JPH08189425A

JPH08189425A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JPH08189425A
Application number: JP87695A
Authority: JP
Inventors: Eiji Mori; 森　　英二
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1995-01-06
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】給油時において燃料タンクに発生する蒸発燃
料を外部に漏出することなく補集可能な蒸発燃料処理装
置において、給油性を向上させる。【構成】燃料タンク１の上部に、給油時において燃料
タンク１内圧が所定値に上昇したことを検知して開弁す
る差圧弁５を配設する。同差圧弁５とキャニスタ２をブ
リーザ通路によって接続する。給油時において、燃料タ
ンク１内のベーパはブリーザ通路３２、７ａ、７ｂを通
じてキャニスタ２に導かれ、キャニスタ２内部の活性炭
吸着材１９によって、その燃料成分が補集される。以上
の構成を備える内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
エンジン停止時に前記差圧７ａ、７ｂの内圧を検知して
閉弁状態となり、キャニスタ２内の負圧が差圧弁５側の
ブリーザ通路７ａに伝播することを抑止する負圧調整弁
６を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃料タン
ク内に発生した蒸発燃料が大気中に漏出することを防止
する処理装置に係り、詳しくは自動車等の燃料タンク内
に発生した蒸発燃料が給油時において大気中に漏出する
ことを防止する機構を備えた蒸発燃料処置装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の燃料タンク内において発生す
る蒸発燃料（以下、ベーパという）が大気中に漏出する
ことを防止するために、従来より蒸発燃料処理装置が用
いられている。さらに、近年では車両走行中のみなら
ず、燃料タンクへ給油する際においても、蒸発燃料の漏
出防止が強く要望されている。蒸発燃料の漏出が大気汚
染の一因として問題視されるようになってきたからであ
る。

【０００３】以上の事情から、特開昭６１−５３４５１
号公報に開示される技術が提案されている。同従来技術
（以下、第１従来技術という）における蒸発燃料処理装
置では、燃料タンク内部とキャニスタ内部とを連通する
蒸発燃料通路が設けられ、同通路の途中に制御弁が配設
されている。同制御弁は、給油口の給油キャップの取外
しと連動して蒸発燃料通路の面積を変化させるように作
動する。すなわち、前記制御弁は通常運転時に前記蒸発
燃料通路の面積を縮小し、給油時にこれを拡大するよう
に作動する。また、給油時に給油口に挿入される給油ノ
ズルは、給油口近傍に配設されたシール部材によってそ
の周囲がシールされるようになっている。

【０００４】かかる構成によれば、給油時において燃料
タンク内に大量の蒸発燃料が発生しても、上記制御弁に
よって蒸発燃料通路の通路面積が拡大されているため、
燃料タンクの蒸発燃料はその内部に停滞することなく、
前記蒸発燃料通路を通じて速やかにキャニスタ側へと導
入される。したがって、燃料タンクの内圧が増加して燃
料を注入することが困難となるおそれがない。すなわ
ち、第１従来技術では、給油時においてベーパの漏出を
防止するとともに、良好な給油性が得られている。

【０００５】しかし、第１従来技術においては電磁弁等
の制御弁や、あるいは給油キャップの取外しを検知する
センサ部等が必要となる。したがって、蒸発燃料処置装
置の構成が複雑になり、また、その製造コストが増加し
ていた。

【０００６】これに対して、米国特許第４，７１４，１
７２号の明細書及び図面に記載される技術が提案されて
いる。同従来技術（以下、第２従来技術という）におけ
る蒸発燃料処理装置では、図５に示すように、燃料タン
ク４１とキャニスタ４２との間に両者を連通するブリー
ザ通路４３ａ、４３ｂが設けられている。さらに、同ブ
リーザ通路４３ａ、４３ｂの間にはダイヤフラム式の差
圧弁４４が配設されている。同差圧弁４４には、ダイヤ
フラムバルブ４４ａが備えられ、同ダイヤフラムバルブ
４４ａによってブリーザ通路４３ｂの開口端部４３ｃは
閉塞されている。

【０００７】差圧弁４４内部は前記ダイヤフラムバルブ
４４ａによって２つの圧力室に区画され、一方が第１圧
力室４４ｂ、他方が第２圧力室４４ｃとされている。同
第１圧力室４４ｂにはスプリング４４ｄが配設され、同
スプリング４４ｄの付勢力により、ダイヤフラムバルブ
４４ａはブリーザ通路４３ｂの先端開口部４３ｃ側に押
圧されている。

【０００８】また、第１圧力室４４ｂは圧力通路４５に
よって燃料注入管４６の内部と連通されている。同燃料
注入管４６の内周壁面にはシール部４６ａが設けられて
いる。そして、同シール部４６ａと給油口４６ｂとの間
における燃料注入管４６に、前記圧力通路４５の開口部
４５ａが設けられている。また、前記差圧弁４４の第２
圧力室４４ｃ内部は前記ブリーザ通路４３ａにより燃料
タンク４１内部と連通されている。

【０００９】以上の構成を備えた第２従来技術における
蒸発燃料処理装置は以下のように作用する。給油時以外
では、上記第１圧力室４４ｂの内圧及びスプリング４４
ｄの付勢力によりダイヤフラムバルブ４４ａは、その下
方にあるブリーザ通路４３ｂの開口端部４３ｃに対して
押圧されている。すなわち、差圧弁４４は閉弁状態に保
持されている。したがって、前記ブリーザ通路４３ａか
ら差圧弁４４及びブリーザ通路４３ｂを介してキャニス
タ４２に至る通路は閉鎖されている。

【００１０】給油時においては、まず、燃料注入管４６
の給油キャップ４６ｃが取り外される。つぎに、前記燃
料注入管４６内部に給油ノズル４８が挿入され、同給油
ノズル４８の周囲が前記シール部４６ａによりシールさ
れる。したがって、同シール部４６ａより給油口４６ｂ
側にある燃料注入管４６内部は大気圧に開放される。そ
して、第１圧力室４４ｂは燃料注入管４６内部と連通さ
れているため、その内圧は大気圧に等しくなる。

