JP4153354B2 - Evaporative fuel processing equipment - Google Patents

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JP4153354B2 JP2003118701A JP2003118701A JP4153354B2 JP 4153354 B2 JP4153354 B2 JP 4153354B2 JP 2003118701 A JP2003118701 A JP 2003118701A JP 2003118701 A JP2003118701 A JP 2003118701A JP 4153354 B2 JP4153354 B2 JP 4153354B2
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啓壮 武田
隆 長井
勝彦 牧野
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Toyota Motor Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸発燃料処理装置に係り、特に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着して大気に放出させることなく処理する蒸発燃料処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特開平10−274106号公報に開示されるように、燃料タンク内で生じた蒸発燃料を吸着するためのキャニスタを備える蒸発燃料処理装置が知られている。この装置は、キャニスタに吸着されている蒸発燃料を空気の流れによりパージさせる機構と、パージガス中から蒸発燃料を分離する分離ユニットとを備えている。更に、この装置は、分離ユニットにより分離された蒸発燃料を液化するための凝縮ユニットと、凝縮された燃料を燃料タンクに還流させる還流経路とを備えている。このような蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、大気に放出させることなく処理することができる。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−274106号公報
【特許文献2】
特開平6−147037号公報
【特許文献3】
特開昭62−279825号公報
【特許文献4】
特開平63−270524号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置において、燃料タンクから蒸発燃料を導出するための経路は、直接的にキャニスタに接続されている。この場合、燃料タンク内で発生する全ての蒸発燃料は、分離ユニットに到達する以前に必ずキャニスタに吸着されることとなる。発生する全ての蒸発燃料がキャニスタに吸着されるとすれば、キャニスタに対して大きな容量を与えておくことが必要である。このため、上記従来の装置は、キャニスタの大型化が避けられないという特性を有していた。
【0005】
分離ユニットは、そこに流入してくるガス中の燃料濃度が高いほど蒸発燃料を効率的に処理することができる。このような要求に反して、キャニスタからパージされてくるガス中の燃料濃度は、さほど高くならないのが通常である。このため、上記従来の装置は、必ずしも高い効率で蒸発燃料が処理できないという特性も有していた。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、キャニスタの小型化と、蒸発燃料の効率的な処理とを可能とする蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、上記の目的を達成するため、蒸発燃料処理装置であって、
蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタに連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガス中から高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する分離ユニットと、
前記処理ガスを燃料タンクに導く処理ガス通路と、
前記燃料タンクを前記パージ通路を介して、前記キャニスタ及び前記分離室の双方と同時に連通させるベーパ通路と、
を備えることを特徴とする。
【0008】
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記パージ通路の途中に配置され、前記キャニスタ側から前記分離ユニット側へ向けてガスを圧送するパージガス循環ポンプを備え、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタと前記パージガス循環ポンプとの間に連通されることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0010】
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態の装置は燃料タンク10を備えている。燃料タンク10には、その内部で発生した蒸発燃料を外部に導出するためのベーパ通路12が連通している。ベーパ通路12は、キャニスタ14とパージガス循環ポンプ16とを結ぶパージ通路18に接続されている。
