JP4393810B2

JP4393810B2 - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP4393810B2
Application number: JP2003271710A
Authority: JP
Inventors: 浩一吉木; 一彦今村; 龍治河野; 真人四竃; 利一寺門; 健一前田; 正之湧井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: JP2005030324A

Description

本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵し、適時内燃機関の吸気系に蒸発燃料を供給する蒸発燃料処理装置に関し、特に過給機付き内燃機関の吸気系に蒸発燃料を供給するものに関する。

特許文献１には、過給機付き内燃機関の吸気管に蒸発燃料を供給する蒸発燃料処理装置が示されている。過給機付き内燃機関では、過給機を作動させると、過給機より下流側の吸気管内圧は、大気圧より高い圧力となるため、スロットル弁下流側に蒸発燃料を供給する通常のパージ通路のみでは、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料を吸気管に十分にパージすることできない。

そこで、特許文献１に示された装置では、吸気管の、過給機（コンプレッサ）の上流側と下流側と接続する通路であって、その途中にベンチュリ部を有する接続通路が設けられ、そのベンチュリ部に、蒸発燃料を貯蔵するキャニスタに接続されたパージ通路が開口している。この装置は、ベンチュリ部で発生する負圧によって、過給機作動中にキャニスタから接続通路を介して、蒸発燃料を吸気管に供給することを意図したものである。

実開昭６３−１６２９６５号公報

しかしながら、接続通路にベンチュリ部を設けただけでは、十分な負圧が得られず、蒸発燃料は吸気管にはほとんど供給されないか、供給されてもその量はわずかであることが、実験により確認されている。

本発明はこの点を考慮してなされたものであり、過給機作動中においても比較的多量の蒸発燃料を吸気系にパージすることができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、燃料タンク（１０）と、該燃料タンク（１０）で発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵するキャニスタ（１２）と、前記燃料タンク（１０）と前記キャニスタ（１２）とを接続するチャージ通路（１１）と、過給機（５）を備える内燃機関（１）の吸気管（２）と前記キャニスタ（１２）とを接続する第１のパージ通路（１３）と、該第１のパージ通路（１３）に設けられ、パージガスの流量を調整するパージ制御弁（１４）とを備える蒸発燃料処理装置において、前記第１のパージ通路（１３）の前記パージ制御弁（１４）より下流側と、前記吸気管（２）の前記過給機（５）より上流側とを接続する第２のパージ通路（１５，１６）と、前記第２のパージ通路（１５，１６）に設けられたジェットポンプ（１７）と、該ジェットポンプ（１７）に前記過給機（５）により加圧された空気を供給する過給空気供給通路（１８）とを備え、前記ジェットポンプ（１７）は、前記加圧された空気を噴出するノズル（２１）と、該ノズル（２１）との間に間隙（２３）を空けて該ノズル（２１）を囲むケーシング（２２）とからなり、前記間隙（２３）が前記第２のパージ通路（１５，１６）の一部を構成し、前記ジェットポンプのノズル（２１）は、前記ケーシングに摺動可能に取り付けられており、前記加圧された空気の圧力が高いほど、前記ノズルの噴出口（２１ａ）の位置が前記ジェットポンプの排気口から離れるように構成され、前記ノズル（２１）はフランジ（２１ｂ）を有し、該フランジ（２１ｂ）と、前記ケーシング（２２）とによって、圧力室（２５）が画成され、前記フランジ（２１ｂ）の前記圧力室（２５）と反対側には、前記ケーシング（２２）との間にばね（２７）が挿入されており、該ばね（２７）は、前記ノズル（２１）を前記ジェットポンプ（１７）の排気口方向に付勢し、前記圧力室（２５）には、前記過給機（５）により加圧された空気が供給されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ジェットポンプのノズルから過給機により加圧された空気が噴出すると、その噴出空気の粘性により、噴出空気流によって流れが生成され、負圧が発生する。これにより、加圧された空気が第２のパージ通路の上流側に流入することなく、第２のパージ通路の上流側から蒸発燃料を含む混合気が吸引されて、ジェットポンプから排出され、吸気管の過給機上流側に供給される。その結果、パージ可能な吸気管内絶対圧の範囲が大幅に拡大し、過給機作動中においてもキャニスタから吸気管に蒸発燃料をパージすることができ、キャニスタ内に蒸発燃料が滞留することを防止することができる。さらに、過給機により加圧された空気の圧力が高くなるほどノズルの噴出口がジェットポンプの排気口から離れるので、加圧された空気の圧力に応じてジェットポンプによる生成ガス流量が最大となるように焦点距離を設定できるという効果が得られる。また、過給機により加圧された空気が圧力室に供給され、圧力室内の圧力が高くなるほど、ジェットポンプの焦点距離が長くなるので、常に最大限のパージ流量を確保することが可能となる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置及び内燃機関の吸気系の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、吸気管２を有し、吸気管２には上流側から順に、エアクリーナ４、過給機５、インタークーラ６、及びスロットル弁３が設けられている。過給機５は、排気のエネルギにより回転駆動されるタービンと、該タービンにより駆動され、吸入される空気を加圧するコンプレッサとを備えている。過給機５は、吸気管２の下流側に加圧された空気を排出する。

