JP5920324B2 - 燃料貯留装置 - Google Patents
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Description
また、燃料タンク100の車両への搭載状態において、タンクケース101の上端部には、筒状の燃料給油管(以下フィラーパイプ)109が接続されている。このフィラーパイプ109の内部には、車両の燃料給油口111から燃料貯留室102へ液体燃料を供給する燃料給油流路112が形成されている。また、フィラーパイプ109の燃料給油口111には、フューエルキャップ113が装着されている。
ROV11は、タンクケース101の燃料貯留室102における液体燃料の液面が、燃料給油時において第1所定位置を超えた場合に第1燃料蒸気流路105を閉弁(全閉)するように構成されている。また、COV12は、タンクケース101の燃料貯留室102における液体燃料の液面が、燃料給油時において第1所定位置よりも高い第2所定位置を超えた場合に第1燃料蒸気流路105を閉弁(全閉)するように構成されている。
ところが、従来の燃料タンク100においては、図2に示したように、一般的な形状(従来形状)のタンクケース101を備えているので、燃料タンク100への燃料給油時に大気との接触面積、つまり燃料貯留室102内における液体燃料の液面Lの面積が広く、蒸発燃料(燃料蒸気)の発生量が非常に多いという問題があった。
この燃料タンクシステムの場合、ブラダ膜によってタンクケースの燃料貯留室内を、燃料室と空気室とに区画することができるので、燃料タンクのタンクケースからの燃料蒸気の流出を阻止することができる。
したがって、従来の燃料タンクシステムにおいて、燃料タンクのタンクケースに組み付ける各構成部品との結合およびタンクケースとのシール性を容易に確保しながら、燃料タンクのタンクケースの燃料貯留室内で発生する蒸発燃料(燃料蒸気)を低減することができなかった。
すなわち、タンクケース内には、燃料タンクへの燃料給油時に大気と接触しない第2燃料貯留室が形成される。
これによって、タンクケースに組み付ける各構成部品との結合およびタンクケースとのシール性を容易に確保しながらも、タンクケースの燃料貯留室内へ液体燃料を注入する給油口に直接接触する液体燃料の液面の面積(燃料タンクへの燃料給油時における大気との接触面積)を低減することができる。これにより、タンクケースの燃料貯留室内で発生する蒸発燃料(燃料蒸気)の発生量を低減することができる。
そして、燃料タンクは、タンクケースの燃料貯留室内の液体燃料の重量および分離膜の重量を受け止めると共に、タンクケースの上下方向に昇降可能な支持テーブルを備えている。
これによって、タンクケースの燃料貯留室内に残留する液体燃料の重量が減少した場合、タンクケースの第2燃料貯留室内に液体燃料の液面が位置するように、支持テーブルおよび分離膜を上下方向の上方に上昇させる。
これにより、燃料貯留室内の液体燃料の重量が減少した状態でも、燃料タンクへの燃料給油時に大気との接触面積を小さく維持することができる。
図1は、本発明の燃料貯留装置を適用した燃料タンク密閉システム(実施例1)を示したものである。
エンジンの各気筒の吸気ポートには、図2に示したように、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路106を形成する吸気ダクト(吸気管)IDが接続され、また、エンジンの各気筒の排気ポートには、燃焼室から排出された排出ガス(以下排気)が流れる排気通路を形成する排気ダクト(排気管:図示せず)が接続されている。
なお、吸気管IDには、エンジンの各気筒の燃焼室に連通する吸気通路106内を流れる吸気の流量を調整する吸気絞り弁(スロットル弁)110が設けられている。
この給油専用キャニスタシステムは、例えば自動車等の車両の走行時や給油作業が行われていない車両停車時等の非給油時では、燃料タンクFTのタンクケース1内の圧力が所定値以上に上昇しない限り、封鎖弁SVの閉鎖状態を維持することが可能となる。
これにより、キャニスタCCの蒸発燃料回収負荷を軽減することが可能となり、キャニスタCCの吸着室104内に収容保持された吸着体116に吸着保持されていた蒸発燃料を非給油時に効果的に吸気管IDの吸気通路106内に向かってパージすることが可能となる。
