JP2007211745A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャニスタのタンクポート近傍の吸着剤に吸着されている燃料を効果的にパージして、同部位の吸着剤の吸着能力を十分に回復することができる蒸発燃料処理装置を提供すること。
【解決手段】 キャニスタ２０は、内燃機関５０の吸気通路５１に接続されるとともにパージ制御弁３４を介装したパージポート２２、燃料タンク６０に接続されたタンクポート２３及び大気ポート２４を有する容器２１を備えている。容器２１内には吸着剤Ｃが収容されている。タンクポート２３には大気供給制御弁３５を介装した大気供給配管３３が接続されている。電気制御装置４０は、パージ制御実行中にパージ制御弁及び大気供給制御弁を開弁する。これにより、大気ポートからパージポートへ向う気体の流れのみならず、タンクポートからパージポートへ向う気体の流れが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、キャニスタ内に収容された吸着剤に燃料タンク等から蒸発した燃料を吸着させ、所定条件が成立したときに同吸着した燃料を内燃機関の吸気通路に供給する（パージする）蒸発燃料処理装置に関する。

このような蒸発燃料処理装置の一つは、図６に示したように、キャニスタ１００を備えている。キャニスタ１００は吸着剤Ｃを収容した容器１０１を備えている。容器１０１は互いに対向する一対の壁部１０１ａ，１０１ｂを備えている。その一対の壁部の一つ１０１ａにはパージポート１０２及びタンクポート１０３が形成されている。一対の壁部の他の一つ１０１ｂには大気ポート１０４が形成されている。パージポート１０２は内燃機関１１０の吸気通路１１１に接続されている。タンクポート１０３は燃料タンク１１２に接続されている。大気ポート１０４はキャニスタ１００の容器１０１の内部と容器１０１の外部とを連通している（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平７−１２０１７号公報（図１）

この蒸発燃料処理装置は、燃料を燃料タンク１１２へ給油するときに発生する蒸発燃料及び給油後に燃料タンク１１２内の燃料から発生する蒸発燃料を、タンクポート１０３を通じてキャニスタ１００内に導入させ、吸着剤Ｃに吸着させる。そして、所定のパージ条件が成立すると、パージポート１０２と吸気通路１１１とを連通せしめ、それにより吸着剤Ｃに吸着されている燃料を内燃機関１１０に供給して燃焼させる。このような制御を、便宜上「燃料パージ制御」と称呼する。燃料パージ制御により、キャニスタ１００内の吸着剤Ｃは、再び蒸発燃料を吸着し得る状態へと復元する。

この燃料パージ制御において、キャニスタ１００の容器１０１内には、図６の矢印により示したように大気ポート１０４からパージポート１０２へと向う気体の流れが生じ、その気体の流れによって吸着されている燃料が吸着剤Ｃから離脱する。しかしながら、タンクポート１０３の近傍（図中、破線Ａにて示す領域）には気体の流れが生じないので、燃料パージ制御を行ってもタンクポート１０３近傍の吸着剤Ｃに吸着されている燃料は同吸着剤Ｃから離脱し難い。その結果、タンクポート１０３近傍の吸着剤Ｃの吸着能力を十分に回復できないという問題がある。

本発明の蒸発燃料処理装置は、上記課題に対処するために為されたものであって、
内燃機関の吸気通路に接続されたパージポート及び燃料タンクに接続されたタンクポートを有する容器に吸着剤（燃料吸着剤）を収容したキャニスタと、
前記吸着剤に吸着された燃料を前記キャニスタから前記パージポートを通して前記機関の吸気通路に供給するパージ制御実行中に前記タンクポートから同吸着剤を通過して同パージポートへ向う気体の流れを形成するように、同タンクポートを通して又は同タンクポートの近傍に設けられたポートを通して同キャニスタ内に大気を供給する大気供給手段と、
を備えている。

これによれば、パージ制御実行中に大気供給手段によってタンクポート又はタンクポート近傍から吸着剤を通過してパージポートへ向う気体の流れが形成される。従って、タンクポート近傍の吸着剤に吸着されている燃料が同吸着剤から離脱し、内燃機関へと供給される。この結果、タンクポート近傍の吸着剤の吸着能力を十分に回復することができる。

この場合、前記キャニスタの容器は互いに略対向する一対の壁部を備え、前記パージポートと前記タンクポートとが同一対の壁部のうちの一つの壁部に形成され、且つ、同一対の壁部のうちの他の一つの壁部に同容器の外部と連通した大気ポートが形成されていることが好適である。

