JP3335438B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関（エンジン）
の燃料タンクのための蒸発燃料処理装置に係り、特に、
燃料タンクと機関の吸気管との間に設けられて、所定の
タンク内圧設定値において開弁するタンク内圧設定弁の
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジン等においては、燃料タ
ンク内の圧力を、大気圧よりも例えば３０mmHg程度高く
維持することによって燃料の蒸発をできるだけ抑えると
共に、それによってタンク内の圧力が異常に上昇するの
を防止するために、燃料タンクを、所定のタンク内圧設
定値以上において開弁するタンク内圧設定弁を介してチ
ャコールキャニスタに接続し、また、チャコールキャニ
スタとエンジンの吸気通路とをパージ通路によって接続
した蒸発燃料処理装置が用いられている。

【０００３】この蒸発燃料処理装置は、エンジンの運転
中又は停止中に燃料タンク内で燃料が蒸発してベーパが
発生することによりタンクの内圧が上昇して、その値が
一定の設定値を越えたときに、タンク内圧設定弁を開弁
させてベーパをチャコールキャニスタに送り込み、チャ
コールキャニスタに充填されている活性炭のような吸着
剤によってベーパを一時的に吸着させると共に、チャコ
ールキャニスタに吸着されているベーパを、エンジンの
運転中にチャコールキャニスタを通過する空気によって
脱離させてパージ通路から吸気通路へ送り込み、吸気混
合気と共にエンジンの燃焼室内において燃焼させること
によって処理するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、燃料タンク等か
ら蒸発する炭化水素（ベーパ）の規制が強化されて来た
ことから、タンク内圧設定弁の内圧設定値を従来よりも
低く、例えば１８mmHg程度に設定することにより、タン
ク内で発生するベーパのより多くの部分を蒸発燃料処理
装置によって処理する必要が生じて来た。しかしなが
ら、そのようにタンク内圧設定弁の開弁圧力の設定値を
低い値にすると、閉弁時に弁体を押圧するスプリングの
力が小さくなるので、弁部（弁体）と弁シート部（弁
座）との間に微小な異物を噛み込むとか、弁体が弁シー
ト部に対して僅かに傾いて着座したような場合には、弁
部が弁シート部に完全に着座することができなくなっ
て、閉弁時のシールも不完全になるという問題が生じ
る。

【０００５】本発明は、最近の厳しいベーパ規制の方向
に合わせて、タンク内圧設定弁の開弁圧力の設定値を低
い値にした場合に起こり得るこのような問題を回避する
ことができる簡単な手段を提供することを発明の目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するための手段として、燃料タンクと内燃機関の吸気
管との間に設けられて燃料タンク内の空間の圧力の最大
値を設定するタンク内圧設定弁の、ベーパ入口からベー
パ出口に到るベーパ通路を開閉する弁部の前記燃料タン
ク側に断面積が拡大された通路部分を形成すると共に、
ベーパ中に含まれる異物を除去することができるフィル
ターを前記断面積の拡大された通路部分を横切って設け
られ、前記フィルターが、少なくともその一面側におい
て前記タンク内圧設定弁のボディの内壁面に圧入される
貫通穴を有する押さえ板によって固定されていることを
特徴とする第１の蒸発燃料処理装置を提供する。

【０００７】前記フィルターは、少なくともその一面側
において前記タンク内圧設定弁のボディに対してねじ若
しくはサークリップのような着脱可能な固着手段によっ
て取り付けられる貫通穴を有する押さえ板によって固定
されていてもよいし、また、貫通穴を有する金属又は合
成樹脂製の容器の中に挿入されて保護されていてもよ
い。

【０００８】本発明は、更に、燃料タンクと内燃機関の
吸気管との間に設けられて燃料タンク内の空間の圧力の
最大値を設定するタンク内圧設定弁の、ベーパ入口から
ベーパ出口に到るベーパ通路を開閉する弁部を球型弁体
として形成すると共に、前記球型弁体を圧入して支持す
るくぼみ部を前記弁部を駆動するダイヤフラムに対して
一体的に設けたことを特徴とする第２の蒸発燃料処理装
置を提供する。

