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JP5734771B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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JP5734771B2
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Description

本発明は、主として車両に搭載されるキャニスタとしての蒸発燃料処理装置に関する。
この種の蒸発燃料処理装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1(以下、「従来例」という)の蒸発燃料処理装置は、ガス通路が形成されかつガス通路の一端側に蒸発燃料ガスを導入するチャージポート、ガス通路から蒸発燃料ガスをパージするパージポート、及び、ガス通路の他端側にパージ用空気を導入する大気ポートを有し、ガス通路の流通方向に並ぶ3つの吸着室が形成されているケースと、各吸着室にそれぞれ充填されかつ蒸発燃料を吸着及び離脱可能な吸着体とを備えている。3つの吸着室のうち、ガス通路の直線状の流通方向に隣接する2つの吸着室の間には、両吸着室を連通する空間室が形成されている。2つの吸着室及び空間室は、同等の通路断面積で形成されている。
特開2005−195007号公報
前記従来例によると、ガス通路の直線状の流通方向に隣接する2つの吸着室及び空間室が同等の通路断面積をもって形成されているため、パージ時において2つの吸着室を流れる空気の流速がほとんど変わらない。このため、空気の流速が大きい場合、各吸着室の吸着体から蒸発燃料を十分に脱離することができず、蒸発燃料の脱離効率が低下する場合があった。このため、吸着体に蒸発燃料が残存していると、給油等において大気ポート側へ蒸発燃料が吹き抜けやすくなるという問題があった。すなわち、吸着体に残存する蒸発燃料量(以下、「残存量」という)が多いほど、大気ポート側へ吹き抜ける蒸発燃料量(以下、「吹き抜け量」という)も増大することになる。
本発明が解決しようとする課題は、蒸発燃料の脱離効率を向上し、残存量及び吹き抜け量を低減することのできる蒸発燃料処理装置を提供することにある。
第1の発明は、ガス通路が形成されかつガス通路の一端側に蒸発燃料ガスを導入するチャージポート、ガス通路から蒸発燃料ガスをパージするパージポート、及び、ガス通路の他端側にパージ用空気を導入する大気ポートを有し、少なくともガス通路の直線状の流通方向に隣接する2つの吸着室が形成されているケースと、各吸着室にそれぞれ充填されかつ蒸発燃料を吸着及び離脱可能な吸着体とを備え、2つの吸着室の間には、両吸着室を連通する空間室が形成されている蒸発燃料処理装置であって、2つの吸着室のうちの大気ポート側の吸着室を、他方の吸着室の通路断面積よりも小さい通路断面積で形成し、空間室は、他方の吸着室と同等の通路断面積でかつ該吸着室から大気ポート側の吸着室に向かって連続状に延びる主空間部を備えている。この構成によると、パージ時において、大気ポート側の吸着室から他方の吸着室に流れるパージ用空気が空間室の主空間部を通過することによって、そのパージ用空気の流速が減速される。このため、減速されたパージ用空気が他方の吸着室を流れていくことにより、他方の吸着室における吸着体に対するパージ用空気の接触時間を長期化することができる。これによって、蒸発燃料の脱離効率を向上し、残存量及び吹き抜け量を低減することができる。
第2の発明は、第1の発明において、空間室は、大気ポート側の吸着室から主空間部に向かって連続状に延びる副空間部を備え、副空間部は、大気ポート側の吸着室と同等の通路断面積、又は、大気ポート側の吸着室から主空間部に向かって段階的にあるいは次第に大きくなる通路断面積で形成されている。この構成によると、パージ時において、大気ポート側の吸着室から空間室の主空間部に流れるパージ用空気がその空間室の副空間部を通過することによって、パージ用空気の流速の急激な変化を抑制することができる。
第3の発明は、第1又は2の発明において、空間室の主空間部の下壁部を、大気ポート側の吸着室の下壁部よりも低い位置に配置したものである。この構成によると、他方の吸着室及び空間室の主空間部において、大気ポート側の吸着室の下壁部よりも低い部分に、空気よりも重い蒸発燃料が溜まりやすくなるため、蒸発燃料の吹き抜け量を低減することができる。