【００１１】これに対して、燃料タンク４１内では注入
される燃料によって燃料液面が上昇するとともに、燃料
タンク４１の内圧が増加する。したがって、燃料タンク
４１内部と連通されている前記第２圧力室４４ｃ内部は
第１圧力室４４ｂ内部に対して高圧となり、両圧力室４
４ｂ、４４ｃの内圧には圧力差が生じる。

【００１２】そして、第２圧力室４４ｃの高圧となった
ベーパは、第１圧力室４４ｂの内圧及びスプリング４４
ｄによる付勢力に抗してダイヤフラムバルブ４４ａを上
方に付勢し差圧弁４４を開弁する。その結果、燃料タン
ク４１内のベーパはブリーザ通路４３ａ、４３ｂを通じ
てキャニスタ４２に導かれ、その内部に収容されている
吸着材４９により燃料成分が補集される。すなわち、給
油時においてベーパが外部に漏出することはない。

【００１３】一方、キャニスタ４２内に補集されたベー
パは以下のようにしてエンジン吸気系に供給される。す
なわち、エンジンが始動されるとエンジン吸気系には燃
焼用空気の流動が生じる。かかる際、パージ通路５０の
エンジン吸気系側（図示しない）にある開口部近傍には
負圧が発生し、パージ通路５０に設けたパージ量制御弁
５１の開放制御に伴い、この負圧はキャニスタ４２内部
に作用する。その結果、パージ通路５０内にはキャニス
タ４２からエンジン吸気系（図示しない）に向かうベー
パの流れが形成される。そして、前記吸着材４９に補集
されている燃料は新たにキャニスタ４２内に導入された
外気によって離脱、吸収された後、エンジン吸気系に導
入され、さらに図示しないシリンダ内で吸気燃料ととも
に燃焼される。

【００１４】以上のように第２従来技術における蒸発燃
料処理装置では、給油時に燃料タンク４１内に発生する
ベーパが外部に漏出することなく処理される。また、同
技術では第１従来技術における電磁弁等の制御弁を、ブ
リーザ通路４３ａ、４３ｂの内圧変化により開閉駆動す
る差圧弁４４に置き換えた構成となっている。そのた
め、同装置の簡略化及び低コストが図られている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記パージ量制御弁５
１は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit ）
の制御信号によって開閉駆動されるものであり、エンジ
ン吸気系側（図示しない）に供給されるベーパ量を制御
している。また、エンジン停止後は同パージ量制御弁５
１によってパージ通路５０は閉鎖されるようになってい
る。これは、エンジン停止中にキャニスタ４２のベーパ
がパージ通路５０を通じてエンジン吸気系（図示しな
い）に導出され、さらにこれが大気中に漏出してしまう
こと防止するためである。

【００１６】ところで、前述したようにエンジンの運転
中、キャニスタ４２内部は負圧となっている。ここで、
エンジンを停止させるとともに前記パージ量制御弁５１
を閉弁すると、図３（縦軸は大気圧とキャニスタ４２内
圧との差ΔＰを示す）の点線によって示すようにキャニ
スタ４２内圧は負圧（図中ΔＰ₁）に保持されることに
なる。かかる状態で燃料タンク４１に給油する場合、以
下に示す問題が生じる。

【００１７】すなわち、差圧弁４４は、給油時に燃料タ
ンク４１の内圧が所定値以上に増加すると開弁するよう
になっている。また、前記所定値はスプリング４４ｄの
弾性力によってその値が調節されている。

【００１８】また、前記第２圧力室４４ｃに接続された
ブリーザ通路４３ｂ内はキャニスタ４２内と連通されて
いるため、その内圧は給油時において負圧となってい
る。したがって、ダイヤフラムバルブ４４ａは第１圧力
室４４ｂの内圧（大気圧）及びスプリング４４ｄの弾性
力に加え、同第２圧力室４４ｃの負圧による付勢力（以
下、負圧力ＦP という）によって前記ブリーザ通路４３
ｂの開口部４３ｃ側に押圧される。その結果、給油時に
燃料タンク４１の内圧が所定値以上に増加しても前記負
圧力ＦP によって差圧弁４４が開弁しないおそれがあっ
た。給油時に同差圧弁４４が開弁しない場合には、ベー
パが燃料タンク４１内に停滞するとともに、その内圧が
上昇し給油が困難になるという問題が生じることにな
る。そこで、この発明は上記従来技術の問題点が解決
された内燃機関の蒸発燃料処置装置を提供することを目
的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、燃料タンクからの蒸発燃
料をベーパ通路を通してキャニスタ内の吸着材によって
吸着させ、内燃機関運転時にキャニスタ内の吸着燃料を
パージ通路を通して内燃機関の吸気通路へパージする内
燃機関の蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内とキ
ャニスタ内とを連通し、給油時に燃料タンク内の蒸発燃
料をキャニスタに導入するブリーザ通路と、前記ブリー
ザ通路の途中に配設され、給油時に燃料タンク内圧が所
定値以上に上昇したことを検知して開弁する第１の感圧
弁と、前記第１の感圧弁とキャニスタとの間における前
記ブリーザ通路に配置され、給油開始時にキャニスタ内
の負圧が前記第１の感圧弁に伝播することを抑止する第
２の感圧弁とを備えたことをその要旨とする。

【００２０】請求項２に記載の発明は、燃料タンクから
の蒸発燃料をベーパ通路を通してキャニスタ内の吸着材
によって吸着させ、内燃機関運転時にキャニスタ内の吸
着燃料をパージ通路を通して内燃機関の吸気通路へパー
ジする内燃機関の蒸発燃料処理装置において、燃料タン
ク内とキャニスタ内とを連通し、給油時に燃料タンク内
の蒸発燃料をキャニスタに導入するブリーザ通路と、前
記ブリーザ通路の途中に配設され、給油時に燃料タンク
内圧が所定値以上に上昇したことを検知して開弁する第
１の感圧弁と、前記パージ通路に配設され、内燃機関停
止後から所定時間が経過するまで同パージ通路を連通状
態に維持し、その後同パージ通路を閉鎖状態とする通路
開閉手段とを備えたことをその要旨とする。

