JPS63176650A

JPS63176650A - 燃料蒸気捕集装置

Info

Publication number: JPS63176650A
Application number: JP817187A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Minami; 充南; Yoshihiro Shikame; 鹿目　義弘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1988-07-20
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0765549B2

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成分の蒸気を補集し、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、このような燃料蒸気捕集装置
には、吸着剤自身の性能低下に関する第１の問題と、キ
ャニスタの容量に関する第２の問題がある。

まず、上記第１の問題についてであるが、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、脱離のザ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分子の中に、
吸着剤への吸着力の強いものがあって、これが脱離操作
によっても脱離せず、吸着剤の吸着サイトをふさいでし
まうことが挙げられる。このような吸着力の強いＨＣ成
分は、カーボン数の大きい高沸点成分やベンゼン環を有
する芳香族ＨＣなどである。

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４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号公幸分会。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。

次に前記第２の問題についてであるが、ガソリンを給油
する際、大量に発生するガソリンベーパが問題視されて
いる。つまり、給油時板外のエハポエミソションと７比
べ給油時に発生ずるヘーμの両は数倍多くなり、このＨ
Ｃ成分を捕集する吸着剤の量もエバポ用キャニスタの数
倍の量が必要となる。エバポ用キャニスタの吸着剤の量
は、車種によって様々であるが、およそＩＩｌと考える
と、給油時に発生ずるリフユーエリングエミソション用
には数！　（約５〜８Ａ）の吸着剤が必要となる。

このような大容量のキャニスタを限られたスペースしか
持たない自動車に搭載することは極めて困難な問題であ
る。また、前述のような吸着力の強い成分を脱離させる
には、吸着剤を加熱し、温度を高めて脱離を促進するの
が良いが、ベーパリカバリ用の数ｐの大きなキャニスタ
を高温にすることは極めて離しい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

まず、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ば、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、一時的に吸着物質
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、上記拡散現象のため、給油時のベーパリカ
バリを考慮すると、結局数ｌの大きなキャニスタが必要
となり、吸着力の強い高沸点ＨＣを効率よくパージさせ
ることが困難になる。

５　　゛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、いずれ
の吸着剤にも、高沸点ＨＣが低沸点ＨＣと混在して多量
に吸着されるため、全ての吸着剤から高沸点ＨＣを効率
よくパージさせることが困難になる。

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がらの燃料
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。また、吸着力の強い高沸点Ｉ−Ｉ　Ｃ
を、とくに効率よくパージさせることも困難である。

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。しかも、キ
ャニスタの容量や高沸点ＨＣのパージについては、特開
昭５９−２２６２６３号公報の構造と同様の問題がある
。

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
剤で効率よく吸着するとともに、とくに、吸着力の強い
高沸点ＨＣを容易に脱離させ、吸着剤の性能低下を抑え
ることによって、少量の吸着剤で長期間にわたって大量
の給油時ベーパを捕集することが可能な燃料蒸気捕集装
置を従供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

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
、かつ高沸点ＨＣ用吸着剤を収容したキャニスタに、パ
ージ時刻キャニスタを加熱するヒータを設けたものから
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。また、効率よく高沸点ＨＣを捕集した高沸点ＨＣ
用キャニスタは、パージ時加熱されるため、容易にかつ
確実に高沸点ＨＣを脱離できる。

さらに、高沸点ＨＣの発生量は低沸点ＨＣより少ないた
め、キャニスタ容量も小さくできるが、この小さいキャ
ニスタを加熱することについても一体型で容量が数βに
も及ぶキャニスタを加熱する場合と比べ、極めて容易が
経済的に行える。

別のキャニスタに高沸点ＨＣと低沸点ＨＣとがそれぞれ
効率よく捕集され、かつ高沸点ＨＣのパージが促進され
るので、各吸着剤の性能低下が効率よく抑えられるとと
もに、吸着剤、キャニスタの容量も小さくて済む。

〔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。

第１図は、本発明の一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。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
燃料蒸気が発生ずる。なお本実施態様は、給油時に発生
するＨ　Ｃだけでなく、エバポエミソションも捕集する
ものである。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。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、この順序は逆であってもよい。

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（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が設りられており、合流前の燃料蒸気パ
ージ通路２６には電磁弁３０が設げられている。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。

キャニスタ１４には、ヒータ４１が設けられている。

ヒータ４１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、パージ時のみ加熱できる
よう設計されている。

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、電磁弁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ＨＣ１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。そして、
このパージ時には、キャニスタ１４がヒータ４１により
加熱され、高沸点ＨＣが確実に離脱される。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。

実施例キャニスタ１４には、第２図の特性Ｂ（細孔径２０〜１
００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５００ｃｃとした。キャニスタ１５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３５００
ｃｃとした。細孔径分布の測定は、ＮＺ　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３０がオフとされ、さらに電磁弁２９はオフとされ
る。

パージ時には、第３図（ロ）のように、電磁弁２９．３
０．２５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Ｔ、は
だとえば離脱開始（又はエンジン始動）より３０分前後
とし、Ｔ２　は２０分前後とし、その後は２０分サイク
ルで各電磁弁を切換えるようにした。

また、キャニスタ１４をパージする時間Ｔ１のうち、パ
ージ開始からＴ、の３７４までの時間は、ヒータ４１を
加熱して、キャニスタ内の吸着剤の温度（中心部）が８
０℃（ヒータ加熱開始から２７３×Ｔ１の時間後の温度
で）になるようにした。

このように構成したモデルシステムで、次のパターンか
らなるモデル的な耐久試験を行なった。

■サイクル：給油−走行一体止一走行一（給油へ戻る）
これを１００回くりかえす。

ｌ装車通常のシステムで、１個のキャニスタに活性炭は第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４０００ｃｃとした。

このモデルシステムで、前記実施例同様の耐久試験を行
なった。

上記のような耐久実施後、給油時に発生するリフユーエ
リングエミノションを、Ｓ　ＨＥ　Ｄ評価装置により各
システムの性能を評価した。結果は次に示す通りである
。

実施例＝１比較例：１．８この値は、実施例のエミッション値を１として、比較例
のエミッション値を換算した結果である。

このように、本発明のシステムの性能は非常によく、吸
着剤の劣化がかなり抑制される。

〔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、かつパージ時には高沸点
１１Ｃ用キヤニスタをヒータ加熱して、とくに吸着力の
強い高沸点ＨＣを効率よく離脱させるようにしたので、
各吸着剤の目詰りを抑制して劣化を抑えることができる
とともに、とくに高沸点ＨＣ成分を十分に吸着、パージ
させることができ、本キャニスタシステムの高い性能を
長期間維持できるという効果が得られる。また、高効率
で各ＨＣを選択的に吸着する性能が確保されるとともに
、目詰まりの原因となる高沸点ＨＣが十分にパージされ
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得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態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図の装置の各電磁弁の作動の
一例を示すタイムチャート、第４図は従来のキャニスタの縦断面図、である。１１・・・・・・燃料タンク１２・・・・・・気化器のフロート室１３・・・・・・吸気系１４．１５・・・・・・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・・・・・・電磁弁、２３．２４・
・・・・・エア導入通路２６．２７．２８・・・・・・燃料蒸気パージ通路３１
…・・・コントロールユニット４１・・・・・・ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

（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、かつ高沸点ＨＣ用吸着剤を収容したキ
ャニスタに、パージ時刻キャニスタを加熱するヒータを
設けたことを特徴とする燃料蒸気捕集装置。