JP2018091255A - 密閉タンクシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】液状の燃料が密閉弁を通してキャニスタに到達することのない密閉タンクシステム11を提供する。【解決手段】密閉タンクシステム11は、燃料タンク13と、燃料タンク13で生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタ15と、燃料タンク13の室内であって蒸発燃料排出通路37に介在するように設けられ、燃料液面が所定の満タン液位RA_fullに達すると蒸発燃料排出通路37を閉止する動作を行う満タン規制弁39と、蒸発燃料排出通路37を開放又は閉止する動作を行う密閉弁45と、燃料残量RAを検出する燃料残量センサ36と、密閉弁45を開放又は閉止させる制御を行う制御部65と、を備える。制御部65は、エンジンの作動中に燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAが所定の燃料残量閾値RA_thを超える場合に、密閉弁45を開放させる制御を禁止する。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクで生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタとの連通路に密閉弁を備えた密閉タンクシステムに関する。
例えば特許文献1には、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクで生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタとの連通路に密閉弁を備えた密閉タンクシステムが記載されている。特許文献1に係る密閉タンクシステムでは、給油時や、内燃機関の作動中であってタンク内圧が所定の閾値を超える際に密閉弁を開放制御する。このような密閉タンクシステムは、内燃機関の使用頻度が少ないプラグインハイブリッドカー等の車両に汎用されている。
特開2015−81528号公報
特許文献1に係る密閉タンクシステムを構成する燃料タンクには、満タン規制弁と呼ばれる部材が設けられている。満タン規制弁は、燃料タンクと密閉弁との連通路に介在するように配置されている。満タン規制弁は、燃料液面が所定の満タン液位に達するとフロートが燃料に浮くことで弁部を閉止する動作を行う。
ところで、燃料タンクへの給油シーンとして、燃料液面が満タン液位に達した後、さらに継ぎ足し給油が行われることがある。こうした継ぎ足し給油が行われると、密閉弁の開放制御が行われた際に、液状の燃料が密閉弁を通してキャニスタにまで到達してしまうおそれがあった。
これについて説明する。継ぎ足し給油が行われると、燃料液面は満タン液位を超える満タン超液位に達する。すると、満タン規制弁は、燃料に接液した状態になる。このとき、密閉弁の開放制御が行われると、満タン規制弁の弁部を境とする上流側(燃料タンク内の高圧側)及び下流側(連通路の低圧側)の間で差圧が生じる。すると、この差圧により満タン規制弁内の燃料液面が上昇する。このとき、フロートの動きによって満タン規制弁の弁部は閉じようとする。ところが、フロートの動きに先行して、前記差圧により燃料が下流側(連通路の低圧側)に吸い出されてしまう。
その結果、継ぎ足し給油により燃料液面が満タン超液位に達している状態で、密閉弁の開放制御が行われた際に、液状の燃料が密閉弁を通してキャニスタにまで到達してしまうおそれがあったのである。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、液状の燃料が密閉弁を通してキャニスタに到達することのない密閉タンクシステムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、(1)に係る発明は、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクに連通路を介して接続され、該燃料タンクで生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンクの室内であって前記連通路に介在するように設けられ、燃料液面が所定の満タン液位に達するとフロートが燃料に浮くことで該連通路を閉止する動作を行う満タン規制弁と、前記連通路のうち前記燃料タンクからみて前記満タン規制弁の下流側に設けられ、該連通路を開放又は閉止する動作を行う密閉弁と、前記燃料タンクに貯留された燃料残量を検出する燃料残量検出部と、前記密閉弁を開放又は閉止させる制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記内燃機関の作動中に前記燃料残量検出部により検出された燃料残量が所定の閾値を超える場合に、前記密閉弁を開放させる制御を禁止することを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、液状の燃料が密閉弁を通してキャニスタに到達することのない密閉タンクシステムを得ることができる。