【0011】
キャニスタ14は、その内部に活性炭を有しており、ベーパ通路12およびパージ通路18を介して蒸発燃料を含むガスが流入してきた場合には、そのガス中の蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ14の内部には、活性炭を加熱するためのヒータ20が配置されている。活性炭は、ヒータ20で加熱されることにより、その加熱が行われない場合に比して、吸着燃料を放出し易い状態となる。
【0012】
パージガス循環ポンプ16は、パージ通路18を介して導かれるガスを吸入し、吐出口から圧送することができる。パージガス循環ポンプ16の吐出口には、高濃度用分離ユニット22が連通している。高濃度用分離ユニット22は、第1分離膜24を備えていると共に、第1分離膜24により隔絶されている低濃度室26および高濃度室28を備えている。上述したパージガス循環ポンプ16の吐出口は、より具体的には、低濃度室26に連通している。一方、高濃度室28には、処理ガス通路30が連通している。
【0013】
燃料タンク10の内部には、燃料フィードポンプ32と、ジェットポンプ34とが配置されている。燃料フィードポンプ32は、内燃機関(図示せず)に向けて燃料をフィードするためのポンプである。燃料フィードポンプ32は、内燃機関において現実に消費される量に比して多量の燃料を吐出する。このようにして吐出された燃料のうち、過剰分は、ジェットポンプ34を通過して燃料タンク10の内部に還流される。
【0014】
ジェットポンプ34は、燃料フィードポンプ32により吐出された燃料の過剰分が、その内部を流通する過程において、吸入口に負圧を生じさせ、その吸入口に供給されている流体を吸入して圧送するポンプである。図1に示すシステムにおいて、ジェットポンプ34の吸入口には、上述した処理ガス通路30が連通している。このため、ジェットポンプ34によれば、処理ガス通路30を介して、高濃度用分離ユニット22の高濃度室28内のガスを吸入し、吐出することができる。
【0015】
高濃度用分離ユニット22の上方には、中濃度用分離ユニット36が配置されている。中濃度用分離ユニット36は、第2分離膜38を備えていると共に、第2分離膜38により隔絶されている低濃度室40および高濃度室42を備えている。中濃度用分離ユニット36の低濃度室40は、連通路44を介して、上述した高濃度用分離ユニット22の低濃度室26と連通している。
【0016】
中濃度用分離ユニット36の低濃度室40には、また、キャニスタ入ガス通路46が連通している。キャニスタ入ガス通路46は、上述したキャニスタ14に連通しており、中濃度用分離ユニット36から流出してくるガスをキャニスタ14に還流させることができる。また、キャニスタ入ガス通路46は、中濃度用分離ユニット36側の端部の近傍に調圧弁48を備えていると共に、キャニスタ14側の端部の近傍に逆止弁対50を備えている。
【0017】
調圧弁48は、中濃度用分離ユニット36からキャニスタ14へ向かう流体の流れのみを許容する一方向弁であり、その上流側の経路内に、つまり、パージガス循環ポンプ16から調圧弁48に至る経路内に、所定の正圧を発生させるために設けられている。一方、逆止弁対50は、キャニスタ14を含む系内の圧力が不当に高圧或いは低圧となるのを防ぐために設けられている。
【0018】
中濃度用分離ユニット36の高濃度室42には、循環ガス通路52が連通している。循環ガス通路52は、パージ通路18に連通している。従って、循環ガス通路52によれば、中濃度用分離ユニット36の高濃度室42と、パージガス循環ポンプ16の吸入口とを導通状態にすることができる。
【0019】
[基本動作の説明]
図1に示す装置において、パージガス循環ポンプ16が停止している場合は、燃料タンク10からキャニスタ14へ蒸発燃料を含むガスが流入することがある。例えば、車両の停止後に燃料タンク10の内部において、余熱により多量に蒸発燃料が発生した場合、或いは、給油の実行に伴って燃料タンク10内のガスが多量に押し出された場合は、蒸発燃料を含むガスが多量にキャニスタ14に流入する。この際、キャニスタ14は、ガス中の蒸発燃料を吸着し、空気のみを逆止弁対50に向かって流通させる。
【0020】
パージガス循環ポンプ16が作動すると、そこで生成された負圧がキャニスタ14に導かれる。このような負圧が、燃料を吸着しているキャニスタ14に導かれると、蒸発燃料を含むキャニスタ出ガスがパージ通路18へ流出する。パージガス循環ポンプ16により生成される負圧は、循環ガス通路52を介して、中濃度用分離ユニット36の高濃度室42にも導かれる。このため、パージガス循環ポンプ16には、定常状態では、パージ通路18から供給されるキャニスタ出ガスと、循環ガス通路52から供給される循環ガスとが吸引される。そして、この場合パージガス循環ポンプ16は、それらの混合ガスを、パージガスとして高濃度用分離ユニット22の低濃度室26に供給する。
【0021】
