JP6387077B2

JP6387077B2 - 燃料タンクシステム

Info

Publication number: JP6387077B2
Application number: JP2016247317A
Authority: JP
Inventors: 真樹若尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: JP2018100631A

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タンク本体と、タンク本体に連通路を介して接続され、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を吸着するキャニスタとを備えた燃料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タンク本体と、タンク本体に連通路を介して接続され、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を吸着するキャニスタとを備えた燃料タンクシステムの発明が記載されている。特許文献１に係る燃料タンクシステムでは、ＯＲＶＲ（On-board Refusing Vapor Recovery：車載燃料蒸気遮断）と呼ばれる機能が装備されている。ＯＲＶＲでは、タンク本体への給油が行われる際に、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気が連通路を介してキャニスタに輸送される。キャニスタは、燃料蒸気を吸着・回収する。

特許文献１に係る燃料タンクシステムによれば、給油時において燃料蒸気が大気中に放散されることを防止することができる。

特開２００５−３１３６６７号公報

一般的な車両では、鉛直方向における給油口の位置と燃料液面の位置との間には、所定の高低差が設定されている。この高低差を、以下では「ヘッド差」と呼ぶ。ヘッド差は、タンク本体への給油を行う際において、燃料をタンク本体へ輸送するための推進力を創り出す。しかし、ヘッド差は、給油が進むにつれて小さくなる。そのため、満タン付近でも十分な大きさのヘッド差を担保することが好ましい。

一方、キャニスタには、燃料蒸気を吸着するための活性炭フィルタなどの吸着剤が充填されている。そのため、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を連通路を介してキャニスタへ輸送する際に、圧力損失が生じる。この圧力損失は、給油時において燃料をタンク本体へ輸送する際の妨げとなる。

特許文献１に係る燃料タンクシステムでは、満タン付近でも十分な大きさのヘッド差を担保するように設定されている。このため、ヘッド差に基づく推進力が、キャニスタに係る圧力損失を常に上回っている。そのため、給油の進行状況にかかわらず、キャニスタに係る圧力損失に抗して、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を連通路を介してキャニスタへ輸送することができる。その結果、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることができる。

これに対し、例えば軽トラック等の車両では、タンク本体の配置位置によっては、満タン付近において、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合がある。この場合、満タン付近では、ヘッド差に基づく推進力が、キャニスタに係る圧力損失を下回ってしまう。そのため、満タン付近では、キャニスタに係る圧力損失に抗して、タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を連通路を介してキャニスタへ輸送することが難しくなる。その結果、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることのできないおそれがあった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合であっても、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることが可能な燃料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、給油口を有するフィラーパイプが連通接続され、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留するタンク本体と、前記タンク本体に第１連通路及び第２連通路をそれぞれ介して接続され、該タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を吸着するキャニスタと、前記第２連通路に介在するように設けられ、前記燃料蒸気を収容・排出可能な可撓性容器と、前記タンク本体から前記キャニスタに至る前記燃料蒸気の流通経路を、前記第１連通路及び前記第２連通路のうちいずれか一方に切り替える切替手段と、を備え、前記切替手段は、前記タンク本体に貯留された燃料の液面レベルが所定の閾値以下の際に前記燃料蒸気の流通経路を前記第１連通路の側に切り替える一方、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値を超えると前記燃料蒸気の流通経路を前記第２連通路の側に切り替える動作を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合であっても、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることができる。

本発明の実施形態に係る燃料タンクシステムの全体構成図である。給油時における燃料タンクシステムの動作説明に供する図である。給油時における燃料タンクシステムの動作説明に供する図である。給油時における燃料タンクシステムの動作説明に供する図である。給油時における燃料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燃料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燃料タンクシステム１１の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１の概要について、駆動源としてレシプロエンジン（内燃機関：不図示）を備える車両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燃料タンクシステム１１の全体構成図である。
本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１は、図１に示すように、タンク本体１３と、キャニスタ１５と、を備える。

タンク本体１３は、車両に搭載されたレシプロ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。タンク本体１３には、図１に示すように、給油口１７を有するフィラーパイプ１９が連通接続されている。フィラーパイプ１９は、長手方向に所定の間隔を置いて、上流側パイプ１９ａ及び下流側パイプ１９ｂのふたつに分割されている。