【００２１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、給油開始時に
おいて第２の感圧弁は閉弁状態となっている。そのた
め、給油開始時にキャニスタ内が負圧となっていても、
その負圧は第１の感圧弁に伝播されない。すなわち、前
記負圧によって第１の感圧弁が閉弁状態となることがな
い。したがって、第１の感圧弁は燃料タンクの内圧が所
定値にまで増加すると開弁する。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、通路開閉
手段によってパージ通路は内燃機関の停止後から所定時
間が経過するまで、燃料タンク内部と内燃機関吸気系と
を連通する状態に維持される。そして、内燃機関の停止
した直後はキャニスタ内は負圧になっているため、吸気
系側の燃焼用空気がパージ通路を通してキャニスタ内に
導入される。かかる燃焼用空気の流動はキャニスタ２内
の内圧が大気圧と等しくなった時点で終了する。その
後、前記通路開閉手段によりパージ通路は閉鎖される。
以上の過程の後、キャニスタ及びブリーザ通路の内圧は
大気圧と等しくなる。したがって、給油時に燃料タンク
内の内圧が所定値以上に増加すると第１の感圧弁が開弁
する。

【００２３】

【実施例】以下、この発明を自動車の蒸発燃料処理装置
に具体化した第１実施例について図１〜図３に従って説
明する。

【００２４】なお、給油時において燃料タンク内に発生
する蒸発燃料を大気中に漏出することなくキャニスタに
よって捕集する処理を、以下の明細書中においてＯＲＶ
Ｒ処理（ＯＲＶＲ；Onboard Refueling Vapor Recover
y）という。

【００２５】図１は第１実施例における蒸発燃料処理装
置が車載された場合のシステム全体を表す概略説明図で
ある。同図に示す如く、燃料タンク１にはその内部で発
生するベーパをキャニスタ２に導入するベーパ通路３の
一端が開口して接続されている。同ベーパ通路３の他端
はキャニスタ２上部に設けられたタンク内圧制御弁４を
介して、キャニスタ２と接続されている。同タンク内圧
制御弁４は燃料タンク１の内圧が所定値以上になると開
弁するようなっている。

【００２６】また、燃料タンク１には給油時に開弁する
差圧弁５が設けられている。同差圧弁５は、その途中に
負圧調整弁６を介して、ブリーザ通路７によってキャニ
スタ２と接続されている。したがって、同差圧弁５及び
負圧調整弁６が開弁すると、燃料タンク１のベーパは同
ブリーザ通路７を通じてキャニスタ２内に導入される。
なお、前記差圧弁５は本発明における第１の感圧弁を、
前記負圧調整弁６は第２の感圧弁を構成している。

【００２７】また、ＯＲＶＲ処理時においてブリーザ通
路７を通過するベーパ量は、ベーパ通路３を通過するベ
ーパ量と比較して極めて大量である。そのため、ブリー
ザ通路７の通路断面積はベーパ通路３の通路断面積と比
較して１０倍程度大きくなっている。

【００２８】キャニスタ２の内部は上下方向に延びる仕
切板１５によって、２つの室に区画されている。そし
て、両室の一方はタンク内圧制御弁４の下方に位置する
主室１６とされ、他方は内容積が前記主室１６より小さ
い副室１７とされている。

【００２９】また、主室１６及び副室１７上部には空気
層１８が形成され、同空気層１８の下方には活性炭吸着
材１９が充填された吸着材層２０が形成されている。同
吸着材層２０の上方及び下方にはフィルタ２０ａ、２０
ｂが設けられており、活性炭吸着材１９は両フィルタ２
０ａ、２０ｂの間において充填されている。また、前記
フィルタ２０ｂから下方の空間は拡散室２１とされ、同
拡散室２１により主室１６及び副室１７は連通されてい
る。主室１６の上方に該当するキャニスタ２の上面に
は、燃料タンク１内において発生したベーパをキャニス
タ２内部に導入するベーパ導入ポート２２が形成されて
いる。また、ベーパ導入ポート２２の右側には、燃料タ
ンク１内が負圧になった際に通気を行うためのチェック
ボール式のベーパリリーフバルブ２３が形成されてい
る。

【００３０】前記タンク内圧制御弁４はベーパ導入ポー
ト２２を覆うようにキャニスタ２上面に配設されてい
る。同タンク内圧制御弁４にはダイヤフラムバルブ４ａ
が備えられており、同ダイヤフラムバルブ４ａによって
前記ベーパ導入ポート２２の先端開口部が閉塞されてい
る。また、タンク内圧制御弁４の内部は前記ダイヤフラ
ムバルブ４ａによって上下に区画されており、ダイヤフ
ラムバルブ４ａの上側には背圧室４ｂ、下側には正圧室
４ｃがそれぞれ形成されている。前記背圧室４ｂの側面
には、その内部を大気圧に維持する大気開放ポート２４
が設けられている。また、前記正圧室４ｃ内部は前記ベ
ーパ通路３を介して燃料タンク１内部と連通されてい
る。

【００３１】なお、ダイヤフラムバルブ４ａは背圧室４
ｂに設けられたスプリング４ｄによりベーパ導入ポート
２２の先端開口部側に付勢されているため、燃料タンク
１の内圧が所定値以上になるまでは、タンク内圧制御弁
４は閉弁した状態に保持される。

【００３２】また、主室１６の上方に該当するキャニス
タ２上面には、前記ブリーザ通路７の一端が開口して接
続されている。ブリーザ通路７の開口位置左側にはパー
ジ通路８が同様に接続されている。

【００３３】さらに、前記副室１７の上方に該当するキ
ャニスタ２上面には、通気ポート２５が形成されてい
る。そして、前記大気側制御弁１４が同通気ポート２５
を覆うように配設されている。大気側制御弁１４は大気
開放制御弁１２と大気吸入制御弁１３とが左右に対向す
る位置に配置され形成されている。