実施形態1にかかる蒸発燃料処理装置を示す平断面図である。 図1のII−II線矢視断面図である。 蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。 実施形態2にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。 実施形態3にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。 実施形態4にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。 実施形態5にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。 実施形態6にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
[実施形態1]
本実施形態では、自動車等の車両に搭載されるキャニスタとしての蒸発燃料処理装置について例示する。図1は蒸発燃料処理装置を示す平断面図、図2は図1のII−II線矢視断面図である。説明の都合上、蒸発燃料処理装置の基本的構成を説明した後、要部の構成について説明することにする。また、蒸発燃料処理装置については、図1の平断面図を基準として前後左右を定める(図中矢印参照)。また、図2における上下方向は、車両に対する搭載上の上下方向に対応している。
蒸発燃料処理装置の基本的構成について説明する。図1に示すように、蒸発燃料処理装置10は、例えば樹脂製で、長四角形箱状に形成されたケース12を備えている。ケース12は、主体をなすケース本体13を有している。ケース本体13は、左側壁13aと右側壁13bと上壁13c(図2参照)と下壁13d(図2参照)とを有する角筒状に形成されかつその前端面を閉鎖する端壁13eを有している。ケース本体13の後端開口面は蓋部材14により閉鎖されている。
図1に示すように、前記ケース本体13内には、左側壁13a及び右側壁13bと平行状をなす隔壁13fが形成されている。隔壁13fによって、ケース本体13内が左右二室に仕切られている。ケース本体13の右室と左室とは、ケース本体13と蓋部材14との間に形成された連通路15によって相互に連通されている。これにより、ケース本体13の右室及び左室と連通路15とからなるU字状のガス通路が形成されている。
前記ケース本体13の端壁13eには、右室に連通するタンクポート17及びパージポート18と、左室に連通する大気ポート19が形成されている。タンクポート17は、蒸発燃料通路21を介して燃料タンク22(詳しくはタンク内の気層部)に連通されている。また、パージポート18は、パージ通路24を介してエンジン25(詳しくは吸気管におけるスロットルバルブより下流側部位)に連通されている。また、パージ通路24の途中にはパージ弁26が介装されている。パージ弁26は、車両のエンジンコントロールユニットいわゆるECU27によって開閉制御されるようになっている。また、大気ポート19は大気に連通すなわち開放されている。また、各ポート17,18,19は、前記ケース本体13の端壁13eの前面側に突出されている。なお、タンクポート17は本明細書でいう「チャージポート」に相当する。また、エンジン25は本明細書でいう「内燃機関」に相当する。また、ECU27は本明細書でいう「制御手段」に相当する。
前記ケース本体13の右室の前端部は、ケース本体13に形成された仕切壁13hにより、左右に仕切られている。すなわち、タンクポート17側の部分とパージポート18側の部分とに仕切られている。また、ケース本体13の右室の後端開口部には、例えば樹脂製の通気性を有する多孔板31が該開口部を閉鎖するように設けられている。これにより、ケース本体13の右室に吸着室33が形成されている。その吸着室33を、説明の都合上、「第3吸着室33」という。
前記第3吸着室33の前端面、詳しくは、タンクポート17側の部分とパージポート18側の部分の前端面には、それぞれ前側のフィルタ29が該端面を閉鎖するように設けられている。また、前記多孔板31の前面側には、後側のフィルタ30が積層状に設けられている。また、多孔板31と蓋部材14との対向面間には、コイルバネからなるバネ部材32が介装されている。バネ部材32は多孔板31を前方へ付勢する。