通常、キャニスタの容器は、円筒形状又は直方体形状を有していて、略対向する一対の壁部を備えている。パージポート及びタンクポートは、その一対の壁部のうちの一つの壁部に形成されている。大気ポートは、その一対の壁部のうちの他の一つの壁部に形成されている。従って、このような構成のキャニスタにおいては、パージ制御実行中に大気ポートから導入される大気によって大気ポートからパージポートとへ向う気体の流れが形成される。更に、タンクポート又はその近傍から導入された大気による気体は、大気ポートからパージポートとへ向う気体に合流する。この結果、キャニスタ全体の吸着剤の吸着能力を効果的に回復することができる。

更に、前記キャニスタは、前記パージポートと前記タンクポートとの間に隔壁を備えていることが望ましい。

この隔壁により、蒸発燃料を含む気体はキャニスタ全体を通過し易くなる。従って、キャニスタ全体の吸着剤に蒸発燃料を効率的に吸着させ易くなる。ところが、そのような隔壁を有するキャニスタを使用する際、本発明の大気供給手段が存在しないと、より多くの燃料を吸着する可能性が高いタンクポート近傍にある吸着剤の吸着能力がパージ制御によって回復し難いので、キャニスタ全体の吸着能力も十分に回復できない。これに対し、本発明の蒸発燃料処理装置は、前述した大気供給手段を備えているので、タンクポート近傍の吸着剤の吸着能力を効果的に回復することができる。その結果、キャニスタは、パージ制御後に一層多くの蒸発燃料を吸着することが可能となる。

以下、本発明による蒸発燃料処理装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示した蒸発燃料処理装置１０は、キャニスタ２０、パージ配管３１、タンク配管３２、大気供給配管３３、パージ制御弁３４、大気供給制御弁３５及び電気制御装置４０を備えている。

キャニスタ２０は、容器（ケース）２１と、容器２１内に収容された活性炭からなる吸着剤（燃料吸着剤）Ｃと、を備えている。
容器２１は略直方体形状を有していて、一対の対向する壁部２１ａ，２１ｂを備えている。その一対の壁部の一つ２１ａにはパージポート２２及びタンクポート２３が形成されている。タンクポート２３はパージポート２２から所定の距離だけ離間している。一対の壁部の他の一つ２１ｂの略中央位置には大気ポート２４が形成されている。キャニスタ２０（容器２１）の内部は、大気ポート２４を介して外部と連通している。

パージポート２２は、パージ配管３１を介して内燃機関５０の吸気通路５１に接続されている。パージ配管３１と吸気通路５１との接続位置は、吸気通路５１に回動可能に支持されたスロットル弁５２よりも下流である。
タンクポート２３は、タンク配管３２を介して燃料タンク６０（燃料タンク６０の上部）に接続されている。大気供給配管３３は、タンク配管３２と接続されている。

パージ制御弁３４は、パージ配管３１に配設されている。パージ制御弁３４は、電気制御装置４０からの信号に応じてパージ配管３１を開閉するようになっている。
大気供給制御弁３５は、大気供給配管３３に配設されている。大気供給制御弁３５は、電気制御装置４０からの信号に応じて大気供給配管３３を開閉するようになっている。なお、大気供給配管３３、大気供給制御弁３５及び電気制御装置４０は、大気供給手段を構成している。

キャニスタ２０は、更に、隔壁（セパレータ）２５及び一対のフィルタ２６，２７を備えている。
隔壁２５は、パージポート２２とタンクポート２３との間の位置において、壁部２１ａからキャニスタ２０の内部略中央部まで延設されている。これにより、容器２１の壁部２１ａ側は、パージポート２２に連通する吸着剤収容室とタンクポート２３に連通する吸着剤収容室との二つの室に分割されている。
フィルタ２６及びフィルタ２７は、外径が容器２１の内径と同じ板状体であって、壁部２１ａ近傍及び壁部２１ｂ近傍においてそれぞれ容器２１に支持されている。フィルタ２６，２７は、通気孔を多数備えている。フィルタ２６とフィルタ２７との間に吸着剤Ｃが充填されている。

電気制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータから構成されている。電気制御装置４０は、内燃機関５０の排気通路５３に配設され排ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素濃度センサ４１及びイグニッション・キー・スイッチ４２と接続されていていて、これらから信号を受信するようになっている。