上流側パイプ１９ａ及び下流側パイプ１９ｂの間には、両パイプ１９ａ、１９ｂの間を連通接続するように、開閉部２１が設けられている。開閉部２１は、可撓性の膜状部材からなる。開閉部２１は、燃料の流通経路を給油時を除く通常時は閉塞しているが給油時に燃料の重みで開放する機能を有する。図１の例では、開閉部２１は閉塞状態にある。

タンク本体１３では、その室内に貯留された燃料の蒸発により燃料蒸気が生じる。昨今の地球環境保全の高まりを受けて、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、給油時において大気に放散しない配慮が求められている。そこで、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気をキャニスタ１５に排出するために、タンク本体１３には、その室内とキャニスタ１５との間を連通接続する第１及び第２燃料蒸気排出路（本発明の「連通路」に相当する。）２３、２４が並列に設けられている。

第１燃料蒸気排出路２３は、タンク本体１３の室内とキャニスタ１５との間を直結させて連通接続している。

これに対し、第２燃料蒸気排出路２４は、タンク本体１３の室内とキャニスタ１５との間を、蛇腹状の可撓性容器２５を介在させて連通接続している。可撓性容器２５は、燃料蒸気を収容・排出可能な可撓性に加えて、耐圧性及び耐候性を有する樹脂素材からなる。可撓性容器２５は、給油の進行に伴い十分なヘッド差を担保できないおそれがある場合に、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を一時的に収容することにより、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせる役割を果たす。

タンク本体１３の室内には、第１燃料蒸気排出路２３における第１連通口２３ａを臨むように、第１開閉弁２７が設けられている。第１開閉弁２７は、第１本体部２７ａと、第１フロート弁２７ｂと、を備えて構成されている。第１本体部２７ａは、略筒状の外観形状を有する。第１本体部２７ａの周側壁２８のうち第１フロート弁２７ｂの近傍には、第１本体部２７ａの室内外を連通するオリフィス２７ｃが設けられている。第１開閉弁２７の周側壁２８のうち下端部はタンク本体１３の室内に開放されている。第１開閉弁２７は、燃料の液面レベルに応じて、第２開閉弁３１と連係して、第１連通口２３ａを開閉する機能を有する。

第１フロート弁２７ｂは、第１本体部２７ａの内方に、鉛直方向に沿って進退自在に設けられている。第１フロート弁２７ｂは、第１連通口２３ａを臨む位置に第１弁体２７ｂ１を有する。第１フロート弁２７ｂは、燃料液面が予め定められる第１液位ＲＡ１（図２Ｃ参照：本発明の「所定の閾値」に相当する。）に達すると第１連通口２３ａを閉止するように動作する。

具体的には、第１開閉弁２７は、燃料液面が第１液位ＲＡ１に達すると、第１フロート弁２７ｂが燃料に浮く。第１フロート弁２７ｂの浮上に伴って、第１弁体２７ｂ１が第１連通口２３ａに着座することで第１連通口２３ａを閉止する。なお、第１液位ＲＡ１（図２Ｃ参照）は、例えば、燃料残量が満タン状態となる満タン液位ＲＡ_Full（図２Ｄ参照）と比べて少し低位の液位を適宜設定すればよい。具体的には、第１液位ＲＡ１を設定するにあたっては、第１液位ＲＡ１に対応するヘッド差が、キャニスタ１５に係る圧力損失と同等となることを考慮すればよい。

これにより、燃料残量が満タン液位ＲＡ_Fullと比べて少し低位の液面レベルに達した際、つまり、ヘッド差がキャニスタ１５に係る圧力損失と同等となった場合において、タンク本体１３の燃料、及び、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気が、第１燃料蒸気排出路２３を通してキャニスタ１５の側へ侵入するのを防止してる。

また、タンク本体１３の室内には、第２燃料蒸気排出路２４の連通口２４ａを臨むように、第２開閉弁３１が設けられている。第２開閉弁３１は、略筒状の外観形状を有する第２本体部３１ａと、第２フロート弁３１ｂと、を備えて構成されている。第２開閉弁３１の下端部はタンク本体１３の室内に開放されている。第２開閉弁３１は、燃料の液面レベルに応じて、第１開閉弁２７と連係して、第２連通口３０を開閉する機能を有する。

