JP2002349367A - 燃料蒸気処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関に送り込まれるパージガスの濃度変
動を緩和し、空燃比の乱れを抑制しつつキャニスタのパ
ージ速度を向上し得る燃料蒸気処理装置を提供する。 【解決手段】 燃料蒸気処理装置１０は、燃料タンク３
０に接続され燃料蒸気を吸着保持するとともに吸着保持
された燃料蒸気をパージするための空気を導入自在な一
次キャニスタ４０と、一次キャニスタとエンジン２１の
吸気管２２とを結ぶ経路途上に配置され一次キャニスタ
から送り込まれる燃料蒸気を吸着保持する二次キャニス
タ５０と、各キャニスタに吸着保持された燃料蒸気のパ
ージ動作を制御するパージコントロールバルブ６０と、
を有する。二次キャニスタは、エンジンに送り込まれる
パージガス濃度の変動を緩和する機能と、一次キャニス
タからパージされた燃料蒸気を一時的に吸着保持する機
能と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関システム
における燃料タンクおよび／または燃料系ラインから発
生する燃料蒸気の大気への放出を抑制する燃料蒸気処理
装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両などには、燃料タンクから発生する
燃料蒸気の大気中への発散を防止するため、吸着材が充
填されたキャニスタを備える燃料蒸気処理装置が搭載さ
れている。この種の燃料蒸気処理装置では、燃料タンク
内の燃料の温度上昇に伴って発生した燃料蒸気は、キャ
ニスタ内の吸着材に吸着され、当該キャニスタ内に一時
的に貯えられる。キャニスタに貯えられた燃料蒸気は、
エンジンの吸気管の吸入負圧を利用して、キャニスタ内
部に導入される空気によりパージされて吸気管に導入さ
れ、エンジンの燃焼室において燃焼処理される。吸気管
へのパージガスの導入量は、キャニスタと吸気管との間
に配置されるコントロールバルブにより制御される。前
記導入量は、キャニスタにおける燃料蒸気の貯蔵量が当
該キャニスタの吸着容量を超えることがないように、制
御されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今、
さらには将来想定される厳しい環境規制下においては以
下の問題がある。

【０００４】第１に、キャニスタのパージ初期時には極
めて高濃度のガスがパージされることから、空燃比の変
動に対する影響が大きく、パージ初期速度を上げられな
いという問題がある。空燃比が大きく変動すると、エン
ジンの安定した運転が阻害される。また、エンジンから
排出される排気ガスを浄化する触媒を備える内燃機関シ
ステムの場合には、エンジン始動直後のように触媒の温
度が当該触媒の活性温度にまで十分に昇温していないと
きに空燃比が大きく変動すると、排気ガスの浄化性能が
低下する虞がある。

【０００５】第２に、エンジンに送り込まれるパージガ
ス濃度の変動が比較的大きく、エンジンの安定運転性に
影響を与え易い状態であることから、高価なガス濃度セ
ンサーや空燃比センサーを設置し、精密なパージ率の制
御が必要になるという問題がある。

【０００６】昨今の環境問題や省資源化に対応すべく燃
料消費の低減が要求される中で、従来の希薄混合比燃焼
（混合比２０前後）から、燃焼室への燃料の直接噴射に
よる超希薄混合比燃焼（混合比４０〜５０程度）を行お
うとすると、一層精密な空燃比の制御が必要となるが、
キャニスタからのパージガス濃度変化が大きいとパージ
率の制御が難しく、結果的に、空燃比の制御が乱されて
エンジンの運転性能に悪影響を与えることになる。

【０００７】上記の第１および第２の問題点を、パージ
率を下げる制御により回避することも考えられる。ここ
に、パージ率を下げるということは、キャニスタ内に吸
着された燃料蒸気をパージ処理するのに要する時間が長
くなることを意味する。しかしながら、エンジン始動後
の比較的短時間の間に給油を行うことを想定した場合、
キャニスタ内の吸着材の燃料飽和吸着容量（ワーキング
キャパシティ）を短時間で確保できないことから、給油
によって大量に発生する燃料蒸気を十分に吸着すること
ができないという問題を招いてしまう。

【０００８】本発明は、上記従来技術に伴なう課題を解
決するためになされたものであり、内燃機関に送り込ま
れるパージガスの濃度変動を緩和し、空燃比の乱れを抑
制しつつキャニスタのパージ速度を向上し得る燃料蒸気
処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。

