JP4268865B2

JP4268865B2 - 燃料捕捉装置

Info

Publication number: JP4268865B2
Application number: JP2003431815A
Authority: JP
Inventors: 宗一郎賀來; 貴弘大崎
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: CN1637265A; CN100390398C; JP2005188412A

Description

本発明は、車両の燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、内燃機関の運転時に吸気通路側に吸引させる蒸発燃料処理システムに用いられ、蒸発燃料をキャニスタに導入する前段階で蒸発燃料中の液化燃料を捕捉する燃料捕捉装置に関する。

この種の燃料捕捉装置として、特許文献１に記載されるようなものが案出されている。

この燃料捕捉装置は、キャニスタの上部に一体に設けられたハウジングに、燃料タンク側のベンチレーション通路に接続される流入ポートと、内燃機関の吸気通路に接続される吸引ポートが設けられ、ハウジング内の底部に、蒸発燃料から分離された液化燃料を溜めるための液溜め部が設けられている。また、ハウジングとキャニスタはガス導入ポートを成す中継パイプによって接続され、ハウジングとキャニスタの間のガスの流通がこの中継パイプを通して行われるようになっている。そして、吸引ポートはハウジング内で略水平方向に屈曲し、その屈曲部の管路途中に、液溜め部内に突出する狭窄パイプが分岐接続されている。吸引ポートの狭窄パイプとの接続部には絞りが設けられ、吸引ポート内をガスが流れるときに狭窄パイプに負圧が生じるようになっている。

したがって、流入ポートを通してハウジング内に流入した蒸発燃料は液化燃料分を液溜め部に残して中継パイプからキャニスタに流入し、残余のガス分がキャニスタによって吸着される。また、内燃機関の運転時には、キャニスタに吸着されている蒸発燃料が中継パイプと吸引ポートを介して吸気通路側に吸い込まれ、このとき液溜め部に溜まっていた液化燃料が狭窄パイプと吸引ポートを介して気化（霧化）状態で吸気通路に同時に吸い込まれる。
特開平９−８８７３９号公報

しかし、この従来の燃料捕捉装置は、ガス導入ポートを成す中継パイプが吸引ポートにほぼ対向しているものの、中継パイプを通してハウジングに入り込んだガスの多くがハウジングの内壁に不規則に当り、特に、パージ流量（吸引ポートでの吸引ガス流量）が増大したときに、液溜め部の燃料の液面がガス流によって大きく波立つことが問題となる。つまり、このようにガス流によって燃料の液面が波立つと、液面ヘッドの変動によって狭窄パイプからの燃料の吸い込みが不安定になってしまう。

そこで本発明は、吸引ポートからのガス吸引時における液溜め部内の液面変動を可及的に少なくできるようにし、狭窄パイプからの燃料の吸い込みを安定化させることのできる燃料捕捉装置を提供しようとするものである。

上述した課題を解決するための手段として、本発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料中の液化燃料を捕捉し、その捕捉した液化燃料を内燃機関の運転中に内燃機関の吸気通路側に吸引させる燃料捕捉装置であって、液化燃料を溜める液溜め部を有するハウジングに、内燃機関の吸気通路側に接続される吸引ポートと、この吸引ポートからのガス吸引時にハウジング内にガスを導入するガス導入ポートと、が設けられ、さらに、前記ハウジング内で吸引ポートから分岐して吸引ポートからのガス吸引時に前記液溜め部内の液化燃料を気化状態で吸引する狭窄パイプが設けられたものにおいて、前記ガス導入ポートからハウジング内に流れ込んだガスを前記液溜め部の液面と略平行な流れとして吸引ポートに誘導するガイド壁を設けるようにした。

この発明の場合、ガス導入ポートから流入したガスがガイド壁に誘導されて液溜め部の液面と略平行な流れとして吸引ポートに誘導されるため、ガス導入ポートからのガス流によって液面に波立ちが生じにくくなる。

前記ガイド壁は、例えば、ガス誘導面を湾曲した曲面によって形成することにより、ガス導入ポートから吸引ポートへのガスの流れを滑らかにすることができる。

また、ガイド壁は、ハウジングの上壁に設けた湾曲断面の溝によって形成するようにしても良い。この場合、溝の湾曲断面によってガスを三次元的に滑らかに誘導することができる。

