JP4437308B2

JP4437308B2 - 蒸気ガス放出制御システム及びその方法

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Publication number: JP4437308B2
Application number: JP2003399295A
Authority: JP
Inventors: ピー．ベンジェーロバート
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: EP1426225A1; AU2003264578A1; KR101120875B1; US20040103952A1; DE60304660D1; EP1426225B1; JP2004183654A; CA2451831A1; BR0305284A; US6854492B2; ES2261854T3; KR20040050713A; DE60304660T2

Description

本発明は、燃料補給用チューブ内に配置される燃料放出ノズルから自動車用燃料タンクへ燃料を補給する間に、燃料蒸発ガスを換気することに関する。

燃料補給用チューブは、ノズルの回りに機械的シールを有する形式となっている。現在の燃料タンクの燃料補給用ノズルは、一般的に、再循環ラインへの換気用蒸気ガスの供給不足の際にノズルをシャットオフする真空作動装置を含んでいる。これにより、フィラーチューブ内のノズルの回りに真空状態を形成する。

これまで、ノズルの回りに機械的シールを設けていない燃料補給チューブにおいて、燃料タンク蒸気ガスシステムは、換気ラインをシステム蒸気ガス貯蔵キャニスタに連結することによってフィラーチューブへ燃料蒸気ガスを再循環させるように設けられている。

他の公知のシステムでは、システム貯蔵キャニスタが、タンクの上部壁を貫通する個別の換気用タップに接続され、タンクに設けたロールオーバー弁が、燃料もれによるこぼれを防止する。

このシステムは、キャニスタへのライン内に再循環用換気タップを設けており、それゆえ、燃料レベルがタンクの上部壁に到達したとき、換気ラインをシャットオフするために、タンク内のフロート式燃料蒸気ガス換気弁が必要となり、フィラーチューブのネック内に液体を戻してノズルをシャットオフさせている。このようなフロート式換気弁は、その調整が重要であり、燃料がタンク内に導かれるとき、適切に蒸気ガスを換気し、また、車両の転倒時に確実に弁を閉鎖しなければならない。これまで、これら両方の要求項目は、このようなフロート式作動弁に対する車両サービスの問題点となっていた。

タンク上部壁からフィラーチューブの上端部へ直接、蒸気ガスを再循環させる換気チューブを用いる、この種のシステムでは、フィラーチューブの上端部に再循環する蒸気ガスが不足するために、タンクの上部壁を貫通するフィラーチューブの端部を覆う液体燃料を頼りにしている。これにより、ノズルをシャットオフするために真空状態を作り出す。

図４には、公知の蒸発ガス放出システムが示されており、ここで、燃料タンク１は、タンクの上部壁に取り付けられるフロート式換気弁２を有する。この換気弁の換気出口は、電子コントローラまたはＥＣＵ４に接続されて電気的に作動するパージ弁３の入口に連結される。また、換気弁２の出口は、貯蔵用リザーバすなわちキャニスタ５の入口に連結される。フィラーチューブ８の上端部７内にある再循環ポート６が設けられ、フィラーチューブ内にノズルから燃料を放出する燃料補給の間、このポートからフィラーチューブの上端部に燃料蒸気ガスを再循環させる。

再循環換気ライン１０は、タンクの頂部に連結され、フロート式換気弁２に無関係に燃料補給する間、燃料蒸気ガスをフィラーチューブ７の上端部内のポート６に再循環させる。この換気弁のケース内に別個のロールオーバー、即ち燃料こぼれ防止用の保護弁１１を設けることもできる。この場合、フィラーチューブの端部は、タンクの上部壁を貫通して所望のレベルまで伸びており、液体燃料の近くに達し、燃料が所定レベルに到達した時、フィラーチューブの上端部７への蒸気ガスの再循環を終わらせる。一般的に、再循環ライン１０は、車両内での設置を容易にするためにフィラーチューブに沿って伸び、さらにタンクのエッジを超えてタンクの上部壁に沿って伸びている。

