JP2014020268A - 燃料タンクシステム - Google Patents

Abstract

【課題】気体分離機を用いた気体分離を行うと共に、燃料タンクの容量低下を抑制できる燃料タンクシステムを得る。
【解決手段】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の吸着材で吸着される。三方切替弁２６、２８を気体送出状態として燃料ポンプ７０を駆動することで、燃料タンク１４内の気体を気体分離機１６に導入し、気体分離機１６により大気成分を分離して排出し、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。
【選択図】図１

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には、分離膜によって燃料蒸気を空気リッチ成分と燃料蒸気リッチ成分とに分離する分離膜モジュールを備え、コンプレッサを用いて膜分離の駆動力を得る構成が記載されている。

特開２００２−１２２０４６号公報

ところで、コンプレッサ等を用いると、コンプレッサの駆動により所望のタイミングで気体を気体分離機に導入し気体分離を行うことが可能である。しかしながら、燃料タンクの外部にコンプレッサを配置する新たなスペースを確保することが難しく、コンプレッサを配置するための燃料タンクの一部を縮小化すると、燃料タンクの容量低下を招くおそれがある。

本発明は上記事実を考慮し、気体分離機を用いた気体分離を行うと共に、燃料タンクの容量低下を抑制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、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可能な気体分離機と、前記燃料タンク内の流体を外部に送出するためのポンプと、前記ポンプへ流入する流体を前記燃料タンク内の燃料と気体とのいずれか一方に切り替える第１切替部材と、前記ポンプから送出される流体の送出先をエンジンと前記気体分離機のいずれか一方に切り替える第２切替部材と、を有する。

この燃料タンクシステムでは、第１切替部材により、ポンプへ流入する流体を燃料タンク内の燃料とし、第２切替部材により、ポンプから送出される流体の送出先をエンジンとすれば、ポンプ駆動により燃料タンク内の燃料をエンジンに送出できる。

また、第１切替部材により、ポンプへ流入する流体を燃料タンク内の気体とし、第２切替部材により、ポンプから送出される流体の送出先を気体分離機とすれば、ポンプ駆動により燃料タンク内の気体（蒸発燃料と大気成分とを含む）を気体分離機に送出できる。これにより、燃料タンク内の気体層の気体が気体分離機に移動し、燃料タンク内の気体は少なくなる。気体分離機では、蒸発燃料と大気成分とが分離される。

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り、負圧になると、キャニスタにこの負圧を作用させることで、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。

このように、第１切替部材及び第２切替部材を適切に切り替え、所望のタイミングでポンプを駆動することで、気体分離機による気体分離を行うことが可能である。

しかも、燃料タンクの外部にコンプレッサを配置する必要がないので、燃料タンクの容量低下を抑制できる。燃料タンク内の燃料をエンジンに送出するポンプが、燃料タンク内の気体を気体分離機に送出する作用も兼ねているので、あらたにポンプを設ける必要がなく、この点においても、燃料タンクの容量低下を抑制できる。

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、前記第１切替部材が、前記燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置する気体吸引口を有する。

気体吸引口が燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置しているので、気体吸引口からの燃料吸引を抑制できる。

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、前記第１切替部材が前記燃料を前記ポンプへ流入させるときは前記第２切替部材による流体の送出先を前記エンジンとし、前記第１切替部材が前記気体を前記ポンプへ流入させるときは前記第２切替部材による流体の送出先を前記気体分離機とするように第１切替部材と第２切替部材とを連動させる制御装置、を有する。

燃料タンク内の燃料はエンジンに送出され、燃料タンク内の気体は気体分離機に送出される。したがって、制御装置により、第１切替部材及び第２切替部材を制御することで、エンジンへの燃料送出と、気体分離機への気体送出とを確実に行うことが可能になる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記気体分離機に設けられ、気体分離機内を、前記燃料タンクからの気体が導入される気体導入室と、該気体導入室に導入された気体から大気成分を分離すると共に該気体導入室と分離後気体室とに分ける分離膜と、前記分離後気体室を大気開放する大気開放管と、前記大気開放管に設けられ前記燃料タンク内の気体が前記気体分離機に送出されている状態では開弁されるように前記制御装置で制御される大気開放弁と、を有する。

