JP4767697B2 - 燃料タンク - Google Patents

Description

本発明は、燃料を貯留するタンク本体と、タンク本体内に配置されて燃料を圧送するポンプモジュールと、タンク本体内で発生した蒸発燃料を液化させて該タンク本体内に戻すサブタンクとを備えた燃料タンクに関する。

本出願人は、特願２００５−３７６０２７号により、メインタンクの温度が上昇するときはサブタンクにおいて蒸発燃料を液化させ、逆にメインタンクの温度が下降するときはメインタンクにおいて蒸発燃料を液化させるとともに、サブタンクの燃料蒸気圧を低下させることで、その次にメインタンクの温度が上昇したときに、サブタンクにおける蒸発燃料の液化を促進し、タンク本体およびサブタンクの温度状態がいかなる場合でも蒸発燃料の発生を効果的に抑制することが可能な蒸発燃料処理装置を提案している。

ところで上記特願２００５−３７６０２７号には、燃料タンクの温度上昇時にはタンク本体の温度をサブタンクの温度よりも高くし、燃料タンクの温度下降時にはサブタンクの温度をタンク本体の温度よりも高くすべく、サブタンクをタンク本体の内部に配置する実施例が開示されている。しかしながら、タンク本体の内部にはインタンク式のリザーバユニットが配置されているため、このリザーバユニットに加えて前記サブタンクをタンク本体の内部に配置しようとすると、その組み付けが面倒になる問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、タンク本体の内部にポンプモジュールおよびサブタンクを容易に組み付けられるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、燃料を貯留するタンク本体と、タンク本体内に配置されて燃料を圧送するポンプモジュールと、タンク本体内で発生した蒸発燃料を液化させて該タンク本体内に戻すサブタンクとを備え、サブタンクをポンプモジュールと一体化してタンク本体内に配置した燃料タンクであって、サブタンクの内部は液相部分と気相部分とに分かれており、タンク本体の気相部分とサブタンクの液相部分とは第１連通路によって接続され、サブタンクの気相部分とタンク本体の液相部分とは第２連通路によって接続され、ポンプモジュールから圧送される燃料の一部が燃料補給通路を介してサブタンクに補給され、第２連通路および燃料補給通路はタンク本体の内部に収納され、ポンプモジュールがリザーバユニットを含み、タンク本体の上壁に、リザーバユニットおよびサブタンクが単独で通過可能であるが同時に通過不能な寸法の開口を形成し、タンク本体の開口を閉塞するフランジの下面とリザーバユニットとを伸縮連結機構を介して連結するとともに、リザーバユニットに対して水平方向にオフセットする位置でフランジの下面にサブタンクを固定し、前記伸縮連結機構は、リザーバユニットに対して上下方向に摺動可能な第１摺動部材と、フランジの下面に固定されて前記第１摺動部材に対して上下方向に摺動可能な第２摺動部材とを備えることを特徴とする燃料タンクが提案される。

請求項１の構成によれば、タンク本体内で発生した蒸発燃料を液化させて該タンク本体内に戻すサブタンクと、タンク本体内の燃料を圧送するポンプモジュールとを一体化してタンク本体内に配置したので、ポンプモジュールおよびサブタンクの組み付けを一度に完了させて組み付け工数を削減することが可能になる。更に、サブタンクをポンプモジュールとは別に固定する手段が不要になるだけでなく、タンク本体の車体への搭載時にサブタンクをタンク本体に接続する配管の結合作業が不要になり、しかも前記配管を透過して蒸発燃料が大気に放散されるのを防止することができる。またタンク本体に設ける開口の数を２個から１個に減らすことができ、その開口を閉塞するフランジからの蒸発燃料の透過量を減らすことができる。

またサブタンクの気相部分とタンク本体の液相部分とを接続する第２連通路と、ポンプモジュールから圧送される燃料の一部をサブタンクに補給する燃料補給通路とをタンク本体の内部に収納したので、第２連通路および燃料補給通路をタンク本体の外部に配置する必要がなくなり、タンク本体の車体への搭載時に第２連通路および燃料補給通路の結合作業が不要になるだけでなく、第２連通路および燃料補給通路を透過して蒸発燃料が大気に放散されるのを防止することができる。

