JP5161318B2 - Fuel vapor storage and recovery system - Google Patents

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Description

本発明は自動車からの蒸気状排出物の低減を行うための燃料蒸気貯蔵回収装置に関する。   The present invention relates to a fuel vapor storage and recovery device for reducing vaporous emissions from automobiles.

燃料蒸気貯蔵キャニスターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置は、何年もこの技術において広く知られている。多くの内燃機関で使用されているガソリン燃料は大変揮発し易い。内燃機関を有する車両からの燃料蒸気の蒸気状排出物は、主に車両の燃料タンクの通気によって発生する。車両を駐車させたとき、温度や圧力の変化により、空気が燃料タンクから逃げた炭化水素を担うことになる。いくらかの燃料はタンク内の空気に対して必ず蒸発し、このための蒸気の形式をとる。もし燃料タンクから放出された空気が流れ出すことができ、周囲に処理されずに流れたとすると、その空気は間違いなくこの燃料蒸気を運ぶことになる。車両の燃料システムから放出される燃料蒸気をどのぐらいにするかについては政府の規制がある。   Fuel vapor storage and recovery devices having fuel vapor storage canisters have been widely known in the art for many years. Gasoline fuel used in many internal combustion engines is very volatile. Vaporous emissions of fuel vapor from a vehicle having an internal combustion engine are generated primarily by ventilation of the fuel tank of the vehicle. When the vehicle is parked, the air will carry hydrocarbons escaped from the fuel tank due to changes in temperature and pressure. Some fuel will necessarily evaporate against the air in the tank and take the form of steam for this purpose. If the air released from the fuel tank can flow out and flow untreated around, it will definitely carry this fuel vapor. There is government regulation on how much fuel vapor is emitted from the vehicle fuel system.

通常、周囲への燃料蒸気損失を防ぐため、車の燃料タンクは活性炭の如き適当な燃料吸着物質を含んだキャニスターへの通路を介して通気される。大きな表面積の活性炭の細粒が広く使用され、前記燃料蒸気を一時的に吸着する。   Normally, to prevent fuel vapor loss to the surroundings, the vehicle fuel tank is vented through a passage to a canister containing a suitable fuel adsorbent such as activated carbon. Fine particles of activated carbon with a large surface area are widely used to temporarily adsorb the fuel vapor.

燃料蒸気貯蔵キャニスター(所謂、カーボンキャニスター)を有する燃料蒸気貯蔵回収システムは、車両がある延長期間に停止され、車両が給油されて蒸気を交えた空気が燃料タンクから排出される(給油排出:refueling emissions)とき、燃料蒸気の排出物を対処する必要がある。   A fuel vapor storage and recovery system having a fuel vapor storage canister (so-called carbon canister) is stopped during an extended period of time when the vehicle is refueled and the steamed air is discharged from the fuel tank (refueling discharge: refueling) emissions), it is necessary to deal with fuel vapor emissions.

欧州市場向けの燃料回収システムは、通常、これらの給油排出はカーボンキャニスターを介して一般に排出されるものではないので、給油排出は重要な役割を担わない。しかしながら、北米市場向けの統合型の燃料蒸気貯蔵回収システムでは、給油排出はカーボンキャニスターを介して排出されるものとなっている。   Fuel recovery systems for the European market usually do not play an important role because these refueling emissions are not generally discharged via carbon canisters. However, in an integrated fuel vapor storage and recovery system for the North American market, refueling emissions are emitted via carbon canisters.

カーボンキャニスター内の吸着材の性質により、カーボンキャニスターが限られた詰め込み容量を有することは明らかである。高いカーボン稼働容量を備えたカーボンキャニスターを用いることが望ましいが、デザインのためには比較的に小さな容積のカーボンキャニスターを用いることが望ましい。内燃機関の典型的な作動時に常時カーボンキャニスターの十分なカーボン稼働容量を確保するため、エンジンの吸気システムからカーボンキャニスターの燃料蒸気排出ポートを介してキャニスターの内部には或る負圧が与えられる。これにより、大気がキャニスターに導かれて大気吸気ポートに至り、捕捉されている燃料蒸気を捉えて該燃料蒸気を燃料蒸気排出ポートを介してエンジンの吸気システムの吸気マニホールドに運ぶことになる。このキャニスターのパージモードの間、カーボンキャニスター内に蓄積されている燃料蒸気は内燃機関内で燃焼されることになる。   Obviously, due to the nature of the adsorbent in the carbon canister, the carbon canister has a limited packing capacity. While it is desirable to use a carbon canister with a high carbon operating capacity, it is desirable to use a relatively small volume carbon canister for design purposes. In order to ensure sufficient carbon operating capacity of the carbon canister at all times during typical operation of the internal combustion engine, a certain negative pressure is applied to the interior of the canister via the fuel vapor discharge port of the carbon canister from the intake system of the engine. As a result, the atmosphere is guided to the canister and reaches the atmospheric intake port, and the captured fuel vapor is captured and conveyed to the intake manifold of the intake system of the engine via the fuel vapor discharge port. During the canister purge mode, the fuel vapor stored in the carbon canister is combusted in the internal combustion engine.