【０００９】

【作用】燃料タンクとエンジンの吸気管とを接続するベ
ーパ通路に設けられたタンク内圧設定弁のタンク内圧設
定値、即ち開弁圧力設定値を低い値に設定すると、弁部
を押圧する力が小さくなるので、弁部と弁シート部との
間に微小な異物を噛み込むと弁部が弁シート部に完全に
着座することができなくなって、閉弁時のシールも不完
全になるが、本発明の第１の蒸発燃料処理装置において
は、タンク内圧設定弁の弁部の燃料タンク側に断面積が
拡大された通路部分を形成すると共に、ベーパ中に含ま
れる異物を除去することができるフィルターを、その断
面積の拡大された通路部分を横切って設けるので、燃料
タンクから弁部へ流れるベーパに微細な異物が含まれて
いてもフィルターによって捕捉されるので、異物が弁部
に到達することがなく、弁部と弁シート部との間に噛み
こまれて閉弁時のシール性を低下させる恐れがなくな
る。従って、タンク内圧設定弁の開弁圧力設定値が低い
値に設定されて弁部を押圧する力が小さいときでも、閉
弁時には高いシール性が確保される。

【００１０】

【００１１】更に、本発明の第２の蒸発燃料処理装置に
おいては、タンク内圧設定弁の弁部が球型弁体として形
成されると共に、その球型弁体を圧入して支持するくぼ
み部が弁部を駆動するダイヤフラムの側に一体的に設け
られているので、球型弁体をダイヤフラム側のくぼみ部
に圧入するだけで、弁部が構成されるだけでなく、弁部
が球体であるから、常に弁シート部に対して片当たりす
ることなく着座するようになり、それらの間に隙間が生
じるようなことがなくなる。従って、タンク内圧設定弁
の開弁圧力設定値が低い値に設定されて弁部を押圧する
力が小さいときでも、閉弁時には高いシール性が確保さ
れる。

【００１２】

【実施例】図１に従って、本発明の第１実施例の構成を
説明する。１はタンク内圧設定弁であって、燃料タンク
２とチャコールキャニスタ３との間に設置される。タン
ク内圧設定弁１はロアボディ４、センタボディ５、アッ
パボディ６という３つのボディを一体的にねじのような
手段によって締結して構成されている。ロアボディ４に
は、ベーパ入口７、ベーパ通路８、第１の弁シート部
９、ベーパ吐出通路１０、ベーパ出口１１、第２の弁シ
ート部１２、戻りベーパ通路１３等が形成されている。
ベーパ入口７はベーパ通路１４を経て、燃料タンク２の
上部空間に連通している。ベーパ吐出通路１０と戻りベ
ーパ通路１３の間には逆止弁１５が設けられ第２の弁シ
ート部１２に着座することができる。ベーパ出口１１は
ベーパ通路１６を経て、チャコールキャニスタ３に連通
している。

【００１３】センタボディ５は外周から中央部に延びた
ストッパ部１７を有する。また、外周壁には大気へ連通
する開放口１８が形成してある。アッパボディ６には負
圧導入ポート２０が設けられる。負圧導入ポート２０は
導管２１を介してエンジンの吸気管２２のスロットル弁
２３の下流側に設けられた負圧ポート２４に連通する。

【００１４】チャコールキャニスタ３はベーパ入口ポー
ト２５、パージポート２６、大気導入ポート２７を有
し、パージポート２６はパージ制御弁２８を介してエン
ジンの吸気管２２におけるスロットル弁２３の下流側に
開口する負圧ポート１９に連通している。パージ制御弁
２８は図示しないＥＣＵ（電子式制御装置）の指令によ
ってデューティ制御される。

【００１５】センタボディ５とロアボディ４との間には
第１のダイヤフラム３０を設置する。第１のダイヤフラ
ム３０は中央部に弁部３０１とスプリングシート３０２
を固定するための突起３０３を有する。そして、第１の
ダイヤフラム３０の下面とロアボディ４の上部とによっ
て、ベーパ圧力室３１が形成される。

