JP4142914B2

JP4142914B2 - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP4142914B2
Application number: JP2002222763A
Authority: JP
Inventors: 中村　　剛; 宗一郎賀來; 秀行松島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004060584A; US20050204924A1; CN1477303A; CN100513764C; US7097697B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、自動車の燃料タンクから蒸発した燃料を吸着して、その燃料をエンジン稼動時に燃焼させる蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクに接続されるチャージポートと、エンジンの吸気側に接続されるパージポートと、大気に導通する大気ポートがケーシングに設けられ、そのケーシングの内部に活性炭等の吸着材が充填されている。そして、吸着材充填部の大気ポート側の端部はフィルタによって隔成され、大気ポートからの導入空気に混入しているダストをそのフィルタによって捕捉するようになっている。
【０００３】
ところで、この種の蒸発燃料処理装置は、経時使用によってフィルタの目にダストが次第に詰まっていくが、この詰まりがひどい場合には、パージの際に大気ポートとパージポートの間の通気抵抗が大きくなり、吸着材の充分なパージが行えなくなる。
【０００４】
そこで、特開平１１−２００９６３号公報に開示されるもののように、大気ポート側のフィルタの断面積を吸着材充填部の断面積よりも大きくする等の工夫が為されているが、この場合も、フィルタの断面積の拡大には限界があり、大量のダストが吸入されたときには同様にフィルタの目詰まりを起こしてしまう。
【０００５】
このような問題に対処すべく蒸発燃料処理装置として、従来、特開２００１−３１７４１８号公報や同２００１−３２３８４６号公報に記載されるようなものが案出されている。
【０００６】
この蒸発燃料処理装置は、フィルタの下面側から外気を吸い入れる通路構造とし、フィルタに付着したダストを重力とエンジン振動等によって落下させ、除去するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の蒸発燃料処理装置の場合、装置を車両に搭載するうえでフィルタの外気吸い込み面を鉛直下方に向けなければならず、フィルタが横向きや斜めになるような搭載姿勢になるときには、充分なダスト除去効果を得ることができない。尚、上記従来の蒸発燃料処理装置は、大気ポートからフィルタに連なる通路が屈曲しているため、大気ポートから導入された外気が通路内で向きを変えるときに、外気に混入しているダストが通路内に付着して除去されるように考えられるが、屈曲部のある通路部分は断面積が小さく流速が速いため、充分なダスト除去効果は期待することができない。
【０００８】
また、上記従来の装置の場合、大気ポートに連なる通路はフィルタの外周の偏った位置においてフィルタの下面側の空間部に連通しているため、大気ポートから吸い込まれたダストがフィルタの下面の一部に集中し、フィルタに部分的な目詰まりを起こすことも懸念される。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、装置の搭載姿勢の影響等を受けることなく、経時使用によるフィルタの目詰まりを確実に防止できるようにして、装置性能を長期に亙って安定して維持することのできる蒸発燃料処理装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、ケーシングに、燃料タンクに接続されるチャージポートと、エンジンの吸気部に接続されるパージポートと、大気に導通する大気ポートが設けられ、そのケーシングの内部に吸着材が充填されると共に、吸着材と大気ポートの間に、外気に混入しているダストを捕捉するためのフィルタが設けられている蒸発燃料処理装置において、ケーシングの一部に一端が大気ポートとして外部に開口する円筒状のボス部をフィルタ側に向けて窪ませて設け、ボス部の周壁に気体流通用の窓を開口形成するとともに、ボス部の他端に当該ボス部の軸方向に直交するバッフルプレートを設け、さらにそのバッフルプレートの全周域に環状空間を形成する筒状壁を設けるようにした。
【００１１】
