JP6945310B2 - 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。

従来、燃料タンクとキャニスタとの間のタンク通路を開閉可能な制御弁を備えた燃料タンクシステムが知られている。例えば、特許文献１の燃料タンクシステムは、燃料中で浮力を生じ燃料タンク内の燃料が満タンになるとタンク通路を閉鎖するフロートバルブ、および、燃料タンクの内圧を検出する圧力センサをさらに備えている。この燃料タンクシステムでは、燃料タンクへの給油中、燃料タンク内の燃料が満タンになりフロートバルブがタンク通路を閉鎖すると、燃料タンクの内圧が急激に上昇する。この急激な圧力変化を圧力センサが検出すると、制御弁がタンク通路を閉じるよう制御される。

特開２００１−２０６０８１号公報

特許文献１の燃料タンクシステムでは、フロートバルブによりタンク通路を閉鎖し、燃料タンクの内圧を上昇させ、この内圧の上昇を圧力センサで検知することにより、制御弁を閉じ方向に制御している。そのため、特許文献１の燃料タンクシステムでは、フロートバルブおよび圧力センサは、必須の構成であり、廃止することができない。よって、システム全体の構成が複雑になるおそれがある。仮に、特許文献１の燃料タンクシステムにおいて、フロートバルブを廃止した場合、燃料が満タンになったときの燃料タンクの内圧の上昇は僅かであるため、圧力センサにより燃料タンクの内圧の上昇を検知できないおそれがある。圧力センサにより燃料タンクの内圧の上昇を検知できない場合、燃料が満タンになった後も燃料が燃料タンクにさらに供給され、燃料がタンク通路を経由してキャニスタ側へ浸入するおそれがある。また、燃料タンクの給油口から燃料があふれるおそれがある。

本発明の目的は、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可能な燃料タンクシステムを提供することにある。

本発明に係る燃料タンクシステムは、タンク通路とキャニスタと電気制御弁と満タン検出部と制御部とを備えている。
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。

本発明では、制御部は、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電気制御弁を制御する。そのため、タンク通路を流れる流体の流量が低下する。これにより、燃料が満タンの状態になった後、燃料タンクに燃料がさらに供給されたとしても、燃料がタンク通路を経由してキャニスタ側へ浸入するのを抑制することができる。
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。
本発明では、制御部は、電気制御弁の開度を任意の開度および０にすることが可能である。
本発明の第１の態様では、制御部は、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、電気制御弁を閉方向に作動するよう制御し、電気制御弁の開度を、０より大きく電気制御弁の最大開度より小さい所定の開度にする。
本発明の第２の態様では、制御部は、満タン検出部により燃料が満タンであることを検出し、電気制御弁を閉方向に作動するよう制御するとき、所定の速度で開度が徐々に小さくなるよう電気制御弁を制御する。

第１実施形態による燃料タンクシステムを示す模式図。 第２実施形態による燃料タンクシステムを示す模式図。 第３実施形態による燃料タンクシステムを示す模式図。 第４実施形態による燃料タンクシステムを示す模式図。 第４実施形態による燃料タンクシステムの作動例を説明するための図。 第５実施形態による燃料タンクシステムの作動例を説明するための図。 第６実施形態による燃料タンクシステムの電気制御弁を示す模式図。 第６実施形態による燃料タンクシステムの電気制御弁の別の状態を示す模式図。

以下、本発明の複数の実施形態による燃料タンクシステムを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。

（第１実施形態）
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。

吸気管３は、エンジン２に接続されている。吸気管３の内側には、吸気通路４が形成されている。吸気通路４は、一端がエンジン２の燃焼室に接続し、他端が大気に開放されている。吸気通路４は、大気側の空気をエンジン２の燃焼室に導く。吸気通路４を経由して燃焼室に吸入される空気（以下、適宜、「吸気」という）は、例えば燃料噴射弁等から噴射される燃料と混合され、混合気を形成する。当該混合気が燃焼室で燃焼することによりエンジン２が回転、すなわち、運転する。
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、エンジン２に供給するための燃料を貯留する。燃料タンク１１内には、燃料ポンプ６が設けられている。燃料ポンプ６は、燃料タンク１１内の燃料を吸入し、加圧して吐出する。燃料ポンプ６から吐出された燃料は、図示しない配管、燃料レールおよび燃料噴射弁を経由してエンジン２に供給される。
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。