燃料タンク１０は、チャージ通路１１を介してキャニスタ１２に接続され、キャニスタ１２は、吸気管２のスロットル弁３の下流側に第１のパージ通路１３を介して接続されている。
キャニスタ１２は、燃料タンク１０内の蒸発燃料を吸着するための活性炭を内蔵する。キャニスタ１２には、空気通路１２ａが接続されており、キャニスタ１２は空気通路１２ａを介して大気に連通している。

第１のパージ通路１３には、パージ制御弁１４が設けられている。パージ制御弁１４は、その制御信号のオン−オフデューティ比（制御弁の開度）を変更することにより流量を連続的に制御することができるように構成された電磁弁であり、その作動は電子制御ユニット（図示せず）により制御される。

第１のパージ通路１３は、パージ制御弁１４の下流側において通路１５に分岐し、通路１５は、ジェットポンプ１７及び通路１６を介して、吸気管２の、過給機５の上流側と接続されている。すなわち、通路１５及び１６により、第２のパージ通路が構成されている。ジェットポンプ１７には、過給空気供給通路１８を介して、過給機５により加圧された空気が供給される。ジェットポンプ１７の排気側に抵抗があると、ジェットポンプ１７の機能が十分に発揮されなくなるので、ジェットポンプ１７の排気側に接続された通路１６は太く、かつ直線状に延びるように構成されている。

燃料タンク１０、チャージ通路１１、キャニスタ１２、第１のパージ通路１３、パージ制御弁１４、通路１５及び１６（第２のパージ通路）、ジェットポンプ１７、過給空気供給通路１８により、蒸発燃料処理装置が構成される。
燃料タンク１０の給油時に蒸発燃料が大量に発生すると、キャニスタ１２に蒸発燃料が貯蔵される。エンジン１の所定運転状態において、パージ制御弁１４のデューティ制御が行われ、適量の蒸発燃料がキャニスタ１２から吸気管２に供給される。

図２は、ジェットポンプ１７の構成を示す断面図である。ジェットポンプ１７は、過給空気供給通路１８に接続され、加圧された空気を噴出する円筒状のノズル２１と、該ノズル２１との間に間隙２３を空けて該ノズル２１を囲むケーシング２２とからなる。ノズル２１は、加圧された空気を噴出する噴孔２１ａを有する。ケーシング２２には、通路１５が接続される吸入ポート２２ａと、通路１６が接続される排気ポート２２ｂが設けられている。

ジェットポンプ１７のノズル２１から過給機５により加圧された空気が噴出すると（矢印Ａ参照）、その噴出空気の粘性により、噴出空気流によって吸入ポート２２ａから排気ポート２２ｂに向かう流れ（矢印Ｂ参照）が生成され、負圧が発生する。これにより、加圧された空気が通路１５に流入することなく、通路１５から吸入ポート２２ａを介して蒸発燃料を含む混合気が吸引され、加圧された空気とともに、排気ポート２２ｂを介して通路１６に排出される。そしてジェットポンプ１７から排出された混合気は、吸気管２の、過給機５の上流側に供給される。その結果、過給機作動中においてもキャニスタ１２から吸気管２に蒸発燃料をパージすることができ、キャニスタ１２内に蒸発燃料が滞留することを防止することができる。

図３は、蒸発燃料のパージが可能な吸気管内絶対圧（スロットル弁３より下流側の吸気管内圧力）ＰＢＡの範囲を、パージ流量ＱＰに対応させて示す図である。この図に破線で示す範囲は、通路１５及び１６からなる第２のパージ通路並びにジェットポンプ１７を設けない場合に対応し、実線で示す範囲は、本実施形態に対応する。このように、本実施形態によれば、パージ可能な吸気管内絶対圧ＰＢＡの範囲が大幅に拡大し、キャニスタ１２に吸着された蒸発燃料を確実にパージすることができる。

