JPH11247723A - 内燃機関の蒸発燃料放出防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャニスタにおいて、停車の際に外気温の上
昇に応じて蒸発燃料量が増加し、それに伴って内圧が上
昇して蒸発燃料が大気に発散するのを防止する。 【解決手段】 キャニスタの吸着材に伸縮性膜からなる
可変容量室を設け、蒸発燃料を収容することで、増加分
を吸収して蒸発燃料の放出を防止する。収容された蒸発
燃料は、キャニスタ・パージ時に吸気系に還流される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の蒸発燃
料放出防止装置に関し、より具体的には、車両停止時に
蒸発燃料が放出するのを防止するようにしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載され、内燃機関に接続される
燃料タンクにおいては、高負荷運転で機関温度が上昇し
た後に停車したとき、あるいは停車中に高い外気温にさ
らされるとき、あるいは長時間にわたって停車したとき
など、燃料（ガソリン）が蒸発して液面上方空間に貯留
する。それによって、燃料タンクの内圧が上昇し、給油
時などに燃料タンクのフィラキャップを開けたとき、蒸
発燃料が大気に放出されてしまう。

【０００３】それを解消するために、一般に、キャニス
タを設けると共に、燃料タンクと吸気管とをキャニスタ
を介して接続し、給油時などに発生する蒸発燃料を吸着
させておき、適宜な運転状態において吸気管にパージす
ることで蒸発燃料が大気に放出されるのを防止してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャニ
スタにあっては、吸気管へのパージが実行されていない
とき、大気に連通するドレン通路が閉鎖されているため
に密閉状態となり、停車している際に外気温の上昇に伴
ってキャニスタに吸着されている蒸発燃料の蒸発量が増
加し、それによってキャニスタの内圧が上昇して大気圧
を超えると、燃料の透過や弁からの漏れが発生し、蒸発
燃料が大気に発散するという問題があった。

【０００５】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消し、停車している際に外気温が上昇しても、蒸発
燃料が大気に発散するのを防止するようにした内燃機関
の蒸発燃料放出防止装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１項にあっては、内燃機関に接続された燃
料タンクと前記内燃機関の吸気管とを直接接続する第１
の通路と、前記燃料タンクと前記吸気管とをキャニスタ
を介して接続する第２の通路とを備えると共に、前記第
１の通路を開閉する第１の弁と、前記第２の通路におい
て前記燃料タンクと前記キャニスタの間に設けられてそ
の間の通路部分を開閉する第２の弁と、前記第２の通路
において前記キャニスタと前記吸気管の間に設けられて
その間の通路部分を開閉する第３の弁と、前記キャニス
タと大気との連通を開閉する第４の弁とを備えてなる内
燃機関の蒸発燃料放出防止装置であって、前記キャニス
タに蒸発燃料を収容する可変容量室を設ける如く構成し
た。

【０００７】これによって、停車している際に外気温が
上昇して蒸発燃料量が増加してキャニスタ内圧が上昇し
ても、増加分は可変容量室で吸収されるので、蒸発燃料
が大気に発散することがない。

【０００８】請求項２項にあっては、前記可変容量室
は、前記キャニスタに収納された吸着剤を介して前記第
２の通路に接続される如く構成した。

【０００９】これによって、キャニスタ・パージ実行時
に、可変容量室に収容された蒸発燃料を吸気系にパージ
させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００１１】図１はこの出願に係る内燃機関の蒸発燃料
放出防止装置を概略的に示す全体図である。

【００１２】図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒
の内燃機関を示し、吸気管１２の先端に配置されたエア
クリーナ（図示せず）から導入された吸気は、スロット
ルバルブ１４でその流量を調節されつつ吸気マニホルド
および吸気弁（共に図示せず）を介して第１から第４気
筒（図に「機関本体１６」と示す）に送られる。

