JP4995446B2 - 自動車用燃料貯槽 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内燃機関へ燃料を移送するための手段と注入管を有する注入口と給油時及び運転時の排気手段と少なくとも１つの燃料蒸気フィルターとを備えた自動車用燃料貯槽であって、排気手段により燃料蒸気フィルターを介して燃料貯槽の排気を行う形式の自動車用燃料貯槽に関する。

冒頭に指摘した種類の燃料貯槽では、活性炭フィルターからなる燃料蒸気フィルターを介して給油時及び運転時に貯槽内からの排気が行われるのが通常である。この場合、燃料貯槽からの炭化水素含有気体は燃料蒸気フィルター内で凝縮され、燃料蒸気フィルター内に存在する活性炭が炭化水素を濃縮し、浄化された空気が周囲大気中に放出される。燃料蒸気フィルターが炭化水素で飽和すると、逆に周囲大気から燃料蒸気フィルターを介してエンジンへの吸気が行われ、これにより燃料蒸気フィルターの逆洗が行われる。

排気に際して炭化水素が周囲大気へ極力達することのないように燃料蒸気フィルターを設計することが基本的に要望されている。しかしながら、公知の燃料蒸気フィルターは効率が良いにもかかわらず、この要望を完全に満たすことには成功していない。燃料蒸気フィルターを通して周囲大気中に達する不純物は業界用語で所謂「ブリードエミッション」と称されることもある。

燃料蒸気フィルターの効率には、特に給油過程において６０Ｌ／ｍｉｎまでの給油流速に応じて燃料貯槽からの気体の押しのけが果たされなければならないとの理由から、或る一定の限界が設けられている。この体積流は燃料蒸気フィルターを介して導かれる。フィルターの効率が高ければ高いほど、その流体抵抗も一層大きくなり、給油過程で給油注入ガンが早期に遮断してしまうのを防止するために燃料蒸気フィルターは或る定められた最低透過率を有していなければならないのである。

燃料蒸気フィルターへの通過流量を比較的小流量に抑え、同時に給油過程における給油流速を一定の限界内に保つために、給油過程で貯槽内から押しのけられる気体体積流の一部を注入管を通して、しかも所謂再循環管路を使って、再循環させることが公知である。しかしながら、このような措置では、燃料蒸気フィルターの「ブリードエミッション」を減らすために給油時に押しのけられる多量の気体体積流を考慮することなく燃料蒸気フィルターを設計することは不可能である。これは、殊に燃料蒸気フィルターの構造容積に一定の限界が設けられているのでなおさらである。

本発明の課題は、燃料蒸気フィルターを介して排気を行う形式の自動車用燃料貯槽において、改良された排気系統、特に種々の運転モードにおける貯槽の状態変化に良好に適応可能な燃料蒸気フィルターを備えた自動車用燃料貯槽を提供することである。またこの場合、周囲大気への炭化水素の放出に関して優れた大気汚染防止効果を達成可能な燃料貯槽を提供することも本発明の更なる課題である。

上述の課題は、本発明によれば、冒頭に指摘した種類の燃料貯槽において、燃料蒸気フィルターを排気の流れ方向に見て第１段と第２段の２段式フィルターで構成し、第１段フィルターの下流側から給油時排気管路を分岐させることで基本的に解決される。

即ち、本発明は、燃料蒸気フィルターが付加的なフィルター段を有し、エンジンの運転時における排気に限ってこの付加的なフィルター段を介して排気が行われるものと要約することができる。給油過程においては、貯槽からの排気は原則的に第１段フィルターのみを介して導かれる。これにより、給油過程の排気に配慮する必要なく第２段フィルターを設計することが可能になる。換言すれば、給油過程においては貯槽からの排気が第２段フィルターを通過しないので、第２段フィルターは第１段フィルターよりも大きな流体抵抗を有していても全く問題がない。給油時に注入管から注入される燃料によって貯槽内から押しのけられる気体は燃料蒸気フィルターの一方のフィルター段である第１段フィルターのみを介して導かれ、自動車運転中、即ちエンジンの作動中においては、燃料貯槽から排出される炭化水素含有気体は燃料蒸気フィルターの両方のフィルター段、即ち第１段及び第２段フィルターを通過し、これにより燃料蒸気フィルターから大気中に放出される炭化水素排出量の著しい減少を達成することができる。

第２段フィルターは主に微細浄化フィルター段として構成することが好ましい。即ち、第２段フィルターの流体抵抗を第１段フィルターの流体抵抗と等しくし、それによって２段式燃料蒸気フィルターの全体としての流体抵抗を第１段フィルター単独の流体抵抗よりも大きくなるようにしてもよいが、上述のように第２段フィルターには給油過程の排気が通過することがないので、第２段フィルターを微細浄化フィルター段として構成しておくこともでき、この場合、第２段フィルターの流体抵抗を第１段フィルターの流体抵抗よりも大きくして一層効果的なフィルター性能をもたせてもよい。

