JP2009103088A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、メインキャニスタから独立した状態でサブキャニスタを大量パージできるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る蒸発燃料処理装置は、エンジンの停止中、燃料タンクＴ内の蒸発燃料をメインキャニスタ２０、サブキャニスタ３０で吸着し、エンジンの運転中、サブキャニスタ３０を介してエンジンの吸気通路４に流れ込む空気により吸着された蒸発燃料をパージする蒸発燃料処理装置であって、サブキャニスタ３０は、吸気通路４内に配置されて燃焼空気により蒸発燃料がパージされる構成で、サブキャニスタ３０を通過した燃焼空気が連絡通路１２によりメインキャニスタ２０に導かれ、蒸発燃料をパージした後、パージ通路１４によって吸気通路４に戻される構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの停止中、燃料タンク内の蒸発燃料をメインキャニスタで吸着し、さらにメインキャニスタを通過した蒸発燃料をサブキャニスタで吸着する構成であり、エンジンの運転中は、外部から前記サブキャニスタを介してエンジンの吸気通路に流れ込む空気により両キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージして前記吸気通路に導く構成の蒸発燃料処理装置に関する。

これに関連する従来の蒸発燃料処理装置が特許文献１に記載されている。
この蒸発燃料処理装置は、図５に示すように、メインキャニスタ１０１とサブキャニスタ１０３とが絞り１０２を介して直列に接続されている。メインキャニスタ１０１は、蒸発燃料通路１０５を介して燃料タンクＴの上部気室と連通しており、パージ通路１０６及び制御弁１０７を介してエンジンＥの吸気通路１０８と連通している。また、サブキャニスタ１０３は大気ポート１０３ｐにより大気開放されている。
エンジンＥの停止状態では制御弁１０７が閉じられており、燃料タンクＴ内で発生した蒸発燃料は蒸発燃料通路１０５によりメインキャニスタ１０１に導かれて内部の吸着材Ｋにより吸着される。そして、メインキャニスタ１０１で吸着しきれなかった蒸発燃料が絞り１０２を介してサブキャニスタ１０３に導かれ、内部の吸着材Ｋにより吸着される。これにより、蒸発燃料が大気に放散されるのを防止できるようになる。
一方、エンジンＥの運転中は、制御弁１０７が開かれることで、吸気通路１０８の負圧がメインキャニスタ１０１を介してサブキャニスタ１０３に加わるようになる。これにより、サブキャニスタ１０３の大気ポート１０３ｐから外部の空気が流入し、サブキャニスタ１０３内で吸着材Ｋに吸着された蒸発燃料がパージされる。さらに、絞り１０２を介してメインキャニスタ１０１内に流入した空気によりメインキャニスタ１０１内の吸着材Ｋに吸着された蒸発燃料がパージされる。そして、パージされた蒸発燃料が前記空気と共にパージ通路１０６を通って吸気通路１０８に導かれる。

特開平６−７４１０７号

上記した蒸発燃料処理装置では、大気ポート１０３ｐから流入してサブキャニスタ１０３、メインキャニスタ１０１及び制御弁１０７を通過する空気によって、前記サブキャニスタ１０３内の蒸発燃料をパージする構成である。このため、エンジンＥの運転中に空燃比制御等により、例えば、制御弁１０７が絞られると、サブキャニスタ１０３の大気ポート１０３ｐから流入する空気の流量が減少するため、サブキャニスタ１０３内において蒸発燃料のパージを良好に行なえなくなることがある。
サブキャニスタ１０３内で蒸発燃料の残存量が多くなると、エンジンＥの停止時にサブキャニスタ１０３の大気ポート１０３ｐから蒸発燃料が大気に放散されるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、メインキャニスタから独立した状態でサブキャニスタを大量パージできるようにして、サブキャニスタ内における蒸発燃料の残存量を低レベルにし、蒸発燃料の大気放散を防止することである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、エンジンの停止中は、燃料タンク内の蒸発燃料をメインキャニスタで吸着し、さらに前記メインキャニスタを通過した蒸発燃料をサブキャニスタで吸着する構成であり、エンジンの運転中は、外部から前記サブキャニスタを介してエンジンの吸気通路に流れ込む空気により両キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージして前記吸気通路に導く構成の蒸発燃料処理装置であって、前記サブキャニスタは、前記吸気通路内に配置されて、その吸気通路内を流れる吸入空気により蒸発燃料がパージされる構成であり、前記サブキャニスタを通過した吸入空気が前記吸気通路から分岐した連絡通路により前記メインキャニスタに導かれ、前記メインキャニスタ内で蒸発燃料をパージした後、パージ通路によって前記吸気通路に戻される構成であることを特徴とする。

