JPWO2012131885A1

JPWO2012131885A1 - 燃料タンクシステム

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Publication number: JPWO2012131885A1
Application number: JP2012510470A
Authority: JP
Inventors: 友一永作
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: EP2693038A1; JP5299565B2; CN103443437A; KR101342964B1; EP2693038A4; KR20130122010A; EP2693038B1; US8813726B2; WO2012131885A1; US20140007849A1; CN103443437B

Abstract

エンジンから作用する負圧に依存することなくキャニスタをパージ可能で、エネルギー効率にも優れる燃料タンクシステムを得る。給油時には、燃料タンク（１４）内の気体がキャニスタ（４０）に移動し、蒸発燃料がキャニスタ（４０）で吸着される。燃料タンク（１４）内の気体から、気体分離機（１６）により大気成分を分離して背移出し、燃料タンク（１４）内を負圧にできる。この負圧をキャニスタ（４０）に作用させてキャニスタ４０をパージする。

Description

本発明は、燃料タンクシステムに関する。

自動車に搭載される燃料タンクシステムでは、たとえばハイブリッド車等においてエンジンの駆動時間が短くなることを考慮し、燃費の向上を図るために、エンジンからの負圧に依存することなくキャニスタをパージ可能とすることが望まれる。特許文献１(特開２００３−３１４３８１号公報）には、キャニスタのベーパを吸出ポンプで吸い出して液化器で液化し、燃料タンクへ回収する蒸発燃料回収装置が記載されている。

しかし、特許文献１の構造では、蒸発燃料を液化器で冷却して液化しているため、冷却のためのエネルギーが必要であり、さらなるエネルギー効率の向上が求められる。

本発明は上記事実を考慮し、エンジンから作用する負圧に依存することなくキャニスタをパージ可能で、エネルギー効率にも優れる燃料タンクシステムを得ることを課題とする。

本発明では、燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料の吸着及び脱離が可能なキャニスタと、前記燃料タンク内の気体から大気成分を分離して燃料タンク外に排出する気体分離機と、前記燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段と、燃料タンクの内圧が第一の所定値以下の負圧になった負圧時の状態でキャニスタに吸着された蒸発燃料を該負圧により燃料タンクに吸い込み可能な第１の状態と、燃料タンクの内圧が第二の所定値以上の正圧になった正圧時の状態で前記気体層の気体を該正圧により前記気体分離機を経由させ気体層の大気成分を気体分離機から外部に排出可能な第２の状態と、を切り替える切替手段と、を有する。

この燃料タンクシステムでは、燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段を有しており、燃料タンクの内圧が第二の所定値以上の正圧になった正圧時の状態では、切替手段が、気体層の気体を、この正圧により気体分離機を経由させ気体層の大気成分を気体分離機から外部に排出可能な第２の状態とする。これにより、燃料タンク内の気体から大気成分が分離されて気体分離機の外部に排出されるので、燃料タンク内の大気成分は少なくなる。

この状態で、燃料タンク内の温度の低下等に起因して、燃料タンクの内圧が下がる。そして、燃料タンクの内圧が第一の所定値以下の負圧になった負圧時の状態では、切替手段が、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、この負圧により燃料タンクに吸い込み可能な第１の状態とする。燃料タンクの負圧がキャニスタに作用するので、キャニスタに吸着された蒸発燃料を脱離（パージ）させて吸引し、燃料タンクに戻すことができる。

しかも、燃料タンク内の正圧時の状態において気体分離機で大気成分を分離して燃料タンク外に排出することで燃料タンク内を負圧にする動作と、燃料タンク内の負圧時の状態においてキャニスタをパージする動作とを繰り返し行うことができる。

このように、本発明では、キャニスタのパージに、気化器等の駆動による蒸発燃料の冷却を必要としないので、蒸発燃料を気化器等で冷却する構成と比較して、エネルギー効率が高い。また、本発明は、自動車の燃費向上にも寄与できる。