また、燃料タンクFTの車両搭載状態においてタンクケース1の所定の部位には、フィラーパイプ3が接続されている。このフィラーパイプ3の内部には、車両の燃料給油口7から燃料貯留室2へ液体燃料を供給する燃料給油流路8が形成されている。また、フィラーパイプ3の燃料給油口7には、その燃料給油口7を閉塞するフューエルキャップ(図示せず)が装着されている。
なお、燃料タンクFTの詳細は、後述する。
キャニスタケース103には、タンク(入口)ポート、パージ(出口)ポートおよび大気ポート(大気開放孔)がそれぞれ形成されている。
キャニスタケース103のタンクポートには、内部に第1燃料蒸気流路(第1流路)13が形成されたベーパ配管(第1流路管)が接続されている。また、パージポートには、内部に第2燃料蒸気流路(第2流路:図示せず)が形成されたパージ配管(第2流路管)が接続されている。
また、キャニスタケース103の大気ポートには、大気導入流路(第3流路)117が形成された大気導入配管が接続されている。この大気導入配管の大気導入ポートには、キャニスタCCのキャニスタケース103の吸着室104内に流入する空気を濾過するエアフィルタAFが設けられている。大気導入配管の途中には、必要に応じてキャニスタCCの大気開放孔を閉塞するキャニスタ制御弁CVが設けられている。
電磁アクチュエータは、外部制御回路であるエンジン制御ユニット(電子制御装置:以下ECU)によって電子制御される電磁弁駆動回路を介して、例えば自動車等の車両に搭載される外部電源(バッテリ)に電気接続されている。
ROV11は、タンクケース1の燃料貯留室2における液体燃料の液面Lが、燃料給油時において第1所定位置を超えた場合に第1燃料蒸気流路13を閉弁(全閉)するように構成されている。
COV12は、タンクケース1の燃料貯留室2における液体燃料の液面Lが、燃料給油時において第1所定位置よりも高い第2所定位置を超えた場合に第1燃料蒸気流路13を閉弁(全閉)するように構成されている。
このようにROV11およびCOV12を設けることで、車両転倒時に第1燃料蒸気流路13と燃料貯留室2とが連通するのを防止できるので、第1燃料蒸気流路13を介して液体燃料が外部に漏洩することはない。
燃料タンクFTは、タンクケース1と、燃料給油口7から注入された液体燃料をタンクケース1の燃料貯留室2内へ供給するフィラーパイプ3と、燃料貯留室2の底面を形成するように燃料貯留室2内の液体燃料の底面側のみに設置された不透過膜4と、タンクケース1の上下方向に昇降(往復移動)可能なスライドテーブル5と、燃料貯留室2内の液体燃料の重量および不透過膜4の重量に抗して車両搭載状態において上方へ付勢する付勢力を発生するコイルスプリング6を有する重量支持手段とを備えている。
第1燃料貯留室21は、その内容積が、不透過膜4の内容積の変化に伴って可変となる容積可変室(第1中空部)で、フィラーパイプ3の燃料給油流路8と連通している。
第2燃料貯留室22は、コイルスプリング6の付勢力によって液体燃料が押し上げられることで、常に液体燃料の液面Lが位置するように構成される容積不変室(第2中空部)で、第1燃料貯留室21を介してのみ燃料給油流路8と連通している。
ここで、燃料給油口7は、車両搭載状態においてタンクケース1のうち第1ケース31のみに直接接続するフィラーパイプ3の上端部で開口している。
第2ケース32は、凸形状のタンクケース1のうちで中空状の凸部上部を構成する部位で、第1周壁34よりも車両搭載状態において上下方向の上方側に配置されて、第2燃料貯留室22の周囲を周方向に取り囲む筒状の第2周壁35を有している。
なお、タンクケース1は、車両搭載状態において、第1周壁34における水平方向の断面積よりも第2周壁35における水平方向の断面積の方が小さくなっている。
第1ケース31は、第1周壁34の上端側を閉塞し、且つ第2周壁35の下端側を閉塞する第1天壁37、およびこの第1天壁37の内面と対向するように配置されて、第1天壁37との間に不透過膜4、スライドテーブル5および複数のコイルスプリング6を収容する底壁38を有している。また、第2ケース32は、第2周壁35の上端側を閉塞する第2天壁39を有している。
