JP6380066B2

JP6380066B2 - 燃料タンク

Info

Publication number: JP6380066B2
Application number: JP2014249124A
Authority: JP
Inventors: 秀一麻生; 拓也伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: JP2016109084A

Description

本発明は、燃料タンクに関する。

従来、車両には燃料タンク内の過剰な燃料蒸気から燃料成分を吸着し、余分な気体を大気開放すると共に、エンジンから負圧が作用した時には吸着した燃料成分をエンジン側に供給するキャニスタが備えられている。

キャニスタは、その用途から車両の下部で燃料タンクの近傍に設けられるが、車両の下部に専用のスペースが必要となる。また、車両取付のためにブラケットや保護カバー等の取付部品が必要となりコストが増加する。

このような問題を解決する方法として燃料タンクの内部にキャニスタを配置することも考えられる（特許文献１参照）。しかし、燃料タンクの内部にキャニスタを配置すると燃料タンクの容量が減少し、車両の航続距離が低下するという不都合があった。

特開２００４−１００５１２号公報

したがって、燃料タンクにキャニスタを内蔵化することにより、車両下部のキャニスタの配置スペースを不要とすると共に車両下部への取付部品点数を抑制することと、燃料タンク内の利用可能な燃料容量を増大することの両立を図ることが望まれていた。

本発明は上記事実を考慮し、キャニスタを内蔵化すると共に、キャニスタの内蔵化に伴う車両の航続距離の低下を抑制した燃料タンクを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係る燃料タンクは、底壁と側壁と上壁に囲まれた内部に燃料が貯留される燃料タンク本体と、前記燃料タンク本体の底壁側に設置され、前記燃料タンク本体内に貯留された燃料を前記燃料タンク本体の外部に供給するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールの燃料吸引口に取り付けられたフィルタと、前記燃料タンク本体の内部において前記底壁に取り付けられ、上面が前記フィルタの端部又は前記フィルタの端部から前記端部側の前記側壁側に離間した位置から前記側壁に向かって鉛直上方に傾斜した傾斜面を含むキャニスタと、を備える。

この燃料タンクは、燃料タンク本体の内部にキャニスタを取り付けているため、キャニスタを燃料タンク外部の車両下部に配設する必要がなくなり、車両下部のスペースを有効利用できると共に、車両下部にキャニスタを取り付ける取付部品が不要となる。

ところで、キャニスタが内蔵されていない燃料タンクでは、燃料タンク本体内で残量が少なくなった燃料が車両旋回時等に側壁側に片寄せされた場合、フィルタ側から側壁側に向かって鉛直上方に傾斜した傾斜面が燃料の液面となる。この燃料の液面の端部がフィルタにかからなくなると、ポンプモジュールからエンジンに燃料の供給ができなくなる。この際、フィルタの端部から側壁に向かって形成された液面（傾斜面）と底壁と側壁で囲まれた断面三角形状の領域に存在する燃料はエンジンに供給できない、すなわち有効に使用できない燃料が存在する領域となる。

一方、燃料タンク本体内に配設されるキャニスタは、燃料タンク本体の底壁に設置されると共に、上面がフィルタの端部又はフィルタの端部から端部側の側壁側に離間した位置から側壁に向かって鉛直上方に傾斜した傾斜面を有する。したがって、燃料タンクに上記と同量の残量となった燃料が車両旋回等で側壁側に片寄せされた場合であっても、上記領域にキャニスタの少なくとも一部が存在するため、燃料の液位が上昇して燃料がフィルタに到達し、エンジンに供給可能となる。この結果、より少ない残量までエンジンに燃料を供給可能となる。

すなわち、燃料タンク本体の内部にキャニスタを配置することにより燃料タンク本体の燃料容量が減少するが、車両旋回時や車両加減速時に燃料タンク本体の燃料をより少ない残量までエンジンに供給可能とした。

請求項１記載の発明の燃料タンクは、上記構成としたので、車両下部のキャニスタの配置スペースを不要とすると共に、車両の航続距離の低下を抑制又は防止することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料タンクの車両直進時の状態を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る燃料タンクの車両左旋回時の状態を示す縦断面図である。比較例に係る燃料タンクの車両左旋回時の状態を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る燃料タンクについて図１〜図３を参照して説明する。以下、各図面において、車両上方を矢印ＵＰ、車両幅方向を矢印Ｗで示す。

