JPH10181360A - 車両用燃料タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離膜の耐久性を高める。 【解決手段】 燃料タンク１の上側部分２および下側部
分３により画定される内部空間を変形可能な分離膜５に
より空気室と燃料室７とに分離する。燃料室７に燃料注
入管１３を接続して燃料注入管１３を介し燃料室７内に
燃料を注入する。分離膜５の周縁部を、固定部８を介し
燃料タンク１内壁面に固定して分離膜５の中央部が燃料
室７内の燃料液面に密着しつつ燃料液面と共に上下動す
るようにする。燃料注入管１３の出口端部１３ｂに案内
部材１３ｃを取り付けて給油時に燃料注入管１３から燃
料室７内に流入する燃料を燃料室７の周方向に案内し、
それによって給油時に燃料室７内に流入した燃料でもっ
て鉛直軸線Ｋ回りの旋回流Ｓを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用燃料タンクに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃料タンク内で発生した蒸発
燃料が大気中に放出されるのを阻止するために、燃料タ
ンクの上部空間内の蒸発燃料をチャコールキャニスタに
導いてチャコールキャニスタ内の活性炭に吸着させるよ
うにした内燃機関が知られている。この場合、チャコー
ルキャニスタに導かれる蒸発燃料量が多いとチャコール
キャニスタの容量を大きくしなければならず、したがっ
てチャコールキャニスタを小型化するためには燃料タン
ク内で発生する蒸発燃料量をできるだけ少なくする必要
がある。

【０００３】燃料タンク内で発生する蒸発燃料量を低減
するためには燃料タンクの上部空間の容積を低減すれば
よい。そこで、燃料タンクの内部空間を燃料室と空気室
とに分離する分離膜を具備し、燃料室に燃料注入管を接
続してこの燃料注入管を介し燃料室内に燃料を注入し、
分離膜にほぼ同心状をなす複数の環状の折り目を形成す
ると共に分離膜の周縁部を、固定部を介し燃料タンク内
壁面に固定し、それにより分離膜の中央部が燃料室内の
燃料液面に密着して燃料液面と共に上下動するようにし
た車両用燃料タンクが公知である（米国特許第３７０１
５４０号明細書参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、給油時に燃
料注入管から燃料室内に流入する燃料は或る程度の流速
でもって燃料室内に流入するのでこの燃料によって燃料
室内の燃料に大きな乱れが生じ、すなわち給油時に燃料
室内の燃料が揺動または脈動する恐れがある。しかしな
がら、給油時に燃料室内の燃料が揺動または脈動すると
それに伴って分離膜が揺動または脈動し、その結果分離
膜、特に固定部周りの分離膜に引っ張り応力や圧縮応力
などの大きな負荷が作用して分離膜が破損する恐れがあ
るという問題点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、燃料タンクの内部空間を燃料
室と空気室とに分離する変形可能な分離膜を具備し、燃
料室に燃料注入管を接続してこの燃料注入管を介し燃料
室内に燃料を注入し、分離膜が燃料室内の燃料液面に密
着しつつ燃料液面と共に上下動するようにした車両用燃
料タンクにおいて、給油時に燃料注入管から注入された
燃料でもって燃料室内に鉛直軸線回りの旋回流を形成す
るようにしている。すなわち１番目の発明では、給油時
に燃料室内の燃料が揺動または脈動するのが阻止される
ので分離膜に大きな負荷が作用するのが阻止される。