現代の燃料蒸気貯蔵回収システムは大変効率的だが、未だ大気に残留した炭化水素が放出される。これら所謂"ブリードエミッション(bleed emission)"(ダイアーナルブリージングロス:diurnal breathing loss/DBL)は、特に、カーボンキャニスターの大気通気ポートと吸着材の間に炭化水素の高濃度勾配があるとき、拡散によってもたらされる。炭化水素の濃度勾配を低減できるとき、ブリードエミッションを顕著に低減することができる。これはカーボンキャニスターの稼働容量を増加させることで得られることは明らかである。   Modern fuel vapor storage and recovery systems are very efficient, but they still release hydrocarbons that remain in the atmosphere. These so-called "bleed emissions" (diurnal breathing loss / DBL) are caused by diffusion, especially when there is a high concentration gradient of hydrocarbons between the carbon canister air vent port and the adsorbent. Brought about. When the hydrocarbon concentration gradient can be reduced, bleed emission can be significantly reduced. Obviously, this can be achieved by increasing the operating capacity of the carbon canister.

しかしながら、カーボンキャニスターに貯蔵される、いくらかのパーセントの炭化水素だけが実効的にパージモードの間に押し流され或いは放出される。この点は、パージングのために限られた時間しかない車には問題となるものであり、例えば、電動ハイブリットカーでは、内燃機関の作動モードは比較的に短いものになっている。   However, only some percentage of the hydrocarbons stored in the carbon canister is effectively swept away or released during the purge mode. This is a problem for a car that has a limited time for purging. For example, in an electric hybrid car, the operation mode of the internal combustion engine is relatively short.

他の問題点は、大量のエタノールを有する所謂フレキシフュエル(flexi fuels)の使用に伴うものである。エタノールは比較的に高い蒸気圧を有する高揮発性の燃料である。例えば、所謂E10燃料(10%エタノール)は現在市場で最も気化し易いものとなっている。これは燃料タンクからカーボンキャニスターの燃料蒸気の吸い上げ分が極めて高いことを意味する。一方、従来のカーボンキャニスターの通常パージングモードでは、いくらかのパーセントの燃料蒸気の吸い上げ分が放出されるにすぎない。その結果として、一般的なカーボンキャニスターの燃料蒸気容量は、比較的早期に使い尽くされる。満載されたカーボンキャニスターのブリードエミッションは、それから通常、法で与えられる排出値を超える程度まで増加する。   Another problem is associated with the use of so-called flexi fuels with large amounts of ethanol. Ethanol is a highly volatile fuel with a relatively high vapor pressure. For example, so-called E10 fuel (10% ethanol) is currently the most easily vaporized on the market. This means that the carbon canister fuel vapor uptake from the fuel tank is extremely high. On the other hand, in the normal purging mode of conventional carbon canisters, only some percent of the fuel vapor wicking is released. As a result, the fuel vapor capacity of a typical carbon canister is used up relatively early. The bleed emission of a full carbon canister then increases to a degree that usually exceeds the emission values given by law.

パージングモードの間のパージ除去率を改善するため、所謂パージヒーターを用いた蒸気貯蔵回収装置が数少なく提案されている。大気吸気ポートを介してキャニスターに導入された大気を熱することで、吸着材の微細孔に捕捉されていた炭化水素を除去する効率は顕著に向上する。   In order to improve the purge removal rate during the purging mode, a few steam storage and recovery devices using so-called purge heaters have been proposed. By heating the air introduced into the canister via the air intake port, the efficiency of removing hydrocarbons trapped in the fine pores of the adsorbent is significantly improved.

例えば、米国特許第6,230,693号公報(B1)は、燃料蒸発ガス制御システムの貯蔵キャニスターと共に作動する補助キャニスターを用いることで、車両からの排出される燃料蒸気の量を低減する燃料蒸発ガス制御システムを開示する。貯蔵キャニスターは、第1の吸着材を含み、それに連通する通気ポートを有する。補助キャニスターは、本体部と、第1及び第2の通路と、ヒーターとコネクターを有する。本体部の内側では、第2の吸着材がヒーターに全てに亘って接触する。制御システムの作動の回生フェーズでは、ヒーターが第2吸着材と通過するパージエアを熱する。これは第2及び第1の吸着材により作動における前の貯蔵フェーズの間に吸着された燃料蒸気をより簡単に放出させることができ、燃料蒸気は燃焼時に燃えることになる。   For example, U.S. Pat.No. 6,230,693 (B1) describes a fuel evaporative gas control system that reduces the amount of fuel vapor discharged from a vehicle by using an auxiliary canister that operates with a storage canister of the fuel evaporative gas control system. Disclose. The storage canister includes a first adsorbent and has a vent port in communication therewith. The auxiliary canister has a main body portion, first and second passages, a heater, and a connector. Inside the main body, the second adsorbent contacts the heater all over. In the regeneration phase of operation of the control system, the heater heats the purge air passing through the second adsorbent. This can more easily release the fuel vapor adsorbed during the previous storage phase in operation by the second and first adsorbents, and the fuel vapor will burn during combustion.

さらに、米国特許第6,230,693号公報によれば、燃料蒸発ガス制御システムの貯蔵キャニスターは流路で結合された2つの隣接する燃料蒸気貯蔵用の仕切った室を有する。特に、キャニスターを区切ることは、実際には流れの抑制を意味する。キャニスターを介する流れの駆動圧力は大変低いことから、流れの抑制を最小限に止めることが設計の考えどころとして重要である。   Further, according to US Pat. No. 6,230,693, the storage canister of the fuel evaporative gas control system has two adjacent compartments for storing fuel vapors connected by a flow path. In particular, partitioning the canisters actually means flow suppression. Since the driving pressure of the flow through the canister is very low, minimizing flow suppression is an important design consideration.