【００１０】（１）内燃機関システムにおける燃料タン
クおよび／または燃料系ラインから発生する燃料蒸気の
大気への放出を抑制する燃料蒸気処理装置において、前
記燃料タンクに接続され燃料蒸気を吸着保持するととも
に吸着保持された燃料蒸気をパージするためのパージ用
気体を導入自在な一次キャニスタと、前記一次キャニス
タと内燃機関の吸気管とを結ぶ経路途上に配置され、前
記一次キャニスタから送り込まれる燃料蒸気を吸着保持
する二次キャニスタと、前記二次キャニスタと前記吸気
管との間に配置され、前記一次キャニスタおよび前記二
次キャニスタに吸着保持された燃料蒸気のパージ動作を
制御する制御バルブと、を有し、内燃機関の稼動時にな
される燃料蒸気のパージおよび当該パージガスの燃焼処
理の際に、前記一次キャニスタからパージされた燃料蒸
気を前記二次キャニスタを経由して内燃機関に送り込む
ことにより、前記二次キャニスタが、内燃機関に送り込
まれるパージガス濃度の変動を緩和する機能を有するこ
とを特徴とする燃料蒸気処理装置。

【００１１】（２）前記二次キャニスタは、前記一次キ
ャニスタからパージされた燃料蒸気を一時的に吸着保持
する機能をさらに有することを特徴とする上記（１）に
記載の燃料蒸気処理装置。

【００１２】（３）内燃機関から排出される排気ガスを
浄化する触媒を備える内燃機関システムに組み込まれ、
前記二次キャニスタは、前記触媒の温度が当該触媒の活
性温度に達するまで、前記一次キャニスタからパージさ
れた燃料蒸気を一時的に吸着保持する機能をさらに有す
ることを特徴とする上記（１）に記載の燃料蒸気処理装
置。

【００１３】（４）前記一次キャニスタおよび前記二次
キャニスタは、吸着材として、活性炭が充填されている
ことを特徴とする上記（１）に記載の燃料蒸気処理装
置。

【００１４】（５）前記二次キャニスタによる燃料蒸気
の吸着容量は、前記一次キャニスタによる燃料蒸気の吸
着容量の５０〜１５０％の範囲であることを特徴とする
上記（１）に記載の燃料蒸気処理装置。

【００１５】（６）前記一次キャニスタと前記二次キャ
ニスタとの間に配置され、前記一次キャニスタに吸着保
持された燃料蒸気のパージ動作を制御する一次キャニス
タ用制御バルブをさらに有することを特徴とする上記
（１）に記載の燃料蒸気処理装置。

【００１６】（７）前記一次キャニスタと前記二次キャ
ニスタとの間に配置され、前記二次キャニスタに外気を
選択的に導入自在な外気導入手段をさらに有することを
特徴とする上記（１）に記載の燃料蒸気処理装置。

【００１７】

【発明の効果】上記のように構成した本発明は以下の効
果を奏する。

【００１８】請求項１または請求項４に記載の発明によ
れば、一次キャニスタに吸着保持された燃料蒸気のパー
ジを開始した初期時には、一次キャニスタからは比較的
高濃度のガスがパージされることになるが、このパージ
ガスを二次キャニスタを経由して内燃機関に送り込んで
いるため、内燃機関に送り込まれるパージガス濃度の変
動ないしパージガスの濃度変化の速度が緩和され、空燃
比の変動を抑えて内燃機関の安定した運転を実現でき
る。また、内燃機関に送り込まれるパージガス濃度の変
動が緩和されることから、高価なガス濃度センサーや空
燃比センサーを設置することなく、パージ制御を容易に
行うことが可能となる。

【００１９】請求項２に記載の発明によれば、一次キャ
ニスタからパージされた燃料蒸気を二次キャニスタが一
時的に吸着保持することにより、パージ初期速度を速め
ても、高濃度のパージガスが内燃機関に送り込まれるこ
とを抑制し、内燃機関に送り込まれるパージガス濃度の
変動を緩和できる。この結果、一次キャニスタから燃料
蒸気を急速にパージして、一次キャニスタにおけるワー
キングキャパシティを迅速に確保することができ、例え
ば、内燃機関の始動後短時間のうちに給油が必要となっ
た場合でも、燃料蒸気が一次キャニスタからオーバーフ
ローする事態を回避できる。

