JP2009216068A - ドレンフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの目詰まりを防止する。
【解決手段】キャニスタ３に導入される空気中のダストを除去するためのフィルタエレメント１９によって、ケーシング１６の内部を第１空間部１７と第２空間部１８とに画成したドレンフィルタ１２において、第２空間部１８の底壁２０に設けたダストサイド内の異物を外部に排出可能なドレン開口部２１と、ドレン開口部２１を開閉する弁体２２と、軸部材２３を介して弁体２２を開閉駆動する電動アクチュエータ２４と、を有し、キャニスタ１９のパージ実行中には、ドレン開口部２１を弁体２２によって閉じる。これにより、パージの際に、ダストサイド内に溜まった異物やドレン開口部２１を介して外部から吸入された異物によって、フィルタエレメント１９が目詰まりしてしまうことを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を処理するキャニスタに対して大気を導入する通路に介装されたドレンフィルタに関する。

特許文献１には、キャニスタへのエアを流れをガイドする第１のガイド部材を介してキャニスタに接続されたエアタンクにおいて、このエアタンク内に、エアタンクの吸入口を通して吸入された空気中に含まれる異物を除去するフィルターを設けた構成が開示されている。
特開平１１−２５７１６９号公報

しかしながら、このような特許文献１においては、エアタンク内のダストサイドに溜まったダストを排出する機能がなく、また前記吸入口が常時開となっているため、パージによる空気の吸入に際して、ダストサイド内に溜まった異物や前記吸入口を介して外部から吸入される異物によって、フィルタが目詰まりしてしまう可能性がある。

そこで、本発明のドレンフィルタは、フィルタエレメントによって、ケーシングの内部をクリーンサイドとなる第１空間部とダストサイドとなる第２空間部とに画成し、前記第２空間部の底壁に設けたドレン開口部と、前記ドレン開口部を開閉する弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動手段と、を有し、キャニスタのパージ実行中には、前記ドレン開口部を前記弁体によって閉じることを特徴としている。

本発明によれば、ダストサイド内に溜まった異物をドレン開口部から外部に積極的に排出することができると共に、パージの際にドレン開口部は閉じているので、パージの際に、ダストサイド内に溜まった異物やドレン開口部を介して外部から吸入された異物によって、フィルタエレメントが目詰まりしてしまうことを防止することができる。

以下、本発明の位置実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るドレンフィルタを有する蒸発燃料処理系統の概略を模式的に示した説明図である。

燃料タンク１には、蒸発燃料導入通路２を介してキャニスタ３が接続されている。キャニスタ３は、燃料タンク１にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路２により導いて一時的に吸着するものであって、容器内に活性炭等の吸着材４を充填することによって構成されている。

このキャニスタ３には、上述した発燃料導入通路２が接続されるチャージポート５と、パージ通路６が接続されたパージポート７と、ドレン通路８が接続された大気連通口としての大気ポート９とが設けられている。

パージ通路６は、パージ制御弁１０を介してスロットル弁（図示せず）下流の吸気管（図示せず）に接続されている。パージ制御弁１０は、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）１１から出力される信号によりその弁開度が制御されている。ドレン通路８は、ドレンフィルタ１２を介して大気に連通している。

ＥＣＭ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの信号が入力されている。この各種センサとしては、エンジン（図示せず）の回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりエンジン回転数を検出可能なクランク角センサ１３、エンジンの吸入空気量を検知するエアフローメータ１４、排気空燃比を検知するＡ／Ｆセンサ１５等が設けられている。尚、Ａ／Ｆセンサ１５は、排気空燃比に応じたほぼリニアな出力特性を有するいわゆる広域型空燃比センサである。また、図１中の３３は、後述する圧力センサである。

