JP2001241363A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャニスタの性能を高めることにより、蒸発
燃料の処理効率の向上等を図ることができる蒸発燃料処
理装置を提供する。 【解決手段】 本発明の蒸発燃料処理装置は、従来パー
ジ通路に設けられていたパージ制御バルブが取り去られ
ることにより、エンジン始動時に吸気管２側から発生し
た負圧がキャニスタ１０に直接及ぶこととなり、キャニ
スタ１０で吸着された蒸発燃料に大きな吸引力が作用す
る構成となっている。また、さらに流量制御弁５０によ
りキャニスタ１０に導入される大気の流量を制限するこ
とにより、キャニスタ１０に付与される負圧を一層増大
させ、キャニスタ１０からの蒸発燃料の脱離量を従来よ
りも増加させることができる構成としている。このた
め、キャニスタ１０の性能をより高く引き出すことがで
き、蒸発燃料処理装置全体としての蒸発燃料の処理効率
を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクで発生
する蒸発燃料を内部で吸着するキャニスタの性能を高め
ることができる蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高揮発性の燃料（例えばガソ
リン等）を利用するエンジンを搭載した車両には、燃料
タンクで揮発した蒸発燃料が大気中に放出されることを
防止するために、蒸発燃料処理装置が装備されている。

【０００３】この蒸発燃料処理装置は、例えば図３に示
すように、燃料タンク１２０で発生した蒸発燃料を一時
的に吸着するキャニスタ１１０と、このキャニスタ１１
０と吸気管１０２とを連通するパージ通路１４５の途中
に設けられ、エンジン１０１の運転状態に応じて開閉さ
れるパージ制御バルブ１５０とを備えている。そして、
このパージ制御バルブ１５０が開かれると、キャニスタ
１１０に吸着された蒸発燃料が、吸気管１０２側から発
生した負圧によって導入される大気と共に、吸気管１０
２にパージ（導入）され、シリンダに導かれるようにな
っている。この際、吸気管１０２に送出される蒸発燃料
と大気との混合気の流量は、このパージ制御バルブ１５
０の開閉制御により調整され、それにより、エンジン側
において所望の空燃比での燃焼が実現できるようにされ
ている。

【０００４】このようにして、燃料タンク１２０で発生
した蒸発燃料の大気への蒸散が防止されると共に、燃料
タンク１２０の燃料が無駄なく消費される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、キャニスタ１１０で吸着された蒸発燃料は、エンジ
ン１０１が始動した際に吸気管１０２側から生じた負圧
により吸引される態様で脱離し、キャニスタ１１０に導
入された大気と共にパージ通路１４５を通って吸気管１
０２に送出される。

【０００６】しかしながら、上記従来の構成では、この
パージ通路１４５に設けられたパージ制御バルブ１５０
が、吸気管１０２側から生じた負圧を抑制し、しかも脱
離した蒸発燃料を含む混合気の通気抵抗にもなるため、
キャニスタ１１０で吸着された蒸発燃料の脱離性能には
一定の限界があった。一方、その後キャニスタ１１０で
吸着される蒸発燃料の量は、このとき脱離された蒸発燃
料の量に相当するため、このキャニスタ１１０の脱離性
能が、キャニスタ１１０の吸着性能をも左右することに
なる。従って、上記従来の構成に係るキャニスタ１１０
の蒸発燃料の処理能力には一定の限界があり、所定量の
蒸発燃料を処理するためには、ある程度の大きさの容量
を有するキャニスタを採用する必要があった。

【０００７】本発明は、このようなキャニスタの性能を
高めることができ、蒸発燃料の処理効率の向上、ひいて
はキャニスタ自体の小型化をも図ることができる蒸発燃
料処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
に鑑み、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置は、燃料タ
ンクにエバポ通路を介して接続され、該燃料タンクで発
生した蒸発燃料を内部で吸着するキャニスタと、該キャ
ニスタと内燃機関の吸気管とを連結するパージ通路と、
該キャニスタに接続され、該キャニスタから脱離した蒸
発燃料を前記パージ通路に送出すべく大気を導入するた
めの吸気通路と、該吸気通路に設けられ、該吸気通路を
流れる前記大気の流量を制限する流量制限手段と、を備
えたことを特徴とする。

