JP5016584B2 - 密閉燃料タンク装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料を吸着するキャニスタとを備える密閉燃料タンク装置に関する。

内燃機関に燃料を供給するために、燃料タンクが用いられている。この燃料タンク内では、燃料が気化した蒸発燃料（べーパ）が発生しており、前記蒸発燃料が不要に大気に拡散することを阻止するため、キャニスタが設けられている。

キャニスタは、活性炭等の吸着材を充填しており、蒸発燃料を吸着捕集している。この捕集された蒸発燃料は、内燃機関が駆動される際に、パージ通路を通って前記内燃機関の吸気通路にパージされている。これにより、キャニスタドレンからの蒸発燃料の破過（流出）を低減するように構成されている。

この種の蒸発燃料のパージシステムに関連して、例えば、特許文献１に開示されている燃料蒸気パージシステムの故障診断装置が知られている。この特許文献１は、燃料タンク内にキャニスタを配置し、燃料タンク及びキャニスタを含んでエバポ経路を形成し、前記燃料タンク内で発生する燃料蒸気を前記キャニスタにより捕集し、前記キャニスタに捕集された燃料蒸気を、パージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージする燃料蒸気パージシステムにおいて、前記エバポ経路からの燃料蒸気の漏れ故障を診断する燃料蒸気パージシステムの故障診断装置に関するものである。

この故障診断装置は、エバポ経路の漏れ故障の診断に際して、燃料タンク及びキャニスタのいずれか一方に存在する気体を他方に送気する送気手段と、前記送気手段の作動に基づくキャニスタの内圧と燃料タンクの内圧との差圧に基づいて、前記エバポ経路の漏れ故障を判定する判定手段とを備えている。

また、特許文献２は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内の気化燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを接続するベーパ通路と、前記ベーパ通路を選択的に開閉する制御弁とを備えた密閉燃料タンクシステムに適用されて、前記制御弁の閉弁を通じて前記燃料タンクの密閉状態を確保する一方で、給油作業の開始にともない前記制御弁を開弁する密閉燃料タンクシステムの制御装置において、前記給油作業の開始後、前記制御弁を一時的に閉弁し、この閉弁操作に応じた前記燃料タンク内の圧力変化に基づいて、給油が行われているか否かを判定する制御手段を備えている。

特開２００４−１５６４６８号公報 特開２００５−０１６４０６号公報

ところで、内燃機関の始動が長期間にわたって行われない場合、キャニスタからの蒸発燃料のパージ頻度が極端に少なくなってしまう。このため、特に内燃機関とモータとを併用するハイブリッドシステムでは、キャニスタからの破過を低減させるために、前記キャニスタを密閉可能に構成することが望ましい。

しかしながら、上記の特許文献１では、キャニスタを外気に連通させる大気導入通路の途上には、大気遮断弁が設けられており、この大気遮断弁は、常に開弁されている。これにより、キャニスタには、密閉構造が採用されておらず、パージ頻度が少ない場合に、前記キャニスタからの破過が顕著になり易いという問題がある。

また、上記の特許文献２では、キャニスタが燃料タンクの外部に配置されており、このキャニスタは、密閉圧力に対して十分な耐圧強度を保持することができないおそれがある。従って、キャニスタには、活性炭等の保持不良や強度不足による性能低下が惹起されるという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、キャニスタ自体の耐圧強度を高く設定する必要がなく、耐圧密閉型のキャニスタを経済的且つ確実に得ることが可能な密閉燃料タンク装置を提供することを目的とする。

本発明に係る密閉燃料タンク装置は、燃料を貯留するとともに、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧燃料タンクと、前記耐圧燃料タンク内の蒸発燃料を導入する蒸発燃料導入管と、前記蒸発燃料導入管に接続され、前記蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタを外気に連通させるドレン通路と、前記キャニスタを配置し、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース構造と、前記ドレン通路上に配設され、常時閉状態で且つ圧抜き時にのみ開状態に維持されるとともに、前記キャニスタが収容される前記耐圧ケース構造内を密閉状態に保持するための密閉弁とを備えている。