【００１６】ベーパ圧力室３１内には第１の弁シート部
９の外径と同じ内径を有すると共に、ロアボディ４の内
周壁の内径と同じ外径を有するドーナツ状の繊維質のフ
ィルター３１０を、それらの弁シート部９及びロアボデ
ィ４の内周壁に接着して設ける。このフィルター３１０
の下方には大径の空間３１１を形成している。このよう
にベーパ圧力室３１の大径部にフィルター３１０を設置
することによって、通路抵抗が大きくなるのを防いでい
る。

【００１７】センタボディ５とアッパボディ６との間に
は第２のダイヤフラム３２を設置する。第２のダイヤフ
ラム３２は中央部で上下のスプリングシート３２１をリ
ベット３２２によって一体的に締結している。第２のダ
イヤフラム３２の下面と第１のダイヤフラム３０の上面
とセンタボディ５の内周壁面とによって大気圧空間３３
を形成する。また、２つのダイヤフラム３０，３２の間
には第１のスプリング３４を設け、第１のダイヤフラム
３０を第１の弁シート部９の方向へ押圧すると共に、第
２のダイヤフラム３２を図１において上方向に押圧する
ように作用させる。

【００１８】第２のダイヤフラム３２の上面とアッパボ
ディ６の内面との間には制御圧空間３５を形成する。ま
た、この空間３５内には第２のスプリング３６を設け、
第２８ダイヤフラム３２をストッパ部１７方向に付勢し
ている。第２のスプリング３６のセット力は第１のスプ
リング３４のセット力よりも大きく設定している。

【００１９】逆止弁１５はスプリングによって図１にお
いて上方に付勢されており、ベーパ吐出通路１０の圧力
が戻りベーパ通路１３よりも高くなった時にのみ開弁す
る。

【００２０】第２のダイヤフラム３２は、制御圧空間３
５内の圧力が大気圧と等しくなった状態においては第２
のスプリング３６によって下方に付勢され、ストッパ部
１７に当接している。

【００２１】一方、制御圧空間３５内にエンジンの吸気
負圧が作用すると第２のダイヤフラム３２は図１におい
て上方に引き上げられ、スプリングシート３２１がアッ
パボディ６の内面に当接した状態を維持する。この時、
第１のスプリング３４は長さが変化し、第１のダイヤフ
ラム３０を付勢する力も変化する（弱くなる）。第１の
ダイヤフラム３０の下面には燃料タンク２において発生
したベーパによって上昇したベーパ圧力室３１の圧力が
作用する。この作用力が第１のスプリング３４の変化す
る押圧力を上回った時、弁部３０１は第１の弁シート部
９から離座し、燃料タンク２からフィルター３１０を経
てベーパ圧力室３１に流入したベーパは、ベーパ吐出通
路１０、ベーパ出口１１、ベーパ通路１６を経てキャニ
スタ３へ流入する。以上の様に第２のダイヤフラム３２
の位置によって弁体３０１の開弁時圧力が変化する。

【００２２】次に、図１に従って第１実施例の作動を説
明する。エンジンの停止時においては吸気管２２には負
圧が存在しないため制御圧空間３５も大気圧になってい
る。従って第２のダイヤフラム３２は第２のスプリング
３６により下方へ押圧されてストッパ１７に当接してい
る。この時第１のスプリング３４は、全長が最も短かく
なり、付勢力も最大となっている。

【００２３】このような状態で燃料タンク２内の燃料の
温度が日射等によって上昇するとベーパが発生し、タン
ク２内の圧力が上昇する。ベーパはタンク内圧設定弁１
のベーパ入口７及びベーパ通路８を経て、空間３１１及
びフィルター３１０を通りベーパ圧力室３１に流入す
る。この時の圧力が１８mmHgを超えると第１のダイヤフ
ラム３０は上方に押し上げられ、弁部３０１は第１の弁
シート部９より離座するので、ベーパはベーパ吐出通路
１０へ流出する。その後ベーパ出口１１からチャコール
キャニスタ３へ流入し、キャニスタ３の内部に充填され
ている活性炭に吸着されて捕集される。

