JP5807527B2 - 燃料タンクシステム - Google Patents

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。

しかし、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開閉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弁部材本体が移動すると開弁してベント配管を連通可能とする弁部材と、前記燃料タンクから前記主室までの前記ベント配管と前記背圧室とを連通するタンク側バイパス通路と、前記主室から前記キャニスタまでの前記ベント配管と前記背圧室とを連通する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、前記タンク側バイパス通路の流路断面積が相対的に大きい状態と小さい状態または閉じた状態とに変更可能とする流路断面積変更手段と、を有し、給油時には、前記電磁弁が開弁されると共に前記流路断面積変更手段により前記流路断面積が相対的に小さい状態または閉じた状態とされ、車両走行中にタンク内圧が所定値を超えたときには、前記電磁弁がデューティー制御されると共に前記流路断面積変更手段により前記流路断面積が相対的に大きい状態とされる。

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、燃料タンク内の気体がキャニスタに移動しないように燃料タンクを密閉することができる。

燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに送るときは、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。このため、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む。そして、電磁弁としては、キャニスタ側バイパス通路を開閉できる大きさであれば十分であり、電磁弁を小さくできる。

さらに、この燃料タンクシステムでは、流路断面積変更手段を備えている。流路断面積変更手段は、タンク側バイパス通路の流路断面積を、相対的に大きい状態と小さい状態または閉じた状態とに変更可能とされている。

したがって、たとえば、電磁弁を開いている（背圧室を大気開放する）ときには、流路断面積変更手段により、タンク側バイパス通路の流路断面積が小さくなっていれば（あるいは閉じられていれば）、背圧室と主室との気体の移動を抑制でき、背圧室と主室とで差圧がある状態をより確実に維持可能となる。また、電磁弁を閉じている（背圧室を大気開放しない）ときには、流路断面積変更手段により、タンク側バイパス通路の流路断面積が大きくなっていれば、背圧室と主室との圧力が近い状態（好ましくは同圧の状態）を維持しやすくなる。

このように、主室と背圧室との差圧の調整をより適切に行うことができるので、弁部材としては小型化しても、確実な開弁動作を行わせることが可能になる。

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、前記流路断面積変更手段は可変オリフィスであり、前記背圧室の圧力に対する前記燃料タンクの圧力が所定値以下の場合には、流路断面積は相対的に大きい状態とされ、前記背圧室の圧力に対する前記燃料タンクの圧力が所定値を超えた場合には、流路断面積が相対的に小さい状態になる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記流路断面積変更手段が、前記燃料タンクの圧力と前記背圧室の圧力との圧力差で前記断面積が小さい状態に移動する移動部材と、前記移動部材を、前記圧力差が解消された状態で前記断面積が大きい状態に復帰させる復帰手段と、を有する。

すなわち、移動部材は、燃料タンクの圧力と背圧室の圧力との圧力差で、断面積が小さい状態に移動し、圧力差が解消されると断面積が大きい状態に復帰するので、断面積を変更するための駆動手段等が不要となる。

なお、「圧力差が解消された状態」には、圧力差が完全になくなった状態の他に、圧力差が小さくなって、移動部材が断面積が大きい状態へと自重等によって復帰することが可能な程度の圧力座も含まれる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記燃料タンクへの給油状態を検知する給油状態検知センサを有し、前記流路断面積変更手段が、前記給油状態検知センサでの給油状態の検知結果に基づいて前記流路断面積を変更可能とされている。

給油状態検知センサで検知された燃料タンクへの給油状態により、流路断面積を変更することで、タンク側バイパス通路の流路断面積の変更を、より確実に行うことが可能になる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記弁部材よりも前記ベント配管の前記燃料タンク側と前記キャニスタ側とを連通可能とする連通部と、前記連通部を閉塞し、前記燃料タンク側の圧力が前記キャニスタ側の圧力よりも所定の閾値以上になると開放する正圧リリーフ弁と、を有する。