【００２０】請求項３に記載の発明によれば、排気ガス
を浄化する触媒の温度が当該触媒の活性温度に達するま
で、一次キャニスタからパージされた燃料蒸気を二次キ
ャニスタが一時的に吸着保持するため、触媒活性が低い
内燃機関の始動直後でも、高濃度のパージガスが内燃機
関に送り込まれることを抑制し、排気ガスの浄化性能の
低下を未然に防止することができる。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、二次キャ
ニスタによる燃料蒸気の吸着容量を一次キャニスタによ
る燃料蒸気の吸着容量の５０％以上にしたため、内燃機
関に送り込まれるパージガス濃度の変動を緩和する機能
が不十分になったり、一時的な吸着バッファ機能が不十
分になったりすることがない。また、二次キャニスタに
よる燃料蒸気の吸着容量を一次キャニスタによる燃料蒸
気の吸着容量の１５０％以下にしたため、必要以上のワ
ーキングキャパシティを持つことなくパージガス濃度の
変動を緩和する効果を十分に発揮でき、コスト、サイズ
および重量の面で有利なものとなる。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、一次キャ
ニスタ用制御バルブおよび二次キャニスタ下流側の制御
バルブのそれぞれを独立して制御することにより、一次
キャニスタに対するパージ量および二次キャニスタに対
するパージ量を、より一層精密にコントロールすること
が可能となる。

【００２３】請求項７に記載の発明によれば、外気導入
手段を操作することにより、必要に応じて、燃料蒸気を
含まない新鮮な外気を二次キャニスタに直接導入して、
二次キャニスタの吸着量をコントロールすることが可能
となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００２５】図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃
料蒸気処理装置１０を、内燃機関システム２０の要部と
ともに示す構成図である。

【００２６】図１に示す燃料蒸気処理装置１０は、車両
のエンジンシステム２０（内燃機関システムに相当す
る）における燃料タンク３０および／または燃料系ライ
ンから発生する燃料蒸気の大気への放出を抑制するため
に、車両に搭載されている。

【００２７】燃料蒸気処理装置１０は、燃料タンク３０
に接続され燃料蒸気を吸着保持するとともに吸着保持さ
れた燃料蒸気をパージするためのパージ用気体を導入自
在な一次キャニスタ４０と、一次キャニスタ４０とエン
ジン２１（内燃機関に相当する）の吸気管２２とを結ぶ
経路途上に配置され、一次キャニスタ４０から送り込ま
れる燃料蒸気を吸着保持する二次キャニスタ５０と、二
次キャニスタ５０と吸気管２２との間に配置され、一次
キャニスタ４０および二次キャニスタ５０に吸着保持さ
れた燃料蒸気のパージ動作を制御するパージコントロー
ルバルブ６０（制御バルブ）と、を有する。一次キャニ
スタ４０は、燃料タンク３０および／または燃料系ライ
ンからの燃料蒸気を吸着保持し、吸着保持された燃料蒸
気をパージ用気体によりパージして排出する。一方、二
次キャニスタ５０は、エンジン２１に送り込まれるパー
ジガス濃度の変動を緩和する機能と、一次キャニスタ４
０からパージされた燃料蒸気を一時的に吸着保持する機
能と、を有している。

【００２８】詳述すると、一次キャニスタ４０は、内部
に吸着材４１が充填され、底部には、燃料蒸気が流入す
る流入ポート４２と、燃料蒸気を排出する排出ポート４
３と、パージ用気体としての空気を導入する空気導入ポ
ート４４と、が形成されている。一次キャニスタ４０
は、流入ポート４２に接続される通気経路３１を介し
て、燃料タンク３０に連通し、排出ポート４３に接続さ
れる通気経路３２を介して、二次キャニスタ５０に連通
している。空気導入ポート４４には、パージ用空気を案
内する通気経路３３が接続されている。一次キャニスタ
４０は、燃料タンク３０および／または燃料系ラインの
大きさや、各種の規制条件に適合する大きさが選択さ
れ、従来と同様の形状およびサイズのものをそのまま用
いることができる。

【００２９】二次キャニスタ５０は、内部に吸着材５１
が充填され、底部には、一次キャニスタ４０から送り出
された燃料蒸気が流入する流入ポート５２と、燃料蒸気
を排出する排出ポート５３と、が形成されている。二次
キャニスタ５０は、流入ポート５２に接続される前記通
気経路３２を介して、一次キャニスタ４０に連通し、排
出ポート５３に接続される通気経路３４を介して、パー
ジコントロールバルブ６０に連通している。二次キャニ
スタ５０内には、燃料蒸気が流入ポートから排出ポート
に短絡して流下することを防止するために、複数（図示
例では３枚）の仕切り板５４が配置されている。これに
より、二次キャニスタ５０内に流入した燃料蒸気は、あ
る程度の滞留時間を持って、吸着材５１と十分に接触す
る。