図1及び図2に示すように、前記ケース本体13の左室における前後方向(ガス通路の直線状の流通方向)の中間部には、該左室を前後に二分する空間室形成部材42が配置されている。これにより、ケース本体13の左室における空間室形成部材42の前側に吸着室46が形成されている。その吸着室46を、説明の都合上、「第1吸着室46」という。また、ケース本体13の左室の後端開口部には、例えば樹脂製の通気性を有する多孔板37が該開口部を閉鎖するように設けられている。これにより、ケース本体13の左室における空間室形成部材42の後側に吸着室48が形成されている。その吸着室48を、説明の都合上、「第2吸着室48」という。また、第1吸着室46と第2吸着室48とは、ガス通路における直線状の流通方向(前後方向)に隣接する2つの吸着室に相当する。また、第1吸着室46は本明細書でいう「大気ポート側の吸着室」に相当し、第2吸着室48は本明細書でいう「他方の吸着室」に相当する。
前記空間室形成部材42は、両吸着室46,48を連通する空間室40を形成している。空間室形成部材42は、例えば樹脂製で、前記ケース本体13の左室に嵌合する中空角筒状に形成された筒状部43と、筒状部43内を前後に仕切る板状部43aと、板状部43aの前後両面に突出された多数本のピン部43bとを有している。板状部43aは、通気性を有する多孔板状に形成されている。また、筒状部43の前後両端面には、それぞれフィルタ44が該端面を閉鎖するように設けられている。両フィルタ44は、ピン部43bによって支持されている。なお、筒状部43の前後両端面において両フィルタ44の外周部を支持する構成として、板状部43a及びピン部材43bを省略してもよい。
前記第1吸着室46の前端面には、前側のフィルタ35が該端面を閉鎖するように設けられている。また、前記多孔板37の前面側には、後側のフィルタ36が積層状に設けられている。また、多孔板37と蓋部材14との対向面間には、コイルバネからなるバネ部材38が介装されている。バネ部材38は多孔板37を前方へ付勢する。
前記第1〜第3の各吸着室46,48,33には、蒸発燃料を吸着及び離脱可能な粒状吸着体50が充填されている。詳しくは、第1吸着室46においては、前記前側のフィルタ35と前記空間室形成部材42の前側のフィルタ44との間に粒状吸着体50が充填されている。また、第2吸着室48においては、前記空間室形成部材42の後側のフィルタ44と前記後側のフィルタ36との間に粒状吸着体50が充填されている。また、第3吸着室33においては、前記両前側のフィルタ29と前記後側のフィルタ30との間に粒状吸着体50が充填されている。また、粒状吸着体50としては、例えば粒状の活性炭を用いることができる。さらに、粒状の活性炭としては、破砕した活性炭(破砕炭)、粒状あるいは粉末状の活性炭をバインダともに造粒した造粒炭等を用いることができる。なお、各フィルタ29,30,35,36,44は、例えば樹脂製の不織布、発泡ウレタン等により形成されている。
次に、前記蒸発燃料処理装置10を備えた蒸発燃料システムの作用について説明する(図1参照)。なお、蒸発燃料処理システムは、蒸発燃料処理装置10、蒸発燃料通路21、パージ通路24、パージ弁26、ECU27等によって構成されている。
車両のエンジン25が停止している状態では、パージ弁26が閉弁されており、燃料タンク22で発生した蒸発燃料を含むガス(蒸発燃料ガス)が蒸発燃料通路21からタンクポート17を介して第3吸着室33に導入される。その導入された蒸発燃料ガスに含まれる蒸発燃料は、第3吸着室33の吸着体50に吸着される。そして、第3吸着室33の吸着体50に吸着されなかった蒸発燃料は、連通路15を通り、第2吸着室48に導入され、第2吸着室48の吸着体50に吸着される。さらに、第2吸着室48の吸着体50に吸着されなかった蒸発燃料は、空間室40を通り、第1吸着室46に導入され、第1吸着室46の吸着体50に吸着される。そして、ほとんど空気となったガスは、大気ポート19から大気へ放出される。
また、パージ時(エンジン25の運転中のパージ制御時)においては、パージ弁26が開弁されることで、パージ通路24からパージポート18を介して吸気負圧がケース12内のガス通路に作用する。これにともない、大気ポート19から大気中の空気(新気)がパージ用空気として第1吸着室46に導入される。第1吸着室46に導入されたパージ用空気は、第1吸着室46の吸着体50から蒸発燃料を脱離させた後、空間室40を介して第2吸着室48に導入され、第2吸着室48の吸着体50から蒸発燃料を脱離させる。さらに、蒸発燃料を含むパージ用空気は、連通路15を介して、第3吸着室33に導入され、第3吸着室33の吸着体50から蒸発燃料を脱離させる。そして、蒸発燃料を含むパージ用空気は、パージポート18からパージ通路24を介してエンジン25にパージされることにより、エンジン25で燃焼処理される。