気体分離機には、燃料タンク内の気体が、まず気体導入室に導入される。そして、大気成分は、分離膜を通過し分離後気体室に移動する。このように、分離膜を用いた構成により、燃料タンク内の気体から大気成分を確実に分離できる。

大気開放弁は、燃料タンク内の気体が気体分離機に送出されている状態で開弁されるので、大気開放管を通じて分離後気体室を大気開放で気体分離機で分離された大気成分を大気に放出することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記燃料タンクのタンク内圧を検知するタンク内圧センサと、前記燃料タンクの上部の気体層と前記キャニスタとを連通する連通配管と、前記連通配管に設けられ前記タンク内圧センサで検知された前記タンク内圧があらかじめ設定された負圧閾値以下の状態で前記制御装置により開弁される制御弁と、を有する。

タンク内圧があらかじめ設定された負圧閾値以下の状態で、制御弁が制御装置により開弁されるので、燃料タンク内の負圧をキャニスタに確実に作用させてキャニスタをパージできる。

本発明は上記構成としたので、気体分離機を用いた気体分離を行うと共に、燃料タンクの容量低下を抑制できる。

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エンジンへ燃料を送出している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２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。

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には、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ＦＦ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ＦＦ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。

燃料タンクシステム１２には、燃料タンク１４に繋がるキャニスタ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剤が収容されている。この吸着剤によって、蒸発燃料の吸着及び脱離が可能とされている。

さらに、燃料タンクシステム１２には、燃料タンク１４に繋がる気体分離機１６が配置されている。気体分離機１６内には、分離膜１６Ｆが備えられており、この分離膜１６Ｆによって、気体分離機１６内が、気体導入室１６Ｇと分離後気体室１６Ｃとに区画されている。分離膜１６Ｆの両側に生じた空気成分の圧力差で、気体導入室１６Ｇ内の蒸発燃料を含む気体から大気成分のみが分離膜１６Ｆを通過して分離後気体室１６Ｃに移動する。このようにして、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可能である。

気体分離機１６の分離後気体室１６Ｃには大気開放管１８が接続されている。大気開放管１８には、ＥＣＵ３０によって開閉制御される大気開放弁２４が設けられている。大気開放弁２４を開弁することで、大気開放管１８を通じて、分離後気体室１６Ｃを大気開放できる。

燃料タンク１４のバルブ３８には、連通配管２０の一端側が接続されている。連通配管２０の他端側は、キャニスタ４０に接続されている。連通配管２０には、ＥＣＵ３０によって開閉制御される開閉制御弁２２が設けられている。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、開閉制御弁２２が開閉される。

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、開閉制御弁２２が開弁されると、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は、燃料タンク１４内の流体（燃料及び気体）にポンプ圧を作用させて外部に送出可能な燃料ポンプ７０を有している。

燃料ポンプ７０の導入口７０Ａには、導入配管７６の一端が接続されている。導入配管７６の他端側は、燃料導入配管７６Ｆと気体導入配管７６Ａとに分岐されている。すなわち、燃料導入配管７６Ｆと気体導入配管７６Ａが合流部７６Ｊで合流され、燃料ポンプ７０の導入口７０Ａに接続される構造である。

燃料導入配管７６Ｆの端部には、燃料タンク１４内で下壁１４Ｂの近傍に配置される燃料吸引口８０Ｆとされている。気体導入配管７６Ａの端部は、燃料タンク１４内で上壁１４Ｔの近傍、特に満タン液位ＦＦよりも上方に配置される気体吸引口８０Ａとされている。

合流部７６Ｊには、三方切替弁２６が設けられている。三方切替弁２６は、ＥＣＵ３０により、導入口７０Ａと連通される配管を燃料導入配管７６Ｆと気体導入配管７６Ａとで選択的に切り替えるように制御される。これにより、燃料ポンプ７０に導入される流体が、燃料と気体のいずれか一方になる。