【００３０】一次キャニスタ４０および二次キャニスタ
５０に用いる吸着材４１、５１としては、特に限定され
るものではないが、単位重量当たりの燃料蒸気の吸着量
から考慮すると、活性炭を用いることが好ましい。

【００３１】パージコントロールバルブ６０は、通気経
路３５を介して、エンジン２１の吸気管２２に連通して
いる。一次キャニスタ４０に吸着された燃料蒸気のパー
ジおよび二次キャニスタ５０のパージは、従来と同様
に、エンジンで発生する負圧による吸引力を用いて行わ
れる。パージに必要な空気量は、パージコントロールバ
ルブ６０の開閉度合いにより制御することが可能であ
る。

【００３２】図示するエンジンシステム２０には、エン
ジン２１から排出される排気ガスを浄化する触媒２３を
排気管２４に備えている。なお、図中符号３６は、燃料
タンク３０に設けられ、給油を行う際に開かれる給油口
を示している。

【００３３】燃料蒸気の処理を概説する。

【００３４】燃料タンク３０内の燃料Ｆの温度が上昇す
ると、これに伴って、燃料蒸気が発生する。この燃料蒸
気は、通気経路３１および流入ポート４２を通って、一
次キャニスタ４０内部の活性炭４１に吸着保持され貯え
られる。

【００３５】パージ時には、パージコントロールバルブ
６０が開かれる。すると、吸気管２２の吸入負圧によ
り、通気経路３３および空気導入ポート４４を通って、
一次キャニスタ４０内部にパージ用の空気が導入され
る。この空気により、一次キャニスタ４０に貯蔵されて
いる燃料蒸気は、排出ポート４３からパージされ、通気
経路３２を通って、二次キャニスタ５０に送られる。二
次キャニスタ５０に至った燃料蒸気は、排出ポート５３
からパージされ、通気経路３４、パージコントロールバ
ルブ６０および通気経路３５を通って、吸気管２２に導
入され、エンジン２１の燃焼室で燃焼処理される。パー
ジガスの吸気管２２への導入量は、パージコントロール
バルブ６０により制御される。

【００３６】第１の実施形態の作用をさらに詳述する。

【００３７】第１の実施形態では、一次キャニスタ４０
内の活性炭４１のガソリン飽和吸着容量（ｎ−ブタン換
算）つまりワーキングキャパシティを１００ｇとし、二
次キャニスタ５０のワーキングキャパシティを一次キャ
ニスタ４０のそれと同じ１００ｇとした。

【００３８】なお、比較例として、第１の実施形態の一
次キャニスタ４０に相当する１個のキャニスタのみを設
置した燃料蒸気処理装置を例に挙げる。比較例のキャニ
スタのワーキングキャパシティは、第１の実施形態と同
じ１００ｇとした。

【００３９】図２は、エンジン２１での燃料蒸気の処理
量の経時変化を示す図である。

【００４０】エンジン２１における燃料蒸気の処理量
は、最初の５分間は１ｇ／ｍｉｎ、５分経過以降は５ｇ
／ｍｉｎとした。最初の５分間の処理量を少なくした理
由は、エンジン２１の暖気時間と、触媒２３の温度が上
昇して当該触媒２３の活性が高まる時間とを考慮したこ
とによる。かかる設定によれば、例えば１００ｇの燃料
蒸気を処理するのに要する時間は、２４分である。

【００４１】図３は、比較例におけるキャニスタ中の燃
料蒸気の吸着残量の経時変化を示す図である。

【００４２】燃料蒸気の吸着残量は、エンジン２１での
処理量に一致して減少することになり、キャニスタに１
００ｇのワーキングキャパシティを確保するのに要する
時間は、２４分である。

【００４３】図４は、第１の実施形態における一次キャ
ニスタ４０中の燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ５
０中の燃料蒸気の吸着残量および一次キャニスタ４０と
二次キャニスタ５０の吸着残量の合計の経時変化を示す
図である。