本発明は、さらに改善された所謂ブリードエミッション、すなわち改善されたダイアーナルブリージングロス効率を有する燃料蒸気貯蔵キャニスターを備えた燃料蒸気貯蔵回収装置の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、比較的に小型のデザインで低いカーボン量であっても、高い稼働容量を有する燃料蒸気貯蔵キャニスターを備えた燃料蒸気貯蔵回収装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a fuel vapor storage and recovery apparatus having a fuel vapor storage canister having a further improved so-called bleed emission, that is, an improved radial breathing loss efficiency. Another object of the present invention is to provide a fuel vapor storage and recovery device including a fuel vapor storage canister having a high operating capacity even with a relatively small design and a low carbon content.

これらの及びその他の目的は、燃料蒸気貯蔵キャニスターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置によって達成されるものであり、前記燃料蒸気キャニスターは、吸着材を有する少なくとも第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部と、少なくとも蒸気吸入ポートと、大気通気ポートと、パージポートとを有し、前記燃料蒸気貯蔵キャニスターは、前記蒸気吸入ポートと前記大気通気ポートの間及び前記大気通気ポートと前記パージポートの間の空気流路を形成し、前記第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部は、流れ方向で、エアギャップ拡散障壁によって互いに分離されている。   These and other objects are achieved by a fuel vapor storage and recovery device having a fuel vapor storage canister, the fuel vapor canister having at least first and second vapor storage partitions having adsorbents; At least a steam suction port, an air vent port, and a purge port, and the fuel vapor storage canister has an air flow between the steam suction port and the air vent port and between the air vent port and the purge port. A path is formed, and the first and second vapor storage partitions are separated from each other by an air gap diffusion barrier in the flow direction.

特に、数個の蒸気貯蔵仕切り部や数個の蒸気貯蔵ベッドの間にエアギャップ絶縁部を配することで、炭化水素のより低い濃度、すなわち大気に向かった炭化水素の拡散は大変遅くなり、これによってダイアーナルブリージングロスを顕著に低減する。   In particular, by providing an air gap insulation between several steam storage partitions and several steam storage beds, the lower concentration of hydrocarbons, i.e., diffusion of hydrocarbons towards the atmosphere is very slow, This significantly reduces the dialing breathing loss.

本発明に従う燃料蒸気貯蔵装置の一実施形態においては、少なくとも前記第1及び前記第2の蒸気貯蔵仕切り部は、同軸な関係に配設される。   In one embodiment of the fuel vapor storage device according to the present invention, at least the first and second vapor storage partitions are arranged in a coaxial relationship.

本出願において、用語"同軸な"は燃料蒸気貯蔵仕切り部が必ずしも円形な断面をゆすることを意味しない。これらの仕切り部は矩形状の断面を有していても良い。本発明の一実施形態においては、燃料蒸気貯蔵装置は少なくとも幾つかの隣接して配置される蒸気貯蔵仕切り部を有する構成とすることができる。   In the present application, the term “coaxial” does not mean that the fuel vapor storage partition necessarily has a circular cross section. These partition portions may have a rectangular cross section. In one embodiment of the present invention, the fuel vapor storage device may have at least some adjacent vapor storage partitions.

本発明の好適な実施形態に従った燃料蒸気貯蔵装置は、第3の蒸気貯蔵仕切り部が、前記第1及び前記第2の蒸気貯蔵仕切り部と同軸な関係に配設されることを特徴とする。前記第3の蒸気貯蔵仕切り部は、吸着材としての多孔質モノリシックカーボンを有することができる。本件技術の当業者には明らかであるが、第3の蒸気貯蔵仕切り部と第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部も同様に細粒状の活性炭が充填若しくは包含される。   The fuel vapor storage device according to a preferred embodiment of the present invention is characterized in that a third vapor storage partition is disposed in a coaxial relationship with the first and second vapor storage partitions. To do. The third vapor storage partition may have porous monolithic carbon as an adsorbent. As will be apparent to those skilled in the art, the third steam storage partition and the first and second steam storage partitions are similarly filled or included with fine granular activated carbon.

本発明に従う燃料蒸気貯蔵装置の好適な一実施形態においては、前記蒸気貯蔵仕切り部は、共通のキャニスター筐体内に統合され、少しの空間しか要しないコンパクトなデザインの必要性を満たすものとなる。   In a preferred embodiment of the fuel vapor storage device according to the present invention, the vapor storage partition is integrated into a common canister housing and meets the need for a compact design that requires little space.

蒸気貯蔵ベッド内での不活用領域をなくすため、前記蒸気貯蔵仕切り部のそれぞれは円形の断面領域を有し、前記大気通気ポートから前記パージポートに向かっての空気流に関し、その下流側仕切り部の断面積は上流側蒸気貯蔵仕切り部のよりも大きな断面積を有する。蒸気貯蔵仕切り部のデザインのため、パージングガスは全部のカーボンベッドを効果的に流れて、パージモードの間のパージ除去率を改善し、ブリードエミッションを大きく低減する。   In order to eliminate a non-use area in the steam storage bed, each of the steam storage partitions has a circular cross-sectional area, and the downstream partition of the air flow from the atmospheric vent port toward the purge port. Has a larger cross-sectional area than that of the upstream steam storage partition. Due to the design of the vapor storage partition, the purging gas effectively flows through all the carbon beds, improving the purge removal rate during the purge mode and greatly reducing bleed emissions.