第２本体部３１ａは、上部周側壁３２ａに囲まれた大径の第１筒状空間３２ａ１を有する。また、第２本体部３１ａは、下部周側壁３２ｂに囲まれた、第１筒状空間３２ａ１と比べて小径の第２筒状空間３２ｂ１を有する。下部周側壁３２ｂは、上部周側壁３２ａと比べて、その肉厚が大に設定されている。これにより、上部周側壁３２ａと下部周側壁３２ｂとの接合部分には、周回状の段部３３が形成されている。

第１筒状空間３２ａ１と第２筒状空間３２ｂ１とは、相互に連通接続されている。下部周側壁３２ｂのうち第２フロート弁３１ｂの近傍には、第２本体部３１ａの室内外を連通するオリフィス３１ｃが水平方向に沿って設けられている。オリフィス３１ｃは、満タン液位に相当する鉛直方向の高さ位置に設けられている。オリフィス３１ｃは、後記の給油終期段階〜給油最終段階において、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、第２開閉弁３１の第２連通口３０、第２連通口２４ａを順次介して可撓性容器２５へ輸送する際の経路として用いられる。

第２フロート弁３１ｂは、第２本体部３１ａの第１筒状空間３２ａ１及び第２筒状空間３２ｂ１にわたって鉛直方向に沿って進退自在に設けられている。第２フロート弁３１ｂは、周回状の段部３３に当接する大径の第１筒状部３５と、第１筒状部３５と比べて小径の第２筒状部３７と、を備える。第２フロート弁３１ｂは、コマに類似した外観形状を有して構成されている。

第２フロート弁３１ｂは、周回状の段部３３にちょうど重なる位置に、第１筒状部３５に備わるフランジ状の第２弁体３６を有する。第２フロート弁３１ｂは、燃料液面が前記第１液位ＲＡ１（図１参照）に達すると第２連通口３０を開放するように動作する。

具体的には、第２開閉弁３１は、燃料液面が第１液位ＲＡ１に達すると、第２フロート弁３１ｂが燃料に浮く。第２フロート弁３１ｂの浮上に伴って、第２連通口３０に着座することで第２連通口３０を塞いでいた第２弁体３６が浮上し、第２連通口３０を開放する。
これにより、燃料残量が満タン液位ＲＡ_Fullと比べて少し低位の第１液位ＲＡ１から満タン液位ＲＡ_Fullに達するまでの期間において、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、可撓性容器２５に一時的に収容させる。可撓性容器２５に一時的に収容された燃料蒸気は、第２燃料蒸気排出路２４を通してキャニスタ１５へと輸送される。
第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１の組み合わせは、本発明の「切替手段」に相当する。

キャニスタ１５は、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気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、燃料蒸気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は、第１燃料蒸気排出路２３又は第２燃料蒸気排出路２４を介してタンク本体１３の室内から送られてくる燃料蒸気を吸着して、清浄化した空気を大気に放出する。

〔本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１の動作について、図２Ａ〜図２Ｄを参照して説明する。
図２Ａ〜図２Ｄは、給油時における燃料タンクシステム１１の動作説明に供する図である。

図２Ａは、給油初期段階における燃料タンクシステム１１の状態を表している。図２Ａに示す給油初期段階では、鉛直方向における給油口１７の位置と燃料液面ＦＬの位置との間の高低差であるヘッド差ＨＤ１は、十分に担保されている。つまり、ヘッド差ＨＤ１に基づく推進力は、キャニスタ１５に係る圧力損失を上回っている。
給油初期段階では、第１開閉弁２７は第１連通口２３ａを開放している一方、第２開閉弁３１は第２連通口３０を閉止している。そのため、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、キャニスタ１５に係る圧力損失に抗して、第１開閉弁２７、第１連通口２３ａ、第１燃料蒸気排出路２３を順次介してキャニスタ１５へ輸送することができる。

図２Ｂは、給油中期段階における燃料タンクシステム１１の状態を表している。図２Ｂに示す給油中期段階では、ヘッド差ＨＤ２は、まだ十分に担保されている。つまり、ヘッド差ＨＤ２に基づく推進力は、キャニスタ１５に係る圧力損失を上回っている。
給油中期段階では、給油初期段階と同様に、第１開閉弁２７は第１連通口２３ａを開放している一方、第２開閉弁３１は第２連通口３０を閉止している。そのため、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、キャニスタ１５に係る圧力損失に抗して、第１開閉弁２７、第１連通口２３ａ、第１燃料蒸気排出路２３を順次介してキャニスタ１５へ輸送することができる。