本発明において、前記切替手段が、前記燃料タンクに一端側が接続されると共に、中間部分の分岐部により分岐されて他端側がそれぞれ前記キャニスタ及び前記気体分離機に接続された連通配管と、前記気体分離機から大気成分を外部に排出するための排出配管と、前記連通配管の前記分岐部に設けられ、燃料タンクからの気体の排出路を、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通せるキャニスタ側連通路と、前記燃料タンクと前記気体分離機とを連通させる気体分離機側連通路と、に選択的に切換可能な三方弁と、前記燃料タンクから前記気体分離機を経て前記排出配管までの部位に設けられた開閉弁と、を有する構成としてもよい。

この構成では、三方弁によって、燃料タンクからの気体の排出路を、キャニスタ側連通路と気体分離機側連通路のいずれかに切り替える動作と、開閉弁によって、燃料タンクから気体分離機を経て排出配管までの部位を開閉する動作と、を組み合わせることで、第１の状態と第２の状態とを切り替えることが可能である。しかも、燃料タンクから分岐部（三方弁）までの気体の排出路はキャニスタ側連通路と気体分離機側連通路とで共通化され、これらの配管を開閉する弁も三方弁１つで足りるので、構造の簡素化を図ることができる。

本発明は上記構成としたので、エンジンから作用する負圧に依存することなくキャニスタをパージ可能で、エネルギー効率にも優れる。

本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムを給油中の状態で示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムのブロック図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムを空気成分排出時の状態で示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムをキャニスタのパージ時の状態で示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムの第１変形例を示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムの第２変形例を示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の燃料タンクシステムの第３変形例を示す概略構成図である。本発明の第１実施形態及び、その第１変形例の燃料タンクシステムにおいて、燃料タンクの内圧と開閉弁の開閉及び三方弁の切り替えとの関係を示す説明図である。本発明の第１実施形態の第２変形例の燃料タンクシステムにおいて、燃料タンクの内圧と開閉弁の開閉及び三方弁の切り替えとの関係を示す説明図である。本発明の第１実施形態の第２変形例の燃料タンクシステムにおいて、燃料タンクの内圧がＰ４に達する前後の状態での開閉弁の開閉及び三方弁の切り替えの関係を示す説明図である。本発明の第１実施形態の第２変形例の燃料タンクシステムにおいて、燃料タンクの内圧がＰ３に達する前後の状態での開閉弁の開閉及び三方弁の切り替えの関係を示す説明図である。

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。燃料タンクシステム１２の燃料タンク１４は、本実施形態では樹脂製とされている。燃料タンク１４は、全体として、内部に燃料を収容可能な形状（たとえば略直方体の箱状）に形成されている。

燃料タンク１４の下方は、図示しないタンクバンドによって支持されている。このタンクバンドの両端は、フロアパネルの図示しないブラケットに固定されている。これにより、燃料タンク１４がタンクバンドに支持された状態でフロアパネルに取り付けられている。

図１に示すように、燃料タンク１４は、インレットパイプ３２の下部が接続されている。インレットパイプ３２の上端は給油口３６とされている。この給油口３６に給油ガンを差し入れて燃料を燃料タンク１４に導き、給油することができる。なお、燃料タンク１４内の燃料量によっては、インレットパイプ３２にも、燃料の一部が収容される。

燃料タンク１４の上壁１４Ｔには、満タン液位の規制及び燃料の漏れ出し防止を行うバルブ３８が設けられている。燃料タンク１４への給油時に、燃料タンク１４内の燃料が満タン液位に達するまではバルブ３８は開弁されており、燃料タンク１４内の気体が後述するキャニスタ４０に排出されるので、給油を継続して行うことができる。燃料タンク１４内の燃料が満タン液位に達すると、バルブ３８が閉弁され、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０に排出されなくなるので、給油された燃料はインレットパイプ３２内を上昇し、給油ガンに達する。これにより、給油ガンのオートストップ機構が動作し、給油が停止される。

インレットパイプ３２の上端の給油口３６は、フューエルキャップ４２によって開閉されるようになっている。車体のサイドパネル４８には、フューエルキャップ４２のさらに外側にフューエルリッド５０が設けられている。

フューエルリッド５０は、ＥＣＵ３０（図２参照）によって制御されて、ロックあるいはロック解除されようになっている。そして、図示しないフューエルリッドオープナーが操作されるとロック解除され、インレットパイプ３２（給油経路）の上方を開放可能となる。

