JP5961026B2

JP5961026B2 - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP5961026B2
Application number: JP2012090772A
Authority: JP
Inventors: 順也木本
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: US20130269532A1; US8888901B2; JP2013217348A

Description

本発明は、主として自動車等の車両に搭載される蒸発燃料処理装置に関する。

この種の蒸発燃料処理装置には、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離可能なキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通する蒸発燃料通路と、蒸発燃料通路を開閉するダイアフラム弁（差圧弁）とが備えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２０８２９３号公報

従来の蒸発燃料処理装置によると、給油時において、燃料タンクの内圧（以下、「タンク内圧」という）が調圧室に作用することによりダイアフラム弁が開弁されることにより、蒸発燃料を含むガス（燃料蒸気）がキャニスタへ流出される。このため、給油性の向上とダイアフラム弁の閉弁時のシール性の向上とを両立することが困難であった。すなわち、ダイアフラム弁の開弁圧を下げることにより、給油性を向上することができる。しかし、これにともない、ダイアフラム弁の閉弁時のシール性（以下、「ダイアフラム弁のシール性」という）が低下する。したがって、給油ガンの給油動作が自動停止した後で、タンク内圧がキャニスタへ漏れてしまい、燃料タンクのインレットパイプ内の燃料の液面が低下することにより、給油者が給油ガンのレバーを引けば追加給油が可能となるため、過給油を生じる。また逆に、ダイアフラム弁の開弁圧を上げることにより、シール性を向上することができる。しかし、これにともない、給油時の圧力損失いわゆる圧損が増大することにより給油性が低下する。

本発明が解決しようとする課題は、給油性の向上とダイアフラム弁のシール性の向上とを両立することのできる蒸発燃料処理装置を提供することにある。

第１の発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離可能なキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを連通する蒸発燃料通路と、蒸発燃料通路を開閉するダイアフラム弁と、給油時に燃料タンク内の蒸発燃料ガスをインレットパイプに循環させる通路でかつ満タン時に遮断される循環通路と、循環通路を流れる蒸発燃料ガスの流れを利用して負圧を発生し、その負圧をダイアフラム弁の背圧室に印加する負圧発生手段とを備える。この構成によると、給油時において、循環通路に燃料タンク内の蒸発燃料ガスの流れが発生し、その流れを利用して負圧発生手段が発生する負圧がダイアフラム弁の背圧室に印加される。このため、ダイアフラム弁は、タンク内圧と負圧との協働によって開弁される。これにより、燃料タンク内の蒸発燃料ガスが蒸発燃料通路を介してキャニスタに排出され、蒸発燃料がキャニスタに吸着すなわち捕集される。また、満タン時に、循環通路が遮断されると、循環通路における蒸発燃料ガスの流れが停止するにともない、負圧発生手段が負圧を発生しないためダイアフラム弁は閉弁する。したがって、ダイアフラム弁がタンク内圧と負圧との協働によって開弁するものであるから、タンク内圧のみにより開弁する従来と比べて、給油時の圧損を低減し、給油性を向上することができる一方、ダイアフラム弁の開弁圧を上げることでシール性を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、循環通路には、燃料の浮力によって開閉する満タン規制バルブを備える。この構成によると、満タン時には、満タン規制バルブの閉弁によって、循環通路を確実に遮断することができる。また、循環通路の通路断面積を、蒸発燃料通路の通路断面積に比べて小さくすることにより、蒸発燃料通路に満タン規制バルブを備える場合に比べて、満タン規制バルブを小型化することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、ダイアフラム弁の蒸発燃料ガスの入口部には、燃料の浮力によって開閉するカットオフバルブを備える。この構成によると、ダイアフラム弁にカットオフバルブを集約化することができる。

実施形態１にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。過給油防止装置を示す断面図である。給油開始時の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図である。給油中の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図である。給油完了時の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図である。実施形態２にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。過給油防止装置を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

［実施形態１］
実施形態１を説明する。本実施形態では、自動車等の車両に搭載される蒸発燃料処理装置を例示する。図１は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図１に示すように、車両の燃料タンク１０は、インレットパイプ１２を有する。インレットパイプ１２の上端開口部すなわち給油口１３には、給油キャップ１４が開閉可能に設けられている。

