JP6399278B2 - 車両の燃料タンク装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の燃料タンク装置に係り、詳しくは密閉手段で密閉される燃料タンクに、フュエルパイプやリサーキュレーションパイプなどが設けられた燃料タンク装置の改善に関する。

車両の燃料タンク装置では、燃料を貯留する燃料タンクに、給油を行うフュエルパイプや、燃料タンク内の上部空間とフュエルパイプの給油口側とを連通するパイプ、すなわち給油時、燃料の供給を利用して、燃料タンク内の蒸散ガス（蒸発した燃料）の大気中への放出を防ぐリサーキュレーションパイプを設けることが行われている（特許文献１を参照）。

特開２０１３− １９２８１号公報

ところが、車両の燃料タンク装置は、高圧になっている燃料タンクの状態から、いきなりフュエルパイプの給油口を塞ぐフュエルキャップが取り外され、注油口が開放される場合が考えられる。
この場合、リサーキュレーションパイプが、燃料タンク内の燃料液面の上部空間に開口しているときは、蒸散ガスだけがリサーキュレーションパイプを通じて給油口から放出される。しかし、燃料が燃料タンクの満タン位置付近まで満たされている場合、リサーキュレーションパイプの先端側の開口は燃料タンク内の燃料に没入することがある。この場合、燃料タンク内の圧力は、燃料の液面に加わり、燃料タンク内の燃料がリサーキュレーションパイプへ押し出され、サーキュレーションパイプを通って、開放した給油口から外部へ漏れるおそれがある。この燃料の漏れが生じる状況は、例えばフュエルリッドが故障したり、故意にフュエルリッドが開けられるといった、意図しない状況、特に想定外の状況下で、外部からの操作でフュエルキャップが開けられた場合に起こる。このため、こうした想定外の状況下での燃料の漏れを防ぐ手立てが要望されている。

そこで、本発明の目的は、想定外の状況下での給油口からの燃料の漏れが防げる車両の燃料タンク装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、フュエルキャップで開放可能に塞がれる給油口と燃料タンク内とを連通するフュエルパイプと、燃料タンク内の上部空間とフュエルパイプの給油口側とを連通するリサーキュレーションパイプと、フュエルパイプに備えられ燃料タンク内の燃料がフュエルパイプへ逆流するのを抑えるシャットオフバルブと、燃料タンク内の上部に配設され燃料タンク内の液面が満タン位置で閉弁するレべリングバルブと、リサーキュレーションパイプに備えられ燃料タンク内の液面が満タン位置の直下の位置で閉弁する流通規制バルブとを有するものとした。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の燃料タンク装置において、流通規制バルブは、少なくとも前記燃料が満タン位置の直下の位置まで満たされた際には閉弁状態となるフロートバルブで構成されることとした。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両の燃料タンク装置において、燃料タンク内の蒸散ガスを吸着するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通する通路と、この通路に設けられ、通路を封鎖することにより燃料タンクを密閉する密閉弁とを有し、通路の燃料タンク側の開口部はリサーキュレーションパイプの燃料タンク側開口よりも上部に位置するように構成した。

請求項１の発明によれば、フュエルリッドの故障や、故意にフュエルリッドが開けられたりした場合など、意図しない想定外の状況下で給油口が開放されたとしても、燃料タンク内の燃料が、リサーキュレーションパイプを通じて、給油口から外部へ漏れることはない。

それ故、想定外の状況下における給油口からの燃料の漏れを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、流通規制バルブは、フロートバルブで構成されるので、簡単な構造ですむ。
請求項３の発明によれば、燃料タンクを密閉する密閉弁が開放された場合でも、燃料の逆流を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る車両の燃料タンク装置の概略的な構成を、周辺の機器と共に示す図。 同燃料タンク装置の流通規制バルブの構造を、開放状態と共に示す断面図。 同流通規制バルブが閉じた状態を示す断面図。 想定外で、フュエルキャップが外され、給油口が開放したときの状況を説明する断面図。

以下、本発明を図１から図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、本発明を適用した車両、例えば走行用モータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド自動車に用いられる燃料タンク装置の概略の構成を示し、図２および図３は同燃料タンク装置の流通規制バルブの構造や動作などを示している。
図１に示される燃料タンク装置を説明すると、１はレシプロエンジン（以下、単にエンジンという）、１０は燃料（ガソリンなど液体燃料）を貯留する燃料タンク、３２は同燃料タンク１０内の蒸散ガス（蒸発した燃料）をエンジンでパージ処理するための蒸散ガスを通すパージ通路、５０は給油時に蒸散ガスを吸着するための専用のキャニスタを示している。