そして、この第１実施形態におけるドレンフィルタ１２は、図１及び図２に示すように、樹脂材料からなる中空のケーシング１６と、このケーシング１６の内部をクリーンサイドとなる第１空間部１７とダストサイドとなる第２空間部１８とに画成するフィルタエレメント１９と、第２空間部１８の底壁２０に設けられたドレン開口部２１と、ドレン開口部２１を開閉する弁体２２と、弁体２２に接続された駆動手段としての軸部材２３と、軸部材２３を進退移動させる駆動手段としての電動アクチュエータ２４と、有し、第２空間部１８の底壁２０が車両の上下方向の下側に位置するように車両に対して取り付けられている。

ケーシング１６は、第１ケース２５と第２ケース２６とから構成され、車両に取り付けられた状態では、第２ケース２６が第１ケース２５に対して車両上下方向（図２における紙面上下方向）の下側に位置している。

フィルタエレメント１９は、キャニスタ３に導入される空気中のダストを除去するものであって、第１ケース２５と第２ケース２６とによって挟持されている。

第１ケース２５には、電動アクチュエータ２４が取り付けられている。軸部材２３は、細長い円柱形状を呈し、その基端２３ａが電動アクチュエータ２４に接続され、その先端２３ｂに円板状の弁体２２が取り付けられている。詳述すると、軸部材２３は、フィルタエレメント１９及びドレン開口部２１を貫通し、第１空間部１７と第２空間部１８とに跨るように配置されている。また、第１ケース１７に設けられた第１開口部２７は、ドレン通路８を介してキャニスタ３の大気ポート９と連通している。

第２ケース２５の底壁２０、すなわち第２空間部１８の底壁２０は、車両上下方向の下側（図２における下側）に向かって凸となる漏斗状に形成されている。換言すれば、第２空間部２０の底壁２０は、車両の上下方向の下側（図２における下側）に向かって徐々に縮径するテーパー状に形成されている。この底壁２０の車両上下方向における最下端の位置に、断面円形のドレン開口部２１が貫通形成されている。また、第２ケース２６に設けられた第２開口部２８は、ドレン通路８を介して大気に連通している。

そして、ドレン開口部２１は、第２ケース２６の外側に位置する弁体２２により、パージ制御弁１０の開閉に合わせて開閉される。詳述すると、パージ制御弁１０が開弁している状態では、ドレン開口部２１は必ず閉じられた状態となる。

尚、図２中における２９は、軸部材２３の進退移動をガイドするために第１ケース２５に設けられた筒状のガイド部であり、３０は軸部材２３の進退移動をガイドするために第２ケース２６に設けられたガイド部、３１はフィルタエレメントを支持するために第１ケース２５に設けられた支持部、３２はフィルタエレメントを支持するために第２ケース２６に設けられた支持部である。

エンジンの停止中などに燃料タンク１にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路２によりキャニスタ３に導かれて、ここに吸着される。そして、エンジンが始動して所定のパージ許可条件（後述）が成立すると、パージ制御弁１０が開き、エンジンの吸入負圧がキャニスタ３に作用する結果、大気ポート９から導入される空気によってキャニスタ３の吸着材４から蒸発燃料を離脱させ、この離脱した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路６を通って吸気管内に吸入され、この後エンジンの燃焼室内で燃焼処理される。

図３は、キャニスタ３のパージを実施する際の制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ１では、現在の状態が、今回のエンジン始動後、最初に中負荷中回転領域に達した状態であるか否かを判定し、現在の状態が、今回のエンジン始動後、最初に中負荷中回転領域に達した状態である場合には、パージ学習実行条件が成立しと判定してＳ２へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。

Ｓ２では、パージ学習（プリパージ）を実行すべくパージ制御弁１０を所定の短時間開弁すると共に、パージ制御弁１０が開弁している間、電動アクチュエータ２４を駆動して弁体２２でドレン開口部２１を閉じ、そのときの排気空燃比からプリパージされた蒸発燃料の濃度を推定してＳ３へ進む。これは、エンジン始動直後のキャニスタ３においては、どの程度の蒸発燃料がキャニスタ３に吸着されているか不明であるので、筒内の空燃比が多少変動しても失火する虞のない運転領域である中負荷中回転領域でパージを実施する前に予めキャニスタ３をパージした際に蒸発燃料の濃度を推定し、前述のパージ許可条件に反映させるためである。