フューエルキャップ４２は、給油口３６に装着された状態で、インレットパイプ３２をその上方で閉塞しており、インレットパイプ３２への給油ガンのアクセスを制限している。これに対し、フューエルキャップ４２が給油口３６から外されると、インレットパイプ３２の上方が開放され、インレットパイプ３２へのアクセスが可能となる。

車体には、キャップ開閉センサ５２が設けられており、フューエルキャップ４２の開閉状態を検知してＥＣＵ３０にその情報を送るようになっている。同様に、車体には、リッド開閉センサ５４が設けられており、フューエルリッド５０の開閉状態を検知して、ＥＣＵ３０にその情報を送るようになっている。

燃料タンク１４の上方には、キャニスタ４０が配置されている。キャニスタ４０内には、活性炭等により構成された吸着材が収容されている。この吸着材によって、蒸発燃料の吸着及び脱離が可能とされている。

さらに、燃料タンク１４の上方には、気体分離機１６が配置されている。気体分離機１６は、燃料タンク１４から送られた気体（大気成分と蒸発燃料成分の双方を含んだ混合ガス）から大気成分、すなわち蒸発燃料を構成しない成分のみを分離して、排出配管１８から外気（燃料タンクシステム１２の外部）へ排出可能とされている。

燃料タンク１４のバルブ３８からは、連通配管２０の一端側（共通通路２０Ａの一端側）が接続されている。連通配管２０は、途中に設けられた分岐部２０Ｄにより、キャニスタ側連通路２０Ｃと、分離機側連通路２０Ｂの２つに分岐されている。キャニスタ側連通路２０Ｃはキャニスタ４０に接続されている。分離機側連通路２０Ｂは気体分離機１６に接続されている。連通配管２０は、燃料タンク１４からの気体の排出路を構成している。

分岐部２０Ｄには、三方弁２２が設けられている。図２に示すように、三方弁２２は、ＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、後述するタンク内圧センサ７４によって検出された燃料タンク１４の内圧に応じて、燃料タンク１４から排出される気体の経路を、キャニスタ側連通路２０Ｃと分離機側連通路２０Ｂのいずれか一方へ選択的に切り替える。

気体分離機１６の排出配管１８には開閉弁２４が設けられている。図２に示すように、開閉弁２４はＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、タンク内圧センサ７４によって検出された燃料タンク１４の内圧があらかじめ設定された所定の閾値（後述する閾値Ｐ１）を超えると、開閉弁２４を開弁する。これにより、燃料タンク１４から気体分離機１６を経て外気に繋がる気体の流路が大気に開放（外気と連通）され、気体分離機１６で分離された大気成分を排出配管１８を通じて大気に放出可能となるが、閉弁により、この大気成分の大気放出が阻止される。

なお、三方弁２２及び開閉弁２４としては、それぞれ、電気式の開閉弁や機械式の開閉弁の他、電気式と機械式を併用した開閉弁等を用いることが可能である。三方弁２２及び開閉弁２４はいずれも、燃料タンク１４の高圧時に開弁することで過度の内圧上昇を抑制する安全弁として作用させることも可能である。

キャニスタ４０にはさらに、大気開放管６０が設けられている。大気開放管６０の端部は大気開放されている。したがって、三方弁２２がキャニスタ側連通路２０Ｃを連通させると、燃料タンク１４内の気体は、キャニスタ４０を通過し（このときに蒸発燃料は吸着剤に吸着される）、その後、大気に排出される。大気開放管６０は、本発明の排出配管の例である。そして、本発明の切替手段は、連通配管２０、大気開放管６０、三方弁２２及び開閉弁２４を有している。

大気開放管６０にはエアフィルタ６４が設けられており、キャニスタ４０に導入された外気中の異物を除去する。この異物には、空気中の塵や埃等の他、水や泥など、大気開放管６０の流路の断面積を減少させてしまう物質を含む。