【００４４】第１の実施形態は、図２に示されるエンジ
ン処理量を実現するようにパージコントロールバルブ６
０が制御される。エンジン２１での処理量が決まってい
るため、一次キャニスタ４０と二次キャニスタ５０の吸
着残量の合計は、比較例と同じように変化する。しかし
ながら、本実施形態の一次キャニスタ４０と比較例のキ
ャニスタ同士で比較すると、本実施形態の一次キャニス
タ４０における吸着残量の方が少なくなっていることが
わかる。

【００４５】例えば５分経過した時点で比較すると、比
較例の吸着残量と、第１の実施形態の一次キャニスタ４
０と二次キャニスタ５０の吸着残量の合計は、ともに同
じ９５ｇである。第１の実施形態では、一次キャニスタ
４０の吸着残量は、４３ｇまで低下している。一方、二
次キャニスタ５０は、一次キャニスタ４０から送られて
きた燃料蒸気を一旦吸着するため、二次キャニスタ５０
の吸着残量は、５２ｇまで上昇している。その後徐々
に、一次キャニスタ４０および二次キャニスタ５０の吸
着残量は、ともに低下する。そして、２４分経過後に
は、一次キャニスタ４０に１００ｇのワーキングキャパ
シティが確保され、二次キャニスタ５０にも１００ｇの
ワーキングキャパシティが確保される。

【００４６】夏季の炎天下における長時間の駐車によっ
て、一次キャニスタ４０が燃料蒸気を１００ｇ吸着して
当該一次キャニスタ４０が飽和状態に達した状態から、
エンジン２１始動後５分後に、給油口３６から給油を行
う場合について考察する。

【００４７】給油によって発生する燃料蒸気を仮に４０
ｇとする。５分経過後の一次キャニスタ４０の吸着残量
は、上述したように、比較例が９５ｇ、本実施形態は４
３ｇである。キャニスタのワーキングキャパシティは１
００ｇに設定されているため、５分経過後に給油を行う
と、比較例では９５ｇ＋４０ｇ＝１３５ｇとなるので、
３５ｇが破過することになる。この破過した分の燃料蒸
気は、空気導入ポート４４を逆流し、通気経路３３から
大気に放出されることになる。一方、第１の実施形態で
は、５分経過後に給油を行っても、４３ｇ＋４０＝８３
ｇであり、給油による燃料蒸気の発生を一次キャニスタ
４０内にとどめることができる。これにより、燃料蒸気
が一次キャニスタ４０から大気に放出されることがな
く、ガソリン臭気の発生も当然回避できる。

【００４８】このように、第１の実施形態にあっては、
一次キャニスタ４０のワーキングキャパシティを速やか
に確保しているため、エンジン２１始動直後比較的短時
間で大量の燃料蒸気が発生する給油を行っても、破過を
防止することができるようになる。

【００４９】速やかにパージされた一次キャニスタ４０
からの燃料蒸気は、二次キャニスタ５０に一旦吸着さ
れ，その後徐々にリリースされる。このため、高濃度の
パージガスがエンジン２１に送り込まれることがなく、
エンジン２１に送り込まれるパージガスの濃度変動が緩
和される。その結果、空燃比の乱れが抑制され、エンジ
ン２１の安定性が損なわれることがない。

【００５０】さらに、二次キャニスタ５０は、触媒２３
の温度が当該触媒２３の活性温度に達するまで、パージ
ガスを一時的に吸着する機能を有するため、活性化して
いない触媒２３への燃料蒸気の侵入を回避でき、排気ガ
スの浄化性能が低下しない。

【００５１】図５は、パージコントロールバルブ６０に
送られるパージガスの濃度変化の時間依存性を示す図で
ある。

【００５２】比較例では、パージ開始直後から比較的短
時間のうちに、パージガス濃度は、１００％近い高濃度
から５％以下の低濃度まで急激に変化している。これに
対して、第１の実施形態では、最大でも５０％程度の濃
度にとどまっている。

【００５３】比較例ではパージ初期の急激な濃度変化が
あるため、精密なパージコントロールが必要であり、さ
らには酸素センサーに代えて高価な燃料蒸気濃度センサ
ーや空燃比センサーなどの設置が必要となる。パージガ
ス濃度の濃度変化が速く、これにパージコントロールバ
ルブ６０の開閉度合の制御が追従しないと、エンジン２
１の空燃比が乱され、運転性能の低下に繋がる。

【００５４】したがって、本実施形態のように二次キャ
ニスタ５０を設置すると、エンジン２１に送り込まれる
パージガス濃度の変動ないしパージガスの濃度変化の速
度が緩和され、空燃比の変動を抑えてエンジン２１の安
定した運転を実現でき、さらに、パージコントロールの
精密制御を緩和し、パージ制御を容易に行うことが可能
となる。