本発明では、耐圧ケース構造は、耐圧燃料タンクである。

さらに、耐圧燃料タンク内には、壁部により囲繞される閉空間が形成されるとともに、前記閉空間にキャニスタが配置されることが好ましい。

さらにまた、蒸発燃料導入管は、閉空間に連通するとともに、キャニスタは、前記閉空間に連通する開口部を有することが好ましい。

また、本発明では、耐圧ケース構造は、耐圧燃料タンクとは別体に構成され且つ前記耐圧燃料タンクの外部に配置される耐圧ケース部材である。

さらに、蒸発燃料導入管は、耐圧ケース部材内に連通するとともに、キャニスタは、前記耐圧ケース部材内に連通する開口部を有することが好ましい。

さらにまた、蒸発燃料導入管上には、耐圧ケース部材内と耐圧燃料タンク内とを遮断するための密封弁が配置されることが好ましい。

本発明では、キャニスタが、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース構造内に配置されるとともに、常時閉状態の密閉弁を介して前記耐圧ケース構造内が密閉状態に保持されている。従って、キャニスタの外部圧力は、耐圧ケース構造内の圧力と同圧になるため、前記キャニスタの内外圧力差が低減され、前記キャニスタ自体の耐圧強度を高める必要がない。これにより、耐圧密閉型キャニスタを経済的且つ確実に得ることができるとともに、前記キャニスタからの破過を良好に抑制することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る密閉燃料タンク装置１０の概略構成図である。

密閉燃料タンク装置１０は、燃料Ｆを貯留するとともに、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧燃料タンク１２と、前記耐圧燃料タンク１２内の蒸発燃料（ベーパ）をフロート１４から導入するベーパ通路（蒸発燃料導入管）１６と、前記ベーパ通路１６に接続され、前記蒸発燃料を吸着するキャニスタ１８と、前記キャニスタ１８を外気に連通させ、給油時や前記蒸発燃料が吸引される際に、該キャニスタ１８に外部空気を導入するドレン通路２０と、前記キャニスタ１８に吸着された前記蒸発燃料を、エンジン運転時にエンジン（図示せず）に空気を供給する吸気通路に吸引させるためのパージ通路２２とを備える。

耐圧燃料タンク１２は、大気圧以上の内圧に耐える耐圧構造に設定されている。この耐圧燃料タンク１２には、給油パイプ部材２６の一端部が取り付けられる。給油パイプ部材２６の他端部には、キャップ２８が装着されるとともに、前記キャップ２８の近傍から耐圧燃料タンク１２の空間Ｓに臨んでブリーザパイプ３０が設けられる。

耐圧燃料タンク１２内には、この耐圧燃料タンク１２に貯留される燃料Ｆをエンジンに供給するための燃料ポンプ３２が配置される。キャニスタ１８及びフロート１４は、耐圧燃料タンク１２内の空間Ｓに配置されるとともに、このキャニスタ１８は、内部に活性炭等の吸着材（図示せず）が充填される。ドレン通路２０は、キャニスタ１８から蒸発燃料を大気に開放するものであり、このドレン通路２０上には、常時閉状態で且つ圧抜き時にのみ開状態に維持される密閉弁３４が配設される。

キャニスタ１８は、耐圧燃料タンク１２の空間Ｓに配置されることにより、前記耐圧燃料タンク１２は、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース構造を構成する。ドレン通路２０に配設された密閉弁３４が閉塞されることにより、キャニスタ１８が収容される耐圧ケース構造（耐圧燃料タンク１２）内は、密閉状態に保持される。

パージ通路２２には、パージ用制御弁３５が配設されるとともに、前記パージ用制御弁３５は、通常、閉弁される。後述するように、キャニスタ１８を密閉する際には、パージ用制御弁３５及び密閉弁３４が閉弁される。

密閉燃料タンク装置１０は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３６を介して駆動制御される。

このように構成される密閉燃料タンク装置１０の動作について、以下に説明する。

耐圧燃料タンク１２内に貯留されている燃料Ｆの一部は、気化することにより蒸発燃料として空間Ｓに充填される。この蒸発燃料は、フロート１４からベーパ通路１６を通ってキャニスタ１８に導入されるとともに、前記キャニスタ１８では、蒸発燃料が、図示しない吸着材により一旦、吸着捕集される。

その際、密閉弁３４は、閉塞されており、キャニスタ１８が収容されている耐圧燃料タンク１２内は、密閉状態に保持されている。より具体的には、耐圧燃料タンク１２内及びキャニスタ１８は、密閉状態で保持されるとともに、前記キャニスタ１８は、密閉状態の前記耐圧燃料タンク（耐圧ケース構造）１２内に配置されている。

そこで、エンジンの始動が長期間にわたって行われず、キャニスタ１８からの蒸発燃料のパージ頻度が極端に少なくなると、燃料Ｆの気化により蒸発燃料が経時的に発生する。このため、空間Ｓの圧力が増加するとともに、前記空間Ｓにベーパ通路１６を介して連通するキャニスタ１８内の圧力も増加する。

この場合、第１の実施形態では、耐圧燃料タンク１２が大気圧以上の内圧を保持可能であり、空間Ｓを所定の圧力状態に保持することができる。一方、キャニスタ１８の外部には、空間Ｓに存在する蒸発燃料の圧力Ｐが作用するとともに、前記キャニスタ１８の内部には、該キャニスタ１８内に導入された蒸発燃料による圧力Ｐが作用している。

