CN105971773B - 蒸发燃料处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蒸发燃料处理装置，其在吹扫时利用隔膜阀关闭蒸气通路，其中，通过经由吸附罐向隔膜阀的背压室供给大气压，从而即使背压室不向大气开放，也能够在吹扫时使隔膜阀进行工作，能够抑制蒸发燃料向大气中泄漏。隔膜阀包括：隔膜，其用于分隔与蒸气通路相连通的阀室和背压室；阀芯，其设于隔膜；以及管路，其构成蒸气通路的一部分并与吸附罐相连通，其开口端部与阀芯相对配置并能够抵接；背压室经由第1连通路径与吸附罐相连通，而且经由第2连通路径与燃料箱相连通，蒸发燃料处理装置具有流量阀，当经由各个连通路径从燃料箱向吸附罐侧流动的空气的每单位时间的流通量为预定值以上时，该流量阀关闭。

Description

蒸发燃料处理装置
技术领域
本发明涉及一种对在燃料箱中产生的蒸发燃料进行处理的蒸发燃料处理装置。
背景技术
以下蒸发燃料处理装置正被实用化：将在燃料箱中产生的蒸发燃料经由蒸气通路吸附于吸附罐，并在发动机工作时利用发动机的进气负压经由吹扫通路对吸附于吸附罐的蒸发燃料进行抽吸及处理。基于该蒸发燃料处理装置中的处理能力提高的要求，正在研究吸附罐的吸附容量的增加以及吹扫流量的增加。若进行吸附罐的吸附容量的增加以及吹扫流量的增加，则吹扫时的吸附罐中的压损增加。因此，产生了在吹扫时经由蒸气通路传递到燃料箱的负压增大、使燃料箱变形的问题。另外，有时燃料箱内的蒸发燃料被直接抽吸到发动机中而打乱发动机的空燃比。因此，考虑在蒸气通路上设置截止阀，在吹扫时关闭截止阀而不对燃料箱供给与吹扫负压相等的负压。在下述专利文献1中公开了一种具有相当于上述截止阀的阀的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8－100711号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献1的截止阀是使用了隔膜的阀，在由隔膜分隔出的背压室中，为了阀的工作而需要设为大气压。因此，背压室采用了大气开放的结构。众所周知，蒸发燃料处理装置需要设计为不产生蒸发燃料向大气中的泄漏。与此相对，在像专利文献1的截止阀那样蒸发燃料所存在的环境与大气压隔着隔膜相邻的结构中，有可能在隔膜受到损伤的情况下蒸发燃料向大气中漏出。
鉴于这种问题，本发明的课题在于，于在吹扫时利用隔膜阀关闭蒸气通路的蒸发燃料处理装置中，通过经由吸附罐向隔膜阀的背压室供给大气压，从而即使背压室不向大气开放，也能够在吹扫时使隔膜阀进行工作，抑制蒸发燃料向大气中泄漏的可能性。
用于解决问题的方案
本发明中的第1技术方案是一种蒸发燃料处理装置，其将在燃料箱中产生的蒸发燃料经由蒸气通路吸附于吸附罐，并在发动机工作时利用发动机的进气负压经由吹扫通路对吸附于吸附罐的蒸发燃料进行抽吸及处理，其中，以开闭蒸气通路的方式设有隔膜阀，所述隔膜阀包括：隔膜，其用于将与蒸气通路相连通的阀室和与该阀室相对配置的背压室之间分隔开，并利用两室之间的压力差以使两室的容积发生变化的方式进行变形；阀芯，其在所述阀室侧与所述隔膜一体设置；以及管路，其构成蒸气通路的一部分并与吸附罐相连通，其具有在所述阀室内与所述阀芯相对配置的开口端部，该管路受到来自吸附罐的负压并抽吸所述阀芯而使所述阀芯抵接于所述开口端部，从而能够阻断蒸气通路；所述背压室经由第1连通路径与吸附罐相连通，而且经由第2连通路径与燃料箱相连通，所述蒸发燃料处理装置具有流量阀，当经由所述背压室和所述第1连通路径、所述第2连通路径从燃料箱向吸附罐侧流动的空气的每单位时间的流通量为预定值以上时，该流量阀关闭，当该流通量少于预定值时，该流量阀打开。
根据第1技术方案，在进行吹扫之前，隔膜阀的背压室经由吸附罐的大气开放端口成为大气压。因此，在吹扫开始时，若经由蒸气通路对隔膜阀的管路施加负压，则在该负压作用下，阀芯抵接于管路的开口端部并阻断蒸气通路。因此，防止吹扫时的负压施加于燃料箱。另外，在吹扫时的负压作用下，在流量阀中流动的空气量增多，每单位时间的流通量成为预定值以上，因此流量阀关闭，也可防止吹扫时的负压经由流量阀施加于燃料箱。