Ｓ３では、パージ許可条件が成立したか否かを判定し、パージ許可条件が成立していればＳ４へ進む。ここで、パージ許可条件は、パージ学習によって推定した蒸発燃料の濃度推定値と、現在の運転領域に応じてパージ実行の許可／不許可の判定が実施される。詳述すると、パージ学習によって推定した蒸発燃料の濃度推定値が所定値以上であり、かつ現在の運転領域がパージ許可領域にある場合に、パージの実行が許可される。

そして、Ｓ４では、パージを実行するべくパージ制御弁１０を開弁すると共に、パージ制御弁１０が開弁している間、電動アクチュエータ２４を駆動して弁体２２でドレン開口部２１を閉じる。

図４は、現在の運転状態がパージ許可領域であるかパージ不許可領域であるかの判定に用いられるパージ許可領域判定マップであり、吸入空気量とエンジン回転数を用いてパージ許可領域であるかパージ不許可領域であるかを判定している。また、このパージ許可領域判定マップには、パージ許可領域におけるパージ率（吸入空気量に対するパージ空気量の割合）も割り付けられており、吸入空気量が多く、エンジン回転数が高いほど大きいなパージ率となるように、パージ制御弁１０の開度が制御される。尚、パージ許可領域判定マップは、例えば、ＥＣＭ１１内に予め記憶させてあるものである。

このような第１実施形態におけるドレンフィルタ１２においては、ダストサイドとなる第２空間部１８の底壁２０に設けられたドレン開口部２１が、パージ実行中以外は外部に対して開いた状態となっているので、パージ実行中以外のタイミングで、ドレンフィルタ１２のダストサイド内に溜まった埃や水等の異物をドレン開口部２１から外部に積極的に排出することができ、総じてドレンフィルタ１２を小型化することができる。また、パージの際にダストサイド内に溜まった異物によって、フィルタエレメント１９が目詰まりしてしまうことを防止することができる。

そして、パージの際にドレン開口部２１は閉じているので、パージの際に、ドレン開口部２１を介して外部から吸入された異物によって、フィルタエレメント１９が目詰まりしてしまうことを防止することができる。

また、第２空間部１８の底壁２０が車両の上下方向の下側に位置するようにドレンフィルタ１２が車両に対して取り付けられていると共に、第２空間部１８の底壁２０が、車両上下方向の下側（図２における下側）に向かって凸となる漏斗状に形成されているので、底壁部２０に設けられたドレン開口部２１が開いている際には、ドレン開口部２１からダストサイド内に溜まった異物を効率よく外部に排出することができる。

そして、ドレン開口部２１は、パージ実行中以外は外部に対して開いた状態となっているので、給油時にはドレン開口部２１をエア抜き孔として利用することができ、給油時の圧力損失を低減でき、ひいては給油性不良の発生を防止することができる。

また、電動アクチュエータ２４を用いてドレン開口部２１を開閉する弁体２２を駆動するので、ドレン開口部２１の開閉を精度良く実施することができる。

そして、軸部材２３を可動させる電動アクチュエータ２４がクリーンサイド側となる第１ケース２５に取り付けられているので、ダスト等の異物の噛み込みによる電動アクチュエータ２４の動作不良を確実に防止することができる。

尚、この第１実施形態においては、パージ制御弁１０が開くと、ドレン開口部２１を弁体２２によって必ず閉じるよう構成しているが、例えば、スロットル弁（図示せず）下流の吸気管（図示せず）内の圧力（吸入負圧）を検知する手段として圧力センサ３３を設け、この圧力センサ３３からの信号をＥＣＭ１１に入力しておき、パージ制御弁１０が開き、かつ吸入負圧が高い場合にのみ、ドレン開口部２１を弁体２２によって閉じるよう構成するようにしてもよい。これは、吸入負圧が低ければ、パージ制御弁１０が開いても、ドレン開口部２１からの吸い込み力は弱く、ドレン開口部２１から異物が吸入される虞が少ないからである。また、このようにすることで、ダストサイド内に溜まった埃や水等の異物をドレン開口部２１から外部に一層積極的に排出することができるという利点がある。そして、吸入負圧が高くなり、ダストサイド内のダストがパージ実行中にフィルタエレメント１９に吸着する可能性がある場合のみドレン開口部２１を弁体２２によって閉塞するようにしてもよい。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態におけるドレンフィルタ４０を示している。この図５に示す第２実施形態のドレンフィルタ４０は、上述した図１における第１実施形態のドレンフィルタ１２の位置に置き換えて使用されるものである。