給油時排気管路は、第１段フィルターの下流側で切換可能な給油時開閉弁を介して周囲大気に通じていることが好ましい。この場合、給油時開閉弁は非操作時に閉じている弁、即ち給油操作に伴って給油中のみ開かれる弁としておくことができる。自動車の通常運転中、即ち給油時以外に給油時開閉弁が閉じていれば、燃料貯槽内の温度変化や燃料の揺れ動きに基づいて発生する炭化水素含有気体は完全に燃料蒸気フィルターの両方のフィルター段を通過して導かれることになる。

第２段フィルターには運転時排気管路が接続されており、この運転時排気管路は、非操作時に開かれている切換可能な診断用開閉弁を介して周囲大気に通じていることが望ましい。診断用開閉弁が操作されることによって閉じると第２段フィルターは遮断されることになり、燃料貯槽から流出する気体は第１段フィルター及び給油時排気管路を介してのみ導かれることになる。

給油時排気管路中に給油時開閉弁を設けることに代えて、給油時排気管路を注入管に連通させておいてもよく、その場合は注入管端部に着脱可能に装着されている蓋栓、即ちタンクキャップが給油時開閉弁の機能を引き受けることになる。即ち、タンクキャップが装着された状態では給油時排気管路は周囲大気に対して密閉されており、燃料貯槽から放出される気体は全て燃料蒸気フィルターの両方のフィルター段を経由するように導かれる。

この場合、給油時に給油時排気管路から流出される浄化済み排気が燃料貯槽を通して再循環することのないように、給油時排気管路は注入燃料の流れ方向に関して注入ガンのための密封部又は保持部よりも上流側で注入管に通じていることが望ましい。

また給油時排気管路には、注入管から燃料蒸気フィルターへの燃料蒸気の逆流を防止するため、燃料蒸気フィルターの下流側に逆止弁が設けられていることが好ましい。

この逆止弁は、タンクキャップが給油時排気管路出口の閉鎖も果たすように構成されている場合は省いてもよい。

本発明に係る燃料貯槽の別の実施形態においては、運転時排気管路中の診断用開閉弁が非操作時に閉じている弁、即ち操作したときにのみ開かれる弁であり、この場合、診断用開閉弁は、保圧弁、即ち運転時排気管路から周囲大気へ向かう流れに対してはそれが或る背圧を超えている時のみ開き、逆向きの流れは遮断する弁を介して橋絡されており、この保圧弁によってエンジン運転時においては燃料蒸気が第２段フィルターを通過できるようにすると共に給油時には運転時排気管路系の遮断、即ち第２段フィルターの遮断が果たされるようにしてある。

この場合、運転時排気管路中には保圧弁と並列接続された逆止弁を設けておくことが好ましく、逆止弁を設けることによってエンジンの運転中に僅かな背圧が伴うだけで燃料蒸気フィルターの逆洗が可能となる。

本発明の特徴と利点を図示の好適な実施形態に基づいて説明すれば以下の通りである。

添付図面のいずれにおいても、燃料貯槽１は燃料蒸気フィルター２及び自動車内燃機関３と関連して機能する系統要素として模式的に示されている。ここで燃料蒸気フィルター２と付属管路及び弁類は燃料貯槽１の構成要素であり、これらは必ずしも燃料貯槽１の外側に配置されている必要はなく、むしろ燃料貯槽１の内部に配置されていてもよい。ここでは、図を見易くする目的で一例として燃料蒸気フィルターと付属管路及び弁類が貯槽の外側に配置されているものとして図示されている。

符号１で示した燃料貯槽は、通常の如くに蓋栓５付きの注入管４を備えており、貯槽内への給油はこの注入管から行われる。給油で注入されてくる燃料６は、給油過程で貯槽内の燃料液面上方にある空気／燃料蒸気混合気体を押しのけ、この混合気体は排気管路７を介して燃料蒸気フィルター２に導入される。燃料蒸気フィルターは、本発明によれば第１段フィルター８と第２段フィルター９とをタンデムに連設した２段式フィルターである。図１に示す実施形態では、第１段フィルター８の下流側、即ち第２段フィルター９の上流端から、周囲大気へ直接通じる給油時排気管路１０が分岐されている。