ベント配管において、弁部材よりも燃料タンク側とキャニスタ側とは、連通部で連通可能とされているが、通常は正圧リリーフ弁が連通部を閉塞しており、燃料タンクとキャニスタとが不用意に連通されることはない。

燃料タンク側の圧力がキャニスタ側の圧力よりも所定の閾値以上になると、正圧リリーフ弁が開弁するので、燃料タンクとキャニスタとが連通される。燃料タンクの気体がキャニスタに流れるので、燃料タンクのタンク内圧が過度に上昇することを抑制できる。

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開閉弁を小型化できる。

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を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 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を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 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を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 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閉制御された状態を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいて正圧リリーフ時に正圧リリーフ弁が開弁された状態を示すダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムにおいて負圧リリーフ時にダイヤフラム弁が閉弁した状態を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 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、電磁弁及び第２電磁弁が閉弁した状態を示し、（Ａ）はダイヤフラム弁及びその近傍を拡大した断面図、（Ｂ）は可変オリフィスをさらに拡大した断面図である。 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。なお、リッドオープナースイッチ２２の操作により、リッド２０のロックを外すようにし、手動でリッド２０を矢印Ｒ１方向に回転させてもよい。

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、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は、キャニスタ３４を有している。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内の蒸発燃料がキャニスタ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、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。ベント配管３６には、後述するように隔壁３６Ｗが形成されており、実質的に、隔壁３６Ｗによって、ベント配管３６がタンク側ベント配管３６Ｔとキャニスタ側ベント配管３６Ｃとに区画されている。

図２（Ａ）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の内部と連通可能である。

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、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、気体の移動か可能になる。

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。

キャニスタ側ベント配管３６Ｃと背圧室５８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、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、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。ただし、背圧室５８から作用する正圧が所定値以上になると、コイル部７２への通電によらずに電磁弁本体７６が矢印Ｓ１と反対の方向へ移動するように、圧縮コイルスプリング８０のバネ力は所定の値に設定されている。

タンク側バイパス通路６２には、タンク側ベント配管３６Ｔとの境界部分に可変オリフィス８４が設けられている。

図２（Ｂ）にも詳細に示すように、可変オリフィス８４は、タンク側ベント配管３６Ｔの内周面から径方向内側に延出された円板状（環状）のオリフィス支持板９０を有している。オリフィス支持板９０の中央の連通孔９０Ｈには、移動部材８６の支柱部８６Ｐが挿入されている。

移動部材８６は、支柱部８６Ｐの一端側（図２（Ｂ）では上側）において、連通孔９０Ｈよりも大径の上円板部８６Ｕと、支柱部８６Ｐの他端側（図２（Ｂ）では下側）において、同じく連通孔９０Ｈよりも大径の下円板部８６Ｌと、を有している。さらに、支柱部８６Ｐの中心には、長手方向（図２（Ｂ）における上下方向）に沿って貫通孔８６Ｈが形成されている。

図４（Ｂ）に示すように、移動部材８６が上側に移動し、下円板部８６Ｌがオリフィス支持板９０の下面に密着すると、連通孔９０Ｈと移動部材８６との隙間が閉塞される。この状態では、タンク側ベント配管３６Ｔとタンク側バイパス通路６２との間は、矢印Ｆ２で示すように、貫通孔８６Ｈのみで連通されている。以下では、この状態を可変オリフィス８４の小径状態ＳＰという。

上円板部８６Ｕからは、オリフィス支持板９０に向かって脚部８６Ａが突出されている。脚部８６Ａは、上円板部８６Ｕの周方向に間隔をあけて形成されており、脚部８６Ａの下端がオリフィス支持板９０の上面に接触した状態においても、オリフィス支持板９０と上円板部８６Ｕとの間には、気体が移動可能な間隙が構成されている。すなわち、図２（Ａ）に示すように、移動部材８６が下側に移動し、脚部８６Ａの下端がオリフィス支持板９０の上面に接触しても、連通孔９０Ｈと支柱部８６Ｐの間及び、オリフィス支持板９０と上円板部８６Ｕの間を経て、矢印Ｆ１で示すように気体が移動可能になる。この状態では、実質的に小径状態ＳＰよりも、タンク側バイパス通路６２の内径（流路断面積）が大きくなっており、以下では可変オリフィス８４の大径状態ＬＰという。