【０００６】また、上記課題を解決するために２番目の
発明によれば１番目の発明において、上記燃料注入管の
出口端部の中心軸線が隣接する燃料室内壁面に指向する
か或いはこの内壁面に対し平行となるように燃料注入管
を配置している。すなわち２番目の発明では、燃料注入
管の配置位置を定めることのみにより旋回流が形成され
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１から図３までを参照すると、
車両用燃料タンク１は例えば金属または合成樹脂材料か
らなる上側部分２と下側部分３とを具備する。これら上
側部分２および下側部分３はそれぞれのフランジ部２
ａ，３ａにおいて互いに密封的に連結される。上側部分
２および下側部分３により画定される内部空間４内には
例えばポリエチレン、ナイロンのように可撓性および燃
料不透過性を備えた材料からなる分離膜５が配置され
る。この分離膜５は内部空間４を上方の空気室６と下方
の燃料室７とに分離する。

【０００８】分離膜５はその周縁部５ａが固定部８にお
いて燃料タンク１の内壁面に密封的に固定される。すな
わち、本実施態様では分離膜５の周縁部５ａは全周にわ
たって、上側部分２および下側部分３のフランジ部２
ａ，３ａ間に把持されつつ固定されている。また、分離
膜５にはほぼ同心状に配置された複数の環状の折り目５
ｂが形成される。分離膜５はこれら折り目５ｂに沿って
変形可能になっており、その結果後述するように分離膜
５の中央部が燃料室７内の燃料液面に密着して燃料液面
と共に上下動可能となっている。なお、本実施態様にお
いて折り目５ｂはほぼ等間隔で形成されている。

【０００９】図３に示されるように、空気室６は空気室
内圧制御弁９およびエアクリーナ１０を介して大気に連
通される。空気室内圧制御弁９は互いに並列配置された
正圧リリーフ弁１１および大気圧リリーフ弁１２を具備
する。正圧リリーフ弁１１は空気室６内の圧力が予め定
められた正圧を越えて上昇したときに開弁し、一方大気
圧リリーフ弁１２は空気室６内の圧力が大気圧を越えて
低下したときに開弁する。したがって、空気室６内の圧
力はほぼ大気圧以上でありかつ正圧リリーフ弁１１の開
弁圧よりも低い正圧に維持されることになる。

【００１０】一方、燃料室７には燃料注入管１３が密封
的に接続される。燃料注入管１３の上端開口部１３ａに
は燃料キャップ１４が着脱自在に取り付けられ、この上
端開口部に隣接する燃料注入管１３内には燃料キャップ
１４の挿着時に燃料キャップ１４の外周面と接触するシ
ール部材１５と、給油時に燃料注入管１３内に挿入され
る給油ノズルの外周面と接触するシール部材１６と、通
常ばね力によって燃料注入管１３を遮断している蒸発燃
料遮断弁１７とが配置される。一方、燃料注入管１３の
下端開口部すなわち出口端部１３ｂには給油時に燃料注
入管１３から燃料室７内に流入する燃料の流動方向を規
制してこの燃料を燃料室７の周方向に案内する案内部材
１３ｃが取り付けられる。

【００１１】図１および図３を参照すると燃料室７には
さらに、上側部分２のフランジ部２ａよりも外側に突出
する下側部分３により画定される燃料ポンプ室１８が接
続される。この燃料ポンプ室１８内には燃料ポンプ１９
と、燃圧レギュレータ２０と、燃料フィルタ２１とが配
置されており、燃料ポンプ１９から吐出された燃料は燃
圧レギュレータ２０により調圧された後に燃料供給管２
２を介して図示しない燃料噴射弁に供給される。このよ
うに燃料室７に連通する燃料ポンプ室１８内に燃圧レギ
ュレータ２０を配置すると、燃料供給管２２からの燃料
を各燃料噴射弁に分配するための燃料分配管から燃料タ
ンク１まで延びる燃料戻し通路を設ける必要がなくな
り、しかもシリンダヘッド付近で加熱されて蒸発燃料を
含む燃料が燃料タンク１内に戻ることがなくなるので燃
料タンク１内における蒸発燃料の発生が抑制される。ま
た、燃料タンク１内に燃料ポンプ１９を配置することに
より燃料ポンプ１９の騒音を低減することができる。