次に、前記蒸発燃料処理装置の要部の構成について説明する。図3は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図であって、図2の要部拡大図に相当している。
図3に示すように、前記ケース本体13の上壁13cにおける左室の上壁部(符号、52を付す)は、前後方向の中央部すなわち前記空間室40の中央部前寄りに位置する段差部53と、段差部53の上端部より後方へ延びる後半部54と、段差部53の下端部より前方へ延びる前半部55とを備えている。これにより、前半部55は、後半部54よりも低い位置に配置されている。
前記空間室40は、前記第2吸着室48から前記第1吸着室46に向かって連続状に延びる主空間部57を備えている。また、空間室40は、第1吸着室46から主空間部57に向かって連続状に延びる副空間部58を備えている。また、前記上壁部52の後半部54には、第2吸着室48及び空間室40の主空間部57における上壁部が含まれている。また、上壁部52の前半部55には、第1吸着室46及び空間室40の副空間部58における上壁部が含まれている。これにより、主空間部57は、第2吸着室48と同等の通路断面積で形成されている。また、副空間部58は、第1吸着室46と同等の通路断面積で形成されている。なお、本明細書でいう「同等」には同一又はほぼ同一が含まれている。また、空間室40において空間室形成部材42による通路断面積の減少分については無視するものとする。
前記空間室形成部材42の筒状部43の上壁部(符号、43cを付す)は、前記上壁部52における段差部53の周辺部分に対応した段付状に形成されている。また、前記ケース本体13の上壁13cにおいて、上壁部52の前半部55を除いた残りの部分は、その上壁部52の後半部54と同等の高さで形成されている。また、ケース本体13の下壁13dは、全面的に同等の高さで形成されている。また、ケース本体13の左側壁13aと隔壁13fとは平行状をなしている(図1参照)。
図3に示すように、前記第2吸着室48の通路断面積をAとし、前記第1吸着室46の通路断面積をBとした場合、両通路断面積A,Bは、
A>1.3×B
の関係を満たすように設定するとよい。
望ましくは、
A=1.7×B
の関係を満たすように設定するとよい。
前記空間室40の主空間部57の長さをCとし、前記第2吸着室48の長さをLとした場合、
長さC、Lは、
C>1/3×L
の関係を満たすように設定するとよい。
望ましくは、
C=2/3×L
の関係を満たすように設定するとよい。
前記した蒸発燃料処理装置10によると、ガス通路の直線状の流通方向に隣接する第1吸着室46及び第2吸着室48のうちの大気ポート側の第1吸着室46を、第2吸着室48の通路断面積よりも小さい通路断面積で形成し、第1吸着室46及び第2吸着室48を連通する空間室40は、第2吸着室48と同等の通路断面積でかつ該吸着室48から第1吸着室46に向かって連続状に延びる主空間部57を備えている。したがって、パージ時において、第1吸着室46から第2吸着室48に流れるパージ用空気が空間室40の主空間部57を通過することによって、そのパージ用空気の流速が減速される。このため、減速されたパージ用空気が第2吸着室48を流れていくことにより、第2吸着室48における吸着体50に対するパージ用空気の接触時間を長期化することができる。これによって、蒸発燃料の脱離効率を向上し、残存量及び吹き抜け量を低減することができる。なお、図3にパージ用空気の流れが矢印で示されている。
また、空間室40は、第1吸着室46から主空間部57に向かって連続状に延びる副空間部58を備え、副空間部58は、第1吸着室46と同等の通路断面積で形成されている。したがって、パージ時において、第1吸着室46から空間室40の主空間部57に流れるパージ用空気がその空間室40の副空間部58を通過することによって、パージ用空気の流速の急激な変化を抑制することができる。
[実施形態2]
本発明の実施形態2を説明する。本実施形態以降の実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図4は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
