JP2006258100A - 小型エンジンの燃料タンク用一体型蒸発ガス貯留及び通気バルブアセンブリ並びにこれを使用する燃料蒸発ガスエミッションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】小型エンジン用の燃料蒸発ガスエミッション制御システムを提供する。
【解決手段】燃料蒸発ガス通気／ロールオーバーバルブ及び周囲を取囲む貯留キャニスタの組合せは、共通のハウジング４６内に配置されて小型エンジンの燃料タンクの内側に配置される。説明された一実施形態では、このキャニスタ５０は、重力圧力リリーフバルブ８６及び真空リリーフバルブ８８を含む燃料蒸発ガス通気／ロールオーバーバルブを取囲む。他の実施形態では、圧力リリーフバルブ及び隣接する貯留キャニスタは、共通のハウジング内に配置されて、小型エンジンの燃料タンクの内側に配置される。
【選択図】図３

Description

本明細書、図面及び特許請求の範囲は、ガーデントラクタ、芝刈り機及び小型発電機、その他の同様な機器に広く使用されている約２５馬力（１８．６ｋＷ）未満の小型エンジン用の燃料システムに関する。小型化及び軽量化のためにそのような装置には、空冷エンジンが広く使用されており、そのような装置では、きっちりと覆いが設けられたものもある。前述の装置及び他の同様な装置に使用されるエンジンは、一般的に、燃料タンクは、エンジンの近くに配置されて、簡素化のために、重力によって燃料をタンクからエンジンキャブレタへ流す構造がとられるが、燃料ポンプを使用するものもある。

上述の小型エンジン装置では、燃料タンクは、通常、タンクから延びるスパッドすなわち注入管に設けられたユーザーが取外せるキャップすなわち蓋を有するように形成されており、燃料補給は、通常、小型容器から手動で注入することによって行われ、ユーザーが用意した漏斗を必要とすることもある。そのような装置の注入口キャップには、一般的に、エンジンの運転中に燃料が吸引されるとき、空気がタンク内に流入できるように通気通路が設けられている。

近年、そのような小型エンジン装置に対して、燃料蒸発ガスの大気への放出を防止する規制が設けられ、これにより、そのような開放したタンクの通気の使用が許可されなくなっている。全ての燃料システムは、エンジン停止中に燃料蒸発ガスが大気に漏れるのを防止するために密閉されなければならず、また、更に、システム内に捕らえられた燃料蒸発ガスが貯留されて、エンジン運転中に、エンジンの吸気管へパージされることが要求されている。このため、従来そのような要求が存在しなかった小型エンジン装置に燃料蒸発ガスエミッションシステムを追加することが必要となった。このことは、特に、スペースが貴重な小型の又はきっちりと覆いが設けられた空冷エンジンにおいて問題を生じている。

小型エンジンのかなりの大量生産、並びに、そのようなエンジン用の比較的小型の燃料タンクの簡素化及び共通化の観点において、エンジン燃料タンクの設計し直し又は工作し直しを必要としないそのような小型エンジン及びそのようなシステム用のシンプルで装着が容易で低コストの燃料蒸発ガスエミッション制御システムを設けることが望まれている。更に、これらの装置及び特にエンジンがきっちりと覆われたエンジンにおけるスペースの制限の観点において、燃料タンク及びエンジンの体積をかなり増大させることなく、小型エンジン用の燃料蒸発ガスエミッション制御システムを提供することが望まれている。

本明細書、図面及び特許請求の範囲は、上述の問題の解決策を述べ、小型エンジン燃料タンク内に配置されて、大気の導入及びエンジン運転中の燃料蒸発ガスのパージ流のために外部に接続される共通ハウジング内の一体型燃料蒸発ガス貯留装置及び燃料蒸発ガス通気／ロールオーバーバルブを提供する。この一体に形成されたユニットは、キャニスタの形の燃料蒸発ガス貯留装置を有し、この燃料蒸発ガス貯留装置は、圧力リリーフバルブ及び真空リリーフバルブを含む燃料蒸発ガス通気／ロールオーバーバルブのフロート室の周囲に吸収材が充填されている。これにより、このように形成されたユニットは、小型であり、小型エンジン燃料タンクの配設中に、タンクに容易に装着するのに便利なように形成される。