給油管１２は、タンク本体１１０に接続されている。給油管１２は、一端がタンク本体１１０に接続している。給油管１２の他端には、給油口１２１が形成されている。給油管１２は、タンク内空間１１１とタンク本体１１０の外部とを連通している。ここで、給油口１２１は、燃料タンク１１が車両１に搭載された状態において、タンク本体１１０の鉛直方向上側となる位置に形成されている。給油口１２１は、給油ガン１００を差し込み可能に形成されている。これにより、給油口１２１に挿し込んだ給油ガン１００から給油管１２を経由して燃料タンク１１のタンク内空間１１１に燃料を供給すること、すなわち、給油することができる。
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。

タンク本体１１０には、開口部１４が形成されている。開口部１４は、タンク内空間１１１とタンク本体１１０の外部とを連通するよう形成されている。ここで、開口部１４は、燃料タンク１１が車両１に搭載された状態において、タンク本体１１０の鉛直方向上側となる位置に形成されている。
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。

燃料タンクシステム１０は、タンク通路２１、パージ通路２２、大気通路２３、パージ弁４１、キャニスタ３０、電気制御弁７０、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０、液面センサ６０等を備えている。

タンク通路２１は、一端が燃料タンク１１の開口部１４に接続するよう設けられる。これにより、タンク通路２１の一端は、開口部１４を経由して燃料タンク１１のタンク内空間１１１に連通する。そのため、タンク通路２１には、燃料タンク１１で発生した蒸発燃料が、開口部１４を経由して流入する。

キャニスタ３０は、ケース３１、吸着材３２等を有している。ケース３１は、例えば樹脂等により箱状に形成されている。ケース３１には、ケース開口部３１１、３１２、３１３が形成されている。ケース開口部３１１、３１２、３１３は、それぞれ、ケース３１の内部と外部とを連通するよう形成されている。

吸着材３２は、ケース３１の内部に設けられている。ここで、ケース開口部３１１およびケース開口部３１２は、ケース３１において、吸着材３２を挟んでケース開口部３１３とは反対側に形成されている。また、吸着材３２は、ケース３１の内部においてケース開口部３１３側に寄せて配置されている。そのため、ケース３１の内部のうちケース開口部３１１、３１２側には、空間３３が形成されている。ここで、ケース開口部３１１は、空間３３を経由してケース開口部３１２に連通している。そのため、キャニスタ３０のうちケース開口部３１１とケース開口部３１２との間（空間３３）の通気抵抗は、略０、すなわち、所定値以下である。

キャニスタ３０のケース開口部３１１は、タンク通路２１の他端に接続している。これにより、タンク通路２１の他端は、ケース開口部３１１を経由してケース３１の内部に連通している。そのため、燃料タンク１１で発生した蒸発燃料は、燃料タンク１１の開口部１４、タンク通路２１、ケース開口部３１１を経由してキャニスタ３０のケース３１の内部（空間３３）に流入する。

吸着材３２は、例えば活性炭等であり、蒸発燃料を吸着可能である。そのため、吸着材３２は、燃料タンク１１内で発生し、ケース開口部３１１を経由してケース３１の内部（空間３３）に流入した蒸発燃料を吸着可能である。

パージ通路２２は、一端がキャニスタ３０のケース開口部３１２に接続し、他端が吸気管３の開口部に接続するよう設けられる。これにより、パージ通路２２の一端は、ケース開口部３１２を経由してキャニスタ３０のケース３１の内部（空間３３）に連通している。また、パージ通路２２の他端は、吸気管３の開口部を経由して吸気通路４に連通する。そのため、キャニスタ３０の空間３３に存在する蒸発燃料は、パージ通路２２を経由して吸気通路４に導かれる。

大気通路２３は、一端がキャニスタ３０のケース開口部３１３に接続し、他端が大気に開放されている。これにより、大気通路２３の一端は、ケース開口部３１３を経由してケース３１の内部に連通している。

ケース開口部３１１からケース３１の内部に流入した蒸発燃料は、ケース開口部３１３に向かうとき、吸着材３２を通過する。このとき、蒸発燃料は、吸着材３２に吸着される。そのため、大気通路２３から大気側へ流出する空気に含まれる蒸発燃料は、所定の濃度以下となる。

