JP2019108801A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関運転状態にかかわらずパージガスの流量を十分に確保可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】内燃機関の吸気通路に生じる吸気脈動に応答するポンプ作用を用いて、パージガスを吸気系へ供給する脈動ポンプ３０を備える。この脈動ポンプ３０は、吸入ポートＰ１に、第２容積室Ｖ２へのパージガスの流入を許容する吸入側逆止弁４１を有すると共に、排出ポートに、第２容積室Ｖ２からのパージガスの流出を許容する吐出側逆止弁４２を有する。そして、吸入側逆止弁４１は吸入ポートＰ１の内側縁部に、また、吐出側逆止弁４２は吐出ポートＰ２の外側縁部に、それぞれ薄板状の弁体４３の一端が固定され、各ポートＰ１、Ｐ２内外圧力差により弁体４３が湾曲状に弾性変形することで開弁する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料を処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

内燃機関、特にガソリンを燃料とする自動車用の内燃機関では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されることを抑制するため、蒸発燃料処理装置としてのキャニスタが一般的に用いられている。

しかしながら、例えば過給機を用いた自動車用の内燃機関のように、吸気系に負圧が発生し難い内燃機関では、当該吸気系の負圧を利用してキャニスタに吸着した蒸発燃料を脱離させ再生することが困難である。そこで、特許文献１には、過給機による過給圧を利用してエジェクタに負圧を発生させ、この負圧によってキャニスタのパージを行なう技術が記載されている。

特開２００７−３３２８５５号公報

しかしながら、上述したような過給圧を利用したエジェクタにより負圧を強制的に発生させる技術では、例えば過給圧が低い場合には十分な負圧を発生させることができず、パージガスの流量を十分に確保することが困難である。特に、過給機を用いてダウンサイジング化を図った内燃機関では、過給圧が比較的低く、また、エジェクタ自身の圧力損失やパージガスの流量を制御するパージ制御弁の圧力損失の影響により、パージガスの流量が不足し易い。また、一般的なエジェクタは、単純に加圧力に対して負圧を発生させる機構であるため、発生する負圧を十分に大きくすることは原理上困難である。

そこで、本発明では、過給圧や機関回転数等の機関運転状態にかかわらず、パージガスの流量を十分に確保することが可能な内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することを目的としている。

本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに一時的に吸着させ、上記キャニスタから脱離した蒸発燃料を含むパージガスを、内燃機関の吸気通路と連通するパージ通路を通じて内燃機関の吸気系へ供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

そして、上記内燃機関の吸気通路に生じる吸気脈動に応答するポンプ作用を用いて、上記パージガスを吸気系へ供給する脈動ポンプを備えることを特徴としている。この脈動ポンプは、第１容積室と、この第１容積室と上記吸気通路とを連通する連通路と、上記第１容積室を密閉する壁部の少なくとも一部を構成し、上記第１容積室の圧力変動に応答して変位する弾性体と、この弾性体を囲むように形成された第２容積室と、上記第２容積室の内部容積の増大に伴い、上記第２容積室内への上記パージガスを吸入する吸入ポートと、上記第２容積室の内部容積の減少に伴い、上記第２容積室内からの上記パージガスを排出する吐出ポートと、を有している。

この際、上記吸入ポートには、上記第２容積室内への上記パージガスの流入を許容する吸入側逆止弁が設けられ、上記排出ポートには、上記第２容積室からの上記パージガスの流出を許容する排出側逆止弁が設けられていることが好ましい。そして、上記吸入側逆止弁は、上記吸入ポートの内側縁部に弾性変形可能な薄板の一端が固定されていて、上記吸入ポートの内外の圧力差によって付勢されて上記薄板の他端側が内方へと湾曲状に弾性変形することで開弁することが好ましい。同様に、上記排出側逆止弁は、上記排出ポートの外側縁部に弾性変形可能な薄板の一端が固定されていて、上記吐出ポートの内外の圧力差によって付勢されて上記薄板の他端側が外方へと湾曲状に弾性変形することで開弁することが好ましい。

また、本発明の好ましい一の態様として、上記吸入側逆止弁及び上記吐出側逆止弁は、上記薄板により形成され、上記吸入ポート及び上記吐出ポートを開閉する弁体と、この弁体よりも厚い板材を湾曲形成してなり、上記弁体の開度を制限するストッパと、上記吸入ポート及び上記吐出ポートの開口縁部に設けられ、上記弁体及び上記ストッパの一端部を支持固定する固定部材と、によって構成されることが好ましい。

