JP2002332924A - 蒸発燃料吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン停止時における吸気系に漏れ出した
燃料の大気への拡散防止するための燃料蒸気吸着装置に
おいて、エンジン作動時における吸気抵抗を増加させ
ず、エンジン停止時に蒸発した燃料が拡散することによ
って大気へ放出されることの防止を目的とする。 【解決手段】 内燃機関の吸気量を調節するスロットル
バルブおいて、スロットルバルブ全閉時におけるスロッ
トルバルブの内燃機関側（吸気通路下流側）の面に燃料
を吸着可能な吸着材を設ける。エンジン停止時には、イ
ンジェクタから漏れ出し、気化した燃料が拡散する。そ
の際に、吸気通路の上流側にも逆流する。インジェクタ
よりも上流側に配置したスロットルバルブの下流側に設
けた吸収材により、スロットルバルブと吸気間の内面と
の隙間から蒸発燃料の逆流することを阻止することがで
きる。また、エンジン始動時には、吸気が吸収材に直接
当ることがないため吸気抵抗とならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気通路または燃
焼室またはクランク室（２サイクルエンジンを想定して
いるため、吸気通路または燃焼室に加えクランク室も記
載しておきたいと思います。）に燃料噴射装置を設けた
内燃機関（エンジン）停止時における、大気への燃料拡
散防止構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料としてガソリンを使用し、吸気通路
または燃焼室に燃料噴射装置を設けたエンジンにおい
て、エンジン停止時にインジェクタの噴射口から燃料が
漏れることがある。この漏れた燃料が気化し、エンジン
停止時に、大気からエンジンへ吸気を行う吸入口から排
出されることにより、燃料が大気へ放出されるという問
題がある。

【０００３】上記問題を解決する技術が、特開平９−９
６２６０号公報に開示されている。エンジン停止時に燃
料噴射装置より漏れ出した燃料は気化し、蒸発燃料とし
て燃料噴射装置の上流にあるインテークマニホールド、
サージタンク、吸気通路を通じ、エンジン停止時の吸気
通路内において面積最小となっているスロットルバルブ
と吸気通路との隙間を通ってさらに上流に拡散される。
この拡散を防止するために、燃料噴射装置の上流に燃料
吸着材として、繊維状の物質にヤシガラや活性炭を塗布
したキャニスタを吸気通路全体を覆うように設けるとと
もに、キャニスタに小孔を開けることで空気が通過しや
すくなるようにした。（吸気抵抗を低減している）燃料
噴射装置より漏れ出した燃料が吸気通路を逆流した場合
に、このキャニスタによって燃料を吸着させることによ
って上流に蒸気燃料が拡散することを防止する。また、
燃料吸着材の上流に、エンジン停止時に吸気通路を閉鎖
する吸気通路開閉弁を設置することで、大気への燃料拡
散を防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−９６２６０号公報に記載された従来技術では、燃料
噴射装置の上流の吸気通路に吸気通路を遮るように燃料
吸着材を設置し、キャニスタに下流からの蒸気燃料が吸
着できる程度の小さな穴を開けることしかできず、エン
ジン作動時に吸気が吸着材を通過して燃焼室に流通する
際に、吸気過程における吸気抵抗になってしまう。

【０００５】本発明は、上述の問題点を鑑みて、内燃機
関（エンジン）停止時における吸気系に漏れ出した燃料
の大気への拡散防止構造において、エンジン作動時にお
ける吸気抵抗を増加させず、エンジン停止時に蒸発燃料
が大気へ放出されることを防止すること目的とする。