本実施形態は、移動部材８６が上下に移動するように配置されているため、可変オリフィス８４における小径状態ＳＰと大径状態ＬＰとの切り替えは、移動部材８６に作用する重力と、燃料タンク１４（タンク側ベント配管３６Ｔ）と背圧室５８（タンク側バイパス通路６２）との圧力差に応じて決まる。具体的には、燃料タンク１４の圧力が背圧室５８の圧力に対し、あらかじめ決められた所定値以下の低圧の場合には、可変オリフィス８４は大径状態ＬＰとなり、所定値以上に高くなると、可変オリフィス８４は小径状態ＳＰとなる。

そして、移動部材８６が上昇している状態（小径状態ＳＰ）において、圧力差が解消される（あるいは小さくなる）と、移動部材８６は重力により降下し、大径状態ＬＰとに復帰する。

また、可変オリフィス８４が大径状態ＬＰとなっているときに、燃料タンク１４側から背圧室５８側への一定時間以上の気体の流れが維持された場合にも、移動部材８６は上方へ移動し、小径状態ＳＰへ移行する。

図２（Ａ）に示すように、タンク側ベント配管３６Ｔとキャニスタ側ベント配管３６Ｃの間には、隔壁３６Ｗが形成されている、隔壁３６Ｗには、この隔壁３６Ｗを貫通するリリーフ孔３６Ｈが形成されると共に、リリーフ孔３６Ｈを開閉する正圧リリーフ弁８８が設けられている。リリーフ孔３６Ｈは、タンク側ベント配管３６Ｔとキャニスタ側ベント配管３６Ｃとを連通可能とする「連通部」の一例である。

正圧リリーフ弁８８の弁本体８８Ｂは、通常状態では、圧縮コイルバネ８８Ｓのバネ力を受けて、隔壁３６Ｗに密着した閉弁位置ＴＰを維持している。弁本体８８Ｂが閉弁位置ＴＰにあるとき、リリーフ孔３６Ｈは閉塞されている。

これに対し、タンク側ベント配管３６Ｔの圧力（燃料タンク１４のタンク内圧）が、キャニスタ側ベント配管３６Ｃの圧力（大気圧）よりも、所定の閾値（以下「正圧閾値」という）以上になる（高くなる）と、図６に示すように圧縮コイルバネ８８Ｓのバネ力に抗して弁本体８８Ｂが隔壁３６Ｗから離れ、開弁位置ＨＰとなる。弁本体８８Ｂが開弁位置ＨＰにあるとき、リリーフ孔３６Ｈは開放され、タンク側ベント配管３６Ｔからキャニスタ側ベント配管３６Ｃへ気体が移動可能となる。

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（Ａ）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、可変オリフィス８４は大径状態ＬＰとなっている。

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に作用している。背圧室５８にも、可変オリフィス８４を通じて作用しており、燃料タンク１４と背圧室５８とは同圧になっている。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。すなわち、燃料タンク１４は、内部の蒸発燃料がキャニスタ３４に移動しないように密閉状態となっている。

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（Ａ）に示すように、電磁弁６８を開弁する。このとき、可変オリフィス８４は大径状態ＬＰを維持しているが、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。

このように背圧室５８の圧力が低下した状態で、主室５２には、燃料タンク１４のタンク内圧が作用しているので、主室５２と背圧室５８との間、すなわち、タンク側ベント配管３６Ｔとタンク側バイパス通路６２との間に、可変オリフィス８４を小径状態ＳＰとする（移動部材８６を上昇させる）所定値以上の差圧が生じる。

あるいは、タンク側ベント配管３６Ｔからタンク側バイパス通路６２に向けて、貫通孔８６Ｈを通過する気体の流れが一定時間以上継続した場合にも、この気体からの力を受けて移動部材８６が上昇し、可変オリフィス８４が小径状態ＳＰとなる。