【００１２】さらに図３を参照すると、燃料注入管１３
の出口端部１３ｂよりも上方でありかつ固定部８の直下
方の燃料室７内に開口する循環管２３が燃料注入管１３
の上側部分に開口せしめられる。また、燃料ポンプ室１
８の上方空間１８ａは蒸発燃料排出管２４を介して循環
管２３の上端開口部よりも上方の燃料注入管１３に接続
され、この蒸発燃料排出管２４の上端開口部よりも上方
の燃料注入管１３は蒸発燃料パージ管２５を介して活性
炭を具備したチャコールキャニスタ（図示しない）に接
続される。したがって、燃料室７内、燃料注入管１３
内、および燃料ポンプ室１８内で発生した蒸発燃料は蒸
発燃料排出管２４および蒸発燃料パージ管２５を介しチ
ャコールキャニスタに導かれて活性炭に吸着され、斯く
して蒸発燃料が大気中に放出されるのが阻止されてい
る。この活性炭に吸着された燃料は例えば機関運転状態
に応じて機関吸気通路内にパージされる。

【００１３】特に図２に示されるように、下側部分３の
側壁３ｂの内壁面は全体として、固定部８から下側部材
３の底壁３に向かうにつれて内方に傾斜している。さら
に、側壁３ｂの内壁面には内方に向けて突出するほぼ環
状の突出部２９が複数設けられており、したがって側壁
３ｂの内壁面は階段状断面を有することになる。その結
果、補強部材を追加することなく下側部分３の剛性を高
めることができる。

【００１４】ところで、給油をすべきときにはまず燃料
キャップ１４が燃料注入管１３の上端開口部１３ａから
取り外される。燃料キャップ１４が取り外されても蒸発
燃料遮断弁１７が閉弁状態に保持されているので燃料注
入管１３の上端開口部１３ａから蒸発燃料が大気に放出
されるのが阻止されている。次いで、図示しない給油ノ
ズルが燃料注入管１３の上端開口部１３ａに挿入され、
給油ノズルの先端部によりばね付勢に抗して蒸発燃料遮
断弁１７が開弁される。この場合、給油ノズルの外周面
にシール部材１５，１６が接触しているのでこの場合に
も燃料注入管１３の上端開口部１３ａから蒸発燃料が大
気に放出されるのが阻止されている。次いで、給油が開
始されると燃料が燃料注入管１３を介して燃料室７内に
注入される。

【００１５】このとき、燃料室７内に流入する燃料は案
内部材１３ｃにより案内されて燃料室７の周方向に進行
し、次いで下側部分３の側壁３ｂの内壁面に沿いつつ進
行し、斯くして燃料室７内に燃料注入管１３から注入さ
れた燃料によって鉛直軸線Ｋ回りの旋回流Ｓ（図１参
照）が形成される。燃料室７内にこのような旋回流Ｓが
形成されると給油時における燃料室７内の燃料の乱れが
低減され、すなわち燃料室７内の燃料が揺動または脈動
するのが阻止される。したがって給油時に分離膜５が揺
動または脈動するのを阻止することができるので分離膜
５およびその固定部に大きな負荷が作用するのを阻止す
ることができ、斯くして分離膜５の耐久性を高めること
ができる。また、このように給油時における燃料室７内
の燃料の乱れが低減されると燃料注入管１３および燃料
室７の流体抵抗を低減することができるので給油速度を
高めることができ、したがって給油時間を短縮すること
ができる。さらに、給油時に燃料室７内の燃料が泡立つ
のを阻止することができるので給油時に燃料タンク１内
で発生する蒸発燃料量をさらに低減することができる。