さらに、上記一態様において、上記吸入ポート及び上記吐出ポートの開口縁部には、それぞれ閉弁時に上記弁体と当接するシール部材が設けられていることが好ましい。

また、本発明の好ましい他の態様として、上記吐出ポートから吐出された空気は、筒状の吐出口から吐出され、この吐出口から吐出された空気は、上記吐出口の下流側に設けられたエジェクタに、作動流体として供給されることが好ましい。

さらに、かかる各態様において、上記エジェクタは、上記吐出ポートから吐出された空気が導入される入口ポートと、この入口ポートから導入された空気の加圧に供する絞り部と、この絞り部を通過する際のベンチュリ効果により発生する負圧に基づいて上記パージガスを吸引する負圧ポートと、この負圧ポートから吸引された上記パージガスを、上記空気と共に上記吸気通路へ排出する出口ポートと、を備え、上記入口ポートと上記絞り部は、上記吐出口に一体に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、内燃機関の運転中に不可避的に生じる吸気脈動を利用した脈動ポンプを用い、この脈動ポンプのポンプ作用を用いてパージガスを吸気系へ供給するようにしたため、パージガスの流量の確保が容易となる。これにより、例えばターボ過給機を備えた内燃機関のように、機関運転状態によっては吸気系に負圧が発生せず、当該負圧を利用したパージガスの流量の確保が難しい内燃機関であっても、パージガスの流量を十分に確保することができる。

また、本発明では、吸入ポート及び吐出ポートに、それぞれ内外圧力差が開閉作動に直接的に反映され得るリードバルブ型の吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁を設けたことから、当該各逆止弁における開閉の応答遅れや圧力損失を低減することが可能となる。これにより、脈動ポンプの脈動追従性が向上し、ポンプ圧力が効率的に負圧に変換される結果、より十分な流量のパージガスを吸気系へと供給することができる。

また、本発明に係る吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁は、弁体単体で構成するのではなく、弁体と、該弁体の開度を規制するストッパとで構成したことから、弁体をより薄く形成することが可能となり、当該逆止弁の開閉応答性を向上させることができる。一方、ストッパについては、弁体よりも厚く形成することで十分な剛性が確保される結果、逆止弁の耐久性を向上させることができる。

また、本発明に係る吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁では、吸入ポート及び吐出ポートに、閉弁時に弁体と当接するシール部材を設けたことで、逆止弁における閉弁時の密閉性を向上させ、作動ガスの逆流（漏れ）をより効果的に抑制することができる。

また、本発明では、脈動ポンプの吐出口と、エジェクタの入力ポート及び絞り部とを一体に構成したことから、脈動ポンプとエジェクタとの間の通路を省略することが可能となる。これにより、蒸発燃料処理装置としての構造の簡素化が図れることは勿論、作動ガスの流路の短縮化を図ることができる。その結果、脈動ポンプからエジェクタへと作動ガスをより効率的に搬送可能となり、ポンプ圧力をより一層効率的に負圧に変換することができる。

本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を簡略的に表した構成図である。 本発明の第１実施形態であって、図１に示す脈動ポンプの一態様を表した脈動ポンプの分解斜視図である。 図２に示す脈動ポンプの縦断面図である。 図３に示す吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁の拡大断面図を示し、（ａ）は吸入側逆止弁が開弁した状態、（ｂ）は吐出側逆止弁が開弁した状態を表したものである。 吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁の構成違いによる脈動ポンプの圧力及びエジェクタの入力圧力を比較したグラフであって、（ａ）はいわゆるスプリングディスク型の逆止弁による試験結果、（ｂ）は図４に示すいわゆるリードバルブ型の逆止弁による試験結果を示す。 本発明の第２実施形態であって、図１に示す脈動ポンプの他の態様を表した脈動ポンプの斜視図である。 図６に示す脈動ポンプの縦断面図である。

以下に、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置の各実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、下記の各実施形態では、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を、自然吸気型の内燃機関に適用したものを示している。

〔第１実施形態〕
図１〜図５は、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置の第１実施形態を示し、図１は、本発明に係る内燃機関の蒸発燃料処理装置を簡略的に表した構成図である。