各部を説明すると、走行用モータと組み合うエンジン１は、吸気側に吸気マニホルド２、サージタンク３、スロットルバルブ４、エアクリーナ５などを有している（いずれもエンジン１の吸気通路を構成するもの）。吸気マニホルド２には、フュエルインジェクタ６が付いている。
燃料タンク１０は、例えば扁平形のタンクで形成される。燃料タンク１０内の上部には、フュエルカットバルブ１１や、同バルブ１１に二ウェイバルブ１２を介して接続されたレベリングバルブ１３などが配設されている。

レベリングバルブ１３は、例えば燃料液面の上昇に合わせて閉弁するフロートバルブで構成され、給油中に燃料液面がレベリングバルブ１３よりも下方にある場合は、燃料タンク１０内の燃料液面より上部の蒸散ガスを後述するベーパ通路３１に向けて排出することで燃料が供給可能となるように機能する。また燃料液面が図１中に一点鎖線に示される液面位置まで燃料が上昇すると閉弁し、燃料タンク１０の液面上部の蒸散ガスが後述するベーパ通路３１へ流れることを防止し、燃料タンク１０の蒸散ガスの流出先を閉塞して、後述する給油口２０から新規な燃料が流入しがたい状況を作り、燃料タンク１０の満タン位置を規制する機能を有する。ここでは、例えばレベリングバルブ１３が燃料タンク１０内の液面で閉じる位置を満タン位置δにしている。

この燃料タンク１０内の底部にはフュエルポンプ１５が設置されている。このフュエルポンプ１５の吐出部から延びるフュエル通路１４は、フュエルインジェクタ６に接続され、燃料タンク１０内の燃料が、フュエルインジェクタ６からエンジン１の燃焼室（図示しない）へ供給される構造になっている。なお、フュエルインジェクタ６から燃料タンク１０へ戻るリターン通路は、図示していない。または燃料タンク１０内のフュエルポンプ１５の構成部品にプレッシャレギュレータ（図示しない）をつけて、燃料タンク１０内でリターン経路を形成させてもよい。

また燃料タンク１０の側壁には、給油用のフュエルパイプ１７やリサーキュレーションパイプ１８が設けられている。このうちフュエルパイプ１７の出口側の端部は、例えば燃料タンク１０の側壁の中段に連通接続される。この出口側の端部には、逆止弁で構成されるシャットオフバルブ１６が設けられ、燃料タンク１０内の燃料がフュエルパイプ１７への逆流するのを抑える。またフュエルパイプ１７の入口側の端部は、燃料タンク１０位置よりも上方の地点、例えば同地点に設けてあるフュエルボックス１９へ続いている。この入口側の端部が、フュエルボックス１９内に配置された給油口２０と連通していて、給油口２０と燃料タンク１０内との間を連通させている。

給油口２０は、フュエルキャップ２１で開放可能に塞がれ、またフュエルボックス１９の開口は、例えば回動式のフュエルリッド２３にて塞がれる。フュエルリッド２３は、通常、リッドアクチュエータ２２で解除可能にロックされている。つまり、ロックを解除して、フュエルリッド２３を開け、その後、フュエルキャップ２１を開け、給油口２０を開放することにより、給油装置の給油ガン（いずれも図示しない）を給油口２０へ差込み、給油ガンを操作することにより、給油口２０から燃料タンク１０へ給油が行える。ちなみに、燃料タンク１０の上壁には、燃料タンク１０の内圧を検出するための圧力センサ２４が設けられている。

リサーキュレーションパイプ１８の出口側の端部１８ａは、フュエルパイプ１７の給油口２０付近の位置に連通接続される。またリサーキュレーションパイプ１８の入口側の端部１８ｂは、燃料タンク１０の側壁の上段を貫通している。この端部１８ｂは，レベリングバルブ１３で規定される満タン位置δ付近まで延びている。このリサーキュレーションパイプ１８の経路中、例えばリサーキュレーションパイプ１８の入口端には、流通規制バルブとして、例えばフロートバルブ２６が設けられている。このフロートバルブ２６の詳細については後述する。

