JP2009162183A - 内燃機関の蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射エアアシストと蒸発燃料パージの両方を簡略化した構成により実現すること。
【解決手段】エンジン１に設けられた蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１６で発生する蒸発燃料（ベーパ）をキャニスタ２２に捕集し、その捕集されたベーパを吸気管１０へパージして処理する。キャニスタ２２には、捕集されたベーパをパージするために導出するパージポート２２ｃが設けられる。吸気管１０には、燃料を噴射するインジェクタ１５が設けられる。インジェクタ１５の噴射部近傍には、噴射燃料の微粒化を促進するエアアシスト通路１９が設けられる。キャニスタ１１のパージポート１１ｃとエアアシスト通路１９との間には、パージ配管２５が接続される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに捕集し、その捕集された蒸発燃料を内燃機関の吸気管へパージして処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。

従来、この種の技術して、下記の特許文献１に記載された技術では、キャニスタに設けられたパージポートと、吸気管のスロットルボディ下流に設けられたパージポートとをパージ配管により接続し、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージ配管を通じて吸気管へパージするようになっている。一方、下記の特許文献２に記載された技術では、インジェクタの噴射部近傍に設けられたエアアシスト通路と、スロットルボディ下流に設けられたエアポートとをエアアシスト配管により接続し、その配管を通じて取り込まれる空気をエアアシスト通路を通じて噴射部近傍に流出させることで、インジェクタから噴射される燃料の微粒化を促進するようになっている。

特開２００１−３４２９２１号公報 特開２００１−６５４３３号公報

ところで、特許文献１に記載の蒸発燃料パージ技術と、特許文献２に記載のエアアシスト技術を一つの内燃機関において実施することが考えられる。しかし、この場合は、パージ配管とエアアシスト配管を別々に設けなければならなかった。また、吸気管には、パージポートとエアアシスト通路の両方を設けなければならなかった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料噴射のエアアシストと蒸発燃料パージの両方を簡略化した構成により実現することを可能とした内燃機関の蒸発燃料処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに捕集し、その捕集された蒸発燃料を内燃機関の吸気管へパージして処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、キャニスタに設けられ、捕集された蒸発燃料をパージするためにキャニスタから導出するパージポートと、吸気管に燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタの噴射部近傍に設けられたエアアシスト通路と、キャニスタのパージポートとエアアシスト通路とを接続する配管とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、内燃機関の運転時には、吸気管の負圧がエアアシスト通路、配管及びパージポートを通じてキャニスタに作用する。これにより、キャニスタに捕集された蒸発燃料が、パージポートから配管に導出され、エアアシスト通路を通じて燃料噴射部から吸気管にパージされる。また、インジェクタから燃料が噴射されるときには、エアアシスト通路を通じてパージされる蒸発燃料のパージ流により、インジェクタの噴射燃料が微粒化される。また、蒸発燃料のパージと、燃料噴射のエアアシストとを行うために別々に配管を設ける必要がない。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、キャニスタのパージポートからの蒸発燃料の流量を吸気管の負圧に応じて制御する制御弁を備え、制御弁は、ケースと、ケースに設けられた弁体と、ケースに設けられて弁体との間で蒸発燃料の流量を計量する弁座と、弁体の移動を制御する弾性体とを含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、制御弁は、ケース、弁体、弁座及び弾性体を備え、吸気管の負圧に応じて作動することで、キャニスタのパージポートからの蒸発燃料の流量を制御することができる。従って、駆動手段を設けて弁体を移動させる必要がなく、そのための制御装置も必要がない。