この発明の場合、大気ポートから流れ込んだ外気はバッフルプレートに当って略放射方向に向きを変え、このとき容積の大きい環状空間で充分に減速されつつ筒状壁の内面に当り、その後にフィルタ部分に吸入される。外気に混入している主なダストは、その外気がバッフルプレートで向きを変え、環状空間で減速されながら筒状壁の内面に接触するときに気体中から分離され除去される。
【００１２】
前記フィルタは、直列配置したメインフィルタとプレフィルタによって構成し、大気ポート側のプレフィルタの有効断面積を吸着材側のメインフィルタと同じまたは大きく設定することが好ましい。この場合、大気ポートからの外気吸い込み時に前流側にあってダストがより多く付着する可能性のあるプレフィルタの有効断面積をメインフィルタの有効断面積よりも小さくならないようにしているため、
二重のフィルタ構造としたことによるダストの捕集効率の向上を実現しつつも、プレフィルタの早期の目詰まりによる装置寿命の低下を回避することができる。
【００１３】
また、前記フィルタは、直列配置したメインフィルタとプレフィルタによって構成し、大気ポート側のプレフィルタの目の粗さを吸着材側のメインフィルタよりも粗く設定することが望ましい。この場合、大気ポートからの外気の吸い込み時に前流側にあるプレフィルタの目を粗くして、径の大きいダストはプレフィルタで、径の小さいダストはメインフィルタで夫々分担して捕捉できるようにしたため、ダストによって一方のフィルタが早期に目詰まりする不具合を無くして装置寿命を延ばすことができる。
【００１４】
また、さらに前記メインフィルタとプレフィルタの間の空間部に連なるダスト滞留室を設けるようにしても良い。この場合、プレフィルタを通過したダストの一部は落下、若しくは、壁に付着する等してダスト滞留室内に保持されるため、メインフィルタに吸い込まれるダストをより少なくすることができる。
【００１５】
さらに、前記ダスト滞留室内にはフィンを設けることが望ましい。この場合、ダスト滞留室内に入り込んだ外気がフィンに当たり、その外気中のダストが落下、若しくは、付着し易くなるため、メインフィルタの前側部分でより効率良くダストを除去することができる。
【００１６】
また、前記メインフィルタとプレフィルタは、相互の中心軸がオフセットするように配置するようにしても良い。この場合、プレフィルタを通り抜けた外気は直線的にメインフィルタに吸い込まれにくくなるため、プレフィルタを通り抜けたダストはメインフィルタに吸い寄せられる前に両フィルタ間の周壁等のフィルタ以外の部材に接触し除去され易くなる。したがって、ダストがメインフィルタに付着される可能性はより低くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１，図２は、この出願の発明の第１の実施形態を示すものである。図１において、１は、樹脂材料によって形成された蒸発燃料処理装置のケーシングであり、そのケーシング１の一端側には、燃料タンクに接続されるチャージポート２と、エンジンの吸気部に接続されるパージポート３と、大気に連通する大気ポート４が設けられている。また、ケーシング１内は、チャージポート２及びパージポート３に連通する第１充填室５と、大気ポート４に連通する第２充填室６とに隔成され、両充填室５，６のポート２，３，４と逆側の端部相互が接続路７によって連通している。第２充填室６は第１充填室５よりも小断面に形成され、第１充填室５の断面積のほぼ２分の１程度の断面積となっている。
【００１９】
第１充填室５のチャージポート２とパージポート３に臨む位置には夫々フィルタ８ａ，８ｂが配置されており、第１充填室の接続路７側の端部は多孔板９に支持されたフィルタ１０が配置されている。多孔板９は第１充填室５の内壁に摺動自在に嵌合されると共に、スプリング１１によってポート２，３方向に付勢されている。そして、フィルタ８ａ，８ｂとフィルタ１０の間には吸着材である活性炭１２が充填されている。
【００２０】
一方、第２充填室６の大気ポート４側の端部には後述する吸着材カートリッジ１３が装填されており、第２充填室６の接続路７側の端部には第１充填室５と同様に多孔板１４に支持されたフィルタ１５が配置されている。多孔板１４はスプリング１６によって大気ポート４方向に付勢されている。そして、吸着材カートリッジ１３とフィルタ１５の間には活性炭１２が充填され、吸着材カートリッジ１３の内部にも同様に活性炭１２が充填されている。
【００２１】