本発明の実施形態に係る密閉タンクシステムの全体構成図である。 ECU周辺のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る密閉タンクシステムが実行する密閉弁開閉制御の処理の流れを表すフローチャート図である。 本発明の実施形態に係る密閉タンクシステムの動作説明に供する図である。 本発明の実施形態に係る密閉タンクシステムの動作説明に供する図である。
以下、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステムについて、適宜図面を参照して詳細に説明する。
〔本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の概要について、駆動源としてエンジン(内燃機関:不図示)及び電動機(不図示)を備える不図示のハイブリッド車両(以下、「車両」と省略する。)に適用した例をあげて、図面を参照して説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
図1は、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の全体構成図である。
本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11は、図1に示すように、燃料タンク13と、キャニスタ15と、密閉タンクシステム11の統括制御を行うECU(Electronic Control Unit)17と、を備える。
燃料タンク13は、車両に搭載されたエンジンに供給するガソリンなどの燃料を貯留する機能を有する。燃料タンク13には、フューエルインレットパイプ19が設けられている。フューエルインレットパイプ19には、給油口21付近と燃料タンク13との間を連通接続する循環パイプ23が設けられている。給油口21には、ねじ式のフィラーキャップ25が取り付けられる。
燃料タンク13の室内には、燃料ポンプモジュール35が設けられている。燃料ポンプモジュール35は、燃料タンク13の室内に貯留された燃料を汲み上げて燃料供給通路33を介してインジェクタ(不図示)へと送り出す機能を有する。燃料ポンプモジュール35には、燃料残量センサ(本発明の「燃料残量検出部」に相当する。)36が設けられている。燃料残量センサ36は、燃料液面に浮かぶフロート36aの高さ位置により燃料残量を検出する機能を有する。
また、燃料タンク13には、燃料タンク13とキャニスタ15との間を連通接続する蒸発燃料排出通路(本発明の「連通路」に相当する。)37が設けられている。
燃料タンク13の室内には、蒸発燃料排出通路37における開口部37aを臨むように、満タン規制弁39が設けられている。満タン規制弁39は、燃料タンク13の室内に燃料が満たされている満タン時に開口部37aを閉止するように動作する。具体的には、満タン規制弁39は、燃料液面が所定の満タン液位RA_full(図4参照)に達すると、フロート41が燃料に浮くことで開口部37aを閉止する。これにより、満タン時や車両の傾斜時において、燃料タンク13の燃料が蒸発燃料排出通路37の側へ入るのを防いでいる。
蒸発燃料排出通路37には、タンク内圧センサ43、密閉弁45、及び高圧二方弁47がそれぞれ設けられている。
タンク内圧センサ43は、燃料タンク13の室内における気相域の圧力であるタンク内圧Ptankを検出する機能を有する。タンク内圧センサ43は、蒸発燃料排出通路37のうち、燃料タンク13と密閉弁45との間に設けられる。ただし、タンク内圧センサ43を燃料タンク13に対して直に設ける構成を採用してもよい。タンク内圧センサ43で検出されるタンク内圧Ptankの情報は、ECU17へと送られる。
密閉弁45は、蒸発燃料排出通路37を開放又は閉止する機能を有する。密閉弁45は、蒸発燃料排出通路37のうち、燃料タンク13とキャニスタ15との間に設けられる。密閉弁45は、ECU17から送られてくる開閉制御信号に従って開閉動作する常時閉止型の電磁弁である。具体的には、密閉弁45は、前記開閉制御信号に従って、蒸発燃料排出通路37を開放又は閉止させるように動作する。
高圧二方弁47は、燃料タンク13側の圧力、及びキャニスタ15側の圧力の高低差に基づいて、蒸発燃料の流通方向を調整する機能を有する。具体的には、高圧二方弁47は、蒸発燃料排出通路37において密閉弁45に対して並列に設けられ、ダイアフラム式の正圧弁と負圧弁とを組み合わせた機械式の弁である。
キャニスタ15は、燃料タンク13で生じた蒸発燃料を吸着する機能を有する。かかる機能を実現するため、キャニスタ15は、蒸発燃料を吸着するための活性炭からなる吸着材(不図示)を内蔵している。キャニスタ15の吸着材は、蒸発燃料排出通路37を介して燃料タンク13の側から送られてくる蒸発燃料を吸着する。キャニスタ15は、パージ通路49を介して、インテークマニホールド(不図示)に連通接続されている。
〔ECU17周辺のブロック構成〕
次に、ECU17周辺のブロック構成について、図2を参照して説明する。図2は、ECU17周辺のブロック構成図である。
本発明の制御部として機能するECU17は、車両後部の荷室に設けられている。ECU17には、図1及び図2に示すように、入力系として、前記の燃料残量センサ36及びタンク内圧センサ43、タコメータ51、並びに、傾斜角センサ53がそれぞれ接続されている。タコメータ51は、エンジン回転速度を検出する機能を有する。傾斜角センサ53は、水平面に対する自車両の傾斜角を検出する機能を有する。タコメータ51により検出されたエンジン回転速度、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankの情報は、ECU17へと送られる。
