JP2013249797A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内に収容された吸着材に蒸発燃料を吸着し、エンジン作動時に吸着された蒸発燃料を離脱させ、その離脱を促進するため吸着材を加熱するヒータを備えた蒸発燃料処理装置において、大気ポート２４付近の吸着材４２の温度分布を、吸着材４２の他の部分に比べて高温となるようにすることにより、全体としてのヒータ容量を大きくすることなく、大気ポート２４付近の吸着材４２の蒸発燃料の離脱効率を良くして、吸着材４２から蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制する。
【解決手段】第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０により加熱される吸着材４２の温度分布が、蒸発燃料離脱時に容器１２内に空気を導入する容器１２の大気ポート２４付近から空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器内に収容された吸着材に蒸発燃料を吸着し、エンジン作動時に吸着された蒸発燃料を離脱（パージとも言う）させ、その離脱を促進するため吸着材を加熱するヒータを備えた蒸発燃料処理装置に関する。

上記の如き蒸発燃料処理装置が下記特許文献１に開示されている。この蒸発燃料処理装置は、容器内が主吸着室と副吸着室とに分割され、各吸着室内に設けられた吸着材に、それぞれヒータが設けられている。主吸着室は、蒸発燃料を発生させる燃料タンクに接続されるタンクポートと、エンジンの吸気管に連通されたパージポートとを備えている。また、副吸着室には、大気導入部としての大気ポートが設けられ、そこから空気が導入されるように構成されている。そして、主吸着室においてタンクポートとパージポートとは互いに近接して配置され、主吸着室のそれらのポートから離れた側と、副吸着室の大気ポートから離れた側とが互いに連通されている。
燃料タンク内で発生する蒸発燃料は、タンクポートから主吸着室内に入り、主吸着室内の吸着材に吸着され、更に蒸発燃料は、主吸着室から副吸着室内にも入り、副吸着室内の吸着材にも吸着される。このように吸着された蒸発燃料は、エンジンが作動されると、パージポートを介してエンジン内に空気が流れるため、大気ポートから流入した空気により離脱される。このように蒸発燃料の離脱が行われると、吸着材は冷却され、離脱の効率が低下するが、ヒータの加熱により吸着材の冷却が抑制されるようになっている。

特開２００２−３３２９２２号公報

ところで、エンジンが停止し、蒸発燃料の離脱が行われていないとき、吸着材に一旦吸着された蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制する必要があるが、そのためには、離脱停止中に少なくとも大気導入部付近の吸着材に吸着されている蒸発燃料を予め少なくしておく必要がある。そのためには、離脱を促進させるべくヒータ容量を大きくしなければならない。しかし、ヒータ容量を大きくすることはエネルギー消費を大きくすることになり、好ましくない。
このような問題に鑑み本発明の課題は、大気導入部付近の吸着材の温度分布を、吸着材の他の部分に比べて高温となるようにすることにより、全体としてのヒータ容量を大きくすることなく、大気導入部付近の吸着材の蒸発燃料の離脱効率を良くして、吸着材から蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することにある。

本発明の第１発明は、容器内に収容された吸着材に蒸発燃料を吸着し、エンジン作動時に吸着された蒸発燃料を離脱させ、その離脱を促進するため吸着材を加熱するヒータを備えた蒸発燃料処理装置であって、前記ヒータにより加熱される吸着材の温度分布が、前記離脱時に前記容器内に空気を導入する前記容器の大気導入部付近から空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるようにしたことを特徴とする。
第１発明によれば、吸着材の温度分布が大気導入部付近から蒸発燃料離脱時の空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるようにしたため、ヒータの消費エネルギーを全体として増加させることなく、大気導入部付近の吸着材に蒸発燃料が残存することを抑制して、エンジンが停止して蒸発燃料の離脱が行われていない期間に、吸着材に吸着されていた蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することができる。

本発明の第２発明は、上記第１発明において、前記ヒータはジュール熱を発生させる電気抵抗式ヒータであることを特徴とする。
第２発明によれば、ヒータとして電気抵抗式ヒータを採用しているため、発熱量の分布を電気抵抗値の分布の調整により容易に行うことができる。また、１枚のヒータによって温度分布が徐変するヒータを容易に実現することができる。

本発明の第１実施形態を説明する説明図である。 上記実施形態の第１ヒータの構成説明図である。 上記実施形態の第１ヒータの特性図である。 本発明の第２実施形態の第１ヒータの構成説明図である。 本発明の第３実施形態の第１ヒータの構成説明図である。 本発明の第４実施形態の第１ヒータの構成説明図である。