また、ハウジングを蒸発燃料処理システムのキャニスタと別体に、かつ離間させて設け、前記ガス導入ポートとキャニスタを接続パイプによって接続するようにしても良い。このようにした場合、大型部品であるキャニスタの設置姿勢等の影響を受けることなく、ハウジングを適正姿勢で、つまり、ガス導入ポートから吸引ポートに向かうガスの流れが液溜め部の液面と略平行になる姿勢で容易に設置することが可能になる。

本発明は、ガス導入ポートからのガス流を液溜め部の液面と略平行な流れとして吸引ポートに誘導することができるため、ガス吸引時における液溜め部内の液面変動を可及的に少なくすることができる。したがって、本発明によれば、液溜め部からの燃料の吸い込みを安定化させることができる。

次に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１は本発明にかかる燃料捕捉装置１の横断面を示し、図２は、この燃料捕捉装置１を採用した一蒸発燃料処理システムの概略構成図を、図３は燃料捕捉装置１の縦断面図を夫々示す。

最初に、図２に示す蒸発燃料処理システムについて説明すると、燃料タンク２とキャニスタ３はベンチレーション通路４によって接続され、そのベンチレーション通路４の途中に、内燃機関の吸気通路５側に連通する吸引通路６が分岐接続されると共に、その吸引通路６に燃料捕捉装置１が介装されている。なお、同図中７は、ベンチレーション通路４の燃料タンク２側の端部に設けられた逆止弁であり、８は、吸引通路６に設けられたパージコントロールバルブ、９は、キャニスタ３の大気ポート１０に設けられたドレンカットバルブ、１１は、燃料タンク２に設けられた圧力センサ１２の検出圧や機関運転状態に応じてバルブ８，９を制御するコントローラである。

燃料捕捉装置１は、図１，図３に示すように、二つ割りのポリアミド，ポリプロピレン等の樹脂部品によってハウジング１３が形成され、そのハウジング１３の円形状の内側底部が、液化燃料を溜めるための液溜め部１４とされている。また、ハウジング１３の上部側壁には、吸引通路６の上流部（ベンチレーション通路４側）に接続されるガス導入ポート１５と、吸引通路６の下流部（吸気通路５側）に接続される吸引ポート１６が形成されている。この燃料捕捉装置１は、一端がベンチレーション通路４の途中で分岐された位置に、他端が吸引通路６の上流側に夫々接続されると共に、ベンチレーション通路４の鉛直下方に配置されており、ベンチレーション通路４内で液化した蒸発燃料をガス導入ポート１５を通してハウジング１３内（液溜め部１４内）に溜める。また、後述するようにキャニスタ３をパージする際には、キャニスタ３側の燃料ガスをガス導入ポート１５を介して一旦ハウジング１３内に流入させ、さらに吸引ポート１６と吸引通路６を介して吸気通路５側に吸い込ませる。

前記吸引ポート１６はハウジング１３の側壁から上壁の肉厚部に亙って形成され、その吸引ポート１６のハウジング１３内側の開口端の近傍に絞り部１７が設けられている。そして、この絞り部１７には略鉛直方向下方に延出する狭窄パイプ１８が設けられており、狭窄パイプ１８は、その基部側に絞り部１７に開口するオリフィス１９が形成されると共に、先端部が液溜め部１４の底部近傍まで延出している。吸引ポート１６の絞り部１７には吸気通路５からのガス吸引時に負圧が生じるため、このとき液溜め部１４内に位置されている狭窄パイプ１８からは液化燃料が吸引され、その燃料はオリフィス１９で気化（霧化）されて吸気通路５に吸い込まれる。また、狭窄パイプ１８の先端部は、略１２０度間隔でパイプ先端が切り欠かれており、残余の突起部分と切り欠かれた間からも液化燃料が狭窄パイプ１８内に導かれるようになっている。

また、ハウジング１３の上壁には、ガス導入ポート１５と吸引ポート１６を曲線状に滑らかに接続する湾曲断面のガイド溝２０が形成されている。このガイド溝２０はハウジング１３の内周壁の一部と共に本発明におけるガイド壁を成し、そのガイド溝２０の内面がハウジング１３の内周面の一部と共に曲面状のガス誘導面を成している。この実施形態の場合、吸引ポート１６はガイド溝２０の一方の端部壁に直接開口し、ガス導入ポート１５は吸引ポート１６に対して若干下方に下がった位置に開口しているが、ガイド溝２０とハウジング１３の内周壁の一部によって構成されるガイド壁は、ガス導入ポート１５から流入されたガスがほぼ水平に旋回して吸引ポート１６に滑らかに流れ込むようなガス流を作り出す。したがって、こうして作り出されるガス流は液溜め部１４内の液化燃料の液面に対しては略平行なものとなる。

