JP3830353B2

JP3830353B2 - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP3830353B2
Application number: JP2001091164A
Authority: JP
Inventors: 秀明板倉; 直也加藤; 義彦兵道; 奨英小林
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002285919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関（エンジン）を搭載している車両において、燃料タンクから発生する蒸発燃料を大気中へ放出することなく回収又は処理するために設けられる蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されたエンジンの燃料タンクにおいて発生する燃料蒸気をチャコールキャニスタ（略してキャニスタ）へ導いて、内蔵された活性炭に一時的に吸着させると共に、エンジンの運転中に活性炭から脱離させて、エンジンの内部で燃焼させることにより、車外への放出を防止する蒸発燃料処理装置は従来から知られている。
【０００３】
また、近年は燃料タンクへの給油時に大気中へ放出される燃料蒸気の量を低減させる必要性が高まって来ている。給油時には、燃料タンク内の空間に充満している燃料蒸気が新たに供給された燃料によって押し出されてキャニスタへ一度に大量に送り込まれる。その燃料蒸気を大気中へ放出しないようにするためには、キャニスタの容積を大きくしなければならない。従って、キャニスタを小型化するには、キャニスタへ送られる蒸気量を減らす必要がある。
【０００４】
そこで、キャニスタへ流入する蒸気量を減らすことを目的として、燃料タンクとキャニスタとを接続して燃料蒸気をキャニスタへ送る燃料蒸気通路の途中に燃料蒸気を冷却する冷却器を設けて、この冷却器内で燃料蒸気を冷却して液化させることにより還流配管を介して再び燃料タンクに戻す構成とした蒸発燃料処理装置が提案されている（特開平６−１４７０２９号公報参照）。
【０００５】
図１０は、この従来の蒸発燃料処理装置の構成を示すシステム図である。図１０において、１は燃料タンク、１０１は冷却器、１０２は液溜め、３０はキャニスタを示している。燃料タンク１には給油口１１が設けられている。燃料タンク１の内部には、燃料ポンプ２に接続されて図示しないエンジンへ燃料を送る燃料供給管３と、燃料圧力を調整するプレッシャーレギュレータ５と、余剰燃料を戻す燃料リターン管４が設けられる。燃料リターン管４の途中にベンチュリ部４１が設けられ、冷却器１０１内の螺旋管１０３により冷却された燃料を液溜め１０２へ送り、液だめ１０２内で気液分離が行なわれて、分離された燃料を回収通路６を通してベンチュリ部４１へ吸い込む。燃料タンク１内に発生した蒸気は燃料蒸気通路１０を通って冷却器１０１へ送られる。
【０００６】
冷却器１０１においては燃料蒸気がらせん管１０３内を流れる。螺旋管１０３を取り囲む冷却器１０１内を冷却液が循環して燃料蒸気を冷却して液化させる。液化した燃料と、液化しなかった燃料蒸気は共に液だめ１０２へ送られて、そこで分離される。液化して回収されなかった燃料蒸気はキャニスタ３０へ導入され、一時的にキャニスタ３０内の活性炭に吸着された後に浄化される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、冷却器１０１を設けた従来の蒸発燃料処理装置では、燃料蒸気を十分に冷却するためには、螺旋管１０３のような冷却部分の配管を長くする必要がある。しかし、螺旋管１０３を含む燃料蒸気通路１０を長くすると圧損が大きくなる。また、燃料タンク１への給油時には多量の燃料蒸気が通路１０及び１０３を通過するので、急速に大量の給油をしようとすると、燃料タンク１の内圧上昇を招き、給油口１１に燃料が停滞して給油ができなくなるという問題があった。もし、圧損を下げるために螺旋管１０３等の冷却部分の長さを短くすると、冷却器の熱交換能力が低下する結果、給油時に発生する多量の燃料蒸気を冷却して回収することができなくなる。
【０００８】
また、冷却器１０１を冷却するために冷媒等を使用すると、従来の冷凍サイクルのように、冷媒を循環させるための機器や配管等が新たに必要となるので、システムが複雑になって、大型化するという問題もある。
【０００９】