【００５５】しかも、一次キャニスタ４０の初期パージ
速度を速めることができるため、エンジン２１始動後比
較的短時間で給油を必要とした場合でも、一次キャニス
タ４０から燃料蒸気がオーバーフローする事態を回避で
き、燃料蒸気の大気への放出が抑制される。同様に、給
油時のガソリン臭気の発生も回避可能である。

【００５６】（第２の実施形態および第３の実施形態）
第１の実施形態では、二次キャニスタ５０による燃料蒸
気の吸着容量は、一次キャニスタ４０による燃料蒸気の
吸着容量に対して１００％つまり同じ量に設定してあ
る。第２および第３の実施形態では、一次キャニスタ４
０による燃料蒸気の吸着容量に対して、二次キャニスタ
５０による燃料蒸気の吸着容量を異ならせてある。つま
り、第２の実施形態では、一次キャニスタ４０のワーキ
ングキャパシティを１００ｇとし、二次キャニスタ５０
のワーキングキャパシティを１５０ｇとし、一次キャニ
スタ４０の１５０％の吸着容量に設定してある。また、
第３の実施形態では、一次キャニスタ４０のワーキング
キャパシティを１００ｇとし、二次キャニスタ５０のワ
ーキングキャパシティを５０ｇとし、一次キャニスタ４
０の５０％の吸着容量に設定してある。これら第２およ
び第３の実施形態における挙動を図６および図７に示
す。図６は、第２の実施形態における一次キャニスタ４
０中の燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ５０中の燃
料蒸気の吸着残量および一次キャニスタ４０と二次キャ
ニスタ５０の吸着残量の合計の経時変化を示す図であ
る。図７は、第３の実施形態における一次キャニスタ４
０中の燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ５０中の燃
料蒸気の吸着残量および一次キャニスタ４０と二次キャ
ニスタ５０の吸着残量の合計の経時変化を示す図であ
る。

【００５７】第１の実施形態と同様に、図２に示される
エンジン処理量を実現するようにパージコントロールバ
ルブ６０を制御し、５分経過した時点で比較すると、第
２および第３の実施形態の一次キャニスタ４０と二次キ
ャニスタ５０の吸着残量の合計は、ともに、第１の実施
形態と同じ９５ｇである。一次キャニスタ４０の吸着残
量は、第２の実施形態では、２２ｇまで低下し、第３の
実施形態では、５５ｇまで低下している。一方、二次キ
ャニスタ５０の吸着残量は、第２の実施形態では、７３
ｇまで上昇し、第３の実施形態では、４０ｇまで上昇し
ている。その後徐々に、一次キャニスタ４０および二次
キャニスタ５０の吸着残量は、ともに低下する。そし
て、２４分経過後には、第２の実施形態では、一次キャ
ニスタ４０に１００ｇのワーキングキャパシティが確保
され、二次キャニスタ５０に１５０ｇのワーキングキャ
パシティが確保され、第３の実施形態では、一次キャニ
スタ４０に１００ｇのワーキングキャパシティが確保さ
れ、二次キャニスタ５０に５０ｇのワーキングキャパシ
ティが確保される。

【００５８】二次キャニスタ５０の吸着容量の相違によ
り、５分経過後に確保し得る一次キャニスタ４０のワー
キングキャパシティの空き容量は変化するものの、第２
および第３のいずれの実施形態においても、図３と図
６、７とを比較すれば明らかなように、二次キャニスタ
５０を設置していない比較例に比べて、一次キャニスタ
４０の空き容量を確保するのに要する時間は短くなり、
一次キャニスタ４０の空き容量を迅速に確保できること
がわかる。

【００５９】二次キャニスタ５０による燃料蒸気の吸着
容量が一次キャニスタ４０による燃料蒸気の吸着容量の
５０％よりも小さいと、エンジン２１に送り込まれるパ
ージガス濃度の変動を緩和する機能が不十分になった
り、一時的な吸着バッファ機能が不十分になったりし
た。また、二次キャニスタ５０による燃料蒸気の吸着容
量が一次キャニスタ４０による燃料蒸気の吸着容量の１
５０％より大きくしても、パージガス濃度の変動を緩和
する効果の点ではそれほど大きくならず、逆に、必要以
上のワーキングキャパシティを持つことになり、コス
ト、サイズおよび重量の面で不利なものとなる。