図１を参照すると、小型エンジン燃料システムの例示的な実施形態は、全体として符号１０で示され、全体として符号１２で示される燃料タンクを含み、この燃料タンク１２は、上部と下部のハーフシェル１１、１３をフランジが形成されたリム１４の周りで、例えば超音波溶接又は熱板溶接等の公知のいずれかの手段によって結合することによって形成されている。タンク１２は、その上部壁を貫通するように配置された注入管すなわちスパッド１６を有しており、スパッド１６にねじ込まれたユーザーが取外し可能なキャップすなわち蓋１８によって密閉されている。このタンクは、タンク１２の下部壁を貫通するように配置された重力送り燃料ライン２０を有しており、この燃料ライン２０は、導管２２を介してエンジンキャブレタ２４に接続されている。

一体型蒸発ガス通気／チッピングすなわちロールオーバーバルブ及び蒸発ガス貯留キャニスタアセンブリは、全体として符号２６で表され、フランジ１４の周りで上部と下部のハーフシェル１１、１３が結合される前に、上部シェル１１の内側に取付けられるか、又は、破線によって示されて参照符号２８によって表された適当な支持構造によって支持される。

アセンブリ２６は、タンク１２の壁を貫通する出口管継手３２にホース３０を介して接続された燃料蒸発ガスパージ出口ポート４２（燃料蒸発ガス出口ポート）を有し、出口管継手３２は、導管３４を介してエンジンキャブレタ２４の吸気入口に接続されている。また、アセンブリ２６は、燃料タンク１２の壁部を貫通して配置された管継手４０にホース３８を介して接続される大気入口管継手３６を有しており、管継手４０は、以下に述べるようにパージ中にアセンブリ２６への大気の流入を許容する。

図２を参照すると、その外周部に半径方向に形成された空隙すなわち中空部４４内に示されたパージ出口ポート４２を有するアセンブリ２６が示されている。また、図２には、ホース３８が取付けられる大気入口管継手３６が示されている。図３及び図４を参照すると、一体型燃料蒸発ガス通気／チッピングバルブ及び貯留装置アセンブリ２６が更に詳細に示されており、下部ハウジング４６は、例えば、スピン溶接、摩擦溶接、熱板溶接によって実行される適当な手段によって密閉されている。下部ハウジング４６の内側は、バルブ室すなわちフロート室５２（燃料蒸発ガス室）に隣接して配置された燃料蒸発ガス貯留空間すなわちキャニスタ５０（燃料蒸発ガス貯留室）を形成し、図３に示す例示的な実施形態では、この貯留室すなわちキャニスタ５０は、ほぼ環形状で、下部ハウジング４６（ハウジング構造）の外周部に形成された半径方向の空隙４４を除いてフロート室５２を取囲んでいる。

大気入口管継手３６は、その内部に貯留室５０を大気に接続する通路５４（パージ空気入口）を有しており、図示された実施形態では、通路５４は、フィルタ材料５６の適当な層を通している。図３の実施形態では、貯留室５０は、そこの中に配置されて貯留室５０の内部の形状に一致するように形成された吸収材６０（燃料蒸発ガス吸収材）のカートリッジを有している。本実施形態では、吸収材６０に粒状炭等の粒状炭素質を使用することがよいことがわかっている。

吸収材６０の上に保持層部材６２が配置され、この保持層部材６２は、スプリング６６の手段によって吸収材６０を保持するように形成された部材６４によって保持されている。

フロート６８（チッピングバルブ）は、フロート室５２内に配置されて、スプリング７０及びフロート室５２の底部に締結されたリテーナ７２によってその中に保持されている。このフロート６８は、その上端部に配置された可撓性のバルブ部材７４を有しており、バルブ部材７４は、タンク１２内の燃料レベルが上昇したとき、燃料蒸発ガス通気通路７８（通気ポート）の下端部に形成されたバルブシート７６を閉じ、この燃料蒸発ガス通気通路７８は、フロート室５２の上部壁を貫通し、溶接等によって下部ハウジング４６に締結されたキャップ４８の下方に形成されて分離した燃料蒸発ガスパージ室８０へ延びている。リテーナ７２は、そこに形成されてフロート室５２内への液体燃料の流入を許容する複数の開口７３を有している。フロート室５２の壁部に追加のポートすなわち開口８２（燃料入口ポート）が形成されて、空隙４４を通してフロート室５２に燃料及び燃料蒸発ガスが流入できるようにしている。

通気通路７８の上端部は、その上に形成されたバルブシート８４を有しており、このバルブシート８４には、荷重されたすなわち重力応答バルブ部材８６（可動バルブ部材）が着座している。

必要ならば、バルブ部材８６は、２ピースで形成することができ、また、バルブ部材８６の上端部に形成されたバルブシートを閉じるワンウエイ真空通気バルブ８８（真空リリーフバルブ）がその内部に配置されて、この燃料蒸発ガスパージ室８０すなわちパージ通路の内部が大気圧に対して負圧となったとき、これによって燃料タンク１２がつぶれるのを防止する。