従って、キャニスタ１８には、外部及び内部からそれぞれ圧力Ｐが付与されるため、前記キャニスタ１８自体の耐圧強度を高める必要がない。これにより、耐圧密閉型のキャニスタ１８を経済的且つ確実に得ることができるとともに、前記キャニスタ１８からの不要な破過を良好に抑制することが可能になるという効果が得られる。

しかも、第１の実施形態では、キャニスタ１８のドレン通路２０上に、常時閉弁状態の密閉弁３４が設けられている。このため、耐圧燃料タンク１２及びキャニスタ１８を密閉するために、単一の密閉弁３４のみで行うことができる。しかも、密閉弁３４は、耐圧燃料タンク１２〜キャニスタ１８間のリーク故障検知のための圧力チェック用の密閉バルブを兼用することが可能になり、部品数を大幅に削減することができる。すなわち、ドレン通路２０を密閉弁３４により密閉し、図示しないタンク内圧センサを用いて内圧測定を行うことにより、漏れ故障の検知を行うことが可能になる。

さらに、キャニスタ１８は、耐圧燃料タンク１２内に配置されている。従って、耐圧燃料タンク１２の外部スペースを有効に活用することが可能になり、密閉燃料タンク装置１０全体のコンパクト化が容易に遂行される。

次いで、図示しないエンジンが始動されると、燃料ポンプ３２を介して耐圧燃料タンク１２に貯留されている燃料Ｆが、前記エンジンに供給される。一方、吸気通路（図示せず）に負圧が発生し、キャニスタ１８に捕集されている蒸発燃料は、パージ用制御弁３５の開弁作用下に、パージ通路２２に吸引されてパージされる。その際、密閉弁３４が開弁されることにより、ドレン通路２０からキャニスタ１８に外気が流入し、前記キャニスタ１８内に吸着されていた蒸発燃料は、この流入された外気と混在して吸気通路にパージされる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る密閉燃料タンク装置４０の概略構成図である。なお、第１の実施形態に係る密閉燃料タンク装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

密閉燃料タンク装置４０は、耐圧燃料タンク４２を備え、この耐圧燃料タンク４２内には、壁部４４を介して囲繞される閉空間Ｓ１が形成される。閉空間Ｓ１には、キャニスタ１８が配置されるとともに、前記キャニスタ１８は、前記閉空間Ｓ１に連通する開口部４６を有する。ベーパ通路１６は、壁部４４に取り付けられて閉空間Ｓ１に連通開放される。

このように構成される第２の実施形態では、空間Ｓに発生する蒸発燃料は、フロート１４からベーパ通路１６を通って閉空間Ｓ１に導入される。このため、閉空間Ｓ１は、空間Ｓと同一の圧力に維持される。一方、キャニスタ１８には、閉空間Ｓ１に開放される開口部４６が設けられている。従って、キャニスタ１８内に蒸発燃料を確実に送ることができるとともに、前記キャニスタ１８内の圧力は、前記閉空間Ｓ１の圧力と同等に維持される。

従って、第２の実施形態では、キャニスタ１８自体の耐圧強度を高める必要がなく、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、キャニスタ１８は、耐圧燃料タンク４２内の閉空間Ｓ１に配置されている。このため、キャニスタ１８が燃料Ｆにより侵食されることを可及的に阻止することが可能になる。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る密閉燃料タンク装置５０の概略構成図である。

密閉燃料タンク装置５０は、耐圧ケース構造として、キャニスタ１８を配置し、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース部材５２を備える。耐圧ケース部材５２は、耐圧燃料タンク１２とは別体に構成され、且つ前記耐圧燃料タンク１２の外部に配置される。

耐圧ケース部材５２内には、閉空間Ｓ２が形成されるとともに、キャニスタ１８には、前記閉空間Ｓ２に連通する開口部４６が形成される。ベーパ通路１６は、耐圧燃料タンク１２から外部に導出し、耐圧ケース部材５２の外壁に取り付けられて、閉空間Ｓ２に開放される。

このように構成される第３の実施形態では、キャニスタ１８が、耐圧ケース部材５２内の閉空間Ｓ２に配置されている。従って、この閉空間Ｓ２は、ベーパ通路１６を介して供給される蒸発燃料により、耐圧燃料タンク１２の空間Ｓと同一の圧力Ｐに保持される。一方、キャニスタ１８の内部は、開口部４６を介して閉空間Ｓ２に開放されており、前記キャニスタ１８の内部及び外部は、同等の圧力Ｐに曝される。

これにより、第３の実施形態では、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる他、耐圧ケース部材５２が耐圧燃料タンク１２の外部に配置されるため、前記耐圧燃料タンク１２の容量を多く確保することが可能になるという効果が得られる。