吸着材カートリッジ１３は、内部に活性炭１２を充填した筒状のカートリッジ本体部１７と、このカートリッジ本体部１７の大気ポート４側とそれと逆側の端部に夫々外向きに延設された第１フランジ１８及び第２フランジ１９と、カートリッジ本体部１７の大気ポート４側の端部に軸方向に沿って延設された筒部２０と、を備えている。ケーシング１の大気ポート形成部には、第２充填室６の内壁に対して段差状に窄まった筒状壁２１が形成されており、この筒状壁２１の段差部分に吸着材カートリッジ１３の第１フランジ１８が当接されると共に、筒状壁２１の内側に同カートリッジ１３の筒部２０が挿入されるようになっている。筒部２０の外周面にはシール部材２９が被着され、そのシール部材２９によって筒部２０と筒状壁２１の間が密閉されるようになっている。
【００２２】
カートリッジ本体部１７の第１フランジ１８側の内側端部には、筒部２０を通して大気ポート４側に臨むフィルタ２２が取り付けられ、同本体部１７の第２フランジ１９側の端部にはフィルタ２３，２４が取り付けられ、フィルタ２２，２４の間に前述の活性炭１２が充填されている。尚、フィルタ２３は第２フランジ１９の外側面に溶着され、吸着材カートリッジ１３の外側の活性炭１２を堰き止め保持するように機能する。
【００２３】
ここで、図１，図２に示すように、ケーシング１の大気ポート４の形成されている端面には、大気ポート４部分から筒状壁２１内に窪むように配管接合用のボス部２５が形成され、そのボス部２５の先端側には、全体が円筒形状を成すように複数のフレーム２６が延設され、そのフレーム２６，２６間の開口部が気体流通用の窓２６ｂとして機能するようになっている。これらのフレーム２６には、ボス部２５の軸方向に直交するようにバッフルプレート２７が一体に形成され、ボス部２５に沿って流れ込んだ外気がこのバッフルプレート２７に当たり、フレーム２６，２６の窓２６ｂを通って略放射方向（半径方向）に流れるようになっている。そして、このバッフルプレート２７の周域には筒状壁２１によって環状空間２８が形成されているため、バッフルプレート２７に当たって略放射方向に流れを変えた外気は、容積の大きいこの環状空間２８を通ってフィルタ２２部分に吸い入れられる。
【００２４】
この蒸発燃料処理装置は以上のような構成であるため、停車時等に燃料タンクから発生した蒸発燃料はチャージポート２を介してケーシング１内に導入され、このとき、蒸発燃料の燃料成分は活性炭１２によって吸着され、残余の空気は大気ポート４を通って大気中に放出される。
【００２５】
エンジンの稼動時には、大気ポート４からケーシング１内に入った外気が活性炭１２部分を通過してパージポート３からエンジン内に吸入されるが、このとき活性炭１２に吸着されていた燃料成分が外気によってパージされ、外気と共にエンジン内に導入されてエンジンの内部において燃焼に利用される。
【００２６】
ここで、上述のエンジン稼動時には、大気ポート４に吸い入れられた外気はボス部２５に沿って流れ込んだ後にバッフルプレート２７に当たって略放射方向に向きを変え、さらに周域の環状空間２８部分で充分に減速されつつ筒状壁２１を含む周域に壁に衝突した後に吸着材カートリッジ１３のフィルタ２２部分に吸い込まれる。したがって、このとき外気に混入しているダストは外気と共に充分に減速されてバッフルプレート２７の周域で壁に衝突するため、その多くは壁に当たって落下し、或いは、その壁の内面に付着する。
【００２７】
吸着材カートリッジ１３のフィルタ２２部分にはこうして多くのダストを除去された外気が吸い入れられるため、そのフィルタ２２部分に吸い入れられるダストの数は大幅に減少する。したがって、この蒸発燃料処理装置においては、経時使用によってもフィルタ２２に目詰まりが生じることがなく、長期に亙って所期のパージ性能を維持することが可能である。しかも、前述のバッフルプレート２７と、その周域の環状空間２８及び筒状壁２１によるダスト除去効果は重力の作用方向の影響を大きく受けるものではないため、その効果は装置の搭載姿勢に関係なく安定して得ることができる。また、大気ポート４から吸い入れられた大気は、バッフルプレート２７で略放射状に流れを変えてからフィルタ２２のほぼ全面で均等に吸い込まれるため、フィルタ２２の一部に部分的な目詰まりが生じる不具合も起こらない。
【００２８】
つづいて、この出願の発明のその他の実施形態について説明する。
【００２９】
図３〜図６は、第２の実施形態を示すものである。この実施形態の蒸発燃料処理装置は、吸着材カートリッジ１１３の構造のみが第１の実施形態と異なり、他の部分は同様となっている。尚、後に説明する第３の実施形態も含め、以下では第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付すものとする。
【００３０】