パージ弁４１は、パージ通路２２に設けられ、パージ通路２２を開閉可能である。本実施形態では、パージ弁４１は、非通電時、閉弁状態となる、所謂ノーマリークローズタイプの弁装置である。

電気制御弁７０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７０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７０は、弁体７１、電磁駆動部７２を有している。
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。

電気制御弁７０は、電磁駆動部７２への非通電時、開度は０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、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ５０は、車両１の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両１の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ＥＣＵ５０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
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。

制御部５１は、各種センサからの信号等の情報に基づき、スロットルバルブ５、燃料ポンプ６、燃料噴射弁等の作動を制御可能である。そのため、制御部５１は、エンジン２に吸入される吸気の量、燃料タンク１１から燃料噴射弁に供給される燃料の量、燃料噴射弁からエンジン２に供給される燃料の量を制御することができる。
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。

制御部５１は、例えば、エンジン２が運転しているとき、すなわち、吸気通路４を吸気が流れているとき、キャニスタ３０に吸着された蒸発燃料の量が所定量以上になったと推定した場合、パージ弁４１の作動を制御し、パージ通路２２を開状態にする。これにより、パージ通路２２の吸気通路４側に負圧が生じる。その結果、キャニスタ３０の吸着材３２に吸着されていた蒸発燃料、および、空間３３の蒸発燃料は、パージ通路２２を経由して吸気通路４に排出（パージ）される。このように、制御部５１は、パージ弁４１の作動を制御し、蒸発燃料を吸気通路４に排出し処理することが可能である。

また、制御部５１は、電気制御弁７０の作動を制御可能である。制御部５１は、電気制御弁７０の電磁駆動部７２の通電を制御することにより、タンク通路２１における弁体７１の開度を制御することができる。

液面センサ６０は、検出部６１、アーム６２、フロート６３を有している。検出部６１は、タンク内空間１１１の鉛直方向上側に設けられている。アーム６２は、検出部６１から鉛直方向下側へ向かって延びるよう設けられている。アーム６２は、検出部６１を中心として回転可能である。フロート６３は、アーム６２の検出部６１とは反対側の端部に設けられている。フロート６３は、燃料中で浮力を生じる。そのため、フロート６３は、タンク本体１１０内の燃料の液面の位置に応じてタンク本体１１０内を鉛直方向上限に移動する。このとき、アーム６２は、検出部６１を中心に回転する。

検出部６１は、アーム６２の回転位置を検出する。検出部６１は、検出したアーム６２の回転位置に対応した信号をＥＣＵ５０の満タン検出部５２に伝送する。満タン検出部５２は、検出部６１からの信号に基づき、タンク本体１１０内の燃料の液面の位置を検出可能である。これにより、満タン検出部５２は、タンク本体１１０内の燃料が満タンであるか否かを判定可能である。つまり、満タン検出部５２は、液面センサ６０からの信号、すなわち、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内の燃料が満タンであることを検出可能である。

燃料タンクシステム１０は、リッド１３、リッド操作スイッチ１５、リッド操作装置１６、リッド開閉センサ５０１をさらに備えている。
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。

リッド開閉センサ５０１は、リッド１３の開閉状態を検出し、これに対応する信号をＥＣＵ５０の給油検知部５３に伝送する。給油検知部５３は、リッド開閉センサ５０１からの信号に基づき、リッド１３が閉状態から開状態に変わったとき、給油が開始されることを検知する。また、給油検知部５３は、リッド開閉センサ５０１からの信号に基づき、リッド１３が開状態から閉状態に変わったとき、給油が終了したことを検知する。つまり、給油検知部５３は、燃料タンク１１への給油中であることを検知可能である。

制御部５１は、リッド１３が閉状態から開状態に変わったとき、すなわち、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、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７０を制御する。そのため、燃料タンク１１への給油中は、電気制御弁７０は開いた状態となる。これにより、燃料タンク１１内の流体はタンク通路２１を経由してキャニスタ３０側へ流れることができる。よって、給油ガン１００から燃料タンク１１に燃料を円滑に供給することができる。

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を制御する。本実施形態では、このとき、制御部５１は、電気制御弁７０の開度を０にする。これにより、タンク通路２１が閉鎖される。

電気制御弁７０によりタンク通路２１が閉鎖された後も燃料タンク１１への給油が継続された場合、燃料タンク１１の内圧は急激に上昇する。給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。
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。