この燃料捕捉装置１は以上のような構成であるため、燃料タンク２からベンチレーション通路４に導入された蒸発燃料中の液化燃料はキャニスタ３に導入される前段階で燃料捕捉装置１の液溜め部１４内に捕捉され、残余のガス分がキャニスタ３に吸着される。そして、この後に内燃機関の運転時にパージコントロールバルブ８が開かれると、キャニスタ３からパージガスがベンチレーション通路４とガス導入ポート１５を介して燃料捕捉装置１のハウジング１３内に流入し、吸引ポート１６から吸引通路６を通して吸気通路５に吸引されると同時に、このとき狭窄パイプ１８を通して液溜め部１４内の液化燃料が気化（霧化）され、吸気通路５に吸引される。

このときのハウジング１３内におけるガス流は、前述したようにガイド溝２０とハウジング１３の内周面によって液溜め部１４の液面と略平行な滑らかな流れとなるため、液溜め部１４の液面には大きな波打ちは生じない。したがって、狭窄パイプ１８からの液化燃料の吸引時には液面ヘッドの大きな変動が生じず、液化燃料は安定して狭窄パイプ１８から吸引されることとなる。

また、この装置の場合、ガイド溝２０とハウジング１３の内周面の曲面によってガス導入ポート１５から吸引ポート１６に向かうガス流を滑らかな旋回流とすることができるため、ガス流の壁での跳ね返りをより少なくして液面の波打ちを有効に低減することができる。特に、この実施形態では、ハウジング１３の上壁に形成したガイド溝２０が湾曲状の断面であるため、ガス導入ポート１５から吸引ポート１６に向かうガス流を三次元的に滑らかに旋回させることができ、このことが液面の波打ち低減に大きく寄与している。

さらに、この実施形態では、ハウジング１３の内周壁の一部をガイド壁として利用しているため、ガイド壁のガス誘導面の湾曲を充分に大きくしてガス流の乱れをより少なくできるという利点もある。

また、この実施形態の装置は、燃料捕捉装置１のハウジング１３をキャニスタ３と別体に、かつ離間させて設け、ガス導入ポート１５とキャニスタ３をベンチレーション通路４の一部を成す接続パイプで接続する構成となっているため、大型部品であるキャニスタ３の取付姿勢等の影響を受けることなく、燃料補足装置１を適正姿勢に設置できるという利点がある。

尚、ガス導入ポート１５と吸引ポート１６は、上述の実施形態のように上下に若干ずらして配置することができるが、両者をガイド溝２０内において同一高さ位置に開口させることが望ましい。このようにすることにより、燃料捕捉装置をよりコンパクトにすることができる。

また、以上の実施形態では、ハウジング１３の上壁に形成したガイド溝２０とハウジング１３の内周壁の一部によってガイド壁を構成したが、図４，図５に示す第２の実施形態のように湾曲した一定厚みのガイド板２５をハウジング１３の上壁下面に突設し、そのガイド板２５によってガイド壁を構成するようにしても良い。この燃料捕捉装置１０１の場合、ハウジング１３の周壁形状や上壁の厚み等に関係なく、滑らかに湾曲したガイド壁をガイド板２５によって容易に設定することができるため、第１の実施形態のものに対して設計の自由度が高いという利点がある。尚、この第２の実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。

また、図６は、本発明の第３の実施形態を示すものであり、この実施形態の燃料捕捉装置２０１は、蒸発燃料処理システムの蒸発燃料ガスを吸着するためのキャニスタ２０３のキャニスタケース３０の上端に一体に設けられている。以下、この第３の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付すものとする。

キャニスタ２０３は、キャニスタケース３０内に大径の第１充填室３１と小径の第２充填室３２が設けられ、両充填室３１，３２内に活性炭が充填されると共に、キャニスタケース３０の下端部において充填室３１，３２相互が連通している。第１充填室３１の上端には、本発明におけるガス導入ポートを成す中継通路３３が突設されており、第２充填室３２の上端部は大気ポート（図示せず。）に連通している。