図４（Ｂ）に示すように、可変オリフィス８４が小径状態ＳＰとなっているとき、主室５２も、背圧室５８からタンク側バイパス通路６２、貫通孔８６Ｈ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、可変オリフィス８４が小径状態ＳＰになっている状態では、実質的に、主室５２（燃料タンク１４）と背圧室５８とは貫通孔８６Ｈでのみ連通されているので、燃料タンク１４のタンク内圧が背圧室５８に作用しづらく、背圧室５８の圧力が上がりにくい。換言すれば、背圧室５８と主室５２とが同程度の圧力になるには長い時間を要し、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）を維持しやすくなる。これにより、図４（Ａ）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が開弁された状態を維持できる。

このように、ダイヤフラム弁４６が開弁されると、給油前に燃料タンク１４のタンク内圧が上昇していても、燃料タンク１４からキャニスタ３４までの気体の移動により、燃料タンク１４のタンク内圧が低下される。また、燃料タンク１４からキャニスタ３４までの通気抵抗を小さくなるので、より短時間での給油が可能になる。

車両の走行中には、燃料タンク１４のタンク内圧は、タンク内圧センサ３０で検知されており、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（Ａ）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。

タンク内圧の値が、あらかじめ決められた所定値に達すると、いわゆる圧抜きを行って、燃料タンク１４の過度の内圧上昇を抑制することが望まれる。制御装置３２は、電磁弁６８を適切に開閉制御することにより、燃料タンク１４から背圧室５８、キャニスタ３４を経て気体を大気に適切に開放し、タンク内圧を制御する。なお、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、図５（Ａ）に示すように、デューティー制御（電磁弁本体７６の開弁位置（実線で示す位置）と閉弁位置（二点鎖線で示す位置）とを切り替える時間の制御）で行ってもよい。なお、このようにして燃料タンク１４からベント配管３６を通じて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。

このとき、制御装置３２は、燃料タンク１４と背圧室５８との差圧が、図５（Ｂ）に示すように、可変オリフィス８４を大径状態ＬＰに維持できる程度に背圧室５８の圧力低下を抑制できるように、電磁弁６８を開閉制御する。可変オリフィス８４が大径状態ＬＰに維持されるので、背圧室５８の圧力低下を抑制し、ダイヤフラム弁４６を閉弁状態に維持しつつ、燃料タンク１４の圧抜きを行うことが可能である。なお、圧抜き時にダイヤフラム弁４６を開弁させることも考えられるが、ダイヤフラム弁４６を開弁すると、燃料タンク１４内の気体が短時間で外部に抜けるため、タンク内圧の制御が難しい。本実施形態では、ダイヤフラム弁４６を開弁させることなく圧抜きができ、圧抜き時に燃料タンク１４から抜ける気体の流量制御が容易である。

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、燃料タンク１４への給油時に電磁弁６８を開弁すれば、背圧室５８と主室５２との間に、ダイヤフラム弁４６を開弁状態に維持するための十分な差圧を維持することができる。したがって、このような電磁弁６８を有さない構成と比較して、ダイヤフラム弁４６を小型化し、より小さな開弁圧で開弁させることが可能になる。

そして、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、燃料タンク１４の圧抜き時においても、ダイヤフラム弁４６が開弁しない範囲に、背圧室５８と主室５２との差圧を効率的に維持できる。すなわち、ダイヤフラム弁４６を閉弁状態に維持するために背圧室５８を過度に大きくする必要がないので、この点においても、ダイヤフラム弁４６の小型化を図ることが可能である。

しかも、燃料タンク１４への給油時には、ダイヤフラム弁４６が開弁されるように背圧室５８と主室５２との差圧が維持されるので、弁部材本体５４のリフト量（閉弁位置から開弁位置への移動量）を大きく確保できる。燃料タンク１４からキャニスタ３４への流れる気体に対するベント配管３６での流路抵抗が小さくなるので、燃料タンク１４からキャニスタ３４への気体がスムーズに流れるようなり、燃料タンク１４への給油性（給油のしやすさ）が高くなる。

