JP4710799B2

JP4710799B2 - 蒸発燃料処理装置

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Publication number: JP4710799B2
Application number: JP2006298936A
Authority: JP
Inventors: 克之木戸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: JP2008115740A

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関する。

燃料タンク等で発生した蒸発燃料を処理するための蒸発燃料処理装置では、給油時に発生する蒸発燃料と、運転時等の非給油時（以下、適宜「運転時」と総称する）に発生する蒸発燃料の双方を適切に処理することが好ましい。たとえば特許文献１には、非給油時に作動するエバポ用キャニスタと並列して、給油時に作動する低通気抵抗の給油用キャニスタを設けた構成が記載されている。

ところで、実際に蒸発燃料を処理する場合には、これらのキャニスタ部の性能をさらに高め、かつ小型の構造とすることが望まれる。
特許３３１９１０８号公報

本発明は上記事実を考慮し、給油時及び運転時の双方で蒸発燃料の処理性能を向上させ、且つ小型の構造にできる蒸発燃料処理装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、燃料タンクへの給油時に燃料タンクで発生した蒸発燃料が吸着される給油時用キャニスタ部と、前記給油時用キャニスタ部と並列で配置され、少なくとも車両運転時を含む燃料タンクへの非給油時に燃料タンクで発生した蒸発燃料が吸着される運転時用キャニスタ部と、前記給油時用キャニスタ部と前記運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられ給油時用キャニスタ部及び運転時用キャニスタ部から大気への蒸発燃料の吹き抜けを防止する吹き抜け防止部と、前記吹き抜け防止部と前記給油時用キャニスタ部とを連通する第一連通配管と、前記吹き抜け防止部と前記運転時用キャニスタ部とを連通する第二連通配管と、を有し、前記第一連通配管の通気抵抗が、前記第二連通配管の通気抵抗よりも大きくされていることを特徴とする。

したがって、この蒸発燃料処理装置では、燃料タンクへの給油時に発生した蒸発燃料は給油時用キャニスタで吸着し、非給油時に発生した蒸発燃料は運転時用キャニスタで吸着する。給油時用キャニスタと運転時用キャニスタとをそれぞれ、給油時と非給油時に応じて、最適な吸着能力に設定することで、蒸発燃料処理装置全体として、給油時、非給油時の双方で最適な吸着性能が得られる。

しかも、この蒸発燃料処理装置では、吹き抜け防止部によって、給油時用キャニスタ部及び運転時用キャニスタ部から大気への蒸発燃料の吹き抜けが防止されるので、これによっても、蒸発燃料処理装置全体として、高い処理能力が得られる。

吹き抜け防止部は、給油時用キャニスタ部と運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられているので、これらに別々に吹き抜け防止部を設けた構成と比較して、小型の構造とすることができる。

加えて、本発明は、前記吹き抜け防止部と前記給油時用キャニスタ部とを連通する第一連通配管と、前記吹き抜け防止部と前記運転時用キャニスタ部とを連通する第二連通配管と、を有し、前記第一連通配管の通気抵抗が、前記第二連通配管の通気抵抗よりも大きくされている。

これにより、吹き抜け防止部の蒸発燃料は、給油時用キャニスタ部よりも運転時用キャニスタ部に相対的に多く戻るようになる。したがって、たとえば、給油時用キャニスタ部の容量を、給油時に想定される蒸発燃料発生量を吸着可能な範囲で小さく設定した構成であっても、この給油時用キャニスタ部に過分に蒸発燃料が戻ってしまうことを防止できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記運転時用キャニスタ部と前記吹き抜け防止部とが隣接して配置されていることを特徴とする。

これにより、給油時用キャニスタ部は相対的に吹き抜け防止部から離れた位置に配置されることとなり、吹き抜け防止部から給油時用キャニスタ部への蒸発燃料の戻りを防止できるようになる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記給油時用キャニスタ部と前記運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられパージによって発生された蒸発燃料が通過するパージバッファ部を有することを特徴とする。