従来のシステムでは、タンク上部壁からフィラーチューブの上部ネックまでの個別の換気チューブを必要としており、所望の燃料レベルで換気チューブの端部を閉鎖できるようにして、液体燃料がフィラーチューブ内に戻ることを防ぐためにタンク内における換気チューブの端部の配置に注意を払うことが必要とされる。さらに、再循環ラインのルート設定において、ライン内に液体トラップを作って再循環を防止し、さらに、燃料補給中にフィラーチューブ内に望ましくない真空を生じさせ、自動的にノズルをシャットオフさせる。

従って、液体燃料レベルが所望の位置に上昇した時、蒸発ガスの換気を積極的に行う方法、または燃料補給中のフィラーチューブの上端部に蒸気ガスの再循環をカットオフさせる手段を提供することが望まれている。

本発明は、フィラーチューブの上端部への再循環ラインにおいて、燃料蒸気ガスを換気するための電気作動式のシャットオフ弁を備える、蒸気ガス放出制御システム及びその方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明に係る電気作動弁は、タンク内のセンサからの信号に応答する電子コントローラによって制御される。タンク内のセンサは、サーミスタまたは現在の燃料レベルを示す燃料レベル指示器のいずれかを含む。

本発明に係る蒸発ガス放出制御システムは、(a)タンク内に設けられ、かつ前記タンク内の所定の燃料レベルを示す燃料充填限界の電気信号を与えるための燃料レベル指示器と、
(b)前記所定の燃料レベルで前記電気信号を受け取ったときに、シャットオフ電気信号を与える補給用コントローラと、(c)前記タンクから燃料蒸発ガスを受け入れるように接続された貯蔵リザーバーと、(d)この貯蔵リザーバーからの蒸気ガスの流れを制御するためにエンジンのエア入口に接続されるパージ流れ制御手段と、(e)前記タンクからの蒸気ガスの流れを制御するために前記フィラーチューブの上端部に接続され、前記シャットオフ電気信号を受け取ったとき、前記フィラーチューブの上端部への蒸気ガスの流れを阻止するように作動し、前記ノズルからの燃料放出時、前記上端部内に真空状態を作り出し、これにより自動的に、ノズルをシャットオフさせるための電気作動式の再循環弁とを含んでいることを特徴としている。

また、本発明に係る燃料蒸気ガス放出を制御するための方法は、(a)燃料蒸気ガスのリザーバーをタンクに接続し、かつ前記タンクからの燃料蒸気ガスの流れを制御する手段を車両エンジンのエア入口に接続し、(b)再循環弁を配置し、かつ前記タンクから前記再循環弁を通って前記フィラーチューブの上端部に流れる燃料蒸気ガスを制御し、(c)前記タンク内に燃料レベル指示器を配置し、前記タンクがフル充填されるとき、電気信号を発生し、この電気信号に応答して前記再循環弁を閉鎖する、各工程を含み、前記再循環弁を閉鎖する工程は、前記ノズルからの燃料を放出し、さらに、前記フィラーチューブの上端部に真空状態を作り出し、自動的にノズルシャットオフ弁を作動させることを特徴としている。

本発明は、上述した構成を有するので、燃料補給の間、フィラーチューブの上端部への燃料蒸発ガスを積極的にシャットオフすることができ、しかもタンク内の再循環チューブの端部位置を正確に把握する必要をなくし、かつ再循環ライン内で液体がトラップされることを不要にするので、装置をより簡単にするとともに、装置の信頼性を向上させる。本発明のシステムは、タンクからの蒸気ガスの流れを制御するためにフィラーチューブの上端部に接続され、シャットオフ電気信号を受け取ったとき、フィラーチューブの上端部への蒸気ガスの流れを阻止するように作動し、ノズルからの燃料放出時、上端部内に真空状態を作り出し、これによりノズル内の自動シャットオフの作動を確実にして燃料の過剰の充填を防止する。