そこで、冷却器内の配管径を大きくして圧損を低減すると共に、燃料蒸気通路を折り返し構造とすることにより、長手方向への大型化を避けるという対策が考えられる。しかしながら、配管径を大きくすることによって、配管の中心部を流れる燃料蒸気と、冷却されている配管壁との距離が大きくなるので、熱交換効率が低下する恐れがある。また、冷却器を折り返し構造とすることによって蒸気流入口と流出口が隣接した位置となる場合には、流入口から冷却器内へ流入する冷却されていない燃料蒸気により、冷却器内で冷却されて流出口へ流れる燃料蒸気が再加熱される恐れがある。
【００１０】
従って、本発明は、圧損を上昇させることなく、給油時であっても効率よく燃料蒸気を液化することができ、十分な冷却性能が得られる冷却器を含む蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題に対する解決手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された通りの蒸発燃料処理装置を提供する。
【００１２】
請求項１に記載された発明によれば、冷却器内の冷却通路の途中に折り返し部を二箇所以上形成すると共に、該折り返し部のうちの少なくとも一つに液溜めを設けているので、燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気が冷却通路を通過する間に冷却されて液化し、折り返し部において方向を変える時に、液化していない部分から分離して液溜めに集められ、回収通路を経て燃料タンクへ戻される。また、冷却器へ流入する蒸気流入口と、液化しなかった燃料蒸気がキャニスタへ流れる時に通過する蒸気流出口とが隣接していないため、冷却器の上流側から流入する冷却されていない燃料蒸気によって、蒸気流出口へ流れる冷却された燃料蒸気が再加熱されないので、冷却器の冷却性能を向上させることができる。この発明においては、燃料蒸気の大半が冷却器において冷却されて液化し、燃料タンクへ戻されるので、キャニスタへ流入する燃料蒸気の量は僅かである。従って、キャニスタを著しく小型化することが可能になる。また、燃料タンクとキャニスタとの間に冷却器を設置することによって、キャニスタの劣化の原因となる燃料蒸気中の高沸点成分を液化して燃料タンクへ戻すことにより、それがキャニスタへ流入するのを防止するという効果がある。
【００１３】
請求項２に記載された発明によれば、給油時には燃料蒸気を全て一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着させ、エンジンの運転中にキャニスタから脱離する燃料蒸気を冷却して液化させて燃料タンクへ戻すため、給油中のエンジン停止時において冷却器へ通電する必要がなく、バッテリの負荷が少なくなる。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、冷却器内の冷却通路に液溜めとなる折り返し部を形成し、燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気が冷却通路を通過する間に冷却されて液化し、折り返し部において方向を変える時に、液化していない部分から分離して液溜めに集められ、回収通路を経て燃料タンクに戻される蒸発燃料処理装置のための故障診断装置というべきものであり、燃料タンクからキャニスタを介してエンジンの吸気管に至る燃料蒸気通路において、吸気管に接続される部分に設けられたパージバルブを閉じた時に形成される閉路空間を冷却器の冷却手段によって冷却して減圧し、圧力検出手段により検出される閉路空間の圧力が所定の時間内に所定圧に達した時は、閉路空間に洩れはないと判定し、所定圧に達しなければ洩れがあると判定する。これにより故障診断のための特別な構成を設けないで容易に洩れの有無を判定することができる。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、給油時には燃料蒸気を全て一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着させ、エンジンの運転中にキャニスタから脱離する燃料蒸気を冷却して液化させて燃料タンクに戻す蒸発燃料処理装置のための故障診断装置というべきものであり、燃料タンクからキャニスタを介してエンジンの吸気管に至る燃料蒸気通路において、吸気管に接続される部分に設けられたパージバルブを閉じた時に形成される閉路空間を冷却器の冷却手段によって冷却して減圧し、圧力検出手段により検出される閉路空間の圧力が所定の時間内に所定圧に達した時は、閉路空間に洩れはないと判定し、所定圧に達しなければ洩れがあると判定する。これにより故障診断のための特別な構成を設けないで容易に洩れの有無を判定することができる。
【００１６】