また、ECU17には、図1及び図2に示すように、出力系として、前記の密閉弁45が接続されている。
ECU17は、図2に示すように、情報取得部61、判定部63、及び、制御部65を備えて構成される。
ECU17は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えたマイクロコンピュータにより構成される。このマイクロコンピュータは、ROMに記憶されているプログラムやデータを読み出して実行し、ECU17が有する各種情報の機能、後記する判定機能、及び、密閉タンクシステム11全体の統括制御機能を含む各種機能に係る実行制御を行うように動作する。
情報取得部61は、燃料残量センサ36により検出された燃料残量RA、タンク内圧センサ43により検出されたタンク内圧Ptank、タコメータ51により検出されたエンジン回転速度、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankに係る情報をそれぞれ取得する機能を有する。
判定部63は、情報取得部61で取得したエンジン回転速度に基づいて、エンジンが作動中か否かを判定する。
また、判定部63は、情報取得部61で取得したタンク内圧Ptankが、予め設定されるタンク内圧閾値Ptank_thを超えているか否かを判定する。タンク内圧閾値Ptank_thは、燃料タンク13の耐圧特性に基づいて適宜の圧力値が設定される。
また、判定部63は、情報取得部61で取得した燃料残量RAが、予め設定される燃料残量閾値RA_thを超えているか否かを判定する。燃料残量閾値RA_thは、図4に示すように、満タン液位RA_fullと比べてわずかに低位にの値に設定されている。ただし、燃料残量閾値RA_thを、満タン液位RA_fullと同等の値に設定してもよい。
さらに、判定部63は、情報取得部61で取得した自車両の傾斜角Atankが、予め設定される傾斜角閾値Atank_thを超えているか否かを判定する。傾斜角閾値Atank_th(図5参照)は、自車両の傾斜角Atankがゼロ(水平)の際に燃料に接液していた満タン規制弁39が、燃料に接液しなくなる適宜の角度値が設定される。ただし、自車両の傾斜角Atankは、燃料タンク13の傾斜角と同義である。
なお、自車両の傾斜角Atankがゼロ(水平)の際に燃料に接液していた満タン規制弁39が、燃料に接液しなくなる事象が起こるのは、自車両(燃料タンク13)の傾斜方向が、その傾斜時に燃料液面に対して満タン規制弁39が離れる方向(図4、図5の例では、燃料タンク13の傾斜方向は反時計回り方向)である。そのため、傾斜角閾値Atank_thを設定するに際しては、燃料タンク13の天板13aのうち中央部Ctrに対する満タン規制弁39の取付位置に係るオフセットの向きを考慮する。
また、傾斜角閾値Atank_thは、燃料タンク13の天板13aのうち中央部Ctrに対する満タン規制弁39の取付位置に係るオフセット長L(図4参照)が長くなるほど小さくなる。つまり、傾斜角閾値Atank_thは、オフセット長Lに対して逆相関の関係にある。
制御部65は、エンジンの作動中であってタンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えている場合に、原則として、密閉弁45を開放させる制御を行う。ただし、制御部65は、燃料残量RAが前記燃料残量RA_thを超えているが、自車両の傾斜角Atankが前記傾斜角閾値Atank_th以下である場合に、密閉弁45の開放を禁止する制御を行う。
〔本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の動作について、図3〜図5を参照して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11が実行する密閉弁開閉制御の処理の流れを表すフローチャート図である。図4、図5は、密閉タンクシステム11の動作説明に供する図である。
図3に示すステップS11において、ECU17の情報取得部61は、タコメータ51により検出されたエンジン回転速度に係る情報を取得する。
ステップS12において、判定部63は、情報取得部61で取得したエンジン回転速度に基づいて、エンジンが作動中か否かを判定する。ステップS12の判定の結果、エンジンが作動中ではない旨の判定が下されると(ステップS12の“No”)、ECU17は、処理の流れを後記のステップS20へと進ませる。一方、ステップS12の判定の結果、エンジンが作動中である旨の判定が下されると(ステップS12の“Yes”)、ECU17は、処理の流れを次のステップS13へと進ませる。
ステップS13において、情報取得部61は、タンク内圧センサ43により検出されたタンク内圧Ptankに係る情報を取得する。
ステップS14において、判定部63は、情報取得部61で取得したタンク内圧Ptankが、前記タンク内圧閾値Ptank_thを超えているか否かを判定する。ステップS14の判定の結果、タンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えていない旨の判定が下されると(ステップS14の“No”)、ECU17は、処理の流れを後記のステップS20へと進ませる。一方、ステップS14の判定の結果、タンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えている旨の判定が下されると(ステップS14の“Yes”)、ECU17は、処理の流れを次のステップS15へと進ませる。