【０００６】

【問題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内燃機関の吸気通路と、前記吸気通路または燃焼室
またはクランク室に設けた燃料噴射装置と、前記燃料噴
射装置の上流に配置された燃料蒸気を吸収可能な吸収材
を備えた蒸発燃料吸着装置において、前記吸気通路を内
燃機関停止時の吸気通路面積を最小にする通路面積可変
手段を有し、前記通路面積可変手段により最小となる前
記吸気通路の周辺に吸収材を設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１の蒸発
燃料吸着装置において、内燃機関作動時には空気の流通
を許容し、内燃機関停止時に吸気通路内の気体の流通を
妨げるように前記吸収材の吸気通路内における配置状態
を変えること特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１および
２の蒸発燃料吸着装置において、内燃機関停止時の前記
吸気通路の断面積を最も小さくするバルブまたはスロッ
トルバルブを備え、前記バルブまたは前記スロットルバ
ルブのを囲む通路の内壁に前記吸収材を設けことを特徴
とする。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項２の蒸発
燃料吸着装置において、燃料噴射装置より上流にバルブ
を配置し、前記吸収材を前記バルブ全閉時における前記
バルブの下流側の面に配置することを特徴とする。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の蒸発燃料吸着装置において、前記内燃機関はガソリン
エンジンであり、前記吸収材をスロットルバルブの下流
側の面に設けることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１および４の実施の形態と
して、内燃機関（エンジン）停止時に通路面積可変手段
（バルブ）を吸気通路が塞がれるように動かす。その際
に、吸気通路と通路面積可変手段（バルブ）によってで
きる隙間より上流に逆流する蒸気燃料を、この周辺に設
置した吸収材によって吸収する。

【００１２】請求項２の実施の形態として、内燃機関
（エンジン）作動時には、吸収材による吸気抵抗が最小
となるような配置となり、内燃機関（エンジン）停止時
に吸収材を吸気通路が塞がれるように動かす。その際
に、上流に逆流する燃料を吸収材により吸収することが
できる。

【００１３】請求項３および５の実施の形態として、内
燃機関（エンジン）作動時に、必要な吸気量を流通する
ために吸気通路の吸気流通面積を調節ようにバルブ（ス
ロットルバルブ）を動かし、エンジン停止時には、バル
ブ（スロットルバルブ）によって吸気通路を塞ぐ。その
際に、バルブ（スロットルバルブ）の下流から上流に逆
流する燃料を、バルブ（スロットルバルブ）の下流側の
面に設置した吸収材によって吸収する。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の第１実施例において、図面を
参照して説明する。図1は、４サイクルガソリンエンジ
ン（以下エンジン１と記載）とその吸気系および燃料供
給系を表す概略構成図である。吸気系は、インテークマ
ニホールド１１、サージタンク３、吸気通路７、吸着材
４、スロットルバルブ５、エアクリーナー６等を備え、
燃料供給系は、インジェクタ２、フューエルデリバリー
パイプ１０、プレッシャーレギュレータ１２、フューエ
ルポンプ９等を備える。

【００１５】吸気系の構成およびエンジン作動時の各部
品の働きを説明する。大気より空気を吸入する吸気通路
７内に、吸入した空気内のゴミや埃などを除去するエア
クリーナー７を設け、その下流にスロットルバルブ５を
設置し、このスロットルバルブ５の開度を変えることに
より吸気量の調節を行う。また、吸着材４は、スロット
ルバルブ５の下流側の面に設置する。吸気通路７の下流
には、吸気の脈動防止等の機能に必要な容積を持ったサ
ージタンク３を通じてインテークマニホールド１１が設
置され、インテークマニホールド１１により、エンジン
１の各気筒へ吸気またはガソリンを含んだ吸気を送る。

【００１６】エンジン作動時におけるスロットルバルブ
５付近の吸気の流れの一部は、図３に図示するように、
スロットルバルブ５のエアクリーナー６側の面（吸気上
流側の面：Ａ）にぶつかり、スロットルバルブ５を避け
るように、スロットルバルブ５と吸気通路７との間を流
れる。その他の吸気は流れ方向をほぼ変えずに流通す
る。

【００１７】この際に、スロットルバルブ５のエンジン
側の面（吸気下流側の面：Ｂ）に、吸気が直接当ること
ないため、吸着材４を設置する事によって吸気抵抗は増
加しない。また、吸気抵抗にならないので、吸気により
吸着材４が剥がれ落ちることはない。