請求項５に記載された発明によれば、冷却器内の冷却通路に燃料蒸気の流れを乱す部分が設けられるので、冷却器内で液化されても液溜めに落ちなかった小さいミスト状の液化燃料が、冷却器の蒸気流出口と一直線上になくて段差があるか、或いは角度の付いた連通路の壁面に接触して凝集し、液溜めに集められるので、ミスト状態でキャニスタへ流入するのを防ぐことができる。
【００１７】
請求項６に記載された発明によれば、冷却器内の冷却通路を複数の並列通路で構成することにより、冷却通路の断面積を大きく減少させることがなく、低圧損構造で、且つ燃料蒸気が冷却された板もしくはパイプに接触する確率が高くなるため、冷却性能を向上させることができる。請求項７に記載された発明においては、冷却器に挿入される板もしくはパイプの表面を凹凸状に加工することにより、燃料蒸気が接触する表面積を増加させるので、更に冷却性能を向上させ得る。
【００１８】
請求項８に記載された発明によれば、冷却器を熱電素子によって冷却するように構成しているので、冷媒等を流す機器や配管を必要とすることなく、簡単な構成で、しかも冷却能力の制御を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項９に記載された発明においては、冷却器とキャニスタをつなぐ配管を省略することができるだけでなく、冷却器内で冷却された燃料蒸気中の空気を冷却された状態でキャニスタ内へ導入することができるので、キャニスタ内に封入されている活性炭の吸着熱による性能低下を抑制することができ、キャニスタの吸着能力を向上させ得る。
【００２０】
請求項１０に記載された発明によれば、冷却器内で冷却されて液化された低温の燃料が流れる回収通路をキャニスタ内の吸着剤層を通すことによって吸着剤を冷却し、吸着熱による性能の低下を抑制することができる。
【００２１】
請求項１１に記載された発明によれば、液化された燃料を燃料タンク内へ吸い込むために燃料リターン管内の還流燃料の流れを利用しているので、新たに特別の装置を設ける必要もなく、液化燃料を簡単に燃料タンク内へ回収することができる。
【００２２】
請求項１２に記載された発明は、より精密な故障診断装置であって、閉路空間を冷却器の冷却手段によって冷却することにより所定圧まで減圧し、その後は冷却を中断して、圧力検出手段により検出される閉路空間の圧力降下状況から閉路空間の洩れを判定する。閉路空間内を所定圧まで減圧した後に冷却を中断して、その圧力降下状態を検出するので洩れの有無のみならず、洩れ穴径の大きさ等を知ることができ、より正確な判定が可能となる。
請求項１及び請求項２に記載された本発明の共通の効果は、空燃比の安定と、排気エミッションの低減にある。従来の一般的な技術においては、キャニスタから脱離した燃料蒸気は全て吸気管に導入され、インジェクタからの噴射燃料と共に燃焼して処理されていた。キャニスタから脱離した大量の燃料蒸気が吸気管に流入して空燃比がリッチ側へ傾いた場合には、従来技術においても、インジェクタからの噴射燃料を減少させて良好な空燃比が得られるようにするフィードバック制御を行っている。しかしながら、キャニスタから脱離する燃料蒸気の量はキャニスタ内の吸着残量や雰囲気温度等によって変化するために不確定な量である。このため、キャニスタからの燃料蒸気の量が急激に増加した場合には安定な空燃料比が得られないので、排気エミッションが悪化する可能性がある。従ってキャニスタから吸気管へ送られる燃料蒸気の量はできるだけ少ない方が望ましい。本発明によれば、キャニスタから吸気管へ導入される燃料蒸気を冷却器において冷却し、大半を液化させて燃料タンクへ回収するので、吸気管へ流れる燃料蒸気の量を大幅に減らすことができると同時に、冷却温度に応じた安定した量の燃料蒸気を吸気管へ導入することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１から図５は本発明の第１実施形態に関するものであって、図１は蒸発燃料処理装置のシステム構成図である。この図においてシステムの要部である冷却器２０についてはキャニスタへの流路を明確にするために正面の断面を示している。図２は冷却器２０の側面の断面図であって、図３は図２中の断面III−IIIの平面断面図である。主要な構成要素として、図１に示す１は燃料タンク、２０は冷却器、３０はチャコールキャニスタ（略してキャニスタ）である。
【００２４】
図１に示すように、燃料タンク１には給油口８が設けられている。燃料タンク１の内部には、燃料ポンプ２に接続されて図示しないエンジンに燃料を送る燃料供給管３と、燃圧を調整するプレッシャレギュレータ５と、余剰燃料を戻す燃料リターン管４が配置される。この燃料リターン管４の途中にベンチュリ部４１が設けられ、冷却器２０において冷却されることによって液化して回収された燃料を回収通路６を通して吸い込む。燃料タンク１内に発生した燃料蒸気は燃料蒸気通路７を通って冷却器２０へ送られる。