図４は、本発明の第４の実施形態に係る密閉燃料タンク装置６０の概略構成図である。

密閉燃料タンク装置６０は、第３の実施形態と同様に、キャニスタ１８を収容する耐圧ケース部材５２を備えるとともに、ベーパ通路１６上に密閉弁６２が配置される。

このように構成される第４の実施形態では、上記の第３の実施形態と同様の効果が得られる他、密閉弁６２を介してベーパ通路１６を閉塞することにより、耐圧燃料タンク１２内の圧力と耐圧ケース部材５２の圧力とを、それぞれ所定の圧力に設定することができる。例えば、耐圧ケース部材５２の内部圧力Ｐ１を、耐圧燃料タンク１２内の圧力Ｐよりも小さく設定することにより、前記耐圧ケース部材５２の耐圧強度を比較的低く設定することが可能になる。

さらに、密閉弁６２を介して、耐圧燃料タンク１２と耐圧ケース部材５２とが遮断されることにより、例えば、圧力チェック等に良好に対応することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る密閉燃料タンク装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る密閉燃料タンク装置の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る密閉燃料タンク装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る密閉燃料タンク装置の概略構成図である。

符号の説明

１０、４０、５０、６０…密閉燃料タンク装置
１２、４２…耐圧燃料タンク １４…フロート
１６…ベーパ通路 １８…キャニスタ
２０…ドレン通路 ２２…パージ通路
２６…パイプ部材 ３４、６２…密閉弁
３６…ＥＣＵ ４４…壁部
４６…開口部 ５２…耐圧ケース部材
Ｓ…空間 Ｓ１、Ｓ２…閉空間

Claims (6)

1. 燃料を貯留するとともに、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧燃料タンクと、
   前記耐圧燃料タンク内の蒸発燃料を導入する蒸発燃料導入管と、
   前記蒸発燃料導入管に接続され、前記蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
   前記キャニスタを外気に連通させるドレン通路と、
   前記キャニスタを配置し、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース構造と、
   前記ドレン通路上に配設され、常時閉状態で且つ圧抜き時にのみ開状態に維持されるとともに、前記キャニスタが収容される前記耐圧ケース構造内を密閉状態に保持するための密閉弁と、
   を備え、
   前記耐圧ケース構造は、前記耐圧燃料タンクであると共に、
   前記蒸発燃料導入管の前記キャニスタと反対側端部にはフロートが設けられ、
   前記耐圧燃料タンク内における前記燃料の液面上昇により前記フロートが閉鎖されている間を除いて常に前記耐圧燃料タンク内の空間と前記キャニスタとが連通することを特徴とする密閉燃料タンク装置。
2. 請求項１記載の密閉燃料タンク装置において、前記耐圧燃料タンク内には、壁部により囲繞される閉空間が形成されるとともに、
   前記閉空間に前記キャニスタが配置されることを特徴とする密閉燃料タンク装置。
3. 請求項２記載の密閉燃料タンク装置において、前記蒸発燃料導入管は、前記閉空間に連通するとともに、
   前記キャニスタは、前記閉空間に連通する開口部を有することを特徴とする密閉燃料タンク装置。
4. 燃料を貯留するとともに、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧燃料タンクと、
   前記耐圧燃料タンク内の蒸発燃料を導入する蒸発燃料導入管と、
   前記蒸発燃料導入管に接続され、前記蒸発燃料を吸着する吸着材を充填したキャニスタと、
   前記キャニスタを外気に連通させるドレン通路と、
   前記キャニスタを配置し、大気圧以上の内圧を保持可能な耐圧ケース構造と、
   前記ドレン通路上に配設され、常時閉状態で且つ圧抜き時にのみ開状態に維持されるとともに、前記キャニスタが収容される前記耐圧ケース構造内を密閉状態に保持するための密閉弁と、
   を備え、
   前記耐圧ケース構造は、前記耐圧燃料タンクとは別体に構成され且つ該耐圧燃料タンクの外部に配置される耐圧ケース部材であるとともに、
   前記キャニスタは、前記耐圧ケース部材内に該耐圧ケース部材との間に空間を形成して配置されることを特徴とする密閉燃料タンク装置。
5. 請求項４記載の密閉燃料タンク装置において、前記蒸発燃料導入管は、前記耐圧ケース部材内に連通するとともに、
   前記キャニスタは、前記耐圧ケース部材内に連通する開口部を有することを特徴とする密閉燃料タンク装置。
6. 請求項４又は５記載の密閉燃料タンク装置において、前記蒸発燃料導入管上には、前記耐圧ケース部材内と前記耐圧燃料タンク内とを遮断するための密閉弁が配置されることを特徴とする密閉燃料タンク装置。

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