JP2013060840A

JP2013060840A - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP2013060840A
Application number: JP2011198807A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kimata; 康之木全
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】フロート弁の排出孔への貼り付きを抑制した蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】パージ通路３５を、第１のパージ通路３６と、第２のパージ通路３７と、第３のパージ通路３８と、切替弁部３９と、で構成し、切替弁部３９が、第１及び第２のパージ通路３６，３７が接続される第１の弁室４１と、第３のパージ通路３８が接続される第２の弁室４２と、これら第１の弁室４１と第２の弁室４２と区画する壁部４３に設けられた連通孔を開閉可能な弁体４５と、を備え、弁体４５が、第１の弁室４１内に配されて、少なくとも第１の弁室４１内の負圧の上昇に応じて連通孔４４を開放するように作動する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに蓄え、蓄えられた燃料をキャニスタからエンジンの吸気通路へ放出（パージ）する蒸発燃料処理装置に関する。

従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料による燃料タンク内の圧力上昇を抑制するために、蒸発燃料の吸気通路への放出（パージ）が行われている。具体的には、燃料タンクの上部に排出孔を設け、この排出孔を介して排出された蒸発燃料をキャニスタに蓄えておき、蓄えられた燃料をパージ通路を介して吸気通路に放出（パージ）させている。

また燃料タンクには、排出孔から液体の燃料自体が排出されないように、例えば、燃料の液面が上昇した場合等に排気経路を封止可能なフロートを含むバルブ装置が備えられたものがある。このようなバルブ装置を備えることで、燃料の液面が上昇した場合でも、フロートによって排出経路が塞がれるため、燃料漏れの発生を抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１７３８１５号公報

しかしながら、例えば、燃料タンク内の燃料の液面上昇、或いは内圧上昇に伴ってフロート（フロート弁）が上昇し、排出経路（排出孔）がフロート弁によって塞がれると、その後、燃料の液面或いは内圧が低下してもフロート弁が下降せず、排出孔がフロート弁によって塞がれたままの状態となる虞がある。すなわち排出孔が一旦フロート弁で塞がれると、パージ通路内が負圧となるため、それによりフロート弁が吸い上げられて、フロート弁が排出孔に貼り付いた状態になる虞がある。

また排出孔がフロート弁によって塞がれていない場合でも、例えば、吸気量や流速の増加等に伴ってパージ通路等の内圧が過度に大きくなると、この過大な負圧によってフロート弁が吸い上げられてしまい、排出孔に貼り付いてしまう虞もある。

そして、このような排出孔へのフロート弁の貼り付き状態が続くと、燃料タンク内の蒸発燃料が排出されず内圧が上昇してしまうため、燃料タンクの変形や破損といった問題が生じる虞もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、フロート弁の排出孔への貼り付きを抑制した蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両の燃料タンクから排出される蒸発燃料を蓄えるキャニスタと、前記燃料タンクに設けられて蒸発燃料が排出される排出孔及び該排出孔を開閉するフロート弁を含む排出部と前記キャニスタとを接続するベント通路と、エンジンの吸気通路と前記キャニスタとを接続するパージ通路と、を有する蒸発燃料処理装置において、前記パージ通路は、一端側が前記キャニスタに接続される第１のパージ通路と、一端側が前記吸気通路のスロットルバルブよりも下流側に接続される第２のパージ通路と、一端側が前記吸気通路のスロットルバルブよりも上流側に接続される第３のパージ通路と、前記第１〜第３のパージ通路の他端側がそれぞれ接続される切替弁部と、で構成され、前記切替弁部は、前記第１及び第２のパージ通路が接続される第１の弁室と、前記第３のパージ通路が接続される第２の弁室と、これら第１の弁室と第２の弁室と区画する壁部に設けられた連通孔を開閉可能な弁体と、を備え、前記弁体は、前記第１の弁室内に配されて、少なくとも前記第１の弁室内の負圧の上昇に応じて前記連通孔を開放するように作動することを特徴とする蒸発燃料処理装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の蒸発燃料処理装置において、前記弁体は、付勢部材によって前記壁部に向かって所定の付勢力で付勢されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の蒸発燃料処理装置において、前記切替弁部は前記第２の弁室に隣接する第３の弁室をさらに備え、該第３の弁室と前記第２の弁室とはダイヤフラムによって区画されていると共に、前記第３の弁室は連通路を介して前記燃料タンクに連通されており、前記弁体は、支持部材を介して前記ダイヤフラムに固定され、前記第３の弁室内の圧力の上昇に応じて前記連通孔を開放するように作動することを特徴とする蒸発燃料処理装置にある。