この点において、前記蒸気貯蔵仕切り部のそれぞれを、その下流端部で、前記大気通気ポートから前記パージポートに向かっての空気流に関し、上流端部の断面積以上の断面積を有するようにするとき、本装置は利点を有する。   In this regard, each of the vapor storage partitions has a cross-sectional area at the downstream end thereof that is greater than or equal to the cross-sectional area of the upstream end with respect to the air flow from the atmospheric vent port toward the purge port. Sometimes this device has advantages.

本発明に従う燃料蒸気貯蔵装置の一実施形態においては、拡張されたエアギャップ拡散障壁を形成する少なくとも1つの流れ転換器が配設される。このような流れ転換器の存在により、拡散障壁の空気路の長さは何倍にも、或いは少なくとも2倍にもなる。   In one embodiment of the fuel vapor storage device according to the present invention, at least one flow diverter is provided that forms an expanded air gap diffusion barrier. Due to the presence of such a flow diverter, the length of the diffusion barrier air path can be many times, or at least twice as long.

前記流れ転換器は、少なくとも部分的に1つの蒸気貯蔵ベッドの周囲に配されるカップ状のインサートの形状を有する。   The flow diverter has the shape of a cup-like insert that is at least partially arranged around one steam storage bed.

本発明に従う燃料蒸気貯蔵装置の一実施形態においては、パージング時に作動するパージヒーターを有し、これにより、内燃機関の作動時においてパージ除去率を大きく改善させる。   One embodiment of the fuel vapor storage device according to the present invention has a purge heater that operates during purging, thereby greatly improving the purge removal rate during operation of the internal combustion engine.

前記パージヒーターは、例えば前記パージポートと直接連通するパージヒーター仕切り部内に位置する。   The purge heater is located, for example, in a purge heater partition that directly communicates with the purge port.

パージサイクルの間の空気流の上流端部にパージヒーター仕切り部を位置させることが有利であることが認められているが、代替え的にパージヒーター仕切り部をひとつの燃料貯蔵ベッドの中に位置させても良い。   While it has been found advantageous to locate the purge heater divider at the upstream end of the air flow during the purge cycle, alternatively the purge heater divider is located in one fuel storage bed. May be.

パージヒーターからカーボンベッドへの熱の移動を促進させるために、前記パージヒーター仕切り部を、少なくとも非絶縁形態で蒸気貯蔵ベッドによって同軸状に囲まれるようにするとき、その実効があり、これによって周囲の蒸気貯蔵ベッドへ熱放出を可能とする。本件出願の冒頭で記載したように、より高い温度によってカーボンベッドからの炭化水素の完全なパージングが可能であり、容積の容量を増加させて、燃料蒸気貯蔵サイクル時の燃料蒸気の突破を防止する。この点において、カーボンベッドを介した同温度の分配によってもパージの結果は顕著に改善される。   In order to facilitate the transfer of heat from the purge heater to the carbon bed, it is effective when the purge heater partition is concentrically surrounded by the vapor storage bed at least in a non-insulated form, thereby surrounding the Heat can be released to the steam storage bed. As described at the beginning of this application, higher temperatures allow full purging of hydrocarbons from the carbon bed, increasing volume capacity and preventing fuel vapor breakthrough during the fuel vapor storage cycle. . In this respect, the purge results are also significantly improved by the same temperature distribution through the carbon bed.

"非絶縁"とは、パージヒーター或いはパージヒーター素子はカーボンベッドに直接には接触しているわけではないが、パージヒーターは囲っているカーボンベッドに対して遮蔽しているものでもない。例えば、パージヒーター仕切り部は、籠のような構造をとり、囲っているカーボンベッドに熱放出を可能とする。   “Non-insulated” does not mean that the purge heater or purge heater element is in direct contact with the carbon bed, but the purge heater is not shielded against the surrounding carbon bed. For example, the purge heater partition has a basket-like structure and allows heat to be released to the surrounding carbon bed.

前記パージヒーターは、1つ若しくはそれ以上の電気加熱素子を有し、これら電気加熱素子は電気エネルギー源、例えば、車のバッテリーなどに接続される。   The purge heater has one or more electric heating elements, which are connected to an electrical energy source, such as a car battery.

また、前記パージヒーターは、例えば、前記加熱素子として電気伝導セラミックを有する。   The purge heater has, for example, an electrically conductive ceramic as the heating element.

若しくは、前記パージヒーターは、電気伝導カーボン好ましくは多孔質モノリシックカーボンを有する。このような多孔質モノリシックカーボンは、例えば、米国出願公開2007-0056954号公報(A1)に開示されている。これらのモノリシックカーボンの加熱素子は、当該加熱素子からの空気流を可能とするチャンネル構造を有し、大気から吸収されたパージングエアを直接介して熱放出を促進させることができる。   Alternatively, the purge heater comprises electrically conductive carbon, preferably porous monolithic carbon. Such porous monolithic carbon is disclosed in, for example, US Application Publication No. 2007-0056954 (A1). These monolithic carbon heating elements have a channel structure that allows air flow from the heating elements and can facilitate heat release directly through purging air absorbed from the atmosphere.

以下、本発明を添付図面を参照しながら例示の方法により説明する。   The present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

本発明によるカーボンキャニスターの断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of a carbon canister according to the present invention. 前記カーボンキャニスターの仕切り部の分解模式図である。It is a decomposition | disassembly schematic diagram of the partition part of the said carbon canister.