以上説明したように、（１）本実施形態の燃料タンクシステム１０は、タンク通路２１とキャニスタ３０と電気制御弁７０と満タン検出部５２と制御部５１とを備えている。
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。

本実施形態では、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、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を制御する。そのため、タンク通路２１を流れる流体の流量が低下する。ここで、タンク通路２１を流れる流体は、液体燃料ではなく、蒸発燃料である。以下同様。これにより、燃料が満タンの状態になった後、燃料タンク１１に燃料がさらに供給されたとしても、燃料および蒸発燃料がタンク通路２１を経由してキャニスタ３０側へ浸入するのを抑制することができる。
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。

また、（２）本実施形態では、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、電気制御弁７０を閉方向に作動するよう制御し、電気制御弁７０の開度を０にする。そのため、燃料が満タンになったとき、タンク通路２１を確実に閉鎖することができる。これにより、燃料が満タンの状態になった後、燃料タンク１１に燃料がさらに供給されたとしても、燃料および蒸発燃料がタンク通路２１を経由してキャニスタ３０側へ浸入するのを確実に抑制することができる。

また、（６）本実施形態では、電気制御弁７０は、タンク通路２１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弁体７１を駆動することが可能な電磁駆動部７２を有している。そのため、電気制御弁７０を比較的簡素な構成とすることができる。また、電気制御弁７０の作動を比較的容易に制御することができる。

（第２実施形態）
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。

濃度センサ５０２は、キャニスタ３０に設けられている。濃度センサ５０２は、キャニスタ３０内における蒸発燃料の濃度を検出し、検出した濃度に対応する信号をＥＣＵ５０の破過検知予測部５４に伝送する。破過検知予測部５４は、濃度センサ５０２からの信号に基づき、キャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０の破過時期を予測可能である。ここで、「キャニスタ３０が破過した状態」とは、キャニスタ３０に吸着された蒸発燃料が、キャニスタ３０により吸着可能な最大の量に達した状態のことをいう。

制御部５１は、破過検知予測部５４によりキャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０が所定期間後に破過すると予測したとき、電気制御弁７０を閉方向に作動するよう制御する。これにより、蒸発燃料がタンク通路２１を経由してキャニスタ３０に流れることを抑制し、破過したキャニスタ３０を通過して蒸発燃料が大気に放出されることを抑制できる。

本実施形態では、制御部５１は、燃料タンク１１への給油中であっても、破過検知予測部５４によりキャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０が所定期間後に破過すると予測したとき、電気制御弁７０を閉方向に作動するよう制御する。これにより、タンク通路２１を流れる流体の流量が低下する。本実施形態では、このとき、電気制御弁７０の開度を０にする。これにより、タンク通路２１が閉鎖される。

電気制御弁７０によりタンク通路２１が閉鎖された後も燃料タンク１１への給油が継続された場合、燃料タンク１１の内圧は急激に上昇する。給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。
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。

以上説明したように、（４）本実施形態は、破過検知予測部５４をさらに備えている。破過検知予測部５４は、キャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０の破過時期を予測可能である。制御部５１は、破過検知予測部５４によりキャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０が所定期間後に破過すると予測したとき、電気制御弁７０を閉方向に作動するよう制御する。これにより、タンク通路２１を流れる流体の流量が低下する。この後も燃料タンク１１への給油が継続された場合、燃料タンク１１の内圧は急激に上昇する。給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。これにより、キャニスタ３０を経由して大気に蒸発燃料が放出される前に、燃料タンク１１への給油を停止することができる。

（第３実施形態）
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３実施形態では、電気制御弁７０をタンク通路２１の燃料タンク１１側の端部に設けている。そのため、タンク通路２１のタンク側通路２１１の容積を小さくすることができる。これにより、電気制御弁７０がタンク通路２１を閉鎖した後、燃料タンク１１への給油が継続された場合、燃料タンク１１の内圧はより急激に上昇する。よって、給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサにより燃料タンク１１の内圧の上昇が確実に検知され、給油ガン１００からの給油が確実に自動停止される。

（第４実施形態）
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。

弁体８１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８１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。
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。

制御部５１は、モータ８２への通電を制御することにより、タンク通路２１における弁体８１の開度を制御することができる。また、制御部５１は、モータ８２への通電を停止することにより、弁体８１を軸方向の任意の位置で停止させることができる。

次に、第４実施形態の燃料タンクシステム１０の作動例を説明する。
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。