内燃機関１のピストン２の上方に画成される燃焼室３には、吸気弁５を介して吸気通路４と、排気弁７を介して排気通路６とが接続し、かつ燃料噴射弁８が配置されている。排気通路６には消音用のマフラー９が設けられている。吸気通路４には、吸入空気量を調整するスロットル弁１１が設けられると共に、このスロットル弁１１よりも上流側に、異物や粉塵を除去するためのエアクリーナ１２が設けられている。

蒸発燃料処理装置の要部をなすキャニスタ１４は、周知のように、内部に活性炭に代表される吸着剤が充填される缶状をなし、燃料タンク１５に接続するベーパ通路１６と、吸気系に接続するパージ通路１７と、大気に開放する大気通路１８と、が設けられている。

機関停止時には、燃料タンク１５内で発生する蒸発燃料がベーパ通路１６を通してキャニスタ１４内に導入され、当該蒸発燃料が吸着剤に吸着され、当該蒸発燃料が除去された後のクリーンな空気が大気通路１８を通して大気に排出される。一方、機関運転中には、吸気系で発生する負圧の吸引作用により大気通路１８を通してキャニスタ１４内に大気が供給され、この大気の流れによりキャニスタ１４内の吸着剤から脱離した蒸発燃料を含むパージガスが、パージ通路１７を通して内燃機関１の吸気系へと供給され、吸気通路４を通して内燃機関１の燃焼室３へと送られて燃焼・除去されることにより、キャニスタ１４の再生が行なわれる。

パージ通路１７は、キャニスタ１４から吸気系へパージガスを戻す通路であり、一端がキャニスタ１４に接続され、他端がスロットル弁１１よりも下流側の吸気通路４に接続されている。このパージ通路１７には、パージガスの流量を調整する電磁弁であるパージ制御弁１９が設けられている。このパージ制御弁１９の動作は、上記のスロットル弁１１と同様、図示せぬ制御部によって機関運転状態に応じて制御される。

また、パージ通路１７は、途中で分岐し、パージガスを搬送するエジェクタ２０の負圧ポート２１に接続されている。このエジェクタ２０は、周知のように、入口ポート２２から出口ポート２３へ向かう作動ガスとしての空気（以下、単に「作動ガス」と略称する。）の流路の途中に、流路断面積が絞られた絞り部２４が設けられていて、作動ガスが絞り部２４を通過する際に発生する負圧によって、負圧ポート２１よりパージガスを吸引し、出口ポート２３を経由して当該パージガスを吸気通路４へ供給・搬送するように構成されている。

かかるエジェクタ２０の入口ポート２２へ加圧した作動ガスを供給するポンプとして、本実施形態の要部をなす脈動ポンプ３０が用いられている。この脈動ポンプ３０は、内燃機関１の運転中に吸気通路４内に不可避的に発生する吸気脈動に応答するポンプ作用を利用したものである。

図２は、脈動ポンプ３０を主要な構成部品で分解してなる分解斜視図を示し、図３は、脈動ポンプ３０を吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２を通過するように切断した縦断面図を示している。

図２、図３に示すように、脈動ポンプ３０は、缶状をなすケース３１を有し、このケース３１は、一端が開口するほぼ有底円筒状に形成された合成樹脂製のケース本体３２と、このケース本体３２の開口端を閉塞するように、この開口端に接合される合成樹脂製のロワケース３３と、ケース本体３２の他端部（後述するポート構成部３７）を包囲するように、この他端部に取り付けられる合成樹脂製のアッパーケース３４と、により構成される。

ケース３１は、ゴム製の弾性体４０を囲むように、内部に当該弾性体４０を収容している。この弾性体４０は、基端が開口すると共に先端が閉塞された有底円筒状をなし、その周壁が軸方向（図３の上下方向）に変位可能なように蛇腹状に屈曲形成されている。また、弾性体４０の基端には、径方向の外側へ延在するフランジ部４０ａが設けられていて、このフランジ部４０ａが、ロワケース３３と、ケース本体３２の開口部内周縁に突設された突条３２ａとの間に挟持されることで、弾性体４０がケース３１に保持されている。

