JPS63117155A - 燃料蒸気捕集装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車等において機関停止時に燃料タンク等
から発生する燃料蒸気を吸着剤で捕集し、捕集した燃料
蒸気を機関稼働時にパージして吸気系に吸入させるよう
にした燃料蒸気捕集装置に関する。

〔従来の技術〕

活性炭等の吸着剤を収容したキャニスタは、自動車のガ
ソリンタンクや気化器フロート室から発生する燃料蒸気
、つまりＨＣ成分の蒸気を捕集し、機関稼働時に吸気管
負圧を利用してＨＣを吸着剤から脱離させ、機関へと戻
すものである。ところが単に一種類の吸着剤を収容した
キャニスタにおいては、上記のような吸着、脱離のサイ
クルの繰返しにより、吸着剤の細孔にＨＣ分子が徐々に
詰り吸着に寄与する細孔が少なくなっていき、吸着能力
が低下するという問題がある。この性能低下の要因は、
吸着量、吸着回数もさることながら、最も大きな要因と
しては、吸着されるＨＣ分子の大きさのばらつきにある
。ガソリンＨＣ成分は２００種類以上あるとされ、その
カーボン数もＣ２〜ｃ１□の範囲にわたり非常に幅広い
成分が含まれている。

通常パラフィンやオレフィン類の分子の大きさはＣ数に
比例するとされているため、吸着剤にこれらが吸着され
ると、Ｃ数の大きいもの程目詰りしやすくなると考えら
れる。

そこでこれら吸着物により吸着剤の性能低下を防止する
手段として、第８図に示すように、１個のキャニスタ１
内を分離して高沸点ＨＣ吸着用の吸着剤（活性炭）２と
低沸点ＨＣ吸着用の吸着剤（活性炭）３とを二層に充填
した構造が知られている（特開昭５９−２２６２６３号
公報）、また、１個のキャニスタ内に複数の室を設け、
各室に異なる吸着性能を有する吸着剤をそれぞれ充填し
、燃料蒸気発生源の温度に応じて選択的に各室に燃料蒸
気を導くようにした構造も知られている（実開昭６０−
４１５６６号公報）、また、燃料タンクからの燃料蒸気
が導かれるキャニスタと気化器からの燃料蒸気が導かれ
るキャニスタとをそれぞれ設ける構造も知られている（
実開昭５６−４６５２号公報）、さらに、キャニスタ内
に、吸着力の強い吸着剤と吸着力の弱い吸着剤を二層に
充填する構造が実開昭５７−６８１６３号公報に示され
ており、同公報には上記二種の吸着剤をそれぞれ別のキ
ャニスタに収容する構造も示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭５９−２２６２６３号公報に示さ
れた構造では次のような問題が残されている。

つまり、第８図に示すように、吸着ポート４から導入さ
れた燃料蒸気５は、高沸点ＨＣ用吸着剤２、つづいて低
沸点ＨＣ用吸着剤３に導かれるので、−時的に吸着物質
の分離は可能である。しかし、吸着後に時間が経過する
と、キャニスタ内でのＨＣの拡散現象により、吸着剤２
．３にわたってＨＣが均一に分散されてしまう、その結
果、低沸点ＨＣ用吸着剤３は高沸点ＨＣを吸着してしま
い、吸着剤の目詰りが避けられなくなるという問題が生
じる。

また、実開昭６０−４１５６６号公報に示された構造で
は、燃料蒸気発生源の温度に応じて燃料蒸気が送られる
べき吸着剤が選択されるが、温度によって燃料蒸気中の
成分が高沸点ＨＣ１低沸点ＨＣのいずれか一方のみに限
られるのではなく、これら成分の割合が多いか少ないか
だけのことであるから、温度に応じて燃料蒸気の導入先
を選択したとしても、各吸着剤で常時目標通りの吸着効
率が得られるとは限らず、かつ吸着剤の目詰りを効率よ
く回避するのは困難であるおそれがある。