＜第１実施形態＞
図１、２は、本発明の第１実施形態を示す。図１に示すように、キャニスタとしての蒸発燃料処理装置１０は、樹脂製の容器１２を備えている。容器１２は、前端面（図１において上端面）を閉塞し、かつ後端面（図１において下端面）を開口する角筒状の容器本体１３と、容器本体１３の後端面を閉塞する蓋部材１４とにより構成されている。容器本体１３内は、隔壁１５により左右二室に仕切られており、図示右側に中空四角筒状の主吸着室１７が形成され、また図示左側に中空四角筒状の副吸着室１８が形成されている。主吸着室１７と副吸着室１８とは、蓋部材１４の内側すなわち容器本体１３の後端部（図１において下端部）に形成された連通路２０によって相互に連通されている。

容器本体１３の前側面（図１において上面）には、主吸着室１７に連通するタンクポート２２およびパージポート２３と、副吸着室１８に連通する大気ポート（本発明における大気導入部に相当）２４が形成されている。タンクポート２２は、蒸発燃料通路２６を介して燃料タンク２７内の気層部に連通されている。また、パージポート２３は、パージ通路３０を介してエンジン３１の吸気管３２に連通されている。吸気管３２には、吸入空気量を制御するスロットル弁３３が設けられている。パージ通路３０は、吸気管３２に対してスロットル弁３３の下流側において連通されている。パージ通路３０の途中には、パージ弁３４が介装されている。パージ弁３４は、図示しないエンジンコントロールユニットいわゆるＥＣＵによって開閉制御される。
また、大気ポート２４は大気に連通されている。

主吸着室１７内および副吸着室１８内のそれぞれの前端面には、前側のフィルタ３６がそれぞれ設けられている。なお、主吸着室１７の前端部内は仕切壁３５により、タンクポート２２に連通する部分とパージポート２３に連通する部分とに仕切られているため、主吸着室１７内の各部分の前端面に左右２枚の前側のフィルタ３６が配置されている。また、主吸着室１７内および副吸着室１８内のそれぞれの後端面には、後側のフィルタ３７がそれぞれ設けられている。前後の両フィルタ３６，３７は、例えば樹脂製の不織布、発泡ウレタン等により形成されている。また、主吸着室１７内および副吸着室１８内におけるそれぞれの後側のフィルタ３７の後側（図１において下側）には、多孔板３８がそれぞれ積層状に設けられている。また、各多孔板３８と前記蓋部材１４との間には、コイルバネからなるバネ部材４０がそれぞれ介装されている。

主吸着室１７内および副吸着室１８内（詳しくは前側のフィルタ３６と後側のフィルタ３７との間の室内）には、粒状の吸着材４２がそれぞれ充填されている。吸着材４２としては、例えば粒状の活性炭を用いることができる。さらに、粒状の活性炭としては、破砕した活性炭（破砕炭）、粒状あるいは粉末状の活性炭をバインダと共に造粒した造粒炭等を用いることができる。

副吸着室１８内には、通電により発熱するヒータとしての第１ヒータ５０が配置されている。第１ヒータ５０は、四角形シート状に構成されており、副吸着室１８内（詳しくは前側のフィルタ３６と後側のフィルタ３７との間の室内）に、シート面を上下方向（図１において紙面表裏方向）に向けた状態で、副吸着室１８内の吸着材４２中に埋設した状態で配置されている。
また、主吸着室１７内にも、副吸着室１８内の第１ヒータ５０と同様の第２ヒータ６０が配置されている。第２ヒータ６０の全体構成及び配置は、上述の第１ヒータ５０と同様である。

次に、蒸発燃料処理装置１０を備えた蒸発燃料システムの作用について説明する（図１参照）。なお、蒸発燃料処理システムは、蒸発燃料処理装置１０、蒸発燃料通路２６、燃料タンク２７、パージ通路３０、吸気管３２、パージ弁３４等によって構成されている。
まず、車両のエンジン３１が停止している状態では、パージ弁３４が閉弁されており、燃料タンク２７等で発生した蒸発燃料が蒸発燃料通路２６及びタンクポート２２を介して主吸着室１７に導入される。導入された蒸発燃料は、主吸着室１７内の吸着材４２に吸着される。主吸着室１７内の吸着材４２に吸着されなかった蒸発燃料は、連通路２０を通り、副吸着室１８に導入され、副吸着室１８内の吸着材４２に吸着される。