另一方面，在发动机停止时，若在燃料箱中产生蒸发燃料，则由于燃料箱的压力上升而使隔膜阀的阀芯自管路的开口端部离开，蒸发燃料经由蒸气通路吸附于吸附罐。此时，即使有时隔膜阀的阀室的压力上升不充分，且阀芯未自管路的开口端部离开，蒸发燃料也经由第1、第2连通路径和背压室以及流量阀向吸附罐流动并进行吸附。
另外，在包括燃料箱和吸附罐在内的蒸发燃料处理装置的空气泄漏诊断(以下，称作OBD)时，若利用OBD泵对吸附罐施加较弱的负压，则流量阀打开且负压经由第1、第2连通路径和背压室以及流量阀向燃料箱传输。因此，即使有隔膜阀，也能够实施OBD。
这样，隔膜阀的背压室未向大气开放，因此即使隔膜受到损伤，来自燃料箱的蒸发燃料也仅是经由背压室向吸附罐流入而不会向大气中排出。而且，由于以机械方式进行隔膜阀的动作，不需要进行电控制，因此能够低价地制造阀。
根据本发明中的第2技术方案，在上述第1技术方案中，所述流量阀在所述背压室与第1连通路径之间的结合部同所述隔膜阀一体设置。
根据第2技术方案，能够使流量阀与隔膜阀一体化并简化系统整体的结构。
根据本发明中的第3技术方案，在上述第1或第2技术方案中，所述第2连通路径的空气的流通阻力大于蒸气通路的空气的流通阻力。
根据第3技术方案，由于第2连通路径的空气的流通阻力大于蒸气通路的空气的流通阻力，因此在燃料箱内的压力上升且混有蒸发燃料的空气从燃料箱经由隔膜阀向吸附罐流动时，能够抑制燃料箱的压力经由第2连通路径向背压室供给，此时能够使阀室的压力高于背压室的压力并使阀芯自管路的开口端部离开，能够将蒸气通路维持为连通状态。
根据本发明中的第4技术方案，在上述第1～第3技术方案的任一者中，所述第1连通路径的空气的流通阻力大于蒸气通路的空气的流通阻力。
若在供油时从燃料箱经由隔膜阀和蒸气通路朝向吸附罐流动的混有蒸发燃料的空气在第1连通路径中逆流并向隔膜阀的背压室供给，则背压室的压力升高，存在关闭隔膜阀的可能性。这样的话，混有蒸发燃料的空气难以经由隔膜阀向吸附罐流动，有可能燃料箱内压上升且无法进行供油。根据第4技术方案，能够抑制混有蒸发燃料的空气在第1连通路径中逆流并向背压室供给，能够抑制上述不良情况的产生。
根据本发明中的第5技术方案，在上述第1～第4技术方案的任一者中，所述第2连通路径由节流孔构成，该节流孔贯穿所述隔膜进行设置，并使隔膜阀的阀室与背压室相连通。
根据第5技术方案，将成为第2连通路径的节流孔一体设于隔膜，能够简化第2连通路径的结构。
附图说明
图1是本发明的一实施方式中的系统结构图，表示发动机停止过程中的状态。
图2是与图1相同的系统结构图，表示发动机工作中的状态。
图3是与图1相同的系统结构图，表示供油过程中的状态。
图4是与图1相同的系统结构图，表示OBD过程中的状态。
图5是上述实施方式中的隔膜阀的外观立体图。
图6是与图5相同的隔膜阀的俯视图。
图7是图6的VII－VII线截面向视图。
图8是上述实施方式中的吸附罐中的压损相对于吹扫流量的特性图。
附图标记说明
11、发动机；12、进气通路；13、空气滤清器；14、节气门；21、燃料箱；22、燃料泵；23、供油管；24、燃料管；25、压力传感器；31、吸附罐；31a、大气开放端口；32、吹扫阀；33、OBD泵；34、蒸气通路；35、吹扫通路；40、隔膜阀；40a、阀室；40b、背压室；41、隔膜；42、阀芯；42a、固定构件；43、管路；44、开口端部；45、第2连通路径；46、阀主体下部；47、阀主体上部；48、弹簧；49a、49b、连接管；51、第1连通路径；52、流量阀；53、树脂球；54、插塞；55、56、阀主体；57、球；59、连接管。
具体实施方式