またタンク本体の開口からポンプモジュールのリザーバユニットを挿入して該タンク本体の内部で横方向に移動させ、続いて伸縮連結機構を収縮させながらサブタンクをタンク本体の開口から挿入した後にフランジでタンク本体の開口を閉塞することで、前記開口の大きさを最小限に抑えながらリザーバユニットおよびサブタンクをタンク本体の内部に収納することができ、これにより前記開口を閉塞するフランジの周囲からの蒸発燃料の漏れを最小限に抑えることができる。このとき、フランジおよびリザーバユニットを接続する伸縮連結機構が、リザーバユニットに対して上下方向に摺動可能な第１摺動部材と、フランジの下面に固定されて前記第１摺動部材に対して上下方向に摺動可能な第２摺動部材とを備えているので、タンク本体の上下方向寸法が小さく、サブタンクの上下方向寸法が大きい場合でも、伸縮連結機構を伸長状態から収縮状態へと充分に収縮させてサブタンクを支障なくタンク本体の内部に挿入することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はポンプモジュールをタンク本体に装着した状態を示す図、図２は図１の２−２線矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は伸縮連結機構を伸ばした状態を示す図、図５はタンク本体およびサブタンクの構造を示す模式図、図６はポンプモジュール組付時の作用説明図、図７はポンプモジュール組付時の作用説明図である。

図１〜図４に示すように、自動車用の合成樹脂製の燃料タンクのタンク本体１１の内部に、エンジンに燃料を供給するインタンク式のポンプモジュール１２が収納される。タンク本体１１は上壁１１ａおよび下壁１１ｂの距離が接近した偏平な形状であり、ポンプモジュール１２はタンク本体１１の上壁１１ａに形成した開口１１ｃに着脱自在に固定されるフランジ１３を備えており、フランジ１３はタンク本体１１の開口１１ｃに螺合するキャップ１４により固定される。フランジ１３の下面に伸縮可能な伸縮連結機構１５を介してリザーバユニット１６が上下動自在に支持される。

リザーバユニット１６は上面が開放した容器状のリザーバ１７と、リザーバ１７の内部に収納されたモータ一体型の燃料ポンプ１８と、燃料ポンプ１８の外周の一部を囲むように配置された円弧状のストレーナケース１９とを備える。燃料ポンプ１８はポンプフィルタ２０を介して吸い上げた燃料を連通路２１を介してストレーナケース１９の上端に供給し、ストレーナケース１９内に収納したストレーナエレメント２２を通過して浄化された燃料がプレッシャレギュレータ２３、燃料ダクト２４およびフランジ１３の継ぎ手２５を介してエンジンに供給される。フランジ１３の下面に、タンク本体１１の内部で発生した蒸発燃料を液化するためのサブタンク２６が一体に形成される。リザーバ１７の側面には、フロート２７により作動する液面センサ２８が設けられる。

リザーバユニット１６とサブタンク２６とは、平面視で重ならないようにオフセットされている。リザーバユニット１６の外径はタンク本体１１の開口１１ｃの内径よりも僅かに小さく、かつサブタンク２６の最大径もタンク本体１１の開口１１ｃの内径よりも小さく設定される（図２参照）。またタンク本体１１の上壁１１ａおよび下壁１１ｂ間の距離に対し、リザーバユニット１６およびサブタンク２６の単独の高さは小さいが、リザーバユニット１６の高さおよびサブタンク２６の高さの和は大きい（図１参照）。