パージガス循環ポンプ16が上記の如く作動している場合、ポンプ16の吐出口から調圧弁48までの系(高濃度用分離ユニット22の低濃度室26、および中濃度用分離ユニット36の低濃度室40を含む)にはポンプの吐出圧が作用する。一方、高濃度用分離ユニット22の高濃度室28にはジェットポンプ34の作動に伴う負圧が導かれている。更に、中濃度用分離ユニット36の高濃度室42には、パージガス循環ポンプ16の発する負圧が導かれる。従って、この場合、高濃度用分離ユニット22の第1分離膜24の両側、および中濃度用分離ユニット36の第2分離膜38の両側には、何れも、低濃度室26,40側が高濃度室28,42側に比して高圧となるような差圧が発生する。
【0022】
第1分離膜24および第2分離膜38は、ポリイミドなどの高分子材料で構成された薄膜であり、空気と燃料を含むガスに晒された場合に、膜に対する空気の溶解度と燃料の溶解度との違いにより、両者を分離する特性を示す。より具体的には、第1分離膜24および第2分離膜38は、一方の面に蒸発燃料を含むガスが導かれ、かつ、その面の側が高圧となるように膜の両側に差圧が与えられた場合に、膜の低圧側に蒸発燃料濃度の高められた凝縮ガスを通過させる特性を有している。
【0023】
このため、パージガス循環ポンプ16の作動に伴って、高濃度用分離ユニット22の低濃度室26に混合ガスが流入し、かつ、第1分離膜24の両側に低濃度室26が高圧となるような差圧が発生すると、混合ガス中の蒸発燃料が高濃度室28側に凝縮される。その結果、低濃度室26内の混合ガスは流入時に比して燃料濃度の低いガス(以下、「中濃度ガス」と称す)となり、また、高濃度室28内には、高濃度の処理ガスが生成される。
【0024】
高濃度用分離ユニット22の低濃度室26から流出する中濃度ガスは、中濃度用分離ユニット36の低濃度室40に流入する。中濃度用分離ユニット36は、低濃度室40に中濃度ガスが流入すると、第2分離膜38により中濃度ガス中の蒸発燃料を凝縮して、中濃度ガスに比して濃度の高い循環ガスを高濃度室42において生成する。生成された循環ガスは、循環ガス通路52を通ってパージガス循環ポンプ16の吸入口に供給される。
【0025】
本実施形態の装置では、キャニスタ出ガスの燃料濃度が15%である場合に、定常状態では、循環ガスの燃料濃度が65%程度となり、その結果、パージガス循環ポンプ16から吐出される混合ガス(パージガス)の燃料濃度が60%程度となる。高濃度用分離ユニット22は、60%程度のパージガスが供給されると、そのパージガスを、燃料濃度が95%以上の処理ガスと、燃料濃度が40%程度の中濃度用ガスとに分離する。中濃度用分離ユニット36は、燃料濃度が40%程度の中濃度ガスの供給を受けると、その中濃度ガスを、燃料濃度が65%程度の循環ガスと、燃料濃度が5%未満のキャニスタ入ガスとに分離する。つまり、本実施形態の装置は、キャニスタ出ガスの燃料濃度が15%程度である場合には、定常状態で、燃料濃度が95%以上の処理ガスと、燃料濃度が5%未満のキャニスタ入ガスとを生成することができる。
【0026】
高濃度用分離ユニット22において生成された処理ガスは、ジェットポンプ34に吸入される。ジェットポンプ34は、空気濃度が5%程度であれば、その空気が燃料中に溶け込む程度に処理ガスを圧縮することができる。このため、本実施形態の構成によれば、高濃度用分離ユニット22により生成された処理ガスを、液化させた状態で燃料タンク10の内部に戻すことができる。
【0027】
[本実施形態の特徴の説明]
燃料タンク10の内部では、パージの実行中においても蒸発燃料が発生することがある。ベーパ通路12が、仮にパージ通路18にではなく、キャニスタ14に接続されているとすれば、パージの実行中に発生する蒸発燃料は、一旦は必ずキャニスタ14に流入することとなる。パージの実行中に発生する蒸発燃料が必ずキャニスタ14に吸着されるとすれば、キャニスタ14の容量は、そのような蒸発燃料の吸着をも考慮したうえで、大きな値としておくことが必要である。このため、ベーパ通路12がキャニスタ14に接続されている構成においては、キャニスタ14に対して大きな容量を与えることが必要となる。
【0028】
これに対して、本実施形態の装置では、既述した通り、ベーパ通路12が、キャニスタ14にではなくパージ通路18に接続されている。この構成によれば、パージの実行中に発生した蒸発燃料は、キャニスタ14に吸着されることなく、燃料タンク10の内部から直接的に高濃度用分離ユニット22に導かれる。このため、本実施形態のシステムでは、パージの実行中に発生する蒸発燃料がキャニスタ14には吸着されないものとして、その容量を小さくすることができる。
【0029】
本実施形態の構成は、蒸発燃料の処理効率の点でも、ベーパ通路12がキャニスタ14に接続されているものに比して優れている。すなわち、高濃度用分離ユニット22や、中濃度用分離ユニット36は、パージガス循環ポンプ16から吐出されるガス中の燃料濃度が高いほど、蒸発燃料を効率良く処理することができる。パージガス循環ポンプ16から吐出されるガス中の燃料濃度は、燃料タンク10内で発生した蒸発燃料が、ベーパ通路12から直接パージガス循環ポンプ16に流入する場合と、キャニスタ14に吸着された後にパージガス循環ポンプ16に向けてパージされる場合とでは、前者の場合により濃くなるのが通常である。本実施形態の装置は、パージ中に発生した蒸発燃料を前者の経路でパージガス循環ポンプ16に流入させることができる。このため、この装置によれば、ベーパ通路12がキャニスタ14に接続されているものに比して、より効率的に蒸発燃料を処理することができる。
【0030】
実施の形態2.