この蒸発燃料処理装置では、パージバッファ部を有しているので、燃料タンクから送られた蒸発燃料が給油時用キャニスタ又は運転時用キャニスタを介することなく直接エンジンに供給されてしまうことがなく、蒸発燃料処理装置として高い処理能力が得られる。

パージバッファ部は、給油時用キャニスタ部と前記運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられているので、これらに別々にパージバッファ部を設けた構成と比較して、小型の構造とすることができる。

本発明は上記構成としたので、給油時及び運転時の双方で蒸発燃料の処理性能を向上させ、且つ小型の構造にできる。

図１には、本発明の第一実施形態の蒸発燃料処理装置１２が示されている。この蒸発燃料処理装置１２は、第一ハウジング１４と第二ハウジング１６の２つのハウジングを有している。

第一ハウジング１４の内部には、不織布などで構成されたフィルタ膜１８Ａ、１８Ｂが、一端壁１４Ａ及び他端壁１４Ｂのそれぞれに対して平行に備えられている。また、第二ハウジング１６の内部にも、一端壁１６Ａ及び他端壁１６Ｂのそれぞれに対して平行に、不織布などで構成されたフィルタ膜２０Ａ、２０Ｂが備えられている。

第一ハウジング１４内には隔壁２２が設けられており、この隔壁２２と２枚のフィルタ膜１８Ａ、１８Ｂとで区画された一方の空間（第二ハウジング１６に近いほうの空間）には、たとえば粒状の活性炭で構成された吸着体２４が充填されて、ＯＲＶＲキャニスタ部２６とされている。また、区画された他方の空間（第二ハウジング１６から遠いほうの空間）には、たとえば、活性炭をバインダと練り合わせて形成した吸着体２８が充填されて、吹き抜け防止部３０が構成されている。

ここで、吸着体２４は、吸着体２８と比較して、蒸発燃料を吸着する能力がより高くなるように設定されている。また、吸着体２８は、吸着体２４と比較して、吸着した蒸発燃料を放出する能力がより高くなるように設定されている。さらに、吸着体２８は吸着体２４と比較して、気体が通過するときの抵抗（通気抵抗）がより小さくなるように設定されている。

なお、他端壁１４Ｂとフィルタ膜１８Ｂの間は、ＯＲＶＲキャニスタ部２６と吹き抜け防止部３０とを連通する連通部３２とされている。

第二ハウジング１６内には、たとえばＯＲＶＲキャニスタ部２６と略同様の粒状の活性炭で構成された吸着体３４が充填されて、エバポキャニスタ部３６とされている。また、第二ハウジング１６内には、一端壁１６Ａからフィルタ膜２０Ａを貫通し、さらにエバポキャニスタ部３６の内方に延出された隔壁３８が設けられており、この隔壁３８によって、吸着体３４が部分的に２つの領域（図１では上下の領域）に区画されている。そして、区画された吸着体３４のうち第一ハウジング１４に遠い方の領域の吸着体３４Ｐと隔壁３８とによって、パージバッファ部４２が構成されている。

第一ハウジング１４の一端壁１４Ａと、第二ハウジング１６の一端壁１６Ａには、ＯＲＶＲキャニスタ部２６及びエバポキャニスタ部３６のそれぞれに対応する位置に、蒸発燃料導入ポート４４、４６が備えられている。蒸発燃料導入ポート４４、４６には、図示しない燃料タンクと連通された蒸発燃料導入配管４８が分岐されてそれぞれ接続されている。蒸発燃料導入配管４８の分岐部分にはベーパ切替弁５０が設けられており、燃料タンクで発生した蒸発燃料を、ＯＲＶＲキャニスタ部２６とエバポキャニスタ部３６のいずれか一方に選択的に送るようになっている。

また、第一ハウジング１４の一端壁１４Ａには、吹き抜け防止部３０に対応して大気連通ポート５２が備えられ、大気連通配管５４が接続されて、大気開放されている。

第二ハウジング１６の他端壁１６Ｂと第一ハウジング１４の他端壁１４Ｂの間には連通配管５６が設けられており、その内部が、エバポキャニスタ部３６と吹き抜け防止部３０とを連通する連通部５８とされている。ここで、連通部３２の通気抵抗が連通部５８の通気抵抗よりも大きくなるように、それぞれの形状等が設定されている。