なお、第1天壁37の中央部の内面には、断面矩形状の連通口33の周囲を周方向に取り囲む開口周縁部が設けられている。
また、連通口33は、第1燃料貯留室21に液体燃料が給油されると、第1燃料貯留室21から液体燃料が流れ込むように構成されている。
ここで、第2燃料貯留室22は、第1燃料貯留室21の上端および連通口33よりも高い位置に設置されて、連通口33を介して第1燃料貯留室21と連通している。この第2燃料貯留室22は、第1燃料貯留室21に液体燃料が給油されると、連通口33から液体燃料が流れ込むように構成されている。
不透過膜4の外周縁部41は、第1ケース31の第1周壁34の上端付近に気密シールされる。また、不透過膜4の側面部43は、外側に凸となる湾曲面を備えている。
スライドテーブル5は、その昇降方向に移動可能となるようにタンクケース1の第1ケース31の内壁面に設けられるガイド面36に摺動支持される角環状の摺動部(外周端面)51を有している。これにより、不透過膜4の底面部42およびスライドテーブル5は、その昇降方向であるタンクケース1の上下方向に垂直な水平方向に対して傾くことなく、スライドテーブル5の昇降方向に円滑に移動可能となる。
複数のコイルスプリング6は、金属素線が螺旋状に巻装されたコイル状の弾性部材であって、タンクケース1の第1ケース31とスライドテーブル5との間に設置されている。これらのコイルスプリング6の一端(上端)は、スライドテーブル5の下端面に保持または係止され、また、複数のコイルスプリング6の他端(下端)は、タンクケース1の第1ケース31の底壁38の底面に保持または係止されている。
次に、本実施例の燃料タンクFTの作用を図1に基づいて簡単に説明する。
さらに、タンクケース1の燃料貯留室2内への給油を続けると、第1燃料貯留室21の上端および連通口33よりも高い位置に設置された第2燃料貯留室22へ連通口33から液体燃料が流れ込む。
そして、タンクケースの燃料貯留室2内に液体燃料が満タンになるまで給油されると、図1に示したように、第2燃料貯留室22内に液体燃料の液面Lが位置するようになる。
このとき、不透過膜4の内容積(第1燃料貯留室21の内容積)は、最大の容積と最小の容積との中間となるが、第2燃料貯留室22内の液体燃料の液面Lは、未だ第2燃料貯留室22内に位置している。これにより、第2燃料貯留室22内の液体燃料の液面Lは、フィラーパイプ3の燃料給油口7および燃料給油流路8と連通していない。
この状態は、タンクケース1の燃料貯留室2内の液体燃料の重量が、予め設定された所定値(少なくとも液体燃料の残量が5〜10l以上)となるまで補償される。
以上のように、本実施例の燃料タンク密閉システムに使用される燃料タンクFTにおいては、車両搭載状態において上下2段の第1、第2燃料貯留室21、22を形成する断面凸形状のタンクケース1を備えている。
第1燃料貯留室21は、フィラーパイプ3の燃料給油流路8と連通している。また、第2燃料貯留室22は、第1燃料貯留室21を介してのみ燃料給油流路8と連通している。 そして、タンクケース1は、内部に第1燃料貯留室21を形成する第1ケース31、および不透過膜4の内面との間に第2燃料貯留室22を形成する第2ケース32を有している。また、タンクケース1は、車両搭載状態において、第1ケース31の第1周壁34における水平方向の断面積よりも、第2ケース32の第2周壁35における水平方向の断面積の方が小さくなっている。
これによって、タンクケース1に組み付ける各構成部品(圧力センサPS等)との結合およびタンクケース1の第1ケース31の第1周壁34の上端とのシール性を容易に確保しながらも、タンクケース1の燃料貯留室2内へ液体燃料を注入する燃料給油口7に直接接触する液体燃料の液面の面積(給油時における大気との接触面積)を低減することができる。これにより、本実施例の燃料タンクFTは、タンクケース1の燃料貯留室2内で発生する蒸発燃料(燃料蒸気)の発生量を低減することができる。
