力で走行する。エンジン2は、例えば燃料としてのガソリンを供給されることにより運転する。すなわち、エンジン2は、ガソリンエンジンである。
吸気通路4には、スロットルバルブ5が設けられている。スロットルバルブ5は、吸気通路4を開閉することで、エンジン2に吸入される吸気の量を調整可能である。
燃料タンク11は、タンク本体110、給油管12等を有している。
タンク本体110は、例えば金属等により箱状に形成されている。タンク本体110は、内側に、燃料を貯留可能なタンク内空間111を形成している。
給油口121には、図示しないタンクキャップが設けられている。タンクキャップは、給油口121を開閉可能である。
燃料タンク11に燃料が貯留されているとき、燃料タンク11内の燃料が蒸発することでタンク内空間111に蒸発燃料が発生する。
弁体71は、例えば棒状もしくは板状に形成されており、軸方向もしくは面方向に往復移動可能に設けられている。弁体71は、タンク通路21における先端部の位置に応じてタンク通路21における開度を変更可能である。ここで、「開度」とは、タンク通路21の断面積に対する流路面積の割合に対応した値である。開度が0のとき、タンク通路21が閉鎖されていることを意味する。開度が1のとき、最大開度を意味する。以下同様。
電磁駆動部72は、例えばコイルを有しており、通電により磁力を生じ、弁体71を軸方向に往復移動させることができる。これにより、電磁駆動部72は、タンク通路21における弁体71の開度を変更することができる。本実施形態では、電気制御弁70は、所謂ソレノイド弁である。
なお、以下、適宜、タンク通路21のうち弁体71に対し燃料タンク11側をタンク側通路211とよび、タンク通路21のうち弁体71に対しキャニスタ30側をキャニスタ側通路212とよぶ。
ECU50は、概念的な機能部として、制御部51、満タン検出部52、給油検知部53を有している。ここで、ECU50が実行する機能の一部または全部を、1つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。つまり、ECU50が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。
また、制御部51は、パージ弁41の作動を制御可能である。そのため、制御部51は、パージ通路22の開閉状態を制御することができる。
リッド13は、給油口121をタンクキャップとともに覆うことが可能なよう車両1の外壁に設けられている。リッド操作スイッチ15は、車両1の内部に設けられ、車両1の運転者が操作可能である。リッド操作装置16は、リッド13を開閉可能に設けられている。運転者がリッド操作スイッチ15を操作すると、リッド操作装置16によりリッド13が開く。その後、タンクキャップを取り外すことにより、燃料タンク11への給油が可能となる。
あるいは、給油ガン100に燃料の液面を検出するセンサが設けられている場合、当該センサが給油管12において燃料の液面を検知すると、給油ガン100からの給油が自動停止される。
タンク通路21は、燃料を貯留する燃料タンク11に一端が接続する。
キャニスタ30は、タンク通路21の他端に接続し、燃料タンク11内の燃料が蒸発することで発生した蒸発燃料を吸着可能である。
電気制御弁70は、通電により作動し、タンク通路21における開度を変化させ、タンク通路21を流れる流体の流量を制御可能である。
満タン検出部52は、燃料タンク11内の燃料の液面の位置に基づき、燃料タンク11内の圧力を検出することなく燃料タンク11内の燃料が満タンであることを検出可能である。
制御部51は、電気制御弁70の作動を制御可能である。
このように、本実施形態では、満タン検出部52は、燃料タンク11内の圧力を検出することなく燃料タンク11内の燃料が満タンであることを検出可能である。そのため、従来技術のようなフロートバルブおよび圧力センサを必要とすることなく、簡単な構成で、燃料タンク11の満タン時、タンク通路21を流れる流体の流量を適切に制御することができる。
第2実施形態による燃料タンクシステムを図2に示す。
第2実施形態は、濃度センサ502をさらに備えている。また、ECU50は、破過検知予測部54をさらに有している。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
第3実施形態による燃料タンクシステムを図3に示す。第3実施形態は、電気制御弁70の配置が第1実施形態と異なる。
第3実施形態では、電気制御弁70は、タンク通路21の燃料タンク11側の端部に設けられている。電気制御弁70は、燃料タンク11のタンク本体110の外壁に当接するよう設けられている。そのため、第1実施形態と比べ、タンク通路21のタンク側通路211の容積は小さい。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
第4実施形態による燃料タンクシステムを図4に示す。第4実施形態は、電気制御弁の構成および制御の仕方等が第1実施形態と異なる。