一方、エンジン３１の運転中においては、ＥＣＵによりパージ弁３４が開弁されることで、蒸発燃料処理装置１０内に吸気負圧が作用する。これにともない、大気ポート２４から大気中の空気（新気）が副吸着室１８に導入される。副吸着室１８に導入された空気は、副吸着室１８内の吸着材４２から蒸発燃料を離脱させた後、連通路２０を介して主吸着室１７に導入され、主吸着室１７内の吸着材４２から蒸発燃料を離脱させる。そして、吸着材４２から離脱された蒸発燃料を含んだ空気は、パージ通路３０を介して吸気管３２に排出、すなわちパージされることにより、エンジン３１で燃焼処理される。

また、蒸発燃料の離脱時において、第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０の発熱体（不図示）に、ＥＣＵにより電源電圧が印加されることにより、発熱体が通電されると、第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０が発熱する。これにともない、第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０から発せられた熱は、周辺部の吸着材４２に放熱される。その熱によって、吸着材４２及び吸着材４２の表面に吸着されている蒸発燃料が加熱される。これにより、蒸発燃料の離脱時の吸熱反応による吸着材４２の温度低下が抑制されるため、離脱性能が向上されるとともに、吸着性能の早期回復を図ることができる。

図２に示すように、第１ヒータ５０は面状ヒータから成り、この面状ヒータは周知のものであり、図３（Ａ）に示されるように、面状ヒータとしての電気抵抗はパージエア（蒸発燃料の離脱のための空気）の流れの上流側から下流側に向けて順次小さくされている。また、この面状ヒータに図２に示されるように電圧を印加してジュール熱を発生させると、図３（Ｂ）に示されるように、面状ヒータの表面温度はパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次低くなるようにされている。
このような面状ヒータから成る第１ヒータ５０が図１のように副吸着室１８の吸着材４２に配置されている。このとき、電気抵抗値が高く設定された側が大気ポート２４に近い側となるように固定されている。
このため、吸着材４２の温度分布が大気ポート２４付近から蒸発燃料離脱時の空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるようにされ、第１ヒータ５０の消費電力を全体として増加させることなく、大気ポート２４付近の吸着材４２に蒸発燃料が残存することを抑制して、エンジンが停止して蒸発燃料の離脱が行われていない期間に、大気ポート２４付近の吸着材４２に吸着されていた蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することができる。
また、上記実施形態よれば、第１ヒータ５０として電気抵抗式ヒータを採用しているため、発熱量の分布を電気抵抗値の分布の調整により容易に行うことができる。また、１枚のヒータによって温度分布が徐変するヒータを容易に実現することができる。
第２ヒータ６０は、第１ヒータ５０と同様に電気抵抗がパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次小さくなるように構成されたものとしても良いが、電気抵抗がパージエアの流れの上流側から下流側まで一様になるように構成されても良い。
なお、第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０へのＥＣＵからの電源供給は、容器１２の外部に設けられたＥＣＵから容器１２の内部に設けられた第１ヒータ５０及び第２ヒータ６０に対して行われるため、電源供給のための電気配線が容器１２のいずれかの個所を貫通して行われる。貫通個所をどこにするかについては適宜選定される。

＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態としての第１ヒータ５１を示す。第２実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態における第１ヒータ５０に対応する第１ヒータ５１が、基板上に配線された発熱線によって構成され、その発熱線の配線密度をパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次低くなるようにした点である。このため、第２実施形態では、第１ヒータ５１に図４に示されるように発熱線に電圧を印加してジュール熱を発生させると、図３（Ｂ）と同様に、第１ヒータ５１の表面温度はパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次低くなる。第１ヒータ５１を容器１２内の副吸着室１８の吸着材４２に配置する際には、発熱線の配線密度の高い側が大気ポート２４に近い側となるように配置されている。その他の構成については、第２実施形態も第１実施形態と同一であるため、同一部分についての再度の説明は省略する。
第２実施形態によっても第１実施形態と同様に、副吸着室１８の吸着材４２の温度分布が大気ポート２４付近から蒸発燃料離脱時の空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるため、第１ヒータ５１の消費電力を全体として増加させることなく、大気ポート２４付近の吸着材４２に蒸発燃料が残存することを抑制して、エンジンが停止して蒸発燃料の離脱が行われていない期間に、大気ポート２４付近の吸着材４２に吸着されていた蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態としての第１ヒータ５２を示す。第３実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態における第１ヒータ５０に対応する第１ヒータ５２が、基板上に配線された発熱線によって構成され、その発熱線の断面積をパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次大きくなるようにした点である。このため、発熱線の電気抵抗は、図３（Ａ）と同様に、パージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次小さくなり、第１ヒータ５２に図５に示されるように発熱線に電圧を印加してジュール熱を発生させると、図３（Ｂ）と同様に、第１ヒータ５２の表面温度はパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次低くなる。第１ヒータ５２を容器１２内の副吸着室１８の吸着材４２に配置する際には、発熱線の断面積の小さい側が大気ポート２４に近い側となるように配置されている。その他の構成については、第３実施形態も第１実施形態と同一であるため、同一部分についての再度の説明は省略する。
第３実施形態によっても第１実施形態と同様に、副吸着室１８の吸着材４２の温度分布が大気ポート２４付近から蒸発燃料離脱時の空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるため、第１ヒータ５１の消費電力を全体として増加させることなく、大気ポート２４付近の吸着材４２に蒸発燃料が残存することを抑制して、エンジンが停止して蒸発燃料の離脱が行われていない期間に、大気ポート２４付近の吸着材４２に吸着されていた蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することができる。

＜第４実施形態＞
図６は本発明の第４実施形態としての第１ヒータ５３を示す。第４実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態における第１ヒータ５０に対応する第１ヒータ５３が、第１実施形態と同様に面状発熱体から構成され、しかも、この面状発熱体がパージエアの流れの方向に複数領域に分割され、各領域の面状発熱体が電源に対して互いに並列接続されている点である。ここで、各領域における面状発熱体の単位面積当りの電気抵抗値は均一とされ、各領域の各電極５３ａに挟まれた面積はパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次広くなるようにされている。つまり、図６のように、各領域間に配置された各電極５３ａ間の距離Ｌはパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次長くなるようにされている。
このため、第４実施形態では、図６に示されるように、第１ヒータ５３の各対向する電極５３ａ間に電圧を印加してジュール熱を発生させると、図３（Ｂ）と同様に、第１ヒータ５２の表面温度はパージエアの流れの上流側から下流側に向けて順次低くなる。第１ヒータ５３を容器１２内の副吸着室１８の吸着材４２に配置する際には、電極５３ａ間の距離Ｌの小さい側が大気ポート２４に近い側となるように配置されている。その他の構成については、第３実施形態も第１実施形態と同一であるため、同一部分についての再度の説明は省略する。
第４実施形態によっても第１実施形態と同様に、副吸着室１８の吸着材４２の温度分布が大気ポート２４付近から蒸発燃料離脱時の空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるため、第１ヒータ５３の消費電力を全体として増加させることなく、大気ポート２４付近の吸着材４２に蒸発燃料が残存することを抑制して、エンジンが停止して蒸発燃料の離脱が行われていない期間に、大気ポート２４付近の吸着材４２に吸着されていた蒸発燃料が大気中に放出されるのを抑制することができる。

本発明は、上記実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、
１．吸着材が２層以上に分割されているタイプにも、本発明は適用できる。
２．互いに発熱量の異なる複数のヒータを組合わせて温度分布が変化するヒータを構成しても良い。

１０ 蒸発燃料処理装置
１２ 容器
１３ 容器本体
１４ 蓋部材
１５ 隔壁
１７ 主吸着室
１８ 副吸着室
１９ 空間
２０ 連通路
２２ タンクポート
２３ パージポート
２４ 大気ポート（大気導入部）
２６ 蒸発燃料通路
２７ 燃料タンク
３０ パージ通路
３１ エンジン
３２ 吸気管
３３ スロットル弁
３４ パージ弁
３５ 仕切壁
３６ フィルタ
３７ フィルタ
３８ 多孔板
４０ バネ部材
４２ 吸着材
５０、５１、５２、５３ ヒータ
５３ａ 電極

Claims (2)

1. 容器内に収容された吸着材に蒸発燃料を吸着し、エンジン作動時に吸着された蒸発燃料を離脱させ、その離脱を促進するため吸着材を加熱するヒータを備えた蒸発燃料処理装置であって、
   前記ヒータにより加熱される吸着材の温度分布が、前記離脱時に前記容器内に空気を導入する前記容器の大気導入部付近から空気の流れの下流側へ向けて順次低くなるようにしたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１において、
   前記ヒータはジュール熱を発生させる電気抵抗式ヒータであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
   

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