JPH04347357A - 蒸発燃料捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の燃料タンク
から蒸発する蒸発燃料を大気中に放出することなく捕集
して、一時チャコールキャニスタに貯蔵し、その一部を
吸気通路へ送って処理する一方、他の一部を燃料タンク
に回収するための、改良されたチャコールキャニスタを
含む蒸発燃料捕集装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６１−５３４５１号公報に、従来
のこの種の蒸発燃料捕集装置の一つが記載されている。 この装置においては、燃料タンクの上部空間とチャコー
ルキャニスタを接続する蒸発燃料通路に、給油時に開く
制御弁と、それを双方向にバイパスする一対のチェック
バルブが設けられており、それらのチェックバルブの一
つは、燃料タンクが負圧になるエンジン停止時等に、チ
ャコールキャニスタに吸着して捕集されている蒸発燃料
を、燃料タンクへ吸い戻す（バックパージする）ように
構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術では、
チャコールキャニスタに吸着、捕集された蒸発燃料は、
その大部分がエンジンの高回転時に、チャコールキャニ
スタを通して大気を吸気通路へ吸入させ、チャコールキ
ャニスタに吸着された蒸発燃料を通過する空気によって
脱離させて、エンジンの吸気と共に燃焼させるという普
通のパージ方法によって処理されるようになっている。 従って、チャコールキャニスタは従来一般のものと同様
に大気に開放されており、その内圧は大気圧に等しくな
る。この従来技術は、このようなパージ方法のほか、吸
着された燃料の他の一部が燃料タンクが負圧になるエン
ジン停止時などに、チャコールキャニスタから空気と共
に燃料タンクへ吸い戻されるようになっているが、それ
は燃料タンクが負圧になるエンジン停止時等に限られる
ので、通常、エンジンの運転中はバックパージは行われ
ない。

【０００４】従って、従来技術においては一応バックパ
ージが行われるものの、大気圧になっているチャコール
キャニスタから空気と共に蒸発燃料の一部を吸い戻し得
るだけで、バックパージの効率が低く、運転状態によっ
てチャコールキャニスタのパージが不十分になることが
あり、チャコールキャニスタが蒸発燃料によって飽和し
て吸着能力が低下し、或いは吸着能力の回復が遅れ、蒸
発燃料を大気中に放出して公害の原因を作ったり、吸気
通路へ送られる蒸発燃料の量が増加して空燃比が変動し
、エンジンの運転状態が不安定になるとか、エンジンの
排気の組成が悪化して、この面でも公害の原因となった
りするおそれがある。また、キャニスタ内に入る蒸発燃
料の一部が液化する場合や、車両の旋回運動等により液
状の燃料がキャニスタへ入った場合、キャニスタの吸着
能力が低下するおそれがある。本発明は、従来技術のこ
れらの問題点を解決することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、エンジンの燃料タンクの蒸
発燃料を捕集してその一部を吸着するチャコールキャニ
スタと、前記燃料タンクから蒸発燃料を前記チャコール
キャニスタの内部へ送り込むための第１の通路と、前記
チャコールキャニスタから前記燃料タンクへ燃料を送り
返すバックパージのための第２の通路と、前記チャコー
ルキャニスタの内部を大気に連通させ得る第３の通路と
、前記第３の通路に設けられて前記チャコールキャニス
タがパージ状態にある時以外は前記チャコールキャニス
タの内圧を大気圧よりも高い所定の圧力に維持するバル
ブ手段とを備えていることを特徴とする蒸発燃料捕集装
置を提供する。

【０００６】

【作用】燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、第１の通
路を通ってチャコールキャニスタの方へ移動し、チャコ
ールキャニスタ内に吸着される。第３の通路に設けられ
たバルブ手段によって、チャコールキャニスタの内圧は
パージ状態以外は大気圧よりも高く維持されているから
、チャコールキャニスタのワーキングキャパシティ（吸
着容量）は大気圧下で作動する従来のものよりも大きく
なる。本発明の構成によれば、エンジンの停止時はもと
より、エンジンが運転中であっても燃料タンクの内圧が
チャコールキャニスタの内圧よりも低下するときは、チ
ャコールキャニスタから第２の通路を通して燃料タンク
に向かってバックパージが行われ、チャコールキャニス
タ内の液状の燃料が燃料タンクへ戻される。

【０００７】

【実施例】図１に本発明の第１実施例を示す。１０は図
示しない自動車用エンジンに燃料を供給するための燃料
タンクを示し、その内部にはガソリンのような揮発性の
液体燃料１２が収容されて、液面の上部空間１４を形成
している。空間１４にある空気には、蒸発した燃料が多
量に含まれている。１６は燃料タンク１０に燃料を補給
するための燃料注入口、１８は燃料注入口を密封するた
めに設けられるヒューエルキャップを示す。

