JP3819084B2

JP3819084B2 - 内燃機関の燃料蒸気処理装置

Info

Publication number: JP3819084B2
Application number: JP27179596A
Authority: JP
Inventors: 秀明板倉; 直也加藤; 融吉永; 時男小浜
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: JPH1089163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料タンクから放出される燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中または停止時に燃料タンクから蒸発する燃料蒸気をキャニスタに導いて内蔵する活性炭に吸着させ、車外への放出を防止することが行われている。該キャニスタは、一端側に燃料タンクに連通するタンクポートを、他端側に大気に連通する大気ポートを有する容器体内に活性炭を充填してなり、燃料蒸気はタンクポートよりキャニスタ内に導入されて活性炭に一旦吸着保持される。キャニスタに吸着した燃料蒸気は、エンジン作動時に、吸気系の負圧によってキャニスタ内に導入される大気とともに吸気系に送られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、米国では、１９９８年より給油口から大気への燃料蒸気の放出に関する新たな規制（ＯＲＶＲ規制）が施行されることが決定している。このＯＲＶＲ規制に対応するには、給油時に大量に発生する燃料蒸気を捕集するために、キャニスタの吸着性能を高めること、および短時間に大量の燃料蒸気が放出されることによって燃料タンク内圧が過度に上昇しないように、キャニスタの圧損を十分小さくすることが必要とされている。
【０００４】
ここで、キャニスタ内に封入される吸着材としての活性炭は、燃料蒸気の吸着により熱を発するが、給油の際は、短時間に大量の燃料蒸気が流入することから、発生する吸着熱が大きい。そのため、熱の放散が追いつかずに、吸着性能が低下し、本来の高い吸着能力を発揮できないおそれがあった。また、これを見込んで活性炭の充填量を増加すると、キャニスタの容積が過大になり、コストが上昇する上、車両への搭載性が悪化するという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば特開昭６３−２１５８６４号公報には、給油時用と運転時用とに分けて２個のキャニスタを搭載し、発熱量の多い給油時用のキャニスタの内部あるいは外部に螺旋状のパイプよりなる熱交換器を設けたものが提案されている。螺旋状のパイプは、例えば、燃料タンクに接続する給油管で構成され、その内部を流通する給油燃料によってキャニスタを冷却するようになしている。しかしながら、上記構成では、給油管を螺旋状とする等、形状が複雑で、部品点数が多いことから、生産効率の低下、コスト高という問題があった。また、このように給油管を螺旋状とする場合、通常の直線状の給油管を用いる場合に比べて、キャニスタの圧損をさらに低くすることが要求され、設計の自由度が小さくなるという不具合がある。
【０００６】
しかして、本発明の目的は、発生する吸着熱を効果的に除去して高い吸着性能を発揮し、コンパクトかつ簡易な構造で低コスト化、搭載性の向上が可能で、しかも設計の自由度の大きい燃料蒸気処理装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項１の構成において、内燃機関の燃料蒸気処理装置は、内燃機関の燃料タンクから放出される燃料蒸気を、内蔵する燃料吸着材に一旦吸着捕集し、内燃機関の運転時に脱離させて内燃機関の吸気系に導出するキャニスタを備えている。上記キャニスタは、燃料供給口から上記燃料タンクに至る燃料供給管の管壁に固定してあり、かつ上記燃料タンクから上記燃料供給管の上流部に燃料蒸気を還流する燃料蒸気還流管に接して設けられて、該燃料供給管内を流れる燃料および上記燃料蒸気還流管を流れる燃料蒸気により冷却されるようになしてある。
【０００８】