伸縮連結機構１５は、リザーバ１７の上部に形成した支持孔１７ａに摺動自在に嵌合するパイプ状の第１摺動部材２９と、フランジ１３の下面に上端を固定されたロッド状の第２摺動部材３０とを備えており、第１摺動部材２９および第２摺動部材３０はテレスコピック状に嵌合して相互に摺動可能である。第２摺動部材３０の下端には、第１摺動部材２９から脱落しないようにサークリップ３１が装着される。第１摺動部材２９の外周にコイルスプリング３２が装着されており、このコイルスプリング３２の弾発力で第１摺動部材２９はリザーバ１７から上向きに突出する方向に付勢される。伸縮連結機構１５の伸縮可能距離は、サブタンク２６の高さよりも大きく設定される。

図５はタンク本体１１およびサブタンク２６の構造を示す模式図であって、タンク本体１１の内部は燃料で満たされた液相部分４１と、蒸発燃料で満たされた気相部分４２とに分かれており、燃料の補給あるいは燃料の消費により燃料液面４３が変化すると、液相部分４１の容積および気相部分４２の容積は変化する。サブタンク２６の内部は燃料で満たされた液相部分４４と、蒸発燃料で満たされた気相部分４５とに分かれており、その燃料液面４６は基本的に一定である。タンク本体１１の気相部分４２とサブタンク２６の液相部分４４とは第１連通路Ｐ１によって接続され、サブタンク２６の気相部分４５とタンク本体１１の液相部分４１とは第２連通路Ｐ２によって接続される。

蒸発燃料を吸着可能なキャニスタＣは、チャージポート４７、パージポート４８およびドレンポート４９を備えており、チャージポート４７はチャージ通路５０によってサブタンク２６の気相部分４５に接続され、パージポート４８はパージ通路５１を介してエンジンの吸気通路（図示せず）に接続され、ドレンポート４９は大気に解放される。

燃料ポンプ１８が吐出した燃料を調圧するプレッシャレギュレータ２３を介して分岐する燃料補給通路５２がサブタンク２６に接続される。燃料補給通路５２がサブタンク２６に開口する高さは、第２連通路Ｐ２がサブタンク２６に開口する高さに等しく設定されており、その高さがサブタンク２６の燃料液面４６の高さとなる。燃料補給通路５２にはオリフィス３５が形成されており、プレッシャレギュレータ２３を通過した燃料の大部分はタンク本体１１に戻されるが、一部はオリフィス３５を通過してサブタンク２６に供給される。尚、燃料補給通路５２がサブタンク２６に開口する高さを、第２連通路Ｐ２がサブタンク２６に開口する高さよりも高くしても良い。

タンク本体１１から上方に延びるフィラーチューブ５３の上端の給油口５４の近傍が、蒸発燃料戻し通路５５を介してタンク本体１１の気相部分４２に接続される。蒸発燃料戻し通路５５は、給油口５４からフィラーチューブ５３に給油ガンで燃料を供給するとき、タンク本体１１の気相部分４２の蒸発燃料を給油口５４の近傍に戻し、それを給油ガンから噴出する燃料と共にタンク本体１１内に戻すことで、外気がタンク本体１１内に吸入されるのを防止する機能を有する。

尚、本実施例では、第１連通路Ｐ１はタンク本体１１の気相部分４２に直接接続されておらず、蒸発燃料戻し通路５５を介して間接的に接続されている。また図１および図２において、サブタンク２６からフランジ１３を貫通して上方に延びる継ぎ手３３，３４は、それぞれチャージ通路５０および第１連通路Ｐ１に接続されるものである。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

昼間における外気温の上昇に伴って燃料タンクの温度も上昇するが、タンク本体１１の温度はサブタンク２６の温度よりも高温になるため、タンク本体１１の気相部分４２に存在できる空気および蒸発燃料の混合気のモル数が減少し、同時に燃料蒸気圧の増加に伴ってタンク本体１１の液相部分４１から気相部分４２へと蒸発燃料が発生する。その結果、タンク本体１１の気相部分４２の空気および蒸発燃料の混合気が第１連通路Ｐ１を介してサブタンク２６の液相部分４４に気泡となって放出される（矢印ａ参照）。タンク本体１１から供給される蒸発燃料の分圧は，サブタンク２６に存在する蒸発燃料の分圧よりも高いため、その差分が液化してサブタンク２６の液相部分４４に溶解する。これにより、タンク本体１１の気相部分４２で発生した蒸発燃料のうち、チャージ通路５０を介してキャニスタＣのチャージされる蒸発燃料の比率を低下させ、キャニスタＣの小型化を図ることができる。