また、実開昭５６−４６５２号公報に示された構造でも
同様に、燃料タンクからの燃料蒸気と気化器からの燃料
蒸気とは、温度の違いにより成分率が異なるだけでいず
れか一方の成分に極端に片寄っているわけではないので
、やはりそれぞれのキャニスタで目詰り等の問題が生じ
るおそれがある。

さらに、実開昭５７−６８１６３号公報に示された構造
では、吸着力の大小によって吸着剤層が分離されている
が、高沸点ＨＣと低沸点ＨＣとに対する吸着効率および
吸着剤の目詰りの問題が配慮されておらず、これらの問
題に対し必ずしも有効な手段とは云えない。

本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、高沸点
ＨＣおよび低沸点ＨＣをそれぞれ最も適した性能の吸着
剤で効率よく吸着し、各吸着剤の性能を維持しつつ吸着
剤の目詰りを抑制することが可能な燃料蒸気捕集装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明の燃料蒸気捕集装置は、燃料蒸気
中の主として高沸点ＨＣを吸着する高沸点ＨＣ用吸着剤
を収容したキャニスタと、主として低沸点ＨＣを吸着す
る低沸点ＨＣ用吸着剤を収容したキャニスタとをそれぞ
れ備え、両キャニスタを燃料蒸気通路で直列に接続して
燃料蒸気吸着時に一方のキャニスタの吸着剤を通過した
燃料蒸気が他方のキャニスタの吸着剤へと送られるべく
燃料蒸気吸着経路を構成するとともに、両キャニスタの
燃料蒸気パージ通路を並列的に機関の吸気系に接続して
燃料蒸気パージ時に両キャニスタの吸着剤から別々に燃
料蒸気がパージされるべく燃料蒸気パージ経路を構成し
たものから成っている。

〔作用〕

このような装置においては、別のキャニスタにそれぞれ
高沸点ＨＣ用吸着剤と低沸点ＨＣ用吸着剤が収容されて
おり、これらが直列に接続されているので、燃料タンク
や気化器フロート室から導かれてきた燃料蒸気は、まず
高沸点ＨＣ用吸着剤又は低沸点ＨＣ用吸着剤のいずれか
一方に高沸点ＨＣ又は低沸点ＨＣが吸着され、つづいて
他方のキャニスタにて低沸点ＨＣ又は高沸点ＨＣがそれ
ぞれ吸着される。高沸点ＨＣ用と低沸点ＨＣ用とにそれ
ぞれ最適な吸着性能を有する吸着剤が選択されるので、
これらの吸着剤に高沸点ＨＣと低沸点ＨＣが効率よく吸
着され、高沸点ＨＣ用吸着剤と低沸点ＨＣ用吸着剤は別
々のキャニスタに収容されているので、吸着されたＨＣ
が時間の経過によって互に拡散することもない、そして
、パージ時には、各キャニスタの吸着剤から別々に吸着
されていたＨＣが離脱され、離脱された各ＨＣが合流さ
れて或いは別々の経路で並列的に吸気系に吸入される。

このように、各キャニスタの各吸着剤に、自然に高沸点
ＨＣと低沸点ＨＣが選択的に吸着され、その分離吸着状
態が維持されるので、各吸着剤の目詰りが抑制され、パ
ージは、各キャニスタ毎に行われ各キャニスタには上記
の如く選択的に高沸点ＨＣ又は低沸点ＨＣが主として吸
着されているので、最も効率のよい状態で各ＨＣが離脱
される。

〔実施例〕

以下に、本発明の望ましい実施態様および具体的な実施
例を、図面を参照して説明する。

ｌ上１皇呈見 第１図は、本発明の第１実施態様に係る燃料蒸気捕集装
置の機器系統を示している０図において、１１はガソリ
ンが収容される燃料タンク、１２は吸気系１３に設けら
れた気化器のフロート室を示しており、これらの部位か
ら燃料蒸気が発生する。１４．１５は、それぞれキャニ
スタを示しており、キャニスタ１４には燃料蒸気中の主
として高沸点ＨＣを吸着する高沸点ＨＣ用吸着剤１６が
、キャニスタ１５には主として低沸点ＨＣを吸着する低
沸点ＨＣ用吸着剤１７がそれぞれ収容されている。