【０００８】２０は本発明の第１実施例としての特殊な
構造を有するチャコールキャニスタを示す。チャコール
キャニスタ２０の容器は、円筒形の胴部２２と、その上
下両端を塞ぐ円錐台形の上端部２４及び下端部２６から
なっている。上端部２４及び下端部２６のそれぞれの内
部は、板状のフィルタ２８及び３０によって胴部２２の
内部と区切られていて、上部室３２及び下部室３４を形
成している。チャコールキャニスタ２０の中心において
、フィルタ２８及び３０を貫いて下方に延びる孔のない
円筒形のトラッパ３６が容器の上端部２４に固定されて
おり、トラッパ３６の内部空間の圧力が下部室３４の圧
力よりも高くなるまで、トラッパ３６の下端面の開口を
塞ぐように下部室３４内に設けられたチェックバルブ３
８を押し開いて、トラッパ３６から下部室３４の方にの
み通じることができるようになっている。

【０００９】下部室３４の更に下部には、開口をもつ隔
壁を介してバックパージ室４０が形成されており、その
開口はバックパージ室４０内に設けられたチェックバル
ブ４２によって塞がれていて、下部室３４の圧力がバッ
クパージ室４０の圧力に対して所定値以上高くなった時
に、チェックバルブ４２を押し開いて、下部室３４から
バックパージ室４０の方にのみ通じることができるよう
になっている。バックパージ室４０はバックパージライ
ン４４によって燃料タンク１０の上部空間１４に通じて
いると共に、トラッパ３６の上部はベーパライン４６に
よって、やはり燃料タンク１０の上部空間１４に通じて
いる。チャコールキャニスタ２０の胴部２２内であって
トラッパ３６の外部空間には、フィルタ２８、３０の間
にペレット状の活性炭粒４８が充填されている。

【００１０】トラッパ３６の上部には開口をもつ隔壁を
介してパージ室５０が設けられており、その開口はパー
ジ室５０内に設けられたチェックバルブ５２によって塞
がれている。パージ室５０はパージライン５４によって
、エンジンの吸気通路５６におけるスロットル弁５８の
上流側に接続される。そしてエンジンの運転中に、スロ
ットル弁５８が或る程度開いて吸気通路５６の負圧がパ
ージ室５０に作用し、トラッパ３６の圧力がパージ室５
０の圧力に対して所定値以上高くなった時にチェックバ
ルブ５２が開いて、トラッパ３６からパージ室５０の方
にのみ通じることができるようになっている。

【００１１】上部室３２には２個の開口が設けられてお
り、その一つは上部室３２内に設けられたチェックバル
ブ６０によって塞がれていて、パージ状態において上部
室３２の圧力が大気圧よりも所定値だけ低圧になった時
に、上部室３２内へ大気を導入するようになっている。 もう一つの開口は上部室３２の外部に設けられたチェッ
クバルブ６２によって塞がれており、上部室３２の圧力
が大気圧よりも所定値以上高くなった時に、上部室３２
から大気の方に向かって開放されるようになっている。 なお、６４はチェックバルブ６２を内部に支持する大気
に開放された覆いを示す。

【００１２】チャコールキャニスタ２０から大気やエン
ジンの吸気通路５６、或いは燃料タンク１０の上部空間
１４というように、外部に向かって開き得る３つのチェ
ックバルブ４２、５２、及び６２の間には、開弁圧の大
きさについて予め相対的な序列が設けられており、それ
らは５２＞６２＞４２の順に僅かに異なる開弁圧を与え
られている。従って、チェックバルブ４２がもっとも開
き易く、チェックバルブ６２がそれに次ぎ、チェックバ
ルブ５２が最も開き難くなっている。