【００１６】なお、案内部材１３ｃにより案内された燃
料が下側部分３の側壁３ｂに指向されるようにすると、
燃料室７内の燃料量が極めて少ないときに燃料室７内に
流入した燃料は側壁３ｂに沿いつつ進行した後にその時
点の燃料液面まで落下する。一方、燃料液面は次第に上
昇しており、その結果燃料室７内の燃料の乱れが増大さ
れる恐れがある。そこで、本実施態様では図３に示され
るように、案内部材１３ｃにより案内された燃料が燃料
室７の周方向にかつ下側部分３の底壁３ｃに指向される
ようにしている。このようにすると、燃料室７内の燃料
量が極めて少ないときに燃料室７内の燃料の乱れが増大
されるのを阻止することができる。

【００１７】燃料室７内の燃料量が増大するのに伴って
燃料液面が上昇し、この燃料液面の上昇に伴って分離膜
５も上昇する。この場合、燃料室７内に鉛直軸線回りの
旋回流Ｓが形成されているので燃料室７内の燃料液面は
ほぼ水平面内に維持される。その結果、分離膜５を全体
的に持ち上げることができ、すなわち燃料により分離膜
５に作用する上向きの応力を、燃料液面に密着する分離
膜５のほぼ全面にわたって一様にすることができる。し
たがって、分離膜５の上昇時に分離膜５の動きが抑制さ
れるので分離膜５に大きな負荷が作用するのを阻止する
ことができ、斯くして分離膜５の耐久性をさらに高める
ことができる。

【００１８】なお、正確に言うと、燃料室７内の燃料量
が少ない場合には遠心力でもって燃料室７内の燃料液面
の中央部に凹部が形成されている。しかしながら、この
場合分離膜５の中央部は下方に向けて突出しており、し
たがってこの場合にも燃料による上向きの応力が、燃料
液面に密着する分離膜５のほぼ全面にわたって一様に作
用することとなる。その結果、燃料室７内の燃料量が少
ない場合にも分離膜５に大きな負荷が作用するのを阻止
することができる。

【００１９】ところで、燃料液面周りの旋回流Ｓは下側
部分３の側壁３ｂ内壁面上の突出部２９と、分離膜５の
折り目５ｂ間に形成される空間内を進行する。一方、こ
れら突出部２９および折り目５ｂは燃料室７のほぼ全周
にわたってかつほぼ水平方向に延びている。その結果、
これら突出部２９および折り目５ｂによって旋回流Ｓが
水平方向に案内されるようになり、すなわち鉛直方向に
関し規制されることになり、斯くして旋回流Ｓが安定化
される。したがって、給油時における分離膜５の動きを
さらに抑制することができる。

【００２０】なお、燃料室７内の燃料量が増大して燃料
液面が上昇する場合分離膜５は燃料液面に密着した状態
に保持されており、すなわち燃料室７内の燃料液面上方
の容積をほぼゼロにすることができ、したがって給油時
に燃料タンク１内で発生する蒸発燃料量をさらに低減す
ることができる。一方、分離膜５が上昇するのに伴って
空気室６の容積が次第に小さくなり、その結果空気室６
内の正圧が次第に上昇する。この空気室６内の正圧は分
離膜５を燃料室７に向けて付勢し、斯くして分離膜５が
燃料液面に確実に密着せしめられる。なお、空気室６内
の圧力が正圧リリーフ弁１１の開弁圧を越えると正圧リ
リーフ弁が開弁するので給油時に正圧リリーフ弁１１が
一旦開弁した後は空気室６内の圧力は正圧リリーフ弁１
１の開弁圧にほぼ維持される。このときの燃料室７内の
圧力も正圧リリーフ弁１１の開弁圧にほぼ維持される。

【００２１】給油時において燃料室７内の燃料液面が循
環管２３の下端開口部に達して循環管２３が遮断される
と給油ノズルの先端周りに発生している負圧が急激に増
大する。給油ノズルは給油ノズル周りの燃料注入管１３
内にこのような大きな負圧が発生すると給油作用を自動
的に停止するようになっており、このため燃料液面が高
くなって循環管２３が燃料により遮断されると給油が停
止される。したがって、循環管２３の下端開口部の高さ
によって燃料室７内に注入される燃料量が定められるこ
とになる。本実施態様では図３に示されるように、循環
管２３の下端開口部は固定部８に隣接配置されており、
したがって燃料液面がほぼ固定部８の高さになるまで給
油が行われる。