燃料ポンプ７０の排出口７０Ｂには、排出配管７８の一端が接続されている。排出配管７８は分岐部７８Ｆにおいて、分離機側排出配管７８Ｄとエンジン側排出配管７８Ｅとに分岐されている。分離機側排出配管７８Ｄは気体分離機１６に接続され、エンジン側排出配管７８Ｅは図示しないエンジン（又はエンジンに燃料を供給するための部材）に接続されている。

分岐部７８Ｆには三方切替弁２８が設けられている。三方切替弁２８は、ＥＣＵ３０により、排出口７０Ｂと連通される配管を分離機側排出配管７８Ｄとエンジン側排出配管７８Ｅとで選択的に切り替えるように制御される。これにより、燃料ポンプ７０から排出される流体の排出先が、気体分離機１６とエンジンのいずれか一方になる。

本実施形態では、三方切替弁２６と三方切替弁２８とが連動するようにＥＣＵ３０で制御される。具体的には、三方切替弁２６が燃料導入配管７６Ｆ側になっているときには、三方切替弁２８はエンジン側排出配管７８Ｅに切り替えられ、燃料タンク１４内の燃料をエンジンに送出可能な状態（燃料送出状態、図３参照）となる。この状態では、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。

これに対し、三方切替弁２６が気体導入配管７６Ａ側になっているときは、三方切替弁２８は気体分離機１６側に切り替えられ、燃料タンク１４内の気体を気体分離機１６に送出可能な状態（気体送出状態、図４参照）となる。この状態では、燃料ポンプ７０の駆動により気体を気体分離機１６に送出することができる。

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。

なお、開閉制御弁２２、三方切替弁２６、２８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。開閉制御弁２２は、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。

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（給油時）であると判断する。そして、ＥＣＵ３０は、開閉制御弁２２を開弁して、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、三方切替弁２６、２８を燃料送出状態にするが、燃料ポンプ７０は駆動しないので、燃料タンク１４内の燃料が不用意にエンジンに送出されることはない。さらに、ＥＣＵ３０は大気開放弁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、満タン液位ＦＦとなり、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、図３に示すように開閉制御弁２２を閉弁する。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内に閉じ込める構造（いわゆる密閉タンク）を構成することができる。

三方切替弁２６、２８は燃料送出状態を維持し、燃料タンク１４とエンジンとが連通されている。したがって、通常走行中は、燃料ポンプ７０の駆動により、燃料タンク１４内の燃料をエンジンに送出することが可能である。ただし、ハイブリッド車では、通常走行中であってもエンジンは停止されていることもある。この場合は、燃料ポンプ７０を駆動する必要はない。

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、エンジンが駆動されていない状態で、燃料タンク１４の内圧に応じて、以下に示すように三方切替弁２６、２８、大気開放弁２４及び開閉制御弁２２を制御する。なお、この制御にあたっては、図６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）。

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（本発明における負圧閾値）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）。なお、図６において、実線は、燃料タンク１４の内圧に応じた三方切替弁２６、２８の状態の変化（燃料送出状態又は気体送出状態）を示している。また、破線は、同じく燃料タンク１４の内圧に応じた開閉制御弁２２の状態の変化（燃料タンク１４とキャニスタ４０とを連通されているか否か）を示している。さらに二点鎖線は、後述するように強制的な気体分離を行う場合を示している。

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、開閉制御弁２２を閉弁状態に維持し、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、三方切替弁２６、２８を燃料送出状態としておく。

エンジンが駆動していない状態で、燃料タンク１４の内圧が閾値Ｐ１以上になると、ＥＣＵ３０は、図４に示すように、三方切替弁２６、２８を気体送出状態とする。さらに、大気開放弁２４を開弁する。

そして、ＥＣＵ３０は燃料ポンプ７０を駆動する。燃料タンク１４内の気体が加圧されて、気体分離機１６の気体導入室１６Ｇに導入される（図４の矢印Ｆ２参照）。気体吸引口８０Ａは、満タン液位ＦＦよりも上方に配置されているので、気体吸引口８０Ａから燃料が流入することが抑制されている。