【００２５】
冷却器２０の蒸気流入ポート２１１は燃料蒸気通路７と接続されており、冷却器２０の上部から冷却器２０の内部へ燃料蒸気を取り入れる。蒸気流入ポート２１１より冷却器２０へ流入した燃料蒸気は、冷却通路２２１からその下流側に位置する冷却通路２２２へ流れ、折り返し部２３において反転して冷却通路２２３へ流入する。従って、この折り返し部２３は液化した燃料を回収するための液溜めとなる。蒸気流出ポート２１２は、冷却通路２２１と直接には連通していない冷却通路２２３の下流側で、且つ蒸気流入ポート２１１から離れた位置に設けられ、冷却通路２２３は蒸気流出ポート２１２の流路に対して垂直に連通していて、蒸気流出ポート２１２を介してキャニスタ３０に接続されている。液化した燃料のための液溜めとなる折り返し部２３には回収ポート２１３が設けられており、キャニスタ３０内を通過するように形成された回収通路６と連通している。冷却器２０内において液化されて回収することができなかった燃料蒸気の一部はキャニスタ３０内へ導かれる。
【００２６】
冷却器２０の内部には冷却通路２２１，２２２，２２３と、折り返し部２３と、蒸気流出ポート２１２と、回収ポート２１３を形成するアルミニウム等からなる冷却ブロック２０１が配置され、これを覆うように樹脂材料から形成された外側ケース２０２が設けられている。冷却ブロック２０１と外側ケース２０２との間隙には断熱層２４が形成され、空気や発泡スチロール等が充填される。
【００２７】
図２及び図３には図１に図示されていない細部構造として、冷却ブロック２０１を冷却する熱電素子２５の設置位置を示す。熱電素子２５は、冷却ブロック２０１の図上の正面及び裏面の側において、冷却ブロック２０１に対して一体化されている冷却台２６に取り付けられており、その反対側である外側には放熱フィン２７が、熱電素子２５と一対になるように取り付けられている。熱電素子２５が設置される部分においては外側ケース２０２が窓状に切り抜かれており、冷却ブロック２０１と放熱フィン２７との間隙にも断熱層２４が設けられている。
【００２８】
冷却通路２２１，２２２，２２３には図３に示すような熱交換フィン２８が流路と平行な複数のパイプによって形成されて設置されているので、通路の圧損の上昇を抑制することができる。挿入されるパイプは、図４に示すようなアルミシート材２８１に凹凸加工をして、それをパイプ状に形成することによって冷却性能を向上させている。アルミシート材２８１としては、厚さが例えば０．２mm程度の薄いものを使用する。
【００２９】
図１に示すキャニスタ３０の内部には粒状の活性炭３１が封入されていて、燃料蒸気を吸着する。活性炭３１によって吸着している燃料蒸気は、エンジンの稼働時に吸気負圧によって大気ポート３２より外気を吸入して、キャニスタ３０の内部を通過させた後に、パージポート３３よりパージライン４０を介して吸気管５０へ導入する。それによって、活性炭３１に吸着された燃料は脱離して、空気と共に吸気管５０を流れる吸気に混入し、エンジンの燃焼室内で燃焼して処理される。なお、パージライン４０と吸気管５０との間にはパージ流量を調整するパージバルブ９が設置されている。また、１０は通常時は開弁しているキャニスタクローズドバルブである。
【００３０】
次に、本発明の第１実施形態の作用を説明する。エンジン始動後、ＥＣＵ（電子式制御装置）１１からの信号により電源部１２が熱電素子２５に電力を加えて冷却器２０の冷却台２６側を冷却する。熱電素子２５は冷却ブロック２０１と共に内部の冷却通路２２１，２２２，２２３を冷却する。
【００３１】
燃料タンク１内で発生した燃料蒸気は燃料蒸気通路７を通って冷却器２０に導入される。熱電素子２５によって冷却された冷却通路２２１，２２２，２２３を燃料蒸気が通過すると、熱交換フィン２８等を介して燃料蒸気は冷却される。燃料蒸気は通常飽和蒸気であるから、冷却されることによって凝縮して液化する。液化した燃料は液溜めとなる折り返し部２３に集められ、エンジンが稼動していて燃料リターン管４にリターン燃料が流れている場合は回収通路６に吸引力が働くので、それによって吸引されて燃料タンク１へ戻される。
【００３２】
給油時においても熱電素子２５への通電は継続して行う。但し、バッテリへの負荷が大きく、バッテリが容量不足になる可能性がある場合には、バッテリ容量の検出手段等の信号により通電を中止する。万一、給油中に通電がカットされても給油前のエンジン稼働時に冷却ブロック２０１は熱電素子２５によって冷却されているため、給油のような短時間であれば冷却ブロック２０１の熱容量によって冷却、回収性能は維持される。また、性能を維持することができる熱容量となるように、冷却ブロック２０１の重量を決める。