本発明によると、例えば、エンジンの停止中に燃料タンク内で発生した蒸発燃料はメインキャニスタで吸着され、さらに前記メインキャニスタを通過した蒸発燃料が連絡通路によりサブキャニスタに導かれ、このサブキャニスタで吸着される。
また、エンジンの運転中には、吸気通路内を流れる吸入空気によりサブキャニスタの蒸発燃料がパージされる。さらに、前記サブキャニスタを通過した吸入空気が連絡通路によりメインキャニスタに導かれ、メインキャニスタの蒸発燃料をパージした後、そのパージした蒸発燃料と共にパージ通路によって前記吸気通路に戻される。
このように、サブキャニスタをエンジンの吸気通路内に設置することで、メインキャニスタから独立した状態で前記サブキャニスタを吸入空気により大量パージできるようになる。即ち、空燃比制御等との関係でメインキャニスタのパージ量を抑えなければならない状態であっても、サブキャニスタを大量パージできるようになる。このため、サブキャニスタ内における蒸発燃料の残存量を低レベルにすることができる。

請求項２の発明によると、サブキャニスタにおける吸入空気の通過面積は、連絡通路の断面積よりも十分大きいことを特徴とする。
このため、メインキャニスタと比較してサブキャニスタを大量パージできるようになる。
請求項３の発明によると、エンジンの吸気通路内には、吸入空気の流れ方向に沿って形成された仕切り壁により補助吸気通路が形成されており、前記補助吸気通路に前記サブキャニスタが収納されているとともに、前記連絡通路が接続されており、前記補助吸気通路には、補助吸気通路から前記吸気通路に合流する吸入空気の流量を制御する流量制御手段が設けられていることを特徴とする。
即ち、補助吸気通路から吸気通路に合流する吸入空気の流量を制御することで、サブキャニスタを通過する吸入空気の流量を調節できるようになる。このため、サブキャニスタからの蒸発燃料の離脱量を調整できるようになる。

請求項４の発明によると、吸気通路には、主吸入空気口から吸入空気が流入する構成であり、補助吸気通路には、補助吸入空気口から吸入空気が流入する構成であることを特徴とする。
このため、例えば、エンジンの停止中に、サブキャニスタに対して吸着能力を超える蒸発燃料が入り込み、その一部がサブキャニスタから放散された場合でも、流量制御手段により補助吸気通路を閉じることで、放散された蒸発燃料が吸気通路側に入り込むことがなくなる。したがって、前記蒸発燃料により、エンジンの始動が困難になるような不具合が生じない。
請求項５の発明によると、サブキャニスタはメインキャニスタよりも圧損が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
このため、サブキャニスタを吸気通路内に配置しても、吸気通路内の圧損がさほど大きくならない。

本発明によると、空燃比制御等との関係でメインキャニスタのパージ量を抑えなければならない状態であっても、サブキャニスタを大量パージできるようになるため、前記サブキャニスタ内における蒸発燃料の残存量を低レベルにでき、蒸発燃料の大気放散を防止できる。