図１において、本発明のシステム２０が示され、このシステムは、液体燃料がレベルＬとなっている車両用燃料タンク２２に連結されるように図示されている。また、フィラーチューブ２４がタンクに連結され、このチューブの下端部がタンクの壁を貫通している。フィラーチューブの上端部２６は拡張しており、その中に、燃料ノズル３０の回りをシールするための可撓性シール２８が設けられている。燃料ノズル３０は、フィラーチューブの上端部２６に挿入されるとき、真空作動によってシャットオフされる形式である。

図１の実施形態において、タンクは、従来公知の形式であるフロート式の蒸気ガス用換気弁３２を有し、この弁は、タンクの上壁を貫通して取り付けられ、換気ライン３６に接続される出口３４を有する。換気ラインは、共通のマニホールドすなわちコネクタ３８に接続され、このコネクタの１つの出口は、キャニスタライン４２に連結され、このラインが貯蔵用リザーバーすなわちキャニスタ４０に連結されている。キャニスタは、従来技術で良く知られているように、活性炭等の炭素系材料からなる粒状吸着剤で満たされている。

また、キャニスタ４０は、入口取付具４４を介してソレノイド４５によって作動する弁４６の出口に接続されている。この弁は、キャニスタ４０内に真空によって吸引される大気からのパージ[purge]（清掃用）エアを受け入れる。また、マニホールドまたは取付具３８は、別の出口を有し、この出口は、清掃用の流量制御手段の入口に接続される。

本発明の実施形態では、この流量制御手段は、電子コントローラ、即ち、清掃用のパージＥＣＵ５２で制御されるソレノイド５０によって作動するパージ弁（パージ流れ制御手段）４８からなり、この弁の出口から、ライン５４に沿ってエンジンのエア入口５６に清掃用流れを供給する。

ソレノイド５０は、リード線５８,６０によってコントローラすなわちパージＥＣＵ５２に電気的に接続されている。しかし、理解できるように、他の流量制御手段を使用することが可能であり、例えば、圧力応答弁、ポンプ、あるいは他の流量制御装置を使用することができる。大気弁４６が、リード線４７,４９を介してパージＥＣＵ５２に接続される作動ソレノイドを有し、キャニスタへの大気エアの流れを制御する。

図１の実施形態において、タンク２２は、フロート作動の信号装置またはセンダー（燃料レベル指示器）６２を有し、このセンダーは、タンクの上部壁を通って伸びるリード線６４,６６によって電子コントローラ（補給用コントローラ）すなわち補給用ＥＣＵ６８に接続される。

蒸気ガス再循環弁（シャットオフ弁）７０が、ライン７２に沿ってマニホールド３８の別の出口に接続される入口を有し、また、この再循環弁７０の出口がライン７４を介して蒸気ガス再循環ポート７６に接続される。このポート７６は、シール２８の下側にあるフィラーチューブの上端部２６に設けられている。再循環弁７０は、リード線８０,８２によって接続されたソレノイド７８により作動し、補給用ＥＣＵ６８から制御信号を受け入れる。

図１の実施形態における作動において、タンク内の燃料レベルが、破線で示されたレベルに上昇すると、センダー６２のフロートアーム８４が上昇することにより、センダーがＥＣＵ６８に信号を送り、ソレノイドを励磁して、再循環弁７０が閉じられる。その結果、フィラーチューブの上端部２６への蒸気ガスの再循環を防止することができる。

再循環弁７０が閉じられ、さらにノズル３０からの燃料の放出が続くと、シール２８の下側にあるフィラーチューブ２６の上端部内側に真空状態(負圧）が生じる。そして、ノズル３０内にある未知の装置の作動により、自動的にシャットオフが生じる。図１の実施形態において、センダー６２が、タンクが満たされたことを示すフル信号をＥＣＵ６８に送る前に、フロート式の換気弁３２が換気ラインを閉鎖すると、蒸気ガスが再循環ライン７４に流れ、そして、キャニスタラインがシャットオフされる。