一方、キャニスタ５０は、活性炭(図示しない)を収容した容器で構成される。この容器には、予め設定された所定の時期に、圧力センサ２４や後述する密閉弁３５を用いて、燃料タンク１０内のリークチェックを実施するためのモジュール、例えば負圧ポンプ（図示しない）、大気開放するベントパイプ５３、負圧ポンプおよびベントパイプ５３の連通切換えを行う切換バルブ（図示しない）などから構成されたリークチェックモジュール５１が搭載されている。ベントパイプ５３にはフィルタ５５が付いている。

エンジンで蒸発ガスをパージ処理するための蒸散ガス処理部３０は、例えば、レベリングバルブ１３とキャニスタ５０の蒸散ガス側の出入口との間を連通するベーパ通路３１（本願の通路に相当）、同ベーパ通路３１の出入口側の端部とエンジン１の吸気通路、例えばサージタンク３とスロットルバルブ４間の吸気通路部分とを連通するパージ通路３２、これら各通路３１，３２の各部に設けられた、例えばノーマリークローズの密閉弁３５、バージ弁３６、ノーマリーオープンのキャニスタ弁３７、これら各弁を制御する制御部３８（例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどで構成される電子ユニット）を組み合わせて構成される。

すなわち、密閉弁３５は、燃料タンク１０内とキャニスタ５０とを連通するベーパ通路３１の途中に、双方向性の安全弁４０と共に設けられる。パージ弁３６はパージ通路３２の途中に設けられ、キャニスタ弁３７はキャニスタ５０の蒸散ガス側の出入口に設けられる。そして、各弁の特性により、常態下で燃料タンク１０内を密閉する密閉システムを構成して、常態のとき燃料タンク１０内の閉空間を密閉状態に保ち、燃料タンク１０内の蒸散ガスが、燃料タンク１０外へ漏出しないようにしている。燃料タンク１０内のリークチェックは、この密閉状態から行われる。

制御部３８には、この燃料タンク１０内の蒸散ガスの処理を行うために、例えばエンジン１が所定条件下で運転されたとき、バージ弁３６や密閉弁３５を開作動させ、キャニスタ弁３７を閉作動させる機能が設定されている。この機能により、燃料タンク１内の蒸散ガスが、フュエルカットバルブ１１、レベリングバルブ１３、ベーパ通路３１、パージ通路３２を通じて、運転中のエンジン１の吸気通路へパージされ、エンジン１で処理（燃焼）されるようにしている。

また制御部３８は、例えば給油を行うため、フュエルリッド２３のロックを解除すべくリッドスイッチ３９を操作すると、密閉弁３５を開動作させ、燃料タンク１０内の蒸散ガスが、フュエルカットバルブ１１、レベリングバルブ１３、ベーパ通路３１、キャニスタ弁３７を通じて、キャニスタ５０へ導かれるようにしている。つまり、リッドスイッチ３９の操作により、蒸散ガスの吸着が行われ、蒸散ガスの大気放出を防ぎつつ、燃料タンク１０内を給油可能な安全な圧力まで燃料タンク１０内の圧力の除圧が行われる。

さらに制御部３８は、給油中の蒸散ガスの放出を防ぐため、この密閉弁３５の開動作により燃料タンク１０内の圧力が十分に減圧されたとき（安全な圧力：大気圧と同等）、フュエルリッド２３を開けられるようにする機能（リッドアクチュエータ２２によるロック解除）が設定されている。これにより、減圧後、フュエルリッド２３を開け、さらにフュエルキャップ２１を取り外して、開放した給油口２０へ給油装置の給油ガンを差込み、給油ガンで給油作業を行うと、供給される燃料により、燃料タンク１０内の液面上部の空間内の蒸散ガスは、図１中の矢印に示されるように端部１８ｂ、リサーキュレーションパイプ１８、端部１８ａへ導かれ、再びフュエルパイプ１７内を通じて燃料タンク１０内へ導かれるという循環サイクル繰り返して、リサーキュレーションパイプ１８およびフュエルパイプ１７を循環する。このときも、密閉弁３５やキャニスタ弁３７は開動作（パージ弁３６は閉動作）しているから、燃料タンク１０内の蒸散ガスは、キャニスタ５０へ導かれる。

こうした蒸散ガスの循環、キャニスタ５０による蒸散ガスの吸着により、給油中、給油口２０から燃料タンク１０内の蒸散ガスが外部に放出されるのが抑えられる。ちなみに、キャニスタ５０に吸着された蒸散ガスは、制御部３８の制御により、エンジン１が運転するとき、パージ通路３２、パージ弁３５を通して、エンジン１の吸気通路へパージされる(燃焼による処理)。