この第２実施形態のドレンフィルタ４０は、上述した第１実施形態のドレンフィルタ１２と略同一構成となっているが、クリーンサイドとなる第１空間部１７内が２つに仕切られ、第１空間部１７が、第１開口部２７を含むキャニスタ側第１空間部１７ａと、フィルタエレメント１９を含みフィルタエレメント側第１空間部１７ｂとから構成されている。そして、弁体２２を開閉駆動する駆動手段が、軸部材２３と、ゴム等の弾性材料からなるダイヤフラム４１と、第１空間部１７内に画成され、オリフィス４２を介してキャニスタ側第１空間部１７ａと連通する負圧室４３と、キャニスタ側第１空間部１７ａとフィルタエレメント側第１空間部１７ｂとを連通させるべくオリフィス４２を構成するオリフィス壁部４２ａに形成された連通路としての貫通孔４４と、によって構成されている。

ダイヤフラム４１は、一方の面が負圧室４３の一壁面を構成し、他方の面がフィルタエレメント側第１空間部１７ｂの一壁面を構成するよう配置されている。すなわち、負圧室４３は、当該負圧室４３を画成する周壁の中にフィルタエレメント側第１空間部１７ｂに面する壁部４３ａを有するように形成され、この壁部４３ａの一部がダイヤフラム４１によって構成されている。そして、このダイヤフラム４１に、軸部材２３の基端２３ａが接続固定されている。

このように構成された第２実施形態のドレンフィルタ４０においては、パージ制御弁１０が開き、キャニスタ３の大気ポートから空気が導入されると、貫通孔４４を経て第１開口部１７へと流れる空気の流れによって、負圧室４３内に負圧が発生する。そして、ダイヤフラム４１が負圧室４３内側に引き込まれ、これによって軸部材２３がドレンフィルタ４０内に後退し、弁体２２によってドレン開口部２１が閉じられる。すなわち、この第２実施形態のドレンフィルタ４０においても、上述した第１実施形態のドレンフィルタ１２と同様に、パージ制御弁１０が開くと、ドレン開口部２１は弁体２２によって閉じられる。

そのため、この第２実施形態のドレンフィルタ４０においても、上述した第１実施形態のドレンフィルタ１２と略同様の作用効果を得ることができる。

また、負圧室４３内に負圧を発生させる上では、この第２実施形態のように、オリフィス４２上で、キャニスタ側第空間部１７ａとフィルタエレメント側第１空間部１７ｂとを連通させるのが有効である。ここで、負圧室４３に発生させる負圧は、オリフィス４２の内径を変更することで調整可能である。

更に、この第２実施形態のドレンフィルタ４０においては、ドレン開口部２１を電気的な制御を用いることなく所望のタイミングで開閉する（パージ制御弁１０開のとき閉する）ことができ、電気的な制御システムを用いてドレン開口部２１の開閉を制御する場合に比べてコストの低減を図ることができる。

また、軸部材２３を可動させるダイヤフラム４１がクリーンサイド側に位置しているので、ダスト等の異物の噛み込みによるダイヤフラム４１の動作不良を防止することができる。