前記燃料タンク１０内に発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置１６は、キャニスタ１８を備えている。キャニスタ１８は、燃料タンク１０（詳しくは気層部）に対して蒸発燃料通路２０を介して連通されている。キャニスタ１８は、パージ通路２２を介して、図示しない内燃機関いわゆるエンジンの吸気通路に接続されている。また、キャニスタ１８は、大気ポート２４を介して大気に開放されている。また、パージ通路２２には、その通路を開閉するパージ制御弁２６が設けられている。エンジンの運転中に、図示しない電子制御装置（いわゆるＥＣＵ）によりパージ制御弁２６が制御されることによってパージ制御が行われる。また、キャニスタ１８内には、蒸発燃料を吸着・脱離可能な活性炭等の吸着体１９が充填されている。

給油時以外の通常時（例えば駐車時）において、燃料タンク１０で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスが蒸発燃料通路２０を介してキャニスタ１８に排出され、そのガス中の蒸発燃料がキャニスタ１８（詳しくは吸着体１９）に吸着される。また、パージ時（エンジンの運転中のパージ制御時）において、ＥＣＵによりパージ制御弁２６が開弁されると、エンジンの吸気負圧がキャニスタ１８に導入されるにともない空気が大気ポート２４からキャニスタ１８に導入されることにより、キャニスタ１８（詳しくは吸着体１９）から蒸発燃料が脱離され、その蒸発燃料を含んだ蒸発燃料ガスがパージ通路２２を介してエンジンの吸気通路にパージされる。

前記燃料タンク１０の上壁１１には、過給油防止装置２８が設けられている。図２は過給油防止装置を示す断面図である。
図２に示すように、過給油防止装置２８は、ダイアフラム弁３０を主体としてエゼクタ３２及び満タン規制バルブ３４を備えている。ダイアフラム弁３０は、弁ケース３６と、弁ケース３６内に設けられたダイアフラム３７とを備えている。弁ケース３６は、燃料タンク１０の上壁１１上に設置されており、上壁１１に形成された開口孔１１ａを閉鎖している。また、ダイアフラム３７は、ゴム状弾性体で可撓性を有する。また、ダイアフラム３７により弁ケース３６内が２室すなわち下側の調圧室３８と上側の背圧室３９とに区画されている。調圧室３８は、蒸発燃料導入管４０に連通されているとともに蒸発燃料導出管４１に連通されている。蒸発燃料導入管４０は、上壁１１の開口孔１１ａを介して燃料タンク１０内に延出されかつ燃料タンク１０内に連通されている。また、蒸発燃料導出管４１は、蒸発燃料配管４２を介して前記キャニスタ１８に連通されている（図１参照）。なお、前記蒸発燃料通路２０は、蒸発燃料導入管４０、蒸発燃料導出管４１及び蒸発燃料配管４２により構成されている。また、蒸発燃料導入管４０及び蒸発燃料導出管４１は、弁ケース３６に一体的に設けられている。

前記ダイアフラム３７の中央部には、前記蒸発燃料導出管４１の開口端部いわゆる弁座４３を閉塞する弁部４４が設けられている。また、背圧室３９において、前記弁ケース３６と前記ダイアフラム３７との間には、コイルバネからなるバネ部材４５が介装されている。バネ部材４５は、ダイアフラム３７の弁部４４を弁座４３を閉じる方向すなわち弁座４３に着座する方向へ付勢している。