高沸点ＨＣ吸着用のキャニスタ１４には、燃料タンク１
１の上部空間から燃料蒸気通路１８を通して燃料蒸気が
導かれ、フロート室１２から燃料蒸気通路１９を通して
燃料蒸気が導かれる。燃料蒸気通路１９には、通路を開
閉可能な２方弁から成る電磁弁２０が設けられている。

なお、電子燃料噴射制御方式（ＥＦＩ）の場合には、気
化器のフロート室はないので、燃料タンクからのみ燃料
蒸気が導かれる。

キャニスタ１４とキャニスタ１５は、燃料蒸気通路２１
により直列に接続されており、キャニスタ１４の吸着剤
１６を通過した燃料蒸気がキャニスタ１５の吸着剤１７
へと送られるようになっている。燃料蒸気通路２１には
、通路を開閉可能な電磁弁２２が設けられている０図に
おける実線の矢印は吸着剤に吸着されるべき燃料蒸気の
流れを示しており、本実施態様では高沸点ＨＣ吸着用キ
ャニスタ１４の下流側に低沸点ＨＣ吸着用キャニスタ１
５を直列に接続したが、この順序は逆であうでもよい。

各キャニスタ１４．１５の燃料蒸気通路１８．１９およ
び燃料蒸気通路２１が接続されているのと反対側には、
それぞれパージ時にエアく大気）を導入するエア導入通
路２３．２４が接続されている。エア導入通路２３には
、通路を開閉可能な電磁弁２５が設けられている。

キャニスタ１４．１５には、それぞれ燃料蒸気パージ通
路２６．２７が別々に並列に接続されており、本実施態
様では、これら燃料蒸気パージ通路２６．２７が一つの
燃料蒸気パージ通路２８に合流された後吸気通路（吸気
系）に接続されている。この燃料蒸気パージ経路には、
燃料蒸気パージ通路２６．２７の合流点に、３方弁から
成る電磁弁２９が設けられており、合流前の燃料蒸気パ
ージ通路２６には電磁弁３０が設けられている０図にお
ける破線の矢印は、燃料蒸気のパージの際の流れを示し
ている。

電磁弁２０．２２．２５．２９．３０は、コントロール
ユニット（制御装置）３１に接続されており、コントロ
ールユニット３１からの指令に基づいて作動されるよう
になっている。ただし、ｔｍ弁２０は、エンジンキーオ
フで開、オンで閉となるよう作動されるので、エンジン
キーと直接連動させてもよい。

このように構成された装置においては、エンジン停止時
に燃料蒸気がキャニスタ１４、つづいてキャニスタ１５
に導かれ、エンジン始動後にキャニスタ１４．１５から
別々に吸着されていた高沸点ＨＣ。

低沸点ＨＣが吸気系への吸入エアの流れを利用してパー
ジされる。この実施例装置を用いて、本発明を実施した
より具体的な結果を、比較例とともに以下に説明する。

ＩＬ亘 キャニスタ１４には、第２図の特性Ａ（細孔径７〜３０
人が中心）のような細孔分布を呈する活性炭を充填し、
その容量を８００ｃｃとした。キャニスタ１５には、第
２図の特性Ｂ（細孔径２０〜１００人が中心）のような
細孔分布を呈する活性炭を充填し、その容量を５００ｃ
ｃとした。細孔径分布の測定は、Ｎ２吸着法によった。