例えば時刻ｔ１以降に給油が開始され、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間で給油が継続され、時刻ｔ４で満タン検出部５２により燃料が満タンになったことを検出すると、制御部５１は、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８０を制御する。本実施形態では、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（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「所定の開度」にする（時刻ｔ５）。ここで、「所定の開度」は、０より大きく電気制御弁８０の最大開度より小さい開度であり、給油中のタンク通路２１を流れる流体の流量が所定量ありつつタンク内圧が上昇する程度の開度である。本実施形態では、「所定の開度」は、例えば給油時のタンク通路２１を流れる流体の流量が５Ｌ／ｍｉｎ以下となるような開度である。なお、給油ガン１００により給油しているときの最大開度時のタンク通路２１を流れる流体の流量は、一般的に４０Ｌ／ｍｉｎ程度である。ここで、タンク通路２１を流れる流体は、液体燃料ではなく、蒸発燃料である。

時刻ｔ５で電気制御弁８０の開度が「所定の開度」になると、タンク内圧は、その後、緩やかに上昇し、時刻ｔ８以降一定となる。給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが時刻ｔ５と時刻ｔ８との間で燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。

次に、比較例による燃料タンクシステムの作動例を図５に破線で示し、比較例に対する第４実施形態の優位な効果を説明する。
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。

上述のように、第４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（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「所定の開度」にする（時刻ｔ５）。そのため、タンク内圧は、その後、緩やかに上昇する。これにより、比較例で示したタンク内圧のオーバーシュートを抑制し、燃料が給油管１２の給油口１２１から吹き返すのを抑制することができる。

以上説明したように、（３）本実施形態では、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、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より大きく電気制御弁８０の最大開度より小さい所定の開度にする。ここで、「所定の開度」を給油中のタンク通路２１を流れる流体の流量が所定量ありつつタンク内圧が上昇する程度の開度に設定すれば、給油口１２１からの燃料の吹き返しを抑制しつつ、タンク内圧を上昇させることができる。そのため、給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。

また、（７）本実施形態では、電気制御弁８０は、タンク通路２１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弁体８１を駆動することが可能なモータ８２を有している。そのため、制御部５１は、モータ８２への通電を停止することにより、弁体８１を軸方向の任意の位置で停止させることができる。よって、電気制御弁８０を上記「所定の開度」となるよう高精度に制御するのが容易である。また、電気制御弁８０を上記「所定の開度」で停止させるとき、電気制御弁８０への通電を停止できる。そのため、電気制御弁８０の消費電力を低減することができる。

（第５実施形態）
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。

次に、第５実施形態の燃料タンクシステム１０の作動例を説明する。
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。

例えば時刻ｔ１以降に給油が開始され、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間で給油が継続され、時刻ｔ４で満タン検出部５２により燃料が満タンになったことを検出すると、制御部５１は、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８０を制御する。本実施形態では、このとき、制御部５１は、開度が徐々に小さくなるよう電気制御弁８０を制御する。これにより、時刻ｔ４から時刻ｔ７にかけて電気制御弁８０の開度が徐々に小さくなり、時刻ｔ７で開度が０になる。本実施形態では、時刻ｔ４から時刻ｔ７までの期間は、約５０ｍｓである。すなわち、制御部５１は、約５０ｍｓかけて電気制御弁８０の開度を１から０に変化させる。

制御部５１が電気制御弁８０を上述のように制御することにより、タンク内圧は、時刻ｔ５から時刻ｔ７にかけて緩やかに上昇し、時刻ｔ７以降一定となる。給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが時刻ｔ５と時刻ｔ７との間で燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。

次に、比較例による燃料タンクシステムの作動例を図６に破線で示し、比較例に対する第５実施形態の優位な効果を説明する。
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。

上述のように、第５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（時刻ｔ４）、開度が徐々に小さくなるよう電気制御弁８０を制御する。そのため、時刻ｔ５以降、タンク内圧は、緩やかに上昇する。これにより、比較例で示したタンク内圧のオーバーシュートを抑制し、燃料が給油管１２の給油口１２１から吹き返すのを抑制することができる。