燃料タンク１４内には、内部の燃料をエンジンに送出するための燃料ポンプモジュール６６が設けられている。燃料ポンプモジュール６６とエンジンとは燃料供給配管６８で連通されており、燃料ポンプモジュール６６を構成する燃料ポンプ７０の駆動により燃料をエンジンに送出することができる。さらに、燃料ポンプモジュール６６は、液面レベルセンサ７２を備えており、燃料タンク１４内の燃料液位が検知できるようになっている。検知された液位の情報は、ＥＣＵ３０に送られる。

燃料タンク１４の上壁１４Ｔには、タンク内圧センサ７４が設けられている。タンク内圧センサ７４は燃料タンク１４の内圧を検知する。検知された燃料タンク１４の内圧の情報はＥＣＵ３０に送られる。

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。

燃料タンク１４に給油を行う場合、乗員（給油者であってもよい）により、車両のイグニッションがオフにされる。この状態で、フューエルリッドオープナーの操作によりフューエルリッド５０の開放動作が行われると、ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４への給油が行われる状態（本発明の給油時）であると判断する。そして、ＥＣＵ３０は、三方弁２２を制御して、燃料タンク１４とキャニスタ４０とを連通させる。これにより、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０に移動可能となる。また、ＥＣＵ３０は開閉弁２４を閉弁し、気体分離機１６から外気への気体の経路を閉塞する。なお、燃料タンク１４が給油時となっているか否かの判断は、フューエルリッドオープナーの操作や、これに伴うフューエルリッド５０の開放動作に代えて（あるいは併用して）、フューエルキャップ４２が給油口３６から取り外されたことを用いてもよい。

この状態で給油が行われると、給油中は、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０に移動することで（図１に示す矢印Ｆ１参照）、燃料タンク１４内の気体が燃料に置換される。燃料タンク１４内の気体は蒸発燃料を含んでいるが、キャニスタ４０では、気体中の蒸発燃料が吸着剤で吸着されて浄化される。浄化後の気体は大気開放管６０から大気に排出される。

燃料タンク１４内の燃料の液位が上昇してバルブ３８に達すると、気体が燃料タンク１４から排出されなくなるので、燃料がインレットパイプ３２内を上昇する。そして、インレットパイプ３２内の燃料が給油ガンに達すると、給油ガンのオートストップ機構が働き、給油が停止される。

給油が終了すると、フューエルキャップ４２がインレットパイプ３２に装着され、さらにフューエルリッド５０が閉じられる。このようにフューエルリッド５０が閉じられたことがリッド開閉センサ５４で検知されると（さらに必要に応じて、フューエルキャップ４２が装着されたことをキャップ開閉センサ５２で検知してもよい）、ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４への給油が終了したと判断する。

次いで、ＥＣＵ３０は、三方弁２２を制御して気体分離機１６側へ切り換え、燃料タンク１４内と気体分離機１６とを連通させる（燃料タンク１４内とキャニスタ４０との気体の移動経路は閉塞される）。燃料タンク１４では、フューエルキャップ４２によってインレットパイプ３２が閉じられ、さらに開閉弁２４によって排出配管１８も閉じられているので、燃料タンク１４内の蒸発燃料を外部に排出することなく燃料タンク１４内の閉じ込める構造（いわゆる密閉タンク）を構成することができる。

給油時以外では、たとえば周囲の温度変化等に起因して燃料タンク１４の内圧が変化する。ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４の内圧に応じて、以下に示すように三方弁２２及び開閉弁２４を制御する。なお、三方弁２２及び開閉弁２４を制御するにあたっては、図８にも示すように、燃料タンク１４の内圧が正圧の場合として、大気圧よりも高い所定の閾値Ｐ１と、大気圧よりは高く閾値Ｐ１よりも低い閾値Ｐ２とが設定されている（この場合、大気圧＜Ｐ２＜Ｐ１の関係となる）。閾値Ｐ１が、本発明における「第二の所定値」に該当する。

同様に、燃料タンク１４の内圧が負圧の場合として、大気圧よりも低い所定の閾値Ｐ３と、大気圧よりは低く閾値Ｐ３よりは高い閾値Ｐ４があらかじめ設定されている（この場合、Ｐ３＜Ｐ４＜大気圧の関係となる）。閾値Ｐ３が、本発明における「第一の所定値」に該当する。なお、図８において、実線は、燃料タンク１４の内圧に応じた開閉弁２４の状態の変化（開又は閉）を示している。また、破線は、同じく燃料タンク１４の内圧に応じた三方弁２２の状態の変化（燃料タンク１４を気体分離機１６とキャニスタ４０のどちらと連通させるか）を示している。