図4に示すように、本実施形態は、前記ケース本体13の下壁13dにおける左室の下壁部(符号、60を付す)は、前後方向の中央部すなわち前記空間室40の中央部前寄りに位置する段差部61と、段差部61の下端部より後方へ延びる後半部62と、段差部61の上端部より前方へ延びる前半部63とを備えている。これにより、後半部62は、前半部63よりも低い位置に配置されている。また、後半部62には、第2吸着室48及び空間室40の主空間部57における下壁部が含まれている。また、前半部63には、第1吸着室46及び空間室40の副空間部58における下壁部が含まれている。これにより、主空間部57は、第2吸着室48と同等の通路断面積で形成されている。また、副空間部58は、第1吸着室46と同等の通路断面積で形成されている。
前記空間室形成部材42の筒状部43の下壁部(符号、43dを付す)は、前記下壁部60における段差部61の周辺部分に対応した段付壁状に形成されている。なお、前記ケース本体13の下壁13dにおいて、下壁部60の前半部63を除いた残りの部分は、その下壁部60の後半部62と同等の高さで形成されている。また、ケース本体13の上壁13cは、全面的に同等の高さで形成されている。
本実施形態によると、前記下壁部60の後半部62が前半部63よりも低い位置に配置されており、その後半部62に含まれる空間室40の主空間部57の下壁部が、前半部63に含まれる第1吸着室46及び副空間部58の下壁部よりも低い位置に配置されている。したがって、第2吸着室48及び空間室40の主空間部57において、第1吸着室46及び副空間部58の下壁部(下壁部60の前半部63)よりも低い部分に、空気よりも重い蒸発燃料が溜まりやすくなるため、蒸発燃料の吹き抜け量を低減することができる。
[実施形態3]
本発明の実施形態3を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものである。図5は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
図5に示すように、本実施形態は、前記実施形態1(図3参照)におけるケース本体13における左室の上壁部52を採用し、また、前記実施形態2(図4参照)におけるケース本体13における左室の下壁部60を採用したものである。なお、空間室形成部材42の筒状部43の上壁部43cは実施形態1と同様に形成され、また、空間室形成部材42の筒状部43の下壁部43dは実施形態2と同様に形成されている。
[実施形態4]
本発明の実施形態4を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものである。図6は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
図6に示すように、本実施形態は、前記実施形態1(図3参照)における空間室40から副空間部58を省略し、主空間部57のみで空間室40を形成したものである。すなわち、空間室形成部材42の筒状部43の上壁部43c(図3参照)が段差部53のない上壁部43eに形成されている。その上壁部43eの前端部が、ケース本体13の上壁部52の段差部53に近接又は当接するように配置されている。
[実施形態5]
本発明の実施形態5を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものである。図7は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
図7に示すように、本実施形態は、前記実施形態1(図3参照)におけるケース本体13の上壁部52の段差部53の下半部に、該段差部53と併せて2段の段付状をなす段付壁64を形成したものである。これにより、副空間部58が、第1吸着室46から主空間部57に向かって段階的に大きくなる通路断面積で形成されている。この場合、副空間部58においてパージ用空気の流速を段階的に減速することができる。また、空間室形成部材42の筒状部43の上壁部43cにおいて、段差部53及び段付壁64に対応する部分は、多孔板状に形成されており、板厚方向の通気性が確保されている。また、段付壁53の段数は増やしてもよい。
[実施形態6]
本発明の実施形態6を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものである。図8は蒸発燃料処理装置の要部を示す側断面図である。