そして、気体分離機１６では、分離膜１６Ｆの両側で圧力差が生じ、気体から大気成分が分離される。分離された大気成分（蒸発燃料成分は含まない）は、大気開放管１８から大気中に排出される（図４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、三方切替弁２６、２８の気体送出状態を維持する（大気開放弁２４も開弁し続ける）。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、三方切替弁２６、２８を燃料送出状態とし、さらに、大気開放弁２４を閉弁する。

このように、本実施形態の燃料タンクシステム１２では、燃料タンク１４内の気体を、燃料ポンプ７０の駆動により加圧して気体分離機１６に送っている。したがって、燃料ポンプ７０による加圧を行うことなく、燃料タンク１４内の気体が気体分離機１６に導入される構成と比較して、分離膜１６Ｆの両側（気体導入室１６Ｇと分離後気体室１６Ｃの間）の差圧をより大きくすることが可能であり、高い分離効率を得ることが可能である。

しかも、本実施形態では、三方切替弁２６、２８を気体送出状態とし（大気開放弁２４も開弁し）、燃料ポンプ７０を駆動すれば、燃料タンク１４のタンク内圧によらずに、燃料タンク１４内の気体を気体分離機１６に導入することも可能である。たとえば、図６に一点鎖線で示すように、燃料タンク１４のタンク内圧が、上記した閾値Ｐ１に達していない状態であっても、燃料タンク１４内の気体を気体分離機１６に導入して強制的な気体分離を行うと共に、燃料タンク１４のタンク内圧を低下させることが可能である。すなわち、気体分離機１６を用いて気体分離を行う時機の制限が少ない。

このように、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の外部に排出することで、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以下になると、ＥＣＵ３０は、図５に示すように、三方切替弁２６、２８を燃料送出状態に切り替える。さらに、ＥＣＵ３０は、開閉制御弁２２を開弁し、燃料タンク１４とキャニスタ４０とを連通させる。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５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、再び開閉制御弁２２を閉弁し、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への給油時には、短時間で大量に生じる蒸発燃料を含んだ気体をキャニスタ４０に送ることで、キャニスタ４０の吸着剤を用いて蒸発燃料を吸着している。また、燃料タンク１４の正圧時には、気体分離機１６を用いて、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。このように、キャニスタ４０と気体分離機１６とを、燃料タンクシステム１２の状態に応じて適切に使い分けることで、蒸発燃料の効率的な処理を可能にしている。

そして、気体分離機１６を用いて燃料タンク１４内に生じさせた負圧をキャニスタ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る。

しかも、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。このように、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。

また、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。

特に、本実施形態では、燃料ポンプ７０の駆動により、燃料タンク１４内の気体を加圧して気体分離機１６に導入しているので、気体分離機１６の分離膜１６Ｆの両側で生じる差圧が、このように燃料ポンプ７０で加圧しない構成と比較して、大きい。このため、気体分離機１６における分離効率が高くなる。

しかも、本実施形態では、このように燃料タンク１４内の気体を加圧して気体分離機１６に導入するために、燃料ポンプ７０を用いており、加圧のための新たな部材（コンプレッサ等）を必要としない。コンプレッサを用いた構成では、コンプレッサを燃料タンク１４の外部に排出するため、その分、燃料タンク１４の容量を大きく確保することが難しくなる。本実施形態では、加圧のための新たな部材が不要なので、燃料タンク１４の容量を大きく確保することが可能である。

なお、三方切替弁２６、２８を液体送出状態から気体送出状態に切り替え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６に示すグラフでは、実質的にＰ１＝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、三方切替弁２６、２８を液体送出状態から気体送出状態に切り替えることができる。

なお、このように閾値Ｐ１を高く設定すると、タンク内圧が閾値Ｐ１に達する機会が減るので、その分、閾値Ｐ１をトリガーとして燃料タンク１４の気体を気体分離機１６に導入する機会は少なくなる。このような場合であっても、燃料ポンプ７０の駆動により、強制的に燃料タンク１４内の気体を気体分離機１６に導入して気体分離を行い、燃料タンク１４のタンク内圧を低下させることが可能となる。