【００３３】
給油時に燃料タンク１の空間に滞留している燃料蒸気は、給油された燃料に押し出される形で燃料蒸気通路７を通って冷却器２０へ導入される。前述のように、冷却された冷却通路２２１，２２２，２２３を燃料蒸気が通過すると、燃料蒸気は冷却されて液化する。液化された燃料は回収ポート２１３から回収通路６を介して、エンジンの停止時には燃料の自重によって燃料タンク１内へ戻される。これにより、従来は給油時に全量キャニスタ３０内へ流入していた燃料蒸気が、冷却器２０により液化された分だけ低減されるため、その分だけキャニスタ３０の活性炭３１の容量を削減することができるため、キャニスタ３０の小型化が可能となる。また、液化させて回収する成分は、燃料蒸気中の液化しやすい高沸点成分が主であるが、この成分はパージの時にキャニスタ３０の活性炭３１から脱離しにくく、従来からキャニスタの性能を劣化させる要因でもあった。しかしながら、本発明の実施形態によれば、冷却器２０によりその流入を防止することができるので、従来は劣化分を見込んで増量していた活性炭３１の量を減らすことができる。
【００３４】
冷却器２０において液化しなかった燃料蒸気は蒸気流出ポート２１２からキャニスタ３０内へ導入されて活性炭３１に吸着される。このとき燃料蒸気の吸着熱によって活性炭３１の温度が上昇し、一般的に常温時に比べて活性炭３１の吸着性能は低下する。燃料蒸気の液化によりキャニスタ３０へ流入する燃料蒸気が減った場合でも、給油時のように大量に燃料蒸気が流入する時には活性炭３１の温度上昇は避けられない。しかしながら、本発明の第１実施形態においては、冷却器２０とキャニスタ３０とを直結した一体構造をとっているので、燃料蒸気と共に冷却された空気が冷却されたままキャニスタ３０内へ導入され、活性炭３１の温度の上昇を抑制するので、活性炭３１の吸着性能の低下を抑えることができる。燃料蒸気の冷却温度によっては活性炭３１の吸着性能が向上する場合もある。また、冷却器２０において液化された燃料を燃料タンク１に戻す回収通路６をキャニスタ３０内に通すことによって、キャニスタ３０内の活性炭３１の追加的な冷却が可能である。
【００３５】
更に、上記構成のような熱電素子２５を有する装置においては、熱電素子２５を利用して、装置の故障診断を行うことができる。これを図５の制御ルーチンを用いて説明する。図５において故障診断制御ルーチンがスタートすると、まずステップ６０１においてパージバルブ９を閉弁し、続いてステップ６０２へ進んでキャニスタ３０の大気ポート３２に設置されたキャニスタクローズドバルブ１０を閉弁する。これにより燃料タンク１からキャニスタ３０を介して吸気系のパージバルブ９に至る燃料蒸気通路が閉路空間となり、その圧力は圧力検出手段１３によって計測される。
【００３６】
そこでステップ６０３において熱電素子２５に通電すると閉路空間内の気体が冷却されて収縮し、閉路空間内の圧力が下降する。この圧力が圧力検出手段１３によって検出されるので、検出圧力が所定圧Ｐ１になる時まで熱電素子２５へ電力を継続して供給する。そして、ステップ６０４において経過時間が所定の時間ｔ１を超えたか否かを判定する。熱電素子２５に通電することにより閉路空間内の圧力は下降するが、閉路空間に穴が空いていれば圧力の下降速度は遅く、穴の大きさによっては所定圧Ｐ１に到達するのに相当の時間がかかる。従って、ステップ６０４では経過時間を予め実験等に基づいて任意に所定の時間ｔ１を決めておき、圧力が後述の所定値まで降下する前に経過時間がｔ１に達した時（ＹＥＳ）は、明らかに閉路空間に穴が空いているとして、ステップ６１１へ進んで異常判定を行う。
【００３７】
この判定法は、大きめの洩れ穴の有無の判定に適した簡易な方法であって、細かい穴の有無の判定は６０５以降のステップによって行う。所定の時間ｔ１が経過しない（ＮＯ）場合に進むステップ６０５では閉路空間の圧力を検出し、その値が所定圧Ｐ１に達したか否かを判定する。達した（ＹＥＳ）場合にはステップ６０６へ進んで熱電素子２５への通電を停止する。次にステップ６０７において熱電素子２５への通電停止からの経過時間を検出して、その値が所定の時間ｔ２を超えたか否かを判定し、超えた（ＹＥＳ）時はステップ６０８へ進んで閉路空間内の圧力Ｐ２を測定する。もし閉路空間に洩れがあると、閉路空間内の圧力は洩れ穴の大きさや燃料残量等によって降下幅が異なるものの徐々に低下する。次のステップ６０９においてはＰ２−Ｐ１の値を計算して差をＰ３とし、ステップ６１０へ進んで任意の所定圧Ｐ４と比較する。ここで所定圧Ｐ４というのは、任意の燃料残量の下で発生する圧力変化において本システムに許容される大きさの洩れ穴に対応する圧力の最大値であって、Ｐ３がＰ４よりも大きい（ＹＥＳ）場合には、洩れ穴の大きさは許容範囲を越えているとして、ステップ６１１へ進んで異常判定をする。それ以外はステップ６１２へ進んで正常判定をする。