そして、かかる弾性体４０の壁部によって、当該弾性体４０の内側の第１容積室Ｖ１が密閉されていて、これにより、ケース３１の内部空間が、弾性体４０の内側の第１容積室Ｖ１と、弾性体４０の外側であって当該弾性体４０とケース３１の間に形成される第２容積室Ｖ２と、に気密に区画されている。

ロワケース３３の中央部には、円筒状の連通管３５が形成され、この連通管３５を貫通する連通路３６によって、第１容積室Ｖ１と図示外の吸気通路（具体的には、図１に示すエアクリーナ１２よりも下流側で、かつスロットル弁１１よりも上流側の吸気通路４）とが連通されている。

ケース本体３２の他端部を構成する端壁３２ｂには、一端が開口すると共に他端が閉塞されてなるほぼ有底角筒状をなすポート構成部３７が膨出形成されている。このポート構成部３７は、横断面ほぼ長方形状を呈し、かかる長方形の長辺部に相当する比較的幅広に形成された１対の対向側壁である第１側壁３７ａ及び第２側壁３７ｂと、上記長方形の短辺部に相当する比較的幅狭の１対の対向側面である第３側壁３７ｃ及び第４側壁３７ｄと、当該ポート構成部３７の他端部を構成する端壁３７ｅと、を有する。

この第１〜第４側壁３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、ケース本体３２の端壁３２ｂ側に向かってポート構成部３７の横断面積が徐々に拡大する傾斜状（テーパ状）に形成されている。そして、第１側壁３７ａには、作動ガスのケース本体３２内への吸入に供する吸入ポートＰ１が形成されると共に、第２側壁３７ｂには、作動ガスのケース本体３２外への吐出に供する吐出ポートＰ２が開口形成されている。なお、吸入ポートＰ１及び吐出ポートＰ２は、少なくとも１８０ｍｍ²以上の開口面積に設定されることが望ましい。これにより、当該吸入ポートＰ１及び吐出ポートＰ２における圧力損失が低減され、後述する吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２の効果を有効に発揮させることができる。

吸入ポートＰ１には、第１側壁３７ａの内側面に、作動ガスのケース本体３２内への流入を許容し、かつケース本体３２外への流出を規制する吸入側逆止弁４１が設けられている。同様に、吐出ポートＰ２には、第１側壁３７ａの外側面に、作動ガスのケース本体３２外への流出を許容し、かつケース本体３２内への流入を規制する吐出側逆止弁４２が設けられている。

吸入側逆止弁４１は、いわゆるリード式バルブであって、吸入ポートＰ１を開閉する板状の弁体４３と、この弁体４３の開度を制限するストッパ４４と、吸入ポートＰ１の開口縁部に設けられ、閉弁時に弁体４３と弾接するゴム製のシール部材４５と、を備える。弁体４３とストッパ４４は、固定部材であるスクリュ４６によって、第１側壁３７ａの内側面に共締め固定されている。

弁体４３は、例えばステンレスやカーボンファイバーなど比較的耐久性に優れた材料によって形成され、吸入ポートＰ１の内外圧力差により弾性変形可能な０．０５〜０．１０ｍｍ程度の厚さを有する平面視ほぼ長方形状の薄板により構成される。より具体的には、この弁体４３は、およそ２００Ｈｚ以下で共振しない形状・寸法であることが望ましい。そして、弁体４３は、ストッパ４４と共に、長手方向の一端がスクリュ４６によって支持固定されていて、この一端を支点として、吸入ポートＰ１の内外圧力差によって付勢され、他端側が弓なりに反り返るかたちで湾曲状に弾性変形し、当該他端側（外側面４３ａ）がシール部材４５から離間することによって開弁する。

ストッパ４４は、弁体４３よりも厚く、剛性の高い金属板を弓なりに湾曲形成してなるもので、その湾曲の程度は、弁体４３の最大開度に相当する湾曲量に設定されている。すなわち、弁体４３の内側面４３ｂがストッパ４４に当接することで、弁体４３のそれ以上の弾性変形が規制され、当該弁体４３の破損が防止されている。

シール部材４５は、断面コ字形状を呈し、吸入ポートＰ１の開口縁部を挟み込むように嵌着され、当該吸入ポートＰ１の開口縁部に沿って全周に設けられている。また、このシール部材４５は、弁体４３との対向部が断面ほぼ円弧状に形成されていて、当該弁体４３と線接触可能に構成されている。