【００１３】図１に示す第１実施例の蒸発燃料捕集装置
は次のように作動する。燃料タンク１０内にある揮発性
の液体燃料１２から発生した蒸発燃料は、蒸気圧によっ
て、燃料タンク１０内の圧力がチャコールキャニスタ２
０内の圧力よりも高くなっているときに、燃料タンク１
０の上部空間１４からベーパライン４６を通ってチャコ
ールキャニスタ２０のトラッパ３６内に進入する。自動
車が走行している時は燃料タンク１０内の液体燃料１２
が波立ち、また旋回等によっても燃料の一部が液状でベ
ーパライン４６に混入することがあるが、そのような液
状燃料は、蒸発燃料のうちベーパライン４６内で液化し
たものと共に、トラッパ３６内で比重の差によって気体
状の蒸発燃料から分離されてトラッパ３６の底部に溜ま
る。燃料タンク１０内の蒸気圧が上昇すると、チェック
バルブ３８が開いて液状の燃料や蒸発燃料の一部が下部
室３４に移動する。下部室３４は蒸発燃料の拡散室にな
っているが、ここでも下部には液化した燃料が、上部に
は蒸発燃料が溜まることになる。そして、下部室３４に
ある蒸発燃料は、フィルタ３０を透過して胴部２２内に
充填されている活性炭粒４８に吸着され、一時的に貯蔵
される。

【００１４】チャコールキャニスタ２０内の活性炭粒４
８に吸着されたり、トラッパ３６や下部室３４内に捕捉
された燃料はパージすることによって、キャニスタ２０
の吸着、捕捉能力を再生させる必要があるが、この実施
例では、チェックバルブ５２の背後のパージ室５０が、
パージライン５４によって、エンジンの吸気通路５６に
おけるスロットル弁５８の僅か上流側に接続されている
ので、エンジンの中高負荷運転中にスロットル弁５８が
或る程度開いて、吸気通路５６の負圧がパージ室５０に
作用したとき、圧力差によってチェックバルブ５２が開
弁して、トラッパ３６及びベーパライン４６によって接
続されている燃料タンク１０の上部空間１４を負圧にす
る。従って、トラッパ３６の上部や燃料タンク１０の上
部空間１４に溜まっている蒸発燃料はエンジンの吸気通
路５６へ吸引され、燃焼室へ吸入されて燃焼し、有効な
動力を発生させる。吸気負圧は燃料タンク１０の上部空
間１４から更にバックパージ室４０に伝わり、開弁圧の
小さいチェックバルブ４２を開弁させて、下部室３４に
も負圧が作用する。それによって、下部室３４に溜まっ
ている液状燃料や蒸発燃料が燃料タンク１０内へバック
パージされる。

【００１５】下部室３４が負圧になると、フィルタ３０
及び２８や活性炭層を通して上部室３２にも負圧が作用
し、チェックバルブ６０が開弁して、空気がキャニスタ
２０内に取り込まれる。空気が活性炭層を貫流すること
により、活性炭粒４８に吸着されていた蒸発燃料は脱離
され、空気と共に下部室３４、チェックバルブ４２、バ
ックパージ室４０、バックパージライン４４を通って燃
料タンク１０に戻ることができる。これも図１の実施例
におけるバックパージの一つであり、パージされた燃料
の一部は前述のように直ちにエンジンの吸気通路５６へ
吸入される。これら一連のバックパージ作用は本発明に
よる実施例の特長とするものであって、従来のものでは
エンジンの運転中にバックパージを行うことはできなか
ったが、この実施例では運転中に行われる。

【００１６】図１の実施例において、チェックバルブ５
２が開いて前述のように燃料タンク１０内やチャコール
キャニスタ２０内に吸気負圧が作用し、キャニスタ２０
がパージ状態におかれているとき以外は、チェックバル
ブ６２の作用によってキャニスタ２０の内圧は大気圧よ
りも高く保たれているが、キャニスタ２０の内圧が燃料
タンク１０の内圧よりも高いときは、チェックバルブ５
２及び６２の開弁圧がチェックバルブ４２及び３８の開
弁圧よりも高く設定されているために、チェックバルブ
６２が開弁しない状態でもチェックバルブ４２が開弁し
、キャニスタ２０内、特に下部室３４に溜まっている蒸
発燃料及び液状燃料を、圧力差によって燃料タンク１０
へバックパージする。この作用はエンジンが停止したと
き等に起こるが、エンジンが運転中であっても上述のよ
うな条件が揃ったときには起こるので、この点でも従来
技術のバックパージの様式とは異なっている。

【００１７】エンジンの運転中に、チャコールキャニス
タに捕集された蒸発燃料を空気によってパージして、エ
ンジンの吸気通路へ送ることは従来のものでもできるが
、本発明による実施例では、運転中にもバックパージに
よって燃料を再び燃料タンク１０内へ送り返すことがで
きる点で、更に進歩していると言うことができる。なお
、エンジンが停止しているときに燃料タンク１０内の液
体燃料１２の温度低下によってバックパージが起こると
きも、チェックバルブ６０が開いて空気をチャコールキ
ャニスタ２０内に導入することは言うまでもない。