請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射のエアアシストと蒸発燃料パージの両方を簡略化した構成で行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、簡単な構成で蒸発燃料のパージ流量を制御することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明における内燃機関の蒸発燃料処理装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、自動車に搭載された内燃機関（エンジン）の蒸発燃料処理装置を概略図により示す。エンジン１は、レシプロタイプのものであり、シリンダブロック２に設けられたピストン３と、燃焼室４に通じる吸気ポート５及び排気ポート６と、吸気ポート５に設けられた吸気バルブ７と、排気ポート６に設けられた排気バルブ８と、燃焼室４に設けられた点火プラグ９とを備える。吸気バルブ７及び排気バルブ８は、ピストン３の上下動に連動して動弁機構（図示略）により開閉する。また、エンジン１は、吸気ポート５に接続された吸気管１０と、排気ポート６に接続された排気管１１とを備える。吸気管１０の入口には、エアクリーナ１２が設けられる。吸気管１０の途中には、スロットルバルブ１３を含むスロットルボディ１４が設けられる。吸気管１０には、吸気ポート５に燃料を噴射するインジェクタ１５が設けられる。インジェクタ１５には、燃料タンク１６の燃料が燃料ポンプ１７により吐出され、燃料配管１８を通じて供給される。インジェクタ１５は、供給された燃料を吸気ポート５へ向けて噴射する。インジェクタ１５の噴射部近傍の吸気管１０には、インジェクタ１５から噴射される燃料の微粒化を促進するためにアシストエア（ガス）を流出させるエアアシスト通路１９が設けられる。排気管１１には、排気ガスを浄化する触媒２０が設けられる。エンジン１の運転時には、吸気管１０を流れる空気とインジェクタ１５から噴射される燃料が吸気ポート５を通じて燃焼室４に吸入される。この空気と燃料の混合気が燃焼室４にて点火プラグ９により点火され、爆発することににより、ピストン３が上下動してエンジン１に動力が得られる。燃焼後の排気ガスは、排気ポート６を通じて排気管１１に導出され、触媒２０より浄化されて排出される。

蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１６で発生する蒸発燃料（ベーパ）を大気中へ放出させることなく捕集して処理するためのものである。この装置は、燃料タンク１６で発生するベーパを、ベーパ配管２１を通じて捕集するキャニスタ２２を備える。キャニスタ２２は、ベーパを吸着する活性炭を内蔵する。キャニスタ２２の底部には、大気を導入するための大気ポート２２ａが設けられる。キャニスタ２２の上部には、ベーパ配管２１に接続されるベーパポート２２ｂと、ベーパをパージするパージポート２２ｃが設けられる。ベーパ配管２１には、同配管２１におけるベーパの逆流を阻止するチェックバルブ２３と、同配管２１におけるベーパの流れを調整するロールオーババルブ２４が設けられる。キャニスタ２２のパージポート２２ｃには、パージ配管２５の一端が接続され、その配管２５の他端は噴射部近傍のエアアシスト通路１９に接続される。パージ配管２５の途中には、同配管２５におけるベーパのパージ流量を制御するためのパージ制御弁２６が設けられる。パージ制御弁２６は、電磁弁より構成される。

以上説明したこの実施形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク１６で発生したベーパは、ベーパ配管２１を通じてキャニスタ２２に捕集される。エンジン１の運転時には、燃料タンク１６の燃料が燃料ポンプ１７により吐出され、燃料配管１８を通じてインジェクタ１５へ供給され、インジェクタ１５から吸気ポート５へ向けて噴射される。

ここで、エンジン１の運転時には、パージ制御弁２６を開くことにより、吸気管１０の圧力（負圧）がエアアシスト通路１９、パージ配管２５及びパージポート２２ｃ等を通じてキャニスタ２２に作用する。これにより、キャニスタ２２に捕集されたベーパが、パージポート２２ｃからパージ配管２５に導出され、エアアシスト通路１９を通じて燃料噴射部から吸気管１０にパージされる。このとき、インジェクタ１５から噴射される燃料は、エアアシスト通路１９からパージされるベーパの流れによって微粒化が促進される。

従来は、このような噴射燃料の微粒化を促進するために、エアアシスト配管を別途設け、そのエアアシスト配管の一端をエアアシスト通路に接続し、その他端をエアクリーナに接続していた。また、従来の蒸発燃料処理装置では、キャニスタから伸びるパージ配管を、スロットルボディの近傍に接続していた。これに対し、この実施形態では、ベーパのパージと燃料噴射のエアアシストを行うために個別の配管を設ける必要がなく、パージ配管２５を設けるだけでよい。また、吸気管１０には、パージ配管２５を接続するためのポートを設ける必要がない。このため、この実施形態の蒸発燃料処理装置によれば、燃料噴射のエアアシストとベーパパージの両方を、従来よりも簡略化した構成で実現することができる。