かかる本発明の蒸発燃料処理装置では、通常は、第１及び第２のパージ通路を介してキャニスタと吸気通路とが連通している。そして第１及び第２のパージ通路内の負圧が所定値よりも大きくなると連通孔が開かれて、第１及び第２のパージ通路と共に、第１及び第３のパージ通路を介してキャニスタと吸気通路とが連通される。第３のパージ通路が接続されている吸気通路のスロットルバルブよりも上流側は、第２のパージ通路が接続されているスロットルバルブの下流側よりも吸気の流速が遅い。このため、連通孔が開かれることで過度に上昇していた第１及び第２のパージ通路内の負圧は小さくなる。つまり、第１及び第２のパージ通路内の負圧が所定値よりも高く上昇するのを抑制することができる。パージ通路内の負圧の上昇が抑制されることに伴って、当然、ベント通路内の負圧の上昇も抑制される。したがって、排出部が備えるフロート弁の排出孔への張り付きを効果的に抑制することができる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムの概略構成を示す図である。本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置を説明する概略図である。フロート弁の動きを説明する概略図である。本発明の実施形態１に係る蒸発燃料処理装置の動作を説明する概略図である。本発明の実施形態２に係る蒸発燃料処理装置を示す概略図である。本発明の実施形態２に係る蒸発燃料処理装置の動作を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に示す例では、エンジン１１は、複数の気筒、本実施形態では４つの気筒１２を備え、各気筒（燃焼室）１２には、図示は省略するが、それぞれ点火プラグが配されると共に、吸気ポート及び排気ポートが設けられている。そして各気筒１２の吸気ポートには吸気マニホールド１３を介して吸気管（吸気通路）１４が接続されている。吸気管１４には、サージタンク１５が設けられ、このサージタンク１５の上流側には吸気量を調整するスロットルバルブ１６が設けられている。また各気筒１２の排気ポートには排気マニホールド１７を介して排気管（排気通路）１８が接続されている。なお排気管１８には、排気浄化用触媒である三元触媒１９が介装されている。

また吸気マニホールド１３には、各気筒１２に対応する複数の燃料噴射弁２０が設けられている。これら燃料噴射弁２０はデリバリパイプ２１に接続され、デリバリパイプ２１は燃料パイプ２２を介して燃料タンク２３に接続されている。

そしてこの燃料タンク２３には、燃料タンク２３から排出される蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置３０が接続されている。この蒸発燃料処理装置３０によって燃料タンク２３内の蒸発燃料を吸気管１４内に放出（パージ）することで、燃料タンク２３内の圧力上昇を抑制している。

図２に示すように、燃料タンク２３の上部には、燃料タンク２３内で生じる蒸発燃料を排出するための排出孔２４と、この排出孔２４を開閉するフロート弁２５と、を備えた排出部２６が設けられている。フロート弁２５は、例えば、コイルバネ等の保持部材２７に固定されており、燃料タンク２３内の燃料の液面の上昇等に伴って上方に移動して排出孔２４を塞ぐ。これにより燃料タンク２３の燃料漏れを防止することができる。