前記エゼクタ３２は、ノズル管４７と吐出管４８と吸入管４９とを備えている。ノズル管４７の上端部と吐出管４８の下端部とは内外二重管構造をなしている。吐出管４８におけるノズル管４７の上端開口部付近にディフューザ部５０が形成されている。ノズル管４７は、上壁１１の開口孔１１ａを介して燃料タンク１０内に延出されかつ燃料タンク１０内に連通されている。また、吸入管４９により、吐出管４８のディフューザ部５０と前記ダイアフラム弁３０の背圧室３９とが連通されている。また、吐出管４８は、ブリーザ配管５２を介して、前記燃料タンク１０のインレットパイプ１２の途中に連通されている（図１参照）。また、ノズル管４７、吐出管４８及びブリーザ配管５２により、ブリーザ通路５４が構成されている。なお、ブリーザ通路５４は本明細書でいう「循環通路」に相当する。また、エゼクタ３２のノズル管４７、吐出管４８及び吸入管４９は、弁ケース３６に一体的に設けられている。

前記エゼクタ３２は、給油時にブリーザ通路５４に発生する流れ、すなわち燃料タンク１０内からノズル管４７、吐出管４８及びブリーザ配管５２を経てインレットパイプ１２内に流れるすなわち循環する蒸発燃料ガスの流れによって、吸入管４９内に負圧を発生させる。その負圧は、ダイアフラム弁３０の背圧室３９に印加される。なお、エゼクタ３２は本明細書でいう「負圧発生手段」に相当する。

前記満タン規制バルブ３４は、前記エゼクタ３２のノズル管４７の下端開口部に一体的に形成された弁ハウジング５６と、弁ハウジング５６内に収納されたフロート弁５７とを備えている。弁ハウジング５６の底部には、燃料タンク１０内と連通するタンク側開口５８が形成されている。また、弁ハウジング５６の上端開口部すなわちノズル管４７の下端開口部に、フロート弁５７により開閉される弁口５９が形成されている。

前記燃料タンク１０内の燃料６１の液面６２（図１参照）が満タン規制バルブ３４よりも低い場合（図２中、線Ｌ１参照）には、フロート弁５７が弁ハウジング５６の底部（下限位置）にあって弁口５９は開かれている。これにより、ノズル管４７内が燃料タンク１０内と連通されるため、燃料タンク１０内の蒸発燃料ガスがエゼクタ３２のノズル管４７内へ流れることができる。また、液面６２が満タン規制バルブ３４の位置に上昇した場合（図２中、線Ｌ２参照）、すなわち弁ハウジング５６の内部に燃料が流入する場合には、弁ハウジング５６内でフロート弁５７が燃料６１の浮力を受けて上昇することで弁口５９が閉じられる（図２中、二点鎖線５７参照）。これにより、ノズル管４７内と燃料タンク１０内との連通が遮断される。

前記過給油防止装置２８は、カットオフバルブ６４を備えている。カットオフバルブ６４は、前記ダイアフラム弁３０の蒸発燃料ガスの入口部に相当する蒸発燃料導入管４０の下端部を弁ハウジングとし、弁ハウジング内に収納された弁体６６を備えている。カットオフバルブ６４は、通常は開弁状態に保持されており、車両の横転時に弁体６６が閉弁（図２中、二点鎖線６６参照）することによって、燃料タンク１０内の燃料の流出を阻止する。また、カットオフバルブ６４は、前記満タン規制バルブ３４よりも高い位置に配置されている。このため、満タン時であっても、燃料６１の液面６２はカットオフバルブ６４に到達することはない。

また、前記過給油防止装置２８は、正圧リリーフ弁６８及び負圧リリーフ弁７０を備えている。前記弁ケース３６には、前記蒸発燃料導出管４１内と燃料タンク１０内と連通する正圧側ポート６９及び負圧側ポート７１が形成されている。正圧側ポート６９に正圧リリーフ弁６８が組込まれている。正圧リリーフ弁６８は、通常時は閉弁し、タンク内圧が所定値以上になったときに開弁する逆止弁からなる。また、負圧側ポート７１に負圧リリーフ弁７０が組み込まれている。負圧リリーフ弁７０は、通常時は閉弁し、キャニスタ１８内の圧力が所定値以上になったときに開弁する逆止弁からなる。

次に、前記蒸発燃料処理装置１６の作用を説明する。図３は給油開始時の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図、図４は給油中の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図、図５は給油完了時の蒸発燃料処理装置を示す作動説明図である。なお、給油時以外（非給油時）は、ダイアフラム弁３０は閉弁状態を維持する（図２参照）。