また、この実施形態のエアアシスト通路１９の出口径は、従来のパージ配管の出口径よりも相対的に大きくなっている。このため、エアアシスト通路１９が吸気管１０を流れるブローバイガスやデポジット等により閉塞し難くなる。その意味で、エアアシスト通路１９からのベーパパージを安定して行うことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明における内燃機関の蒸発燃料処理装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図２に、この実施形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置を概略図により示す。この実施形態では、上記したパージ制御弁２６を省略する代わりに、パージ配管２５に別の制御弁３１を設けた点で第１実施形態と構成が異なる。この実施形態では、エアアシスト通路１９の入口に制御弁３１が設けられる。図３に、この制御弁３１を断面図により示す。制御弁３１は、ケース３２と、ケース３２に設けられたニードルタイプの弁体３３と、ケース３２に設けられて弁体３３との間でベーパ流量を計量する弁座３２ａと、弁体３３の移動を制御する弾性体としてのスプリング３４とを含む。弁体３３は、吸気管１０の圧力（負圧）が大きいほどスプリング３４の付勢力に抗して弁座３２ａに近づき、弁座３２ａとの隙間（開度）が小さくなるようになっている。図４に、この制御弁３１の流量特性をグラフに示す。

以上説明したこの実施形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置によれば、制御弁３１は、ケース３２、弁体３３、弁座３２ａ及びスプリング３４を備え、吸気管１０の負圧の大きさに応じて作動することで、キャニスタ２２からのベーパのパージ流量を制御することができる。従って、ベーパのパージ流量を制御するために、電気的に駆動されるパージ制御弁（電磁弁）等を設ける必要がなく、パージ制御弁のための制御装置も必要がない。このため、より簡単な構成でベーパのパージ流量を制御することができる。この実施形態のその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

例えば、前記第２実施形態では、パージ制御弁２６を省略する代わりに別の制御弁３１を設けたが、パージ制御弁と別の制御弁の両方をパージ配管に設けてもよい。

［関連の実施形態］
ここで、本発明を具体化した実施形態ではないが、上記した制御弁３１に関連した実施形態を以下に説明する。

図５に、この実施形態における内燃機関の蒸発燃料処理装置を概略図により示す。この装置は、燃料噴射のエアアシストのための構成は持たず、パージ配管２５は、インジェクタ１５の燃料噴射部近傍よりも上流の吸気管１０に接続され、その接続部分に上記した制御弁３１が設けられる。

従って、この実施形態でも、ベーパのパージ流量を制御するために、電気的に駆動されるパージ制御弁（電磁弁）等を設ける必要がなく、その制御装置も必要がない。このため、より簡単な構成でベーパのパージ流量を制御することができる。

第１実施形態に係り、内燃機関の蒸発燃料処理装置を示す概略図。 第２実施形態に係り、内燃機関の蒸発燃料処理装置を示す概略図。 第２実施形態に係り、制御弁を示す断面図。 第２実施形態に係り、制御弁の流量特性を示すグラフ。 関連の実施形態に係り、内燃機関の蒸発燃料処理装置を示す概略図。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１０ 吸気管
１５ インジェクタ
１６ 燃料タンク
１９ エアアシスト通路
２２ キャニスタ
２２ｃ パージポート
２５ パージ配管
３１ 制御弁
３２ ケース
３２ａ 弁座
３３ 弁体
３４ スプリング（弾性体）

Claims (2)

1. 燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに捕集し、その捕集された蒸発燃料を内燃機関の吸気管へパージして処理する内燃機関の蒸発燃料処理装置において、
   前記キャニスタに設けられ、捕集された蒸発燃料をパージするためにキャニスタから導出するパージポートと、
   前記吸気管に燃料を噴射するインジェクタと、
   前記インジェクタの噴射部近傍に設けられたエアアシスト通路と、
   前記キャニスタのパージポートと前記エアアシスト通路とを接続する配管と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料処理装置。
2. 前記キャニスタのパージポートからの蒸発燃料の流量を前記吸気管の負圧に応じて制御する制御弁を備え、前記制御弁は、ケースと、前記ケースに設けられた弁体と、前記ケースに設けられて前記弁体との間で蒸発燃料の流量を計量する弁座と、前記弁体の移動を制御する弾性体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料処理装置。

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