蒸発燃料処理装置３０は、この燃料タンク２３の排出部２６に接続されている。具体的には、燃料タンク２３の排出部２６（排出孔２４）には、ベント通路３１の一端側が接続され、ベント通路３１の他端側にはキャニスタ３２が接続されている。キャニスタ３２は、その内部に吸着剤（活性炭）が充填されており、燃料タンク２３からはベント通路３１を介して排出された蒸発燃料を蓄える。

またキャニスタ３２には、パージ通路３５の一端側が接続され、パージ通路３５の他端側は吸気管１４に接続されている。そしてこのパージ通路３５を介して、キャニスタ３２に蓄えられた蒸発燃料が所定条件下で吸気管１４に放出（パージ）される。

パージ通路３５は、本実施形態では、一端側がキャニスタ３２に接続される第１のパージ管（第１のパージ通路）３６と、一端側が吸気管１４のスロットルバルブ１６よりも下流側に接続される第２のパージ管（第２のパージ通路）３７と、一端側が吸気管１４のスロットルバルブ１６よりも上流側に接続される第３のパージ管（第３のパージ通路）３８と、これら第１〜第３のパージ管３６，３７，３８の他端側がそれぞれ接続される切替弁部３９と、で構成されている。なお第１のパージ管３６には、管路の連通・遮断を行うための、例えば、電磁式常閉型のパージコントロールバルブ４０が設けられている。

切替弁部３９は、第１のパージ管３６及び第２のパージ管３７が接続される第１の弁室４１と、第３のパージ管３８が接続される第２の弁室４２とを有する。第１の弁室４１と第２の弁室４２とを区画する壁部４３には、第１の弁室４１と第２の弁室４２とを繋ぐ連通孔４４が形成されている。第１の弁室４１内には、この連通孔４４を開閉可能な弁体４５が設けられている。弁体４５は、本実施形態では、例えば、コイルバネ等で構成される付勢部材４６によって支持されており、この付勢部材４６によって壁部４３側に向かって付勢されている。

以下、このような構成の蒸発燃料処理装置３０の動作について説明する。
エンジン１１が停止した状態では、連通孔４４は、付勢部材４６の付勢力によって壁部４３に当接された弁体４５によって塞がれており、第１のパージ管３６は第１の弁室４１を介して第２のパージ管３７と連通されている。つまり第１のパージ管３６、第１の弁室４１及び第２のパージ管３７で構成される第１経路３５ａを介して、キャニスタ３２がスロットルバルブ１６よりも下流側の吸気管１４ａに接続されている。

そしてエンジン１１の始動後、第１の弁室４１内の負圧が所定値以下の状態（通常時）では、連通孔４４は弁体４５によって塞がれたままであり、吸気管１４ａの吸気の流れ、つまり吸気管１４ａ内の負圧作用により、パージ通路３５（第１経路３５ａ）、キャニスタ３２、ベント管３１及び燃料タンク２３には、吸気管１４ａに向かう気流が生じる（図２参照）。これにより、キャニスタ３２内に溜まっている燃料が吸気管１４ａ内に放出（パージ）されると共に、燃料タンク２３内に溜まっている蒸発燃料が排出されて燃料タンク２３内の圧力が減圧される。

ただし、パージ通路３５（第１経路３５ａ）の負圧が過度に上昇すると、すなわちパージ通路３５内の負圧が所定値Ｐ１よりも大きくなると、ベント管３１内の負圧も過度に上昇し、図３に示すように、フロート弁２５が上方に移動して排出孔２４に貼り付いてしまう虞がある。

スロットルバルブ１６よりも下流側の吸気管１４ａにおける吸気の流れは、スロットルバルブ１６よりも上流側の吸気管１４ｂにおける吸気の流れよりも速い。このため、吸気管１４ａ内の負圧作用を利用することで、蒸発燃料を吸気管１４ａに効率的にパージできるものの、パージ通路３５内の負圧が過大になり易い。つまりフロート弁２５の排出孔２４への貼り付きが生じ易い。