先ず、燃料タンク１０の全体について図１を参照して説明する。

燃料タンク１０は、車両幅方向に延在する底壁１２と、底壁１２の車両幅方向両端部から車両上方に延在する左壁１４、右壁１６と、左壁１４、右壁１６の上端を結んで車両幅方向に延在する上壁１８とを備える燃料タンク本体２０を有する。

燃料タンク本体２０の内部には、底壁１２上に左壁１４から右壁１６まで延在するキャニスタ２２が配設されている。キャニスタ２２は、底壁１２上に固定され、左壁１４から右壁１６まで延在するものである。

キャニスタ２２の上面は、図１に示すように、車両幅方向中央部で水平方向に延在する第１水平部２４と、第１水平部２４の両端部から左壁１４と右壁１６にそれぞれ向かって鉛直上方向に傾斜した傾斜部２６、２８と、傾斜部２６、２８の端部からそれぞれ左壁１４、右壁１６まで水平方向に延在する第２水平部３０、３２とを備える。

キャニスタ２２の内部は、第２水平部３０の下部に断面Ｌ字型の隔壁３４で区画された燃料供給室３６とパージ室３８とが形成されている。また、キャニスタ２２の第２水平部３２の下部には、外部と連通された大気連通室４０が形成されている。キャニスタ２２の燃料供給室３６及びパージ室３８と大気連通室４０との間には、燃料ガスの燃料成分を吸着する活性炭などの吸着剤４８が配設されている。

キャニスタ２２の第１水平部２４には、図示しないスナップフィットによってポンプモジュール４９が取り付けられている。ポンプモジュール４９は、矩形状のフィルタ５０と、フィルタ５０を介して吸引した燃料Ｆを図示しないエンジンに供給する燃料ポンプ５２とを備える。フィルタ５０は、第１水平部２４の上に配置されており、表面の一部に燃料Ｆが接触すれば、気体に露出している表面全体に燃料Ｆの膜が形成され、燃料ポンプ５２に気体が吸引されることを防止し、残量の少なくなった燃料Ｆの吸引を可能としたものである。

フィルタ５０の上部には、フィルタ５０を介して吸引した燃料Ｆを図示しないエンジンに供給するための燃料ポンプ５２が配設されている。燃料ポンプ５２から外部に向かう燃料供給管５４は、燃料タンク本体２０の上壁１８に形成された孔部５６に取り付けられた蓋体５８を貫通している。

燃料タンク本体２０の上壁１８には、燃料タンク本体２０の内圧が過剰になった場合に、燃料ガスを外部に排出するためのカットオフバルブ６０が設けられており、燃料タンク本体２０の蓋体５８に設けられたポート部６２の燃料供給ポート６４に配管６６で接続されている。燃料供給ポート６４は、配管６８によってキャニスタ２２の燃料供給室３６に連通されている。また、キャニスタ２２のパージ室３８もポート部６２に配管７０で接続されており、ポート部６２のパージポート７２からエンジン側に連通されている。さらに、キャニスタ２２の大気連通室４０は、配管７４を介してポート部６２に連通されており、ポート部６２の大気連通ポート７６から外部に連通されている。

次に、このように構成される燃料タンク１０の作用を説明する。先ず、直進走行時の燃料タンクの使用状態について説明する。

図１に示すように、燃料タンク本体２０の内部において燃料Ｆの残量が少なくなった場合でも、底壁１２に設けられたキャニスタ２２の第１水平部２４と傾斜部２６、２８に囲まれた部分で燃料Ｆの液位が高く維持されるため、キャニスタ２２の上面で最も低い第１水平部２４に配置されたフィルタ５０に燃料Ｆが確実に供給され、燃料ポンプ５２によってエンジンに燃料Ｆが供給される。

ところで、燃料タンク本体２０の内圧が所定値を超えると、カットオフバルブ６０が開放され、配管６６、ポート部６２の燃料供給ポート６４、配管６８を介してキャニスタ２２の燃料供給室３６に燃料ガスが供給される。キャニスタ２２の燃料供給室３６に到達した燃料ガスは燃料成分が吸着剤４８に吸着され、燃料成分が除去されたガスが大気連通室４０から配管７４、大気連通ポート７６を介して外部に排出される。

