JP2813124B2 - 燃料蒸気捕集装置 - Google Patents

燃料蒸気捕集装置

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    • F02M25/08Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等において機関
停止時に燃料タンク等から発生する燃料蒸気、すなわち
HC成分の蒸気を吸着剤で捕集し、これを機関稼働時の
吸気負圧を利用して吸着剤からパージさせ、吸気系に吸
入させる燃料蒸気捕集装置に関する。
【0002】
【従来の技術】 図は、特開昭63−117155号
公報に記載された従来の燃料蒸気捕集装置の機器系統図
である。
【0003】キャニスタ14には、燃料蒸気中の主とし
て高沸点HCを吸着する高沸点HC用吸着剤16が収容
され、キャニスタ15には、主として低沸点HCを吸着
する低沸点HC用吸着剤17がそれぞれ収容されてい
る。高沸点HC吸着用のキャニスタ14には、燃料タン
ク11の上部空間から燃料蒸気通路18を通して燃料蒸
気が導かれ、フロート室12から燃料蒸気通路19を通
して燃料蒸気が導かれる。燃料蒸気通路19には電磁弁
VL1 が設けられている。
【0004】キャニスタ14およびキャニスタ15は、
燃料蒸気通路21により直列的に接続されており、キャ
ニスタ14の吸着剤16を通過した燃料蒸気がキャニス
タ15の吸着剤17へと送られるようになっている。燃
料蒸気通路21には電磁弁VL2 が設けられている。各
キャニスタ14、15の、燃料蒸気通路18、19、2
1が接続されているのと反対側には、それぞれパージ時
にエア(大気)を導入する大気導入通路23、24が接
続されている。大気導入通路23には電磁弁VL5 が設
けられている。
【0005】キャニスタ14、15には、それぞれ燃料
蒸気パージ通路26、27が別々に並列に接続されてお
り、各燃料蒸気パージ通路26、27は、共通の燃料蒸
気パージ通路28に合流された後、吸気通路(吸気系)
13に接続されている。この燃料蒸気パージ経路28に
は、燃料蒸気パージ通路26、27の合流点に、3方弁
から成る電磁弁VL4 が設けられており、合流前の燃料
蒸気パージ通路26には電磁弁VL3 が設けられてい
る。なお、図における破線の矢印は燃料蒸気のパージの
際の流れを示し、実線は吸着の際の流れを示している。
【0006】このように構成された燃料蒸気捕集装置に
おいては、エンジン停止時に燃料蒸気がキャニスタ1
4、つづいてキャニスタ15に導かれ、エンジン始動後
には、電磁弁VL5 、VL4 、VL3 を切り換えること
により、パージ対象をキャニスタ14とキャニスタ15
とに交互に切り換え、それぞれから高沸点HCおよび低
沸点HCが吸気系13への吸入エアの流れを利用してパ
ージされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、各キャニスタ14、15によるパージが交互に行わ
れるが、エンジン始動時には、それまでに蒸発した多量
の燃料蒸気が各キャニスタに吸着されている。
【0008】 図は、このように多量の燃料蒸気が吸
着されたキャニスタをパージする際の、大気導入通路か
ら導入されて各キャニスタを通過した空気の総量(横
軸)と、キャニスタからパージされる燃料量(縦軸)と
の関係を示した図である。ここで、パージ空気量はパー
ジ時間に比例すると考えられることから、パージ燃料量
はパージ時間と共に指数関数的に減少する、換言すれ
ば、パージ開始直後は多量の燃料蒸気が一気にパージさ
れることになる。
【0009】このため、上記した従来技術でのパージ開
始時には、いずれのキャニスタ14、15からも多量の
燃料蒸気がパージされることになる。多量の燃料蒸気が
一気にパージされると、空燃比がオーバーリッチとなっ
てドライバビリティ等に悪影響を及ぼしてしまう。
【0010】一方、パージ開始から時間が経過し、キャ
ニスタに吸着された燃料蒸気が減少したときには少量づ
つしかパージが行われないので、パージ完了までに長時
間を要してしまうという問題があった。すなわち、エン
ジン始動直後はパージ燃料量が多くなってしまう一方、
その後はパージ燃料量が少なくなるために素早いパージ
ができないという問題があった。
【0011】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、空燃比を良好に保ちながら素早いパージを
可能にした燃料蒸気捕集装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、機関停止時に燃料蒸気を吸着する
複数のキャニスタと、前記複数のキャニスタからパージ
対象のキャニスタを選択する選択手段と、選択されたキ
ャニスタをパージするパージ手段とを具備し、前記選択
手段はパージ対象のキャニスタを段階的に追加し、最終
的に全てのキャニスタを選択するようにした点に特徴が
ある。
【0013】
【作用】上記した構成によれば、各キャニスタに燃料蒸
気が多量に吸着されており、各キャニスタから多量の燃
料蒸気がパージされ得るパージ初期には、一部のキャニ
スタに吸着された燃料蒸気のみが選択的にパージされる
