JP6160837B2 - エンジンの蒸発燃料導入装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの蒸発燃料導入装置に係わり、特に、燃料タンクの内部において発生した蒸発燃料を、エアクリーナを備えたエンジンの吸気通路に導入する、蒸発燃料導入装置に関する。

従来、大気汚染防止等の観点から、内燃機関（エンジン）を搭載した自動車等の燃料タンク内において発生した蒸発燃料を、キャニスタによって捕集し、この捕集された蒸発燃料をエンジンの吸気通路に導入して燃焼室で燃焼させることが行われている。

例えば、特許文献１には、エンジン運転時にスロットルの絞りによって発生する吸気通路の負圧を利用して、蒸発燃料を吸気通路に導入する技術や、モータを動力源とするコンプレッサを利用して蒸発燃料を加圧し吸気通路に導入する技術、あるいは、過給機付エンジンにおいて過給機により加圧された空気を過給機の吸入口側に戻すと共に、この加圧空気の空気流を絞って負圧を発生させ、この負圧によって蒸発燃料をキャニスタから吸気通路に導入する技術が記載されている。

特開２００７−３３２８５５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、何れも、蒸発燃料をエアクリーナより下流側において吸気通路に導入するものであり、スペース上の制約が大きい吸気通路の中間部分に蒸発燃料の導入部を新たに設ける必要がある。

そこで、蒸発燃料を、スペースに余裕のあるエアクリーナの内部に導入することが考えられる。しかしながら、この場合、エアクリーナの内部に導入された蒸発燃料の一部がエアクリーナのエアエレメントに付着し、エアエレメントの性能低下や寿命短縮を招くことが考えられる。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、蒸発燃料をエアクリーナの内部に導入しつつ、蒸発燃料がエアエレメントに付着することを防止することができるエンジンの蒸発燃料導入装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの蒸発燃料導入装置は、燃料タンクの内部において発生した蒸発燃料を、エアクリーナを備えたエンジンの吸気通路に導入する蒸発燃料導入装置であって、エアクリーナは、吸気入口及び吸気出口が形成された箱状のケースと、ケース内の空間を、吸気入口を含む上流側空間と吸気出口を含む下流側空間とに区画するエアエレメントとを備え、蒸発燃料導入装置は、燃料タンクとエアクリーナとを連通させる蒸発燃料通路と、蒸発燃料通路のエアクリーナ側の端部で、蒸発燃料通路から供給された蒸発燃料をエアクリーナの下流側空間に放出する放出部と、放出部の周囲からエアクリーナの吸気出口近傍に向かって延び、放出部から吸気出口に至る蒸発燃料の移動経路をエアエレメントから遮蔽する遮蔽部材と、を有し、遮蔽部材の少なくとも一部は、エアエレメントの上方において、放出部の下方から吸気出口内まで延びていることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、遮蔽部材は、放出部の周囲からエアクリーナの吸気出口近傍に向かって延び、さらに、遮蔽部材の少なくとも一部は、エアクリーナの吸気出口内まで延び、放出部から吸気出口に至る蒸発燃料の移動経路をエアエレメントから遮蔽するので、放出部からエアクリーナの下流側空間に放出された蒸発燃料を、エアエレメントに付着させることなく吸気通路まで導入することができると共に、放出部から流出した液化燃料がエアエレメントに滴下することを防止でき、これにより、エアエレメントの性能低下や寿命短縮を防止することができる。

また、本発明において、好ましくは、遮蔽部材は、放出部からエアクリーナの吸気出口に向かう方向に略直交する面内において閉断面を形成する。
このように構成された本発明においては、放出部から放出された蒸発燃料がエアクリーナの下流側空間内に飛散することを防止でき、これにより、蒸発燃料がエアエレメントに付着することを確実に防止できる。

また、本発明において、好ましくはエアクリーナの吸気出口は、エアエレメントよりも上方に配置されており、放出部は、エアエレメントの上方に配置されている。
このように構成された本発明においては、エアエレメントの上方に配置された放出部からエアクリーナの下流側空間に放出された蒸発燃料を、エアエレメントに付着させることなく吸気通路まで導入することができると共に、放出部から流出した液化燃料がエアエレメントに滴下することを防止できる。

また、本発明において、好ましくは、遮蔽部材の少なくとも一部は、放出部の下方から吸気出口に向かって下降した傾斜を有している。
このように構成された本発明においては、放出部から放出された蒸発燃料が液化したり、エンジンの停止中に液化した燃料が放出部から漏れ出したりした場合に、それらの液化燃料がエアエレメントに滴下することなく吸気通路内に導入されるようにすることができる。