【００３８】
このように熱電素子２５を設けた上記装置においては、熱電素子２５を減圧手段として利用することによって、構成を変更することなく、容易にシステムの洩れの有無を判定することができる。また、燃料残量と洩れ穴の大きさに対応する圧力低下の大きさを把握して所定の圧力を設定すれば、あらゆる大きさの洩れ穴に対応することができる。
【００３９】
図５は本発明の第２の実施形態を示すシステム構成図である。冷却器２０は第１の実施形態において示したものと同じ構造を有する。以下、第１の実施形態との違いを説明する。燃料タンク１とキャニスタ３０は燃料蒸気通路７を介して連通している。キャニスタ３０と吸気管５０との連通路の途中に冷却器２０が設置されており、キャニスタ３０と冷却器２０の蒸気流入ポート２１１とはパージライン４１を介して連通し、吸気管５０と冷却器２０の蒸気流出ポート２１２とはパージライン４２を介して連通している。パージライン４２の途中にはパージ流量を調整するパージバルブ９が設置されている。
【００４０】
燃料タンク１の内部には図１に示す第１実施形態の場合と同様に、燃料ポンプ２に接続されて図示しないエンジンへ燃料を送る燃料供給管３と、燃圧を調整するプレッシャレギュレータ５と、余剰燃料を戻す燃料リターン管４が配置される。この燃料リターン管４の途中にベンチュリ部４１が設けられ、冷却器２０から冷却によって回収された燃料を回収通路６を通して吸い込む。
【００４１】
次に本発明の第２の実施形態の作用を説明する。エンジン始動後、ＥＣＵ１１からの信号により電源部１２が熱電素子２５に電力を加えて冷却器２０を冷却する。熱電素子２５は冷却ブロック２０１と共に内部の冷却通路２２１，２２２，２２３を冷却する。
【００４２】
燃料タンク１内で発生した燃料蒸気は燃料蒸気通路７を通ってキャニスタ３０へ導入されて、活性炭３１によって吸着される。これに並行してエンジンの吸気負圧によりキャニスタ３０の大気ポート３２から外気を導入して、活性炭３１に吸着された燃料蒸気を脱離させる。それによってパージされた燃料蒸気はパージライン４１を通って冷却器２０へ蒸気流入ポート２１１から流入する。熱電素子２５によって冷却された冷却通路２２１，２２２，２２３を燃料蒸気が通過すると、燃料蒸気は冷却されて液化する。液化した燃料は、エンジンが稼動していて、燃料リターン管４にリターン燃料が流れている場合には回収通路６に吸引力が働くので、吸引されて燃料タンク１へ戻される。冷却器２０内で液化しなかった燃料蒸気は、蒸気流出ポート２１２からパージライン４２を通って吸気管５０へ導入されて処理される。
【００４３】
従来技術においても、キャニスタから脱離された燃料蒸気が吸気管に多く流入して空燃比が過度にリッチ側となった場合には、インジェクタからの噴射燃料を減少させて良好な空燃比が得られるようにするフィードバック制御が行われている。しかしながら、キャニスタから脱離される燃料蒸気の量はキャニスタ内の吸着残量、雰囲気温度等によって変化するため不確定な量である。このため、キャニスタから脱離する燃料蒸気の量が急激に増えた場合には安定な空燃比が得られず、排気エミッションが悪化する可能性がある。
【００４４】
これに対して、この実施形態によればキャニスタ３０から燃料蒸気がパージされた場合でも、冷却器２０により吸気管５０へ導入される燃料蒸気の量を低減させることができるため、理論空燃比からの大幅なずれがなくなり、排気エミッションの悪化が防止できる。また、燃料蒸気に溜っている空気が冷却されて吸気管５０内へ吸入されるため、従来よりも吸気効率が高くなる。
【００４５】
図７は、図１〜図３や図６に示した冷却器２０とは異なるが、それに代えて使用することができる冷却器７０の構成を示す正面断面図である。図８は図７に示す断面VIII−VIIIの平面断面図であって、図９は図７に示す断面IX−IXの平面断面図である。冷却器７０は図１等に示す冷却器２０と実質的に同じ効果が得られるので、ここでは構成のみを説明する。図７〜図９において７０１はアルミニウム等からなる冷却ブロックで、７０２は外側ケースである。それらの間には断熱層７４が形成されている。冷却器７０が図１に示す第１実施形態における冷却器２０のように燃料タンクとキャニスタとの間に設置された場合には、燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気は蒸気流入ポート７１１より冷却器７０内に流入し、冷却通路７２１，７２２，７２３を通って蒸気流出ポート７１２へ到達する。冷却通路７２１と７２２との間には折り返し部７３１が設けられているだけでなく、冷却通路７２２と７２３との間には折り返し部７３２が、また、冷却通路７２３と蒸気流出ポート７１２との間には折り返し部７３３が設置されており、折り返し部７３１と７３３は液溜めとなって回収ポート７１３に連通している。