尚、この第２実施形態においては、パージ制御弁１０が開くと、ドレン開口部２１を弁体２２によって必ず閉じるように構成しているが、オリフィス４２の内径を調整することで、パージ制御弁１０が開いても、スロットル弁（図示せず）下流の吸気管（図示せず）内の圧力（吸入負圧）が高い場合にのみ、ドレン開口部２１を弁体２２によって閉じるように構成するようにしてもよい。これは、吸入負圧が低ければ、パージ制御弁１０が開いても、ドレン開口部２１からの吸い込み力は弱く、ドレン開口部２１から異物が吸入される虞が少ないからである。また、このようにすることで、ダストサイド内に溜まった埃や水等の異物をドレン開口部２１から外部に一層積極的に排出することができるという利点がある。

上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） 車両の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を処理するキャニスタの大気連通口に接続されたドレン通路に介装され、前記キャニスタに導入される空気中のダストを除去するためのフィルタエレメントによって、ケーシングの内部をクリーンサイドとなる第１空間部とダストサイドとなる第２空間部とに画成したドレンフィルタにおいて、前記第２空間部の底壁に設けたダストサイド内の異物を外部に排出可能なドレン開口部と、前記ドレン開口部を開閉する弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動手段と、を有し、前記キャニスタのパージ実行中には、前記ドレン開口部を前記弁体によって閉じる。これによって、ダストサイド内に溜まった異物をドレン開口部から外部に積極的に排出することができると共に、パージの際にドレン開口部は閉じているので、パージの際に、ダストサイド内に溜まった異物やドレン開口部を介して外部から吸入された異物によって、フィルタエレメントが目詰まりしてしまうことを防止することができる。また、給油時にはドレン開口部をエア抜き孔として利用することができるので、給油時の圧力損失を低減でき、ひいては給油性不良の発生を防止することができる。

（２） 上記（１）に記載のドレンフィルタにおいて、前記ドレン開口部は、前記キャニスタのパージ実行中で、かつパージ中の吸入負圧が高い場合に、前記ドレン開口部を前記弁体によって閉じる。これによって、ダストサイド内に溜まった埃や水等の異物をドレン開口部から外部に一層積極的に排出することができる。

（３） 上記（１）または（２）に記載のドレンフィルタにおいて、前記駆動手段は、先端に前記弁体を取り付けた細長い軸部材と、前記ケーシングの第１空間部側に取り付け、前記軸部材の基端に接続する電動アクチュエータと、を有し、前記電動アクチュエータにより前記軸部材を進退移動させることで、前記弁体により前記ドレン開口部を開閉する。これによって、電動アクチュエータを用いることで、ドレン開口部の開閉を精度良く実施することができる。また、軸部材を可動させる電動アクチュエータがクリーンサイド側に位置しているので、ダスト等の異物の噛み込みによる電動アクチュエータの動作不良を防止することができる。

（４） 上記（１）または（２）に記載のドレンフィルタにおいて、前記ケーシングの前記第１空間部を形成する側に、前記キャニスタの前記大気連通口に前記ドレン通路を介して接続する第１開口部を形成し、前記第１空間部内を２つに仕切り、前記第１空間部を、前記第１開口部を含むキャニスタ側第１空間部と、前記フィルタエレメントを含むフィルタエレメント側第１空間部とから構成し、前記駆動手段は、前記第１空間部内に画成し、オリフィスを介して前記キャニスタ側第１空間部内と連通する負圧室と、一方の面が前記負圧室の一壁面を構成し、他方の面が前記フィルタエレメント側第１空間部の一壁面を構成するよう配置した弾性部材からなるダイヤフラムと、一端を前記ダイヤフラムに接続し、他端に前記弁体を取り付けた細長い軸部材と、前記キャニスタ側第１空間部と前記フィルタエレメント側第１空間部とを連通させる連通路と、を有し、前記連通路を経て前記第１開口部へと向かう空気の流れが発生すると、前記負圧室内に生じる負圧により前記ダイヤフラムが前記負圧室内側に引き込まれることで軸部材が後退し、前記弁体により前記ドレン開口部を閉じる。これによって、ドレン開口部を電気的な制御を用いることなく所望のタイミングで開閉することができ、電気的な制御システムを用いてドレン開口部の開閉を制御する場合に比べてコストの低減を図ることができる。また、軸部材を可動させるダイヤフラムがクリーンサイド側に位置しているので、ダスト等の異物の噛み込みによるダイヤフラムの動作不良を防止することができる。