図３に示すように、給油の開始にあたって、燃料タンク１０のインレットパイプ１２の給油口１３が開かれる。次に、給油口１３に給油ガン７３が挿入された状態で、給油者が給油ガン７３のレバー７４を引くことにより給油が開始される（図３中、白抜き矢印参照）。給油が開始されると、ブリーザ通路５４に燃料タンク１０内の蒸発燃料ガスの流れ（循環流）が発生する（図３中、矢印Ｙ１参照）。その流れを利用してエゼクタ３２が発生する負圧がダイアフラム弁３０の背圧室３９（図２参照）に印加される（図３中、矢印Ｙ２参照）。このため、ダイアフラム弁３０がタンク内圧と負圧との協働によって開弁される（図２中、二点鎖線４４参照）。

図４に示すように、前記ダイアフラム弁３０の開弁にともない、燃料タンク１０内の蒸発燃料ガスが蒸発燃料通路２０を介してキャニスタ１８に排出され（図４中、矢印Ｙ３参照）、蒸発燃料がキャニスタ１８に吸着すなわち捕集される。これにより、給油中に燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料を大量に捕集することのできるＯＲＶＲ（Onboard Refueling Vapor Recovery）機能を発揮することができる。また、ダイアフラム弁３０は、ブリーザ通路５４の流れ（図４中、矢印Ｙ１参照）により負圧（図４中、矢印Ｙ２参照）が発生している限り、開弁状態に維持される。

図５に示すように、満タン時には、燃料６１の液面６２が満タン規制バルブ３４に達することにより満タン規制バルブ３４が閉弁し、ブリーザ通路５４が遮断される。これにより、ブリーザ通路５４における蒸発燃料ガスの流れが停止するにともない、エゼクタ３２が負圧を発生しないため、ダイアフラム弁３０は閉弁する。一方、給油ガン７３のオートストップ機能により給油動作が自動停止する。その後、燃料タンク１０のインレットパイプ１２の給油口１３から給油ガン７３を抜き取り、給油口１３を給油キャップ１４（図１参照）で閉じることにより給油が完了する。

前記蒸発燃料処理装置１６によると、ダイアフラム弁３０がタンク内圧と負圧との協働によって開弁するものであるから、タンク内圧のみにより開弁する従来と比べて、給油時の圧損を低減し、給油性を向上することができる一方、ダイアフラム弁３０の開弁圧を上げることでシール性を向上することができる。また、ダイアフラム弁３０のシール性の向上にともない、給油ガン７３の自動停止後に、タンク内圧がキャニスタ１８へ漏れることを防止することができる。ひいては、インレットパイプ１２中の燃料６１の液面６２の低下がなく、追加給油ができないため、過給油を防止することができる。

また、パージ時において、蒸発燃料通路２０に負圧が作用した場合でも、ダイアフラム弁３０は閉弁状態を維持することにより、パージ時の燃料タンク１０内の負圧化を防止することができる。これにより、大型のパージ制御弁２６の使用が可能となる。ひいては、キャニスタ１８の吸着体１９に破砕炭を使用し、キャニスタ１８の吸着室における通路長さＬと通路断面積に相当する円面積の直径ＤとのＬ／Ｄ比を大きくすることにより、キャニスタ１８の低コスト化及び小型化を図ることができる。また、パージ時において、蒸発燃料通路２０に作用した負圧により正圧リリーフ弁６８が開弁されたとしても、正圧側ポート６９内の通路断面積が狭く、その負圧を鈍くするなまし効果が得られるため、正圧リリーフ弁６８の開弁による影響を少なくすることができる。また、駐車時において、ダイアフラム弁３０は、タンク内圧が所定値以上になると開弁することにより、燃料タンク１０内の蒸発燃料ガスをキャニスタ１８に排出させるタンク内圧制御弁としても機能する。このことは、燃料タンク１０内での蒸発燃料の発生の抑制に有効である。