【００１８】気温が比較的高いこと等によって、燃料タ
ンク１０内の燃料の蒸発が盛んなときは、チャコールキ
ャニスタ２０内の蒸発燃料の圧力が更に高くなり、その
圧力が所定値を越えるとチェックバルブ６２が開弁し、
活性炭粒４８の間を通って、蒸発燃料が吸着、除去され
た後の、清浄な空気だけがチェックバルブ６２から大気
中に放出される。この時、チャコールキャニスタ２０内
の圧力は、大気圧よりも高いチェックバルブ６２の設定
圧力に保たれる。チェックバルブ６２の設定圧力は、燃
料注入口１６の燃料液面に対する高さにもよるが、例え
ば２００〜３００ｍｍＡｑ程度の範囲で選ぶことができ
る。

【００１９】このように、本発明の第１実施例において
は、チャコールキャニスタ２０内を大気圧よりも高く保
つことによって、蒸発燃料が若干圧縮されるので、チャ
コールキャニスタ２０自体のワーキングキャパシティ（
吸着容量）が、従来のようにチャコールキャニスタ内を
略大気圧に保っているものよりも向上する。なお、チェ
ックバルブ６２の設定圧力は前記チェックバルブ５２の
それよりも僅かに小さくするが、チェックバルブ３８及
び４２の開弁圧力は、普通のチェックバルブと同じ１０
〜５０ｍｍＡｑ程度でよい。

【００２０】第１実施例では、チェックバルブ６２やチ
ェックバルブ５２の開弁圧を比較的高く設定しているた
め、蒸発燃料をチャコールキャニスタ２０の活性炭粒４
８に吸着させるときは、チャコールキャニスタ２０の内
圧を高めることができると共に、チェックバルブ６０の
開弁圧を高めに設定すれば、バックパージ状態において
チャコールキャニスタ２０内を負圧にすることができ、
いずれにしてもチャコールキャニスタ２０のワーキング
キャパシティ（吸着容量）を向上させることができる。 また、トラッパ３６によって気液分離を行うため、液状
の燃料を活性炭粒４８に吸着させることがないので、活
性炭粒４８の耐久性が向上する。更に、チャコールキャ
ニスタ２０に捕集した燃料をパージ負圧によってバック
パージするので、ポンプなどの手段が不要である等の利
点もある。

【００２１】図２に本発明の第２実施例を示す。図１に
示す第１実施例と実質的に同じ構造でよいものには、図
１と同じ参照符号を付して示している。第２実施例の第
１実施例に対する主要な相違点は、第１実施例における
バックパージライン４４とベーパライン４６を単一の導
管６６にまとめたことにある。単一の導管６６は、図１
におけるベーパライン４６と同様に、燃料タンク１０の
上部空間１４に接続される。単一の導管６６はチャコー
ルキャニスタ２０’の入口で、ベーパパイプ６８とバッ
クパージパイプ７０に分岐して接続している。パイプ６
８及び７０の各先端は、いずれも下部室３４まで延びて
いるが、前者は下部室３４の上層に、また後者は下部室
３４の下層に、それぞれ高さを異にして開口している。 前記の分岐部分には、それぞれ単一の導管６６からベー
パパイプ６８の方に向かって開き得るチェックバルブ７
２と、バックパージパイプ７０から単一の導管６６の方
に向かって開き得るチェックバルブ７４が設けられる。

【００２２】チャコールキャニスタ２０’における下部
室３４の上層には、１本のパージパイプ７６の先端が開
口しており、パージパイプ７６はバキュームスイッチン
グバルブ７８を介して、エンジンの吸気通路５６に設け
られたサージタンク８０に接続している。バキュームス
イッチングバルブ７８は例えばダイヤフラムバルブであ
って、吸気負圧をバルブの駆動力として一定の車速以上
で開弁するようになっており、エンジンの停止中は閉弁
する。

【００２３】燃料タンク１０で発生した蒸発燃料は、単
一の導管６６からチェックバルブ７２を通ってベーパパ
イプ６８に入り、下部室３４で液状に戻った燃料と分離
されてフィルタ３０を透過し、円筒形の胴部２２内の活
性炭粒４８に吸着される。チェックバルブ６２の作用は
第１実施例のそれと同様であるが、その開弁圧はチェッ
クバルブ７２のそれよりも僅かに高く設定する。それに
よって、燃料タンク１０の内圧は、エンジンを停止した
時に図３に示すように若干上昇すると共に、チャコール
キャニスタ２０’の内圧も上昇する。時間が経過するに
つれて燃料タンク１０内の液体燃料１２の温度が低下し
、その内圧が低下して行くため、チャコールキャニスタ
２０’の内圧よりも燃料タンク１０の内圧の方が低くな
り、チェックバルブ７４が開弁して下部室３４に溜まっ
た液状の燃料をバックパージパイプ７０と単一の導管６
６を通して燃料タンク１０へ回収する。