しかしながら上述した蒸発燃料処理装置３０では、吸気管１４ａ内の負圧作用を利用する場合でも、パージ通路３５内の負圧の過度の上昇を抑えることができ、フロート弁２５の排出孔２４への貼り付きを抑制することができる。

具体的には、第１経路３５ａ内の負圧が所定値Ｐ１よりも大きくなると、図４に示すように、弁体４５が付勢部材４６の付勢力に抗して第１の弁室４１内に引き込まれ、連通孔４４が開放される。これにより、第１のパージ管３６は、第１の弁室４１を介して第２のパージ管３７に連通されていると共に、第１の弁室４１及び第２の弁室４２を介して第３のパージ管３８にも連通される。つまりキャニスタ３２は、第１経路３５ａを介してスロットルバルブ１６よりも下流側の吸気管１４ａに接続されると共に、第１のパージ管３６、第１の弁室４１、第２の弁室４２及び第３のパージ管３８で構成される第２経路３５ｂを介してスロットルバルブ１６よりも上流側の吸気管１４ｂに接続される。

上述のようにスロットルバルブ１６よりも上流側の吸気管１４ｂにおける吸気の流速は、スロットルバルブ１６よりも下流側の吸気管１４ａにおける吸気の流れよりも遅い。このため、第２経路３５ｂを構成する第２の弁室４２及び第３のパージ管３８内の負圧は、第１経路３５ａに比べて小さくなる。したがって、第２経路３５ｂを構成する第３のパージ管３８及び第２の弁室４２には、吸気管１４ｂから第１の弁室４１に向かう気流が生じ、この気流は第１のパージ管３６から第１の弁室４１に向かう気流と合流する。これにより第１経路３５ａの負圧の上昇が抑えられる。結果として、第１経路３５ａ及び第２経路３５ｂを含むパージ通路３５全体の負圧が、所定値Ｐ１よりも小さくなる。これにより、パージの効率は若干低下するもののパージ通路３５内の負圧の過度の上昇を抑制できるため、フロート弁２５の排出孔２４への貼り付きを効果的に抑制できる。

なおパージ通路３５（第１経路３５ａ）内の負圧が所定値Ｐ１よりも小さくなると、弁体４５が付勢部材４６の付勢力によって壁部４３に当接されて、連通孔４４が再び塞がれる（図２参照）。これにより、蒸発燃料を吸気管１４ａに再び効率的にパージすることができ、また燃料タンク２３内の圧力を適正値まで低下させることができる。

ちなみに所定値Ｐ１は、付勢部材４６の強さ、例えば、バネ定数によって決まり、付勢部材４６の強さを調整することで所望の値に設定することができる。

（実施形態２）
図５及び図６は、実施形態２に係る蒸発燃料処理装置の概略構成を示す図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、切替弁部３９Ａが、第２の弁室４２の第１の弁室４１とは反対側に第３の弁室４７をさらに備えている。第２の弁室４２と第３の弁室４７とは、ダイヤフラム４８によって区画されている。第３の弁室４７は、連通路４９を介して燃料タンク２３の上部に連通されている。したがって第３の弁室４７内の圧力は、燃料タンク２３内の圧力変化に応じて適宜変化することになる。

また第２の弁室４２と第３の弁室４７とを区画する壁を構成するダイヤフラム４８には、第１の弁室４１内に配された弁体４５が支持部材５０を介して固定されている。また第２の弁室４２内には、支持部材５０が挿通される挿通孔５１を備える支持壁５２がダイヤフラム４８に対向して設けられている。この支持壁５２とダイヤフラム４８の間には、コイルバネ等からなる付勢部材４６Ａが配されており、ダイヤフラム４８は、この付勢部材４６Ａによって第３の弁室４７側に付勢されている。