【００１８】吸収材として、活性炭、ゼオライト、シリ
カゲル、アルミナなどの多孔性物質の吸着材４を用いる
ことができる。その中でも、燃料蒸気の吸着性能が他の
吸着材に比べ優れ、圧力変化によって吸着した燃料蒸気
を離脱しやすい活性炭を用いるのが好ましい。活性炭
は、大部分が炭素質の炭であり、木材、褐炭、泥炭、や
しがら等を活性化剤としての薬品で処理して乾留する
か、水蒸気で活性化させて製造する。

【００１９】第１実施例における吸収材としての吸着材
は、活性炭を粉砕して粉状のものとし、バインダー等の
粘結剤に混ぜ合わせ、この混合剤をスロットルバルブ５
全閉時におけるエンジン側の面（下流側の面）に吹き付
け、スロットルバルブ５と同等程度の厚さの活性炭を設
置する。

【００２０】燃料供給系の構成およびエンジン作動時の
働きを説明する。ガソリンは、図示しない燃料タンクに
配置されているフューエルポンプ９により加圧され、デ
リバリパイプ１０に送られる。デリバリパイプ１０に
は、流体の圧力を調整するバルブであるプレッシャーレ
ギュレータ１２を設置することにより、デリバリパイプ
１０内のガソリンを一定の圧力に保つ。デリバリパイプ
１０は、各インテークマニホールド１１に設置されたイ
ンジェクタ２と連通する事によりインジェクタ2に高圧
燃料を供給し、インジェクタ２内は高圧のガソリンによ
って満たされる。そして、インジェクタ２内の高圧燃料
は電子制御により、インジェクタ２からインテークマニ
ホールド１１内に噴射される。

【００２１】次に、エンジン停止時の吸気系および燃料
供給系について説明する。エンジン停止時には、フュー
エルポンプ９によるガソリンの供給は停止するが、プレ
ッシャーレギュレータ１２等によりデリバリーパイプ１
０およびインジェクタ２の内部のガソリンは高い圧力の
まま維持される。このため、エンジン停止時にインジェ
クタ２の噴射孔側への油密漏れが生じ、吸気通路７にガ
ソリンが漏れ出すことがある。

【００２２】エンジン停止時は、吸気通路７に漏れ出し
たガソリンは気化し燃料蒸気となり、吸気系通路内に空
気の流れがないため、気体の拡散現象により吸気系の通
路内における燃料蒸気の密度の低い所である吸気系の通
路上流側にも拡散することで吸気通路上流へ逆流する。
逆流する燃料蒸気は、インテークマニホールド１１、サ
ージタンク3を通過し、吸気通路７内のスロットルバル
ブ５まで到達する。

【００２３】スロットルバルブ５は、エンジン停止時に
は、全閉状態になり吸気通路を塞いだ状態となる。しか
し、スロットルバルブ５による吸気通路７の開閉手段で
は、完全に吸気通路を塞ぐことができず、微少な隙間が
生じて、空気の流通を許してしまう。（この微少な隙間
とは、この隙間を通る空気量ではエンジン作動が不可能
な程度のものである。）この隙間を境にして、空気中の
燃料蒸気の密度差が生じた状態、つまり燃料蒸気の密度
がスロットルバルブ５の下流では高く、上流では燃料蒸
気の密度が低くなるため、隙間を通じて燃料蒸気の上流
への拡散が行われる。

【００２４】吸着材４をスロットルバルブ５の下流側の
面に配置し、隙間による微少な通路付近に設ける。これ
により、燃料蒸気が逆流する際に、必ず吸着材４が付近
に設けてある微少な隙間を通過するため、吸着材４の燃
料吸着作用により大気へ放出される燃料蒸気を効率良く
吸収することができる。

【００２５】また、吸気通路７の面積の大部分をスロッ
トルバルブ５により塞がれているためスロットルバルブ
５の下流側の燃料蒸気は、スロットルバルブ５の下流側
の面の吸着材４に吸着されることにより、スロットルバ
ルブ５の下流側の燃料蒸気の密度は低下し、スロットル
バルブ５の上流との燃料蒸気の密度差も小さくなり、燃
料蒸気の上流側への拡散を抑制することができる。