夜間における外気温の下降に伴って燃料タンクの温度も下降するが、タンク本体１１の温度はサブタンク２６の温度よりも低温になるため、タンク本体１１の気相部分４２に存在できる混合気のモル数が増加し、同時に燃料蒸気圧の減少に伴ってタンク本体１１の気相部分４２から液相部分４１へと蒸発燃料が液化する。その結果、サブタンク２６の気相部分４５の混合気が第２連通路Ｐ２を介してタンク本体１１の液相部分４１に導入される。

このように、タンク本体１１の気相部分４２に発生する負圧でサブタンク２６の気相部分４５の蒸発燃料が吸引されると、キャニスタＣのドレンポート４９から吸入された外気によって該キャニスタＣにチャージされていた蒸発燃料がパージされ、パージされた蒸発燃料はチャージ通路５０を介してサブタンク２６の気相部分４５に流入し、そこからタンク本体１１の液相部分４１に戻されて液化する、いわゆるバックパージが可能になる。エンジンの停止中に上記バックパージが行われることで、キャニスタＣにチャージされている蒸発燃料の量（重量）を低く抑えることができ、これによりエンジンの運転時にキャニスタＣからエンジンの吸気通路に蒸発燃料をパージする際に、パージ空気中の蒸発燃料の量を少なくしてエンジンの空燃比制御の精度に与える影響を最小限に抑えることができる。

上記バックパージによりキャニスタＣからサブタンク２６の気相部分４５に供給される混合気は蒸発燃料の濃度が比較的に低いため、サブタンク２６の気相部分４５の燃料蒸気圧に応じて液相部分４４からの蒸発燃料の発生が促進されて燃料成分が変化する現象（いわゆる枯れ）が起こり、サブタンク２６の気相部分４５の燃料蒸気圧が低下する。このようにしてサブタンク２６の気相部分４５の燃料蒸気圧が低下すると、タンク本体１１の温度が上昇したときに、タンク本体１１からサブタンク２６に供給された蒸発燃料の液化を一層効果的に促進することができる。

上記バックパージはサブタンクを持たない従来の燃料タンクにおいても発生するが、その場合にはキャニスタからパージされた比較的に濃度の低い蒸発燃料が燃料タンクに供給されるため、燃料タンクの液相部分に溶解する蒸発燃料の量は比較的に少なくなる。それに対し、本実施例ではキャニスタＣからパージされた蒸発燃料がサブタンク２６を経由することで濃度を増してタンク本体１１に供給されるため、タンク本体１１の液相部分４１に溶解して回収される蒸発燃料の量は比較的に多くなる。

サブタンク２６の燃料液面４６が第１連通路Ｐ１の開口端よりも低くなると、タンク本体１１から第１連通路Ｐ１を介して供給される蒸発燃料を直接サブタンク２６の液相部分４４に導入できなくなり、また前記液相部分４４の燃料が第２連通路Ｐ２を介してタンク本体１１に戻されなくなり、その燃料が古くなって成分が変化する虞があるため、燃料ポンプ１８からレギュレータ２３および燃料補給通路５２を介してサブタンク２６に新鮮な燃料が供給される。燃料補給通路５２から供給された燃料によってサブタンク２６の燃料液面４６が第２連通路Ｐ２の上端の開口部よりも高くなると、余剰の燃料は第２連通路Ｐ２を介してタンク本体１１に戻されることで、サブタンク２６の燃料液面４６は常に一定の高さに維持される。