【００１３】各気筒の吸気弁の上流側の付近にはインジ
ェクタ（燃料噴射弁）１８が設けられて燃料を噴射す
る。噴射されて吸気と一体となった混合気は点火プラグ
（図示せず）で着火されて燃焼し、ピストン（図示せ
ず）を駆動する。

【００１４】燃焼後の排気ガスは、排気弁および排気マ
ニホルド（共に図示せず）を介して排気管２２に送ら
れ、触媒装置（三元触媒）２４で浄化されて機関外に排
出される。

【００１５】内燃機関１０が搭載される車両（図示せ
ず）の適宜位置には燃料タンク２６が設けられ、内燃機
関１０に接続される。即ち、インジェクタ１８は燃料供
給管２８を介して燃料タンク２６に接続され、燃料タン
ク２６内に貯留された燃料（ガソリン）を供給される。
燃料供給管２８には燃料ポンプ３０が設けられ、燃料を
圧送する。

【００１６】燃料タンク２６は気密かつ液密な構造を備
え、フィラネック２６ａの先端の開口はフィラキャップ
２６ｂで閉鎖される。燃料タンク２６の液面上方空間２
６ｃは、第１の通路３４で吸気管１２にスロットルバル
ブ１４の下流位置で接続される。第１の通路３４の適宜
位置には電磁ソレノイドバルブ（第１の弁、以下「ＮＰ
ＣＳバルブ」という）３６が設けられる。

【００１７】第１の通路３４において、後述の如く、Ｎ
ＰＣＳバルブ３６が開放されて吸気負圧が燃料タンク２
６の液面上方空間２６ｃに導入されて負圧化される。従
って、停車されて給油時にフィラキャップ２６ａが開け
られたとき、蒸発燃料が大気に放出されるのが防止され
る。

【００１８】尚、燃料タンク２６と第１の通路３４の接
続付近にはカットオフバルブ４２が設けられ、燃料タン
ク２６が鉛直軸に対して所定角度以上傾いたときなどに
第１の通路３４を閉鎖する。

【００１９】さらに、内燃機関１０は適宜位置にキャニ
スタ４４を備え、燃料タンク２６はキャニスタ４４を介
して第２の通路４６によって吸気管１２とスロットルバ
ルブ１４の下流で接続される。即ち、燃料タンク２６の
液面上方空間２６ｃは通路部分４６ａによってキャニス
タ４４と接続されると共に、キャニスタ４４は通路部分
４６ｂによって吸気管１２とスロットルバルブ１４の下
流で接続される。

【００２０】燃料タンク２６とキャニスタ４４を接続す
る通路部分４６ａには第２の電磁ソレノイドバルブ（第
２の弁。以下「ＶＳＶバルブ」という）４８が設けられ
て通路部分４６ａを開閉すると共に、キャニスタ４４と
吸気管１２を接続する通路部分４６ｂには第３の電磁ソ
レノイドバルブ（第３の弁。以下「ＰＣＳバルブ」とい
う）５０が設けられて通路部分４６ｂを開閉する。

【００２１】キャニスタ４４はその内部に活性炭層から
なる吸着剤４４ａを収容しており、蒸発燃料を吸着し、
貯蔵する。キャニスタ４４は大気に連通するドレン通路
４４ｂを備え、そこに第４の電磁ソレノイドバルブ（第
４の弁。以下「ＶＳＳＶバルブ」という）５２を備え
る。

【００２２】ドレン通路４４ｂはＶＳＳＶバルブ５２を
バイパスするバイパス路を備え、そこに圧力リリーフバ
ルブ５４が設けられる。キャニスタ４４の内圧、即ち、
吸着された蒸発燃料の圧力が上昇して所定圧力を超える
と、圧力リリーフバルブ５４が開弁し、蒸発燃料は大気
に発散する。