パージ室８０は、通路９２を介してパージ出口９４に接続している。バルブ部材８６は、フロート室５２内の圧力を僅かに正圧に維持するための圧力リリーフバルブとして機能するようにその重量が選択されていることが理解されるであろう。

通路９２は、ポート４２に形成された通路９４に接続されており、ポート４２は、ホース３０、管継手３２及び導管３４を介してキャブレタの吸気入口に接続されている。図３を参照することによって、貯留室５０は、キャップ４８の下で通路９２及びパージ出口９４に接続することが理解されるであろう。

図５を参照すると、圧力リリーフバルブと貯留装置が組合された他の実施形態が全体として符号１００で表され、これは、燃料蒸発ガス室１０４が内部に一体に形成されたハウジング１０２を有しており、燃料蒸発ガス室１０４は、この燃料蒸発ガス室１０４に接続する燃料蒸発ガス入口通路１０８を内部に有する燃料蒸発ガス入口管継手１０６を有している。分かれた管継手１１０には、内部に燃料蒸発ガスパージすなわち出口通路１１２が形成されている。このハウジング１０２は、燃料蒸発ガス室１０４に隣接して配置されて内部通路１１６を介してこれと接続する貯留室１１４を形成しており、また、この貯留室１１４は、出口通路１１２とは反対側の分かれた管継手１２０に形成された大気通気通路１１８に接続し、管継手１２０は、貯留室１１４の端部に例えば超音波又はスピン溶接技術による溶接等の適当な手段によって締結されてシールされた蓋部材すなわちキャップ１２２に一体に形成されている。

ハウジング１０２は、例えばファスナ、接着剤又は溶接等の適当な手段によってタンク壁の内側に取付けるために設けられた取付突起１２３、１２４を含んでいる。

通路１１６は、貯留室１１４の入口で流れを分散するためのバッフル表面１２６を含む。必要ならば、バッフル表面の上にフィルタ材１２８の層を配置し、また、同様に、貯留室１１４への通気通路１１８の入口上にフィルタ材１３０の層を配置してもよい。

燃料蒸発ガス室１０４には、その内部に配置された全体として符号１３２で示される圧力リリーフバルブを有し、この圧力リリーフバルブ１３２は、この室の通路１０８の端部に形成されたバルブシート表面１３６に着座するバルブ部材１３４を含んでいる。バルブ部材１３４は、金属等の材料で形成され、バルブ部材１３４が重力応答部材として働いて、通路１０８を介して所望の所定圧力が作用してバルブ部材１３４の重量に打勝って所望圧力で開弁するまでバルブシート１３６の閉弁を維持する。バルブ部材１３４は、これに形成された全体として符号１３８で示される真空リリーフバルブを含み、この真空リリーフバルブ１３８は、通路１０８及び燃料蒸発ガス室１０４内の負圧に応答してバルブシート１４０から離れて移動する。この真空リリーフバルブ１３８は、エンジンによる燃料の吸引中に、貯留装置室１１４からタンクへの燃料蒸発ガスに追加の空気を供給できるように作動して、タンクの潰れを防止する。真空リリーフバルブ１３８は、プラスチック球等のより軽いバルブ部材を含み、このバルブ部材が燃料蒸発ガス室１０４内の非常に僅かな正圧の下で真空リリーフバルブを閉じることが理解されるであろう。

これにより、図５の実施形態は、貯留室１１４が圧力リリーフバルブ１３２を取囲むのではなく圧力リリーフバルブ１３２に隣接して形成されているので、図１のアセンブリ２６に代る実施形態を提供する。また、図５の実施形態は、ロールオーバーバルブを作動するフロートを分離して取付けられるようにし、これにより、小型エンジン燃料タンク及び燃料システムの装着についての柔軟性を増大させることができる。

これにより、上述の実施形態は、独特で新規な一体型燃料蒸発ガス通気／チッピングバルブ及び燃料蒸発ガス貯留室の組合せを提供し、これは、共通のハウジングに吸収材を収容し、小型エンジン用燃料タンクの中に便利に取付けることができ、エンジン運転中に、タンクの壁部を貫通するホース管継手を介して大気からパージエアを受取ってパージ流をエンジン吸気入口に供給する。