【００２４】エンジンの運転時においては、エンジンの
吸気管２２内に発生している吸気負圧が、導管２１から
負圧導入ポート２０を経て、制御圧空間３５内に作用す
る。この時、第２のダイヤフラム３２は第２のスプリン
グ３６の付勢力を上回り、図上方に引き上げられる。エ
ンジンが運転中である限り吸気負圧は存在するので、第
２のダイヤフラム３２はその位置を維持する。このよう
にして、エンジンの運転時においては第１のスプリング
３４のセット長さが長くなり、第１のダイヤフラム３０
に作用する圧力が例えば１０mmHgというような、エンジ
ン停止時よりも低い圧力において弁部３０１が第１の弁
シート部９から離座することになる。

【００２５】このように、弁部３０１は、第１のダイヤ
フラム３０に作用するベーパ圧力室３１の圧力と、長さ
の変化する第１のスプリング３４の押圧力との釣り合い
によって開弁又は閉弁することになるため、その境界に
近い状態で閉弁している時は、弁部３０１のシール（完
全な閉弁状態）を確保することが困難になる。例えば、
弁部３０１と第１の弁シート部９との間に異物が挟った
ような場合には完全な閉弁状態が得られず、タンク内圧
設定弁１が設定圧を持たない時と同様であるため、燃料
タンク２内においてベーパが発生しやすくなり、ベーパ
を吸着するチャコールキャニスタ３の負荷も大きくなっ
て、能力の限界を越えることになる。エンジン停止時に
このような状態になると、キャニスタ３の大気ポート２
７から外部へベーパが洩れるというようなことにもなり
かねない。

【００２６】そこで、図１に示す本発明の第１実施例で
は、大径の空間３１１とベーパ圧力室３１との間に繊維
質のフィルター３１０を設けて異物を捕集することによ
り、弁部３０１と第１の弁シート部９との間に異物が詰
まるのを防止して、閉弁時のシール性を確保している。
第１実施例ではフィルターによって通路抵抗が大きくな
らないように、タンク内圧設定弁１のほぼダイヤフラム
３０及び３２と同程度の大きな径を有するフィルター３
１０を、ベーパ圧力室３の内径の全部を利用して設けて
いる。したがって、フィルター３１０によって通路抵抗
が大きくなることはなく、弁部３０１のシール能力を確
保しながらも、タンク内圧設定弁１の体格も大きくする
必要がない。

【００２７】次に、本発明の第２実施例を図２及び図３
に従って説明する。第１実施例と比べて第２実施例は、
具体的にはフィルター３１０の装着方法のみが異なって
おり、他の構造は同様である。従って、構造が同じ部分
については同じ参照符号を付して説明を省略する。図２
は第２実施例におけるフィルター３１０の装着部の平面
図、図３はその断面図である。

【００２８】第２実施例ではロアボディ４の第１の弁シ
ート部９の外周面とロアボディ４の内周壁面をガイドと
して圧入される押え板３７によってフィルター３１０を
固定している。押え板３７は内周部分に短い円筒部３７
１と外周部分に短い円筒部３７２を有し、それらの間の
円板部分には複数の扇形の貫通穴３７３を有する。円筒
部３７１，３７２は固定用、貫通穴３７３はベーパの通
路となる。このように押え板３７を使用することによっ
て、フィルター３１０をタンク内圧設定弁１の中に確実
に固定することができる。

【００２９】本発明の第３実施例を図４に従って説明す
る。第３実施例の特徴として、タンク内圧設定弁１のロ
アボディ４の内部に第１実施例及び第２実施例と同様に
形成されている第１の弁シート部９の外周に、ねじ部９
０を設けると共に、フィルター３１０の上下に、第２実
施例において説明した押え板３７に形成されているもの
と同様な扇形の貫通穴３８１を有するプレート３８を重
ね合わせて、ねじ部９０にナット３９を螺合することに
よって締結している。このような構造とすることによっ
てフィルター３１０の交換が容易になる。