他方、リサーキュレーションパイプ１８に有るフロートバルブ２６は、通常の手順を経てフュエルキャップ２１を取り外したのではなく、想定外のときにフュエルキャップ２１が取り外されたとき、すなわち燃料タンク１０内の圧力が給油口２０位置のヘッド圧を越え、燃料が満タン位置付近まで満たされているとき、故意にフュエルキャップ２１を取り外すという、意図しない想定外の事態が発生したときを考慮して、給油口２０から燃料が漏れるのを防ぐ機器である。この想定外の事態としては、フュエルリッド２３の故障から、フュエルキャップ２１が外され給油口２０が開放されたり、故意にフュエルリッド２３が開けられ、フュエルキャップ２１が外され、給油口２０が開放されたりする場合などが考えられる。

図２および図３には、この想定外の事態に備えて設けたフロートバルブ２６（Ａ部）の具体的な構造が示されている。
フロートバルブ２６の各部を説明すると、図２および図３中の６０は、例えば開口を下側に向けて配置した、縦形の有底筒体で形成された弁本体、６１は、弁本体６０の内部に設けた、縦形の筒部材で形成されたフロートガイド、６２は、フロートガイド６１と弁本体６０の上部壁６０ａとの間を遮るように設けた、弁孔６４および弁座６５を有する弁座部材である。同構造により、弁本体６０の側壁部６０ｂとフロートガイド６１との間には筒形の流路６７が形成される。この流路６７にて、弁本体６０の下部端に形成される環状の流入口６９と弁孔６４との間を連通している。また弁座部材６２と上部壁６０ａ間には中継室７０が形成され、フロートガイド６１内にはフロート室７１が形成される。

そして、中継室７０の側壁部分が、サーキュレーションパイプ１８の端部１８ｂに連通接続され、弁本体６０を縦向きで支持させている。フロート室７１内には、上部に弁部７２が組み付いたフロート７３が昇降自在に収容される。これで、フロート７３は、燃料タンク１０内の燃料の液面位置に追従して、弁部７２と弁座６５とが当接して弁孔６４を塞ぐ閉塞位置Ｘ（図３）と、弁部７２と弁座６５とが離反して弁孔６４を開放する待機位置Ｙ（図２）との間を昇降する。

このフロートバルブ２６は、燃料タンク１０の満タン位置δ付近、例えば燃料が満タン位置δの直下の位置まで満たされる際には、サーキュレーションパイプ１８の経路が閉塞されるよう各部が設定されている。具体的には、弁孔６４は、満タン位置δの上側の位置に定められる。つまり、ベーパ通路３１の燃料タンク１０側の開口部は、サーキュレーションパイプ１８の燃料タンク１０側の開口部よりも上部に位置させてある。また弁部７２の各部は、燃料が満タン位置δの直下の位置まで満たされると、上昇するフロート７３の動きで弁孔６４を塞ぎ、サーキュレーションパイプ１８の経路を遮るように定められ、それ以後、燃料の液面が満タン位置δから下降するまでは、燃料流通の規制が続く構造にしてある。すなわち、フロートバルブ２６は、燃料タンク１０内の液面が上昇し、少なくとも燃料がレベリングバルブ１３にて規定される満タン位置δまで満たされる際、レベリングバルブ１３の閉じられるまでにフロート７３の動きで弁孔６４を塞ぎ、サーキュレーションパイプ１８の経路を遮るように定められている。

つぎに、図４を参照して、燃料タンク１０の想定外の事態に対する備えについて説明する。
今、車両は、例えば駐車中で、燃料タンク１０内には満タン位置付近δまで燃料が満たされ、燃料タンク１内が高圧の状態で密閉されているとする。
このとき、例えば故意やリッドアクチュエータ２２の故障などを要因に、図４に示されるように手動操作によりフュエルリッド２３が開けられ、同じくフュエルボックス１９内のフュエルキャップ２１が開けられるという、想定外の事態が生じたとする。