給油時排気管路１０は給油時開閉弁１１によって遮断可能である。この給油時開閉弁１１は非操作時には閉じている弁であり、給油が開始されると例えば蓋栓５の開放に連動して開弁される。従って自動車への給油時には燃料貯槽１から給油過程によって押しのけられる気体の体積流は専ら第１段フィルター８を介して導かれ、今や開かれている給油時開閉弁１１を介して給油時排気管路１０から浄化された気体として大気中に放出される。一方、給油過程における第２段フィルター９は運転時排気管路１３中の診断用開閉弁１２によって遮断されており、従って給油過程中に貯槽１内から押しのけられた気体の全量は第１段フィルター８を介して給油時排気管路１０へ導かれる。但し、これは必ずしも必要なことではなく、むしろ診断用開閉弁１２は給油過程において開弁しておくこともでき、この場合は第１段フィルター８を通過する気体量は各段フィルター８、９の流体抵抗に応じて定まり、例えば各段フィルターの流体抵抗が同等であれば第１段フィルター８を通過する気体量は第２段フィルター９を通過する気体量のほぼ倍となる。第２段フィルター９は第１段フィルター８よりも流体抵抗がはるかに大きい微細浄化フィルター段として構成することもできる。第２段フィルター９の流体抵抗を第１段フィルター８の流体抵抗と等しく構成した場合、両段フィルター８、９の全体としての流体抵抗はその２倍の大きさとなる。この場合にも、給油時に貯槽１から押しのけられてくる気体の浄化済みの流れの大部分は開弁されている給油時開閉弁１１を介して給油時排気管路１０から周囲大気中に放出可能であり、残りの部分はそれよりも少ない流量ではあるが開かれている診断用開閉弁１２を介して運転時排気管路１３から周囲大気中に放出可能である。

運転時、即ち自動車エンジンの作動時には、燃料貯槽１の漏れ診断が実行された後は診断用開閉弁１２が開かれ、一方で給油時開閉弁１１は給油時以外は閉じられている。

診断用開閉弁１２は、燃料貯槽１の漏れ試験（車載型診断システム）を目的に燃料貯槽１を周囲大気に対して少なくとも一時的にハーメチックに密閉し燃料貯槽を加圧状態又は負圧状態に維持するための開閉弁である。この診断試験では、予め設定された加圧又は負圧の圧力値を維持することができない場合に、漏れが存在するものと診断される。

自動車が走行運転中の状態において、貯槽１内の燃料６の揺れ動き又は温度変化によって貯槽内で生成される燃料蒸気を含む気体は、排気管路７から燃料蒸気フィルター２の両段フィルター８、９を通過して浄化され、今や開かれている診断用開閉弁１２を介して運転時排気管路１３から周囲大気中に放出される。

符号１４は逆洗用開閉弁（パージバルブ）であり、この弁は周囲大気から運転時排気管路１３及び燃料蒸気フィルター２を経由して内燃機関３に至る逆洗管路を燃料蒸気フィルター２の再生のために選択的に開くためのものである。フィルターの再生を行うときには逆洗用開閉弁１４が開かれ、それにより内燃機関３への燃焼用空気の吸気が一時的に運転時排気管路１３及び燃料蒸気フィルター２を介して周囲大気の吸引により行われる。

図２は本発明の第２実施形態に係る燃料貯槽１を示しており、この実施形態では、給油時排気管路１０中に切換可能な給油時開閉弁が設けられていないことを除いて、図１に示した実施形態と大きな相違はない。本実施形態では、給油時排気管路１０は注入管４に連通し、蓋栓５が外されると注入管の入口から周囲大気に通じるようになっている。この連通の位置は、注入管４の蓋栓５のすぐ下方、即ち、蓋栓５が開蓋されて注入管４の入口に給油装置の注入ガンが差し込まれたときに、注入ガンから注入されてくる燃料の流れ方向で注入ガンのための密封部又は保持部よりも上流側（入口側）の位置である。この場合、蓋栓５が第１実施形態における切換可能な給油時開閉弁１１の機能を引き受けることになる。給油終了後に蓋栓５が注入管４に再び装着されると注入管の入口が閉鎖されるので周囲大気に対する給油時排気管路１０の連通が遮断され、この場合、燃料貯槽１から放出される燃料蒸気は、燃料蒸気フィルター２の第１段フィルター８と第２段フィルター９を直列に通過するように導かれ、運転時排気管路１３から今や開かれている診断用開閉弁１２を介して周囲大気へ放出される。尚、注入管４からの燃料蒸気が運転時排気管路１０を介してフィルターへ逆流しないように、給油時排気管路１０中には逆止弁１５が設けられている。