【００３４】大気開放制御弁１２に備えられたダイヤフ
ラムバルブ１２ａの左側には大気圧室１２ｂ、大気吸入
制御弁１３に備えられたダイヤフラムバルブ１３ａの右
側には負圧室１３ｂがそれぞれ形成されている。両ダイ
ヤフラムバルブ１２ａ、１３ａによって挟まれた空間
は、隔壁２８により２つの圧力室に区画されている。そ
して、両圧力室の一方は前記大気開放制御弁１２の正圧
室１２ｄとされ、他方は前記大気吸入制御弁１３の大気
圧室１３ｄとされている。また、前記隔壁２８の一部に
は圧力ポート２８ａが形成されるとともに、その先端開
口部は前記ダイヤフラムバルブ１３ａによって閉塞され
ている。同ダイヤフラムバルブ１３ａは負圧室１３ｂに
配設されたスプリング１３ｃによって圧力ポート２８ａ
の先端開口部側に付勢されているため、前記大気吸入制
御弁１３は閉弁状態となっている。そして、ベーパがエ
ンジン吸気系側にパージされる際、前記負圧室１３ｂに
作用する負圧と前記大気圧室１３ｄの内圧との圧力差が
所定値に達したときに、大気吸入制御弁１３は開弁す
る。

【００３５】前記大気側制御弁１４の上部には大気開放
ポート２９が形成され、大気圧室１２ｂ内部は常時大気
圧とされている。前記負圧室１３ｂの側部には、その内
部とキャニスタ２内の主室１６内部とを連通する圧力通
路３０が接続され、負圧室１３ｂ内にはパージ通路８に
発生する圧力が導入されている。

【００３６】前記大気吸入制御弁１３の大気圧室１３ｄ
には大気吸入通路２７が開口して設けられている。そし
て、キャニスタ２内のベーパをサージタンク９にパージ
する際には、前記大気吸入通路２７を通じてキャニスタ
２内に外気が導入される。

【００３７】また、大気側制御弁１４にはキャニスタ２
内で燃料成分が捕集されたベーパを導出する大気開放通
路２６が設けられている。ＯＲＶＲ処理時において、大
量の空気（燃料成分が捕集されたベーパ）が大気開放通
路２６を通じて外部に放出されるため、大気開放通路２
６はブリーザ通路７とほぼ等しい通路断面積を有してい
る。また、前記大気開放通路２６の先端開口部は大気開
放制御弁１２のダイヤフラムバルブ１２ａによって閉塞
されている。そして、同ダイヤフラムバルブ１２ａは、
大気圧室１２ｂに配設されたスプリング１２ｃにより大
気開放通路２６の開口部側に付勢されているため、大気
開放制御弁１２はキャニスタ２の内圧が所定値以上にな
るまで閉弁状態に保持される。

【００３８】つぎに、ＯＲＶＲ処理に関連する主要な構
成について、図２を参照して説明をする。燃料タンク１
の上部には嵌挿孔３１が形成され、同嵌挿孔３１にはブ
リーザ通路の一部をなす筒状のブリーザ管３２が挿入、
固定されている。ブリーザ管３２の下部にはフロート弁
３３が形成されており、燃料タンク１内に収容されてい
る燃料の液面が上昇した場合に同フロート弁３３によっ
てブリーザ管３２の下部が閉塞され、燃料がブリーザ管
３２の上部側に達することが抑止される。

【００３９】また、前記差圧弁５は燃料タンク１の上部
に前記ブリーザ管３２の上端開口部３２ａを覆うように
配設されている。同差圧弁５に備えられたダイヤフラム
バルブ５ａはブリーザ管３２の上端開口部３２ａを閉塞
している。以上のように本実施例において差圧弁５は、
前記フロート弁３３と一体となった構造とされている。

【００４０】差圧弁５内部はダイヤフラムバルブ５ａに
よって上下に区画され、ダイヤフラムバルブ５ａの上側
には第１圧力室５ｂが、その下側には第２圧力室５ｃが
それぞれ形成されている。ダイヤフラムバルブ５ａは、
第１圧力室５ｂに配設されたスプリング５ｄの付勢力に
よりブリーザ管３２の上端開口部３２ａに対して押圧さ
れている。したがって、給油時に燃料タンク１の内圧が
所定値以上に増加するまで、同ダイヤフラムバルブ５ａ
は差圧弁５を閉弁状態とする位置に保持されている。

【００４１】ダイヤフラムバルブ５ａによって閉塞され
たブリーザ管３２の上端開口部３２ａの面積Ｓ₆は、ダ
イヤフラムバルブ５ａの第１圧力室５ｂ側受圧面積Ｓ₄
の６０％以上を占めるように設定されている。かかる構
成としたのは以下の理由による。すなわち、差圧弁５
は、燃料タンク１の内圧変化によってダイヤフラムバル
ブ５ａに生じる付勢力の変化（以下、付勢力変化ΔＦと
いう）を検知して開閉駆動するようになっている。ここ
で、前記面積Ｓ₆が小さい場合には、前記付勢力変化Δ
Ｆも小さいものとなる。したがって、同付勢力変化ΔＦ
を検知して差圧弁５を開閉駆動させるためには、必然的
に前記スプリング５ｄの弾性力を小さくし差圧弁５を閉
弁状態に保持する閉弁力を抑える必要がある。ところ
が、かかる構成では車両振動等によりダイヤフラムバル
ブ５ａが振動し差圧弁５が開弁してしまうおそれがあ
る。そこで、本実施例においては差圧弁５の安定した閉
弁状態を得るべく前記面積Ｓ₆は面積Ｓ₄の６０％以上
となるようにしている。

【００４２】上記第１圧力室５ｂは圧力通路３４によっ
て燃料タンク１に設けられた燃料注入管３６内部と連通
されている。また、前記燃料注入管３６の先端部には絞
り３６ａが形成されている。そして、燃料が同絞り３６
ａを通過すると、同燃料注入管３６内部のベーパの流れ
方向は給油口３６ｂから燃料タンク１側に流れる方向に
規制される。したがって、給油口３６ｂからベーパが外
部に漏出することが抑止される。

【００４３】ブリーザ通路７は、前記負圧調整弁６より
燃料タンク１側の第１ブリーザ通路７ａと、キャニスタ
２側の第２ブリーザ通路７ｂとからなっている。なお、
第１及び第２ブリーザ通路７ａ、７ｂは本発明のブリー
ザ通路を構成している。前記第１ブリーザ通路７ａの上
流側（図中右側）端部は差圧弁５の第２圧力室５ｃに開
口して接続され、下流側端部は後述する負圧調整弁６の
正圧室６ｃに開口して接続されている。一方、第２ブリ
ーザ通路７ｂの上流側端部は負圧調整弁６の正圧室６ｃ
に接続され、下流側端部はキャニスタ２に開口して接続
されている。