【００３０】本発明の第４実施例を図５に従って説明す
る。第４実施例の特徴は、フィルター３１０の外周を前
述の各実施例における押え板３７やプレート３８に形成
されたのと同様な扇形の貫通穴４３０を有する金属板４
３で包み込み、フィルター３１０と金属板４３を一体化
することによってフィルターユニット３１０′とした点
にある。金属板４３の内周と外周は、ロアボディ４に設
けられた内外の環状の溝４０及び９１に大小２個のサー
クリップ４１及び４２を嵌めることによって固定され
る。本実施例によればフィルターユニット３１０′の交
換が容易にできて、しかもフィルターユニット３１０′
が大きなスペースを必要としないタンク内圧設定弁１を
提供することができる。

【００３１】次に本発明の第５実施例を図６に従って説
明する。前述の第１実施例〜第４実施例は、フィルター
３１０を設けることによって弁部への異物混入を防止し
て、閉弁時における弁部３０１のシール性を確保するも
のであるが、本実施例は弁部の傾きをなくしてシール性
を向上させようとするものである。

【００３２】第１のダイヤフラム４４は中央部分に弁部
４４１を有し、第１の弁シート部９に着座する。弁部４
４１の中央部に段付きの貫通穴４４２を設けると共に、
それに連続してスプリングシート４５の中央部に貫通穴
４５０を設け、それらの貫通穴にバルブガイド４６を挿
入して、その頭部を弁部４４１と接着する。バルブガイ
ド４６は第１の弁シート部９の内筒に挿入されて摺動す
るガイド部４６１を有する。また、ガイド部４６１は、
図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図６（ｂ）から明らかな
ように、４個の縦溝４６２を有しており、それによって
ベーパ通路を形成している。バルブガイド４６の材質は
ロアボディ４の材質と同じものを使うことが好ましい。

【００３３】第５実施例によれば、バルブガイド４６の
ガイド部４６１が第１の弁シート部９の内筒壁面に沿っ
て摺動するため、第１の弁シート部９に対して弁部４４
１が傾斜することがなく、常に両者の対向する面、即ち
弁作用をする一対の面が平行に保たれることにより、閉
弁時のシール能力が向上する。他の作動は前述の第１実
施例等と同様である。

【００３４】更に、本発明の第６実施例を図７に従って
説明する。第６実施例は前述の第５実施例と同様に、弁
部と弁シート部の接触状態を改善して閉弁時のシール性
を高めようとするものである。そのために、第６実施例
では弁体として球を用いて、弁体が弁シート部に対して
傾斜することがないようにすると共に、その球をダイヤ
フラムと一体化したことが特徴である。第１のダイヤフ
ラム４７はドーナツ形状をしており、中央部においてス
トッパー４８、バルブホルダー４９に対してリベット５
０を用いて一体化している。バルブホルダー４９は中央
部に球型の弁体５１の半径よりも深い凹部５００を設け
て、凹部５００の中に球型弁体５１の上部を収容してい
る。凹部５００は径が球型弁体５１よりも僅かに小さく
なっており、球型弁体５１を圧入することによって凹部
５００、従ってバルブホルダー４９や第１のダイヤフラ
ム５０と一体化する。また、凹部５００の背面の外径部
はスプリング５２のガイドともなる。

【００３５】球型弁体５１は、閉弁時に第１の弁シート
部９に着座してシールするが、球型であるために自動調
心作用があり、弁シート部９に対して傾くことはないか
らシール能力を向上することができる。また、凹部５０
０をバルブホルダー４９に設けるというような簡単な方
法で、ダイヤフラム５０と容易に一体化することができ
るという利点がある。

【００３６】最後に、図８に本発明の第７実施例を示
す。第７実施例は前述の第６実施例と類似しているが、
異なる点は球型弁体５１の支持方法にある。第１のダイ
ヤフラム５３の中央部に肉厚部５３１を形成し、その内
部に球型弁体５１の半径よりも深く、かつ径が僅かに小
さいくぼみ５３２を設ける。このくぼみ５３２に球型弁
体５１が嵌め込まれ、第１のダイヤフラム５３の材質の
選択によって得られるくぼみ５３２の弾力によって、球
型弁体５１は常にくぼみ５３２の中にホールドされる。
また、スプリングシート５４は第１のダイヤフラム５３
に設けられたきのこ形の突起３０３によって一体的に固
定される。スプリングシート５４の形状に合わせて第１
のスプリング５５も、他の実施例とは形状が異なってい
る。