なお、エンジンからの負圧がポート部６２のパージポート７２から配管７０を介してパージ室３８に作用すると、大気連通室４０側からパージ室３８側に空気が流れる。この結果、吸着剤４８に吸着されていた燃料成分が燃料ガスとなってパージ室３８から配管７０、ポート部６２のパージポート７２を介してエンジン側に供給される。

次に、燃料Ｆの残量が少なくなってきた際に、車両の旋回により燃料Ｆが燃料タンク本体２０内で偏在した場合の作用について説明する。この作用を説明するために、同一の燃料タンク本体にキャニスタが内蔵されておらず、フィルタが底壁に直接設置された比較例に係る燃料タンク１００を用いて説明する。なお、燃料タンク１００において、燃料タンク１０と同様の構成要素には、燃料タンク１０の構成要素の参照符号に１００を足した参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、燃料タンク１００において燃料Ｆの残量が少なくなった（所定量となった）状態で車両が左旋回すると、遠心力（以下、「横Ｇ」という）の作用によって燃料タンク本体２０の右側に燃料Ｆが片寄る。この際、燃料Ｆの液面は、フィルタ１５０側から右壁１１６に向かって鉛直上方に傾斜した傾斜面Ｓｉ３となる。燃料タンク１００に作用する横Ｇを増加させていくと、ある横Ｇで燃料Ｆの傾斜面Ｓｉ３の左側端部がフィルタ１５０の右側端部に掛からなくなる。この横Ｇを限界横Ｇとする。したがって、限界横Ｇ以上の横Ｇが燃料タンク１００に作用すると、燃料Ｆがフィルタ１５０に接触しなくなり、燃料ポンプ１５２はフィルタ１５０から燃料Ｆを吸引することができなくなる。すなわち、残存している燃料Ｆを、車両の走行に使用できる有効燃料として用いることができなくなる。この限界横Ｇが燃料タンク１０に作用した際、燃料Ｆの液面（傾斜面Ｓｉ３）と底壁１１２のなす角度をθとし、底壁１１２と右壁１１６と傾斜面Ｓｉ３で囲まれた領域を領域Ａ３（図３、ハッチング部分参照）とする。すなわち、燃料Ｆの残量が所定量となり、限界横Ｇが燃料タンク１００に作用したときに、利用できない燃料Ｆが存在する領域が領域Ａ３となる。

同様に、燃料の残量が所定量となり、車両の右旋回時に燃料タンク１００に限界横Ｇが作用した場合に燃料Ｆが位置する領域、すなわち、傾斜面Ｓｉ４と底壁１１２と左壁１１４で囲まれた領域を領域Ａ４（図３、ハッチング部分参照）とする。

これに対して、燃料タンク１０では、図１に示すように、キャニスタ２２が底壁１２の全域に配置されており、フィルタ５０がキャニスタ２２の第１水平部２４上に配置されている。したがって、燃料タンク１００の領域Ａ３に対応する燃料タンク１０の領域は、図１に示すように、フィルタ５０の底面５０Ａから水平方向に延在する水平面Ｓｖ１とフィルタ５０の右側端部から右壁１６に向かって水平面Ｓｖ１に対して角度θで鉛直上方に傾斜した傾斜面Ｓｉ１と右壁１６で囲まれた領域Ａ１となる。同様に、領域Ａ４に対応する領域は水平面Ｓｖ２と傾斜面Ｓｉ２と左壁１４で囲まれた領域Ａ２となる。

この領域Ａ１には、図１に示すように、キャニスタ２２の上面のうち、水平部２４の幅方向端部から鉛直上方に傾斜した傾斜部２８と、傾斜部２８の端部から水平方向に延在する第２水平部３２が位置している。すなわち、領域Ａ１には、キャニスタ２２のうち、傾斜部２８及び第２水平部３２と水平面Ｓｖ１で挟まれる部分が位置している。同様に、領域Ａ２には、キャニスタ２２のうち、傾斜部２６及び第２水平部３０と水平面Ｓｖ２で挟まれる部分が位置している。