上記構成において、上記燃料供給口から給油を行うと、燃料は上記燃料供給管を経て上記燃料タンクに至る。この時大量の燃料蒸気が発生して上記キャニスタへ流入し、燃料吸着材に吸着される際に大きな吸着熱を生ずるが、上記キャニスタが上記燃料供給管に接しているので、上記燃料供給管内を流れる燃料を利用して上記キャニスタを冷却することができる。
また、上記キャニスタは、上記燃料タンクから上記燃料供給管の上流部に燃料蒸気を還流する燃料蒸気還流管にも接しているので、燃料蒸気の一部は、燃料蒸気還流管により燃料供給管の上流に還流しており、この燃料蒸気還流管を流れる燃料蒸気を冷却補助の形で利用することで、キャニスタの冷却効率をさらに向上させることができる。
よって活性炭の吸着能力を有効に活用し、高い吸着性能を実現することができる。また、吸着性能が向上することにより、活性炭容量を増大する必要がないので、小型化が可能で、車両への搭載性に優れる。さらに、既存の燃料供給管にキャニスタを取り付けるだけでよいので、構造が簡単で低コストにでき、設計の自由度も高い。
【０００９】
請求項２の構成では、上記キャニスタを上記燃料供給管の外周を取り巻くように配設する。この場合、上記キャニスタと上記燃料供給管の接触面積が増加するので、冷却効率が向上する。また、よりコンパクトにできるので、車両内スペースが余裕がない場合に有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態について説明する。図１（ａ）において、１は自動車エンジンの燃料タンクで、該燃料タンク１の上部側壁には給油ガン２を挿入する燃料供給管３が開口している。上記燃料タンク１の上面からは、上記燃料供給管３より小径の燃料蒸気還流管４が延びており、その他端は上記燃料供給管３上流部の管壁に開口している。
【００１２】
上記燃料供給管３の管壁には、キャニスタ５が固定してある。該キャニスタ５は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように偏平な直方体で、上記燃料供給管３と燃料蒸気還流管４の間の空間に挿置され、その下面中央部が上記燃料供給管３の管壁に、上面中央部が上記燃料蒸気還流管４の管壁に接触している。上記燃料供給管３の管壁には左右の対称位置にＬ字形のステー６１、６２の一端が溶接等により取付けられており、これらステー６１、６２の他端は、上記キャニスタ５の側面にビス７１、７２によって固定されている。しかして、上記キャニスタ５は上記燃料供給管３、燃料蒸気還流管４、およびステー６１、６２の間に保持される。
【００１３】
上記キャニスタ５は、図２の如く、両端閉鎖の円筒状容器体５１を有し、該容器体１内に配した一対のパンチングメタル５２ａ、５２ｂ間に、燃料吸着材である活性炭Ｃを充填してなる。上記パンチングメタル５２ａ、５２ｂと上記容器体５１内壁との間にはガイド部材５３がそれぞれ配設されており、上記パンチングメタル５２ａ、５２ｂと上記容器体１の間を所定距離に保持している。上記パンチングメタル５２ａ、５２ｂと活性炭Ｃの間にはそれぞれフィルタ５４ａ、５４ｂが介設されて活性炭Ｃの脱落を防止している。
【００１４】
上記キャニスタ５の一方の端面（図２の下端面）には、タンクポート５５とパージポート５６が設けてあり、上記タンクポート５５は上記燃料タンク１に連通する燃料蒸気流路８に接続している（図１（ａ）参照）、上記パージポート５６はエンジンの吸気通路（図略）に連通する。上記燃料蒸気流路８は、燃料タンク１よりで２つの流路に分岐し、それぞれの流路に、燃料タンク１内の圧力変動によって開閉する内圧弁８１と、給油時に開放される電磁弁８２が設けられている。上記容器体５１の他の端面（図２の上端面）には、大気に連通する大気ポート５７が設けてある。
【００１５】
上記構成において、給油ガン２より燃料供給管３を通じて燃料タンク１内に給油されると、燃料タンク１内の燃料蒸気は、通常のラインである内圧弁８１中の排出弁８１１を通らず、給油時に開放される上記電磁弁８２より上記燃料蒸気流路８、タンクポート５６を経てキャニスタ５内の活性炭に吸着される。この時、給油燃料の流れにより燃料供給管３の上流は負圧となっており、その作用で燃料蒸気の一部は、燃料蒸気還流管４を介して燃料供給管３の上流位置に還流される。