次に、図2を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図2は、本発明の実施の形態2の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図を示す。尚、図2において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【0031】
実施の形態2の装置において、キャニスタ14は、パージ通路18を介して高濃度用分離ユニット22の低濃度室26に直接接続されている。また、高濃度用分離ユニット22の低濃度室26は、パージ通路60を介して内燃機関の吸気通路に接続されている。パージ通路60は、図示しないパージ制御弁を備えており、必要に応じて、内燃機関の吸気通路と上記の低濃度室26とを導通させることができる。
【0032】
実施の形態2の装置は、実施の形態1の装置と同様に、車両の停止後の発生した蒸発燃料や、給油時に押し出されて燃料タンク10から流出する蒸発燃料をキャニスタ14により吸着することができる。そして、この装置は、キャニスタ14に吸着した蒸発燃料を、その一部を燃料タンク10に戻すことにより、また、その残部を内燃機関10の吸気通路に吸入させることにより、処理することができる。以下、本実施形態の装置が蒸発燃料を処理する際の動作について説明する。
【0033】
高濃度用分離ユニット22は、実施の形態1の場合と同様に、低濃度室26の内圧が、高濃度室28の内圧に比して高い場合に、高濃度室28に燃料濃度の高い処理ガスを発生させる。図2に示す構成において、低濃度室26の内圧は、キャニスタ14や燃料タンク10の内圧に、つまり、大気圧の近傍に開放されている。一方、高濃度室28には、ジェットポンプ34の作動に伴う負圧が導かれている。このため、分離膜24の両側には、高濃度室28に燃料濃度の高い処理ガスを発生させることのできる差圧が確保されている。
【0034】
本実施形態の装置は、キャニスタ14内の蒸発燃料を積極的にパージすべき要求が生じた場合は、その差圧が確保される範囲で、つまり、低濃度室26の内圧が高濃度室28の内圧(ジェットポンプ34による負圧)より高く維持される範囲で、パージ制御弁を開いて低濃度室28に内燃機関の吸気負圧を導入する。この場合、高濃度室28において生成された燃料濃度の高い処理ガスがジェットポンプ34により燃料タンク10内に戻されると共に、低濃度室26では、分離膜24の働きにより燃料濃度の下げられた中濃度ガスが生成され、この中濃度ガスが内燃機関の吸気通路にパージされる。
【0035】
本実施形態の装置において、ベーパ通路12は、実施の形態1の場合と同様にパージ通路18に接続されている。このため、本実施形態においても、キャニスタ14の容量を小さく抑制することが可能であり、また、燃料タンク10内で発生した蒸発燃料を直接的に高濃度用分離ユニット22に導き、高い処理効率を実現することができる。燃料タンク10の内部で発生した蒸発燃料が、何ら希釈されることなく内燃機関にパージされると、そのパージに起因して大きな空燃比荒れが生じ易い。これに対して、本実施形態のように、高濃度用分離ユニット22により希釈した中濃度ガスを内燃機関に供給することとすれば、そのような空燃比荒れは十分に抑制することができる。このため、本実施形態の装置によれば、パージガス循環ポンプ16を用いずに、蒸発燃料を吸気通路に流入させる構成を採用しつつ、内燃機関のドライバビリティやエミッション特性を悪化させることなく、実施の形態1の場合と同様の効果を実現することができる。
【0036】
尚、上述した実施の形態1または2においては、高濃度用分離ユニット22の低濃度室26が前記第1の発明における「分離室」に、高濃度用分離ユニット22が前記第1の発明における「分離ユニット」に、それぞれ相当している。
【0037】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第1の発明によれば、燃料タンクの内部で発生する蒸発燃料を、ベーパ通路を介して、キャニスタと分離ユニットとの間に導出することができる。このため、本発明によれば、燃料タンクから導出される蒸発燃料を、直接的に分離ユニットに供給することができ、キャニスタの小型化を可能とし、かつ、蒸発燃料の効率的な処理を可能とすることができる。
【0038】
第2の発明によれば、燃料タンクから導出されたガスをパージガス循環ポンプにより分離ユニットに圧送することができる。このため、本発明によれば、キャニスタに流入する蒸発燃料量を十分に少なくすることができ、かつ、分離ユニットにおける蒸発燃料の処理効率を十分に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【図2】 本発明の実施の形態2の蒸発燃料処理装置の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
10 燃料タンク
12 ベーパ通路
14 キャニスタ
16 パージガス循環ポンプ
18,60 パージ通路
22 高濃度用分離ユニット
24,38 分離膜
26,40 低濃度室
28,42 高濃度室
36 中濃度用分離ユニット
34 ジェットポンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporative fuel processing apparatus, and more particularly, to an evaporative fuel processing apparatus that processes evaporative fuel generated in a fuel tank without being adsorbed by a canister and released to the atmosphere.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-274106, an evaporative fuel processing apparatus including a canister for adsorbing evaporative fuel generated in a fuel tank is known. This apparatus includes a mechanism for purging the evaporated fuel adsorbed by the canister by the flow of air, and a separation unit for separating the evaporated fuel from the purge gas. The apparatus further includes a condensing unit for liquefying the evaporated fuel separated by the separation unit, and a reflux path for returning the condensed fuel to the fuel tank. According to such an evaporative fuel processing apparatus, the evaporative fuel generated in the fuel tank can be processed without being released to the atmosphere.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-274106 [Patent Document 2]
JP-A-6-147037 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-279825 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-270524
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional apparatus, the path for leading the evaporated fuel from the fuel tank is directly connected to the canister. In this case, all the evaporated fuel generated in the fuel tank is necessarily adsorbed by the canister before reaching the separation unit. If all the evaporated fuel generated is adsorbed by the canister, it is necessary to give a large capacity to the canister. For this reason, the above-described conventional apparatus has a characteristic that an increase in size of the canister cannot be avoided.