図３は本発明の第３実施形態に係る燃料貯槽１を示しており、この実施形態も図２に示した実施形態と基本的な構成に大きな相違はないが、本実施形態では運転時排気管路１３中の診断用開閉弁１２ａが並列接続された保圧弁１６によって橋絡されている点が異なっている。また、図２に示した実施形態では診断用開閉弁１２は非操作時に開かれている弁であったのに対し、この第３実施形態では診断用開閉弁１２ａは非操作時に閉じられている弁である。図３において、診断用開閉弁１２ａは漏れ試験時に先ず一度開かれ、それにより燃料貯槽１内が周囲大気圧と同圧となるように無圧化される。次いで診断用開閉弁１２ａが閉じられると燃料貯槽１内が加圧され或いは負圧下にされ、診断用開閉弁による貯槽１の漏れ試験が実行される。上記の各状態以外では診断用開閉弁１２ａは周囲大気に対して閉じられている。保圧弁１６は、診断用開閉弁１２ａが閉じられている状態において運転時排気管路１３から周囲大気へ向かう流れに対してはそれが或る背圧を超えている時のみ開き、逆向きの流れは遮断する。この保圧弁１６によって運転時における燃料蒸気の排気を第２段フィルター経由で導くようにすると共に、給油時には運転時排気管路系の遮断、即ち第２段フィルター９の遮断を果たしている。

符号１７は別の逆止弁であり、この逆止弁は給油時排気管路１３中の診断用開閉弁１２ａと並列に、また保圧弁１６とも並列に接続されている。この逆止弁１７は、エンジンの運転中に僅かな背圧を伴うだけで燃料蒸気フィルター２の逆洗を可能とする。

尚、先にも触れたが、図１〜３は単なる例示的な模式系統図にすぎず、例えば開閉弁１２ａ、保圧弁１６、逆止弁１７などの諸機能は単一の弁装置に組み合わせてもよいことは述べるまでもない。

本発明の第１実施形態に係る自動車用燃料貯槽とその排気系統の構成を示す模式系統図である。 本発明の第２実施形態に係る自動車用燃料貯槽とその排気系統の構成を示す模式系統図である。 本発明の第３実施形態に係る自動車用燃料貯槽とその排気系統の構成を示す模式系統図である。

符号の説明

１：燃料貯槽
２：燃料蒸気フィルター
３：内燃機関
４：注入管
５：蓋栓
６：燃料
７：排気管路
８：第１段フィルター
９：第２段フィルター
１０：給油時排気管路
１１：給油時開閉弁
１２、１２ａ：診断用開閉弁
１３：運転時排気管路
１４：逆洗用開閉弁
１５：逆止弁
１６：保圧弁
１７：逆止弁

Claims (6)

1. 自動車内燃機関へ燃料を移送するための手段と注入口を有する注入管と給油時及び運転時の排気手段と少なくとも１つの燃料蒸気フィルターとを備えた自動車用燃料貯槽であって、排気手段により燃料蒸気フィルターを介して燃料貯槽の排気を行う形式のものにおいて、燃料蒸気フィルター（２）が燃料貯槽からの排気の流れ方向に見て第１段フィルター（８）と第２段フィルター（９）とをタンデムに連接した２段式フィルターからなり、第１段フィルター（８）の流体抵抗が第１段及び第２段の両フィルター（８、９）の合計流体抵抗又は第２段フィルター（９）の流体抵抗以下であり、第１段フィルター（８）の下流側で且つ前記第２段フィルターの上流側から給油時排気管路（１０）が分岐され、第２段フィルターの下流側が燃料貯槽の洩れ診断中及び給油中に閉じられる診断用開閉弁を介して周囲大気に通じ、診断用開閉弁が閉じているときは燃料貯槽内からの気体の全量が第１段フィルターのみを介して前記給油時排気管路へ導かれるように構成されており、
   給油時排気管路（１０）が注入燃料の流れ方向で注入ガンのための密封部又は保持部よりも上流側で注入管（４）に通じていることを特徴とする自動車用燃料貯槽。
2. 第２段フィルター（９）が微細浄化フィルター段として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料貯槽。
3. 第２段フィルター（９）の下流に運転時排気管路（１３）が接続され、この運転時排気管路に前記診断用開閉弁が接続され、該診断用開閉弁が非操作時に開かれている切換可能な診断用開閉弁（１２）であって運転時排気管路が該診断用開閉弁を介して周囲大気に通じていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料貯槽。
4. 前記給油時排気管路（１０）中に前記注入管からの燃料蒸気が前記燃料蒸気フィルターへ逆流するのを阻止する逆止弁（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料貯槽。
5. 第２段フィルター（９）の下流に運転時排気管路（１３）が接続され、この運転時排気管路に前記診断用開閉弁が接続され、該診断用開閉弁が非操作時に閉じている弁（１２ａ）であり、この診断用開閉弁が保圧弁（１６）によって並列に橋絡されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料貯槽。
6. 運転時排気管路（１３）中に保圧弁（１６）に並列接続された逆止弁（１７）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の燃料貯槽。

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