まず、燃料タンク１４内の温度が上昇すると、燃料タンク１４の内圧が高くなる。燃料タンク１４の内圧が正圧、すなわち大気圧よりも高くなっている状態では、ＥＣＵ３０は、三方弁２２を気体分離機１６側へ切り換え、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０には流れないようにする。また、ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４の内圧が上記した閾値Ｐ１以上になるまでは、開閉弁２４を閉弁しておく。

燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１（第二の所定値）以上になると、ＥＣＵ３０は、図３に示すように、開閉弁２４を開弁する。これにより、燃料タンクシステム１２は第２の状態となる。燃料タンク１４内の気体が気体分離機１６に流れ（図３の矢印Ｆ２参照）、気体分離機１６で分離された大気成分を有する気体（蒸発燃料成分は含まない）は、燃料タンクシステム１２の外部に排出される（図３の矢印Ｆ３参照）。実質的に、燃料タンク１４内の上部の気体層を構成している気体の量が減るので、燃料タンク１４の内圧は低下する。

ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４の内圧が低下して閾値Ｐ２に達するまでは、開閉弁２４の開弁状態を維持する。このため、燃料タンク１４内に存在している大気成分を有する気体は、引き続き燃料タンクシステム１２の外部に排出される。そして、燃料タンク１４の内圧が低下して閾値Ｐ２以下になると、ＥＣＵ３０は開閉弁２４を閉弁する。

このように、燃料タンク１４の内圧が正圧の場合には、燃料タンク１４内に存在する気体の大気成分を燃料タンクシステム１２の外部に排出するので、燃料タンク１４の内圧低減を図ることができる。

この状態で、燃料タンク１４内の温度が低下すると、燃料タンク１４内の気体（大気成分）は少なくなっているので、燃料タンク１４の内圧がさらに低下して負圧になる。

燃料タンク１４の内圧が上記した閾値Ｐ３（第一の所定値）以下になると、ＥＣＵ３０は、図４に示すように、三方弁２２を制御してキャニスタ４０側へ切り換え、燃料タンク１４の内部とキャニスタ４０とを連通させる。これにより、燃料タンクシステム１２は第１の状態となる。燃料タンク１４の内部は負圧になっているので、この負圧がキャニスタ４０に作用する。キャニスタ４０では、給油時に吸着された蒸発燃料が吸着剤に吸着されているが、この蒸発燃料が吸着剤から脱離され、燃料タンク１４内へ移動する（図４の矢印Ｆ４参照）。すなわち、キャニスタ４０は、燃料タンク１４の負圧によってパージされることになる。なお、キャニスタ４０のパージ時には、大気開放管６０を通って大気がキャニスタ４０に導入される。

燃料タンク１４の内圧が上昇して閾値Ｐ４に達すると、ＥＣＵ３０は、再び三方弁２２を気体分離機１６側に切り換え、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０には流れないようにする。

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の正圧時に、燃料タンク１４内に存在している大気成分を外部に排出することで、実質的な燃料タンク１４内の気体分子量を少なくしている。そして、燃料タンク１４内に負圧を生じさせ、この負圧をキャニスタ４０に作用させてキャニスタ４０をパージすることで、エンジンから作用する負圧に依存することなく、キャニスタ４０をパージできる。キャニスタ４０のパージのためにエンジンを駆動する（あるいはエンジン回転数を上昇させる）必要がないので、エネルギー効率にも優れ、燃費が向上する。

特に、本実施形態では、このように燃料タンク１４内の大気成分を少なくしていない構成と比較して、燃料タンク１４の負圧時に、燃料タンク１４内、すなわち燃料タンクシステム１２に外部から導入可能な気体の量が多くなる。そして、より多くの大気を導入することで、キャニスタ４０をパージする能力が向上する。