以上説明したように、（５）本実施形態では、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電気制御弁８０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電気制御弁８０を制御する。そのため、給油中、燃料が満タンになった後も燃料の供給が継続された場合、タンク内圧は、緩やかに上昇する。これにより、給油口１２１からの燃料の吹き返しを抑制しつつ、タンク内圧を上昇させることができる。そのため、給油ガン１００に圧力センサが設けられている場合、当該圧力センサが燃料タンク１１の内圧の上昇を検知すると、給油ガン１００からの給油が自動停止される。

（第６実施形態）
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。

主室９１は、タンク側通路２１１のキャニスタ側通路２１２側の端部に形成されている。主室９１は、キャニスタ側通路２１２のタンク側通路２１１側の端部の周囲に環状に形成されている（図７参照）。なお、キャニスタ側通路２１２のタンク側通路２１１側の端部には弁座２５１が形成されている。
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。

圧力弁９３は、主室９１と背圧室９２との間に設けられている。圧力弁９３は、弁体９３１、ダイヤフラム９３２を有している。弁体９３１は、例えばゴム等の弾性部材により板状に形成されている。ダイヤフラム９３２は、例えばゴム等の弾性部材により薄い板状に形成されている。ダイヤフラム９３２は、主室９１と背圧室９２とを区画するよう設けられている。弁体９３１は、ダイヤフラム９３２の主室９１側の面に設けられている。弁体９３１のダイヤフラム９３２とは反対側の面は、弁座２５１に当接および弁座２５１から離間可能である。

スプリング９４は、背圧室９２に設けられている。スプリング９４は、所謂コイルスプリングであり、弁体９３１が弁座２５１に押し付けられるよう圧力弁９３を付勢している。主室９１の圧力が背圧室９２の圧力より高くなると、ダイヤフラム９３２がスプリング９４の付勢力に抗して弁座２５１から離れる方向に変形する。これにより、弁体９３１は弁座２５１から離間する。

弁体９３１が弁座２５１に当接しているとき、タンク通路２１における電気制御弁９０（圧力弁９３）の開度は、０である。このとき、タンク通路２１のタンク側通路２１１とキャニスタ側通路２１２との間は、閉鎖される。また、弁体９３１が弁座２５１から離間するほど、タンク通路２１における電気制御弁９０（圧力弁９３）の開度は大きくなる。

電磁弁９５は、弁体９５１、軸部９５２、電磁駆動部９５３、スプリング９５４を有している。弁体９５１は、例えばゴム等の弾性部材により板状に形成されている。弁体９５１は、一方の面が弁座２５２に当接または弁座２５２から離間可能である。軸部９５２は、弁体９５１から弁座２５２とは反対側へ向かって延びるよう棒状に形成されている。軸部９５２は、弁体９５１と一体に軸方向へ往復移動可能である。電磁駆動部９５３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９５１および軸部９５２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９５３は、第２バイパス通路２０２における弁体９５１の開度を変更することができる。本実施形態では、電磁弁９５は、所謂ソレノイド弁である。スプリング９５４は、所謂コイルスプリングであり、弁体９５１が弁座２５２に押し付けられるよう弁体９５１および軸部９５２を付勢している。

電磁駆動部９５３への通電により弁体９５１および軸部９５２は、スプリング９５４の付勢力に抗して弁座２５２とは反対側へ移動する。これにより、弁体９５１は弁座２５２から離間する。このように、電磁弁９５は、通電により作動し背圧室９２とキャニスタ３０との間を開閉可能である。電磁弁９５への非通電時、弁体９５１は、弁座２５２に当接し、背圧室９２とキャニスタ３０との間を閉じている。なお、スプリング９５４の付勢力は、比較的小さく設定してある。そのため、電磁弁９５へ供給する電力が比較的小さくても弁体９５１を弁座２５２から離間させることができる。

絞り部９６は、第１バイパス通路２０１に設けられている。絞り部９６は、内径が第１バイパス通路２０１の内径より小さくなるよう環状に形成されている。つまり、絞り部９６は、第１バイパス通路２０１における流体の流れを制限可能である。そのため、第１バイパス通路２０１においてタンク側通路２１１側と背圧室９２側との間に圧力差が生じると、流体が所定時間をかけて絞り部９６を流れる。これにより、第１バイパス通路２０１においてタンク側通路２１１側と背圧室９２側との間の圧力差が所定時間をかけて解消する。