【００３７】第７実施例がもたらす利点は第６実施例に
おいて述べた利点に加えて、低コストであるという点で
ある。また、球型弁体５１としては鋼球を用いるのがよ
いが、場合によっては樹脂製の球を用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明を実施することによって、タンク
内圧設定弁の開弁圧力設定値が低い値に設定されて弁部
を押圧する力が小さいときでも、閉弁時には高いシール
性が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成を示
す断面図である。

【図２】第２実施例におけるタンク内圧設定弁の要部を
示す横断平面図である。

【図３】図２に示すタンク内圧設定弁の要部の縦断正面
図である。

【図４】第３実施例におけるタンク内圧設定弁の要部の
縦断正面図である。

【図５】第４実施例におけるタンク内圧設定弁の要部の
縦断正面図である。

【図６】（ａ）は第５実施例の蒸発燃料処理装置の全体
構成を示す断面図で、（ｂ）は（ａ）の一部のＡ−Ａ断
面図である。

【図７】第６実施例の蒸発燃料処理装置の全体構成を示
す断面図である。

【図８】第７実施例におけるタンク内圧設定弁の要部の
縦断正面図である。

【符号の説明】

１…タンク内圧設定弁 ２…燃料タンク ３…チャコールキャニスタ ４…ロアボデイ ５…センタボデイ ７…ベーパ入口 ８…ベーパ通路 ９…第１の弁シート部 １０…ベーパ吐出通路 １１…ベーパ出口 ２２…エンジンの吸気管 ２３…スロットル弁 ２４…負圧ポート ３０…第１のダイヤフラム ３１…ベーパ圧力室 ３２…第２のダイヤフラム ３４…第１のスプリング ３５…制御圧空間 ３７…押え板 ３８…プレート ４０，４１…サークリップ ４３…金属板 ４６…バルブガイド ４９…バルブホルダー ５１…球型弁体 ９０…ねじ部 ３０１…弁部 ３１０…フィルター ３１１…大径の空間 ３７１，３７２…円筒部 ３７３…貫通穴 ３８１…貫通穴 ４６１…ガイド部 ５００…凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 一人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 審査官 佐藤 正浩 (56)参考文献 実開 昭61−130753（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−22006（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−129820（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクと内燃機関の吸気管との間に
   設けられて燃料タンク内の空間の圧力の最大値を設定す
   るタンク内圧設定弁の、ベーパ入口からベーパ出口に到
   るベーパ通路を開閉する弁部の前記燃料タンク側に断面
   積が拡大された通路部分を形成すると共に、ベーパ中に
   含まれる異物を除去することができるフィルターが前記
   断面積の拡大された通路部分を横切って設けられ、前記
   フィルターが、少なくともその一面側において前記タン
   ク内圧設定弁のボディの内壁面に圧入される貫通穴を有
   する押さえ板によって固定されていることを特徴とする
   蒸発燃料処理装置。
2. 【請求項２】 前記フィルターが、少なくともその一面
   側において前記タンク内圧設定弁のボディに対してねじ
   若しくはサークリップのような着脱可能な固着手段によ
   って取り付けられる貫通穴を有する押さえ板によって固
   定されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記フィルターが、貫通穴を有する金属
   又は合成樹脂製の容器の中に挿入されて保護されている
   ことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
4. 【請求項４】 燃料タンクと内燃機関の吸気管との間に
   設けられて燃料タンク内の空間の圧力の最大値を設定す
   るタンク内圧設定弁の、ベーパ入口からベーパ出口に到
   るベーパ通路を開閉する弁部を球型弁体として形成する
   と共に、前記球型弁体を圧入して支持するくぼみ部を前
   記弁部を駆動するダイヤフラムに対して一体的に設けた
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。