また、満タン時には、満タン規制バルブ３４の閉弁によって、ブリーザ通路５４を確実に遮断することができる。これにより、ブリーザ通路５４内への燃料６２の自然流入を阻止することができる。ひいては、過給油を確実に防止することができる。また、ブリーザ通路５４（詳しくは弁口５９）の通路断面積を、蒸発燃料通路２０の通路断面積に比べて小さくすることにより、蒸発燃料通路２０に満タン規制バルブを備える場合に比べて、満タン規制バルブ３４を小型化することができる。

また、ダイアフラム弁３０の蒸発燃料ガスの入口部には、燃料の浮力によって開閉するカットオフバルブ６４を備える。この構成によると、ダイアフラム弁３０にカットオフバルブ６４を集約化することができる。このことは、過給油防止装置２８のコンパクト化に有効である。

［実施形態２］
実施形態２を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図６は蒸発燃料処理装置を示す構成図、図７は過給油防止装置を示す断面図である。
本実施形態は、図６に示すように、実施形態１（図１参照）における満タン規制バルブ３４を省略したものである。また、エゼクタ３２のノズル管４７の下端開口部（符号、４７ａを付す）が燃料タンク１０内に開放されている。したがって、図７に示すように、満タン時には、ノズル管４７の下端開口部４７ａが燃料６１の液面６２で閉鎖されることにより、ブリーザ通路５４が遮断される。本実施形態によると、満タン規制バルブ３４を省略し、コストを低減することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記実施形態１では、過給油防止装置２８として、ダイアフラム弁３０、エゼクタ３２、満タン規制バルブ３４、カットオフバルブ６４、正圧リリーフ弁６８及び負圧リリーフ弁７０をモジュール化したものを例示したが、それぞれ独立的に設けてもよいし、それらのうちの複数をモジュール化してもよい。また、過給油防止装置２８におけるカットオフバルブ６４、正圧リリーフ弁６８、負圧リリーフ弁７０のうちの少なくとも１つは、必要に応じて設ければよく省略してもよい。

１０…燃料タンク
１２…インレットパイプ
１６…蒸発燃料処理装置
１８…キャニスタ
２０…蒸発燃料通路
３０…ダイアフラム弁
３２…エゼクタ（負圧発生手段）
３４…満タン規制バルブ
３９…背圧室
５４…ブリーザ通路（循環通路）
６４…カットオフバルブ

Claims

燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離可能なキャニスタと、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通する蒸発燃料通路と、
前記蒸発燃料通路を開閉するダイアフラム弁と、
給油時に前記燃料タンク内の蒸発燃料ガスをインレットパイプに循環させる通路でかつ満タン時に遮断される循環通路と、
前記循環通路を流れる蒸発燃料ガスの流れを利用して負圧を発生し、その負圧を前記ダイアフラム弁の背圧室に印加する負圧発生手段と
を備え、
前記負圧発生手段は、ノズル管と吐出管と吸入管とを備えるエゼクタであり、
前記ノズル管は、前記燃料タンク内に連通され、
前記吐出管は、前記インレットパイプの途中に連通され、
前記ノズル管の燃料タンク側とは反対側の端部と、前記吐出管のインレットパイプ側とは反対側の端部とは、ノズル管側の端部に対して吐出管側の端部が外側となる内外二重管構造をなしており、
前記吐出管における前記ノズル管のタンク側とは反対側の開口部付近には、ディフューザ部が形成され、
前記吸入管は、前記吐出管のディフューザ部と前記ダイアフラム弁の背圧室とを連通し、
前記給油時に、前記燃料タンク内の蒸発燃料ガスが前記ノズル管及び前記吐出管を経て前記インレットパイプ内に流れることによって前記吸入管内に負圧が発生し、その負圧が前記ダイアフラム弁の背圧室に印加され、
前記循環通路は、前記燃料タンクに対して前記蒸発燃料通路とは別々に連通されており、
前記負圧発生手段のノズル管及び吐出管により前記循環通路が形成されている
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記ノズル管の燃料タンク側の端部には、燃料の浮力によって開閉する満タン規制バルブを備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記ダイアフラム弁の蒸発燃料ガスの入口部には、燃料の浮力によって開閉するカットオフバルブを備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。