吐出側逆止弁４２は、吸入側逆止弁４１と同様の構成を有するリード式バルブにより構成され、吐出ポートＰ２を開閉する板状の弁体４３と、この弁体４３の開度を制限するストッパ４４と、吐出ポートＰ２の開口縁部に設けられ、閉弁時に弁体４３と弾接するゴム製のシール部材４５と、を備える。弁体４３とストッパ４４は、固定部材であるスクリュ４６によって、第２側壁３７ｂの外側面に共締め固定されている。なお、弁体４３、ストッパ４４及びシール部材４５については、上記吸入側逆止弁４１と同じであるため、便宜上、吸入側逆止弁４１と同じ符号を付すことにより、具体的な説明を省略する。

アッパーケース３４は、一端が開口すると共に他端が閉塞されたほぼ有底円筒状に形成されていて、ケース本体３２のポート構成部３７を内部に収容するかたちで、当該ケース本体３２の端壁３２ｂに取り付けられている。具体的には、このアッパーケース３４は、一端開口縁に、径方向の外側に延在するフランジ部３４ａが周方向に沿って設けられていて、このフランジ部３４ａを介してケース本体３２の端壁３２ｂに溶着されている。

また、アッパーケース３４には、端壁３４ｂの内側面に、ポート構成部３７の端壁３７ｅに接続される一連の接続突起部３４ｃが径方向に沿って延設されていて、この接続突起部３４ｃがポート構成部３７の端壁３７ｅに溶着されて接続されることで、ポート構成部３７とアッパーケース３４との間の内部空間が、図３の右側の吸入側領域Ａ１と、図３の左側の吐出側領域Ａ２と、に仕切られている。

また、アッパーケース３４の端壁３４ｂには、吸入側領域Ａ１に相当する領域であって、かつ吸入ポートＰ１に臨む位置に、作動ガスの吸入に供する吸入口３８が設けられると共に、吐出側領域Ａ２に相当する領域であって、かつ吐出ポートＰ２に臨む位置に、作動ガスの吐出に供する吐出口３９が設けられている。

吸入口３８及び吐出口３９は、いずれも筒状を呈し、アッパーケース３４の端壁３４ｂから外方へと延設されている。そして、吸入口３８は、図１に示す吸気通路４（より詳しくは、エアクリーナ１２よりも下流側で、かつスロットル弁１１よりも上流側の吸気通路４）に接続されると共に、吐出口３９は、図１に示すエジェクタ２０の入口ポート２２に接続されている。

上記の構成により、内燃機関の運転中において、スロットル弁１１の下流側に負圧が発生している運転条件下では、パージ通路１７を通してスロットル弁１１の下流側の吸気通路４へパージガスが供給され、その流量はパージ制御弁１９により制御される。

また、内燃機関の運転中には、吸気通路４内に不可避的に吸気脈動が発生しており、この吸気脈動は、連通路３６を介して吸気通路４と連通する第１容積室Ｖ１にも影響する。具体的には、吸気脈動に伴う第１容積室Ｖ１の圧力変動に伴い、この第１容積室Ｖ１を画成する弾性体４０が軸方向に伸縮変位し、この弾性体４０の伸縮変位に伴い、ケース３１内の第２容積室Ｖ２の圧力が変動する。これにより、吸入ポートＰ１（吸入側逆止弁４１）を介して吸入口３８から第２容積室Ｖ２に作動ガスが流入すると共に、吐出ポートＰ２（吐出側逆止弁４２）を介して第２容積室Ｖ２から吐出口３９へ作動ガスが吐出される。

そして、吐出口３９より吐出された作動ガスは、エジェクタ２０の入口ポート２２へと導入されて、加圧される。このような脈動ポンプ３０のポンプ作用によって、エジェクタ２０における入口ポート２２と出口ポート２３に差圧が生じる。この差圧により、入口ポート２２から出口ポート２３へと作動ガスが流れ、絞り部２４を通過する際のベンチュリ効果によって圧力が低下して負圧が発生し、この負圧により負圧ポート２１を介してパージガスが吸引され、出口ポート２３を介して吸気通路４へと搬送・供給される。