【００６０】したがって、二次キャニスタ５０による燃
料蒸気の吸着容量は、一次キャニスタ４０による燃料蒸
気の吸着容量の５０〜１５０％の範囲であるのが望まし
いことがわかった。

【００６１】（第４の実施形態）図８は、本発明の第４
の実施形態に係る燃料蒸気処理装置１０ａを、内燃機関
システム２０の要部とともに示す構成図である。なお、
図１に示した部材と共通する部材には同じ符号を付し、
その説明は一部省略する。

【００６２】第４の実施形態にあっては、一次キャニス
タ４０と二次キャニスタ５０との間に、一次キャニスタ
４０に吸着された燃料蒸気をパージする動作を制御する
一次パージコントロールバルブ６１（一次キャニスタ用
制御バルブに相当する）が配置され、二次キャニスタ５
０と吸気管２２との間に、二次パージコントロールバル
ブ６２（制御バルブに相当する）が配置されている点
で、第１の実施形態と相違する。一次パージコントロー
ルバルブ６１および二次パージコントロールバルブ６２
は、それぞれ独立して開度の制御がなされる。

【００６３】かかる構成の燃料蒸気処理装置１０ａによ
れば、一次パージコントロールバルブ６１および二次パ
ージコントロールバルブ６２のそれぞれの開度を独立し
て制御することによって、一次キャニスタ４０に対する
パージ量および二次キャニスタ５０に対するパージ量
を、より一層精密にコントロールすることが可能とな
る。

【００６４】（第５の実施形態）図９は、本発明の第５
の実施形態に係る燃料蒸気処理装置１０ｂを、内燃機関
システム２０の要部とともに示す構成図である。なお、
図１に示した部材と共通する部材には同じ符号を付し、
その説明は一部省略する。

【００６５】第５の実施形態にあっては、一次キャニス
タ４０と二次キャニスタ５０との間に、二次キャニスタ
５０に外気を導入自在な外気導入手段が配置されている
点で、第１の実施形態と相違する。外気導入手段は、例
えば、三方弁７０から構成されている。三方弁７０の図
中下側に示される第１ポート７１は、通気経路７４を介
して一次キャニスタ４０の排出ポート４３に接続され、
図中右側に示される第２ポート７２は、通気経路７５を
介して二次キャニスタ５０の流入ポート５２に接続さ
れ、図中上側に示される第３ポート７３には、大気開放
された通気経路７６が接続されている。三方弁７０に
は、流路を切り替えるスプールなどから構成される図示
しない流路切替部材が組み込まれている。流路切替部材
の作動は、図示しないエンジンコントロールユニットか
らの制御信号に基づいて制御される。流路切替部材の作
動を制御することにより、第１ポート７１と第２ポート
７２とを連通する流路（通常運転時の流路）または第２
ポート７２と第３ポート７３とを連通する流路（外気導
入時の流路）のいずれかが形成される。図示例では、第
１ポート７１と第２ポート７２とが連通する通常運転時
の流路が形成された状態を示している。

【００６６】かかる構成では、三方弁７０を操作するこ
とにより、必要に応じて、燃料蒸気を含まない新鮮な空
気を、大気から二次キャニスタ５０に直接導入し、二次
キャニスタ５０の吸着量をコントロールすることが可能
となる。なお、二次キャニスタ５０に大気を導入してい
るときには、一次キャニスタ４０のパージは停止するこ
とになる。

【００６７】なお、本発明は、上述した種々の実施形態
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々の変形ないし改良が可能である。

【００６８】例えば、二次キャニスタ５０は、図示例の
構造に限定されるものではなく、一次キャニスタ４０か
らの燃料蒸気の濃度変化幅を吸収するために、ある程度
のガス滞留時間を確保し得る構成であればよい。具体的
には、螺旋状に巻回した配管内に吸着材を充填したり、
折り返した配管内に吸着材を充填したり、チェッカード
ハニカム型に吸着材を充填したりする構成を例示でき
る。

【００６９】また、必要に応じて逆止弁、開閉弁、流量
コントロール弁を適宜箇所に設置し、より精密なパージ
制御を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る燃料蒸気処理
装置を、内燃機関システムの要部とともに示す構成図で
ある。

【図２】 エンジンでの燃料蒸気の処理量の経時変化を
示す図である。

【図３】 比較例におけるキャニスタ中の燃料蒸気の吸
着残量の経時変化を示す図である。

【図４】 第１の実施形態における一次キャニスタ中の
燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ中の燃料蒸気の吸
着残量および一次キャニスタと二次キャニスタの吸着残
量の合計の経時変化を示す図である。