以上のように、タンク本体１１の温度が上昇するときはサブタンク２６において蒸発燃料を液化させ、逆にタンク本体１１の温度が下降するときはタンク本体１１において蒸発燃料を液化させるとともに、サブタンク２６の燃料蒸気圧を低下させることで、その次にタンク本体１１の温度が上昇したときに、サブタンク２６における蒸発燃料の液化を促進し、タンク本体１１およびサブタンク２６の温度状態がいかなる場合でも蒸発燃料の発生を効果的に抑制することができる。その結果、キャニスタＣの容量を小さくしても蒸発燃料の大気への放散を阻止することが可能になるだけでなく、キャニスタＣからエンジンの吸気系にパージされる蒸発燃料を減少させ、エンジンの空燃比制御の精度を高めることができる。

次に、ポンプモジュール１２のタンク本体１１に対する組み付けについて説明する。

図６に示すように、タンク本体１１からキャップ１４を取り外して開口１１ｃを露出させた状態で、ポンプモジュール１２のリザーバユニット１６を開口１１ｃを通してタンク本体１１の内部に挿入する。このとき、伸縮連結機構１５の第１、第２摺動部材２９，３０は最も伸長した状態にあり、フランジ１３の下面に設けたサブタンク２６の下端は開口１１ｃの上面よりも高い位置にある。

続いて、図７に示すように、タンク本体１１の内部でリザーバユニット１６を横方向にスライドさせ、フランジ１３を開口１１ｃの直上方に位置させる。この状態から、伸縮連結機構１５の第２摺動部材３０を第１摺動部材２９の内部に嵌合させながらフランジ１３を下降させると、サブタンク２６の下半部が開口１１ｃを通してタンク本体１１の内部に挿入される。伸縮連結機構１５の第２摺動部材３０が第１摺動部材２９の内部に完全に嵌合した後にフランジ１３を更に下降させると、第１摺動部材２９がコイルスプリング３２を圧縮しながらリザーバ１７の内部に押し込まれ、最終的にサブタンク２６がタンク本体１１の内部に収納されてフランジ１３が開口１１ｃに嵌合する。従って、図１に示すように、開口１１ｃにキャップ１４を螺合することで、リザーバユニット１６およびサブタンク２６を備えたポンプモジュール１２をタンク本体１１の内部に組み付けることができる。

このようにしてポンプモジュール１２を組み付けた状態では、コイルスプリング３２の弾発力がフランジ１３に対してリザーバユニット１６を下向きに付勢するように作用するので、タンク本体１１の内圧が変化して上壁１１ａおよび下壁１１ｂ間の距離が増減しても、リザーバユニット１６の下面をタンク本体１１の下壁１１ｂに押し付けてガタの発生を防止することができる。

しかして、フランジ１３およびリザーバユニット１６を接続する伸縮連結機構１５が第１、第２摺動部材２９，３０を２段式に接続した構造を有しているので、フランジ１３およびリザーバユニット１６の相対的な移動量を充分に確保することができる。その結果、サブタンク２６の上下方向寸法が大きい場合でも、リザーバユニット１６をタンク本体１１の内部で水平方向にスライドさせる際に（図７参照）、サブタンク２６の下端がタンク本体１１の開口１１ｃと干渉するのを回避してポンプモジュール１２を支障なく組み付けることができる。そして組み付けを完了した状態では、リザーバユニット１６およびサブタンク２６が上下方向ではなく、左右方向に並置されるので、上下方向の寸法が小さいタンク本体１１への組み付けが可能になる。しかも、第１、第２摺動部材２９，３０をテレスコピック式に嵌合させたので、簡単な構造でフランジ１３に対してリザーバユニット１６を上下方向に案内することができる。

またサブタンク２６をタンク本体１１の外部に配置することなく、リザーバユニット１６と一体化することでタンク本体１１の内部に配置したので、サブタンク２６をタンク本体１１の外部に固定する取付ブラケット等の手段が不要になる。しかも、サブタンク２６の気相部分４５およびタンク本体１１の液相部分４１を連通させる第２連通路Ｐ２と、プレッシャレギュレータ２３およびサブタンク２６の気相部分４５を連通させる燃料補給通路５２とをタンク本体１１の外部に配置する必要がないため、タンク本体１１の車体への搭載時に第２連通路Ｐ２および燃料補給通路５２の結合作業が不要になるだけでなく、第２連通路Ｐ２および燃料補給通路５２を透過して蒸発燃料が大気に放散されるのを防止することができる。特に、リザーバユニット１６およびサブタンク２６を一体化してポンプモジュール１２を構成したので、ポンプモジュール１２をタンク本体１１に組み付けるだけでリザーバユニット１６およびサブタンク２６の組み付けを完了することができ、組み付け工数の削減が可能になる。