燃料蒸気貯蔵回収装置1を図1に示す。なお、図示は模式的であり、その部品は縮尺通り描かれているものではない。   A fuel vapor storage and recovery apparatus 1 is shown in FIG. The illustration is schematic, and the components are not drawn to scale.

燃料蒸気貯蔵回収装置1は、燃料タンク(図示しない)に接続された蒸気吸入ポート3と、大気に通じる通気ポート4と、自動車(図示しない)の内燃機関と接続するパージポート5とを有している。カーボンキャニスター2は、細粒化された活性炭の形式の吸着材を詰め込んでいる。   The fuel vapor storage and recovery apparatus 1 has a steam intake port 3 connected to a fuel tank (not shown), a vent port 4 leading to the atmosphere, and a purge port 5 connected to an internal combustion engine of an automobile (not shown). ing. The carbon canister 2 is packed with an adsorbent in the form of finely divided activated carbon.

自動車のエンジンの停止期間では、カーボンキャニスター2は蒸気吸入ポート3を介して自動車の燃料タンクに接続され、通気ポート4を介して大気に接続される。   During the period when the automobile engine is stopped, the carbon canister 2 is connected to the fuel tank of the automobile via the steam intake port 3 and is connected to the atmosphere via the ventilation port 4.

本件出願の冒頭で記載したように、車の停止期間では、燃料タンク内の燃料が燃料タンクの満タンの液高さの上部の空気のスペースに蒸発する。この空気に担われた蒸気は蒸気吸入ポート3を介してカーボンキャニスター2に流れる。車の給油時に、通常、内燃機関もまた停止され、統合システムでは燃料タンクに供給された燃料によって蒸気吸入ポート3を介する空気流を給油の流速に対応した流速を有するものとする。従って、空気に担われた炭化水素は、60毎分リットルまでの流速でカーボンキャニスターのカーボンベッドに汲み出される。カーボンキャニスター内の活性炭は、炭化水素を吸着し、炭化水素分子はカーボンの内部孔構造に捕捉される。多かれ少なかれ浄化された空気が通気ポート4から放出される。   As described at the beginning of the present application, the fuel in the fuel tank evaporates into the air space above the full liquid level of the fuel tank during the vehicle stop period. The steam carried by the air flows to the carbon canister 2 through the steam intake port 3. When the vehicle is refueled, the internal combustion engine is usually also stopped. In the integrated system, the air flow through the steam intake port 3 is assumed to have a flow rate corresponding to the refueling flow rate by the fuel supplied to the fuel tank. Accordingly, the hydrocarbons carried by the air are pumped into the carbon bed of the carbon canister at a flow rate of up to 60 liters per minute. The activated carbon in the carbon canister adsorbs hydrocarbons, and the hydrocarbon molecules are trapped in the carbon internal pore structure. More or less purified air is released from the vent port 4.

車のエンジン運転サイクルでは、通気ポート4とパージポート5の間の流路が確立される。内燃機関は、大気から通気ポート4を介し、カーボンキャニスター2を亘ってパージポート5へ所定量の空気を内燃機関の気筒内で燃焼させるために吸入し、これによってカーボンキャニスター2の吸着材のパージングが行われる。   In the vehicle engine operation cycle, a flow path between the vent port 4 and the purge port 5 is established. The internal combustion engine sucks a predetermined amount of air from the atmosphere through the ventilation port 4, across the carbon canister 2, and into the purge port 5 for burning in the cylinder of the internal combustion engine, thereby purging the adsorbent of the carbon canister 2. Is done.

図では、矢印6はカーボンキャニスターのパージング時の空気流を示す。以後、用語の"下流"と"上流"は、常にカーボンキャニスター2のパージング時の空気流についての言及である。   In the figure, arrow 6 indicates the air flow during purging of the carbon canister. Hereinafter, the terms “downstream” and “upstream” always refer to the air flow during purging of the carbon canister 2.

カーボンキャニスター2は、第1、第2、及び第3の蒸気貯蔵仕切り部7、8、9を有する。第1の蒸気貯蔵仕切り部7は、カーボンキャニスター2への炭化水素の導入時の空気流について、蒸気吸入ポート3の隣の蒸気貯蔵仕切り部であり、最も大きな蒸気貯蔵仕切り部である。   The carbon canister 2 has first, second, and third steam storage partitions 7, 8, 9. The first steam storage partition section 7 is the steam storage partition section adjacent to the steam intake port 3 and the largest steam storage partition section with respect to the air flow at the time of introduction of hydrocarbons into the carbon canister 2.

図1から明らかなように、蒸気貯蔵仕切り部7、8、9は円形の断面領域を有し、互いに同軸となる関係で配設されている。第1の蒸気貯蔵仕切り部7は、蒸気貯蔵仕切り部8、9を囲む。第3の蒸気貯蔵仕切り部9の上流側の通気ポート4の隣に、パージヒーター仕切り部10が設けられており、これもまた円筒形状ですなわち円形の断面を有する。パージヒーター仕切り部10は、4つの電気加熱素子11を包含し、該電気加熱素子11は電気エネルギー源例えば車両のバッテリーに直列に電気的に接続される。加熱素子は、例えば、PTCサイリスターやNTCサイリスターとすることができ、或いは、例えば、電気伝導カーボン加熱素子でも良い。   As is clear from FIG. 1, the vapor storage partitions 7, 8, 9 have a circular cross-sectional area and are arranged in a coaxial relationship. The first steam storage partition 7 surrounds the steam storage partitions 8 and 9. A purge heater partition 10 is provided next to the vent port 4 on the upstream side of the third steam storage partition 9, which is also cylindrical and has a circular cross section. The purge heater partition 10 includes four electric heating elements 11, which are electrically connected in series to an electric energy source, for example a vehicle battery. The heating element can be, for example, a PTC thyristor or an NTC thyristor, or can be, for example, an electrically conductive carbon heating element.