次に、上記のように構成された蒸発燃料処理装置１０の作動について説明する。電気制御装置４０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）は、図２にフローチャートにより示したパージ制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ２００から処理を開始してステップ２０５に進み、現時点がパージ制御実行中（パージ中）であるか否かを判定する。いま、パージ制御実行中でなく、且つ、内燃機関５０が始動された直後であると仮定して説明を続ける。この場合、ＣＰＵはステップ２０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２１０に進み、パージ制御開始条件が成立したか否かを判定する。本例において、パージ制御開始条件は、内燃機関５０の始動直後であるとき成立する。従って、ＣＰＵは、イグニッション・キー・スイッチ４２のオフからオンへの動作に基づいて内燃機関５０が始動直後であるか否かを判定する。

上述したように、現時点は内燃機関５０が始動された直後である。このため、ＣＰＵはステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１５に進み、パージ制御弁３４を開弁するとともに、続くステップ２２０にて大気供給制御弁３５を開弁する。

これにより、容器２１内が負圧になるため、大気ポート２４を通して大気が容器２１内に供給（導入）される。この大気の流れは、主として大気ポート２４からパージポート２２へと向う。更に、大気供給配管３３、大気供給制御弁３５、タンク配管３２及びタンクポート２３を通して大気がキャニスタ２０内に供給される。キャニスタ２０は隔壁２５を備えているから、タンクポート２３を通してキャニスタ２０内に供給された大気による気体の流れは、隔壁２５よりもタンクポート２３側（破線Ａにて囲んだ領域）に収容されている吸着剤Ｃを通過し、その後、大気ポート２４からパージポート２２とへ向う気体の流れに合流する。そして、これらの気体の流れにより吸着剤Ｃから離脱した蒸発燃料は、パージポート２２、パージ制御弁３４及びパージ配管３１を通して吸気通路５１へと供給される。この結果、キャニスタ２０全体の吸着剤Ｃの吸着能力が効果的に回復される。その後、ＣＰＵはステップ２９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

この状態（パージ制御実行中）において、ＣＰＵが再び図２に示したルーチンの処理をステップ２００から開始すると、ＣＰＵはステップ２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２５に進み、パージ制御終了条件が成立したか否かを判定する。より具体的には、ＣＰＵは、内燃機関５０が始動されてから所定時間が経過したか否かを判定する。

いま、内燃機関５０が始動されてから所定時間が経過していないと仮定すると、ＣＰＵはステップ２２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、パージ制御が継続される。

その後、内燃機関５０が始動されてから所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ２２５の処理を実行した際に「Ｙｅｓ」と判定してステップ２３０に進み、パージ制御弁３４を閉弁する。次いで、ＣＰＵはステップ２３５に進んで大気供給制御弁３５を閉弁し、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、パージ制御が終了する。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置１０は、内燃機関５０の吸気通路５１に接続されたパージポート２２及び燃料タンク６０に接続されたタンクポート２３を有する容器２１に吸着剤Ｃを収容したキャニスタ２０と、吸着剤Ｃに吸着された燃料をキャニスタ２０からパージポート２２を通して吸気通路５１に供給するパージ制御実行中に、タンクポート２３から吸着剤Ｃを通してパージポート２２へ向う気体の流れを形成するように、タンクポート２３を通してキャニスタ２０内に大気を供給する大気供給手段（３３、３５及び４０）と、を備えている。

従って、タンクポート２３近傍の吸着剤Ｃに吸着されている燃料が同吸着剤Ｃから離脱し、内燃機関５０へと供給される。この結果、タンクポート２３近傍の吸着剤Ｃの吸着能力を十分に回復することができる。

また、キャニスタの容器２１は互いに略対向する一対の壁部２１ａ，２１ｂを備え、パージポート２２とタンクポート２３とが同一対の壁部のうちの一つの壁部２１ａに形成され、且つ、同一対の壁部のうちの他の一つの壁部２１ｂに容器２１の内部と外部とを連通する大気ポート２４が形成されている。

従って、パージ制御実行中に大気ポート２４から導入される大気によって大気ポート２４からパージポート２２とへ向う気体の流れが形成される。更に、タンクポート２３から導入された大気による気体は、大気ポート２４からパージポート２２とへ向う気体に合流する。この結果、キャニスタ２０全体の吸着剤Ｃの吸着能力を効果的に回復することができる。