【００２６】エンジン再始動時には、再びスロットルバ
ルブ５が開き、スロットルバルブ５と吸気通路の間を吸
気が流通し、スロットルバルブ５の下流へ吸気が流れ
る。この際、スロットルバルブ５エンジン側の面の周囲
が負圧または、蒸気燃料密度が低くなることにより、吸
着材４に吸着していたガソリンは、燃料蒸気として吸着
材４から離脱し、吸気と共に下流に流れる。

【００２７】また、第２実施例として、図４に図示すよ
うに、吸着材４の設置をスロットルバルブ５の面だけで
なく、スロットルバルブ５の開方向と逆側の内壁側に吸
着材４を設けても良い。

【００２８】この構成により、スロットルバルブ５の開
閉方向に吸着材がないため、スロットルバルブ５の開閉
の妨げにならない。また、スロットルバルブ５全閉時に
おけるスロットルバルブ５と吸気通路７との隙間による
微少な通路付近の吸気通路７側にも吸着材４を設けるこ
とにより、燃料蒸気を吸収する能力が上がり、燃料蒸気
の上流への拡散を防止する。

【００２９】第３実施例として、スロットルバルブ５の
回転中心部にいくほど吸着材４の厚さを厚くしたもので
も良い。この構成により、吸着材の表面積を増やすこと
ができ、燃料蒸気を吸収する能力を向上させることがで
きる。

【００３０】また、第４実施例として、実施例１乃至３
の蒸発燃料吸着装置において吸着材４に吸着したガソリ
ンを離脱させる際に、吸着材４と接しているスロットル
バルブ５に熱線を挟み込む構造にするなどのスロットル
バルブ５を加熱させること手段により吸収したガソリン
を離脱、または離脱の補助をしても良い。

【００３１】また、第５実施例を説明する。インジェク
タ2の噴射孔が燃焼室にあり、燃焼室に直接噴射する複
数の気筒を有する内燃機関において、エンジン作動時に
は、各気筒の燃焼室の吸気口は一定の順序で開閉してい
るため、エンジン停止時には、いずれかの気筒の燃焼室
の吸気口が開いている場合がある。燃焼室の吸気口が開
いた状態にあると、インジェクタ２と吸気系の通路が連
通し、漏れたガソリンが上流に逆流する恐れがある。

【００３２】この場合においても、スロットルバルブ５
のエンジン側の面に吸着材４を設けることにより、大気
へのガソリン拡散を防止することができる。

【００３３】本実施例における吸着材４は、活性炭以外
の多孔質物質を用いてもよく、また吸着材４の厚さや量
に関しては、エンジンの排気量、燃料噴射形式、燃料の
種類等によって変えることができる。

【００３４】本実施例のスロットルバルブ５は、電気的
または機械的に動かす手段のいずれを用いてもよい。

【００３５】本発明は、自動車の減速時（アクセルを急
に離したとき等）におけるショックを和らげるように、
吸入空気量の急激な変化小さくするために、スロットル
バルブ５を迂回して吸気通路の上流側と下流側とを連通
させるバイパス通路１３、及び同通路に設けられて同通
路からエンジンの燃焼室に吸入される空気量（以下、バ
イパス吸入空気量という）を調整するアイドル回転制御
バルブ８にも用いてもよい。この場合、請求項１の内燃
機関停止時に前記吸気通路の面積を最小にする通路面積
可変手段は、スロットルバルブ５とアイドル回転制御バ
ルブ８に相当する。

【００３６】また、アイドル回転制御装置のバイパス通
路１３がアイドル回転制御バルブ８による密閉度が高い
場合は、スロットルバルブ５のみに吸着材４を設けても
良い。

【００３７】また、ディーゼルエンジンにおいて、請求
項１の通路面積可変手段として、インテークマニホール
ド１１の上流に取付け、エンジン停止時に吸気通路７を
閉じる事によって振動を低減するエアインテークシャッ
ターを用いてもよい。