また、第一ハウジング１４と第二ハウジング１６とは、それぞれの一端壁１４Ａ、１６Ａの近傍において連通配管６０が設けられており、ＯＲＶＲキャニスタ部２６とエバポキャニスタ部３６とが連通部６１によって連通されている。連通部６１にはパージ切替弁６２が設けられており、ＯＲＶＲキャニスタ部２６からエバポキャニスタ部３６へのベーパの移動を許容又は阻止するようになっている。

第二ハウジング１６の一端壁１６Ａには、パージバッファ部４２に対応して、排出ポート６４が備えられている。排出ポート６４には、図示しないエンジンの給気系に至るパージ排出配管６６が接続されている。

なお、ベーパ切替弁５０及びパージ切替弁６２は、たとえば燃料タンクの給油時を検出する給油時センサから送られる情報に基づいて、図示しない制御回路により制御されるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

燃料タンクへの給油時には、ベーパ切替弁５０は、蒸発燃料をＯＲＶＲキャニスタ部２６には送るがエバポキャニスタ部３６には送らないように、図示しない制御回路で制御される。蒸発燃料はＯＲＶＲキャニスタ部２６の吸着体２４で吸着されるが、さらに蒸発燃料は、連通部３２を経て吹き抜け防止部３０にも流れるので、吸着体２８によっても蒸発燃料が吸着される。

これに対し、運転時には、ベーパ切替弁５０は、蒸発燃料をエバポキャニスタ部３６には送るがＯＲＶＲキャニスタ部２６には送らないように、図示しない制御回路で制御される。蒸発燃料はエバポキャニスタ部３６の吸着体３４で吸着されるが、さらに蒸発燃料は、連通部５８を経て吹き抜け防止部３０にも流れるので、給油時と同様に吸着体２８によっても蒸発燃料が吸着される。

以上の説明から分かるように、本実施形態では、給油時と運転時とで、蒸発燃料を吸着するキャニスタ部を別々に分けておくことで、それぞれの場合に最適な吸着性能を有するキャニスタ部とすることができる。すなわち、ＯＲＶＲキャニスタ部２６の通気抵抗は小さくして、給油時に短時間で大量に発生する蒸発燃料を確実に吸着可能とし、エバポキャニスタ部３６の通気抵抗は大きくして、運転時等に長時間にわたって発生する蒸発燃料を、より少ない吸着体３４の量で吸着可能とすることができる。

パージ時には、大気連通配管５４を通じて流入した空気によって、吹き抜け防止部３０がパージされる。このとき、パージ切替弁６２を開くと、さらに、ＯＲＶＲキャニスタ部２６及びエバポキャニスタ部３６がパージされる。また、パージ切替弁６２を閉じると、エバポキャニスタ部３６が優先して（実質的にはエバポキャニスタ部３６のみが）パージされる。

特に、ＯＲＶＲキャニスタ部２６は、１回の給油から次回の給油までにパージが完了していればよいが、エバポキャニスタ部３６には運転時に常に蒸発燃料が吸着されるので、このエバポキャニスタ部３６のパージを優先して行う必要がある。本実施形態では、パージ切替弁６２を設けたことで、エバポキャニスタ部３６に対する優先的なパージが可能になっている。たとえば、エバポキャニスタ部３６の通気抵抗がＯＲＶＲキャニスタ部２６の通気抵抗より大きくても、エバポキャニスタ部３６をＯＲＶＲキャニスタ部２６よりも優先してパージできる。

パージ時にＯＲＶＲキャニスタ部２６及びエバポキャニスタ部３６で生じた蒸発燃料は、いずれもパージバッファ部４２を経て図示しないエンジンへと送られる。また、パージバッファ部４２が設けられており、燃料タンクから送られた蒸発燃料は、エバポキャニスタ部３６においてこのパージバッファ部４２を通過するので、エンジンに直接供給されることは無い。結果として、蒸発燃料処理装置１２における蒸発燃料の処理能力が高くなっている。