また、本発明において、好ましくは、遮蔽部材は、エアクリーナのケースに固定されている。
このように構成された本発明においては、エンジンが発生させる振動の影響から遮蔽部材を保護することができ、これにより、放出部からエアクリーナの下流側空間に放出された蒸発燃料を、エアエレメントに付着させることなく確実に吸気通路まで導入することができる。

本発明によるエンジンの蒸発燃料導入装置によれば、蒸発燃料をエアクリーナの内部に導入しつつ、蒸発燃料がエアエレメントに付着することを防止することができる。

本発明の実施形態による蒸発燃料導入装置を適用したエンジンシステムのシステム構成図である。 本発明の実施形態によるエアクリーナの斜視図である。 図２に示したエアクリーナの内部構造を示すIII−III矢視図である。 本発明の実施形態による遮蔽ダクトの平面図である。 本発明の実施形態による遮蔽ダクトの底面図である。 本発明の実施形態による遮蔽ダクトを上流側から見た正面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの蒸発燃料導入装置を説明する。
まず、図１により、本発明の実施形態による蒸発燃料導入装置を適用したエンジンシステムの全体構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による蒸発燃料導入装置を適用したエンジンシステムのシステム構成図である。

図１において符号１は、本発明の実施形態によるエンジンの蒸発燃料導入装置を示す。この図１に示すように、蒸発燃料導入装置１を適用したエンジンシステムは、エンジン２と、このエンジン２に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク４とを有している。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、特に本実施形態ではガソリンエンジンである。
このエンジン２は、燃料と吸気との混合気を燃焼させて動力を取り出すシリンダ６を備えたエンジンブロック８と、シリンダ６内を往復するピストン１０と、ピストン１０の往復運動を回転運動に変換するクランク１２と、クランク１２を収容するクランク室１４とを備えている。また、エンジン２には、吸気をシリンダ６に導入する吸気通路１６と、シリンダ６において発生した排気を大気中に排出する排気通路１８とが接続されている。また、エンジン２は、タービン２０及びコンプレッサ２２を備えたターボ過給機２４を有しており、ターボ過給機２４のタービン２０は排気通路１８に設けられ、コンプレッサ２２は吸気通路１６に設けられている。

エンジン２の吸気通路１６において、コンプレッサ２２の上流側には、吸気通路１６に吸入される外気をろ過するエアクリーナ２６が設けられている。また、コンプレッサ２２の下流側には、コンプレッサ２２によって圧縮され高温となった空気を冷却するインタークーラ２８が設けられている。
外部から吸気通路１６に流入した空気は、エアクリーナ２６によってろ過された後にコンプレッサ２２により圧縮される。コンプレッサ２２によって圧縮された空気はインタークーラ２８によって冷却され、エンジン２のシリンダ６に吸気される。

エンジンブロック８には、シリンダ６内に燃料を噴射するインジェクタ３０が取り付けられており、このインジェクタ３０には、燃料タンク４から送出された燃料をインジェクタ３０へ導入する燃料通路３２が接続されている。

燃料タンク４には、燃料通路３２が接続されていると共に、燃料タンク４から燃料を送出する燃料ポンプ３４が設けられている。燃料タンク４に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ３４により燃料タンク４から送出され、燃料通路３２を通ってエンジン２のインジェクタ３０へ導入される。

燃料タンク４の内部には、液体燃料３６（本実施形態ではガソリン）と共に、その液体燃料３６が気化した蒸発燃料３８が存在している。そこで、この蒸発燃料３８が大気中に放出されないようにするために、蒸発燃料３８を吸着するキャニスタ４０が設けられている。
キャニスタ４０と燃料タンク４との間には、これらのキャニスタ４０と燃料タンク４とを連通させる第１パージライン４２が接続されており、燃料タンク４の内部において発生した蒸発燃料３８は、第１パージライン４２を通ってキャニスタ４０へ導かれ、このキャニスタ４０に吸着される。

また、インタークーラ２８の下流側における吸気通路１６とキャニスタ４０との間には、これらの吸気通路１６とキャニスタ４０とを連通させる第２パージライン４４が接続されている。キャニスタ４０に吸着された蒸発燃料３８は、エンジン２の運転中、スロットルを戻したときに吸気通路１６に発生した負圧によりキャニスタ４０から分離され、第２パージライン４４を通ってエンジン２の吸気通路１６へ導入され、エンジン２のシリンダ６で燃焼される。
この第２パージライン４４には、チェックバルブ４６が設けられている。インタークーラ２８の下流側において吸気通路１６に負圧が発生していない場合、このチェックバルブ４６により、第２パージライン４４における蒸発燃料３８の逆流が防止される。