【０００９】このように、本発明の蒸発燃料処理装置で
は、従来パージ通路に設けられていたパージ制御バルブ
が取り去られ、吸気通路に流量制限手段が設けられてい
る。すなわち、キャニスタと吸気管とは、特に流動抵抗
を生じさせる介在物を介することなく接続されることに
なる。従って、エンジン始動時に吸気管側から発生した
負圧がキャニスタに直接及ぶこととなり、キャニスタで
吸着された蒸発燃料に大きな吸引力が作用することとな
る。また、さらに流量制限手段によりキャニスタに導入
される大気の流量を制限することによりキャニスタの圧
力の緩和を阻止すれば、キャニスタに付与される負圧の
作用を一層増大させることができ、この増大した負圧に
よりキャニスタに吸着された蒸発燃料が吸気管側へ一層
強く吸引されることになる。このため、キャニスタから
の蒸発燃料の脱離量を従来よりも増加させることができ
る（つまり、キャニスタに残留する蒸発燃料を少なくす
ることができる）。この結果、その後、このとき脱離し
た蒸発燃料の量に相当する量の蒸発燃料を、燃料タンク
から導入してキャニスタに再度吸着させることができ
る。つまり、請求項１記載の蒸発燃料処理装置によれ
ば、キャニスタへの一回の吸着量（いわゆる有効吸着
量）を、従来のそれよりも大きくすることができ、キャ
ニスタの性能を向上させることができる。その結果、蒸
発燃料処理装置全体としての蒸発燃料の処理効率を高め
ることができる。また、このようにキャニスタの性能を
向上させることができる分、キャニスタ自体の容量を小
さくすることもでき、省スペース化を図ることができる
等の付随的効果も得られる。

【００１０】また、上記流量制限手段としては、吸気通
路を局部的に狭小化するオリフィスのようなものでもよ
いし、或いは、吸気通路に開閉可能に設けられた簡易的
な弁のようなものでもよい。しかし、キャニスタから脱
離した蒸発燃料と吸気通路から導入される大気との混合
気がパージ通路を介して吸気管に送出されると、エンジ
ンの空燃比に影響を与えることになるため、この吸気通
路を介してキャニスタに導入される空気の量を、エンジ
ン負荷の状態に応じて適宜調整する必要がある場合があ
る。

【００１１】そこで、請求項２記載の蒸発燃料処理装置
では、上記流量制御手段を、吸気通路を流れる大気の流
量を調整可能な可変しぼり機構により構成している。こ
のように、可変しぼり機構によりキャニスタに導入され
る大気の量と、キャニスタに付与される負圧の影響を調
整することにより、吸気管に送出される蒸発燃料の量を
適切に調整することができる。

【００１２】また、この可変しぼり機構としては、例え
ば請求項３に記載の比例制御バルブを採用することがで
きる。この比例制御バルブは、エンジン負荷の状態等に
応じて電気的に弁の開閉タイミングを調整可能な電磁弁
からなり、従来よりパージ制御バルブとしてパージ通路
に配設されているものと同様のものである。すなわち、
当該蒸発燃料処理装置の構成は、蒸発燃料と共に送出さ
れる吸入空気の流量調整のために従来から使用されてい
た比例制御バルブの位置を、パージ通路から吸気通路側
に移したものとしてとらえることもできる。つまり、こ
のように比例制御バルブの位置を変更することにより、
キャニスタの脱離性能を高めることができると同時に、
適切なエンジン制御のための混合気の流量調整をも行う
ことができるのである。

【００１３】しかしながら、上記構成においては、車両
の運転状態が異常な場合等、吸気管側から発生する負圧
が大きくなりすぎたときに問題が生じる。すなわち、こ
の負圧の影響によりキャニスタ内圧と大気圧との差があ
まりに大きくなると、この圧力差によりキャニスタ自体
が変形或いは破損する事態を招く場合がある。このた
め、キャニスタに付与される負圧の大きさには一定の制
限が加えられる必要がある。