图1～图8表示本发明的一实施方式。在该实施方式中，在蒸发燃料处理装置的蒸气通路34上具有隔膜阀40，但是作为蒸发燃料处理装置，为了满足处理能力提高的要求，与以往相比进行了吸附罐31的吸附容量的增加以及吹扫流量的增加。图8表示其样子，吹扫流量多于以往的最大流量“A”。另外，伴随着吸附罐31的吸附容量的增加，吸附罐31的压损大大超过了相对于燃料箱的变形的容许值(树脂制箱和铁制箱容许值)。因此，在本发明中，能够利用隔膜阀40阻断蒸气通路34，吹扫时的负压不会经由蒸气通路34向燃料箱21传输。另外，在以下说明中，隔膜阀40以图7的状态为基准说明各个方向。
像图1那样，经由节气门14向发动机11的进气通路12供给混合气体，该混合气体是向空气混合燃料而成的。空气经由空气滤清器13进行供给，并利用节气门14控制流量。另外，燃料利用燃料喷射阀(未图示)控制流量并进行供给。从燃料箱21经由燃料管24向燃料喷射阀供给燃料。在燃料箱21内设有燃料泵22，汲取燃料箱21内的燃料并向燃料管24送出。另一方面，在燃料箱21上设有供油管23，能够任意地向燃料箱21补给燃料。
在燃料箱21的上部，以与燃料箱21内的空间部连通的方式设有蒸气通路34，经由蒸气通路34连接有吸附罐31。由此，在燃料箱21中产生的蒸发燃料经由蒸气通路34吸附于吸附罐31。吸附罐31经由吹扫通路35连接于进气通路12，在吹扫通路35的中途插入有吹扫阀32。由此，吸附于吸附罐31的蒸发燃料在发动机11工作时与吹扫阀32的打开相应地被吹扫。另外，在燃料箱21的上部设有用于检测燃料箱21内的空间部的压力的压力传感器25。
在蒸气通路34上设有作为本发明的特征的隔膜阀40，利用隔膜阀40开闭蒸气通路34。像图5～图7那样，隔膜阀40是分别在杯状的阀主体下部46上组合阀主体上部47而成的，在阀主体下部46与阀主体上部47之间的对接面上夹着隔膜41的整周保持有隔膜41。由此，在隔膜41的下表面侧构成有阀室40a，在隔膜41的上表面侧构成有背压室40b。因而，隔膜41将阀室40a与背压室40b之间分隔开，并利用两室40a、40b之间的压力差以使两室40a、40b的容积发生变化的方式变形。
在隔膜41的中心部下表面上设有阀芯42，通过隔着隔膜41将固定构件42a结合于阀芯42而将阀芯42固定于隔膜41。在阀芯42的下表面侧设有管路43，管路43的开口端部44与阀芯42的下表面相对配置。调整各个部分以使得阀芯42在自然状态下抵接于管路43的开口端部44。管路43的与开口端部44相反的的一侧同连接管49a形成为一体，并经由蒸气通路34与吸附罐31相连通。另外，管路43以及连接管49a与阀主体下部46一体构成。另外，在阀主体下部46上一体设有沿与连接管49a相反的方向延伸的连接管49b，该连接管49b经由蒸气通路34与燃料箱21相连通。
在阀主体下部46与阀主体上部47的壁内分别穿设有第2连通路径45，各个第2连通路径45在阀主体下部46与阀主体上部47的对接面相连，并形成为将阀室40a与燃料箱21之间连通。第2连通路径45形成为预定开口面积(例如，内径为2mm左右)，容许预定量的空气从燃料箱21朝向阀室40a流动。由此，容许混有蒸发燃料的空气从燃料箱21向后述的流量阀52流动。另外，在图1～图4中，将第2连通路径45示为设于隔膜41的节流孔。这是为了简化图示而进行的，但是实际上取代图7那样的第2连通路径45的结构，也可以采用图1～图4那样的隔膜41上的节流孔的结构。
在阀主体上部47的上侧部一体设有流量阀52。在流量阀52的阀主体55内，以沿上下方向移动自如的方式插入有树脂球53。在阀主体55的下端部设有插塞54，树脂球53不会自阀主体55内落下。插塞54支承着树脂球53，但是能够实现阀主体55内与隔膜阀40的背压室40b之间的空气的移动。另外，阀主体55的上端部利用连接管59经由第1连通路径51与蒸气通路34相连通。因此，在阀主体55内没有空气流动的状态下，树脂球53载置在插塞54上，能够使空气经由阀主体55与树脂球53之间的间隙自由地流动。另一方面，空气从背压室40b朝向连接管59流动，若其每单位时间的流通量成为预定值以上，则树脂球53因空气的流动而被上推，构成为封闭连接管59的入口。