[0005]
The separation unit can process the evaporated fuel more efficiently as the fuel concentration in the gas flowing into the separation unit is higher. Contrary to this requirement, the fuel concentration in the gas purged from the canister is usually not so high. For this reason, the above-mentioned conventional apparatus also has a characteristic that the evaporated fuel cannot always be processed with high efficiency.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an evaporative fuel processing apparatus that can reduce the size of a canister and efficiently process evaporative fuel.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel vapor processing apparatus,
A canister capable of adsorbing evaporated fuel,
A purge passage communicating with the canister;
A separation unit having a separation chamber communicating with the purge passage, and separating a processing gas containing evaporated fuel at a high concentration from the gas guided to the separation chamber;
A processing gas passage for guiding the processing gas to a fuel tank;
The fuel tank, through the purge passage, the vapor passage for communicating simultaneously with both the canister and the separation chamber,
It is characterized by providing.
[0008]
The second invention is the first invention, wherein
A purge gas circulation pump that is disposed in the middle of the purge passage and that pumps gas from the canister side toward the separation unit;
The vapor passage is communicated between the canister and the purge gas circulation pump.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0010]
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the evaporated fuel processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus of this embodiment includes a fuel tank 10. The fuel tank 10 communicates with a vapor passage 12 for leading the evaporated fuel generated inside to the outside. The vapor passage 12 is connected to a purge passage 18 that connects the canister 14 and the purge gas circulation pump 16.
[0011]
The canister 14 has activated carbon inside thereof, and when a gas containing evaporated fuel flows in through the vapor passage 12 and the purge passage 18, the canister 14 can adsorb the evaporated fuel in the gas. A heater 20 for heating the activated carbon is disposed inside the canister 14. The activated carbon is heated by the heater 20 so that the adsorbed fuel is easily released as compared with a case where the activated carbon is not heated.
[0012]
The purge gas circulation pump 16 can suck the gas guided through the purge passage 18 and pump it out from the discharge port. A high concentration separation unit 22 communicates with the discharge port of the purge gas circulation pump 16. The high concentration separation unit 22 includes a first separation membrane 24 and a low concentration chamber 26 and a high concentration chamber 28 that are isolated by the first separation membrane 24. More specifically, the discharge port of the purge gas circulation pump 16 described above communicates with the low concentration chamber 26. On the other hand, the processing gas passage 30 communicates with the high concentration chamber 28.
[0013]
A fuel feed pump 32 and a jet pump 34 are arranged inside the fuel tank 10. The fuel feed pump 32 is a pump for feeding fuel toward an internal combustion engine (not shown). The fuel feed pump 32 discharges a larger amount of fuel than the amount actually consumed in the internal combustion engine. The excess fuel discharged in this manner passes through the jet pump 34 and is returned to the inside of the fuel tank 10.
[0014]
The jet pump 34 generates a negative pressure at the suction port in the process in which the excess fuel discharged by the fuel feed pump 32 circulates therein, and sucks the fluid supplied to the suction port to pump the fluid. It is a pump. In the system shown in FIG. 1, the processing gas passage 30 described above communicates with the suction port of the jet pump 34. Therefore, according to the jet pump 34, the gas in the high concentration chamber 28 of the high concentration separation unit 22 can be sucked and discharged through the processing gas passage 30.
[0015]
Above the high concentration separation unit 22, a medium concentration separation unit 36 is arranged. The medium concentration separation unit 36 includes a second separation membrane 38 and also includes a low concentration chamber 40 and a high concentration chamber 42 that are isolated by the second separation membrane 38. The low concentration chamber 40 of the medium concentration separation unit 36 communicates with the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 described above via a communication path 44.