制御部５１は、電磁弁９５への通電を制御し圧力弁９３の開度を制御することができる。例えば、電磁弁９５が背圧室９２とキャニスタ３０との間を閉じているとき、燃料タンク１１内に蒸発燃料が発生すると、タンク通路２１のタンク側通路２１１、主室９１、第１バイパス通路２０１、背圧室９２の圧力は、大気圧よりも高くなる。このとき、制御部５１が電磁弁９５への通電を制御し弁体９５１を弁座２５２から離間させると（図８参照）、背圧室９２の圧力は、タンク通路２１のキャニスタ側通路２１２の圧力と同じく、大気圧と同等になる。これにより、主室９１に対し背圧室９２の圧力が負圧になり、弁体９３１が弁座２５１から離れるようダイヤフラム９３２が変形する。その結果、タンク側通路２１１の流体が弁座２５１、キャニスタ側通路２１２、キャニスタ３０、大気通路２３を経由して大気側へ流れる。これにより、タンク内圧が低下する。なお、絞り部９６により第１バイパス通路２０１における流体の流れが制限されることにより、弁体９３１が弁座２５１から離間した状態を所定時間継続させることができる。

本実施形態では、制御部５１は、リッド１３が閉状態から開状態に変わったとき、すなわち、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、電磁弁９５により第２バイパス通路２０２を開け、開度が大きくなる方向である開方向に圧力弁９３が作動するよう電気制御弁９０を制御する。そのため、燃料タンク１１への給油中は、電気制御弁９０の圧力弁９３は開いた状態となる（図８参照）。これにより、燃料タンク１１内の流体はタンク通路２１を経由してキャニスタ３０側へ流れることができる。よって、給油ガン１００から燃料タンク１１に燃料を円滑に供給することができる。

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、電磁弁９５により第２バイパス通路２０２を閉じ、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９０を制御する。これにより、圧力弁９３の弁体９３１が弁座２５１に当接し、タンク通路２１のタンク側通路２１１とキャニスタ側通路２１２との間が閉鎖される（図７参照）。

以上説明したように、（８）本実施形態では、電気制御弁９０は、タンク通路２１に形成され燃料タンク１１に連通する主室９１、タンク通路２１に形成され燃料タンク１１およびキャニスタ３０に連通する背圧室９２、主室９１と背圧室９２との差圧に応じてタンク通路２１における開度が変化する圧力弁９３、および、通電により作動し背圧室９２とキャニスタ３０との間を開閉可能な電磁弁９５を有している。そのため、主室９１および背圧室９２が大気圧より高い状態で、電磁弁９５により背圧室９２とキャニスタ３０との間を開くと、主室９１に対し背圧室９２側の圧力が低くなり圧力弁９３を開くことができる。ここで、電磁弁９５は、供給される電力が比較的小さくても弁体９５１を弁座２５２から離間させることができる。そのため、電気制御弁９０の消費電力を低減することができる。また、電磁弁９５を小型にでき、電気制御弁９０を小型にすることができる。

（他の実施形態）
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、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電気制御弁７０を閉方向に作動するよう制御するとき、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、開度が徐々に小さくなるよう電気制御弁７０を制御することとしてもよい。これにより、第５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、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、上述の第２実施形態では、破過検知予測部５４が、キャニスタ３０内における蒸発燃料の濃度を検出する濃度センサ５０２からの信号に基づき、キャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０の破過時期を予測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、破過検知予測部５４は、例えばキャニスタ３０内の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づき、キャニスタ３０が破過したことを検知、または、キャニスタ３０の破過時期を予測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。

１０ 燃料タンクシステム、１１ 燃料タンク、２１ タンク通路、３０ キャニスタ、５１ 制御部、５２ 満タン検出部、７０、８０、９０ 電気制御弁

Claims (4)

1. 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し、
   前記制御部は、前記電気制御弁の開度を任意の開度および０にすることが可能であり、
   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燃料タンクシステム（１０）。
2. 前記所定の開度は、給油中の前記タンク通路を流れる流体の流量が所定量ありつつ前記燃料タンク内の圧力が上昇する程度の開度である請求項１に記載の燃料タンクシステム。
3. 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し、
   前記制御部は、前記電気制御弁の開度を任意の開度および０にすることが可能であり、
   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、所定の速度で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燃料タンクシステム（１０）。
4. 前記所定の速度は、前記燃料タンク内の圧力の上昇による前記燃料タンクからの燃料の吹き返しを抑制可能な程度の速度である請求項３に記載の燃料タンクシステム。

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