【００３８】また、本発明は、燃料噴射装置を燃焼室内
に設けた直接噴射式のエンジン、またはクランク室に設
けた２サイクルエンジンにおいて用いてもよい。

【００３９】また、電子制御されたスロットルバルブ５
において、エンジン停止時にスロットルバルブ５の端と
吸気通路７が接することなく、スロットルバルブ５と吸
気通路の間に隙間を設け、この隙間を吸気通路７の面積
最小部としても良い。

【００４０】

【発明の効果】請求項１および３に記載の発明によれ
ば、蒸気燃料が逆流する通路が最小となる所に吸着材を
設けるため、逆流する蒸気燃料を効率良く吸収すること
ができる。

【００４１】請求項２に記載の第１の発明によれば、吸
着材の配置状態を変えることができるため、エンジン停
止時の蒸発燃料の回収能力を低下させることなく、エン
ジン作動時の吸気抵抗を低減することができる。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、吸着材を
設けることによって吸気抵抗を増加させることなく蒸気
燃料の大気への拡散を防止することができる。

【００４３】請求項５に記載の発明によれば、ガソリン
エンジンに備え付けてあるスロットルバルブのエンジン
側（下流側）の面に設けることにより、新たに部品の必
要がなく、部品数の削減となる。

【００４４】本発明の実施例において、請求項1の通路
面積可変手段とはスロットルバルブ５であり、また、請
求項１および２の吸着材を設ける吸気通路の周辺とは、
スロットルバルブ５の下流側の面またはスロットルバル
ブ５の周辺の吸気通路内壁である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関および吸気系の全体図

【図２】本発明のズロットルバルブ全閉時のスロットル
バルブおよび吸気通路の断面図

【図3】本発明のズロットルバルブが開いた時のスロッ
トルバルブおよび吸気通路の断面図

【図４】本発明の吸気通路内側に吸着材を設けた吸気通
路の断面図

【図５】図３の立体図

【符号の説明】

1， エンジン 2， インジェクタ 3， サージタンク 4， 吸着材 5， スロットルバルブ 6， エアクリーナ 7， 吸気通路 8， アイドル回転制御バルブ 9， フューエルポンプ 10， デリバリパイプ 11， インテークマニホールド 12， プレッシャーレギュレーター 13，バイパス通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路と、前記内燃機関に燃
   料を供給する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置より、
   前記吸気通路内の上流に配置された燃料蒸気を吸収可能
   な吸収材を備えた蒸発燃料吸着装置において前記内燃機
   関への吸気を遮り、内燃機関停止時に前記吸気通路の面
   積を最小にする通路面積可変手段を有し、前記通路面積
   可変手段により最小となる前記吸気通路の周辺に吸収材
   を設けた蒸発燃料吸着装置。
2. 【請求項２】内燃機関の吸気通路と、前記内燃機関に燃
   料を供給する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置の上流
   に配置された燃料蒸気を吸収可能な吸収材を備えた蒸発
   燃料吸着装置において内燃機関作動時には空気の流通を
   許容し、内燃機関停止時に吸気通路内の気体の流通を妨
   げるように前記吸収材の吸気通路内における配置状態を
   変えることを特徴とする蒸発燃料吸着装置。
3. 【請求項３】請求項１の蒸発燃料吸着装置において、前
   記燃料噴射装置より上流に前記通路面積可変手段として
   バルブを配置し、内燃機関作動時には空気の流通を許容
   するとともに内燃機関停止時に吸気通路内の気体の流通
   を妨げるように前記吸収材を前記バルブ全閉時における
   前記バルブの下流側の面に配置することを特徴とする蒸
   発燃料吸着装置。
4. 【請求項４】内燃機関停止時の前記吸気通路の断面積を
   最も小さくするバルブを備え、前記バルブを囲む通路の
   内壁に前記吸収材を設けことを特徴とする請求項１また
   は３の蒸発燃料吸着装置。
5. 【請求項５】請求項１の蒸発燃料吸着装置において、前
   記内燃機関は４サイクルガソリンエンジンであり、前記
   吸収材をスロットルバルブの下流側の面に設けることを
   特徴とする蒸発燃料吸着装置。