另外，连接管59和第1连通路径51的内径形成得比连接管49a和蒸气通路34的内径细。例如，前者形成为2mm～4mm左右，后者形成为14mm左右。因此，与作为从隔膜阀40朝向吸附罐31的流路的、连接管49a和蒸气通路34的空气的流通阻力相比，连接管59和第1连通路径51的空气的流通阻力形成得较大。由此，抑制了从隔膜阀40经由连接管49a和蒸气通路34朝向吸附罐31流动的混有蒸发燃料的空气向连接管59和第1连通路径51逆流。
利用该结构，抑制了在供油过程中隔膜阀40关闭且燃料箱21的内压升高而无法进行供油的不良情况的产生。即，若在供油时从燃料箱21经由隔膜阀40和蒸气通路34朝向吸附罐31流动的混有蒸发燃料的空气在第1连通路径51和连接管59中逆流并向背压室40b供给，则背压室40b的压力升高，存在关闭隔膜阀40的可能性。这样的话，抑制了经由隔膜阀40漏到吸附罐31内的混有蒸发燃料的空气的流动，有可能燃料箱21的内压上升且无法进行供油。根据该实施方式，能够抑制混有蒸发燃料的空气在第1连通路径51和连接管59中逆流并向背压室40b供给，能够抑制这种不良情况的产生。
接着说明作用。
图1表示在发动机11停止过程中、在燃料箱21内如箭头所示较多地产生了蒸发燃料的状态。该蒸发燃料经由蒸气通路34向吸附罐31流动，并吸附于吸附罐31内的活性炭(未图示)。此时，隔膜阀40的背压室40b经由吸附罐31的大气开放端口31a成为大气压。因此，隔膜阀40的隔膜41和阀芯42因蒸发燃料的压力上升而被上推并自开口端部44稍微离开，容许了混有蒸发燃料的空气向管路43流动。另外，混有蒸发燃料的空气经由第2连通路径45也向背压室40b流动，流入到背压室40b内的混有蒸发燃料的空气经由流量阀52向吸附罐31流动。此时，由于在流量阀52中流动的混有蒸发燃料的空气的每单位时间的流量少于预定值，因此流量阀52不会关闭。这样的话，在发动机11停止过程中在燃料箱21中产生的蒸发燃料吸附于吸附罐31。
图2表示发动机11工作的状态。为了在发动机11工作过程中进行吸附罐31的吹扫，打开吹扫阀32。此时，如基于图8所说明的那样，由于由吸附罐31的吸附容量的增加以及吹扫流量的增加引起的吸附罐31的压损的增加，蒸气通路34中的负压也增大。在吹扫阀32打开之前，隔膜阀40的背压室40b经由吸附罐31的大气开放端口31a成为大气压。因此，在吹扫阀32打开且在吸附罐31中产生负压的同时，阀芯42吸附于管路43的开口端部44。因而，防止了在吸附罐31中产生的负压经由隔膜阀40向燃料箱21传输。同时，经由第1连通路径51在流量阀52中流动的混有蒸发燃料的每单位时间的空气量成为预定值以上，树脂球53封锁了连接管59的流入口，流量阀52也被封闭。因此，隔膜阀40的背压室40b的压力被维持得比管路43内的压力高。因而，如图8所示，吸附罐31的压损增大，即使与此相伴在蒸气通路34中产生的负压变大，该负压也不会向燃料箱21传输，防止了使燃料箱21变形。另外，能够抑制由于燃料箱21内的蒸发燃料被直接抽吸到发动机11而发动机11的空燃比被打乱。
图3表示向燃料箱21进行供油的状态。在供油过程中，伴随着燃料箱21内的燃料的增加，存在于燃料箱21内的空间的混有蒸发燃料的空气经由蒸气通路34朝向吸附罐31排出。此时，与图1的情况相同地，隔膜阀40的隔膜41因阀室40a的压力的上升而使阀芯42自管路43的开口端部44离开，容许空气从阀室40a向蒸气通路34流动。另外，在流量阀52中流动的每单位时间的空气量少于预定值，流量阀52也容许空气流动。因此，抑制了在供油过程中燃料箱21内的空气压力升高，正常进行供油。即，若隔膜阀40被封闭，则燃料箱21内的空气压力升高且供油的自动停止功能发挥作用而使供油停止，而无法进行正常的供油，抑制了这种问题的产生。