コントロールユニット３１のタイムテーブルは第３図（
イ）（ロ）に示すように設定した。つまり、エンジン停
止時に燃料蒸気の吸着を行ない、エンジンキーオフで電
磁弁２０は開とされる。電磁弁２２．２５．２９．３０
については、吸着開始により第３図（イ）のように、そ
れぞれ電磁弁２２がオン、電磁弁２５がオフ、電磁弁３
０がオフとされ、さらに電磁弁２９はオフとされて電磁
弁２９のボート３２．３３とボート３４との連通が遮断
される。パージ時には、第３図（ロ）のように、電磁弁
２９．３０．２５の切換えにより、パージ対象をキャニ
スタ１４とキャニスタ１５とに交互に切換え、切換え時
間ＴＩはたとえば離脱開始（又はエンジン始動）より１
０分前後とし、Ｔｔ　は２０分前後とし、その後は１０
分サイクルで各電磁弁を切換えるようにした。ただし、
この切換え時間Ｔ、、Ｔｔを短かクシ（たとえば１分と
２分）、それをくり返すようにしてもよい、短かくすれ
ば、短かい走行時間でも両方のキャニスタ１４．１５か
ら均一に燃料蒸気が離脱される。

上且且 一般的なキャニスタ１個を用い、通常のキャニスタのエ
バポシステムで、活性炭は第２図の特性Ｃ（細孔径１０
〜５０人が中心の一般的な活性炭）のようなものを充填
し、容量を１３００ｃｃとした。

上記のような実施例、比較例のシステムを車載状態で次
のような耐久を実施した。

■　車両：　１５００ｃｃキヤプレタ車■　耐久：室温
３５℃に維持できるシャシダイ■　耐久パターン；第４
図に示すように、３０分のパージと２時間の吸着を１サ
イク ルとした。

■　耐久サイクル：１００サイクル（２５０時間）なお
、耐久時のフロート室１２の最高温度は１００℃であっ
た。

上記のような耐久実施後、５ＨＥＤ評価装置によりエバ
ポエミッション量の調査を行ない、各システムの性能を
評価した。結果を表−１に示す。

〔表−１〕　　（単位二ｇ／テスト） 表から明らかな如く、実施例システムの場合、比較例に
比ベニミッション量は非常に少なくなっており、高沸点
ＨＣ，低沸点ＨＣともに良好に吸着、パージされている
。これは、比較例の場合、高沸点ＨＣ１低沸点ＨＣに関
係なく吸着させているのに対し、実施例では各キャニス
タ１４．１５でそれぞれの吸着性能を有する吸着剤に効
率よく選択的に吸着されているので、吸着、パージとも
に効果的に行われているからであり、活性炭の目詰りが
抑制されて劣化が抑えられた結果である。

見２１　”。

第５図および第６図に本発明の第２実施態様を示す。

本実施態様においては、第５図に示すように、２個のキ
ャニスタ４１．４２からそれぞれ別々に吸気管まで燃料
蒸気パージ通路４３．４４が並列に接続されている。し
たがって、第１図に示した３方弁２９は不要である。そ
して、各電磁弁４５．４６は、たとえば第６図に示すよ
うに、吸着時（停車時）とパージ時（走行時）とにオン
オフ制御され、パージ時にはキャニスタ４１．４２から
同時に吸着された燃料蒸気が離脱される。このように、
制御を簡素化することが可能であるとともに、パージを
同時に行うようにすることも可能である。その他の構成
、作用は第１実施ＬＱ様に準じる。

１１１皇且ｌ 第７図に本発明の第３実施態様を示す。

本実施Ｂ様においては、第１図に示した第１実施ａ様に
対し、高沸点ＨＣ吸着用のキャニスタ１４にヒータ５１
が設けられている。ヒータ５１としては、ＰＴＣヒータ
、温水等を用いた加熱装置等適当なものが選択される。