第4実施形態は、電気制御弁80を備えている。電気制御弁80は、タンク通路21に設けられている。本実施形態では、電気制御弁80は、燃料タンク11およびキャニスタ30から所定距離離れた位置に設けられている。電気制御弁80は、弁体81、モータ82を有している。
モータ82は、通電により回転し、弁体81の軸方向の位置を変更可能である。そのため、モータ82は、タンク通路21における弁体81の開度を変更可能である。
図5に実線で示すように、制御部51は、給油検知部53により給油が開始されることを検知したとき(時刻t1)、開度が大きくなる方向である開方向に作動するよう電気制御弁80を制御する。これにより、時刻t2で電気制御弁80の開度が1になる。その結果、燃料タンク11の内圧、すなわち、タンク内圧が低下する。これにより、時刻t3でタンク内圧は大気圧程度になる。
比較例による燃料タンクシステムは、物理的な構成は第4実施形態と同じであるものの、制御部51による電気制御弁80の制御の仕方が第4実施形態と異なる。比較例による燃料タンクシステムでは、制御部51は、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき(時刻t4)、電気制御弁80を閉方向に作動するよう制御し、電気制御弁80の開度を0にする(時刻t6)。そのため、時刻t6の後、タンク内圧は急激に上昇し、時刻t7でオーバーシュートする。これにより、燃料が給油管12の給油口121から吹き返すおそれがある。
第5実施形態による燃料タンクシステムについて図6に基づき説明する。第5実施形態は、電気制御弁の制御の仕方等が第4実施形態と異なる。
第5実施形態は、物理的な構成は第4実施形態と同様である。
第5実施形態では、制御部51は、モータ82への通電を制御することにより、弁体81の軸方向への移動速度を制御することができる。
図6に実線で示すように、制御部51は、給油検知部53により給油が開始されることを検知したとき(時刻t1)、開度が大きくなる方向である開方向に作動するよう電気制御弁80を制御する。これにより、時刻t2で電気制御弁80の開度が1になる。その結果、燃料タンク11の内圧、すなわち、タンク内圧が低下する。これにより、時刻t3でタンク内圧は大気圧程度になる。
比較例による燃料タンクシステムは、物理的な構成は第5実施形態と同じであるものの、制御部51による電気制御弁80の制御の仕方が第5実施形態と異なる。比較例による燃料タンクシステムでは、制御部51は、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき(時刻t4)、電気制御弁80を閉方向に作動するよう制御し、「所定時間」内で電気制御弁80の開度を0にする(時刻t5)。ここで、「所定時間」とは、例えば約30〜40msである。そのため、時刻t5の後、タンク内圧は急激に上昇し、時刻t6でオーバーシュートする。これにより、燃料が給油管12の給油口121から吹き返すおそれがある。
第6実施形態による燃料タンクシステムの一部を図7、8に示す。第6実施形態は、電気制御弁の構成等が第1実施形態と異なる。
第6実施形態は、電気制御弁90を備えている。電気制御弁90は、タンク通路21に設けられている。本実施形態では、電気制御弁90は、燃料タンク11およびキャニスタ30から所定距離離れた位置に設けられている。電気制御弁90は、主室91、背圧室92、圧力弁93、スプリング94、電磁弁95、絞り部96等を有している。
背圧室92は、主室91に隣接するよう形成されている。背圧室92とタンク側通路211とは、第1バイパス通路201により接続されている。また、背圧室92とキャニスタ側通路212とは、第2バイパス通路202により接続されている。なお、第2バイパス通路202の途中には、弁座252が形成されている。
上述の第1実施形態では、制御部51は、給油検知部53により給油中であることを検知している状態において、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき、開度が小さくなる方向である閉方向に作動するよう電気制御弁70を制御し、電気制御弁70の開度を0にする例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、制御部51は、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき、例えば電気制御弁70の電磁駆動部72へ供給する電力のデューティー比を制御し、電気制御弁70の開度を前記「所定の開度」にすることとしてもよい。これにより、第4実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、同様に、第6実施形態において、制御部51は、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき、例えば電気制御弁90の電磁駆動部953へ供給する電力のデューティー比を制御し、電気制御弁90の圧力弁93の開度を前記「所定の開度」にすることとしてもよい。