（実施形態１）
以下、図１、図２に基づいて本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置の説明を行なう。本実施形態に係る蒸発燃料処理装置は、自動車等の車両に搭載される装置であり、図１に本実施形態に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図が示されている。また、図２は蒸発燃料処理装置の変更例を表す全体構成図である。

＜蒸発燃料処理装置１０の全体構成について＞
蒸発燃料処理装置１０は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、メインキャニスタ２０と、エンジンＥの吸気通路４内に設置されたサブキャニスタ３０と、両キャニスタ２０，３０を接続する連絡通路１２と、メインキャニスタ２０と吸気通路とを接続するパージ通路１４と、メインキャニスタ２０と燃料タンクＴの上部気室Ｔａとを接続する蒸発燃料通路１６とを備えている。そして、前記パージ通路１４に制御弁１４ｖが装着されている。制御弁１４ｖは、エンジンのＥＣＵにより遠隔制御される構成であり、エンジンＥの停止中は全閉状態、エンジンＥの運転中は空燃比が適正になるように開度調整が行なわれる。

＜メインキャニスタ２０について＞
メインキャニスタ２０は、図１に示すように、内部が仕切られた密閉容器である。メインキャニスタ２０の内部は、その下部がフィルタ状の下部横壁２３ｚによって上下に仕切られており、その下部横壁２３ｚの下側に拡散空間２６が形成されている。また、下部横壁２３ｚの上側空間は、仕切り縦壁２３ｙによって左側の副室２４と右側の主室２５とに仕切られている。そして、主室２５と副室２４とに吸着材Ｃが充填されている。吸着材Ｃは、蒸発燃料を吸着するとともに、空気パージされることで吸着した蒸発燃料を離脱可能な活性炭により構成されている。
主室２５と副室２４の上部は、吸着材Ｃが収納された状態で、フィルタ状の上部横壁２３ｕによって塞がれており、その上部横壁２３ｕの上側が空間となっている。密閉容器２２の上部には、前記空間、上部横壁２３ｕを介して副室２４と連通する位置に大気ポート２４ａが形成されており、主室２５と連通する位置にパージポート２５ｐとタンクポート２５ｔとが形成されている。
そして、メインキャニスタ２０のタンクポート２５ｔが蒸発燃料通路１６を介して燃料タンクＴの上部気室Ｔａと連通している。また、パージポート２５ｐがパージ通路１４及び制御弁１４ｖを介して吸気通路４のスロットルバルブ６下流側に接続されており、大気ポート２４ａが連絡通路１２を介してサブキャニスタ３０に接続されている。

＜サブキャニスタ３０について＞
サブキャニスタ３０は、図１に示すように、エアフィルタ２の下流側、かつスロットルバルブ６の上流側で吸気通路４を横断するように、その吸気通路４内に設置されている。サブキャニスタ３０は、薄い通気性の板材により形成された容器を備えており、その容器内が同じく通気性の板材により複数室（図１では３室）に仕切られている。そして、中央空間室３２を挟んで上流側と下流側に位置する上流室３３と下流室３４とに吸着材Ｄが充填されている。吸着材Ｄは、メインキャニスタ２０で使用された吸着材Ｃと基本的には同じ活性炭であるが、吸気通路４内の圧損を小さくできるように、例えば、筒状やハニカム形状に成形されて吸入空気の流れ方向に沿って配置されている。
サブキャニスタ３０は、そのサブキャニスタ３０の中央空間室３２が吸気通路４の分岐ポート４ｐと連通するように前記吸気通路４内に設置されている。そして、吸気通路４の分岐ポート４ｐに連絡通路１２が接続されている。即ち、サブキャニスタ３０の中央空間室３２は吸気通路４の分岐ポート４ｐ、連絡通路１２を介してメインキャニスタ２０の副室２４と連通している。