図２Ｃは、給油終期段階における燃料タンクシステム１１の状態を表している。図２Ｃに示す給油終期段階では、ヘッド差ＨＤ３は、だいぶ小さくなった。ヘッド差ＨＤ３に基づく推進力は、キャニスタ１５に係る圧力損失と同等程度である。そのため、何らの対策も施さないと、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることができないおそれがある。

そこで、給油終期段階では、給油初期段階〜給油中期段階とは逆に、第１開閉弁２７は第１連通口２３ａを閉止している一方、第２開閉弁３１は第２連通口３０を開放している。そのため、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、オリフィス３１ｃ、第２開閉弁３１の第２連通口３０、第２連通口２４ａを順次介して、キャニスタ１５に係る圧力損失とは無関係に、可撓性容器２５へ輸送することができる。可撓性容器２５に一時的に収容された燃料蒸気は、例えば、キャニスタ１５に蓄えられた燃料成分をレシプロエンジンの吸気系へ導入するパージ処理のタイミングで、キャニスタ１５へと輸送される。

図２Ｄは、給油最終段階における燃料タンクシステム１１の状態を表している。なお、給油最終段階とは、燃料残量が満タンとなる段階をいう。図２Ｄに示す給油最終段階では、ヘッド差ＨＤ４は小さい。ヘッド差ＨＤ４に基づく推進力は、キャニスタ１５に係る圧力損失を下回っている。そのため、何らの対策も施さないと、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることができない。

そこで、給油最終段階では、給油終期段階と同様に、第１開閉弁２７は第１連通口２３ａを閉止している一方、第２開閉弁３１は第２連通口３０を開放している。そのため、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を、オリフィス３１ｃ、第２開閉弁３１の第２連通口３０、第２連通口２４ａを順次介して、キャニスタ１５に係る圧力損失とは無関係に、可撓性容器２５へ輸送することができる。可撓性容器２５に一時的に収容された燃料蒸気は、給油終期段階と同様に、パージ処理のタイミングで、キャニスタ１５へと輸送される。

タンク本体１３の室内が燃料で満タン状態になると、フィラーパイプ１９内の燃料液面が上昇し、遂には給油ガン（不図示）に接触するに至る。すると、給油ガンに備えられたオートストップ機能が働いて、給油がストップする。

〔本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る燃料タンクシステム１１の作用効果について説明する。
第１の観点（請求項１に対応）に基づく燃料タンクシステム１１は、給油口１７を有するフィラーパイプ１９が連通接続され、車両に搭載されたレシプロエンジン（内燃機関）に供給する燃料を貯留するタンク本体１３と、タンク本体１３に第１燃料蒸気排出路（第１連通路）２３及び第２燃料蒸気排出路（第２連通路）２４をそれぞれ介して接続され、タンク本体１３の室内で生じた燃料蒸気を吸着するキャニスタ１５と、第２燃料蒸気排出路２４に介在するように設けられ、燃料蒸気を収容・排出可能な可撓性容器２５と、タンク本体１３からキャニスタ１５に至る燃料蒸気の流通経路を、第１燃料蒸気排出路２３及び第２燃料蒸気排出路２４のうちいずれか一方に切り替える切替手段（第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１）と、を備える。
本発明の切替手段として機能する第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１は、タンク本体１３に貯留された燃料の液面レベルが所定の閾値（第１液位ＲＡ１）以下の際に燃料蒸気の流通経路を第１燃料蒸気排出路２３の側に切り替える一方、燃料の液面レベルが所定の閾値（第１液位ＲＡ１）を超えると燃料蒸気の流通経路を第２燃料蒸気排出路２４の側に切り替える動作を行う。

ここで、燃料の液面レベルが所定の閾値（第１液位ＲＡ１）を超える場合とは、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合に相当する。
要するに、第１の観点に基づく燃料タンクシステム１１では、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合に、燃料蒸気の流通経路を第２燃料蒸気排出路２４の側に切り替えることにより、燃料蒸気を可撓性容器２５に一時的に収容させることとした。