また、同様に、第6実施形態において、制御部51は、満タン検出部52により燃料が満タンであることを検出したとき、例えば電気制御弁90の電磁駆動部953へ供給する電力のデューティー比を制御し、圧力弁93の開度が徐々に小さくなるよう電気制御弁90を制御することとしてもよい。
また、上述の実施形態では、満タン検出部52は、燃料タンク11に設けられた液面センサ60からの信号に基づき、燃料タンク11内の燃料が満タンであることを検出可能であることを示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば燃料ポンプ6に設けられた液面センサ60(センダゲージ)からの信号に基づき、燃料タンク11内の燃料が満タンであることを検出することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、満タン検出部52は、燃料タンク11内の燃料の液面の位置を検出可能であれば、アーム62およびフロート63を有する上述の液面センサ60に限らず、例えば光を燃料の液面に照射し反射率または屈折率の変化を検出することにより燃料の液面の位置を検出可能なセンサ、電気抵抗の変化を検出することにより燃料の液面の位置を検出可能なセンサ、燃料中で浮力を生じるフロートの位置を検出することにより燃料の液面の位置を検出可能なセンサ等からの信号に基づき、燃料タンク11内の燃料が満タンであることを検出することとしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
Claims (8)
- 燃料を貯留する燃料タンク(11)に一端が接続するタンク通路(21)と、
前記タンク通路の他端に接続し、前記燃料タンク内の燃料が蒸発することで発生した蒸発燃料を吸着可能なキャニスタ(30)と、
通電により作動し、前記タンク通路における開度を変化させ、前記タンク通路を流れる流体の流量を制御可能な電気制御弁(70、80、90)と、
前記燃料タンク内の燃料の液面の位置に基づき、前記燃料タンク内の圧力を検出することなく前記燃料タンク内の燃料が満タンであることを検出可能な満タン検出部(52)と、
前記電気制御弁の作動を制御可能な制御部(51)と、を備え、
前記制御部は、前記満タン検出部により燃料が満タンであることを検出したとき、開度が小さくなる方向である閉方向に作動するよう前記電気制御弁を制御する燃料タンクシステム(10)。 - 前記制御部は、前記満タン検出部により燃料が満タンであることを検出したとき、前記電気制御弁を閉方向に作動するよう制御し、前記電気制御弁の開度を0にする請求項1に記載の燃料タンクシステム。
- 前記制御部は、前記満タン検出部により燃料が満タンであることを検出したとき、前記電気制御弁を閉方向に作動するよう制御し、前記電気制御弁の開度を、0より大きく前記電気制御弁の最大開度より小さい所定の開度にする請求項1に記載の燃料タンクシステム。
- 前記キャニスタが破過したことを検知、または、前記キャニスタの破過時期を予測可能な破過検知予測部(54)をさらに備え、
前記制御部は、前記破過検知予測部により前記キャニスタが破過したことを検知、または、前記キャニスタが所定期間後に破過すると予測したとき、前記電気制御弁を閉方向に作動するよう制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料タンクシステム。 - 前記制御部は、前記満タン検出部により燃料が満タンであることを検出し、前記電気制御弁を閉方向に作動するよう制御するとき、開度が徐々に小さくなるよう前記電気制御弁を制御する請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料タンクシステム。
- 前記電気制御弁(70)は、前記タンク通路における開度を変更可能な弁体(71)、および、通電により作動し開度が変化するよう前記弁体を駆動することが可能な電磁駆動部(72)を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料タンクシステム。
- 前記電気制御弁(80)は、前記タンク通路における開度を変更可能な弁体(81)、および、通電により作動し開度が変化するよう前記弁体を駆動することが可能なモータ(82)を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料タンクシステム。
- 前記電気制御弁(90)は、前記タンク通路に形成され前記燃料タンクに連通する主室(91)、前記タンク通路に形成され前記燃料タンクおよび前記キャニスタに連通する背圧室(92)、前記主室と前記背圧室との差圧に応じて前記タンク通路における開度が変化する圧力弁(93)、および、通電により作動し前記背圧室と前記キャニスタとの間を開閉可能な電磁弁(95)を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料タンクシステム。
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