【００１６】
よって、上記キャニスタ５を、これら燃料蒸気還流管４と燃料供給管３の間にそれぞれ接して設けることで、燃料供給管３を流れる燃料と、燃料蒸気還流管４を流れる蒸気を利用してキャニスタ５を冷却することができる。これにより、活性炭の吸着熱を逃がし、活性炭を飽和吸着しやすくして、活性炭の吸着性能を大幅に向上させることができる。そして、活性炭の有効利用によりキャニスタ５容量の縮小が可能で、コスト低減、車両搭載性の向上が図られる。また、簡単な構成で、燃料供給管３形状の変更等の必要がないので、設計の自由度が高い。
【００１７】
なお、上記キャニスタ５は燃料供給管３に接して設けられることから、車両に搭載する場合の位置は、図３のように、車両後部の燃料タンク１に近い位置となる。従来、キャニスタ５の搭載位置は、車両前部のエンジンルームＥ内とされることが多いが、この場合、キャニスタ５への通路である燃料蒸気流路８が長くなり、給油時のように大量の燃料蒸気が発生する場合には、ライン抵抗が増加するおそれがある。前述したＯＲＶＲ規制に対応するためには、このライン抵抗を低減する必要があり、本発明の構成とすることで、燃料蒸気流路８を短縮し、ライン抵抗を低くする効果がある。
【００１８】
図４は本発明の第２の実施の形態を示したものである。図中、キャニスタ５は円筒状で、軸方向の中央部に上記燃料供給管３が嵌挿される貫通穴を有している。上記燃料蒸気還流管４は、上記キャニスタ５の外周部を貫通する穴内に嵌挿され、上記燃料供給管３と上記燃料蒸気還流管４は平行に設けてある。他の構造は上記第１の実施の形態と同様である。なお、図４（ａ）では、燃料タンク１よりキャニスタ５に至る燃料蒸気流路８の図示を省略している。
【００１９】
上記構造によれば、上記燃料供給管３および上記燃料還流管５がキャニスタ５内部を貫通しており、両者の接触面積が大幅に増加する。よって、燃料および還流蒸気によるキャニスタ５の冷却がより効率よく行われる。また、上記燃料供給管３および上記燃料蒸気還流管４周囲の空間が有効に利用でき、車両への搭載性に優れる。なお、燃料蒸気還流管４はキャニスタ５の容器体５１の外側に固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施の形態を示す内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ矢視図である。
【図２】図２はキャニスタの全体断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の内燃機関の燃料蒸気処理装置の取付位置を示す車両の全体概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ矢視図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の他の実施の形態を示す内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成図、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１燃料タンク
２給油ガン（燃料供給口）
３燃料供給管
４燃料蒸気還流管
５キャニスタ
６１、６２ステー
７１、７２ビス
８燃料蒸気流路
８１内圧弁
８２電磁弁
Ｃ活性炭

Claims

内燃機関の燃料タンクから放出される燃料蒸気を、内蔵する燃料吸着材に一旦吸着捕集し、該吸着捕集された燃料蒸気を内燃機関の運転時に脱離させて内燃機関の吸気系に導出するキャニスタを備えた内燃機関の燃料蒸気処理装置において、上記キャニスタを、燃料供給口から上記燃料タンクに至る燃料供給管の管壁に固定し、かつ上記燃料タンクから上記燃料供給管の上流部に燃料蒸気を還流する燃料蒸気還流管に接して設けて、該燃料供給管内を流れる燃料および上記燃料蒸気還流管に流れる燃料蒸気により上記キャニスタを冷却するようになしたことを特徴とする内燃機関の燃料蒸気処理装置。
上記キャニスタを上記燃料供給管の外周を取り巻くように配設した請求項１記載の内燃機関の燃料蒸気処理装置。