【００２４】さらに燃料タンク１０の温度が低下し、内
圧が負圧になったとき、チェックバルブ６０が開弁して
空気をチャコールキャニスタ２０’内に導入し、活性炭
粒４８に吸着された蒸発燃料を脱離させる。この蒸発燃
料も下部室３４に集められ、少なくとも一部は液化して
、バックパージパイプ７０、チェックバルブ７４、及び
単一の導管６６を通って燃料タンク１０内へ回収される
。なお、このバックパージ量は、燃料タンク１０内の液
体燃料１２の温度が４０°Ｃから２５°Ｃまで降下する
間に、燃料タンク１０の上部空間１４の容積１０リット
ルに対して、およそ２〜２．５リットルにもなる。

【００２５】下部室３４内の蒸発燃料は、自動車の車速
が所定値を越えたときにバキュームスイッチングバルブ
７８が開弁して、エンジンのサージタンク８０へ吸入さ
れることによっても処理される。車速が低い時や、エン
ジンが停止しているときは、バキュームスイッチングバ
ルブ７８がチャコールキャニスタ２０’とエンジンのサ
ージタンク８０の間を完全に遮断する。

【００２６】このように、第２実施例においても、チャ
コールキャニスタ２０’の大気連通口にチェックバルブ
６２を設けて、チャコールキャニスタ２０’の内圧を従
来のものより高く保った状態で作動させるので、燃料タ
ンク１０の内圧が正圧のときであっても、液化した蒸発
燃料をチャコールキャニスタ２０からバックパージして
、燃料タンク１０へ回収することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明においては、チャコールキャニス
タの内圧をパージ状態以外は大気圧よりも高く維持して
いるため、エンジンの停止時はもとより、運転中であっ
ても、燃料タンクの内圧がチャコールキャニスタの内圧
よりも低下するときには、チャコールキャニスタから燃
料タンクに向かって燃料を送り返すバックパージが起こ
るので、チャコールキャニスタの蒸発燃料吸着能力の回
復を早め、その耐久性が高くなると共に、ワーキングキ
ャパシティ（吸着容量）を常に大きく維持することが可
能になる。

【００２８】また、パージした燃料をエンジンの吸気通
路に送って吸気中に混入して処理するよりも、パージし
た燃料を燃料タンクへ送り返すことを主流とする本発明
装置においては、エンジンの燃料経済性を高め得るのは
もとより、パージ燃料が吸気に混入することによってエ
ンジンの運転状態が不安定になるのをできるだけ回避す
ることができる。更に、バックパージにおける流体の移
動のために、与圧したチャコールキャニスタと燃料タン
クとの圧力差を利用しているので、別のポンプ手段等を
必要とせず、高級な作動をするにもかかわらず、装置構
成が簡単で低コストになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のシステム構成を示す断面
図である。

【図２】本発明の第２実施例の要部を示す断面図である
。

【図３】第２実施例の作動を説明するため圧力の変化を
示す線図である。

【符号の説明】

１０…燃料タンク ２０、２０’…チャコールキャニスタ ２８、３０…フィルタ ３２…上部室 ３４…下部室 ３６…トラッパ ３８、４２、５２、６０、６２…チェックバルブ４０…
バックパージ室 ４４…バックパージライン ４６…ベーパライン ４８…活性炭粒 ５０…パージ室 ５６…エンジンの吸気通路 ６６…単一の導管 ６８…ベーパパイプ ７０…バックパージパイプ ７２、７４…チェックバルブ ７６…パージパイプ ７８…バキュームスイッチングバルブ ８０…サージタンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの燃料タンクの蒸発燃料を捕
   集してその一部を吸着するチャコールキャニスタと、前
   記燃料タンクから蒸発燃料を前記チャコールキャニスタ
   の内部へ送り込むための第１の通路と、前記チャコール
   キャニスタから前記燃料タンクへ燃料を送り返すバック
   パージのための第２の通路と、前記チャコールキャニス
   タの内部を大気に連通させ得る第３の通路と、前記第３
   の通路に設けられて前記チャコールキャニスタがパージ
   状態にある時以外は前記チャコールキャニスタの内圧を
   大気圧よりも高い所定の圧力に維持するバルブ手段とを
   備えていることを特徴とする蒸発燃料捕集装置。