また、第２パージライン４４とエアクリーナ２６との間には、これらの第２パージライン４４とエアクリーナ２６とを連通させる第３パージライン４８（蒸発燃料通路）が接続されている。即ち、この第３パージライン４８は、第１パージライン４２、キャニスタ４０及び第２パージライン４４を介して燃料タンク４と連通しており、第１パージライン４２からキャニスタ４０を経由して第２パージライン４４を流れる蒸発燃料３８の一部又は全部は、第２パージライン４４から第３パージライン４８を通ってエアクリーナ２６に供給される。この第３パージライン４８には、チェックバルブ５０が設けられている。

また、インタークーラ２８の下流側における吸気通路１６とエアクリーナ２６との間には、これらの吸気通路１６とエアクリーナ２６の内部とを連通させる加圧空気導入通路５２が接続されている。コンプレッサ２２により圧縮され、インタークーラ２８により冷却された加圧空気の一部は、吸気通路１６から加圧空気導入通路５２を通ってエアクリーナ２６の内部に導入される。

また、エアクリーナ２６の内部には、加圧空気導入通路５２のエアクリーナ２６側の端部に接続されると共に、第３パージライン４８のエアクリーナ２６側の端部で、第３パージライン４８から供給された蒸発燃料３８をエアクリーナ２６の内部に放出するエジェクタ５４（放出部）が設けられている。

このエジェクタ５４は、加圧空気導入通路５２からエジェクタ５４に流入した加圧空気の流路断面積が下流に向かうほど小さくなるように先細り形状に形成された絞り部を備えている。このエジェクタ５４の絞り部の下流側に、第３パージライン４８のエアクリーナ２６側の端部が接続されている。
加圧空気導入通路５２からエジェクタ５４に流入した加圧空気が絞り部から高速で噴出するときに、この噴出した空気の周囲に大きい負圧が発生し（ベンチュリ効果）、この負圧により、第３パージライン４８から蒸発燃料３８が吸引され、エアクリーナ２６の内部に放出される。エジェクタ５４において負圧が発生していない場合には、第３パージライン４８に設けられたチェックバルブ５０により、第３パージライン４８における蒸発燃料３８の逆流が防止される。

次に、図２乃至図６により、本発明の実施形態によるエンジン２の蒸発燃料導入装置１を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態によるエアクリーナ２６の斜視図であり、図３は、図２に示したエアクリーナ２６の内部構造を示すIII−III矢視図であり、図４は、本発明の実施形態による遮蔽ダクト７２の平面図であり、図５は、本発明の実施形態による遮蔽ダクト７２の底面図であり、図６は、本発明の実施形態による遮蔽ダクト７２を上流側から見た正面図である。これらの図２乃至図６におけるｚ軸方向は、使用状態におけるエアクリーナ２６の上方向を表している。

まず、図２に示すように、エアクリーナ２６は、箱状のケース５６を有している。このケース５６は、上下方向に分割可能な構造となっており、側面に吸気入口５８が形成された下側ケース６０と、側面に吸気出口６２が形成され、下側ケース６０の上方に配置された上側ケース６４とを備えている。

次に、図３に示すように、エアクリーナ２６のケース５６内において、上側ケース６４と下側ケース６０との間に、エアエレメント６６がほぼ水平に配置されている。このエアエレメント６６により、ケース５６内の空間は、吸気入口５８を含む上流側空間６８と吸気出口６２を含む下流側空間７０とに上下に区画されている。
図３において仮想線にて示すように、下側ケース６０の吸気入口５８から上流側空間６８内に流入した空気は、エアエレメント６６を上向きに通過して下流側空間７０内に流入し、吸気出口６２から吸気通路１６に流出する。

また、図３に示すように、エジェクタ５４は、エアクリーナ２６の下流側空間７０においてエアエレメント６６の上方に配置されている。具体的には、エジェクタ５４は、吸気出口６２が形成された上側ケース６４の側面に対向する側面に取り付けられており、蒸発燃料３８及び空気をこのエジェクタ５４から吸気出口６２の方向へ放出させるように配置されている。

さらに、エアクリーナ２６の下流側空間７０（即ちエアエレメント６６の上方）において、エジェクタ５４の周囲を覆い、且つ、エアクリーナ２６の吸気出口６２内に向かって延びる遮蔽ダクト７２（遮蔽部材）が設けられている。この遮蔽ダクト７２により、エジェクタ５４から吸気出口６２に至る蒸発燃料３８及び空気の移動経路がエアエレメント６６から遮蔽される。