【００４４】負圧調整弁６は第２ブリーザ通路７ｂの上
流側端部を覆うように配設されている。同負圧調整弁６
にはダイヤフラムバルブ６ａが備えられており、同ダイ
ヤフラムバルブ６ａによって第２ブリーザ通路７ｂの上
流側開口部７ｃが閉塞されている。また、負圧調整弁６
の内部は前記ダイヤフラムバルブ６ａによって上下の圧
力室に区画されており、ダイヤフラムバルブ６ａの上側
には大気圧室６ｂが、下側には正圧室６ｃがそれぞれ形
成されている。前記大気圧室６ｂ側に該当する負圧調整
弁６の上部には、同大気圧室６ｂを大気圧に維持する大
気開放ポート３７が形成されている。また、同大気圧室
６ｂにはスプリング６ｄが配設され、同スプリング６ｄ
の付勢力により、ダイヤフラムバルブ６ａは第２ブリー
ザ通路７ｂの上流側開口部７ｃに対して押圧されてい
る。

【００４５】上記構成を備える第１実施例における蒸発
燃料処理装置は以下のように作用する。まず、ＯＲＶＲ
処理を行わない場合、すなわち、給油時以外におけるベ
ーパ処理過程について図１を参照して説明する。

【００４６】前記燃料タンク１内において燃料が蒸発
し、燃料タンク１の内圧が、所定圧力値以上に上昇する
と、キャニスタ２に設けられたタンク内圧制御弁４が開
弁する。すると、ベーパ通路３内には燃料タンク１から
キャニスタ２に向かうベーパの流れが形成される。した
がって、燃料タンク１のベーパはキャニスタ２側に導入
される。かかる際、前記差圧弁５の第１圧力室５ｂと第
２圧力室５ｃの内圧は相互に等しいため、同差圧弁５は
閉弁状態に保持されブリーザ通路７は閉鎖されている。

【００４７】ベーパ通路３を通じてキャニスタ２内部に
到達したベーパは、空気層１８を通過した後、主室１６
側の吸着材層２０に充填された活性炭吸着材１９によっ
て燃料成分が捕集される。続いて、ベーパは吸着材層２
０の下方にある拡散室２１に達する。さらに、ベーパは
拡散室２１を通じて副室１７に導入され、同副室１７側
の吸着材層２０において主室１６側の吸着材層２０で捕
集しきれなかった燃料成分が捕集される。以上のように
ベーパはキャニスタ２内部を略Ｕ字状の移動経路に沿っ
て流れるため、吸着材層２０の活性炭吸着材１９に接触
する時間が長くなり燃料成分が効果的に捕集される。

【００４８】そして、燃料成分の大部分が吸着材層２０
の活性炭吸着材１９によって捕集されたベーパは大気開
放制御弁１２を開弁するとともに、大気開放通路２６を
通じて外部に放出される。この時、大気吸入制御弁１３
の負圧室１３ｂの内圧は大気圧室１３ｄの内圧より大き
い正圧となっているため、大気吸入制御弁１３は開弁し
ない。したがって、大気吸入制御弁１３を介して、大気
吸入通路２７からベーパが外部に漏出することはない。

【００４９】一方、長時間の駐車等により、燃料タンク
１が冷却され、燃料タンク１内のベーパの発生が止ま
り、キャニスタ２内部の圧力が相対的に高くなった場合
には、ベーパリリーフバルブ２３が開放される。したが
って、キャニスタ２内のベーパはベーパ通路３を通じて
燃料タンク１に戻される。

【００５０】つぎに、キャニスタ２内に捕集された燃料
成分は以下のようにしてエンジン吸気系に供給される。
エンジンが始動されると前記パージ通路８のサージタン
ク９側開口部近傍は負圧に転じる。そして、ＥＣＵ１０
の制御信号によりパージ量制御弁１１が開放駆動される
毎に、同パージ通路８内部にはキャニスタ２から前記サ
ージタンク９に向かうベーパ流動が形成される。したが
って、キャニスタ２内部は負圧となり、前記大気吸入制
御弁１３が開弁するとともに、大気吸入通路２７を通し
てキャニスタ２内部に外気が導入される。そして、活性
炭吸着材１９に吸着されている燃料成分はその外気によ
り離脱、吸収される。

【００５１】さらに、燃料成分を吸収した外気（ベー
パ）はパージ通路８内に導かれ、パージ量制御弁１１を
介してサージタンク９に流入する。同サージタンク９内
において、ベーパはエアクリーナ３５を透過した燃焼用
空気と混合され図示しないシリンダ内に供給される。そ
して、燃焼用空気と混合されたベーパは、燃料タンク１
内の燃料ポンプ３８を介し燃料噴射弁４０から吐出され
た燃料とともに図示しないシリンダ内において燃焼され
る。

【００５２】つぎに、ＯＲＶＲ処理について図２を参照
して説明する。給油時において、まず、燃料注入管３６
の給油口３６ｂに取り付けられている給油キャップ３６
ｃが取り外され、続いて給油ノズル３９が同給油口３６
ｂから燃料注入管３６の内部に挿入される。この時、差
圧弁５の第１圧力室５ｂは圧力通路３４によって給油口
３６ｂ近傍に連通されているため、同第１圧力室５ｂの
内圧は大気圧と等しくなる。

【００５３】前記給油ノズル３９から燃料タンク１内に
燃料が注入されると、同燃料タンク１内の燃料液面は上
昇するとともに、燃料タンク１内のベーパ量が増加す
る。その結果、燃料タンク１内の内圧は増加する。そし
て燃料タンク１内において高圧となったベーパは、差圧
弁５の第１圧力室５ｂの内圧（大気圧）及びスプリング
５ｄによる付勢力に抗してダイヤフラムバルブ５ａを上
方に持ち上げ、差圧弁５を開弁する。その結果、燃料タ
ンク１のベーパは前記ブリーザ管３２及び差圧弁５を介
し、第１ブリーザ通路７ａ側に流入する。さらに、ベー
パは負圧調整弁６に達し、負圧調整弁６に備えられたダ
イヤフラムバルブ６ａを大気圧室６ｂの内圧及びスプリ
ング６ｄによる付勢力に抗して上方に持ち上げ、負圧調
整弁６を開弁する。続いて、負圧調整弁６を通過したベ
ーパは、さらに第２ブリーザ通路７ｂを通じてキャニス
タ２に導入される。