以上に例示的な実施形態を記述してきたが、当業者は、特許請求の範囲の技術的範囲ないにおいて、修正例及び変形例を実施可能であることを理解されたい。

小型エンジン燃料タンクシステムに使用される本発明の一実施形態を示す概略図である。 図１の実施形態の一体型燃料蒸発ガス貯留及び通気／ロールオーバーバルブアセンブリの側面図である。 図２のアセンブリの縦断面図である。 図２のアセンブリの分解斜視図である。 本発明の他の実施形態の縦断面図である。

符号の説明

１２ 燃料タンク、４２ 燃料蒸発ガスパージ出口ポート、４６ 下部ハウジング、５０ キャニスタ、５４ 通路、７８ 燃料蒸発ガス通気通路、８２ 開口、８６ 重力応答バルブ部材

Claims (14)

1. 比較的小型エンジン用の燃料タンク（１２）に使用するための一体型燃料蒸発ガス貯留キャニスタ及び燃料蒸発ガス通気バルブアセンブリであって、
   （ａ）燃料入口ポート（８２、１０８）及び燃料蒸発ガス出口ポート（４２、１１２）を有する燃料蒸発ガス室（５２、１０４）を形成するハウジング構造（４６、１０２）と、
   （ｂ）前記燃料蒸発ガス室に配置されて、該燃料蒸発ガス室内が所定の燃料蒸発ガス圧力になったとき、移動して通気ポート（７８）を開くように作動する圧力リリーフバルブ（８６、１３２）と、
   （ｃ）前記ハウジング構造に形成され、前記燃料蒸発ガス出口ポート及びパージ空気入口（５４、１１８）に接続する蒸発ガス通路を有する燃料蒸発ガス貯留室（５０、１１４）とを備えていることを特徴とするアセンブリ。
2. 前記燃料蒸発ガス貯留室は、燃料蒸発ガス吸収材（６０、１２８）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 更に、前記燃料蒸発ガス室に配置され、当該アセンブリが傾斜したとき、前記燃料蒸発ガス出口ポートを通る燃料通路を閉じるチッピングバルブ（６８、７４）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記チッピングバルブは、フロート作動バルブ（６８、７４）を含むことを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記圧力リリーフバルブは、前記燃料蒸発ガス室内の燃料蒸発ガス圧力が前記燃料蒸発ガス出口ポート内の燃料蒸発ガス圧力よりも低いとき、前記燃料蒸発ガス出口ポートから前記燃料蒸発ガス室への燃料蒸発ガスの逆流を許容する真空リリーフバルブ（８８、１３８）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記真空リリーフバルブは、前記圧力リリーフバルブの可動バルブ部材（８６、１３４）に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記燃料蒸発ガス貯留室（５０）は、ほぼ環形状で前記燃料蒸発ガス室を取囲むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記燃料蒸発ガス貯留室は、前記燃料蒸発ガス室に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
9. 比較的小型エンジン用の燃料タンクのための燃料蒸発ガスエミッションシステムであって、
   （ａ）小型エンジンの付近に配置された燃料タンク（１２）と、
   （ｂ）前記タンクから前記小型エンジンへの液体燃料流路を形成する導管手段（２０）と、
   （ｃ）前記タンク内に配置されてエンジン吸気入口に接続される請求項１に定義されたアセンブリ（２６、１００）とを備えていることを特徴とするシステム。
10. 比較的小型エンジン用の燃料蒸発ガスのエミッション制御方法であって、
    （ａ）エンジンの付近に燃料タンク（１２）を配置し、
    （ｂ）前記タンクから前記エンジンへ燃料供給導管（２０）を接続し、
    （ｃ）ハウジング（４６）内にフロートによって作動される通気バルブ（６８、７４）を配置し、前記ハウジング内に燃料蒸発ガス貯留室（５０）を形成し、前記燃料蒸発ガス貯留室を前記通気バルブに接続し、
    （ｄ）前記ハウジングを前記タンク内に配置し、前記通気バルブの出口（４２）を前記エンジンの吸気入口に接続し、
    （ｅ）前記燃料蒸発ガス貯留室を大気（５４）に通気することを特徴とする制御方法。
11. 前記燃料蒸発ガス貯留室を形成するステップは、環形状の室（５０）を形成すること含むことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記通気バルブを配置するステップは、前記通気バルブの出口にワンウエイチェックバルブ（８８）を配置することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
13. 前記ワンウエイチェックバルブを配置するステップは、前記ワンウエイチェックバルブに真空応答逆流バルブを配置することを含むことを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。
14. 前記燃料蒸発ガス貯留室を形成するステップは、前記燃料蒸発ガス貯留室に吸収材（６０）を配置することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。

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