[0016]
The low concentration chamber 40 of the intermediate concentration separation unit 36 is also connected to a canister inlet gas passage 46. The canister inlet gas passage 46 communicates with the canister 14 described above, and the gas flowing out from the intermediate concentration separation unit 36 can be recirculated to the canister 14. The canister inlet gas passage 46 includes a pressure regulating valve 48 in the vicinity of the end portion on the intermediate concentration separation unit 36 side, and a check valve pair 50 in the vicinity of the end portion on the canister 14 side.
[0017]
The pressure regulating valve 48 is a one-way valve that allows only the flow of fluid from the medium concentration separation unit 36 toward the canister 14. The pressure regulating valve 48 is in the upstream path, that is, the path from the purge gas circulation pump 16 to the pressure regulating valve 48. It is provided in order to generate a predetermined positive pressure. On the other hand, the check valve pair 50 is provided to prevent the pressure in the system including the canister 14 from being unduly high or low.
[0018]
A circulating gas passage 52 communicates with the high concentration chamber 42 of the intermediate concentration separation unit 36. The circulation gas passage 52 communicates with the purge passage 18. Therefore, according to the circulation gas passage 52, the high concentration chamber 42 of the intermediate concentration separation unit 36 and the suction port of the purge gas circulation pump 16 can be brought into conduction.
[0019]
[Description of basic operation]
In the apparatus shown in FIG. 1, when the purge gas circulation pump 16 is stopped, gas containing evaporated fuel may flow from the fuel tank 10 to the canister 14. For example, when a large amount of evaporated fuel is generated in the fuel tank 10 after the vehicle stops due to residual heat, or when a large amount of gas is pushed out during the refueling, the evaporated fuel is reduced. A large amount of the contained gas flows into the canister 14. At this time, the canister 14 adsorbs the evaporated fuel in the gas and allows only air to flow toward the check valve pair 50.
[0020]
When the purge gas circulation pump 16 is operated, the negative pressure generated therein is guided to the canister 14. When such a negative pressure is introduced to the canister 14 that adsorbs the fuel, the canister outgas including the evaporated fuel flows out to the purge passage 18. The negative pressure generated by the purge gas circulation pump 16 is also led to the high concentration chamber 42 of the intermediate concentration separation unit 36 via the circulation gas passage 52. Therefore, in the steady state, the purge gas circulation pump 16 sucks the canister outlet gas supplied from the purge passage 18 and the circulation gas supplied from the circulation gas passage 52. In this case, the purge gas circulation pump 16 supplies the mixed gas as a purge gas to the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22.
[0021]
When the purge gas circulation pump 16 operates as described above, the system from the discharge port of the pump 16 to the pressure regulating valve 48 (the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 and the low concentration chamber of the medium concentration separation unit 36). 40) includes the discharge pressure of the pump. On the other hand, a negative pressure accompanying the operation of the jet pump 34 is introduced into the high concentration chamber 28 of the high concentration separation unit 22. Further, the negative pressure generated by the purge gas circulation pump 16 is introduced into the high concentration chamber 42 of the intermediate concentration separation unit 36. Therefore, in this case, on both sides of the first separation membrane 24 of the high-concentration separation unit 22 and on both sides of the second separation membrane 38 of the medium-concentration separation unit 36, the low concentration chambers 26 and 40 side are on the high concentration side. A differential pressure is generated that is higher than the chambers 28 and 42 side.
[0022]
The first separation membrane 24 and the second separation membrane 38 are thin films made of a polymer material such as polyimide. When exposed to a gas containing air and fuel, the solubility of air and the solubility of fuel in the membrane are as follows. Due to the difference between the two, the characteristic of separating the two is shown. More specifically, the first separation membrane 24 and the second separation membrane 38 have a differential pressure on both sides of the membrane so that the gas containing the evaporated fuel is guided to one surface and the side of the surface becomes high pressure. When given, it has the characteristic of allowing the condensed gas having an increased fuel vapor concentration to pass through the low pressure side of the membrane.
[0023]
Therefore, with the operation of the purge gas circulation pump 16, the mixed gas flows into the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 and the low concentration chamber 26 becomes high pressure on both sides of the first separation membrane 24. When such a differential pressure is generated, the evaporated fuel in the mixed gas is condensed on the high concentration chamber 28 side. As a result, the mixed gas in the low-concentration chamber 26 becomes a gas having a lower fuel concentration (hereinafter referred to as “medium concentration gas”) than when it flows, and the high-concentration chamber 28 contains a high-concentration processing gas. Is generated.
[0024]
The medium concentration gas flowing out from the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 flows into the low concentration chamber 40 of the medium concentration separation unit 36. When the intermediate concentration gas flows into the low concentration chamber 40, the intermediate concentration separation unit 36 condenses the evaporated fuel in the intermediate concentration gas by the second separation membrane 38, and the circulating gas having a higher concentration than the intermediate concentration gas. In the high concentration chamber 42. The generated circulation gas is supplied to the suction port of the purge gas circulation pump 16 through the circulation gas passage 52.