ので、実質上、燃料蒸気は少量づつパージされることに
なる。このため、内燃機関に高濃度の燃料蒸気が供給さ
れてしまうことがなく、空燃比がオーバーリッチになる
ことがない。
【0014】また、各キャニスタに吸着されている燃料
蒸気が減少するにつれてパージ対象のキャニスタが段階
的に増え、各キャニスタから多量の燃料蒸気がパージさ
れ得ない状態になると、最終的には全てのキャニスタに
吸着された燃料蒸気が同時にパージされる。このため、
ある程度以上のパージ燃料量を確保することができ、短
時間でのパ−ジが可能になる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例である燃料蒸気
捕集装置の機器系統図である。
【0016】 同図において、キャニスタ30は、隔壁
で仕切られたつのキャニスタ室30a、30b、30
から成り、それぞれに吸着剤が収容されている。キャ
ニスタ室30の上部空間には、燃料タンク11の上部
空間から燃料蒸気通路41を通して燃料蒸気が導かれ、
フロート室12からは燃料蒸気通路42を通して燃料蒸
気が導かれる。また、吸着された燃料蒸気は燃料蒸気パ
ージ通路44を通して吸気系13に導かれる。
【0017】 燃料蒸気通路41、42および燃料蒸気
パージ通路44には、それぞれ二方弁VL13および電
磁弁VL12、VL11が設けられている。なお、電子
燃料噴射制御方式の場合にはフロート室12が不要とな
るので、燃料蒸気は燃料タンク11からのみ導かれる。
また、キャニスタ室30aの部空間には、パージ時に
エア(大気)を導入する大気導入通路51が接続されて
いる。
【0018】 キャニスタ室30aと30bとは連通管
31aで接続し、キャニスタ室30bと30cとは連通
管31bで接続することにより、3つのキャニスタ室3
0a、30b、30cを直列的に接続してキャニスタ列
を構成している。 連通管31は、電磁弁VL14お
よび燃料蒸気パージ通路43を通して吸気系13に導か
れる。各電磁弁VL11、VL12、VL14はコント
ロールユニット(ECU)100に接続されており、E
CU100からの指令に基づいて開閉される。
【0019】 このような構成において、図2のタイミ
ングチャートに示したように、時刻t0でエンジンが始
動されて暖気が完了すると、ECU100は電磁弁VL
11およびVL12を閉じる一方で電磁弁VL14を開
く。この結果、吸気系13による負圧が燃料蒸気パージ
通路43を介してキャニスタ室30a、30bに作用す
る。このとき、二方弁VL13はキャニスタ側の負圧で
は開弁しない構造となっていることから、パージ用空気
は大気導入通路51のみから導入される。この結果、キ
ャニスタ室30a内部に収容された吸着剤のみがパージ
され、その燃料蒸気Gaが燃料蒸気パージ通路43を介
して吸気系13へ供給されるECU100は、前記時
刻t0から所定時間が経過して時刻t1になったことを
検出すると、閉状態の電磁弁VL11を開くと共に開状
態の電磁弁VL14を閉じる。この結果、燃料蒸気パー
ジ通路44を通じてキャニスタ30に負圧が生じ、大
気導入通路51から導入された空気によりキャニスタ室
30a、30bおよび30c内でパージが行われ、各キ
ャニスタ室でパージされた燃料蒸気Ga、Gb、Gc
燃料蒸気パージ通路44を通して吸気系13へ供給され
る。
【0020】なお、前記所定時間(t1 −t0 )は、各
キャニスタからパージされる燃料蒸気が予定量まで減少
するのに要する時間で、予め実験的、経験的に求めた値
に設定されている。また、この燃料蒸気パージ通路の切
り換えは、上記のように所定時間に基づいて行うのみな
らず、燃料蒸気パージ通路43からのパージ燃料量を適
宜の手段で検出し、単位時間あたりのパージ燃料量が予
定値以下になった時点や、パージ燃料量の総量が予定値
以上になった時点で燃料蒸気パージ通路44へ切り換え
るようにしても良い。
【0021】
【0022】 本実施例によれば、エンジン始動後の暫
くの間(t1−t0)はキャニスタ室30aに吸着され
た燃料蒸気のみが選択的にパージされるので、エンジン
に高濃度の燃料蒸気が供給されてしまうことがなく、空
燃比がオーバーリッチになることが防止される。そし
て、時刻t1以降は、キャニスタ室30a、30b、3
0cに吸着された燃料蒸気が同時にパージされるので、
パージ完了に要する時間を短くできるようになる。
【0023】 また、本実施例によれば、大気導入通路
51を有するキャニスタ室30aからパージが行われる
ので、各キャニスタ室30a、30b、30cのパージ
が完了する前にエンジン停止によりパージが終了された
としても、キャニスタ室30aに吸着されている燃料蒸
気はごく僅かであり、大気導入通路51からの燃料の蒸
発を最小限に抑えることができるようになる。
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】 図は、本発明の第実施例である燃料
蒸気捕集装置の機器系統図であり、前記と同一の符号は
同一または同等部分を表している。
【0033】 本実施例では、前記図に関して説明し
た第実施例の構成に加えて、キャニスタ室30a、3
0bを結ぶ連通管31aと燃料タンク11の上部空間と
を燃料蒸気通路49で接続し、燃料蒸気通路49に電磁