【００１４】そこで、請求項４記載の蒸発燃料処理装置
には、キャニスタの負圧が予め定める値以上となったと
きに、パージ通路を閉じる機構が設けられている。この
機構は、キャニスタの内圧と大気圧の圧力差が所定値以
上になったときに、上記負圧が予め定める値以上になっ
たとして機械的に閉塞されるように構成されたものでも
よいし、或いは、キャニスタの内圧を測定する圧力セン
サを別途を設け、この圧力センサが検出するキャニスタ
の内圧が所定値以下になったときに、上記負圧が予め定
める値以上になったとして閉塞制御されるように構成さ
れたものでもよい。

【００１５】このように構成することにより、エンジン
動作中の異常時等に吸気管側で発生する負圧が過大にな
っても、キャニスタ内圧は一定値以下に保持することが
でき、当該キャニスタを変形、破損等から保護すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面と共に説明する。本実施例は、本発明に係る蒸発燃料
処理装置をガソリンエンジンを搭載した車両に適用した
ものであり、図１は当該蒸発燃料処理装置の概略構成図
である。

【００１７】図１に示すように、蒸発燃料処理装置は、
ガソリンタンク（燃料タンク）２０で揮発した蒸発燃料
を内部に一時的に吸着して保持するキャニスタ１０、及
び、エアクリーナ３０から吸気通路４１を介してキャニ
スタ１０に導入される大気の流量を調整するために、吸
気通路４１の途中に設けられた流量制限手段としての流
量制御弁５０等から構成されている。

【００１８】キャニスタ１０には、ガソリンタンク２０
から蒸発燃料を導入するためのエバポ通路４３と、脱離
した蒸発燃料を吸気管２に送出するパージ通路４５とが
それぞれ接続されている。このエバポ通路４３とキャニ
スタ１０との接続は、キャニスタ１０側に設けられたタ
ンク内圧制御弁１１を介して行われる。一方、パージ通
路４５とキャニスタ１０との接続は、キャニスタ１０側
に設けられたパージカットバルブ１３を介して行われ
る。

【００１９】このパージカットバルブ１３は、吸気管２
側から発生した負圧が大きくなり、キャニスタ１０の内
圧と大気圧との差が所定値以上になるとパージ通路４５
を閉塞する。その圧力差によりキャニスタ１０が変形す
るのを防止するためである。キャニスタ１０には、この
場合の負圧を算出するためにキャニスタ１０の内圧を検
出するための圧力センサ１８が取り付けられており、こ
の圧力センサ１８により検出された内圧が所定値を下回
ると、パージカットバルブ１３が閉塞され、当該負圧が
遮断されるように構成されている。

【００２０】また、キャニスタ１０には、エバポ通路４
３及びパージ通路４５とは別に、上述した吸気通路４１
が接続されており、この吸気通路４１にてキャニスタ１
０に大気を導入できるよう構成されている。そして、こ
の吸気通路４１とキャニスタ１０との接続は、キャニス
タ１０側に設けられた大気導入開放弁１５を介して行わ
れる。この大気導入開放弁１５は、キャニスタ１０に導
入された蒸発燃料を、キャニスタ１０の吸着材（活性炭
等）１０ａに吸着させることにより浄化された空気を外
部に排出する排気弁１６と、このとき吸着された蒸発燃
料の吸着材１０ａからの脱離の際に、吸気通路４１から
の大気の導入のために開放される吸気弁１７とから構成
される。これら排気弁１６及び吸気弁１７は、各々一方
向に開放される簡易構造の弁にて構成されており、一方
が開放される際には、他方が閉塞されるようになってい
る。

【００２１】吸気通路４１に設けられた流量制御弁５０
は、エンジン負荷の状態等に応じて電気的に弁の開閉タ
イミングを調整可能な比例制御バルブ（「デューティ・
コントロール・ソレノイドバルブ」とも称される）から
なる。この比例制御バルブは、従来よりパージ制御バル
ブとしてパージ通路に配設されていると同様のものであ
り、電子制御装置（ＥＣＵ）３からの制御信号によりそ
の開閉タイミングが制御され、エンジン１の適切な制御
のために、吸気通路４１からキャニスタ１０に導入する
大気の流量（つまり、吸気管２に送出される混合気の流
量）を調整する。

【００２２】そして、図１（ａ）に示すように、ガソリ
ンタンク２０で発生した蒸発燃料は、タンク内圧制御弁
１１が開放された状態で、エバポ通路４３を介してキャ
ニスタ１０に流入し、一旦、キャニスタ１０の吸着材１
０ａにて吸着される。また、このとき吸着材１０ａを介
して浄化された空気は、大気導入開放弁１５の排気弁１
６から大気中に排出される。