図４は、図２に示すジェットポンプ１７の変形例の構成を示す断面図である。この図において、ノズル２１には、フランジ２１ｂが設けられており、またケーシング２２には、隔壁２４が設けられている。フランジ２１ｂ及び隔壁２４により、ケーシング２２とノズル２１との間に圧力室２５が画成されている。圧力室２５には、加圧空気供給ポート２６が設けられており、過給機５により加圧された空気が加圧空気供給ポート２６を介して、圧力室２５に流入するように構成されている。またフランジ２１ｂと、ケーシング２２との間には、フランジ２１ｂを図の左方向に（ノズル２１を排気ポート２２ｂに近づける方向に）付勢するばね２７が挿入されている。さらにノズル２１は、ケーシング２２に摺動可能に挿入されている。

隔壁２４、フランジ２１ｂ、圧力室２５、加圧空気供給ポート２６、及びばね２７により、焦点距離可変機構が構成される。焦点距離ｆは、図４に示すように、ノズル２１の先端から排気ポート２２ｂの入口までの距離である。焦点距離可変機構によれば、圧力室２５内の圧力が高くなるほど、ノズル２１が排気ポート２２ｂから離れ、焦点距離ｆが長くなる。

図５は、焦点距離ｆと、生成されるガス流の流量ＱＧとの関係を示す図であり、ラインＬ１，Ｌ２，及びＬ３は、それぞれノズル２１から噴出する空気圧が、１４８ｋＰａ，１２８ｋＰａ，及び１０８ｋＰａの場合に対応する。生成ガス流量ＱＧが最大となる焦点距離（以下「最適焦点距離」という）ｆＯＰＴは、加圧空気の圧力が高くなるほど長くなる傾向を示す。すなわち、図５のラインＬ４は、空気圧の変化に対する最適焦点距離ｆＯＰＴの変化を示している。
したがって、上述した焦点距離可変機構により、加圧空気の圧力に応じて焦点距離ｆを変化させることにより、常に最大限のパージ流量を確保することが可能となる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、焦点距離可変機構を、電動モータにより、ノズル２１の位置を移動可能に構成し、過給機５の下流側でスロットル弁３より上流側の吸気管内圧、またはスロットル弁３より下流側の吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出して、その検出圧に応じて電動モータを駆動し、焦点距離ｆを可変制御するようにしてもよい。

本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。図１に示すジェットポンプの構成を示す断面図である。吸気管内圧（ＰＢＡ）とパージ流量（ＱＰ）との関係を示す図である。ジェットポンプの変形例の構成を示す断面図である。焦点距離（ｆ）と、生成ガス流量（ＱＧ）との関係を示す図である。

符号の説明

１内燃機関
２吸気管
３スロットル弁
５過給機
１０燃料タンク
１１チャージ通路
１２キャニスタ
１３第１のパージ通路
１５通路（第２のパージ通路）
１６通路（第２のパージ通路）
１７ジェットポンプ
１８過給空気供給通路

Claims

燃料タンクと、該燃料タンクで発生する蒸発燃料を一時的に貯蔵するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを接続するチャージ通路と、過給機を備える内燃機関の吸気管と前記キャニスタとを接続する第１のパージ通路と、該第１のパージ通路に設けられ、パージガスの流量を調整するパージ制御弁とを備える蒸発燃料処理装置において、
前記第１のパージ通路の前記パージ制御弁より下流側と、前記吸気管の前記過給機より上流側とを接続する第２のパージ通路と、
前記第２のパージ通路に設けられたジェットポンプと、
該ジェットポンプに前記過給機により加圧された空気を供給する過給空気供給通路とを備え、
前記ジェットポンプは、前記加圧された空気を噴出するノズルと、該ノズルとの間に間隙を空けて該ノズルを囲むケーシングとからなり、前記間隙が前記第２のパージ通路の一部を構成し、
前記ジェットポンプのノズルは、前記ケーシングに摺動可能に取り付けられており、前記加圧された空気の圧力が高いほど、前記ノズルの噴出口の位置が前記ジェットポンプの排気口から離れるように構成され、
前記ノズルはフランジを有し、該フランジと、前記ケーシングとによって、圧力室が画成され、前記フランジの前記圧力室と反対側には、前記ケーシングとの間にばねが挿入されており、該ばねは、前記ノズルを前記ジェットポンプの排気口方向に付勢し、前記圧力室には、前記過給機により加圧された空気が供給されることを特徴とする蒸発燃料処理装置。