またタンク本体１１の開口１１ｃの寸法は、リザーバユニット１６およびサブタンク２６が各々独立してが通過可能な大きさであれば良く、リザーバユニット１６およびサブタンク２６が同時に通過可能な大きさである必要がないため、前記開口１１ｃの寸法を必要最小限の大きさに抑えることができる。その結果、前記開口１１ｃを閉塞するフランジ１３の周囲からの蒸発燃料の透過量を減らし、燃料タンク全体からの蒸発燃料の漏れを最小限に抑えることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１、第２摺動部材２９，３０はテレスコピック式に嵌合するものに限定されず、相互に摺動可能な構造であれば良い。

またサブタンク２６の構造も実施例に限定されず、蒸発燃料を液化可能なものであれば良い。

ポンプモジュールをタンク本体に装着した状態を示す図 図１の２−２線矢視図 図２の３−３線断面図 伸縮連結機構を伸ばした状態を示す図 タンク本体およびサブタンクの構造を示す模式図 ポンプモジュール組付時の作用説明図 ポンプモジュール組付時の作用説明図

１１ タンク本体
１１ａ 上壁
１１ｃ 開口
１２ ポンプモジュール
１３ フランジ
１５ 伸縮連結機構
１６ リザーバユニット
２６ サブタンク
２９ 第１摺動部材
３０ 第２摺動部材
４１ 液相部分
４２ 気相部分
４４ 液相部分
４５ 気相部分
５２ 燃料補給通路
Ｐ１ 第１連通路
Ｐ２ 第２連通路

Claims (1)

1. 燃料を貯留するタンク本体（１１）と、タンク本体（１１）内に配置されて燃料を圧送するポンプモジュール（１２）と、タンク本体（１１）内で発生した蒸発燃料を液化させて該タンク本体（１１）内に戻すサブタンク（２６）とを備え、サブタンク（２６）をポンプモジュール（１２）と一体化してタンク本体（１１）内に配置した燃料タンクであって、
   サブタンク（２６）の内部は液相部分（４４）と気相部分（４５）とに分かれており、タンク本体（１１）の気相部分（４２）とサブタンク（２６）の液相部分（４４）とは第１連通路（Ｐ１）によって接続され、サブタンク（２６）の気相部分（４５）とタンク本体（１１）の液相部分（４１）とは第２連通路（Ｐ２）によって接続され、ポンプモジュール（１２）から圧送される燃料の一部が燃料補給通路（５２）を介してサブタンク（２６）に補給され、第２連通路（Ｐ２）および燃料補給通路（５２）はタンク本体（１１）の内部に収納され、
   ポンプモジュール（１２）がリザーバユニット（１６）を含み、
   タンク本体（１１）の上壁（１１ａ）に、リザーバユニット（１６）およびサブタンク（２６）が単独で通過可能であるが同時に通過不能な寸法の開口（１１ｃ）を形成し、タンク本体（１１）の開口（１１ｃ）を閉塞するフランジ（１３）の下面とリザーバユニット（１６）とを伸縮連結機構（１５）を介して連結するとともに、リザーバユニット（１６）に対して水平方向にオフセットする位置でフランジ（１３）の下面にサブタンク（２６）を固定し、
   前記伸縮連結機構（１５）は、リザーバユニット（１６）に対して上下方向に摺動可能な第１摺動部材（２９）と、フランジ（１３）の下面に固定されて前記第１摺動部材（２９）に対して上下方向に摺動可能な第２摺動部材（３０）とを備えることを特徴とする燃料タンク。

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