＜蒸発燃料処理装置１０の動作について＞
先ず、エンジンＥが停止しているときの蒸発燃料処理装置１０の動作について説明する。
燃料タンクＴ内で発生した蒸発燃料は、図１（Ａ）の矢印に示すように、蒸発燃料通路１６によりメインキャニスタ２０のタンクポート２５ｔから主室２５に導かれ、主室２５内の吸着材Ｃに吸着される。そして、主室２５内の吸着材Ｃで吸着しきれなかった蒸発燃料が拡散空間２６を介して副室２４に導かれる。ここで、エンジンＥの停止中は制御弁１４ｖが閉じられているため、蒸発燃料がパージ通路１４側に移動することはない。
副室２４に導かれた蒸発燃料は、その副室２４内の吸着材Ｃによって吸着される。そして、副室２４内の吸着材Ｃで吸着しきれなかった蒸発燃料が大気ポート２４ａ、連絡通路１２、分岐ポート４ｐを介してサブキャニスタ３０の中央空間室３２に導かれ、上流室３３と下流室３４との吸着材Ｄによって吸着される。これにより、蒸発燃料の大気放散が防止できるようになる。

次に、エンジンＥの運転中における蒸発燃料処理装置１０の動作について説明する。
エンジンＥの運転中は、図１（Ｂ）の矢印に示すように、エアフィルタ２から流入してエンジンＥに供給される吸入空気（以下、空気という）がサブキャニスタ３０を通過するため、そのサブキャニスタ３０の吸着材Ｄに吸着されている蒸発燃料が前記空気によりパージされる。さらに、エンジンＥの運転中は、制御弁１４ｖが開かれるため、吸気通路４の負圧がパージ通路１４、メインキャニスタ２０の主室２５、副室２４及び連絡通路１２を介してサブキャニスタ１０３の中央空間室３２に加わるようになる。これにより、サブキャニスタ１０３の上流室３３と下流室３４を通過した蒸発燃料及び空気が中央空間室３２から連絡通路１２に流入して、メインキャニスタ２０の副室２４、主室２５を通過する。そして、前記空気等により、メインキャニスタ２０の吸着材Ｃに吸着されている蒸発燃料がパージされ、そのパージされた蒸発燃料及び空気がパージ通路１４から吸気通路４内（スロットルバルブ６の下流側）に導かれる。このとき、制御弁１４ｖは、ＥＣＵからの信号に基づいてエンジンＥの空燃比が適正になるように開度が調整される。

＜蒸発燃料処理装置１０の長所について＞
本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１０によると、エンジンＥの運転中には、吸気通路４内を流れる空気によりサブキャニスタ３０の蒸発燃料がパージされる。さらに、サブキャニスタ３０を通過した空気が連絡通路１２によりメインキャニスタ２０に導かれ、メインキャニスタ２０の蒸発燃料をパージした後、そのパージした蒸発燃料と共にパージ通路１４によって吸気通路４に戻される。
このように、サブキャニスタ３０をエンジンＥの吸気通路４内に設置することで、メインキャニスタ２０とは独立して前記サブキャニスタ３０を空気により大量パージできるようになる。即ち、空燃比制御等との関係でメインキャニスタ２０のパージ量を抑えなければならない状態であっても、サブキャニスタ３０を大量パージできるようになる。このため、サブキャニスタ３０内における蒸発燃料の残存量を低レベルにすることができ、蒸発燃料の大気放散を防止できる。
また、サブキャニスタ３０は、吸気通路４を横断しているため、サブキャニスタ３０における吸入空気の通過面積は、連絡通路１２の断面積よりも十分大きい。このため、メインキャニスタ２０と比較してサブキャニスタ３０を大量パージできるようになる。

＜変更例＞
本発明は上記した実施形態１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における変更が可能である。例えば、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１０では、吸気通路４を横断するようにサブキャニスタ３０を設置する例を示した。しかし、図２に示すように、吸気通路４内を仕切り壁５により主吸気通路４ｍと補助吸気通路４ｓとに仕切り、その補助吸気通路４ｓ内にサブキャニスタ３０を設置する構成でも可能である。これにより、図１に示す場合と比較して、吸気通路４内の圧損を抑制することができる。