更に、キャニスタ２０は、パージポート２２とタンクポート２３との間に隔壁２５を備えている。この隔壁２５により、蒸発燃料を含む気体はキャニスタ２０全体を通過し易くなる。従って、キャニスタ２０全体の吸着剤Ｃに蒸発燃料を効率的に吸着させ易くなる。また、前述したタンクポート２３からパージポート２２へと向う気体の流れにより、タンクポート２３近傍の吸着剤Ｃの吸着能力を効果的に回復することができるので、キャニスタ２０はパージ制御後に一層多くの蒸発燃料を吸着することが可能となる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図３に示したように、パージ制御実行中にキャニスタ２０（容器２１）に大気を導入するためのポート２８を、壁部２１ａであってタンクポート２３の近傍に設け、そのポート２８に接続された大気供給配管３３’に大気供給制御弁３５を配設してもよい。

また、キャニスタ２０（容器２１）の外形は、断面が円、楕円又は長円である略円筒形状であってもよい。更に、キャニスタ２０（容器２１）の外形は、図４に示したように、平面状ではない（曲面からなる）一対の対向する壁部２１ａ１，２１ｂ１を備えていてもよい。

更に、キャニスタ２０（容器２１）は、図５に示したように、平面及び曲面からなる一対の対向する壁部２１ａ２，２１ｂ２と、複数の隔壁２５ａ，２５ｂと、を備えるとともに、一つの壁部２１ａ２にはパージポート２２のみを形成し、他の一つの壁部２１ｂ２にタンクポート２３及び大気ポート２４を併設してもよい。

更に、パージ制御弁３４及び／又は大気供給制御弁３５は、付与される駆動信号に応じて開度が可変となるバルブ（例えば、開度可変スイッチングバルブであるＶＳＶ等）であってもよい。加えて、パージ制御開始条件及びパージ制御終了条件は、他の条件であってもよい。例えば、パージ制御開始条件は、給油されたことを確認するスイッチからの信号に基づいて給油がなされた直後であることとしてもよい。また、パージ制御終了条件は、パージ制御開始後において酸素濃度センサ４１が理論空燃比相当の値を出力するように図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御しておき、その後、酸素濃度センサ４１が理論空燃比よりもリーンな空燃比に相当する値を出力したこととしてもよい。

本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するパージ制御ルーチンを示したフローチャートである。 図１に示した蒸発燃料処理装置の変形例を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。 図１に示した蒸発燃料処理装置の他の変形例に係る蒸発燃料処理装置の概略断面図である。 図１に示した蒸発燃料処理装置の更に他の変形例に係る蒸発燃料処理装置の概略断面図である。 従来の蒸発燃料処理装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。

符号の説明

１０…蒸発燃料処理装置、２０…キャニスタ、２１…容器、２１ａ，２２ｂ…壁部、２２…パージポート、２３…タンクポート、２４…大気ポート、２５…隔壁、３１…パージ配管、３２…タンク配管、３３…大気供給配管、３４…パージ制御弁、３５…大気供給制御弁、４０…電気制御装置、４１…酸素濃度センサ、５０…内燃機関、５１…吸気通路、５２…スロットル弁、５３…排気通路、６０…燃料タンク、１００…キャニスタ、１０１ａ，１０１ｂ…壁部、１０１…容器、１０２…パージポート、１０３…タンクポート、１０４…大気ポート、１１１…吸気通路、１１２…燃料タンク、Ｃ…吸着剤。

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気通路に接続されたパージポート及び燃料タンクに接続されたタンクポートを有する容器に吸着剤を収容したキャニスタと、
   前記吸着剤に吸着された燃料を前記キャニスタから前記パージポートを通して前記機関の吸気通路に供給するパージ制御実行中に前記タンクポートから同吸着剤を通過して同パージポートへ向う気体の流れを形成するように、同タンクポートを通して又は同タンクポートの近傍に設けられたポートを通して同キャニスタ内に大気を供給する大気供給手段と、
   を備えた蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
   前記キャニスタの容器は互いに略対向する一対の壁部を備え、前記パージポートと前記タンクポートとが同一対の壁部のうちの一つの壁部に形成され、且つ、同一対の壁部のうちの他の一つの壁部に同容器の外部と連通した大気ポートが形成された蒸発燃料処理装置。
3. 請求項２に記載の蒸発燃料処理装置であって、
   前記キャニスタは、前記パージポートと前記タンクポートとの間に隔壁を備えた蒸発燃料処理装置。
   

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