こうして、パージ通路１７から分岐し、エジェクタ２０の負圧ポート２１及び出口ポート２３を経由して吸気通路４へと搬送される一連のパージガスの通路が、上記パージ通路１７を通してスロットル弁１１の下流側へ搬送されるメインのパージラインＬ１とは別に、パージガスを吸気系へ搬送する脈動パージラインＬ２を構成している。

以上のように、本実施形態では、吸気脈動を利用した脈動ポンプ３０を用いてパージガスを吸気系へ搬送するように構成していることから、例えばスロットル弁１１の下流側の負圧が小さく、パージ通路１７を通してスロットル弁１１の下流側にパージガスを十分に供給することが困難な運転条件下であっても、パージガスの流量を十分に確保することが可能である。したがって、例えば過給機を用いた内燃機関や、可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な内燃機関のように、スロットル弁１１の下流側の負圧が小さい内燃機関においても、十分なパージ流量を確保することが可能となる。

図４は、図３に示す吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２を拡大して表示した図３の拡大断面図を示し、（ａ）は吸入側逆止弁４１が開弁した状態、（ｂ）は吐出側逆止弁４２が開弁した状態を示している。

図４（ａ）に示すように、第２容積室Ｖ２の圧力変動により、ケース３１の外部に対して第２容積室Ｖ２の内部圧力が相対的に小さくなる負圧状態では、吸入側逆止弁４１が開弁し、吐出側逆止弁４２は閉弁した状態となる。具体的には、上記圧力差により、吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２の各弁体４３が内方へ付勢される結果、吸入側逆止弁４１の弁体４３は、内側面４３ｂがストッパ４４に当接するまで内方へ弓なりに弾性変形し、外側面４３ａがシール部材４５から離間する一方、吐出側逆止弁４２の弁体４３は、内方へと押圧されて、内側面４３ｂがシール部材４５に弾接した状態となる。

他方、図４（ｂ）に示すように、第２容積室Ｖ２の圧力変動により、ケース３１の外部に対して第２容積室Ｖ２の内部圧力が相対的に大きくなる正圧状態では、吸入側逆止弁４１が閉弁し、吐出側逆止弁４２は開弁した状態となる。具体的には、上記圧力差により、吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２の各弁体４３が外方へ付勢される結果、吸入側逆止弁４１の弁体４３は、外方へと押圧されて、外側面４３ａがシール部材４５に弾接した状態となる一方、吐出側逆止弁４２の弁体４３は、外側面４３ａがストッパ４４に当接するまで外方へ弓なりに弾性変形し、内側面４３ｂがシール部材４５から離間する。

図５は、吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁の構成違いによる脈動ポンプの圧力及びエジェクタの入力圧力を比較したグラフであって、（ａ）は、弁体をスプリングにより閉弁方向へ付勢してなる、いわゆるスプリングディスク型の逆止弁による試験結果を示し、（ｂ）は、本実施形態に係るいわゆるリードバルブ型の逆止弁の試験結果を示している。また、各図中において、実線は、脈動ポンプに発生したポンプ圧力を示し、破線は、エジェクタ２０の入口ポート２２に入力されたエジェクタ入力圧力を示している。

前記吸気脈動は、高周波かつ低圧に発生するため、図５（ａ）に示すような、いわゆるスプリングディスク型の逆止弁では、脈動圧力に追従できずに、ポンプ圧力（実線）の位相とエジェクタ入力圧力（破線）の位相がずれる、応答遅れを招来してしまう。また、このような応答遅れにより、弁の開閉時に圧力が干渉してしまう結果、ポンプ圧力（実線）に対してエジェクタ入力圧力（破線）が相対的に小さくなる、圧力損失を招来してしまう。これにより、エジェクタに十分な圧力を印加できず、キャニスタへの負圧の発生が不十分となってしまうおそれがあった。

一方、図５（ｂ）に示す、本実施形態に係る上記吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２のような、いわゆるリードバルブ型の逆止弁では、上記スプリングディスク型の逆止弁と比べて、内外圧力差がより直接的に開閉作動へと反映されることになるため、脈動圧力に追従可能となる結果、ポンプ圧力（実線）の位相とエジェクタ入力圧力（破線）の位相をほぼ一致させることができ、応答遅れを抑制することができる。また、応答遅れが抑制され、弁の開閉時における圧力の干渉が低減される結果、ポンプ圧力（実線）の正圧値とエジェクタ入力圧力（破線）の正圧値とをほぼ同圧とすることが可能となり、圧力損失についても抑制することができる。