【００５４】ベーパがキャニスタ２に導入された後、燃
料成分が捕集され外部に放出される過程、及び捕集され
た燃料成分がエンジン吸気系に供給される過程は前述し
たＯＲＶＲ処理を行わない場合と同様であるので、その
説明は省略する。

【００５５】以上、本実施例にかかる蒸発燃料処理装置
の構成及びベーパの処理過程について詳細に説明した。
つぎに、前記第１ブリーザ通路７ａ及び第２ブリーザ通
路７ｂの間に、負圧調整弁６を備える構成とした本実施
例の作用及び効果について、従来技術と比較して説明す
る。

【００５６】図５に示す従来技術において、給油開始時
に差圧弁４４を閉弁するように作用する力Ｆ₁（以下、
閉弁力Ｆ₁という）は、ダイヤフラムバルブ４４ａを下
方に付勢する力（Ｆ_S1＋Ｐ₀・Ｓ₁）とこれを上方に付
勢する力（Ｐ₁・Ｓ₂＋Ｐ₂・Ｓ₃）との差によって表
すことができる。ここで、Ｆ_S1はスプリング４４ｄの弾
性力、Ｐ₀は大気圧、Ｓ₁は第１圧力室４４ｂ側のダイ
ヤフラムバルブ受圧面積、Ｐ₁は燃料タンク４１内圧、
Ｓ₂は第２圧力室４４ｃ側のダイヤフラムバルブ受圧面
積、Ｐ₂はキャニスタ４２内圧、Ｓ₃はブリーザ通路４
３ｂの開口部４３ｃ面積をそれぞれ示している。したが
って、前記閉弁力Ｆ₁は（１）式のように表すことがで
きる。

【００５７】

【数１】

【００５８】（１）式において、Ｓ₃＝Ｓ₁−Ｓ₂であ
るから、（１）式は次式のようになる。

【００５９】

【数２】

【００６０】（２）式における右辺第３項（Ｐ₀−
Ｐ₂）・（Ｓ₁−Ｓ₂）を負圧力Ｆ_Pとすれば、（２）
式は次式のようになる。

【００６１】

【数３】

【００６２】ここで、エンジン停止後にキャニスタ４２
内部が大気圧と等しくなる（Ｐ₂＝Ｐ₀）とすれば、Ｆ
_P＝０であるから（３）式は次式のようになる。

【００６３】

【数４】

【００６４】（４）式に示されるように、閉弁力Ｆ₁は
燃料タンク４１の圧力上昇に比例して増加する力（Ｐ₁
−Ｐ₀）・Ｓ₂がスプリング４４ｄの弾性力Ｆ_S1と等し
くなった時にＦ₁＝０となる。すなわち、差圧弁４４は
開弁する。

【００６５】ところが、前述したようにエンジン停止
後、キャニスタ４２の内部は負圧（Ｐ ₀＞Ｐ₂）になっ
ており、また（Ｓ₁−Ｓ₂）＞０であるから、前記負圧
力Ｆ_Pは正値（Ｆ_P＞０）となる。したがって、（３）
式における負圧力Ｆ_Pは差圧弁４４を閉弁するように作
用する。すなわち、給油時おいて燃料タンク４１の内圧
が所定値まで増加しても、ダイヤフラムバルブ４４ａに
は負圧力Ｆ_Pが作用しているため閉弁状態に保持され
る。その結果、燃料タンク４１内部の圧力増加を招き、
給油性が低下することになる。

【００６６】これに対して、本実施例における蒸発燃料
処理装置では差圧弁５及びキャニスタ２間に負圧調整弁
６が配設された構成を備えるため、以下に説明するよう
に上記問題が解消されている。

【００６７】図２に示す本実施例においてエンジンを運
転状態から停止させた場合、キャニスタ２及び第２ブリ
ーザ通路７ｂの内圧は負圧となる。しかし、前記第２ブ
リーザ通路７ｂの開口端部は負圧調整弁６のダイヤフラ
ムバルブ６ａよって閉塞されているため、第２ブリーザ
通路７ｂの負圧は第１ブリーザ通路７ａに伝播されな
い。したがって、第１ブリーザ通路７ａの内圧は給油開
始時において大気圧Ｐ₀と略等しい状態となる。給油開
始時に差圧弁５を閉弁するように作用する力Ｆ₂（以
下、閉弁力Ｆ₂という）はダイヤフラムバルブ４４ａを
下方に付勢する力と、これを上方に付勢する力との差に
よって表すことができる。したがって、閉弁力Ｆ２は次
式のようになる。

【００６８】

【数５】

【００６９】ここで、Ｆ_S2はスプリング５ｄの弾性力、
Ｓ₄は第１圧力室５ｂ側のダイヤフラムバルブ受圧面
積、Ｓ₅は第２圧力室５ｃ側のダイヤフラムバルブ受圧
面積、Ｓ₆はブリーザ管３２の上端開口部３２ａ面積を
それぞれ示している。さらに、Ｓ₄＝Ｓ₅＋Ｓ₆である
から（５）式は次式となる。

【００７０】

【数６】

【００７１】（６）式に示されるように、本実施例にお
ける差圧弁５の閉弁力Ｆ₂はキャニスタ２内に発生する
負圧（Ｐ₂−Ｐ₀）に影響されることがない。すなわ
ち、燃料タンク１の内圧上昇に比例した付勢力（Ｐ₁−
Ｐ₀）・Ｓ₆と第１圧力室５ｂに配設されたスプリング
５ｄの弾性力Ｆ_S2とが等しくなった時に閉弁力Ｆ₂はＦ
₂＝０となり差圧弁５は開弁する。したがって、給油時
に燃料タンク１の内圧が所定値以上になっても差圧弁５
が閉弁状態のままになるおそれがない。

【００７２】ここで、負圧調整弁６が給油中においても
閉弁状態を保持し、ブリーザ通路７内のベーパ流動が妨
げられることが懸念される。したがって、本実施例にお
ける負圧調整弁６は、給油開始時において前記第２ブリ
ーザ通路７ｂの開口部を確実に閉塞するものであり、給
油中は速やかに開弁状態となるものでなければならな
い。