図３乃至図６に示すように、遮蔽ダクト７２は、その長手方向（エジェクタ５４から放出された蒸発燃料３８及び空気がエアクリーナ２６の吸気出口６２に向かって流れる方向）に略直交する面内において矩形の閉断面を形成しており、この遮蔽ダクト７２内を流れる蒸発燃料３８及び空気がエアクリーナ２６の下流側空間７０に流出しないようになっている。

また、図４及び図５に示すように、遮蔽ダクト７２は、長手方向に直交する断面の面積（流路断面積）が、エジェクタ５４の周囲から吸気出口６２に近づくに従って小さくなるように先細り形状に形成されている。図３に示すように、遮蔽ダクト７２の下流側（吸気出口６２側）の端部は、エアクリーナ２６の吸気出口６２よりも小さく形成され、吸気出口６２の中に差し込まれている。

また、図３に示すように、遮蔽ダクト７２の底面７２ａは、エジェクタ５４の下方から吸気出口６２に向かって下降した傾斜を有しており、エジェクタ５４から放出された蒸発燃料３８が遮蔽ダクト７２内で液化したり、エンジン２の停止中に液化した燃料がエジェクタ５４から遮蔽ダクト７２内に漏れ出したりした場合に、それらの液化燃料がエアエレメント６６に滴下することなく吸気通路１６内に導入されるようになっている。

図４乃至図６に示すように、遮蔽ダクト７２の側面の上端部には、複数（本実施形態では３つ）のフランジ７４が設けられており、これらのフランジ７４をエアクリーナ２６の上側ケース６４の上面に取り付けることにより、遮蔽ダクト７２が上側ケース６４の内面に固定される。例えば、エアクリーナ２６の上側ケース６４及び遮蔽ダクト７２がプラスチック製である場合、遮蔽ダクト７２のフランジ７４は、溶着によりエアクリーナ２６の上側ケース６４の上面に取り付けられる。

エンジン２の運転中においてコンプレッサ２２により過給が行われると、過給圧と大気圧との差により、加圧空気が加圧空気導入通路５２からエジェクタ５４に流入する。このエジェクタ５４に流入した加圧空気が、このエジェクタ５４の絞り部から高速で噴出するときに負圧を発生させると、この負圧によって蒸発燃料３８が第３パージライン４８からエジェクタ５４に吸引され、加圧空気と共にエジェクタ５４から遮蔽ダクト７２の内部に放出される。
遮蔽ダクト７２の内部に放出された蒸発燃料３８及び空気は、エアクリーナ２６の下流側空間７０に飛散することなく、遮蔽ダクト７２に沿って吸気通路１６まで導入される。

次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
まず、上述した実施形態では、遮蔽ダクト７２は、その長手方向に略直交する面内において閉断面を形成していると説明したが、この遮蔽ダクト７２によりエジェクタ５４からエアクリーナ２６の吸気出口６２に至る蒸発燃料３８の移動経路をエアエレメント６６から遮蔽することができれば、必ずしも閉断面を形成していなくてもよい。
例えば、板状の遮蔽部材を、エアエレメント６６の上方において、エジェクタ５４の下方から吸気出口６２内まで延びるように配置してもよい。

また、上述した実施形態では、遮蔽ダクト７２は、エアクリーナ２６の吸気出口６２内に向かって延びると説明したが、必ずしも吸気出口６２内まで延びていなくてもよく、吸気出口６２の近傍まで延びるように設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、第３パージライン４８から供給された蒸発燃料３８を、ベンチュリ効果を利用したエジェクタ５４によりエアクリーナ２６の内部に放出すると説明したが、このエジェクタ５４に代えて、例えば電動ポンプ等の装置を利用して、第３パージライン４８から供給された蒸発燃料３８をエアクリーナ２６の内部に放出するようにしてもよい。この場合においても、上述した実施形態と同様に、エアクリーナ２６の内部における蒸発燃料３８の放出部からエアクリーナ２６の吸気出口６２に至る蒸発燃料３８の移動経路をエアエレメント６６から遮蔽する遮蔽ダクト７２を設けることができる。

次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例によるエンジン２の蒸発燃料導入装置１の作用効果を説明する。

まず、遮蔽ダクト７２は、エジェクタ５４の周囲からエアクリーナ２６の吸気出口６２近傍に向かって延び、エジェクタ５４から吸気出口６２に至る蒸発燃料３８の移動経路をエアエレメント６６から遮蔽するので、エジェクタ５４からエアクリーナ２６の下流側空間７０に放出された蒸発燃料３８を、エアエレメント６６に付着させることなく吸気通路１６まで導入することができ、これにより、エアエレメント６６の性能低下や寿命短縮を防止することができる。