また、パージ後等（たとえば車両停車時）には、ＯＲＶＲキャニスタ部２６やエバポキャニスタ部３６から蒸発燃料が拡散しようとすることがあるが、吹き抜け防止部３０によってこの拡散が阻止され、蒸発燃料の大気中への放出も防止される。これによっても、蒸発燃料処理装置１２における蒸発燃料の処理能力が高くなっている。

そして、本実施形態では、吹き抜け防止部３０を、ＯＲＶＲキャニスタ部２６及びエバポキャニスタ部３６の双方に共通化して設けている。したがって、このような吹き抜け防止部を、ＯＲＶＲキャニスタ部２６とエバポキャニスタ部３６のそれぞれに対応して別々に設けた構成と比較して、部品点数が少なくて済むと共に、スペース効率も高くなる。

同様に、本実施形態では、パージバッファ部４２についても、ＯＲＶＲキャニスタ部２６及びエバポキャニスタ部３６の双方に共通化して設けている。したがって、このようなパージバッファ部を、ＯＲＶＲキャニスタ部２６とエバポキャニスタ部３６のそれぞれに対応して別々に設けた構成と比較して、部品点数が少なくて済むと共に、スペース効率も高くなる。

図２には、本発明の第二実施形態の蒸発燃料処理装置８２が示されている。第二実施形態において、第一実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第二実施形態では、第一実施形態と異なり、一つのハウジング８４内に、一端壁８４Ａと平行なフィルタ膜８５Ａと、他端壁８４Ｂと平行なフィルタ膜８５Ｂとが設けられている。さらにハウジング８４内に、フィルタ膜８５Ａ、８５Ｂと垂直で、互いに平行な２枚の隔壁８７、８９が設けられている。そして、フィルタ膜８５Ａ、８５Ｂと隔壁８７、８９とによって、ハウジング８４内に吹き抜け防止部３０、エバポキャニスタ部３６及びＯＲＶＲキャニスタ部２６が構成されて、これらが一体的にモジュール化されている。また、特に第二実施形態では、吹き抜け防止部３０に隣接して、エバポキャニスタ部３６が配置されており、連通部３２が連通部５８よりも長くなるため、通気抵抗が大きくなる。

このように、第二実施形態では、連通部３２の通気抵抗を、連通部５８の通気抵抗よりも大きくしており、吹き抜け防止部３０で発生した蒸発燃料の戻りが生じても、この蒸発燃料は、ＯＲＶＲキャニスタ部２６ではなくエバポキャニスタ部３６に多く戻る。したがって、ＯＲＶＲキャニスタ部２６の容量を、蒸発燃料を吸着可能な範囲で小さく設定した構成において、ＯＲＶＲキャニスタ部２６への過分な蒸発燃料の戻りを防止できることとなる。

なお、第二実施形態ではこのように、吹き抜け防止部３０からＯＲＶＲキャニスタ部２６への蒸発燃料の戻りをより効果的に防止できるが、エバポキャニスタ部３６はＯＲＶＲキャニスタ部２６よりも優先的にパージされるので、エバポキャニスタ部３６に多くの蒸発燃料の戻りが発生しても不都合は生じない。

また、第二実施形態では、吹き抜け防止部３０、エバポキャニスタ部３６及びＯＲＶＲキャニスタ部２６を一体的にモジュール化したので、たとえば第一実施形態と比較して、より小型の構成とすることができる。逆に、第一実施形態のように２つのハウジングを有する構成では、それぞれのハウジングを所望の位置に配置できるので、結果として第二実施形態よりも配置の自由度を高めることが可能になる。

上記では、エバポキャニスタ部３６をＯＲＶＲキャニスタ部２６よりも優先的にパージするためにパージ切替弁６２を備えた構成を挙げたが、エバポキャニスタ部３６を優先的にパージするための手段は、これに限定されず、たとえば以下の第三実施形態の蒸発燃料処理装置９１や、第四実施形態の蒸発燃料処理装置９３を挙げることができる。なお、以下の第三実施形態及び第四実施形態においても、第一実施形態と同一の構成要素、部材等には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図３に示す第三実施形態の蒸発燃料処理装置９１のように、パージ切替弁６２に代えて、可変絞りオリフィス９２を設けてもよい。この構成では、可変絞りオリフィス９２の絞り量を調整することで（完全に閉じる場合も含む）、エバポキャニスタ部３６をＯＲＶＲキャニスタ部２６よりも優先的にパージすることが可能となる。