ステップS15において、情報取得部61は、燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAに係る情報を取得する。
ステップS16において、判定部63は、情報取得部61で取得した燃料残量RAが、前記燃料残量閾値RA_thを超えているか否かを判定する。ステップS16の判定の結果、燃料残量RAが燃料残量閾値RA_thを超えていない旨の判定が下されると(ステップS16の“No”)、ECU17は、処理の流れを後記のステップS19へと進ませる。一方、ステップS16の判定の結果、燃料残量RAが燃料残量閾値RA_thを超えている旨の判定が下されると(ステップS16の“Yes”)、ECU17は、処理の流れを次のステップS17へと進ませる。
ステップS17において、情報取得部61は、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankに係る情報を取得する。
ステップS18において、判定部63は、情報取得部61で取得した自車両の傾斜角Atankが、前記傾斜角閾値Atank_thを超えているか否かを判定する。ステップS18の判定の結果、自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_thを超えていない旨の判定が下されると(ステップS18の“No”)、ECU17は、処理の流れを後記のステップS20へと進ませる。一方、ステップS18の判定の結果、自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_thを超えている旨の判定が下されると(ステップS18の“Yes”)、ECU17は、処理の流れを次のステップS19へと進ませる。
ステップS19において、制御部65は、エンジンの作動中であってタンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えている場合に、原則として、密閉弁45を開放させる制御を行う。
ステップS20において、制御部65は、エンジンが作動中ではない場合、タンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えていない場合、又は、エンジンの作動中であってタンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えており、かつ、燃料残量RAが燃料残量RA_thを超えているが、自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_th以下である場合に、密閉弁45の開放を禁止する制御を行う。
要するに、制御部65は、エンジンの作動中であってタンク内圧Ptankがタンク内圧閾値Ptank_thを超えている場合であっても、満タン規制弁39が燃料に接液している場合には、密閉弁45を開放すると満タン規制弁39を通して液状の燃料が蒸発燃料排出通路37の方に吸い出されて密閉弁45を通してキャニスタ15に到達するおそれがあるとみなして、密閉弁45の開放を禁止する制御を行う。
〔本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る密閉タンクシステム11の作用効果について説明する。
本発明の実施形態に係る第1の観点(請求項1に対応)に基づく密閉タンクシステム11は、車両に搭載されたエンジン(内燃機関)に供給する燃料を貯留する燃料タンク13と、燃料タンク13に蒸発燃料排出通路(連通路)37を介して接続され、燃料タンク13で生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタ15と、燃料タンク13の室内であって蒸発燃料排出通路37に介在するように設けられ、燃料液面が所定の満タン液位RA_fullに達するとフロート41が燃料に浮くことで蒸発燃料排出通路37を閉止する動作を行う満タン規制弁39と、蒸発燃料排出通路37のうち燃料タンク13からみて満タン規制弁39の下流側に設けられ、蒸発燃料排出通路37を開放又は閉止する動作を行う密閉弁45と、燃料タンク13に貯留された燃料残量RAを検出する燃料残量センサ(燃料残量検出部)36と、密閉弁45を開放又は閉止させる制御を行う制御部65と、を備える。
第1の観点に基づく密閉タンクシステム11では、制御部65は、エンジンの作動中に燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAが所定の燃料残量閾値RA_thを超える場合に、密閉弁45を開放させる制御を禁止する。
第1の観点に基づく密閉タンクシステム11によれば、制御部65は、エンジンの作動中に燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAが所定の燃料残量閾値RA_thを超える場合に、密閉弁45を開放させる制御を禁止するため、液状の燃料が密閉弁45を通してキャニスタ15に到達することを防止することができる。