しかも、キャニスタ４０のパージ時に燃料タンク１４内には大気が導入されるが、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１に達したときに、気体分離機１６により大気成分が蒸発燃料成分から分離されて外部に排出される。このように、燃料タンク１４内の大気成分を少なくすることで、燃料タンク１４内に、再び負圧状態が生じやすくなる。そして、燃料タンク１４内を再び負圧状態にすることで、キャニスタ４０から蒸発燃料を繰り返し脱離しキャニスタ４０をパージすることが可能となる。

なお、開閉弁２４を開弁するための燃料タンク１４の内圧の条件としては、原理的には、燃料タンク１４の内圧が負圧から上昇して大気圧になった状態を用いることも可能である。この場合、図８示すグラフでは、実質的にＰ１＝大気圧となる。同様に、三方弁２２を気体分離機１６側からキャニスタ４０側に切り替えるための燃料タンク１４の内圧の条件としても、原理的には、燃料タンク１４の内圧が正圧から下降して大気圧になった状態を用いることも可能である。この場合、図８に示すグラフでは、実質的にＰ２＝大気圧となる。

しかし、実際には、大気圧は、周囲の温度や高度（海面からの高さ）等に依存して変化する。したがって、想定される最高の大気圧よりも閾値Ｐ１を高く設定することで、たとえば大気圧が高い状態でも、燃料タンク１４の内圧が確実に大気圧よりも高い状態で開閉弁２４を開弁できる。また、想定される最低の大気圧よりも閾値Ｐ２を低く設定することで、たとえ大気圧が低い状態でも、燃料タンク１４の内圧が確実に大気圧よりも低い状態で三方弁２２を気体分離機１６側からキャニスタ１４側へ切り替えることができる。

また開閉弁２４を閉弁するための燃料タンク１４の内圧の条件としては、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１以上の状態から下降して閾値Ｐ１になった状態を用いることが可能である。この場合、実質的にＰ２＝Ｐ１となる。

しかし、開閉弁２４の開弁状態では燃料タンク１４の内圧が低下する。したがって、Ｐ２＝Ｐ１とすると、開閉弁２４の開弁後の短時間で燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１に低下し、開閉弁２４を閉弁することになる。これに対し、本実施形態のように、閾値Ｐ１よりも低い閾値Ｐ２を設定し、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ２に下降したときに開閉弁２４を閉じるようにすれば、より長時間にわたって開閉弁２４の開弁状態を維持し、気体分離機１６によって大気成分を分離する時間を長く確保することができる。

同様に、三方弁２２をキャニスタ４０側から気体分離機１６側へ切り替えるための燃料タンク１４の内圧の条件としても、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ２以下の状態から上昇して閾値Ｐ２となった状態を用いることが可能である。この場合、実質的にＰ４＝Ｐ３となる。

しかし、三方弁２２をキャニスタ４０側としている状態では、燃料タンク１４の内圧が上昇する。したがって、Ｐ４＝Ｐ３とすると、三方弁２２をキャニスタ４０側に切り替えた後の短時間で燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ３に上昇し、三方弁２２を気体分離機１６側に切り替えることになる。これに対し、本実施形態のように、閾値Ｐ３よりも高い閾値Ｐ４を設定し、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ４に上昇したときに三方弁２２をキャニスタ４０側から気体分離機１６側に切り替えるようにしたことで、より長時間にわたって燃料タンク１４とキャニスタ４０とが連通された状態を維持し、キャニスタ４０をパージする時間を長く確保することができる。

なお、上記では、開閉弁２４が排出配管１８に設けられている例を挙げているが、開閉弁２４の位置はこれに限定されず、燃料タンク１４から共通通路２０Ａ、分離機側通路２０Ｂを経て排出配管１８に至る配管（本発明における「分離用配管」）に設けられていればよい。たとえば、図５に示す第１変形例の燃料タンクシステム１１２のように、分岐部２０Ｄから気体分離機１６までの分離機側連通路２０Ｂに設けられていてもよい。第１変形例の構成においても、開閉弁２４の開閉制御を図１〜図４に示した燃料タンクシステム１２と同様に行えばよい。