【００２２】なお、本実施態様では分離膜５の中心面が
ほぼ平坦になるまで給油が行われる。このようにすると
燃料タンク１の内部空間４のほぼすべてを燃料室７とす
ることができ、燃料タンク１内に多量の燃料を蓄えるこ
とができる。給油が完了して給油ノズルが引き抜かれる
と蒸発燃料遮断弁１７が再び閉弁される。次いで、燃料
キャップ１４が取り付けられる。

【００２３】機関の運転が開始されて燃料室７内の燃料
量が減少するとそれに伴って燃料室７内の燃料液面が次
第に低下する。その結果、分離膜５が燃料液面と共に下
降して分離膜５の中心面が燃料室７内に突出するように
なる。この場合、分離膜５は燃料液面に密着した状態に
保持されつつ下降し、したがって給油以外のときにも燃
料タンク１内で発生する蒸発燃料量が低減される。この
ように燃料タンク１において発生する蒸発燃料量を極め
て少なくすることができるとチャコールキャニスタを小
型化することができ、あるいはチャコールキャニスタを
設ける必要がなくなる。

【００２４】分離膜５が下降するのに伴って空気室６の
容積が次第に大きくなり、その結果空気室６内の圧力が
次第に低下する。しかしながら、空気室６内の圧力が大
気圧以下となるとただちに大気圧リリーフ弁１２が開弁
するので空気室６内の圧力が負圧になることはない。し
たがって、燃料室７内の圧力も大気圧以上に維持される
ことになる。

【００２５】ところで、車両の加減速や旋回などによっ
て燃料室７内の燃料が揺動するのに伴って分離膜５が水
平方向に移動すると分離膜５に作用する大きな負荷、す
なわち引っ張り応力や圧縮応力などが作用するので好ま
しくない。そこで本実施態様では、下側部分３の側壁３
ｂを下方に向かうにつれ内方に傾斜させることにより燃
料液面の位置に応じた分離膜５の位置に関わらず分離膜
５の水平方向移動を制限するようにしている。また、側
壁３ｂが突出部２９を具備しているので分離膜５が揺動
したときに、突出部２９が内方に突出している分だけ分
離膜５が突出部２９に速やかに接触する。その結果、分
離膜５の水平方向および上下方向の動きをさらに規制す
ることができる。また、突出部２９を固定部８から底壁
３ｃに向けて連続的に形成しているので隣接する一対の
突出部２９間に凹部が形成されることになる。これら凹
部は下方に向けて突出する折り目５ｂをその内部に保持
し、斯くして分離膜５の動きをさらに規制することがで
きる。その結果、分離膜５に好ましくない大きな負荷が
作用するのを阻止することができるので分離膜５が破損
するのを阻止することができ、斯くして分離膜５の耐久
性をさらに高めることができる。

【００２６】さらに、このような突出部２９を設けると
燃料室７内に形成される空気層、すなわち燃料液面と分
離膜５間の空気層の容積を極めて小さくすることができ
る。その結果、燃料室７内において発生する蒸発燃料量
を極めて少なくすることができる。ところで、図１に示
されるように出口端部１３ｂの中心軸線Ｍが燃料室７の
中心部を指向するように燃料注入管１３を下側部分３に
固定した場合、案内部材１３ｃを設けることなく給油を
行うとこのとき燃料注入管１３から燃料室７内に流入す
る燃料が直接分離膜５に衝突し、その結果分離膜５が損
傷する恐れがある。特に、給油が行われるときの燃料室
内の燃料液面すなわち分離膜の形状は給油毎に大きく変
化するものではないので燃料注入管１３から燃料室７内
に流入する燃料は給油が行われる度に分離膜５の特定の
部分に衝突することになる。その結果、この分離膜５部
分に亀裂が生ずる恐れがある。