その他の構成は第１実施Ｂ様と同一であるので、第１図
と対応する部位に同一の符号を付し説明を省略する。

キャニスタ１４の高沸点ＨＣ用吸着剤１６には、主とし
て離脱しにくい高沸点成分が吸着されるので、パージ時
にヒータ５１によって加熱されることにより、吸着して
いた高沸点ＨＣがパージされやすくなり、迅速かつ円滑
なパージが行われる。その他の作用は第１実施態様に準
じる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の燃料蒸気捕集装置による
ときは、別のキャニスタに高沸点ＨＣ用吸着剤と低沸点
ＨＣ用吸着剤とをそれぞれ収容し、これらを直列に接続
して導入されてくる燃料蒸気から高沸点ＨＣと低沸点Ｈ
Ｃとがそれぞれの吸着剤に効率よく吸着されるようにす
るとともに、その分離吸着状態を拡散現象を生じさせる
ことなくパージ時まで維持して、パージ時には各キャニ
スタから別々に効率よく吸着されていた燃料蒸気が離脱
するようにしたので、吸着剤の目詰りを抑制して劣化を
抑えることができ、本キャニスタシステムの高い性能を
維持できるという効果が得られる。また、高効率で各Ｈ
Ｃを選択的に吸着する性能が確保される結果、各キャニ
スタの小容量化も可能になり、車両への搭載性を向上で
きるという効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施ＬＡ様に係る燃料蒸気捕集装
置の機器系統図、 第２図は第１図の装置の各キャニスタおよび比較例にお
けるキャニスタに収容される吸着剤の特性図、 第３図（イ）（ロ）は第１図の装置の各を磁弁の作動の
一例を示すタイムチャート、 第４図は第１図の装置を用いて行った耐久試験の耐久パ
ターンを示す車速と時間との関係図、第５図は本発明の
第２実施Ｂ様に係る燃料蒸気捕集装置の機器系統図、 第６図は第５図の装置の各電磁弁の作動の一例を示すタ
イムチャート、 第７図は本発明の第３実施Ｂ様に係る燃料蒸気捕集装置
の機器系統図、 第８図は従来のキャニスタの縦断面図、である。 １１・・・・・・燃料りｙり １２・・・・・・気化器のフロート室 １３・・・・・・吸気系 １４．１５．４１．４２・・・・・・キャニスタ１６・
・・・・・高沸点ＨＣ用吸着剤 １７・・・・・・低沸点ＨＣ用吸着剤 １８．１９．２１・・・・・・燃料蒸気通路２０．２２
．２５．２９．３０．４５．４６・・・・・・電磁弁、
２３．２４・・・・・・エア導入通路 ２６．２７．２８．４３．４４・・・・・・燃料蒸気パ
ージ通路３１・・・・・・コントロールユニット５１・
・・・・・ヒータ 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社第１図 ７１０．　　　　２０　　　　　５０　　　　　＋００
　　　　２００３００細孔直ｉ％（Ａ） 第７図 第８図 手　続　ネｔｉｔ　　ｊｌ三　書 昭和６１年１２月　５ＥＩ 待Ｗ［庁長官　殿 １、事件の表示　　昭和６１年特許願第２６１７８１号
２、発明の名称　　燃料蒸気捕集装置 名称　　（３２０）トヨタ自動車株式会社７、補正の内
容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料蒸気中の主として高沸点ＨＣを吸着する高沸
   点ＨＣ用吸着剤を収容したキャニスタと、主として低沸
   点ＨＣを吸着する低沸点ＨＣ用吸着剤を収容したキャニ
   スタとをそれぞれ備え、両キャニスタを燃料蒸気通路で
   直列に接続して燃料蒸気吸着時に一方のキャニスタの吸
   着剤を通過した燃料蒸気が他方のキャニスタの吸着剤へ
   と送られるべく燃料蒸気吸着経路を構成するとともに、
   両キャニスタの燃料蒸気パージ通路を並列的に機関の吸
   気系に接続して燃料蒸気パージ時に両キャニスタの吸着
   剤から別々に燃料蒸気がパージされるべく燃料蒸気パー
   ジ経路を構成したことを特徴とする燃料蒸気捕集装置。