[0025]
In the apparatus of the present embodiment, when the fuel concentration of the canister gas is 15%, the fuel concentration of the circulating gas is about 65% in the steady state. As a result, the mixed gas discharged from the purge gas circulation pump 16 ( The fuel concentration of the purge gas is about 60%. When the purge gas of about 60% is supplied, the high concentration separation unit 22 separates the purge gas into a processing gas having a fuel concentration of 95% or more and a medium concentration gas having a fuel concentration of about 40%. When the medium concentration separation unit 36 is supplied with a medium concentration gas having a fuel concentration of about 40%, the medium concentration gas is supplied to a circulating gas having a fuel concentration of about 65% and a canister having a fuel concentration of less than 5%. Separate into gas. That is, when the fuel concentration of the canister outgas is about 15%, the apparatus according to the present embodiment is a steady state, a processing gas having a fuel concentration of 95% or more, and a canister input gas having a fuel concentration of less than 5%. And can be generated.
[0026]
The processing gas generated in the high concentration separation unit 22 is sucked into the jet pump 34. If the air concentration is about 5%, the jet pump 34 can compress the processing gas to such an extent that the air dissolves in the fuel. For this reason, according to the configuration of the present embodiment, the processing gas generated by the high concentration separation unit 22 can be returned to the inside of the fuel tank 10 in a liquefied state.
[0027]
[Description of Features of this Embodiment]
Inside the fuel tank 10, vaporized fuel may be generated even during the purge. If the vapor passage 12 is connected not to the purge passage 18 but to the canister 14, the evaporated fuel generated during the execution of the purge once flows into the canister 14. If the evaporated fuel generated during the purge is necessarily adsorbed by the canister 14, the capacity of the canister 14 needs to be set to a large value in consideration of the adsorption of the evaporated fuel. . For this reason, in the configuration in which the vapor passage 12 is connected to the canister 14, it is necessary to give a large capacity to the canister 14.
[0028]
On the other hand, in the apparatus of the present embodiment, the vapor passage 12 is connected to the purge passage 18 instead of the canister 14 as described above. According to this configuration, the evaporated fuel generated during the execution of the purge is guided directly from the inside of the fuel tank 10 to the high concentration separation unit 22 without being adsorbed by the canister 14. For this reason, in the system according to the present embodiment, it is possible to reduce the capacity of the fuel vapor generated during the purge, assuming that the fuel is not adsorbed by the canister 14.
[0029]
The configuration of the present embodiment is superior to that in which the vapor passage 12 is connected to the canister 14 in terms of the processing efficiency of the evaporated fuel. That is, the high concentration separation unit 22 and the medium concentration separation unit 36 can process the evaporated fuel more efficiently as the fuel concentration in the gas discharged from the purge gas circulation pump 16 is higher. The fuel concentration in the gas discharged from the purge gas circulation pump 16 is the same as when the evaporated fuel generated in the fuel tank 10 flows directly into the purge gas circulation pump 16 from the vapor passage 12 and after being adsorbed by the canister 14. In the case of purging toward the pump 16, it is usually darker in the former case. The apparatus of the present embodiment can cause the evaporated fuel generated during the purge to flow into the purge gas circulation pump 16 through the former path. For this reason, according to this apparatus, the evaporated fuel can be processed more efficiently than the case where the vapor passage 12 is connected to the canister 14.
[0030]
Embodiment 2. FIG.
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the fuel vapor processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[0031]
In the apparatus of the second embodiment, the canister 14 is directly connected to the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 via the purge passage 18. The low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 is connected to the intake passage of the internal combustion engine via the purge passage 60. The purge passage 60 includes a purge control valve (not shown), and can connect the intake passage of the internal combustion engine and the low concentration chamber 26 as necessary.
[0032]
Like the device of the first embodiment, the device of the second embodiment can adsorb the evaporated fuel generated after the vehicle stops or the evaporated fuel pushed out during refueling and flowing out of the fuel tank 10 by the canister 14. it can. The apparatus can process the evaporated fuel adsorbed on the canister 14 by returning a part thereof to the fuel tank 10 and sucking the remaining part into the intake passage of the internal combustion engine 10. Hereinafter, the operation when the apparatus of the present embodiment processes the evaporated fuel will be described.
[0033]
As in the case of the first embodiment, the high concentration separation unit 22 treats the high concentration chamber 28 with a high fuel concentration when the internal pressure of the low concentration chamber 26 is higher than the internal pressure of the high concentration chamber 28. Generate gas. In the configuration shown in FIG. 2, the internal pressure of the low concentration chamber 26 is opened to the internal pressure of the canister 14 and the fuel tank 10, that is, close to the atmospheric pressure. On the other hand, a negative pressure accompanying the operation of the jet pump 34 is introduced into the high concentration chamber 28. For this reason, a differential pressure capable of generating a processing gas having a high fuel concentration in the high concentration chamber 28 is secured on both sides of the separation membrane 24.