【００２７】これに対して、本実施態様では出口端部１
３ｂに案内部材１３ｃを設けて燃料注入管１３から燃料
室７内に流入する燃料を燃料室７の周方向に案内してお
り、すなわち分離膜５に直接衝突するのを阻止するよう
にしている。したがって、分離膜５の良好な耐久性およ
び信頼性が確保される。図４に別の実施態様を示す。

【００２８】図４を参照すると、出口端部１３ｂの中心
軸線Ｍが隣接する下側部分３の側壁３ｂに対しほぼ平行
となるように、燃料注入管１３を下側部分３に固定して
いる。このようにすると、上述した実施態様における案
内部材１３ｃを設けることなく給油時において燃料室７
内に旋回流Ｓを形成することができる。なお、出口端部
１３ｂの中心軸線Ｍが隣接する下側部分３の側壁３ｂを
指向するように、燃料注入管１３を下側部分３に固定し
てもよい。その他の燃料タンク１の構成および作用は図
１から図３を参照して説明した実施態様と同様であるの
で説明を省略する。

【００２９】これまで述べてきた実施態様では、固定部
８を燃料タンク１の比較的上方に設けて燃料室７内の燃
料量が減少するのに伴い分離膜５の中心面が燃料室７内
に向け突出するようにしている。しかしながら、固定部
８を燃料タンク１の比較的下方に設けて燃料室７内の燃
料量が増大するのに伴い分離膜５の中心面が空気室６内
に向け突出するようにすることもできる。このようにす
ると、分離膜５がほぼ全面にわたって燃料液面に密着す
るので燃料室７内に形成される空気層の容積を極めて小
さくすることができ、したがって燃料室７内で発生する
蒸発燃料量を極めて少なくすることができる。

【００３０】また、分離膜５を膨張収縮可能な材料から
なる袋状に形成してこの袋の内部空間に空気室６を画定
し、袋の外部に位置する燃料タンク１の内部空間４に燃
料室７を画定することもできる。

【００３１】

【発明の効果】分離膜の耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部の構成要素を省略して簡素化した燃料タン
クの頂面図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿ってみた燃料タンクの
断面図である。

【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ってみた燃料タン
クの断面図である。

【図４】別の実施態様を示す図１と同様な燃料タンクの
頂面図である。

【符号の説明】

１…燃料タンク ２…上側部分 ３…下側部分 ４…内部空間 ５…分離膜 ５ａ…分離膜の周縁部 ６…空気室 ７…燃料室 ８…固定部 １３…燃料注入管 １３ｂ…燃料注入管の出口端部 １３ｃ…案内部材 Ｋ…鉛直軸線 Ｓ…旋回流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 真吾 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 三浦 克幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 禎二郎 愛知県豊田市鴻ノ巣町２丁目26番地 堀江 金属工業株式会社内 (72)発明者 石川 ▲琢▼也 愛知県豊田市鴻ノ巣町２丁目26番地 堀江 金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクの内部空間を燃料室と空気室
   とに分離する変形可能な分離膜を具備し、燃料室に燃料
   注入管を接続して該燃料注入管を介し該燃料室内に燃料
   を注入し、分離膜が燃料室内の燃料液面に密着しつつ該
   燃料液面と共に上下動するようにした車両用燃料タンク
   において、給油時に燃料注入管から注入された燃料でも
   って燃料室内に鉛直軸線回りの旋回流を形成するように
   した車両用燃料タンク。
2. 【請求項２】 上記燃料注入管の出口端部の中心軸線が
   隣接する燃料室内壁面に指向するか或いは該内壁面に対
   し平行となるように燃料注入管を配置した請求項１に記
   載の車両用燃料タンク。