以上のように、本実施形態では、吸入ポートＰ１及び吐出ポートＰ２に、それぞれ内外圧力差が開閉作動により直接的に反映され得るリードバルブ型の吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２を設けたことから、当該各逆止弁４１、４２における開閉の応答遅れや圧力損失を低減することが可能となる。これにより、脈動ポンプ３０の脈動追従性が向上し、ポンプ圧力が効率的に負圧に変換される結果、より十分な流量のパージガスを吸気系へと供給することができる。

また、上記吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２は、弁体４３単体で構成するのではなく、弁体４３と、該弁体４３の開度を規制するストッパとで構成したことから、弁体４３をより薄く形成することが可能となり、当該各逆止弁４１、４２の開閉応答性を向上させることができる。一方、ストッパ４４については、弁体４３よりも厚く形成することで十分な剛性が確保される結果、各逆止弁４１、４２の耐久性を向上させることができる。

さらに、上記吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２では、吸入ポートＰ１及び吐出ポートＰ２に、閉弁時に弁体４３と当接するシール部材４５を設けたことから、当該各逆止弁４１、４２における閉弁時の密閉性を向上させ、作動ガスの逆流（漏れ）をより効果的に抑制することができる。

以下に説明する実施形態では、既述した実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、重複する説明を適宜省略し、既述した実施形態と異なる部分について主に説明する。

〔第２実施形態〕
図６、図７は、本発明の第２実施形態を示している。図６は、図１に示す脈動ポンプ３０の他の態様を表した脈動ポンプ３０の斜視図を示している。また、図７は、図６に示す脈動ポンプ３０の縦断面図を示している。

図６、図７に示すように、本実施形態では、上記第１実施形態に対し、脈動ポンプ３０とエジェクタ２０とを一体化したもので、脈動ポンプ３０の吐出口３９が、エジェクタ２０の入口ポート２２と一体に構成されている。すなわち、本実施形態では、当該吐出口３９の基端側が、上記入口ポート２２として構成され、この入口ポート２２の先端部に、内径が漸次縮小する上記絞り部２４が設けられている。

また、脈動ポンプ３０とエジェクタ２０との一体化に伴い、アッパーケース３４の端壁３４ｂの外側部には、入口ポート２２と絞り部２４とを構成する吐出口３９を包囲するように、ほぼ筒状をなす合成樹脂製のエジェクタ本体４７が取り付けられている。なお、このエジェクタ本体４７は、一端開口縁に、径方向の外側に延在するフランジ部４７ａが周方向に沿って設けられていて、このフランジ部４７ａを介してアッパーケース３４の端壁３４ｂに溶着されている。

また、エジェクタ本体４７は、図７に示すように、吐出口３９とオーバーラップする基端側の側部に、パージガスの吸引に供するほぼ筒状の上記負圧ポート２１が、径方向に沿って延設されると共に、先端側に、負圧ポート２１から吸引されたパージガスを作動ガスと共に図示外の吸気通路へ排出するほぼ筒状の上記出口ポート２３が、軸方向に沿って延設されている。

また、本実施形態では、脈動ポンプ３０のロワケース３３が省略されていて、脈動ポンプ３０が、図１に示すエアクリーナ１２のケーシングに直接取り付けられている。この場合、図７に示すように、上記連通管３５が省略され、上記連通路３６が、エアクリーナ１２のケーシングに開口形成されている。これにより、蒸発燃料処理装置の部品点数を削減でき、当該装置の簡素化及び製造コストの低廉化を図ることができる。

以上のように、本実施形態では、脈動ポンプ３０とエジェクタ２０とを一体化、すなわち脈動ポンプ３０の吐出口３９と、エジェクタ２０の入口ポート２２及び絞り部２４とを一体化したことにより、脈動ポンプ３０とエジェクタ２０との間の通路を省略することが可能となる。これにより、蒸発燃料処理装置としての構造の簡素化が図れることは勿論、作動ガスの流路の短縮化を図ることができる。その結果、脈動ポンプ３０からエジェクタ２０へと作動ガスをより効率的に搬送することが可能となり、ポンプ圧力をより一層効率的に負圧に変換することができる。