特に、遮蔽ダクト７２は、エジェクタ５４からエアクリーナ２６の吸気出口６２に向かう方向に略直交する面内において閉断面を形成するので、エジェクタ５４から放出された蒸発燃料３８がエアクリーナ２６の下流側空間７０内に飛散することを防止でき、これにより、蒸発燃料３８がエアエレメント６６に付着することを確実に防止できる。

また、エアクリーナ２６の吸気出口６２は、エアエレメント６６よりも上方に配置されており、エジェクタ５４はエアエレメント６６の上方に配置され、遮蔽ダクト７２の底面７２ａは、エアエレメント６６の上方において、エジェクタ５４の下方からエアクリーナ２６の吸気出口６２内まで延びているので、エジェクタ５４からエアクリーナ２６の下流側空間７０に放出された蒸発燃料３８を、エアエレメント６６に付着させることなく吸気通路１６まで導入することができると共に、エジェクタ５４から流出した液化燃料がエアエレメント６６に滴下することを防止できる。

特に、遮蔽ダクト７２の底面７２ａは、エジェクタ５４の下方から吸気出口６２に向かって下降した傾斜を有しているので、エジェクタ５４から放出された蒸発燃料３８が遮蔽ダクト７２内で液化したり、エンジン２の停止中に液化した燃料がエジェクタ５４から遮蔽ダクト７２内に漏れ出したりした場合に、それらの液化燃料がエアエレメント６６に滴下することなく吸気通路１６内に導入されるようにすることができる。

また、遮蔽ダクト７２は、エアクリーナ２６の上側ケース６４に固定されているので、エンジン２が発生させる振動の影響から遮蔽ダクト７２を保護することができ、これにより、エジェクタ５４からエアクリーナ２６の下流側空間７０に放出された蒸発燃料３８を、エアエレメント６６に付着させることなく確実に吸気通路１６まで導入することができる。

１ 蒸発燃料導入装置
２ エンジン
４ 燃料タンク
１６ 吸気通路
２６ エアクリーナ
３８ 蒸発燃料
４２ 第１パージライン
４４ 第２パージライン
４８ 第３パージライン
５２ 加圧空気導入通路
５４ エジェクタ
５６ ケース
５８ 吸気入口
６２ 吸気出口
６６ エアエレメント
６８ 上流側空間
７０ 下流側空間
７２ 遮蔽ダクト
７２ａ 遮蔽ダクトの底面

Claims (5)

1. 燃料タンクの内部において発生した蒸発燃料を、エアクリーナを備えたエンジンの吸気通路に導入する蒸発燃料導入装置であって、上記エアクリーナは、吸気入口及び吸気出口が形成された箱状のケースと、上記ケース内の空間を、上記吸気入口を含む上流側空間と上記吸気出口を含む下流側空間とに区画するエアエレメントとを備え、
   上記蒸発燃料導入装置は、
   上記燃料タンクと上記エアクリーナとを連通させる蒸発燃料通路と、
   上記蒸発燃料通路の上記エアクリーナ側の端部で、上記蒸発燃料通路から供給された蒸発燃料を上記エアクリーナの上記下流側空間に放出する放出部と、
   上記放出部の周囲から上記エアクリーナの上記吸気出口近傍に向かって延び、上記放出部から上記吸気出口に至る蒸発燃料の移動経路を上記エアエレメントから遮蔽する遮蔽部材と、を有し、上記遮蔽部材の少なくとも一部は、上記エアエレメントの上方において、上記放出部の下方から上記吸気出口内まで延びていることを特徴とするエンジンの蒸発燃料導入装置。
2. 前記遮蔽部材は、上記放出部から上記エアクリーナの上記吸気出口に向かう方向に略直交する面内において閉断面を形成する請求項１に記載のエンジンの蒸発燃料導入装置。
3. 上記エアクリーナの上記吸気出口は、上記エアエレメントよりも上方に配置されており、
   上記放出部は、上記エアエレメントの上方に配置されている請求項１又は２に記載のエンジンの蒸発燃料導入装置。
4. 上記遮蔽部材の少なくとも一部は、上記放出部の下方から上記吸気出口に向かって下降した傾斜を有している請求項３に記載のエンジンの蒸発燃料導入装置。
5. 上記遮蔽部材は、上記エアクリーナの上記ケースに固定されている請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの蒸発燃料導入装置。

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