そして実施形態１と同様に、弁体４５は、第１経路３５ａの負圧が所定値Ｐ１よりも大きくなると移動して連通孔４４を開放させる。さらに本実施形態では、第３の弁室４７内の圧力（正圧）が所定値Ｐ２よりも大きくなった場合に、図６に示すように、ダイヤフラム４８が付勢部材４６Ａの付勢力に抗して第２の弁室４２側に移動し、それに伴って弁体４５が移動して連通孔４４が開放される。つまり本実施形態においては、燃料タンク２３内の圧力が過度に上昇した場合にも、連通孔４４が開放される。

これによりパージ通路３５内の負圧が小さくなり、それに伴って、燃料タンク２３とパージ通路３５との圧力差が小さくなる。したがって、フロート弁２５によって排出孔２４が塞がれにくくなり、燃料タンク２３の圧力をより確実に適正値まで低下させることができる。

ちなみに所定値Ｐ２は、所定値Ｐ１と同様に、付勢部材４６Ａの強さによって決まり、付勢部材４６Ａの強さを調整することで所望の値に設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態では、吸気管噴射型エンジンを例示して本発明の蒸発燃料処理装置を説明したが、勿論、本発明の蒸発燃料処理装置は、例えば、筒内噴射型エンジンや、ディーゼルエンジン等、様々なエンジンに適用することができる。

１１エンジン
１２気筒
１３吸気マニホールド
１４吸気管
１５サージタンク
１６スロットルバルブ
１７排気マニホールド
１８排気管
１９三元触媒
２０燃料噴射弁
２１デリバリパイプ
２２燃料パイプ
２３燃料タンク
２４排出孔
２５フロート弁
２６排出部
２７保持部材
３０蒸発燃料処理装置
３１ベント管（ベント通路）
３２キャニスタ
３５パージ通路
３６第１のパージ管（第１のパージ通路）
３７第２のパージ管（第２のパージ通路）
３８第３のパージ管（第３のパージ通路）
３９切替弁部
４０パージコントロールバルブ
４１第１の弁室
４２第２の弁室
４３壁部
４４連通孔
４５弁体
４６付勢部材
４７第３の弁室
４８ダイヤフラム
４９連通路
５０支持部材
５１挿通孔
５２支持壁

Claims

車両の燃料タンクから排出される蒸発燃料を蓄えるキャニスタと、前記燃料タンクに設けられて蒸発燃料が排出される排出孔及び該排出孔を開閉するフロート弁を含む排出部と前記キャニスタとを接続するベント通路と、エンジンの吸気通路と前記キャニスタとを接続するパージ通路と、を有する蒸発燃料処理装置において、
前記パージ通路は、一端側が前記キャニスタに接続される第１のパージ通路と、一端側が前記吸気通路のスロットルバルブよりも下流側に接続される第２のパージ通路と、一端側が前記吸気通路のスロットルバルブよりも上流側に接続される第３のパージ通路と、前記第１〜第３のパージ通路の他端側がそれぞれ接続される切替弁部と、で構成され、
前記切替弁部は、前記第１及び第２のパージ通路が接続される第１の弁室と、前記第３のパージ通路が接続される第２の弁室と、これら第１の弁室と第２の弁室と区画する壁部に設けられた連通孔を開閉可能な弁体と、を備え、
前記弁体は、前記第１の弁室内に配されて、少なくとも前記第１の弁室内の負圧の上昇に応じて前記連通孔を開放するように作動することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記弁体は、付勢部材によって前記壁部に向かって所定の付勢力で付勢されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記切替弁部は前記第２の弁室に隣接する第３の弁室をさらに備え、
該第３の弁室と前記第２の弁室とはダイヤフラムによって区画されていると共に、前記第３の弁室は連通路を介して前記燃料タンクに連通されており、
前記弁体は、支持部材を介して前記ダイヤフラムに固定され、前記第３の弁室内の圧力の上昇に応じて前記連通孔を開放するように作動することを特徴とする蒸発燃料処理装置。