以上のように、本発明を具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更を含むものである。例えば、第１容積室Ｖ１の圧力変動に応答して変位する弾性体４０は、必ずしも第１容積室Ｖ１を密閉する壁部の全てを構成する必要はなく、少なくとも一部を構成するものであれば良い。

また、上記実施形態では、簡易的に、脈動パージラインＬ２には逆止弁やパージ制御弁（電磁弁）を設けていないが、当該脈動パージラインＬ２にも、逆流を防止する逆止弁や流量を調整するパージ制御弁（電磁弁）を設けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、吸入側逆止弁４１及び吐出側逆止弁４２にストッパ４４及びシール部材４５を設けた態様を例示して説明したが、当該各逆止弁４１、４２においてストッパ４４及びシール部材４５は必須の構成ではなく、当該ストッパ４４及びシール部材４５については、蒸発燃料処理装置の仕様や製造コスト等に応じて、適宜省略することが可能である。

１…内燃機関
４…吸気通路
１４…キャニスタ
１５…燃料タンク
１６…ベーパ通路
１７…パージ通路
２０…エジェクタ
２１…負圧ポート
２２…入口ポート
２３…出口ポート
２４…絞り部
３０…脈動ポンプ
３６…連通路
４０…弾性体
４１…吸入側逆止弁
４２…吐出側逆止弁
Ｖ１…第１容積室
Ｖ２…第２容積室
Ｐ１…吸入ポート
Ｐ２…吐出ポート

Claims (5)

1. 燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに一時的に吸着させ、上記キャニスタから脱離した蒸発燃料を含むパージガスを、内燃機関の吸気通路と連通するパージ通路を通じて内燃機関の吸気系へ供給する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
   上記内燃機関の吸気通路に生じる吸気脈動に応答するポンプ作用を用いて、上記パージガスを吸気系へ供給する脈動ポンプを備え、
   この脈動ポンプは、
   第１容積室と、
   この第１容積室と上記吸気通路とを連通する連通路と、
   上記第１容積室を密閉する壁部の少なくとも一部を構成し、上記第１容積室の圧力変動に応答して変位する弾性体と、
   この弾性体を囲むように形成された第２容積室と、
   上記第２容積室の内部容積の増大に伴い、上記第２容積室内への上記パージガスを吸入する吸入ポートと、
   上記第２容積室の内部容積の減少に伴い、上記第２容積室内からの上記パージガスを排出する吐出ポートと、
   上記吸入ポートの内側縁部に弾性変形可能な薄板の一端が支持され、上記吸入ポートの内外の圧力差によって付勢されて上記薄板の他端側が内方へと湾曲状に弾性変形することで開弁し、上記第２容積室内への上記パージガスの流入を許容する吸入側逆止弁と、
   上記吐出ポートの外側縁部に弾性変形可能な薄板の一端が支持され、上記吐出ポートの内外の圧力差によって付勢されて上記薄板の他端側が外方へと湾曲状に弾性変形することで開弁し、上記第２容積室からの上記パージガスの流出を許容する吐出側逆止弁と、
   を有することを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 上記吸入側逆止弁及び上記吐出側逆止弁は、
   上記薄板により形成され、上記吸入ポート及び上記吐出ポートを開閉する弁体と、
   この弁体よりも厚い板材を湾曲形成してなり、上記弁体の開度を制限するストッパと、
   上記吸入ポート及び上記吐出ポートの開口縁部に設けられ、上記弁体及び上記ストッパの一端部を支持固定する固定部材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
3. 上記吸入ポート及び上記吐出ポートの開口縁部には、それぞれ閉弁時に上記弁体と当接するシール部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
4. 上記吐出ポートから吐出された空気は、筒状の吐出口から吐出され、
   この吐出口から吐出された空気は、上記吐出口の下流側に設けられたエジェクタに、作動流体として供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。
5. 上記エジェクタは、
   上記吐出ポートから吐出された空気が導入される入口ポートと、
   この入口ポートから導入された空気の加圧に供する絞り部と、
   この絞り部を通過する際のベンチュリ効果により発生する負圧に基づいて上記パージガスを吸引する負圧ポートと、
   この負圧ポートから吸引された上記パージガスを、上記空気と共に上記吸気通路へ排出する出口ポートと、
   を備え、
   上記入口ポートと上記絞り部は、上記吐出口に一体に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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