加熱素子は円筒形状とすることができ、電気伝導性のある多孔質カーボンモノリス、例えば米国特許出願公開第2007-0056954号公報に一般的に開示される合成カーボンモノリスなどを用いることができる。それぞれの加熱素子11は連続する長手方向のチャンネル(図示しない)を形成し、各加熱素子での長手方向での空気流を可能とさせる。加熱素子11は 燃料蒸気貯蔵回収装置1のパージング動作のときだけ作動させられる。   The heating element may have a cylindrical shape, and an electrically conductive porous carbon monolith such as a synthetic carbon monolith generally disclosed in US Patent Application Publication No. 2007-0056954 may be used. Each heating element 11 forms a continuous longitudinal channel (not shown), allowing air flow in the longitudinal direction at each heating element. The heating element 11 is activated only during the purging operation of the fuel vapor storage and recovery device 1.

パージヒーター仕切り部10は、当該パージヒーター仕切り部10に大気を導入させる2つの吸入開口部12をその上流側端面に有する。パージヒーター仕切り部10は、比較的に薄壁の周囲壁13を有し、該周囲壁13は抵抗体の加熱素子11からの熱放出が第1の蒸気貯蔵仕切り部7の周囲のカーボンベッドに伝わるように設計されている。   The purge heater partition 10 has two suction openings 12 on the upstream end face for introducing the atmosphere into the purge heater partition 10. The purge heater partition 10 has a relatively thin peripheral wall 13 that releases heat from the heating element 11 of the resistor to the carbon bed around the first vapor storage partition 7. Designed to be transmitted.

しかしながら、まず、加熱素子11はパージヒーター仕切り部10に導入された大気に直接に熱を移動させることになる。パージヒーター仕切り部10はその下流側端部で第3の蒸気貯蔵仕切り部9に整合しており、第3の蒸気貯蔵仕切り部9はその下流側端部で第2の蒸気貯蔵仕切り部8に整合しており、パージヒーター仕切り部10と第3と第2の蒸気貯蔵仕切り部9、8は、同軸に第1の蒸気貯蔵仕切り部7に囲まれている。   However, first, the heating element 11 directly transfers heat to the atmosphere introduced into the purge heater partition 10. The purge heater partition 10 is aligned with the third steam storage partition 9 at its downstream end, and the third steam storage partition 9 is connected to the second steam storage partition 8 at its downstream end. The purge heater partition 10 and the third and second steam storage partitions 9 and 8 are coaxially surrounded by the first steam storage partition 7.

なお、第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部7、8は細粒状の活性炭が詰め込まれ或いは充填され、第3の蒸気貯蔵仕切り部9は多孔質モノリシックカーボン素子を含むことができるものとされる。   The first and second vapor storage partitions 7 and 8 are packed or filled with fine activated carbon, and the third vapor storage partition 9 can include a porous monolithic carbon element. .

第3の蒸気貯蔵仕切り部9と第2の蒸気貯蔵仕切り部8の間、同様に第2の蒸気貯蔵仕切り部8と第1の蒸気貯蔵仕切り部7の間に、拡散障壁としての第1及び第2のエアギャップ14a、14bが配設されている。   Between the third steam storage partition part 9 and the second steam storage partition part 8, and similarly between the second steam storage partition part 8 and the first steam storage partition part 7, the first and Second air gaps 14a and 14b are provided.

第3の蒸気貯蔵仕切り部9から第2の蒸気貯蔵仕切り部8への遷移部を形成するエアギャップ14aは、第3の蒸気貯蔵仕切り部9と第2の蒸気貯蔵仕切り部8の径の差に従い漏斗状とされる。第1の蒸気貯蔵仕切り部7は全長に亘って一定の径を有し、第2の蒸気貯蔵仕切り部8の径よりも小さい。また、第2の蒸気貯蔵仕切り部8も全長に亘って一定の径を有する。   The air gap 14a that forms the transition from the third steam storage partition part 9 to the second steam storage partition part 8 is the difference in diameter between the third steam storage partition part 9 and the second steam storage partition part 8. According to funnel shape. The first steam storage partition 7 has a constant diameter over the entire length and is smaller than the diameter of the second steam storage partition 8. Moreover, the 2nd vapor | steam storage partition part 8 also has a fixed diameter over the full length.

第2の蒸気貯蔵仕切り部8内のカーボンベッドは、カップ形状のインサート15に部分的に包含され支持されており、該インサート15は図1の矢印で示すようなパージエアのUターン流路を形成する。このデザインによって、空気の通路の長さは第2の蒸気貯蔵仕切り部8の長さの2倍となる。インサート15はパージングエアの空気流の流れ転換器として機能する。   The carbon bed in the second steam storage partition 8 is partially contained and supported by a cup-shaped insert 15 that forms a U-turn flow path for purge air as shown by the arrow in FIG. To do. With this design, the length of the air passage is twice the length of the second steam storage partition 8. The insert 15 functions as a flow diverter for purging air.

カーボンキャニスター2の各仕切り部のサイズは、図2の分解図から最も良く得られるものである。   The size of each partition of the carbon canister 2 is best obtained from the exploded view of FIG.