第１充填室３１の上部には、燃料捕捉装置２０１のハウジング２１３が一体に設けられ、そのハウジング２１３内の周壁に接して前記中継通路３３が突設されている。ハウジング２１３の側壁上端には第１の実施形態と同様に吸引ポート１６が突設され、その吸引ポート１６のハウジング２１３内側の端部に絞り部１７が設けられると共に、その絞り部１７に連通する狭窄パイプ１８が突設されている。ハウジング２１３の内側底部は液溜め部１４とされ、狭窄パイプ１８の先端部は液溜め部１４の底部近傍まで延出している。

また、ハウジング２１３の上面には、ベンチレーション通路に連通する流入ポート３４が設けられ、この流入ポート３４を介して蒸発燃料とその蒸発燃料から分離された液化燃料がハウジング２１３の内部に導入されるようになっている。ただし、流入ポート３４からは液化燃料が流入するため、この流入ポート３４と前記中継通路３３とは同一鉛直線上に位置されないように、つまり液化燃料が直接キャニスタ２０３内に滴下しないようにオフセットして配置されている。

中継通路３３と吸引ポート１６は、ハウジング２１３内の一側にオフセットした位置に配置され、ハウジング２１３の上面には、ガス導入ポートを成す中継通路３３の上方延長部と吸引ポート１６を曲線状に滑らかに接続する湾曲断面のガイド溝２０が形成されている。この実施形態の場合も、このガイド溝２０はハウジング２１３の内周壁の一部と共に本発明におけるガイド壁を成し、溝２０の内面がハウジング２１３の内周面の一部と共に曲面状のガス誘導面を成している。

この燃料捕捉装置２０１は、キャニスタ２０３のパージの際に中継通路３３からハウジング２１３内にパージガスが流入するが、この流入したガスはハウジング２１３の内周面の一部とガイド溝２０に沿って流れ、液溜め部１４内の液化燃料の液面に略平行な旋回流となって吸引ポート１６に吸い込まれる。したがって、この装置の場合も、パージの際のガス流が液溜め部１４内の液面を波打たせることが少なくなるため、狭窄パイプ１８を通した安定した液化燃料の吸引を実現することができる。

尚、中継通路３３からハウジング２１３内に流入したガスの流れを前述の旋回流にスムーズに移行させるためには、ハウジング２１３の上壁のうちの、中継通路３３の延長線上に位置される部位に、ガスの向きを滑らかに略直交方向に変えるための曲率半径の大きい曲面４０を設けることが望ましい。

本発明の第１の実施形態を示す図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。本発明にかかる燃料捕捉装置を採用した第１の実施形態の蒸発燃料処理システムを示す概略構成図。本発明の第１の実施形態を示す燃料捕捉装置の縦断面図。本発明の第２の実施形態を示す縦断面図。同実施形態を示す図４のＢ−Ｂ端面図。本発明の第３の実施形態を示す縦断面図。

符号の説明

１，１０１，２０１…燃料捕捉装置
１３…ハウジング
１４…液溜め部
１５…ガス導入ポート
１６…吸引ポート
１８…狭窄パイプ
２０…ガイド溝（ガイド壁）
２５…ガイド板（ガイド壁

Claims

燃料タンクで発生した蒸発燃料中の液化燃料を捕捉し、その捕捉した液化燃料を内燃機関の運転中に内燃機関の吸気通路側に吸引させる燃料捕捉装置であって、
液化燃料を溜める液溜め部を有するハウジングに、内燃機関の吸気通路側に接続される吸引ポートと、この吸引ポートからのガス吸引時にハウジング内にガスを導入するガス導入ポートと、が設けられ、さらに、前記ハウジング内で吸引ポートから分岐して吸引ポートからのガス吸引時に前記液溜め部内の液化燃料を気化状態で吸引する狭窄パイプが設けられたものにおいて、
前記ガス導入ポートからハウジング内に流れ込んだガスを前記液溜め部の液面と略平行な流れとして吸引ポートに誘導するガイド壁を設けたことを特徴とする燃料捕捉装置。
前記ガイド壁のガス誘導面を、湾曲した曲面によって形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料捕捉装置。
前記ガイド壁を、ハウジングの上壁に設けた湾曲断面の溝によって形成したことを特徴とする請求項２に記載の燃料捕捉装置。
前記ハウジングを蒸発燃料処理システムのキャニスタと別体に、かつ離間させて設け、前記ガス導入ポートとキャニスタを接続パイプによって接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料捕捉装置。