さらに、図６に示す第２変形例の燃料タンクシステム１２２のように、バルブ３８から分岐部２０Ｄまでの共通流路２０Ａに設けられていてもよい。この燃料タンクシステム１２２では、図８に示した開閉弁２４及び三方弁２２の状態変化に代えて、図９Ａに示す状態変化を適用できる。

すなわち、燃料タンク１４内の温度が上昇し燃料タンク１４の内圧が高くなると、ＥＣＵ３０は、遅くとも燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１（第二の所定値）に達する前に三方弁２２を気体分離機１６側へ切り替えると共に、開閉弁２４を閉弁しておく。

燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１以上になると、ＥＣＵ３０は、開閉弁２４を開弁する。これにより、燃料タンクシステム１２２は第２の状態となる。燃料タンク１４内の気体が気体分離機１６に流れ、分離された気体（大気成分）が燃料タンクシステム１２に外部に排出されるため、燃料タンク１４の内圧は低下する。

ＥＣＵ３０は、燃料タンク１４の内圧が低下して閾値Ｐ２に達するまでは、開閉弁２４の開弁状態を維持するため、燃料タンク１４内の気体（大気成分）は、引き続き燃料タンクシステム１２の外部に排出される。そして、燃料タンク１４の内圧が低下して閾値Ｐ２以下になると、ＥＣＵ３０は開閉弁２４を閉弁する。ここまでの開閉弁２４及び三方弁２２の状態変化は、図８に示したものと略同様である。

この状態で、燃料タンク１４内の温度低下により、燃料タンク１４の内圧がさらに低下して負圧になる。そして、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ３（第一の所定値）以下になると、ＥＣＵ３０は、三方弁２２をキャニスタ４０側へ切り換え、さらに開閉弁２４を開弁して、燃料タンク１４の内部とキャニスタ４０とを連通させる。これにより、燃料タンクシステム１２２は第１の状態となる。

燃料タンク１４の内部の負圧がキャニスタ４０に作用するので、キャニスタ４０の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料が吸着剤から脱離され、燃料タンク１４内へ移動する（キャニスタ４０が燃料タンク１４の負圧によってパージされる）。なお、図９Ｃに示すように、燃料タンク１４内の圧力が閾値Ｐ３に達するより前の段階で三方弁２２をキャニスタ４０側へ切り替えておき（開閉弁２４は閉弁状態を維持している）、燃料タンク１４内の圧力が閾値Ｐ３に達した状態で開閉弁２４を開弁してもよい。

燃料タンク１４の内圧が上昇して閾値Ｐ４に達すると、ＥＣＵ３０は、開閉弁２４を閉弁し、さらに三方弁２２を気体分離機１６側に切り換える。これにより、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０には流れないようにする。なお、図９Ｂに示すように、燃料タンク１４の内圧が上昇した閾値Ｐ４に達すると、まず、開閉弁２４を閉弁して、燃料タンク１４内の気体がキャニスタ４０に流れないようにした後、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ４よりも上昇した段階で三方弁２２を気体分離機１６側に切り替えてもよい。

なお、三方弁２２が、分離機側連通配管２０Ｂとキャニスタ側連通路２０Ｃの双方を閉塞可能であれば、開閉弁２４を省略してもよい。この場合、実質的に、三方弁２２が開閉弁２４を兼ねることになる。

さらに、上記では、一端側が燃料タンク１４の内部（バルブ３８）と接続され、分岐部２０Ｄを経て他端側がキャニスタ４０及び気体分離機１６にそれぞれ接続された連通配管２０を有する構造の燃料タンクシステム１２を挙げている。このような連通配管２０では、燃料タンク１４とキャニスタ４０との間の配管と、燃料タンク１４と気体分離機１６との間の配管が部分的に共通化されているので、部品点数が少なくなる。もちろん、燃料タンク１４とキャニスタ４０との間の配管と、燃料タンク１４と気体分離機１６との間の配管をそれぞれ別々に設けてもよい。この場合には、それぞれの配管に、ＥＣＵ３０で開閉制御される開閉弁を設ければよい。