【００２３】そして、図１（ｂ）に示すように、エンジ
ン１が始動した際に、流量制御弁５０及びタンク内圧制
御弁１１が閉塞されると、吸気管２側で発生した負圧が
キャニスタ１０に直接及ぶことにより、吸気通路４１を
介してキャニスタ１０に大気が流入し、この大気がキャ
ニスタ１０を通過するときに吸着材１０ａに吸着された
蒸発燃料を脱離させ、この空気と脱離された蒸発燃料と
の混合気が、パージ通路４５を介して吸気管２に送出さ
れる。

【００２４】一方、ガソリンタンク２０は、途中に燃料
ポンプ２１が設けられた噴射通路２３を介して、吸気管
２に取り付けられたインジェクタ６に接続されている。
従って、ガソリンタンク２０のガソリン（液体燃料）は
燃料ポンプ２１により吸引され、噴射通路２３を通って
インジェクタ６に供給され、インジェクタ６から吸気管
２に噴射される。

【００２５】そして、これら吸気管２に供給される噴射
燃料、及び上記混合気中の蒸発燃料は、エンジン１のシ
リンダ（図示せず）で混合され、燃焼する。尚、本実施
例の蒸発燃料処理装置を含む車両のシステムでは、ＥＣ
Ｕ３にて、図示しない吸入空気量センサ、吸気管内圧力
センサ、スロットルバルブ開度センサ、酸素センサ、エ
ンジン回転数センサ等の各種センサからの信号を読み込
んでエンジン１の運転状態を検出し、流量制御弁５０、
タンク内圧制御弁１１、パージカットバルブ１３、スロ
ットルバルブ（図示せず）、燃料ポンプ２１、インジェ
クタ６等の各種アクチュエータに所定の制御信号を出力
する。つまり、このとき、上記酸素センサ等の出力から
得られる空燃比や、上記各センサからの出力を用いて算
出されたエンジン負荷等から、ＥＣＵ３にて流量制御弁
５０の適切な開閉タイミングが算出され、この流量制御
弁５０の開度を制御することにより、キャニスタ１０へ
の大気の導入量、ひいては吸気管２に送出される混合気
の量が調整される。

【００２６】図２に、図１に示した本実施例にかかる蒸
発燃料処理装置を採用した場合の、エンジン動作時にお
けるキャニスタの負圧と蒸発燃料の脱離率とを計測した
実験結果を、従来の蒸発燃料処理装置を採用した場合の
それとの比較で示す。ここで、脱離率（％）は、キャニ
スタ１０の吸着材１０ａに吸着された全蒸発燃料の内、
吸気管２側から発生した負圧により脱離した蒸発燃料の
割合を示したものであり、換言すれば、脱離後に再付着
できる蒸発燃料の割合（いわゆる有効吸着量）を示す。

【００２７】図中、横軸には、パージエアー量、すなわ
ち、エンジン始動時に、吸気通路４１及び大気導入開放
弁１５の吸気弁１７を介してキャニスタ１０に導入さ
れ、パージ通路を介して吸気管２に送出された大気の累
積流量が表されている。尚、このパージエアー量の単位
（ＢＶ）は、導入された大気の累積流量とキャニスタ１
０の容量との比（大気の累積流量／キャニスタ容量：無
次元量）を表している。また、縦軸には、蒸発燃料の脱
離率（％）及びキャニスタの負圧の測定値が示されてい
る。そして、図中、実線により脱離率が、点線により負
圧の測定値（絶対値）がそれぞれ示され、本実施例の実
験結果が太線で、従来例の実験結果が細線でそれぞれ示
されている。

【００２８】図２から分かるように、キャニスタ１０の
負圧は、エンジン始動後一定値に落ち着くが、本実施例
の構成を採用した場合の負圧値は従来例のそれの５倍を
超える値となっており、吸気管２から発生した負圧の影
響を大きく受けている。また、これに伴い、本実施例の
構成を採用した場合の蒸発燃料の脱離率が、従来構成を
採用した場合のそれよりも１０％以上向上していること
も分かる。