そして、この不透過膜4を、燃料貯留室2の中で特に第1燃料貯留室21の底面を形成するように燃料貯留室2内の液体燃料の底面側のみに配置したことにより、タンクケース1の内部(燃料貯留室2)に設置する構成部品(フューエルポンプ9や圧力センサPS等)を、不透過膜4とは接しない配置にすることができる。これにより、タンクケース1に組み付ける各構成部品と不透過膜4との結合およびタンクケース1と不透過膜4とのシール性の確保に対する配慮が不要となる。
そして、重量支持手段は、少なくとも燃料貯留室2内の液体燃料の重量が、予め設定された所定値(少なくとも液体燃料の残量が5〜10l以上)となるまで減少しても、タンクケース1の凸部上部(第2ケース32)に形成される第2燃料貯留室22内に液体燃料の液面Lが位置するように、タンクケース1の燃料貯留室2内の液体燃料の重量および不透過膜4の重量に抗して車両搭載状態において上下方向の上方、つまり燃料貯留室2の第1燃料貯留室21の底面(液体燃料の最下面)を形成(規制)する不透過膜4の底面部42およびスライドテーブル5の昇降方向の上昇側へ付勢する付勢力を付与(発生)する複数のコイルスプリング6等により構成されている。
したがって、液体燃料が、タンクケース1の燃料貯留室2内に満タン状態とされる場合のみでなく、少なくとも燃料貯留室2内の液体燃料の重量が、予め設定された所定値となるまで減少した状態でも、燃料タンクFTへの燃料給油時に大気との接触面積を小さく維持することができる。これにより、タンクケース1の燃料貯留室2内で発生する蒸発燃料(燃料蒸気)の発生量を低減することができる。
本実施例では、車両の給油口として、燃料タンクFTの車両への搭載状態においてタンクケース1のうち第1ケース31のみに直接接続するフィラーパイプ3の上端部で開口した燃料給油口7を設けているが、車両の給油口として、燃料タンクFTの車両への搭載状態において第1ケース31の上端部で開口した燃料給油口を設けても良い。
なお、燃料タンクFTに、封鎖弁SV、ROV11およびCOV12を設けなくても良い。この場合は、キャニスタCC、第1燃料蒸気流路13(105)、第2燃料蒸気流路107およびパージ制御弁PVを備えた蒸発燃料処理装置となる。
なお、コイルスプリング6は、少なくとも1つ設ければ良い。また、コイル状のスプリングの代わりに重量支持手段(弾性部材)として板スプリングを使用しても良い。
内燃機関(エンジン)の燃料として、ガソリンとエタノールまたはメタノール等のアルコール燃料、あるいはガソリンとアルコール燃料とを任意の比率で混合したアルコール混合燃料を使用しても良い。また、内燃機関(エンジン)の燃料として、液化ガス燃料やディーゼル油を使用しても良い。
1 タンクケース
2 燃料貯留室
3 フィラーパイプ
4 不透過膜(分離膜)
5 スライドテーブル(支持テーブル)
6 コイルスプリング(重量支持手段)
7 燃料給油口
21 第1燃料貯留室
22 第2燃料貯留室
Claims (11)
- 車両の給油口(7)から給油された液体燃料を貯留する燃料タンク(FT)を備えた燃料貯留装置において、
前記燃料タンク(FT)は、前記燃料タンク(FT)の車両への搭載状態において上下2段の燃料貯留室(2)を形成する断面凸形状のタンクケース(1)と、このタンクケース(1)内で変形可能となるように配置されて、前記燃料貯留室(2)内の液体燃料に対して不透過性を有する分離膜(4)とを備え、
前記燃料貯留室(2)は、前記分離膜(4)により部分的に囲まれて形成されて、前記給油口(7)と連通する第1燃料貯留室(21)、および前記第1燃料貯留室(21)よりも前記燃料タンク(FT)の車両への搭載状態において上方側に突出するように設けられて、前記第1燃料貯留室(21)を介してのみ前記給油口(7)と連通する第2燃料貯留室(22)を有し、
前記燃料タンク(FT)は、前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の重量および前記分離膜(4)の重量を受け止めると共に、前記タンクケース(1)の上下方向に昇降可能な支持テーブル(5)を備えたことを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1に記載の燃料貯留装置において、