いずれの構成であっても、キャニスタ４０をパージするために、エンジンの負圧をキャニスタ４０に作用させる必要はない。たとえば、ハイブリッド車等では、エンジンの駆動時間が短くなることが想定されるが、このようにエンジンの駆動時間が短い自動車であっても、キャニスタ４０から蒸発燃料をより確実に脱離する（パージする）ことが可能となる。

また、エンジンの負圧によりキャニスタ４０から蒸発燃料を脱離すると、キャニスタ４０で脱離された蒸発燃料がエンジンでの燃料に用いられるため、いわゆる空燃費（燃料に対する空気の比率）が変化するおそれがあるが、上記実施形態では、キャニスタ４０で脱離された蒸発燃料はエンジンでの燃料には用いられないので、空燃費が変化しない。

もちろん、本発明では、エンジンの負圧を併用してキャニスタ４０からの蒸発燃料の脱離（パージ）を行う構成の燃料タンクシステムを排除するものではない。すなわち、図７に示す第３変形例の燃料タンクシステム１３２のように、エンジンの負圧を作用させる負圧配管８２をキャニスタ４０に接続すると共に、負圧配管に開閉弁８４を設けた構成としてもよい。この構成では、たとえば、燃料タンク１４の負圧が充分でない場合等や、より確実にパージを行う必要がある場合等に、開閉弁８４を開弁し、エンジンの負圧をキャニスタ４０に作用させるようにすればよい。

本発明では、燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料の吸着及び脱離が可能なキャニスタと、前記燃料タンク内の気体から大気成分を分離して燃料タンク外に排出する気体分離機と、前記燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段と、前記燃料タンクへの給油時には燃料タンクと前記キャニスタとを連通させ、燃料タンクへの非給油時には、燃料タンクの内圧が第一の所定値以下の負圧になった負圧時の状態でキャニスタに吸着された蒸発燃料を該負圧により燃料タンクに吸い込み可能な第１の状態と、燃料タンクの内圧が第二の所定値以上の正圧になった正圧時の状態で前記気体層の気体を該正圧により前記気体分離機を経由させ気体層の大気成分を気体分離機から外部に排出可能な第２の状態と、を切り替える切替手段と、を有する。

この燃料タンクシステムでは、燃料タンクへの給油時には、切替手段が、燃料タンクとキャニスタとを連通させる。これにより、燃料タンク内の気体はキャニスタに移動可能となる。
この燃料タンクシステムでは、燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段を有しており、燃料タンクへの非給油時に、燃料タンクの内圧が第二の所定値以上の正圧になった正圧時の状態では、切替手段が、気体層の気体を、この正圧により気体分離機を経由させ気体層の大気成分を気体分離機から外部に排出可能な第２の状態とする。これにより、燃料タンク内の気体から大気成分が分離されて気体分離機の外部に排出されるので、燃料タンク内の大気成分は少なくなる。

Claims

燃料を収容する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の蒸発燃料の吸着及び脱離が可能なキャニスタと、
前記燃料タンク内の気体から大気成分を分離して燃料タンク外に排出する気体分離機と、
前記燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段と、
燃料タンクの内圧が第一の所定値以下の負圧になった負圧時の状態でキャニスタに吸着された蒸発燃料を該負圧により燃料タンクに吸い込み可能な第１の状態と、燃料タンクの内圧が第二の所定値以上の正圧になった正圧時の状態で前記気体層の気体を該正圧により前記気体分離機を経由させ気体層の大気成分を気体分離機から外部に排出可能な第２の状態と、を切り替える切替手段と、
を有する燃料タンクシステム。
前記切替手段が、
前記燃料タンクに一端側が接続されると共に、中間部分の分岐部により分岐されて他端側がそれぞれ前記キャニスタ及び前記気体分離機に接続された連通配管と、
前記気体分離機から大気成分を外部に排出するための排出配管と、
前記連通配管の前記分岐部に設けられ、燃料タンクからの気体の排出路を、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通せるキャニスタ側連通路と、前記燃料タンクと前記気体分離機とを連通させる気体分離機側連通路と、に選択的に切換可能な三方弁と、
前記燃料タンクから前記気体分離機を経て前記排出配管までの部位に設けられた開閉弁と、
を有する請求項１に記載の燃料タンクシステム。