（５） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載のドレンフィルタにおいて、前記第２空間部の底壁を、前記車両の上下方向の下側に向かって凸となる漏斗状に形成し、前記ドレン開口部を、前記底壁の前記車両上下方向における最下端の位置に形成する。これによって、ドレンフィルタ内に捕捉したダストをドレン開口部から効率よく外部に排出することができる。

本発明に係るドレンフィルタを有する蒸発燃料処理系統の概略を模式的に示した説明図。 本発明の第１実施形態におけるドレンフィルタを示す説明図。 パージを実施する際の制御の流れを示すフローチャートである。 パージ許可領域であるか否かを判定する際に用いるパージ許可領域判定マップの特性例を示す説明図。 本発明の第２実施形態におけるドレンフィルタを示す説明図。

符号の説明

３…キャニスタ
８…ドレン通路
９…大気ポート
１０…パージ制御弁
１１…ＥＣＭ
１２…ドレンフィルタ
１７…第１空間部
１８…第２空間部
１９…フィルタエレメント
２０…底壁
２１…ドレン開口部
２２…弁体
２３…軸部材
２４…電動アクチュエータ

Claims (5)

1. 車両の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を処理するキャニスタの大気連通口に接続されたドレン通路に介装され、前記キャニスタに導入される空気中のダストを除去するためのフィルタエレメントによって、ケーシングの内部をクリーンサイドとなる第１空間部とダストサイドとなる第２空間部とに画成したドレンフィルタにおいて、
   前記第２空間部の底壁に設けたダストサイド内の異物を外部に排出可能なドレン開口部と、
   前記ドレン開口部を開閉する弁体と、
   前記弁体を開閉駆動する駆動手段と、を有し、前記キャニスタのパージ実行中には、前記ドレン開口部を前記弁体によって閉じることを特徴とするドレンフィルタ。
2. 前記ドレン開口部は、前記キャニスタのパージ実行中で、かつパージ中の吸入負圧が高い場合に、前記ドレン開口部を前記弁体によって閉じることを特徴とする請求項１に記載のドレンフィルタ。
3. 前記駆動手段は、先端に前記弁体を取り付けた細長い軸部材と、前記ケーシングの第１空間部側に取り付け、前記軸部材の基端に接続する電動アクチュエータと、を有し、前記電動アクチュエータにより前記軸部材を進退移動させることで、前記弁体により前記ドレン開口部を開閉することを特徴とする請求項１または２に記載のドレンフィルタ。
4. 前記ケーシングの前記第１空間部を形成する側に、前記キャニスタの前記大気連通口に前記ドレン通路を介して接続する第１開口部を形成し、
   前記第１空間部内を２つに仕切り、前記第１空間部を、前記第１開口部を含むキャニスタ側第１空間部と、前記フィルタエレメントを含むフィルタエレメント側第１空間部とから構成し、
   前記駆動手段は、前記第１空間部内に画成し、オリフィスを介して前記キャニスタ側第１空間部内と連通する負圧室と、一方の面が前記負圧室の一壁面を構成し、他方の面が前記フィルタエレメント側第１空間部の一壁面を構成するよう配置した弾性部材からなるダイヤフラムと、一端を前記ダイヤフラムに接続し、他端に前記弁体を取り付けた細長い軸部材と、前記キャニスタ側第１空間部と前記フィルタエレメント側第１空間部とを連通させる連通路と、を有し、
   前記連通路を経て前記第１開口部へと向かう空気の流れが発生すると、前記負圧室内に生じる負圧により前記ダイヤフラムが前記負圧室内側に引き込まれることで軸部材が後退し、前記弁体により前記ドレン開口部を閉じることを特徴とする請求項１または２に記載のドレンフィルタ。
5. 前記第２空間部の底壁を、前記車両の上下方向の下側に向かって凸となる漏斗状に形成し、前記ドレン開口部を、前記底壁の前記車両上下方向における最下端の位置に形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドレンフィルタ。

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