また、図４に示す第四実施形態の蒸発燃料処理装置９３のように、第二ハウジング１６内の隔壁３８とフィルタ膜２０Ａとで区画された一方の領域（第一ハウジング１４に近いほうの領域）に、あらたにフィルタ９４又は活性炭９６を配置して、この部分での局所的な通気抵抗を高めた構成でもよい。この構成では、パージ切替弁６２や可変絞りオリフィス９２は不要となるので、低コストとなる。

なお、パージ切替弁６２に代えて、可変絞りオリフィス９２やフィルタ９４又は活性炭９６を配置した例は、図３及び図４では第一実施形態と略同一の構成を基にしたが、第二実施形態の構成を基にこれらを適用することも可能である。
さらに、第二実施形態のように、連通部３２の通気抵抗を連通部５８の通気抵抗よりも大きくする構成を、第一実施形態や、第三実施形態、第四実施形態に適用してもよい。たとえば第一実施形態において、連通部５８を構成している連通配管５６をより太くすることで、連通部５８の通気抵抗を小さくし、相対的に連通部３２の通気抵抗が大きくなるようにすればよい。

本発明の第一実施形態の蒸発燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第二実施形態の蒸発燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第三実施形態の蒸発燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第四実施形態の蒸発燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１２蒸発燃料処理装置
１４第一ハウジング
１４Ａ一端壁
１４Ｂ他端壁
１６第二ハウジング
１６Ａ一端壁
１６Ｂ他端壁
１８Ａ、１８Ｂフィルタ膜
２０Ａ、２０Ｂフィルタ膜
２２隔壁
２４吸着体
２６ＯＲＶＲキャニスタ部（給油時用キャニスタ部）
２８吸着体
３０吹き抜け防止部
３２連通部（第一連通手段）
３４吸着体
３６エバポキャニスタ部（運転時用キャニスタ部）
３８隔壁
４２パージバッファ部
４４蒸発燃料導入ポート
４６蒸発燃料導入ポート
４８蒸発燃料導入配管
５０ベーパ切替弁
５２大気連通ポート
５４大気連通配管
５６連通配管
５８連通部（第二連通手段）
６０連通配管
６１連通部
６２パージ切替弁
６４排出ポート
６６パージ排出配管
８２蒸発燃料処理装置
８４ハウジング
８４Ａ一端壁
８４Ｂ他端壁
８５Ａフィルタ膜
８５Ｂフィルタ膜
８７隔壁
９１蒸発燃料処理装置
９２可変絞りオリフィス
９３蒸発燃料処理装置
９４フィルタ
９６活性炭

Claims

燃料タンクへの給油時に燃料タンクで発生した蒸発燃料が吸着される給油時用キャニスタ部と、
前記給油時用キャニスタ部と並列で配置され、少なくとも車両運転時を含む燃料タンクへの非給油時に燃料タンクで発生した蒸発燃料が吸着される運転時用キャニスタ部と、
前記給油時用キャニスタ部と前記運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられ給油時用キャニスタ部及び運転時用キャニスタ部から大気への蒸発燃料の吹き抜けを防止する吹き抜け防止部と、
前記吹き抜け防止部と前記給油時用キャニスタ部とを連通する第一連通配管と、
前記吹き抜け防止部と前記運転時用キャニスタ部とを連通する第二連通配管と、
を有し、
前記第一連通配管の通気抵抗が、前記第二連通配管の通気抵抗よりも大きくされていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
前記運転時用キャニスタ部と前記吹き抜け防止部とが隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
前記給油時用キャニスタ部と前記運転時用キャニスタ部の双方に共通して設けられパージによって発生された蒸発燃料が通過するパージバッファ部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。