图4表示包括燃料箱21和吸附罐31在内的蒸发燃料处理装置的空气泄漏诊断(以下，称作OBD)过程中的状态。为了进行OBD而使OBD泵33进行工作，产生较弱的负压。此时，由于吹扫阀32被封闭，因此该负压经由吸附罐31、第1连通路径51、第2连通路径45以及流量阀52内向燃料箱21传输。如果在包括燃料箱21、吸附罐31以及连通这些构件的通路在内的蒸发燃料处理装置内没有空气泄漏，则燃料箱21内的空间的压力随着时间推移而逐渐降低，因此利用经过预定时间后的压力传感器25的压力，能够进行空气泄漏诊断。另外，在此，使用了压力传感器25进行空气泄漏诊断，但是在OBD泵33具有压力检测功能的情况下，不用设置压力传感器25，也能够进行空气泄漏诊断。
可是，由于伴随着OBD泵33的负压的空气的流动极少，且每单位时间的空气量少于预定值，因此在流量阀52内，树脂球53不会封闭连接管59的流入口。因此，即使在蒸气通路34上设有隔膜阀40，也能够像平常那样实施OBD。另外，负压经由蒸气通路34也向隔膜阀40的管路43传输。但是，该负压较小，而且在隔着隔膜41位于相反侧的背压室40b内也如上所述供给有负压，因此隔膜阀40的阀芯42几乎不进行动作，不会对OBD的实施带来影响。
像以上那样，根据本实施方式，在进行吹扫之前，隔膜阀40的背压室40b经由吸附罐31的大气开放端口31a成为大气压。因此，在吹扫开始时，若经由蒸气通路34对管路43施加负压，则在该负压作用下，阀芯42抵接于管路43的开口端部44并阻断蒸气通路34。因此，即使背压室40b不向大气开放，也能够使隔膜41变形并利用隔膜阀40阻断蒸气通路34。因而，即使隔膜41受到损伤，来自燃料箱21的蒸发燃料也仅是经由背压室40b向吸附罐31流入，能够抑制向大气中排出的可能性。而且，由于以机械方式进行隔膜阀40的动作，不需要进行电控制，因此能够低价地制造隔膜阀40。
以上，说明了特定的实施方式，但是本发明并不限定于这些外观、结构，在不改变本发明的主旨的范围内能够进行各种变更、追加、删除。例如，在上述实施方式中，将流量阀52一体设置在了隔膜阀40的阀主体上部47与连接管59之间的结合部，但是流量阀52也可以设于第1连通路径51或第2连通路径45的中途。另外，在像上述实施方式那样将第2连通路径45形成于隔膜阀40的阀主体下部46和阀主体上部47的情况下，流量阀52也可以在第2连通路径45的靠背压室40b的侧端或靠连接管49b的侧端与隔膜阀40一体设置。

Claims (5)

1.一种蒸发燃料处理装置，其将在燃料箱中产生的蒸发燃料经由蒸气通路吸附于吸附罐，并在发动机工作时利用发动机的进气负压经由吹扫通路对吸附于吸附罐的蒸发燃料进行抽吸及处理，其中，
以开闭蒸气通路的方式设有隔膜阀，
所述隔膜阀包括：
隔膜，其用于将与蒸气通路相连通的阀室和与该阀室相对配置的背压室之间分隔开，并利用两室之间的压力差以使两室的容积发生变化的方式进行变形；
阀芯，其在所述阀室侧与所述隔膜一体设置；以及
管路，其构成蒸气通路的一部分并与吸附罐相连通，其具有在所述阀室内与所述阀芯相对配置的开口端部，该管路受到来自吸附罐的负压并抽吸所述阀芯而使所述阀芯抵接于所述开口端部，从而能够阻断蒸气通路；
所述背压室经由第1连通路径与吸附罐相连通，而且经由第2连通路径与燃料箱相连通，
所述蒸发燃料处理装置具有流量阀，当从背压室经由该流量阀朝向所述第1连通路径的空气的每单位时间的流通量为预定值以上时，该流量阀关闭，由此，将背压室的压力维持得比所述管路的压力高，当该每单位时间的流通量少于预定值时，该流量阀打开。
2.根据权利要求1所述的蒸发燃料处理装置，其中，
所述流量阀在所述背压室与第1连通路径之间的结合部同所述隔膜阀一体设置。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发燃料处理装置，其中，
所述第2连通路径的空气的流通阻力大于蒸气通路的空气的流通阻力。
4.根据权利要求1或2所述的蒸发燃料处理装置，其中，
所述第1连通路径的空气的流通阻力大于蒸气通路的空气的流通阻力。
5.根据权利要求1或2所述的蒸发燃料处理装置，其中，
所述第2连通路径由节流孔构成，该节流孔贯穿所述隔膜进行设置，并使隔膜阀的阀室与背压室相连通。
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