図７には、本発明の第２実施形態の燃料タンクシステム９２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、第１実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、燃料タンクシステムの全体構成は第１実施形態と略同一とされているが、三方切替弁２８と気体分離機１６の間の配管に、気液分離機９４が設けられている。気液分離機は、液体と気体とが混在した流体から、液体成分を分離することが可能である。

三方切替弁２６、２８が気体排出状態のとき、燃料タンク１４から気体分離機へ導入される流体は、燃料タンク１４内において、燃料液面よりも上方に存在している気体である。しかし、何らかの下人により、この流体中に、液体成分の燃料が混在してしまった場合には、気液分離機９４により、液体成分の燃料を分離できる。分離された液体燃料は、そのまま流下し、燃料タンク１４に戻る。そして、気体成分のみが気体分離機１６に導入される。

このように、第２実施形態では、気体分離機１６に液体が導入されることを抑制でき、気体分離機１６における気体分離能力を維持することが可能である。

上記以外は、第２実施形態の燃料タンクシステム９２は、第１実施形態の燃料タンクシステム１２と同様の作用効果を奏する。

上記したいずれの実施形態の構成であっても、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、エンジンの負圧を作用させる負圧配管をキャニスタ４０に接続すると共に、負圧配管に開閉弁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。

１２ 燃料タンクシステム
１４ 燃料タンク
１６ 気体分離機
１６Ｆ 分離膜
１６Ｇ 気体導入室
１６Ｃ 分離後気体室
１８ 大気開放管
２０ 連通配管
２２ 開閉制御弁
２４ 大気開放弁
２６ 三方切替弁（第１切替部材）
２８ 三方切替弁（第２切替部材）
３０ ＥＣＵ（制御装置）
４０ キャニスタ
６６ 燃料ポンプモジュール
７０ 燃料ポンプ（ポンプ）
７４ タンク内圧センサ
７６ 導入配管（第１切替部材）
７８ 排出配管（第２切替部材）
８０Ａ 気体吸引口
９２ 燃料タンクシステム

Claims (5)

1. 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可能な気体分離機と、
   前記燃料タンク内の流体を外部に送出するためのポンプと、
   前記ポンプへ流入する流体を前記燃料タンク内の燃料と気体とのいずれか一方に切り替える第１切替部材と、
   前記ポンプから送出される流体の送出先をエンジンと前記気体分離機のいずれか一方に切り替える第２切替部材と、
   を有する燃料タンクシステム。
2. 前記第１切替部材が、前記燃料タンクの満タン液位よりも上方に位置する気体吸引口を有する請求項１に記載の燃料タンクシステム。
3. 前記第１切替部材が前記燃料を前記ポンプへ流入させるときは前記第２切替部材による流体の送出先を前記エンジンとし、前記第１切替部材が前記気体を前記ポンプへ流入させるときは前記第２切替部材による流体の送出先を前記気体分離機とするように第１切替部材と第２切替部材とを連動させる制御装置、
   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. 前記気体分離機に設けられ、気体分離機内を、前記燃料タンクからの気体が導入される気体導入室と、該気体導入室に導入された気体から大気成分を分離すると共に該気体導入室と分離後気体室とに分ける分離膜と、
   前記分離後気体室を大気開放する大気開放管と、
   前記大気開放管に設けられ前記燃料タンク内の気体が前記気体分離機に送出されている状態では開弁されるように前記制御装置で制御される大気開放弁と、
   を有する請求項３に記載の燃料タンクシステム。
5. 前記燃料タンクのタンク内圧を検知するタンク内圧センサと、
   前記燃料タンクの上部の気体層と前記キャニスタとを連通する連通配管と、
   前記連通配管に設けられ前記タンク内圧センサで検知された前記タンク内圧があらかじめ設定された負圧閾値以下の状態で前記制御装置により開弁される制御弁と、
   を有する請求項３又は請求項４に記載の燃料タンクシステム。

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