このとき、燃料タンク１０の内圧が、給油口２０のヘッド圧を越える圧力であるとすると、フュエルパイプ１７の出口はシャットオフカット１６で塞がれているから、従来であれば、燃料タンク１０内の圧力により、燃料に液没しているサーキュレーションパイプ１８の端部から、燃料タンク１０内の燃料がサーキュレーションパイプ１８内へ押し出され、サーキュレーションパイプ１８を通じて、給油口２０から外部へ漏れ出るおそれがあるが、サーキュレーションパイプ１８の経路にはフロートバルブ２６が設けられているから、そのようなことは生じない。

すなわち、サーキュレーションパイプ１８の入口端は、既にフロートバルブ２６の弁部（弁部７２と弁孔６４）により、燃料が満タン位置δ付近に貯留される時点から閉塞され（図３）、リサーキュレーションパイプ１８内を燃料が流通するのを阻止している。このため、たとえ燃料タンク１０の内圧が給油口２０のヘッド圧を越える高い場合であったとしても、燃料タンク１０内の燃料が、リサーキュレーションパイプ１８を通じて、給油口２０から外部へ漏れ出る事態には至らない。

それ故、想定外の状況下における給油口２０からの燃料の漏れを防ぐことができる。
しかも、フロートバルブ２６による流通規制は、燃料タンク１０内の燃料の液面が、満タン位置δの直下に位置するときから始まり、液面が満タン位置δを下回わらないと解除されないので、給油口２０からの燃料の漏れに対処できるだけでなく、燃料タンク１０の過給油の防止や、給油中・後のリサーキュレーションパイプ１８を通じて給油口２０から放出される蒸散ガス量の抑制（給油後のＨＣ放出量の低減）や、給油中のリサーキュレーションパイプ１８からフュエルパイプ１５へ循環する蒸散ガスの循環量の確保（キャニスタ５０の容量の低減）も十分に果たせる。

また、過給油が防止されることにより、リサーキュレーションパイプの燃料タンク１０側の開口より高い位置にある、密閉弁３５と繋がるパージ通路３１の開口が液没することを防止でき、密閉弁３５が意図せず開放され、燃料タンク１０内の圧力が急減圧された場合でも、密閉弁３５へ向けての燃料の逆流は防止され、キャニスタ５０側へ燃料が噴出するのを防ぐことができる。

特に、こうした作用効果を奏するフロートバルブ２６は、外部から制御の指令を受けずに動作するバルブなので、周辺機器を必要としない簡単な構造ですむ。
本発明は、一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した一実施形態では、流通規制バルブとしてフロートバルブを挙げたが、これに限らず、他のバルブを用いてもよく、燃料タンク内の燃料が満タン位置まで満たされた際、リサーキュレーションパイプ内を遮るバルブであればよい。むろん、フロートバルブは、リサーキュレーションパイプの経路であれば、どの位置でも構わない。

１０ 燃料タンク
１３ レベリングバルブ
１６ シャットオフバルブ
１７ フュエルパイプ
１８ リサーキュレーションパイプ
２０ 給油口
２６ フロートバルブ（流通規制バルブ）
３１ ベーパ通路（通路）
３５ 密閉弁
５０ キャニスタ
δ 満タン位置

Claims (3)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   フュエルキャップで開放可能に塞がれる給油口と前記燃料タンク内とを連通するフュエルパイプと、
   前記燃料タンク内の上部空間と前記フュエルパイプの給油口側とを連通するリサーキュレーションパイプと、
   前記フュエルパイプに備えられ前記燃料タンク内の燃料が前記フュエルパイプへ逆流するのを抑えるシャットオフバルブと、
   前記燃料タンク内の上部に配設され前記燃料タンク内の液面が満タン位置で閉弁するレべリングバルブと、
   前記リサーキュレーションパイプに備えられ前記燃料タンク内の液面が前記満タン位置の直下の位置で閉弁する流通規制バルブと
   を具備したことを特徴とする車両の燃料タンク装置。
2. 請求項１に記載の車両の燃料タンク装置において、
   前記流通規制バルブは、少なくとも前記燃料が満タン位置の直下の位置まで満たされた際には閉弁状態となるフロートバルブで構成されることを特徴とする車両の燃料タンク装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両の燃料タンク装置において、
   前記燃料タンク内の蒸散ガスを吸着するキャニスタと、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通する通路と、
   前記通路に設けられ、前記通路を封鎖することにより前記燃料タンクを密閉する密閉弁とを有し、
   前記通路の前記燃料タンク側の開口部は前記リサーキュレーションパイプの前記燃料タンク側開口よりも上部に位置することを特徴とする車両の燃料タンク装置。

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