【００２３】同様に、通路部分４６ａもＶＳＶバルブ４
８をバイパスするバイパス路を備え、そこに第２の圧力
リリーフバルブ５６が設けられる。通路部分４６ａの圧
力、即ち、そこを流れる蒸発燃料の圧力が上昇して所定
圧力を超えると、第２の圧力リリーフバルブ５６が開弁
し、蒸発燃料はＶＳＶバルブ４８をバイパスして流れ
る。また、燃料タンク２６と第２の通路４６の接続付近
にも、同様のカットバルブ５８が設けられる。

【００２４】図１の説明に戻ると、図示の如く、内燃機
関１０のカムシャフト（図示せず）にはクランク角セン
サ６０が設けられ、特定気筒の所定クランク角度で気筒
判別用のＣＹＬ信号を出力すると共に、各気筒のＴＤＣ
信号およびクランク角１５度ごとのＣＲＫ信号を出力す
る。

【００２５】スロットルバルブ１４にはスロットル開度
センサ６２が接続され、スロットル開度θＴＨに応じた
信号を出力すると共に、スロットルバルブ１４下流の吸
気管１２内には絶対圧センサ６４が設けられ、吸気管内
絶対圧ＰＢＡに応じた信号を出力する。

【００２６】また、スロットルバルブ１４の下流側には
吸気温センサ６６が設けられて吸入空気の温度ＴＡに応
じた信号を出力すると共に、機関本体１６のシリンダブ
ロック付近には水温センサ６８が設けられて機関冷却水
温ＴＷに応じた信号を出力する。

【００２７】さらに、排気系において排気管２２には排
気系集合部の下流で触媒装置２４の上流位置において空
燃比センサ（Ｏ₂ センサ）７０が設けられ、排気ガス内
の酸素濃度に比例した検出信号を出力する。

【００２８】さらに、燃料タンク２６には燃料温度セン
サ７２が設けられて燃料（ガソリン）の温度ＴＧＡＳに
応じた信号を出力すると共に、圧力センサ７４が設けら
れてタンク内圧ＰＴＡＮＫに応じた（絶対圧力におい
て）信号を出力する。

【００２９】さらに、燃料タンク２６のフィラキャップ
２６ｂの付近には、図２に示す如く、スイッチ７６が設
けられる。スイッチ７６は給油時などにフィラキャップ
２６ｂが開けられると、オン信号を出力する。

【００３０】上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（電子
制御ユニット）８０に送られる。

【００３１】ＥＣＵ８０はマイクロコンピュータからな
り、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備え、前記したセン
サ群を介して検出された運転パラメータに基づいてＲＯ
Ｍに格納された命令に従って、ＮＰＣＳバルブ３６など
をデューティ制御（ＰＷＭにおけるデューティ比制御。
デューティ比０から１００％）して開度を調節し、蒸発
燃料放出防止制御を行う。

【００３２】より具体的には、所定の運転状態において
ＮＰＣＳバルブ３６を開弁して吸気管１２から吸気負圧
を燃料タンク２６に導入する。それによって停車時にも
燃料タンク２６の内部が負圧に保持されて蒸発燃料の放
出が防止される。

【００３３】また、ＥＣＵ８０は停車後も所定時間はバ
ックアップ電源を介して動作させられ、前記したスイッ
チ７６を介して給油時を検知してＶＳＶバルブ４８とＶ
ＳＳＶバルブ５２を開弁し、給油時に蒸発燃料をキャニ
スタ４４に送って吸着剤４４ａに吸着させると共に、所
定の運転状態においてＰＣＳバルブ５０とＶＳＳＶバル
ブ５２を開弁して吸着させた蒸発燃料を吸気系にパージ
する。

【００３４】また、ＥＣＵ８０は、前記したクランク角
センサ７０の出力するＣＲＫ信号をカウントして機関回
転数ＮＥを算出する。

【００３５】ここで、この発明の課題を再説する。

【００３６】キャニスタ４４にあっては、吸気管１２へ
のパージが実行されていないとき、大気に連通するドレ
ン通路４４ｂが閉鎖されているために密閉状態となり、
停車している際に外気温の上昇に伴って蒸発燃料量が増
加し、キャニスタ内圧が上昇して大気圧を超えると、蒸
発燃料がドレン通路４４ｂの圧力リリーフバルブ５４や
ＶＳＳＶ５２から漏れ出したり、第２の通路４６から透
過して大気に発散するという問題があった。