本発明の実施形態に係る第2の観点(請求項2に対応)に基づく密閉タンクシステム11は、第1の観点に基づく密閉タンクシステム11であって、満タン規制弁39は、燃料タンク13を平面から視た中央部Ctrに対してオフセットして配設されており、満タン規制弁39が燃料に接液しているか否かを判定する判定部63をさらに備え、制御部65は、エンジンの作動中に燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAが所定の燃料残量閾値RA_thを超える場合であっても、判定部63により満タン規制弁39が燃料に接液していない旨の判定が下された場合、密閉弁45を開放させる制御を行う。
第2の観点に基づく密閉タンクシステム11によれば、制御部65は、エンジンの作動中に燃料残量センサ36により検出された燃料残量RAが所定の燃料残量閾値RA_thを超える場合であっても、判定部63により満タン規制弁39が燃料に接液していない旨の判定が下された場合、密閉弁45を開放させる制御を行うため、液状の燃料が密閉弁45を通してキャニスタ15に到達する事態を未然に回避しながら、密閉弁45に係る開放制御が禁止される機会を減らすことができる。
本発明の実施形態に係る第3の観点(請求項3に対応)に基づく密閉タンクシステム11は、第2の観点に基づく密閉タンクシステム11であって、自車両の傾斜角Atankを検出する傾斜角センサ(傾斜角検出部)53をさらに備え、判定部63は、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_th以下の場合に、満タン規制弁39が燃料に接液していない旨の判定を下す。
第3の観点に基づく密閉タンクシステム11によれば、判定部63は、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_th以下の場合に、満タン規制弁39が燃料に接液していない旨の判定を下すため、満タン規制弁39が燃料に接液しているか否かを、簡易かつ高精度で判定する効果を期待することができる。
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本発明に係る実施形態の説明において、満タン規制弁39が燃料に接液しているか否かを、傾斜角センサ53により検出された自車両の傾斜角Atankが傾斜角閾値Atank_th以下か否かに応じて判定する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。満タン規制弁39が燃料に接液しているか否かを判定することが可能であれば、いかなる構成を採用しても構わない。
11 密閉タンクシステム
13 燃料タンク
15 キャニスタ
36 燃料残量センサ(燃料残量検出部)
37 蒸発燃料排出通路(連通路)
39 満タン規制弁
41 満タン規制弁のフロート
45 密閉弁
53 傾斜角センサ(傾斜角検出部)
63 判定部
65 制御部

Claims (3)

  1. 車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクと、
    前記燃料タンクに連通路を介して接続され、該燃料タンクで生じた蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
    前記燃料タンクの室内であって前記連通路に介在するように設けられ、燃料液面が所定の満タン液位に達するとフロートが燃料に浮くことで該連通路を閉止する動作を行う満タン規制弁と、
    前記連通路のうち前記燃料タンクからみて前記満タン規制弁の下流側に設けられ、該連通路を開放又は閉止する動作を行う密閉弁と、
    前記燃料タンクに貯留された燃料残量を検出する燃料残量検出部と、
    前記密閉弁を開放又は閉止させる制御を行う制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記内燃機関の作動中に前記燃料残量検出部により検出された燃料残量が所定の閾値を超える場合に、前記密閉弁を開放させる制御を禁止する
    ことを特徴とする密閉タンクシステム。
  2. 請求項1に記載の密閉タンクシステムであって、
    前記満タン規制弁は、前記燃料タンクを平面から視た中央部に対してオフセットして配設されており、
    前記満タン規制弁が燃料に接液しているか否かを判定する判定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記内燃機関の作動中に前記燃料残量検出部により検出された燃料残量が所定の閾値を超える場合であっても、前記判定部により前記満タン規制弁が燃料に接液していない旨の判定が下された場合、前記密閉弁を開放させる制御を行う
    ことを特徴とする密閉タンクシステム。
  3. 請求項2に記載の密閉タンクシステムであって、
    前記車両の傾斜角を検出する傾斜角検出部をさらに備え、
    前記判定部は、前記傾斜角検出部により検出された前記車両の傾斜角が所定の閾値以下の場合に、前記満タン規制弁が燃料に接液していない旨の判定を下す
    ことを特徴とする密閉タンクシステム。
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