したがって、燃料タンク１００と同一量（所定量）の燃料Ｆが燃料タンク１０に残存する状態で、車両が左旋回することにより燃料タンク１０に限界横Ｇが作用すると、図２に示すように、燃料タンク１０にも水平面Ｓｖ１に対して鉛直上方に角度θをなす傾斜面Ｓｉ５の液面が形成される。

このように、燃料タンク１０では、領域Ａ１にキャニスタ２２の一部が配設されているため、その体積分だけキャニスタ２２の上面（傾斜部２８、第２水平部３２）上に形成された燃料Ｆの液面（傾斜面Ｓｉ５）が傾斜面Ｓｉ１よりも高くなる。したがって、燃料Ｆの残量が所定量で燃料タンク１０に限界横Ｇが作用しても、図２に示すように、燃料Ｆがフィルタ５０に接触し、フィルタ５０から燃料ポンプ５２を介してエンジンに燃料供給可能となる。なお、フィルタ５０は、表面の一部に燃料Ｆが接触すれば、表面の他の部分に燃料Ｆの膜が形成されて気体の吸引が防止されるため、燃料Ｆを吸引することが可能である。

すなわち、燃料タンク本体２０の燃料Ｆの残量が所定量で燃料タンク１０に限界横Ｇが作用している場合でも、燃料Ｆの液面が傾斜面Ｓｉ１の位置に低下するまで、燃料Ｆをエンジンに供給することができる。このように、燃料タンク１０に限界横Ｇが作用している場合にも、利用可能な燃料Ｆの量（有効な燃料容量）を増加させることができる。したがって、キャニスタ２２の内蔵化により燃料タンク１０の燃料容量が低下するが、これに伴う車両の航続距離の低下を抑制することができる。

以上のように、燃料タンク１０は、キャニスタ２２を内蔵化することにより、車両下部のキャニスタ配置スペースと取付部品を不要とし、車両下部のスペースの有効利用を可能とした。

また、燃料タンク１０の底壁１２に固定されたキャニスタ２２の上面は、フィルタ５０車両幅方向端部と右壁１６の間で、水平面Ｓｖ１よりも鉛直上方の位置に傾斜部２８と第２水平部３２を備えるため、車両旋回時の有効な燃料容量を増加させることができる。したがって、燃料タンク１０にキャニスタ２２を内蔵することにより燃料タンク１０の容量が減少したにも拘らず、車両の航続距離の減少を抑制又は防止することができる。

なお、本実施形態では、車両の左旋回時で説明したが、燃料タンク１０は、領域Ａ２にもキャニスタ２２の一部を配置しているため、車両の右旋回時でも傾斜面Ｓｉ６となる燃料Ｆの液面が形成され、左旋回時と同様の作用効果を奏する。

また、キャニスタ２２は、フィルタ５０の下側を通って左壁１４から右壁１６まで延在する形状としたが、フィルタ５０の左側または右側のみに形成しても良い。

さらに、本実施形態では、キャニスタ２２の上面は、水平部２４の幅方向端部、すなわちフィルタ５０の幅方向端部から離間した位置から鉛直上方に傾斜した傾斜部２６、２８を形成していたが、フィルタ５０の幅方向端部位置から形成しても良い。

また、本実施形態では、キャニスタ２２の車両幅方向に傾斜部２６、２８を形成して燃料タンク本体２０の有効な燃料容量の減少を抑制したが、キャニスタ２２の車両前後方向に傾斜部を形成して、車両加減速時に有効な燃料容量の減少を抑制しても良い。

１０燃料ポンプ
１２底壁
１４左壁（側壁）
１６右壁（側壁）
１８上壁
２０燃料タンク本体
２２キャニスタ
２６、２８傾斜部（傾斜面）
４９ポンプモジュール
５０フィルタ

Claims

底壁と側壁と上壁に囲まれた内部に燃料が貯留される燃料タンク本体と、
前記燃料タンク本体の底壁側に設置され、前記燃料タンク本体内に貯留された燃料を前記燃料タンク本体の外部に供給するポンプモジュールと、
前記ポンプモジュールの燃料吸引口に取り付けられたフィルタと、
前記燃料タンク本体の内部において前記底壁に取り付けられ、上面が前記フィルタの端部又は前記フィルタの端部から前記端部側の前記側壁側に離間した位置から前記側壁に向かって鉛直上方に傾斜した傾斜面を含むキャニスタと、を備える燃料タンク。