図２において、本発明の別の実施形態におけるシステムが参照番号９０で示されている。このシステム内のタンク９２は、フロート式の換気弁９６と、フィラーチューブ９４とを有する。換気弁９６は、蒸気ガスを供給するためにマニホールド９８に接続され、このマニホールドの出口が、再循環シャットオフ弁１００の入口に接続される。このシャットオフ弁は、ソレノイド１０２によって作動し、そのシャットオフ弁の出口は、ライン１０４に沿ってフィラーチューブ９４に設けた再循環ポート１０６に接続される。ソレノイド１０２は、ライン１０８，１１０に沿って電子コントローラすなわち補給用ＥＣＵ１１２に接続され、このＥＣＵは、タンク９２の上部壁を貫通するリード線１１４,１１６を介して、タンク上部壁の下面に隣接するタンク内に配置されたサーミスタ１１８に接続される。

図２のシステム９０は、ソレノイド１０２を励磁し、弁１００を閉鎖するＥＣＵ１１２に信号を送るフロート式換気弁９６またはサーミスタ１１８のいずれかによって、再循環ライン１０４への燃料蒸気ガスの流れをシャットオフすることができる。図２のシステム９０における残りの構成は、図１の実施形態の構成と同一であるので、説明を省略するが、これらの構成は容易に理解できるであろう。

図３において、本発明の別の実施形態が、システム１２０で示されており、タンク１２２は、その上端部にフィラーチューブ１２４を有し、このチューブ内にノズルシール１２６と、蒸気ガス再循環ポート１２８とを有する。タンクの上部壁は、車両構造部材を収容するために使用されるマルチレベル形式のものからなり、別個の換気チューブ１３０，１３２が、最上レベル又は蒸気ガスドームの複数の位置に設けられる。チューブ１３０，１３２は、マニホールドすなわちコネクタ１３４に連結され、さらに、このコネクタは、弁１４２に連結される大気エア用入口１４０を有する貯蔵用キャニスタ１３８の入口１３６に接続される。弁１４２は、リード線１４５，１４９によってＥＣＵ１５２に接続されたソレノイド１４３によって作動する。所望の、あるいは必要とされるならば、ロールオーバーによる燃料こぼれ防止用の保護弁(rollover spill protection valve)１３１，１３３をタンク内のチューブ１３０,１３２の端部に設けることができる。

また、マニホールド１３４はＴ型取付具１４４に連結され、この取付具はソレノイド作動のパージ弁１４６に連結されている。パージ弁１４６は、リード線１４８，１５０を介して電子コントローラまたはパージＥＣＵ１５２に接続されるソレノイド１４７を有する。弁１４６の出口は、車両用エンジンのエア入口にライン１５４に沿って連結されている。

Ｔ型取付具１４４は、また、電子コントローラまたは充填ＥＣＵ１６８にリード線１６４，１６６を介して接続されているソレノイド１６２によって作動されるシャットオフ弁１６０の入口へライン１５８に沿って燃料蒸気ガスの流れを与える。ＥＣＵ１６８は、タンクの上部壁を貫通するリード線１７０,１７２によって、タンク内に配置されてタンクの上部壁に隣接するサーミスタ１７４に接続される。シャットオフ弁１６０の出口は、ライン１７６を介して、フィラーチューブ１２４の上端部内の蒸気ガス再循環ポート１２８に連結されている。

図３のシステムは、フロート式換気弁を設けることなく、チューブ１３０，１３２を介してタンクのドーム内の蒸気ガスを換気する。サーミスタ１７４は、燃料レベルを検知して、ＥＣＵ１６８に信号を送ることによりソレノイド１６６を励磁し、シャットオフ弁を閉鎖する。これにより、ライン１７６を介して蒸気ガスの再循環を防止する。このとき、ノズルからの燃料放出の際に、チューブの上端部内に真空状態が生じて、ノズルを自動的にシャットオフする。

このように、本発明は、フィラーチューブの上端部へ再循環される燃料蒸気ガスの流れを遮断するための電気作動弁を提供して、ノズルシャットオフを実行する真空状態を作り出す。従って、本発明は、タンク内に配置されるフロート式の燃料蒸気ガス用換気弁に対して置き換え、または、並列配置により冗長性を与える構成として利用することができ、あるいは、フロート式換気弁の必要をなくすこともできる。