【００７３】給油開始時において、負圧調整弁６を閉弁
するように作用する力Ｆ₃（以下、閉弁力Ｆ₃という）
は以下の（７）式のように表すことができる。

【００７４】

【数７】

【００７５】ここで、Ｆ_S3はスプリング６ｄの弾性力、
Ｓ₇は大気圧室６ｂ側のダイヤフラムバルブ受圧面積、
Ｓ₈は正圧室６ｃ側のダイヤフラムバルブ受圧面積、Ｓ
₉は第２ブリーザ通路７ｂの先端開口部７ｃ面積をそれ
ぞれ示している。また、（７）式の右辺において、（Ｆ
_S3＋Ｐ₀・Ｓ₇）はダイヤフラムバルブ６ａを下方に付
勢する力を、（Ｐ₀・Ｓ₈＋Ｐ₂・Ｓ₉）はこれを上方
に付勢する力をそれぞれ示している。

【００７６】（７）式において、（Ｓ₉＝Ｓ₇−Ｓ₈）
を代入すると閉弁力Ｆ₃は次式のようになる。

【００７７】

【数８】

【００７８】給油開始時において第２ブリーザ通路７ｂ
の内圧Ｐ₂は負圧（Ｐ₂＜Ｐ₀）であるため、上記
（８）式における（Ｐ₀−Ｐ₂）・Ｓ₉は正値となる。
したがって、スプリング６ｄの弾性力Ｆ_S3の大きさに関
わらず常にＦ₃＞０となるため、第２ブリーザ通路７ｂ
の先端開口部７ｃは確実に閉塞された状態となる。

【００７９】これに対して給油中においては、差圧弁５
が開弁するため前記第１ブリーザ通路７ａの内圧は燃料
タンク１の内圧Ｐ₁と等しくなる。したがって、閉弁力
Ｆ₃は次式のようになる。

【００８０】

【数９】

【００８１】（９）式において、（Ｓ₇＝Ｓ₈＋Ｓ₉）
を代入し、さらに正圧室６ｃのダイヤフラムバルブ受圧
面積Ｓ₈が第１ブリーザ通路７ａの開口部面積Ｓ₉のａ
倍（以下、ａを拡大率という）であるとすれば（９）式
は次式のようになる。

【００８２】

【数１０】

【００８３】給油時には燃料タンク１内の内圧は正圧
（Ｐ₁＞Ｐ₀）となるため、（１０）式において｛ａ・
（Ｐ₁−Ｐ₀）・Ｓ₉｝＞０となる。したがって、拡大
率ａの値（本実施例においてはａ＝１０とした）を適宜
選択することにより閉弁力Ｆ₃をＦ₃＝０とすることが
できる。すなわち、給油中において負圧調整弁６が閉弁
状態を保持し給油性が低下するおそれはない。なお、本
実施例では前記拡大率ａの値をａ＝１０としているが、
これは１０≦ａ≦５０の範囲で変更することが可能であ
る。

【００８４】以上の説明したように、前記負圧調整弁６
は給油開始時において閉弁状態を維持し、一旦、差圧弁
５が開弁した後は速やかに開弁状態に移行するものであ
る。したがって、同負圧調整弁６は給油中におけるベー
パ流動を妨げるものではない。

【００８５】次に、本発明を具体化した第２実施例につ
いて図４を参照して説明する。なお、第１実施例の構成
と同一構成又は相当する構成については同一符号を付し
て説明を省略する。

【００８６】図４に示すように、キャニスタ２内部は差
圧弁５の第２圧力室５ｂ内部とブリーザ通路７により連
通されている。また、キャニスタ２内部はパージ通路８
によって、エンジン吸気系の一部をなすサージタンク９
内部と連通されている。同パージ通路８の途中にはＶＳ
Ｖ１１ａ（ＶＳＶ；Vacuum Switching Valve）が配設さ
れている。同ＶＳＶ１１ａはＥＣＵ１０によって生成さ
れた制御信号によって開閉駆動するものであり、エンジ
ンが始動し、エンジン水温が所定温度を越えると作動を
開始するようになっている。キャニスタ２から前記パー
ジ通路８を介してサージタンク９に供給されるパージ量
は、同ＶＳＶ１１ａのバルブ開度を変化させることによ
り制御されている。なお、前記ＶＳＶ１１ａは本発明の
通路開閉手段を構成している。

【００８７】また、前記ＥＣＵ１０は図示しないイグニ
ッションスイッチがＯＦＦとなったことを検知し、その
時から所定時間Ｔが経過するまで前記ＶＳＶ１１ａを開
弁状態に維持するようになっている。そして、所定時間
Ｔが経過した後、ＥＣＵ１０はＶＳＶ１１ａを閉弁す
る。本実施例においては図示しないイグニッションスイ
ッチがＯＦＦとなった時から約２０秒間、ＶＳＶ１１ａ
は開弁状態に保持されるようになっている。

【００８８】かかる構成を備えた第２実施例における蒸
発燃料処理装置は以下のように作用する。エンジン停止
後所定時間Ｔの間、前記ＥＣＵ１０からの信号によりＶ
ＳＶ１１ａは開弁状態に維持される。したがって、キャ
ニスタ２内部とサージタンク９内部とはパージ通路８に
より連通された状態となる。エンジンの停止した直後は
キャニスタ２内は負圧になっているため、サージタンク
９側の燃焼用空気がキャニスタ２内に導入される。かか
る燃焼用空気の流動はキャニスタ２内の内圧が大気圧と
等しくなった時点で停止する。なお、以上の過程は約１
０〜２０秒間のごく短い時間で終了する。その後、ＥＣ
Ｕ１０からの信号によりＶＳＶ１１ａは閉弁状態とな
る。

【００８９】図３は本実施例におけるキャニスタ２内圧
の変化を示しており、縦軸は大気圧Ｐ₀とキャニスタ２
内の圧力Ｐ₂の差圧ΔＰ（＝Ｐ₂−Ｐ₀）を示してい
る。図３において実線で示すように、差圧ΔＰはエンジ
ン停止後に速やかに０近傍に収束し、キャニスタ２の内
圧は大気圧と略等しい状態となっている。