（実施形態２）
以下、図３、図４に基づいて本発明の実施形態２に係る蒸発燃料処理装置に説明を行なう。本実施形態に係る蒸発燃料処理装置は、図２に示す蒸発燃料処理装置１０のサブキャニスタ３０の構造を変えるとともに、連絡通路１２の接続位置（分岐ポート４ｐの位置）を変更し、さらに補助吸気通路４ｓの下流端に流量制御弁４０を設置したものである。
即ち、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置５０のサブキャニスタ６０は、中央空間室３２を備えておらず、単一の部屋からなる容器内に吸着材Ｄが収納されている。そして、サブキャニスタ６０は、補助吸気通路４ｓを横断した状態でその補助吸気通路４ｓ内に設置されている。補助吸気通路４ｓには、サブキャニスタ６０の下流側に連絡通路１２が接続される分岐ポート４ｐが形成されており、その分岐ポート４ｐの下流側に補助吸気通路４ｓを流れる空気の流量を調整する流量制御弁４０が設置されている。
流量制御弁４０は、ＥＣＵからの信号に基づいて動作する構成であり、エンジンＥの停止中は全閉状態、エンジンＥの運転中は空燃比が適正になるように開度調整が行なわれる。
即ち、流量制御弁４０が本発明の流量制御手段に相当する。

＜蒸発燃料処理装置５０の動作について＞
エンジンＥの停止中は、図３に示すように、パージ通路１４の制御弁１４ｖと補助吸気通路４ｓの流量制御弁４０とが共に閉じられている。
この状態で、燃料タンクＴ内で発生した蒸発燃料は、蒸発燃料通路１６によりメインキャニスタ２０の主室２５、副室２４に導かれ、その主室２５、副室２４内の吸着材Ｃで吸着される。そして、主室２５、副室２４内の吸着材Ｃで吸着しきれなかった蒸発燃料が連絡通路１２、分岐ポート４ｐを介して補助吸気通路４ｓ内に導かれ、サブキャニスタ６０の吸着材Ｄによって吸着される。これにより、蒸発燃料が大気に放散されるのを防止できるようになる。
エンジンＥの運転中は、ＥＣＵからの信号に基づいて補助吸気通路４ｓの流量制御弁４０とパージ通路１４の制御弁１４ｖとの開度が調整される。これにより、エアフィルタ２から吸気通路４内に流入してエンジンＥに供給される空気の一部が補助吸気通路４ｓを通りサブキャニスタ６０内を流れる。このため、サブキャニスタ６０の吸着材Ｄに吸着されている蒸発燃料が前記空気によりパージされる。そして、サブキャニスタ６０を通過した空気及び蒸発燃料が流量制御弁４０を介して吸気通路４内に流入する。このとき、流量制御弁４０は、ＥＣＵからの信号に基づいてエンジンＥの空燃比が適正になるように開度調整が行なわれる。

さらに、エンジンＥの運転中は、制御弁１４ｖが開かれることで、吸気通路４の負圧がパージ通路１４、メインキャニスタ２０の主室２５、副室２４及び連絡通路１２を介して補助吸気通路４ｓに加わる。これにより、サブキャニスタ６０を通過した空気及び蒸発燃料の一部は連絡通路１２に流入して、メインキャニスタ２０の副室２４、主室２５を通過する。これにより、メインキャニスタ２０の吸着材Ｃに吸着されている蒸発燃料がパージされ、そのパージされた蒸発燃料及び空気がパージ通路１４から吸気通路４内に導かれる。このとき、制御弁１４ｖは、ＥＣＵからの信号に基づいてエンジンＥの空燃比が適正になるように開度調整が行なわれる。
このように、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置５０によると、流量制御弁４０により補助吸気通路４ｓから吸気通路４に合流する空気の流量を制御できるため、サブキャニスタ６０を通過する空気の流量を調節でき、サブキャニスタ６０からの蒸発燃料の離脱量を調整可能になる。