再度、図1を参照すると、絶縁素子17がカーボンキャニスター2の底蓋16とインサート15の間に配設されることが分かる。   Referring again to FIG. 1, it can be seen that the insulating element 17 is disposed between the bottom cover 16 and the insert 15 of the carbon canister 2.

さらに、エアギャップ14の下流端部でリング状のチャンネル18が第1の蒸気貯蔵仕切り部7への遷移部を形成する。このリング状のチャンネル18では、流れ開口部19が形成され、該流れ開口部19はパージエアの空気流が第1の蒸気貯蔵仕切り部7の上流側端部に簡単に向くように構成されている。   Furthermore, a ring-shaped channel 18 forms a transition to the first vapor storage partition 7 at the downstream end of the air gap 14. In the ring-shaped channel 18, a flow opening 19 is formed, and the flow opening 19 is configured so that the air flow of the purge air is easily directed to the upstream end of the first vapor storage partition 7. .

車両の内燃機関の運転サイクルでは、本発明の燃料蒸気貯蔵回収装置1はパージモードに設定される。車両の内燃機関からの大気は、通気ポート4を介して吸入開口部12を介してパージ仕切り部10に導かれる。加熱素子11は、パージングの間に車両のバッテリーに電気的に接続される。加熱素子11を介した或いはその周囲の空気流は、それによって摂氏150度より低い温度まで加熱される。同時に、加熱素子11から放出された熱放射は第1の蒸気貯蔵仕切り部7の周囲のカーボンベッドを加熱する。加熱された空気は、第3の蒸気貯蔵仕切り部9、エアギャップ14aを介して第2の蒸気貯蔵仕切り部8、さらに蒸気貯蔵仕切り部8内のカーボンベッドの下流側端部で底部格子20に流れ込み、そして延長され引き回されたエアギャップ14bでカップ形状のインサート15によって上向きに方向転換される。途中で、カーボンベッドに貯められている炭化水素によって、大気が詰め込まれる。この空気流は、図1の矢印で示すように、延長されたエアギャップ14bの内部でUターンを行い、エアギャップ14bの最も端部で第1の蒸気貯蔵仕切り部7のカーボンベッドに流入し、最終的にはパージポート5に導入されて内燃機関につながるパージングラインに至ることになる。   In the operation cycle of the internal combustion engine of the vehicle, the fuel vapor storage and recovery apparatus 1 of the present invention is set to the purge mode. Air from the internal combustion engine of the vehicle is guided to the purge partition 10 via the ventilation port 4 and the suction opening 12. The heating element 11 is electrically connected to the vehicle battery during purging. The air flow through or around the heating element 11 is thereby heated to a temperature below 150 degrees Celsius. At the same time, the heat radiation emitted from the heating element 11 heats the carbon bed around the first vapor storage partition 7. The heated air is transferred to the bottom grid 20 at the downstream end of the carbon bed in the steam storage partition 8 and the second steam storage partition 8 through the third steam storage partition 9 and the air gap 14a. It flows in and is redirected upward by the cup-shaped insert 15 in the extended and routed air gap 14b. On the way, the atmosphere is filled with hydrocarbons stored in the carbon bed. As shown by the arrows in FIG. 1, this air flow makes a U-turn inside the extended air gap 14b and flows into the carbon bed of the first steam storage partition 7 at the end of the air gap 14b. Eventually, a purging line is introduced into the purge port 5 and connected to the internal combustion engine.

内燃機関の停止時には、蒸気吸入ポート3からカーボンキャニスターに入る燃料蒸気の排出は通気ポート4に向かう反対方向を向くことになり、それによってエアギャップ14a、14bは実効的な拡散障壁を提供して、よってブリードエミッションを効果的に削減することができる。   When the internal combustion engine is shut down, the discharge of fuel vapor entering the carbon canister from the vapor intake port 3 will be directed in the opposite direction toward the vent port 4, whereby the air gaps 14a, 14b provide an effective diffusion barrier. Therefore, bleed emission can be effectively reduced.

1 燃料蒸気貯蔵回収装置
2 カーボンキャニスター
3 蒸気吸入ポート
4 通気ポート
5 パージポート
6 矢印
7 第1の蒸気貯蔵仕切り部
8 第2の蒸気貯蔵仕切り部
9 第3の蒸気貯蔵仕切り部
10 パージヒーター仕切り部
11 加熱素子
12 吸入開口部
13 壁
14a、14b エアギャップ
15 インサート
16 底蓋
17 絶縁素子
18 リング状チャンネル
19 流れ開口部
20 底部格子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel vapor storage and recovery apparatus 2 Carbon canister 3 Steam intake port 4 Ventilation port 5 Purge port 6 Arrow 7 First steam storage partition 8 Second steam storage partition 9 Third steam storage partition 10 Purge heater partition 11 Heating element 12 Suction opening 13 Walls 14a, 14b Air gap 15 Insert 16 Bottom lid 17 Insulating element 18 Ring-shaped channel 19 Flow opening 20 Bottom grid

Claims (13)