なお、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、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のタンク内圧が所定の閾値（正圧閾値）以上のなった場合には、図６に示すように、タンク内圧（正圧）を受けた正圧リリーフ弁８８が、圧縮コイルスプリング８０のバネ力に抗して開弁位置ＨＰに移動する。これにより、車両の駐車中であっても、燃料タンク１４の正圧時に正圧リリーフを行い、過度の圧力上昇を抑制できる。

これに対し、車両の駐車中に、燃料タンク１４のタンク内圧が所定の閾値（負圧閾値）よりも低くなった場合には、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を開弁する方向に作用する。そして、図７（Ａ）に示すように、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。このとき、可変オリフィス８４は大径状態ＬＰを維持しており、燃料タンク１４のタンク内圧が、効率的に背圧室５８に作用する。

なお、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。

また、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。

なお、上記では、ダイヤフラム弁８４の移動部材８６が上下方向（鉛直方向）に移動する例を挙げているが、横方向（水平方向）に移動することで、ダイヤフラム弁８４が大径状態ＬＰと小径状態ＳＰとを変更する構成でもよい。この構成では、たとえばバネを設けて、このバネ力により移動部材８６を小径状態ＳＰから大径状態ＬＰへと復帰させるようにすればよい。

図８には、本発明の第２実施形態の燃料タンクシステム１１２が示されている。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。また、燃料タンクシステム１１２の全体的構成も、第１実施形態の燃料タンクシステム１２と略同一であるので、図示を省略する。

第２実施形態の燃料タンクシステム１１２では、第１実施形態に係る可変オリフィス８４は設けられておらず、これに代えて、タンク側バイパス通路６２に、第２電磁弁１１４が設けられている。第２電磁弁１１４も、電磁弁６８と同様に、電磁弁ハウジング７０、コイル部７２、プランジャ部７４、及び電磁弁本体７６を有しており、コイル部７２は、制御装置３２（図１参照）によって通電制御されるようになっている。プランジャ部７４は、コイル部７２からの駆動力を受けて、矢印Ｓ３方向及びその反対方向に移動する。そして、プランジャ部７４の先端の電磁弁本体７６によって、タンク側バイパス通路６２を開閉できる。

すなわち、第２電磁弁１１４では、電磁弁本体７６が、タンク側バイパス通路６２に設けられた弁座７８に接触した状態では、タンク側バイパス通路６２を閉塞する。このとき、タンク側バイパス通路６２を通じた気体の移動は不能であるが、この状態は、本発明における小径状態ＳＰに含まれる。これに対し、電磁弁本体７６が弁座７８から離れると、本発明における大径状態ＬＰとなり、タンク側バイパス通路６２を通じて気体が移動可能となる。

これ以外は、第２実施形態の燃料タンクシステム１１２は、第１実施形態の燃料タンクシステム１２と実質的に同一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では、通常状態（燃料タンク１４に給油していない状態）では、電磁弁６８が閉弁されると共に、第２電磁弁１１４が開弁されている（大径状態ＬＰ）。燃料タンク１４のタンク内圧が主室５２及び背圧室５８に作用するので、ダイヤフラム弁４６を閉弁位置に維持でき、燃料タンク１４を密閉できる。

燃料タンク１４への給油時に、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を開放と共に、電磁弁６８を開弁し、第２電磁弁１１４を閉弁する（小径状態ＳＰ）。これにより、ダイヤフラム弁４６の背圧室５８が大気開放されると共に、燃料タンク１４のタンク内圧が背圧室５８に作用せず、背圧室５８の圧力が上がらない。これにより、背圧室５８の圧力が低下し大気圧に近づくと共に、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が開弁された状態を確実に維持できる。

燃料タンク１４の圧抜き時には、制御装置３２は、第２電磁弁１１４を開弁状態とすると共に、電磁弁６８を適切に開閉制御することにより、燃料タンク１４から背圧室５８、キャニスタ３４を経て気体を大気に適切に開放し、タンク内圧を制御する。