本発明は、図示した実施形態に関して記載してきたが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるものであることが理解であろう。

図１は、本発明に使用する燃料タンク換気システムの概略図である。図２は、本発明の変形例を示す図１のシステムの部分図である。図３は、本発明の他の実施形態を示す図である。図４は、従来例の燃料蒸気ガス用換気システムの概略図である。

符号の説明

２０、９０、１２０システム
２２燃料タンク
２４、９４、１２４フィラーチューブ
２６上端部
２８シール
３０ノズル
３２、９６換気弁
３８コネクタ
４０、１３８キャニスタ
４６、１４２弁
４８、１４８パージ弁
５２、１５２パージ用ＥＣＵ
６８、１１２、１６８補給用ＥＣＵ
７０弁
１００、１６０シャットオフ弁
１１８サーミスタ

Claims

燃料補給用ノズル（30）を受け入れる上端部（26）を有するフィラーチューブ（24）が設けられた燃料タンク用の蒸気ガス放出制御システムであって、
(a) 前記タンク内に設けられ、かつ前記タンク内の所定の燃料レベルを示す、燃料充填限界の電気信号を与えるための燃料レベル指示器（62）と、
(b) 前記所定の燃料レベルで前記電気信号を受け取ったときに、シャットオフ電気信号を与える補給用コントローラ（68,168,112）と、
(c) 前記タンクから燃料蒸発ガスを受け入れるように接続された貯蔵リザーバー（40）と、
(d) この貯蔵リザーバーからの蒸気ガスの流れを制御するためにエンジンのエア入口に接続されるパージ流れ制御手段（48）と、
(e) 前記タンクからの蒸気ガスの流れを制御するために前記フィラーチューブの上端部に接続され、前記シャットオフ電気信号を受け取ったとき、前記フィラーチューブの上端部への蒸気ガスの流れを阻止するように作動し、前記ノズルからの燃料放出時、前記上端部内に真空状態を作り出し、これにより自動的に、ノズルをシャットオフさせるための電気作動の再循環弁（70,160,100）とを含んでいることを特徴とするシステム。
前記燃料レベル指示器は、フロート式作動装置（84）を含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
前記燃料レベル指示器は、サーミスタ（174,118）を含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
前記シャットオフ弁は、ソレノイド（162,78,102）で作動することを特徴とする請求項１記載のシステム。
前記リザーバー、前記シャットオフ弁、及びパージ弁に蒸気ガスを供給するために接続されるフロート式換気弁（32,96）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
前記フィラーチューブの上端部は、前記ノズルの回りにシーリング（28）を含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
エンジン作動パラメータに応答して前記パージ弁を励磁するための電子パージコントローラ（52,152）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
前記パージ流れ制御手段は、電気作動弁（48,50）を含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
燃料補給用ノズルを受け入れる上端部（26）を有するフィラーチューブ（24）が設けられた燃料タンク（22）からの燃料蒸気ガス放出を制御するための方法であって、
(a) 燃料蒸気ガスのリザーバー（40）をタンクに接続し、かつ前記タンクからの燃料蒸気ガスの流れを制御する手段を車両エンジンのエア入口に接続し、
(b) 再循環弁（70,100,160）を配置し、かつ前記タンクから前記再循環弁を通って前記フィラーチューブの上端部に流れる燃料蒸気ガスを制御し、
(c) 前記タンク内に燃料レベル指示器（62,118,174）を配置し、前記タンクがフル充填されるとき、電気信号を発生し、この電気信号に応答して前記再循環弁を閉鎖する、各工程を含み、
前記再循環弁を閉鎖する工程は、前記ノズルからの燃料を放出し、さらに、前記フィラーチューブの上端部に真空状態を作り出し、自動的にノズルシャットオフ弁を作動させることを特徴とする方法。
前記燃料レベル指示器を配置する工程は、前記タンク内にフロート式作動装置（84）を配置することを含んでいる請求項９記載の方法。
前記燃料レベル指示器を配置する工程は、前記タンク内にサーミスタ（118,174）を配置することを含んでいる請求項９記載の方法。