燃料蒸気貯蔵キャニスターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記燃料蒸気貯蔵キャニスターは、蒸気貯蔵ベッドを形成するために吸着材が充填された少なくとも第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部と、燃料タンクに接続された少なくとも1つの蒸気吸入ポートと、大気通気ポートと、パージポートとを有し、
前記燃料蒸気貯蔵キャニスターは、前記少なくとも1つの蒸気吸入ポートと前記大気通気ポートの間及び前記大気通気ポートと前記パージポートの間の空気流路を形成し、
前記第1の蒸気貯蔵仕切り部は、前記第2の蒸気貯蔵仕切り部よりも前記蒸気吸入ポートに近接しており、前記第1の蒸気貯蔵仕切り部は、前記燃料タンクからの蒸気を受け入れ、
前記第1及び第2の蒸気貯蔵仕切り部は、流れ方向で、エアギャップ拡散障壁によって互いに分離されており、
記第1及び前記第2の蒸気貯蔵仕切り部は、同軸な関係に配設されており、前記第1及び前記第2の蒸気貯蔵仕切り部と同軸な関係に配設される第3の蒸気貯蔵仕切り部を含み、前記第2及び第3の蒸気貯蔵仕切り部は、前記第1の蒸気貯蔵仕切り部の中に位置していること
を特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。
A fuel vapor storage and recovery device having a fuel vapor storage canister, wherein the fuel vapor storage canister includes at least first and second vapor storage partitions filled with an adsorbent to form a vapor storage bed, and a fuel Having at least one vapor inlet port connected to the tank, an air vent port, and a purge port;
The fuel vapor storage canister forms an air flow path between the at least one vapor intake port and the atmospheric vent port and between the atmospheric vent port and the purge port;
The first steam storage partition is closer to the steam intake port than the second steam storage partition, the first steam storage partition accepts steam from the fuel tank,
It said first and second vapor storage partition section in the flow direction, Ri Contact are separated from each other by an air gap diffusion barrier,
Before Symbol first and the second vapor storage partition portion is disposed in coaxial relationship, a third steam disposed in the first and the coaxial relationship with said second vapor storage partition part A fuel vapor storage and recovery device , comprising a storage partition, wherein the second and third steam storage partitions are located in the first steam storage partition .
請求項1に記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、第3の蒸気貯蔵仕切り部は、吸着材としての多孔質モノリシックカーボンを有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。2. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 1, wherein the third vapor storage partition portion has porous monolithic carbon as an adsorbent. 3. 請求項1又は請求項2に記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記蒸気貯蔵仕切り部は、共通のキャニスター筐体内に統合されていることを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。3. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 1, wherein the vapor storage partition is integrated in a common canister housing. 4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記蒸気貯蔵仕切り部のそれぞれは円形の断面積を有し、前記大気通気ポートから前記パージポートに向かっての空気流に関し、その下流側仕切り部の断面積は上流側蒸気貯蔵仕切り部のよりも大きな断面積を有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。4. The fuel vapor storage and recovery device according to claim 1, wherein each of the vapor storage partition portions has a circular cross-sectional area and extends from the atmospheric vent port toward the purge port. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 1, wherein the air flow has a cross-sectional area of the downstream partition portion larger than that of the upstream steam storage partition portion. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記蒸気貯蔵仕切り部のそれぞれは、その下流端部で、前記大気通気ポートから前記パージポートに向かっての空気流に関し、上流端部の断面積以上の断面積を有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。5. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 1, wherein each of the vapor storage partition portions has an air flow from the atmospheric vent port toward the purge port at a downstream end portion thereof. A fuel vapor storage and recovery device having a cross-sectional area greater than or equal to the cross-sectional area of the upstream end with respect to the flow. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、拡張されたエアギャップ拡散障壁を形成する少なくとも1つの流れ転換器を有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。6. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 1, further comprising at least one flow diverter forming an extended air gap diffusion barrier. . 請求項6に記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記流れ転換器は、少なくとも部分的に1つの蒸気貯蔵ベッドの周囲に配されるカップ状のインサートの形状を有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。7. The fuel vapor storage and recovery device of claim 6, wherein the flow diverter has the shape of a cup-shaped insert disposed at least partially around one vapor storage bed. Steam storage and recovery equipment. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、パージング時に作動するパージヒーターを有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。The fuel vapor storage and recovery apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a purge heater that operates during purging. 請求項8に記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記パージヒーターは、前記パージポートと直接連通するパージヒーター仕切り部内に位置することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。9. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 8, wherein the purge heater is located in a purge heater partition that directly communicates with the purge port. 請求項8又は請求項9に記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記パージヒーター仕切り部は、少なくとも非絶縁形態で蒸気貯蔵ベッドによって同軸状に囲まれ、よって周囲の蒸気貯蔵ベッドへ熱放出を可能としてなることを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。10. The fuel vapor storage and recovery device according to claim 8 or 9, wherein the purge heater partition is at least in a non-insulated form and is coaxially surrounded by the vapor storage bed, so that heat is released to the surrounding vapor storage bed. A fuel vapor storage and recovery device characterized by that. 請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記パージヒーターは、1つ若しくはそれ以上の電気加熱素子を有し、これら電気加熱素子は電気エネルギー源に接続されることを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。11. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 8, wherein the purge heater has one or more electric heating elements, and the electric heating elements are connected to an electric energy source. A fuel vapor storage and recovery device. 請求項8至請求項11のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記パージヒーターは、前記加熱素子として電気伝導セラミックを有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。12. The fuel vapor storage and recovery device according to claim 8, wherein the purge heater has an electrically conductive ceramic as the heating element. 請求項8乃至請求項12のいずれかに記載の燃料蒸気貯蔵回収装置であって、前記パージヒーターは、電気伝導カーボン好ましくは多孔質モノリシックカーボンを有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。13. The fuel vapor storage and recovery apparatus according to claim 8, wherein the purge heater includes electrically conductive carbon, preferably porous monolithic carbon.
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