[0034]
In the apparatus according to the present embodiment, when a request to positively purge the evaporated fuel in the canister 14 occurs, the pressure in the low concentration chamber 26 is within a range in which the differential pressure is ensured, that is, the high concentration chamber 28. In the range where the internal pressure is maintained higher than the internal pressure (negative pressure by the jet pump 34), the purge control valve is opened to introduce the intake negative pressure of the internal combustion engine into the low concentration chamber 28. In this case, the high-concentration chamber 28 generated in the high-concentration chamber 28 is returned to the fuel tank 10 by the jet pump 34, and in the low-concentration chamber 26, the fuel concentration is lowered by the action of the separation membrane 24. Concentrated gas is generated, and this medium-concentrated gas is purged into the intake passage of the internal combustion engine.
[0035]
In the apparatus of the present embodiment, the vapor passage 12 is connected to the purge passage 18 as in the case of the first embodiment. For this reason, also in this embodiment, the capacity of the canister 14 can be suppressed to be small, and the evaporated fuel generated in the fuel tank 10 is directly guided to the high concentration separation unit 22 to achieve high processing efficiency. Can be realized. If the evaporated fuel generated in the fuel tank 10 is purged by the internal combustion engine without being diluted at all, a large air-fuel ratio roughening is likely to occur due to the purge. On the other hand, if the medium concentration gas diluted by the high concentration separation unit 22 is supplied to the internal combustion engine as in the present embodiment, such a rough air-fuel ratio can be sufficiently suppressed. For this reason, according to the apparatus of the present embodiment, the configuration in which the evaporated fuel is allowed to flow into the intake passage without using the purge gas circulation pump 16 can be carried out without deteriorating the drivability and emission characteristics of the internal combustion engine. The effect similar to the case of the form 1 of this can be implement | achieved.
[0036]
In the first or second embodiment, the low concentration chamber 26 of the high concentration separation unit 22 is the “separation chamber” in the first invention, and the high concentration separation unit 22 is the first invention. Each corresponds to a “separation unit”.
[0037]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the first aspect, the evaporated fuel generated inside the fuel tank can be led out between the canister and the separation unit via the vapor passage. Therefore, according to the present invention, the evaporated fuel derived from the fuel tank can be directly supplied to the separation unit, the canister can be downsized, and the evaporated fuel can be efficiently processed. It can be.
[0038]
According to the second invention, the gas derived from the fuel tank can be pumped to the separation unit by the purge gas circulation pump. Therefore, according to the present invention, the amount of evaporated fuel flowing into the canister can be sufficiently reduced, and the processing efficiency of the evaporated fuel in the separation unit can be sufficiently increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a fuel vapor processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a fuel vapor processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel tank 12 Vapor passage 14 Canister 16 Purge gas circulation pump 18, 60 Purge passage 22 High concentration separation unit 24, 38 Separation membrane 26, 40 Low concentration chamber 28, 42 High concentration chamber 36 Medium concentration separation unit 34 Jet pump

Claims (2)

蒸発燃料を吸着することのできるキャニスタと、
前記キャニスタに連通するパージ通路と、
前記パージ通路と連通する分離室を有し、当該分離室に導かれたガス中から高濃度で蒸発燃料を含む処理ガスを分離する分離ユニットと、
前記処理ガスを燃料タンクに導く処理ガス通路と、
前記燃料タンクを前記パージ通路を介して、前記キャニスタ及び前記分離室の双方と同時に連通させるベーパ通路と、
を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
A canister capable of adsorbing evaporated fuel,
A purge passage communicating with the canister;
A separation unit having a separation chamber communicating with the purge passage, and separating a processing gas containing evaporated fuel at a high concentration from the gas guided to the separation chamber;
A processing gas passage for guiding the processing gas to a fuel tank;
The fuel tank, through the purge passage, the vapor passage for communicating simultaneously with both the canister and the separation chamber,
An evaporative fuel processing apparatus comprising:
前記パージ通路の途中に配置され、前記キャニスタ側から前記分離ユニット側へ向けてガスを圧送するパージガス循環ポンプを備え、
前記ベーパ通路は、前記キャニスタと前記パージガス循環ポンプとの間に連通されることを特徴とする請求項1記載の蒸発燃料処理装置。
A purge gas circulation pump that is disposed in the middle of the purge passage and that pumps gas from the canister side toward the separation unit;
The evaporated fuel processing apparatus according to claim 1, wherein the vapor passage is communicated between the canister and the purge gas circulation pump.
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