【００４６】
図８及び９に、図７には図示されていない冷却ブロック７０１を冷却する熱電素子２５の設置位置を示す。熱電素子７５は、冷却ブロック７０１の図７上の正面及び裏面の側において、冷却ブロック７０１に対して一体化されている冷却台７６に取り付けられており、その反対である外側には放熱フィン７７が、熱電素子７５と一対になるように取り付けられている。冷却通路７２１，７２２，７２３には熱交換フィン７８が、流路と平行に複数のパイプによって形成されて設置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すシステム構成図である。
【図２】冷却器の実施例の図３に示すII−II断面の側面図である。
【図３】冷却器の実施例の図２に示すIII −III 断面の平面図である。
【図４】熱交換フィンに使用するシート材の形状を示す斜視図である。
【図５】故障診断を行う場合の制御プログラムを例示するフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例を示すシステム構成図である。
【図７】冷却器の他の実施例の図８に示すVII −VII 断面の正面図である。
【図８】図７の冷却器のVIII−VIII断面を示す平面図である。
【図９】図７の冷却器のIX−IX断面を示す側面図である。
【図１０】従来技術を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…燃料ポンプ
３…燃料供給管
４…燃料リターン管
５…プレッシャレギュレータ
６…回収通路
７…燃料蒸気通路
８…給油口
９…パージバルブ
１０…キャニスタクローズドバルブ
１１…ＥＣＵ（電子式制御装置）
１２…電源部
１３…圧力検出手段
２０…冷却器
２３…折り返し部（液溜め）
２４…断熱層
２５…熱電素子
２６…冷却台
２７…放熱フィン
３０…キャニスタ（チャコールキャニスタ）
３１…活性炭（吸着剤）
３２…大気ポート
３３…パージポート
４０，４２…パージライン
４１…ベンチュリ部
５０…エンジンの吸気管
７０…冷却器（他の実施例）
７５…熱電素子
７７…放熱フィン
１０１…冷却器（従来技術）
１０２…液溜め（従来技術）
１０３…螺旋管（従来技術）
２０１…冷却ブロック
２１２…蒸気流出ポート
２２１〜２２３…冷却通路
２１３…回収ポート
２０２…外側ケース
２８１…アルミシート
７１１…蒸気流入ポート
７１２…蒸気流出ポート
７１３…回収ポート
７２１〜７２３…冷却通路
７３１〜７３３…折り返し部

Claims

燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着剤層を有するキャニスタへ導く燃料蒸気通路と、断熱手段で覆われていると共に燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器によって液化された燃料を前記燃料タンクへ還流させる回収通路とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記冷却器内の冷却通路の途中に折り返し部を二箇所以上形成すると共に、該折り返し部のうちの少なくとも一つに液溜めを設け、該液溜めを前記回収通路に接続する一方、前記折り返し部の下流側の流路の末端となる蒸気流出口を、前記冷却通路への蒸気流入口と隣接しない位置に設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着する吸着剤層を有するキャニスタと、該キャニスタから脱離する燃料蒸気をエンジンの吸気管へ導く燃料蒸気通路と、断熱手段で覆われていると共に前記燃料蒸気通路の途中に配置されて脱離した燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器によって液化された燃料を前記燃料タンクへ還流させる回収通路とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記冷却器内の冷却通路の途中に二箇所以上折り返し部を形成すると共に、該折り返し部のうちの少なくとも一つに液溜めを設け、該液溜めを前記回収通路に接続したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着剤層を有するキャニスタへ導く燃料蒸気通路と、断熱手段で覆われていると共に燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器によって液化された燃料を前記燃料タンクへ還流させる回収通路とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記冷却器内の冷却通路の途中に折り返し部を形成すると共に、該折り返し部に液溜めを設け、該液溜めを前記回収通路に接続する一方、前記折り返し部の下流側の流路の末端となる蒸気流出口を、前記冷却通路への蒸気流入口と隣接しない位置に設けていて、
前記燃料タンクから前記冷却器及びキャニスタを介してエンジンの吸気管に至る燃料蒸気の通路上の、前記吸気管への接続部分に設けられたパージバルブと、前記キャニスタの大気ポートを閉じたときに形成される閉路空間を前記冷却器によって冷却することにより減圧し、圧力検出手段により検出される前記閉路空間内の圧力が所定の時間内に所定値まで低下するか否かによって、前記閉路空間の洩れの有無を判定して故障診断を行うように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着する吸着剤層を有するキャニスタと、該キャニスタから脱離する燃料蒸気をエンジンの吸気管へ導く燃料蒸気通路と、断熱手段で覆われていると共に前記燃料蒸気通路の途中に配置されて脱離した燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器によって液化された燃料を前記燃料タンクへ還流させる回収通路とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記冷却器内の冷却通路の途中に折り返し部を形成すると共に、該折り返し部に液溜めを設け、該液溜めを前記回収通路に接続していて、
前記燃料タンクから前記冷却器及びキャニスタを介してエンジンの吸気管に至る燃料蒸気の通路上の、前記吸気管への接続部分に設けられたパージバルブと、前記キャニスタの大気ポートを閉じたときに形成される閉路空間を前記冷却器によって冷却することにより減圧し、圧力検出手段により検出される前記閉路空間内の圧力が所定の時間内に所定値まで低下するか否かによって、前記閉路空間の洩れの有無を判定して故障診断を行うように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記冷却器内の冷却通路に、屈曲、突起、断面積の変化、形状の変化等の、燃料蒸気の流れを乱す部分を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記冷却器内の冷却通路を複数の並列通路で構成したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項６において、挿入される前記板もしくはパイプの表面に凹凸加工を施したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記冷却器を熱電素子によって冷却するように構成したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記冷却器と前記キャニスタとを接続する配管を省略し、前記冷却器と前記キャニスタとを直結して一体構造としたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記冷却器内で液化した燃料を燃料タンクへ還流させる回収通路を前記キャニスタ内の前記吸着剤層を通過するように設置したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記燃料タンク内の燃料ポンプによって圧送された燃料の余剰分を還流させるための燃料リターン管内の還流燃料の流れを利用して、前記回収通路を通して前記液化された燃料を前記燃料タンク内へ吸い込むように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項３又は４において、前記閉路空間を前記冷却器によって冷却することにより所定の圧力まで減圧し、その後冷却を中断して、前記圧力手段により検出される前記閉路空間内の圧力の上昇状況から、前記閉路空間の洩れの有無を判定するように構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。