第１の観点に基づく燃料タンクシステム１１によれば、十分な大きさのヘッド差を担保することのできない場合であっても、満タンに至るまでの給油を円滑に行わせることができる。

第２の観点（請求項２に対応）に基づく燃料タンクシステム１１は、第１の観点に基づく燃料タンクシステム１１であって、第１燃料蒸気排出路２３に介在するように設けられ、燃料の液面レベルが所定の閾値（第１液位ＲＡ１）以下の際に第１連通口２３ａを開放する一方、燃料の液面レベルが第１液位ＲＡ１を超えると第１連通口２３ａを閉止する動作を行う第１開閉弁２７と、第２燃料蒸気排出路２４に介在するように設けられ、燃料の液面レベルが第１液位ＲＡ１以下の際に第２連通口３０を閉止する一方、燃料の液面レベルが第１液位ＲＡ１を超えると第２連通口３０を開放する動作を行う第２開閉弁３１と、をさらに備える。
切替手段は、第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１を備え、第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１の前記動作によって、燃料蒸気の流通経路を切り替える動作を行う。

第２の観点に基づく燃料タンクシステム１１によれば、比較的簡素かつ実用的な構成で燃料蒸気の流通経路を切り替える動作を実現することができる。

第３の観点（請求項３に対応）に基づく燃料タンクシステム１１は、第１又は第２の観点に基づく燃料タンクシステム１１であって、フィラーパイプ１９には、燃料の流通経路を通常時は閉塞しているが給油時に開放する開閉部２１が設定されている構成を採用してもよい。

第３の観点に基づく燃料タンクシステム１１によれば、フィラーパイプ１９には、燃料の流通経路を通常時は閉塞しているが給油時に開放する開閉部２１が設定されているため、フィラーパイプ１９を経由して給油口１７から燃料蒸気が放出されることを抑止することができる。

〔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、本発明の切替手段に相当する部材として、第１開閉弁２７及び第２開閉弁３１を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。タンク本体１３からキャニスタ１５に至る燃料蒸気の流通経路を、第１燃料蒸気排出路２３及び第２燃料蒸気排出路２４のうちいずれか一方に切り替える機能を実現することが可能であれば、切替手段としていかなる構成を採用しても構わない。

１１燃料タンクシステム
１３タンク本体
１５キャニスタ
２１開閉部
２３第１燃料蒸気排出路（第１連通路）
２３ａ第１連通口
２４第２燃料蒸気排出路（第２連通路）
２５可撓性容器
２７第１開閉弁（切替手段）
３０第２連通口
３１第２開閉弁（切替手段）

Claims

給油口を有するフィラーパイプが連通接続され、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を貯留するタンク本体と、
前記タンク本体に第１連通路及び第２連通路をそれぞれ介して接続され、該タンク本体の室内で生じた燃料蒸気を吸着するキャニスタと、
前記第２連通路に介在するように設けられ、前記燃料蒸気を収容・排出可能な可撓性容器と、
前記タンク本体から前記キャニスタに至る前記燃料蒸気の流通経路を、前記第１連通路及び前記第２連通路のうちいずれか一方に切り替える切替手段と、を備え、
前記切替手段は、前記タンク本体に貯留された燃料の液面レベルが所定の閾値以下の際に前記燃料蒸気の流通経路を前記第１連通路の側に切り替える一方、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値を超えると前記燃料蒸気の流通経路を前記第２連通路の側に切り替える動作を行う
ことを特徴とする燃料タンクシステム。
請求項１に記載の燃料タンクシステムであって、
前記第１連通路に介在するように設けられ、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値以下の際に第１連通口を開放する一方、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値を超えると前記第１連通口を閉止する動作を行う第１開閉弁と、
前記第２連通路に介在するように設けられ、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値以下の際に第２連通口を閉止する一方、前記燃料の液面レベルが前記所定の閾値を超えると前記第２連通口を開放する動作を行う第２開閉弁と、をさらに備え、
前記切替手段は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を備え、当該第１開閉弁及び当該第２開閉弁の前記動作によって、前記燃料蒸気の流通経路を切り替える動作を行う
ことを特徴とする燃料タンクシステム。
請求項１又は２に記載の燃料タンクシステムであって、
前記フィラーパイプには、燃料の流通経路を通常時は閉塞しているが給油時に開放する開閉部が設定されている
ことを特徴とする燃料タンクシステム。