前記分離膜(4)は、前記燃料貯留室(2)の底面を形成するように、前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の底面側のみに設けられていることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料貯留装置において、
前記分離膜(4)は、少なくとも前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の重量の変化に対応して変形可能な可撓性材料によって形成されていることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の燃料貯留装置において、
前記第1燃料貯留室(21)は、前記タンクケース(1)内にて前記分離膜(4)が変形することで、自身の内容積が変化する容積可変室としての機能を有していることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の燃料貯留装置において、
前記燃料タンク(FT)は、前記タンクケース(1)の内部圧力に対応した信号を出力する圧力センサ(PS)を有していることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の燃料貯留装置において、
前記分離膜(4)は、その下面が、前記支持テーブル(5)の上端面に面接触した状態で、前記支持テーブル(5)上に搭載されていることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の燃料貯留装置において、
前記燃料タンク(FT)は、前記支持テーブル(5)を介して、前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の重量および前記分離膜(4)の重量を支持する重量支持手段(6)を備えたことを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項7に記載の燃料貯留装置において、
前記重量支持手段は、少なくとも前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の重量が、所定値となるまで減少しても、前記第2燃料貯留室(22)内に液体燃料の液面(L)が位置するように、前記燃料貯留室(2)内の液体燃料の重量および前記分離膜(4)の重量に抗して前記燃料タンク(FT)の車両への搭載状態において上方へ付勢する付勢力を付与する弾性部材(6)を有していることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載の燃料貯留装置において、
前記タンクケース(1)は、内部に前記第1燃料貯留室(21)を形成する第1ケース(31)、この第1ケース(31)よりも前記燃料タンク(FT)の車両への搭載状態において上下方向の上方側に配置されて、前記分離膜(4)の内面との間に前記第2燃料貯留室(22)を形成する第2ケース(32)、および前記第1燃料貯留室(21)と前記第2燃料貯留室(22)とを連通する連通部(33)を有していることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項9に記載の燃料貯留装置において、
前記連通部(33)は、前記第1燃料貯留室(21)の上端よりも高い位置に設置されて、前記第1燃料貯留室(21)と連通すると共に、
前記第1燃料貯留室(21)に液体燃料が給油されると、前記第1燃料貯留室(21)から液体燃料が流れ込むように構成されていることを特徴とする燃料貯留装置。 - 請求項9または請求項10に記載の燃料貯留装置において、
前記第2燃料貯留室(22)は、前記第1燃料貯留室(21)の上端および前記連通部(33)または前記連通部(33)の上端よりも高い位置に設置されて、前記連通部(33)を介して前記第1燃料貯留室(21)と連通すると共に、
前記第1燃料貯留室(21)に液体燃料が給油されると、前記連通部(33)から液体燃料が流れ込むように構成されていることを特徴とする燃料貯留装置。
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