【００３７】この問題は、キャニスタ４４の吸着容量が
経時的に低下したとき、特に顕著となる。

【００３８】それを解決するには、圧力リリーフバルブ
５４のリリーフ圧を上げれば良いが、圧力リリーフバル
ブ５４は燃料タンク２６が内圧上昇によって破損するの
を防止するようにも機能しているので、圧力リリーフバ
ルブ５４のリリーフ圧を上げるとすれば、燃料タンク２
６の強度を高める必要が生じ、タンク構造が複雑になる
と共に、重量も増加し、コストもアップする。

【００３９】従って、この発明は上記の課題を解決する
ために、キャニスタ４４に蒸発燃料を収容する可変容量
室を設けると共に、その可変容量室を、前記キャニスタ
に収納された吸着剤４４ａを介して第２の通路４６に接
続するように構成した。

【００４０】以下、それについて説明すると、図３に示
す如く、キャニスタ４４において吸着剤（活性炭層）４
４ａを収納するボディ４４ｃを拡張すると共に、吸着材
４４ａを多孔性のパーティション８４で支持しつつ収容
するようにした。

【００４１】さらに、パーティション８４（および吸着
剤４４ａ）とのボディ４４ｃの内壁との間の拡張された
空間に、パーティション８４（および吸着剤４４ａ）の
全周を気密かつ液密に囲むように膜８６を取り付けた。

【００４２】膜８６は薄い弾性材からなり、伸縮自在で
あって両端は蛇腹状に形成されてボディ４４ｃの内壁に
取り付けられ、その内部に可変容量室８８が形成され
る。

【００４３】尚、図３で符号９０は塵埃除去用のフィル
タを示す。また、開口部４４ｄおよび４４ｅはそれぞ
れ、前記した第２の通路４６の通路部分４６ａおよび４
６ｂに接続される。さらに、ボディ４４ｃには大気と連
通する孔４４ｆが穿設されてボディ空間内を大気圧に保
つ。

【００４４】従って、ＶＳＶバルブ４８およびＶＳＳＶ
バルブ５２が開弁され、開放された通路部分４６ａを介
して送られた蒸発燃料は、矢印で示す如く、開口部４４
ｄからキャニスタ内に入り、フィルタ９０を通って活性
炭層（吸着材）４４ａに入り、そこに吸着される。

【００４５】このとき、停車している間に外気温が上昇
し、それによって吸着燃料の蒸発量が増加してキャニス
タ内の圧力が上昇しても、蒸発燃料はパーテション８４
の孔８４ａから可変容量室８８に入り、そこに収容され
る。膜８６は伸縮自在であることから、可変容量室８８
は、蒸発燃料量（キャニスタ内圧）が増加するにつれて
実線で示すように拡大し、収容体積が増加する。

【００４６】尚、図示の構成は一例であって、可変容量
室８８は、予想される蒸発燃料量（キャニスタ内圧）増
加分を収容できる程度まで拡張自在なように形成される
ものとする。

【００４７】また、機関の運転が再開され、所定の運転
状態でＰＣＳバルブ５０が開弁されて通路４６ｂが開放
されると、可変容量室８８に収容されていた蒸発燃料
は、パーティション８４の孔８４ａを通って活性炭層４
４ａに入り、そこを通って、矢印で示す如く、開口部４
４ｅから通路４６ｂへと流れる。

【００４８】この実施の形態は上記の如く構成したの
で、停車時に外気温が上昇し、それに伴って蒸発燃料量
が増加してキャニスタ内圧が増加しても、増加分は可変
容量室８８で吸収される。従って、蒸発燃料が大気に発
散することがない。