弁VL31を設けると共に、燃料タンク11に給油ガン
70が挿入されたことを検出するセンサ80を設け、給
油ガン70の挿入が検出されると、電磁弁VL31を開
いて燃料タンク11内の燃料蒸気がキャニスタ30aに
供給されるようにした点に特徴がある。
【0034】なお、燃料蒸気通路49を連通管31bに
接続し、燃料タンク11内の燃料蒸気がキャニスタ30
b、30aに供給されるようにしても良いが、連通管3
1aに接続した場合に比べて大気導入通路51までの距
離が長くなり、通気抵抗が大きくなるので、図示のよう
に大気導入通路51に近い連通管31aに接続すること
が望ましい。
【0035】本実施例によれば、給油時に燃料タンク1
1内に発生した燃料蒸気がキャニスタ30aへ供給さ
れ、燃料タンク11内部の圧力上昇を抑えることができ
るので、素早い給油が可能になる。
【0036】 なお、上記した各実施例では、キャニス
タ内部を隔壁により複数のキャニスタ室に分割し、各キ
ャニスタ室を独立したキャニスタとして用いるものとし
て説明したが、図に関して説明した従来技術と同様
に、各キャニスタ室を別々のキャニスタにより構成する
ようにしても良い。
【0037】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば以下の
ような効果が達成される。 (1) エンジン始動後の暫くの間は、一部のキャニスタに
吸着された燃料蒸気のみがパージされるので、エンジン
に高濃度の燃料蒸気が供給されてしなうことがなく、空
燃比がオーバーリッチになることが防止される。
【0038】また、その後は全てのキャニスタに吸着さ
れた燃料蒸気が同時にパージされるので、パージ完了ま
でに要する時間を短くできるようになる。
【0039】そして、上記によりパージ燃料量が平均化
されるので空燃比の変動が抑えられ、パージ時における
ドライバビリティの悪化が防止される。 (2) 大気導入通路を有するキャニスタ室が初めにパージ
されるので、各キャニスタのパージが完了する前にエン
ジン停止によりパージが終了されたとしても、大気導入
通路からの燃料の蒸発を最小限に抑えることができるよ
うになる。 (3) 燃料タンクに給油ガンが挿入されると、燃料タンク
とキャニスタとが連通されるようにしたので、給油時に
おける燃料タンク内部の圧力上昇が抑えられ、素早い給
油が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の機器系統図である。
【図2】 図1の動作を示したタイミングチャートであ
る。
【図3】 本発明の第2実施例の機器系統図である。
【図4】 従来の燃料蒸気捕集装置の機器系統図であ
る。
【図5】 パージ空気量と吸着燃料パージ量との関係を
示した図である。
【符号の説明】 11…燃料タンク、12…フロート
室、13…吸気系、14…キャニスタ、15…キャニス
タ、16…高沸点HC用吸着剤、17…低沸点HC用吸
着剤、18、19、21、41、42、49…燃料蒸気
通路、23、24…大気導入通路、26、27、28、
43、44、45、46、47…燃料蒸気パージ通路、
30…キャニスタ、30a、30b、30c…キャニス
タ室、31…連通管、51…大気導入通路、100…E
CU、VL13…二方弁、VL1、VL2、VL3、V
L4、VL5、VL21…電磁弁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関停止時に吸着した燃料蒸気を、機関
    始動後にパージする燃料蒸気捕集装置において、 燃料蒸気を吸着する第1、第2および第3のキャニスタ
    と、 第1および第2のキャニスタの一端同士、ならびに第2
    および第3のキャニスタの他端同士をそれぞれ相互に連
    結して3者を直列的に接続する第1および第2の連通管
    と、 第1のキャニスタの他端に形成された大気開放口と、 第3のキャニスタの一端に形成された第1のパージ通路
    および燃料蒸気導入口と、 前記第1の連通管と接続された第2のパージ通路と、 前記第1のパージ通路および燃料蒸気導入口を遮断して
    第2のパージ通路に負圧を発生させ、大気開放口から導
    入した空気で第1のキャニスタに吸着された燃料蒸気の
    みを選択的にパージする第1のパージ手段と、 前記前記第2のパージ通路および燃料蒸気導入口を遮断
    して第1のパージ通路に負圧を発生させ、大気開放口か
    ら導入した空気で第1、第2および第3のキャニスタに
    吸着された燃料蒸気をパージする第2のパージ手段と、 第1のパージ手段によるパージ開始後、所定時間経過後
    に、第2のパージ手段によるパージに切り換えるパージ
    切り換え手段とを具備したことを特徴とする燃料蒸気捕
    集装置。
  2. 【請求項2】 燃料蒸気導入口の一端に接続された燃料
    タンクへの給油を検出する手段と、 前記給油が検出されると、燃料タンク内の蒸発燃料を前
    記第1および第2の連通管の少なくとも一方へ供給する
    手段とを、さらに具備したことを特徴とする請求項
    載の燃料蒸気捕集装置。
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