したがって、第２実施形態の燃料タンクシステム１１２においても、燃料タンク１４への給油時に、背圧室５８と主室５２との間に、ダイヤフラム弁４６を開弁状態に維持するための十分な差圧を維持することができるので、ダイヤフラム弁４６を小型化し、より小さな開弁圧で開弁させることが可能になる。さらに、燃料タンク１４の圧抜き時においても、背圧室５８と主室５２との差圧を効率的に維持でき、ダイヤフラム弁４６を閉弁位置に維持するために背圧室５８を過度に大きくする必要がないので、ダイヤフラム弁４６の小型化を図ることが可能である。

なお、上記各実施形態では、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。ただし、電磁弁本体７６の開弁方向はこれに限定されず、図９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。

しかも、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。

本発明の流路断面積変更手段の位置は、第１バイパス通と６２の流路断面積を実質的に変更可能であればよい。たとえば、第１実施形態において、可変オリフィス８４を、タンク側バイパス通路６２の中間部分や、背圧室５８との境界部分に設けてもよい。同様に、第２実施形態において、第２電磁弁１１４を、タンク側ベント配管３６Ｔとの境界部分や、背圧室５８との境界部分に設けてもよい。

本発明の弁部材としても、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
２０Ｓ リッド開閉センサ（給油状態検知センサ）
３０ タンク内圧センサ
３２ 制御装置
３４ キャニスタ
３６ ベント配管
３６Ｃ キャニスタ側ベント配管
３６Ｔ タンク側ベント配管
３６Ｈ リリーフ孔（連通部）
４０ 大気開放配管
４６ ダイヤフラム弁
５２ 主室
５８ 背圧室
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
８４ 可変オリフィス（流路断面積変更手段）
８８ 正圧リリーフ弁
１１２ 燃料タンクシステム
１１４ 第２電磁弁

Claims (5)

1. 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弁部材本体が移動すると開弁してベント配管を連通可能とする弁部材と、
   前記燃料タンクから前記主室までの前記ベント配管と前記背圧室とを連通するタンク側バイパス通路と、
   前記主室から前記キャニスタまでの前記ベント配管と前記背圧室とを連通する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、
   前記タンク側バイパス通路の流路断面積が相対的に大きい状態と小さい状態または閉じた状態とに変更可能とする流路断面積変更手段と、
   を有し、
   給油時には、前記電磁弁が開弁されると共に前記流路断面積変更手段により前記流路断面積が相対的に小さい状態または閉じた状態とされ、
   車両走行中にタンク内圧が所定値を超えたときには、前記電磁弁がデューティー制御されると共に前記流路断面積変更手段により前記流路断面積が相対的に大きい状態とされる、
   燃料タンクシステム。
2. 前記流路断面積変更手段は可変オリフィスであり、
   前記背圧室の圧力に対する前記燃料タンクの圧力が所定値以下の場合には、流路断面積は相対的に大きい状態とされ、
   前記背圧室の圧力に対する前記燃料タンクの圧力が所定値を超えた場合には、流路断面積が相対的に小さい状態になる、
   請求項１に記載の燃料タンクシステム。
3. 前記流路断面積変更手段が、
   前記燃料タンクの圧力と前記背圧室の圧力との圧力差で前記断面積が小さい状態に移動する移動部材と、
   前記移動部材を、前記圧力差が解消された状態で前記断面積が大きい状態に復帰させる復帰手段と、
   を有する請求項１又は請求項２に記載の燃料タンクシステム。
4. 前記燃料タンクへの給油状態を検知する給油状態検知センサを有し、
   前記流路断面積変更手段が、前記給油状態検知センサでの給油状態の検知結果に基づいて前記流路断面積を変更可能とされている請求項１に記載の燃料タンクシステム。
5. 前記弁部材よりも前記ベント配管の前記燃料タンク側と前記キャニスタ側とを連通可能とする連通部と、
   前記連通部を閉塞し、前記燃料タンク側の圧力が前記キャニスタ側の圧力よりも所定の閾値以上になると開放する正圧リリーフ弁と、
   を有する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料タンクシステム。

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