この実施形態の装置においては、吸着材カートリッジ１１３の筒部１２０の略中間位置の内側に、カートリッジ本体部１７の前端側のフィルタ２２（以下では、「メインフィルタ２２」と呼ぶ。）とは別にプレフィルタ３０が取り付けられており、筒部１２０の略中間位置の外側には、外向きに延設された第１フランジ１８が設けられている。前記プレフィルタ３０は、フィルタの目がメインフィルタ２２よりも粗く形成されると共に、ダストを捕捉するための有効断面積がメインフィルタ２２よりも大きく設定されている。
【００３１】
また、吸着材カートリッジ１１３の筒部１２０は、メインフィルタ２２の設置位置よりも後方側まで延出し、カートリッジ本体部１７の外周側に袋構造となって連結されている。このメインフィルタ２２の外周側に配置された袋構造部はメインフィルタ２２とプレフィルタ３０の間の空間部に連なるダスト滞留室３５を構成している。
【００３２】
吸着材カートリッジ１１３の筒部１２０は、図５，図６に示すように両端に円弧面を有する長孔状に形成されているが、その内部には筒部１２０の軸方向に沿う複数のフィン３６が配置されている。これらのフィン３６は、メインフィルタ２２に臨む中央の開口部３７の付近では、その開口部中心を中心として放射状に配置され、両端の円弧壁付近ではその円弧面の法線方向に沿うよう配置されている。この円弧壁付近に配置されるフィン３６はダスト滞留室３５の底壁まで延出している。
【００３３】
この実施形態の装置は、基本的に第１の実施形態と同様の機能を有するが、メインフィルタ２２よりも大気ポート４側に筒部１２０内の空間部を介してプレフィルタ３０が配置されているため、エンジン稼動時に大気ポート４を通して吸い込まれるダストを２段階のフィルタ３０，２２で捕捉することができる。そして、このとき前流側に位置されるプレフィルタ３０は、メインフィルタ２２に比較して目が粗く、しかも、有効断面積が大きく設定されているため、径の大きいダストをプレフィルタ３０で捕捉し、それよりも径の小さいダストをメインフィルタ２２で捕捉することで、各フィルタ３０，２２に付着するダストを分散させることができる。このため、この実施形態の装置においては、一方のフィルタ３０または２２に偏ってダストが目詰まりすることがなく、装置の性能をより長期に亙って安定維持することが可能である。尚、この実施形態においては、プレフィルタ３０の目の粗さをメインフィルタ２２よりも粗くしたものを説明したが、メインフィルタ２２と略同じ目の粗さのものでも実施することができる。
【００３４】
さらに、この実施形態の装置においては、メインフィルタ２２とプレフィルタ３０の間の空間部に連なるようにメインフィルタ２２の外周側にダスト滞留室３５が形成されているため、エンジン稼動時にプレフィルタ３０を通り抜けたダストの多くをメインフィルタ２２に付着させることなく、その滞留室３５内に留めておくことができる。特に、ダスト滞留室３５はメインフィルタ２２の設置面に対して凹状に窪んでいるため、プレフィルタ３０を通り抜けて筒部１２０の内周面に沿って流れ込んだ外気の吹き溜まり部となる。したがって、ダスト滞留室３５内に落下したダストは吸気の勢いでメインフィルタ２２に吸い込まれることなく、確実にその内部に留め置かれる。
【００３５】
また、この実施形態の装置の場合、筒部１２０の内周面に略直交するように複数のフィン３６が設けられているため、筒部１２０の内面に沿って旋回しながら流れ込んだ外気がそのフィン３６に略直角に衝突する。このため、このフィン３６に外気が衝突する際に外気の流れが減速され、外気中に混入しているダストがこの時そのフィン３６に付着し、或いは、落下して除去され易くなる。さらに、この実施形態においては、メインフィルタ２２の前方側の開口部３７の付近に、同様に複数のフィン３６が放射状に配置されているため、この部分のフィン３６によっても同様の効果を得ることができる。また、上記の各フィン３６は肉薄の樹脂によって形成された吸着材カートリッジ１１３の壁の強度を高めるための補強用リブとして機能すると共に、メインフィルタ２２のカートリッジ本体部１７側の撓みを規制する規制部としても機能する。尚、この実施形態の場合、ケーシング１の大気ポート４部分から延出するフレーム２６の先端部２６ａ（図２参照。）は、プレフィルタ３０の大気ポート４側の撓みを規制する規制部として機能する。
【００３６】
図７，図８に示す第３の実施形態は、第２の実施形態をさらに改良したものでり、メインフィルタ２２とプレフィルタ３０の配置関係が第２の実施形態のものに対して変更されている。尚、プレフィルタ３０がメインフィルタ２２に対してフィルタの目が粗く、または略同じで、かつ、有効断面積が大きく設定されている点等は、第２の実施形態のものと同様である。
【００３７】