【００２９】このように、本実施例の蒸発燃料処理装置
では、従来パージ通路に設けられていたパージ制御バル
ブが取り去られることにより、エンジン始動時に吸気管
２側から発生した負圧がキャニスタ１０に直接及ぶこと
となり、キャニスタ１０で吸着された蒸発燃料に大きな
吸引力が作用する構成としている。また、さらに流量制
御弁５０によりキャニスタ１０に導入される大気の流量
を制限することにより、キャニスタ１０に付与される負
圧を一層増大させる構成としている。この結果、上記実
験結果に示されるように、キャニスタ１０からの蒸発燃
料の脱離量を従来よりも増加させることができる。その
結果、その後、このとき脱離した蒸発燃料の量に相当す
る量の蒸発燃料を、ガソリンタンク２０から導入してキ
ャニスタ１０に再度吸着させることができる。つまり、
キャニスタ１０の性能をより高く引き出すことができ、
蒸発燃料処理装置全体としての蒸発燃料の処理効率を高
めることができる。また、このようにキャニスタ１０の
性能を向上させることができる分、キャニスタ１０自体
の容量を小さくすることもでき、省スペース化に都合が
よい等の付随的効果も得られる。

【００３０】また、換言すれば、本実施例の蒸発燃料処
理装置のように、蒸発燃料と共に送出される吸入空気の
流量調整のために従来から使用されていた比例制御バル
ブの位置を、パージ通路から吸気通路側に移すことによ
り、キャニスタ１０の脱離性能を高めることができると
同時に、適切なエンジン制御のための混合気の流量調整
をも行うことができるのである。

【００３１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定され
ることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形
態をとり得ることはいうまでもない。例えば、上記実施
例では、本発明の蒸発燃料処理装置をガソリンエンジン
を搭載した車両に適用した例を示したが、ガソリンエン
ジンに限らず、揮発燃料を使用したエンジンを搭載した
車両であれば、本発明にかかる蒸発燃料処理装置を同様
に適用できることはもちろんである。

【００３２】また、上記実施例では、エバポ通路４３
を、ガソリンタンク２０に予め貯留された燃料から揮発
した蒸発燃料をキャニスタ１０に送出する通路として説
明したが、図示しない給油口からの燃料タンク２０への
給油時に発生する蒸発燃料をもキャニスタ１０に送出す
る通路（いわゆる「リフューエリングライン」）として
使用してもよい。或いは、このリフューエリングライン
として、エバポ通路４３と並行した通路を別途設けても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る蒸発燃料処理装置の概
略構成を表すブロック図である。

【図２】 実施例の蒸発燃料処理装置を採用した場合の
キャニスタの性能の向上を示す説明図である。

【図３】 従来の蒸発燃料処理装置の概略構成を表すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１・・・エンジン、 ２・・・吸気管、 ６・・・イン
ジェクタ、１０・・・キャニスタ、 １０ａ・・・吸着
材、１１・・・タンク内圧制御弁、 １３・・・パージ
カットバルブ、１５・・・大気導入開放弁、 １６・・
・排気弁、 １７・・・吸気弁、１８・・・圧力セン
サ、 ２０・・・ガソリンタンク、２１・・・燃料ポン
プ、 ２３・・・噴射通路、 ３０・・・エアクリー
ナ、４１・・・吸気通路、 ４３・・・エバポ通路、
４５・・・パージ通路、５０・・・流量制御弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクにエバポ通路を介して接続さ
   れ、該燃料タンクで発生した蒸発燃料を内部で吸着する
   キャニスタと、 該キャニスタと内燃機関の吸気管とを連結するパージ通
   路と、 該キャニスタに接続され、該キャニスタから脱離した蒸
   発燃料を前記パージ通路に送出すべく大気を導入するた
   めの吸気通路と、 該吸気通路に設けられ、該吸気通路を流れる前記大気の
   流量を制限する流量制限手段と、 を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 【請求項２】 前記流量制限手段は、前記吸気通路を流
   れる大気の流量を調整可能な可変しぼり機構であること
   を特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 【請求項３】 前記可変しぼり機構は、比例制御バルブ
   であることを特徴とする請求項２記載の蒸発燃料処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記キャニスタの負圧が予め定める値以
   上となったときに、前記パージ通路を閉じる機構を備え
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蒸
   発燃料処理装置。