【図５】 パージコントロールバルブに送られるパージ
ガスの濃度変化の時間依存性を示す図である。

【図６】 第２の実施形態における一次キャニスタ中の
燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ中の燃料蒸気の吸
着残量および一次キャニスタと二次キャニスタの吸着残
量の合計の経時変化を示す図である。

【図７】 第３の実施形態における一次キャニスタ中の
燃料蒸気の吸着残量、二次キャニスタ中の燃料蒸気の吸
着残量および一次キャニスタと二次キャニスタの吸着残
量の合計の経時変化を示す図である。

【図８】 本発明の第４の実施形態に係る燃料蒸気処理
装置を、内燃機関システムの要部とともに示す構成図で
ある。

【図９】 本発明の第５の実施形態に係る燃料蒸気処理
装置を、内燃機関システムの要部とともに示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１０、１０ａ、１０ｂ…燃料蒸気処理装置 ２０…エンジンシステム（内燃機関システム） ２１…エンジン（内燃機関） ２２…吸気管 ２３…排気ガス浄化用の触媒 ３０…燃料タンク ３１〜３５、７４、７５…通気経路 ４０…一次キャニスタ ４１、５１…活性炭（吸着材） ４２、５２…流入ポート ４３、５３…排出ポート ４４…空気導入ポート ５０…二次キャニスタ ５４…仕切り板 ６０…パージコントロールバルブ（制御バルブ） ６１…一次パージコントロールバルブ（一次キャニスタ
用制御バルブ） ６２…二次パージコントロールバルブ（制御バルブ） ７０…三方弁（外気導入手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関システムにおける燃料タンクお
   よび／または燃料系ラインから発生する燃料蒸気の大気
   への放出を抑制する燃料蒸気処理装置において、 前記燃料タンクに接続され燃料蒸気を吸着保持するとと
   もに吸着保持された燃料蒸気をパージするためのパージ
   用気体を導入自在な一次キャニスタと、 前記一次キャニスタと内燃機関の吸気管とを結ぶ経路途
   上に配置され、前記一次キャニスタから送り込まれる燃
   料蒸気を吸着保持する二次キャニスタと、 前記二次キャニスタと前記吸気管との間に配置され、前
   記一次キャニスタおよび前記二次キャニスタに吸着保持
   された燃料蒸気のパージ動作を制御する制御バルブと、
   を有し、 内燃機関の稼動時になされる燃料蒸気のパージおよび当
   該パージガスの燃焼処理の際に、前記一次キャニスタか
   らパージされた燃料蒸気を前記二次キャニスタを経由し
   て内燃機関に送り込むことにより、前記二次キャニスタ
   が、内燃機関に送り込まれるパージガス濃度の変動を緩
   和する機能を有することを特徴とする燃料蒸気処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記二次キャニスタは、前記一次キャニ
   スタからパージされた燃料蒸気を一時的に吸着保持する
   機能をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の
   燃料蒸気処理装置。
3. 【請求項３】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
   する触媒を備える内燃機関システムに組み込まれ、 前記二次キャニスタは、前記触媒の温度が当該触媒の活
   性温度に達するまで、前記一次キャニスタからパージさ
   れた燃料蒸気を一時的に吸着保持する機能をさらに有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸気処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記一次キャニスタおよび前記二次キャ
   ニスタは、吸着材として、活性炭が充填されていること
   を特徴とする請求項１に記載の燃料蒸気処理装置。
5. 【請求項５】 前記二次キャニスタによる燃料蒸気の吸
   着容量は、前記一次キャニスタによる燃料蒸気の吸着容
   量の５０〜１５０％の範囲であることを特徴とする請求
   項１に記載の燃料蒸気処理装置。
6. 【請求項６】 前記一次キャニスタと前記二次キャニス
   タとの間に配置され、前記一次キャニスタに吸着保持さ
   れた燃料蒸気のパージ動作を制御する一次キャニスタ用
   制御バルブをさらに有することを特徴とする請求項１に
   記載の燃料蒸気処理装置。
7. 【請求項７】 前記一次キャニスタと前記二次キャニス
   タとの間に配置され、前記二次キャニスタに外気を選択
   的に導入自在な外気導入手段をさらに有することを特徴
   とする請求項１に記載の燃料蒸気処理装置。