具体的には、吸着材カートリッジ２１３の円筒状のカートリッジ本体部１７が略長方形状の第１，第２フランジ１８，１９の長辺の一方側に編寄して配置形成され、その結果として、メインフィルタ２２の中心軸ｏ’が筒部１２０とプレフィルタ３０の中心軸ｏに対してオフセットされている。そして、上記のカートリッジ本体部１７の編寄に伴い、ダスト滞留室３５も片側の容積が大きく、しかも、その容積の大きい側がプレフィルタ３０に対して大きくオーバーラップするようになっている。
【００３８】
したがって、この実施形態の装置の場合、メインフィルタ２２の中心軸ｏ’とプレフィルタ３０の中心軸ｏが相互にオフセットしているため、プレフィルタ３０を通り抜けたダストが直線的にメインフィルタ２２に吸い込まれにくくなり、メインフィルタ２２以外の壁面やフィン３６に衝突して、落下し、或いは、付着する可能性がより高くなり、メインフィルタ２２の目詰まりをより確実に防止することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この出願の発明は、大気ポートから流れ込んだ外気の流れをバッフルプレートによって略放射方向に変え、その流れの変わった外気を容積の大きい環状空間で充分に減速しつつ筒状壁の内面に当てることができるため、大気に混入している主なダストをフィルタに吸い込まれる前段階で確実に分離除去することができる。また、この出願の発明の場合、大気ポートから流れ込んだ外気はバッフルプレートに当って略放射方向に拡散してからフィルタに吸い込まれるため、フィルタのほぼ全域で均一に外気の吸い込みが行われ、フィルタにダストの部分的な目詰まりが生じにくくなる。したがって、この出願の発明によれば、装置の搭載姿勢等に関係なくフィルタの目詰まりを確実に防止し、装置性能を長期に亙って安定的に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す装置全体の断面図。
【図２】同実施形態を示す部分破断斜視図。
【図３】この出願の発明の第２の実施形態を示す装置全体の断面図。
【図４】同実施形態を示す図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態を示す吸着材カートリッジの正面図。
【図６】同実施形態を示す吸着材カートリッジの分解斜視図。
【図７】この出願の第２の実施形態を示す吸着材カートリッジの断面図。
【図８】同実施形態を示す吸着材カートリッジの正面図。
【符号の説明】
１…ケーシング
２…チャージポート
３…パージポート
４…大気ポート
１２…活性炭（吸着材）
２１…筒状壁
２２…フィルタ（メインフィルタ）
２５…ボス部
２６ｂ…窓
２７…バッフルプレート
２８…環状空間
３０…プレフィルタ
３５…ダスト滞留室
３６…フィン

Claims

ケーシングに、燃料タンクに接続されるチャージポートと、エンジンの吸気部に接続されるパージポートと、大気に導通する大気ポートが設けられ、そのケーシングの内部に吸着材が充填されると共に、吸着材と大気ポートの間に、外気に混入しているダストを捕捉するためのフィルタが設けられている蒸発燃料処理装置において、
ケーシングの一部に一端が大気ポートとして外部に開口する円筒状のボス部をフィルタ側に向けて窪ませて設け、
ボス部の周壁に気体流通用の窓を開口形成するとともに、
ボス部の他端に当該ボス部の軸方向に直交するバッフルプレートを設け、
さらにそのバッフルプレートの全周域に環状空間を形成する筒状壁を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
前記フィルタを、直列配置したメインフィルタとプレフィルタによって構成し、大気ポート側のプレフィルタの有効断面積を吸着材側のメインフィルタと同じまたは大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
前記フィルタを、直列配置したメインフィルタとプレフィルタによって構成し、大気ポート側のプレフィルタの目の粗さを吸着材側のメインフィルタよりも粗く設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置。
前記メインフィルタとプレフィルタの間の空間部に連なるダスト滞留室を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の蒸発燃料処理装置。
前記ダスト滞留室にフィンを設けたことを特徴とする請求項４に記載の蒸発燃料処理装置。
前記メインフィルタとプレフィルタを、相互の中心軸がオフセットするように配置したことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。