【００４９】この実施の形態は上記の如く、内燃機関１
０に接続された燃料タンク２６と前記内燃機関の吸気管
１２とを直接接続する第１の通路３４と、前記燃料タン
ク２６と前記吸気管１２とをキャニスタ４４を介して接
続する第２の通路４６とを備えると共に、前記第１の通
路３４を開閉する第１の弁（ＮＰＣＳバルブ３６）と、
前記第２の通路４６において前記燃料タンク２６と前記
キャニスタ４４の間に設けられてその間の通路部分４６
ａを開閉する第２の弁（ＶＳＶバルブ４８）と、前記第
２の通路４６において前記キャニスタ４４と前記吸気管
１２の間に設けられてその間の通路部分４６ｂを開閉す
る第３の弁（ＰＣＳバルブ５０）と、前記キャニスタ４
４と大気との連通（ドレン通路４４ｂ）を開閉する第４
の弁（ＶＳＳＶバルブ５２）とを備えてなる内燃機関の
蒸発燃料放出防止装置であって、前記キャニスタ４４に
蒸発燃料を収容する可変容量室８８を設ける如く構成し
た。

【００５０】また、前記可変容量室８８は、前記キャニ
スタに収納された吸着剤（活性炭層）４４ａを介して前
記第２の通路４６（より具体的には通路部分４６ａ，４
６ｂ）に接続される如く構成した。

【００５１】尚、上記した実施の形態において、ＮＰＣ
Ｓバルブ３６などにデューティ駆動可能な電磁ソレノイ
ドバルブを用いたが、リニアな開度特性を持つ電磁ソレ
ノイドバルブを用いても良い。

【００５２】

【発明の効果】請求項１項にあっては、停車している際
に外気温が上昇して蒸発燃料量が増加してキャニスタ内
圧が上昇しても、増加分は可変容量室で吸収されるの
で、蒸発燃料が大気に発散することがない。

【００５３】請求項２項にあっては、キャニスタ・パー
ジ実行時に、可変容量室に収容された蒸発燃料を吸気系
にパージさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装
置の構成を全体的に示す概略図である。

【図２】図１装置の中の燃料タンクに設けた、給油判断
のためのスイッチを示す説明図である。

【図３】図１装置の中のキャニスタの構造を詳細に示す
説明断面図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 吸気管 ２６ 燃料タンク ３４ 第１の通路 ３６ 電磁ソレノイドバルブ（第１の弁。ＮＰＣＳバ
ルブ） ４４ キャニスタ ４６ 第２の通路 ４８ 第２の電磁ソレノイドバルブ（第２の弁。ＶＳ
Ｖバルブ） ５０ 第３の電磁ソレノイドバルブ（第３の弁。ＰＣ
Ｓバルブ） ５２ 第４の電磁ソレノイドバルブ（第４の弁。ＶＳ
ＳＶバルブ） ８０ ＥＣＵ（電子制御ユニット） ８６ 膜 ８８ 可変容量室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に接続された燃料タンクと前記
   内燃機関の吸気管とを直接接続する第１の通路と、前記
   燃料タンクと前記吸気管とをキャニスタを介して接続す
   る第２の通路とを備えると共に、前記第１の通路を開閉
   する第１の弁と、前記第２の通路において前記燃料タン
   クと前記キャニスタの間に設けられてその間の通路部分
   を開閉する第２の弁と、前記第２の通路において前記キ
   ャニスタと前記吸気管の間に設けられてその間の通路部
   分を開閉する第３の弁と、前記キャニスタと大気との連
   通を開閉する第４の弁とを備えてなる内燃機関の蒸発燃
   料放出防止装置であって、前記キャニスタに蒸発燃料を
   収容する可変容量室を設けたことを特徴とする内燃機関
   の蒸発燃料放出防止装置。
2. 【請求項２】 前記可変容量室は、前記キャニスタに収
   納された吸着剤を介して前記第２の通路に接続されてい
   ることを特徴とする請求項１項記載の内燃機関の蒸発燃
   料放出防止装置。