図8に示すように、本実施形態は、前記実施形態1(図3参照)におけるケース本体13の上壁部52の段差部53に代えて、前下がりで後上がりの勾配を有する傾斜壁66を形成したものである。これにより、副空間部58が第1吸着室46から主空間部57に向かって次第に大きくなる通路断面積で形成されている。この場合、副空間部58においてパージ用空気の流速を次第に減速することができる。また、空間室形成部材42の筒状部43の上壁部43cにおいて、傾斜壁66に対応する部分は、多孔板状に形成されており、板厚方向の通気性が確保されている。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、蒸発燃料処理装置10は、前記実施形態におけるガス通路の流通方向に並ぶ3つの吸着室を有するものに限定されるものではなく、ガス通路の直線状の流通方向に隣接する2つの吸着室46,48を有するものであればよく、その吸着室の総数は限定されない。また、車両に対する蒸発燃料処理装置10の搭載上の配置形態は適宜変更することができる。また、前記実施形態では、空間室40の主空間部57の通路断面積に対する副空間部58の通路断面積を小さくするため、副空間部58の上壁部と下壁部との間の高さ寸法を減少させたが、副空間部58の左側壁部と右側壁部との間の幅寸法を減少させてもよい。また、前記実施形態では、両吸着室46,48の吸着体50を保持するため、両フィルタ44を備えた空間室形成部材42を設けたが、両吸着室46,48の吸着体50を保持する構成、空間室形成部材42の構成、形状、配置形態等は適宜変更することができる。
10…蒸発燃料処理装置
12…ケース
17…タンクポート(チャージポート)
18…パージポート
19…大気ポート
40…空間室
42…空間室形成部材
43…筒状部
43a…板状部
43b…ピン部
44…フィルタ
46…第1吸着室
48…第2吸着室
50…吸着体
57…主空間部
58…副空間部

Claims (3)

  1. ガス通路が形成されかつガス通路の一端側に蒸発燃料ガスを導入するチャージポート、ガス通路から蒸発燃料ガスをパージするパージポート、及び、ガス通路の他端側にパージ用空気を導入する大気ポートを有し、少なくともガス通路の直線状の流通方向に隣接する2つの吸着室が形成されているケースと、
    前記各吸着室にそれぞれ充填されかつ蒸発燃料を吸着及び離脱可能な吸着体と
    を備え、
    前記2つの吸着室の間には、両吸着室を連通する空間室が形成されている蒸発燃料処理装置であって、
    前記2つの吸着室のうちの大気ポート側の吸着室を、他方の吸着室の通路断面積よりも小さい通路断面積で形成し、
    前記空間室は、前記他方の吸着室と同等の通路断面積でかつ該吸着室から大気ポート側の吸着室に向かって連続状に延びる主空間部を備え、
    前記空間室は、空間室形成部材により形成されており、
    前記空間室形成部材は、前記ケース内に嵌合する中空筒状の筒状部と、筒状部内を前後に仕切る板状部と、板状部の前後両面に突出された複数本のピン部とを有し、
    前記板状部は、通気性を有する多孔板状に形成されており、
    前記筒状部の前後両端面にフィルタを設け、
    前記フィルタは、前記ピン部によって支持されている
    ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
  2. 請求項に記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記空間室は、前記大気ポート側の吸着室から前記主空間部に向かって連続状に延びる副空間部を備え、
    前記副空間部は、前記大気ポート側の吸着室と同等の通路断面積、又は、前記大気ポート側の吸着室から前記主空間部に向かって段階的にあるいは次第に大きくなる通路断面積で形成されている
    ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
  3. 請求項1又は2に記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記空間室の主空間部の下壁部を、前記大気ポート側の吸着室の下壁部よりも低い位置に配置したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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