【００９０】したがって、前記負圧力がＦ_Pが差圧弁５
に作用することはなく、前記差圧弁５は燃料タンク１の
内圧が所定値以上となったときに開弁する。以上、本発
明を具体化した実施例について詳細に説明したが、本発
明は以下のように具体化することも可能である。（１）第１実施例において、負圧調整弁６の正圧室６ｃ
側のダイヤフラムバルブ受圧面積Ｓ₈は、第２ブリーザ
通路７ｂの開口部面積Ｓ₉の１０倍（拡大率ａ＝１０）
としたが、エンジン停止後において、キャニスタ２に大
きな負圧が発生する場合にはこれを大きくするように変
更する。かかる構成によれば、負圧調整弁６のダイヤフ
ラムバルブ６ａを上方に付勢する力が大きくなり、差圧
弁５が開弁した後は同負圧調整弁６は速やかに開弁状態
となる。（２）上記（１）において、スペースの制約上、負圧調
整弁６を大きくすることができず正圧室６ｃの受圧面積
Ｓ₈を十分に確保できない場合には、第１実施例及び第
２実施例を併用して、両実施例の作用により確実に前述
の効果が奏せられるようにしてもよい。（３）第１実施例において、負圧調整弁６が配設される
位置は、前記差圧弁５とキャニスタ２の間であればよ
い。そこで、同負圧調整弁６をキャニスタ２の上面に配
設したり、あるいは前記タンク内圧制御弁４と一体的に
形成された構造としてもよい。かかる構成によれば、本
発明における蒸発燃料処理装置を小型化することがで
き、これは同装置を車載する場合等に効果的である。（４）第２実施例において、ＶＳＶ１１ａを開弁状態に
維持する時間Ｔは２０秒としたが、例えばキャニスタ２
の容量に応じてＴを変化させ、容量が大きい場合にはＴ
を大きくし、小さい場合にはＴを小さくするように変更
してもよい。

【００９１】以上、本発明を具体化した各実施例につい
て説明したが、各実施例から把握できる請求項以外の技
術的思想について、以下にその効果と共に記載する。（ａ）請求項２に記載の発明において、前記通路開閉手
段はＥＣＵ１０からの制御信号により開閉駆動し、前記
パージ通路８を通してキャニスタ２からサージタンク９
に供給されるパージ量を制御するパージ量制御弁である
ことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。かかる
構成によれば部品の共通化を図ることができ、パージ通
路８に新たに通路開閉手段を設ける必要がない。したが
って、同装置の製造コストを低減することができる。

【００９２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、給油開
始時においてキャニスタ内部が負圧となっていても、第
２の感圧弁が閉弁状態となっているため、その負圧は第
１の感圧弁に作用しない。その結果、第１の感圧弁は給
油時において燃料タンクの内圧が所定値にまで増加する
と開弁する。したがって、給油時に燃料タンク内に発生
する蒸発燃料は速やかにキャニスタ側に導入されるた
め、良好な給油性が得られることになる。

【００９３】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
停止後所定時間の間に、キャニスタの内圧は負圧の状態
から大気圧と等しくなるまで増加する。その結果、給油
時においてキャニスタ内の内圧は大気圧に維持される。
したがって、第１の感圧弁は燃料タンクの内圧が所定圧
力に上昇すると開弁し、燃料タンクの蒸発燃料は速やか
にキャニスタ側に導出される。その結果、燃料タンクへ
の燃料の供給をスムーズにおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した第１実施例にかかる蒸発
燃料処理装置が車載された場合のシステム概略構成を示
す説明図。

【図２】第１実施例の作用を説明するための概略断面
図。

【図３】キャニスタの内圧変化を示す説明図。

【図４】第２実施例にかかる蒸発燃料処理装置が車載さ
れた場合のシステム概略構成を示す説明図。

【図５】従来技術の作用を説明するための概略断面図。

【符号の説明】

１…燃料タンク、２…キャニスタ、３…ベーパ通路、５
…差圧弁（第１の感圧弁）、６…負圧調整弁（第２の感
圧弁）、７ａ…第１ブリーザ通路（ブリーザ通路）、７
ｂ…第２ブリーザ通路（ブリーザ通路）、８…パージ通
路、１０…ＥＣＵ、１１…パージ量制御弁、１１ａ…Ｖ
ＳＶ（通路開閉手段）、１９…活性炭吸着材、３２…ブ
リーザ管（ブリーザ通路）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 25/08 ３１１ＧＢ６０Ｋ 15/077

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクからの蒸発燃料をベーパ通路
を通してキャニスタ内の吸着材によって吸着させ、内燃
機関運転時にキャニスタ内の吸着燃料をパージ通路を通
して内燃機関の吸気通路へパージする内燃機関の蒸発燃
料処理装置において、燃料タンク内とキャニスタ内とを連通し、給油時に燃料
タンク内の蒸発燃料をキャニスタに導入するブリーザ通
路と、前記ブリーザ通路の途中に配設され、給油時に燃料タン
クの内圧が所定値以上に上昇したことを検知して開弁す
る第１の感圧弁と、前記第１の感圧弁とキャニスタとの間における前記ブリ
ーザ通路に配置され、給油開始時にキャニスタ内の負圧
が前記第１の感圧弁に伝播することを抑止する第２の感
圧弁と、を備えた内燃機関の蒸発燃料処理装置。
【請求項２】燃料タンクからの蒸発燃料をベーパ通路
を通してキャニスタ内の吸着材によって吸着させ、内燃
機関運転時にキャニスタ内の吸着燃料をパージ通路を通
して内燃機関の吸気通路へパージする内燃機関の蒸発燃
料処理装置において、燃料タンク内とキャニスタ内とを連通し、給油時に燃料
タンク内の蒸発燃料をキャニスタに導入するブリーザ通
路と、前記ブリーザ通路の途中に配設され、給油時に燃料タン
ク内圧が所定値以上に上昇したことを検知して開弁する
第１の感圧弁と、前記パージ通路に配設され、内燃機関停止後から所定時
間が経過するまで同パージ通路を連通状態に維持し、そ
の後同パージ通路を閉鎖状態とする通路開閉手段と、を備えた内燃機関の蒸発燃料処理装置。