＜変更例＞
本発明は上記した実施形態２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における変更が可能である。例えば、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置５０では、エアフィルタ２から吸気通路４内に流入した空気を主吸気通路４ｍと補助吸気通路４ｓに供給する例を示した。しかし、図４に示すように、エアフィルタ２の他に補助エアフィルタ２ｓを設け、エアフィルタ２から流入した空気を主吸気通路４ｍに流し、補助エアフィルタ２ｓから流入した空気を補助吸気通路４ｓに流すようにする構成でも可能である。
上記構成により、例えば、エンジンＥの停止中に、サブキャニスタ６０に対して吸着能力を超える蒸発燃料が入り込み、その一部がサブキャニスタ６０から放散された場合でも、流量制御弁４０が補助吸気通路４ｓを閉鎖しているため、放散された蒸発燃料が吸気通路４側に入り込むことがなくなる。したがって、前記蒸発燃料により、エンジンの始動が困難になるような不具合が生じない。即ち、エアフィルタ２が本発明の主吸入空気口に相当し、補助エアフィルタ２ｓが本発明の補助吸入空気口に相当する。

本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図（Ａ図）、及びエンジンの運転中における空気の流れを表す模式図（Ｂ図）である。 本発明の実施形態１の変更例に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図である。 本発明の実施形態２に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図である。 本発明の実施形態２の変更例に係る蒸発燃料処理装置の全体構成図である。 従来の蒸発燃料処理装置の全体構成図である。

符号の説明

Ｅ・・・・エンジン
Ｔ・・・・燃料タンク
２・・・・エアフィルタ（主吸入空気口）
２ｓ・・・補助エアフィルタ（補助吸入空気口）
４・・・・吸気通路
４ｓ・・・補助吸気通路
５・・・・仕切り壁
１２・・・連絡通路
１４・・・パージ通路
２０・・・メインキャニスタ
３０・・・サブキャニスタ
４０・・・流量制御弁（流量制御手段）

Claims (5)

1. エンジンの停止中は、燃料タンク内の蒸発燃料をメインキャニスタで吸着し、さらに前記メインキャニスタを通過した蒸発燃料をサブキャニスタで吸着する構成であり、エンジンの運転中は、外部から前記サブキャニスタを介してエンジンの吸気通路に流れ込む空気により両キャニスタに吸着された蒸発燃料をパージして前記吸気通路に導く構成の蒸発燃料処理装置であって、
   前記サブキャニスタは、前記吸気通路内に配置されて、その吸気通路内を流れる吸入空気により蒸発燃料がパージされる構成であり、
   前記サブキャニスタを通過した吸入空気が前記吸気通路から分岐した連絡通路により前記メインキャニスタに導かれ、前記メインキャニスタ内で蒸発燃料をパージした後、パージ通路によって前記吸気通路に戻される構成であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記サブキャニスタにおける前記吸入空気の通過面積は、前記連絡通路の断面積よりも大きいことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記エンジンの吸気通路内には、吸入空気の流れ方向に沿って形成された仕切り壁により補助吸気通路が形成されており、
   前記補助吸気通路に前記サブキャニスタが収納されているとともに、前記連絡通路が接続されており、
   前記補助吸気通路には、補助吸気通路から前記吸気通路に合流する吸入空気の流量を制御する流量制御手段が設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
4. 請求項３に記載された蒸発燃料処理装置であって、
   前記吸気通路には、主吸入空気口から吸入空気が流入する構成であり、前記補助吸気通路には、補助吸入空気口から吸入空気が流入する構成であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載された蒸発燃料処理装置であって、
   サブキャニスタはメインキャニスタよりも圧損が小さくなるように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
   

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