JPH07119558A

JPH07119558A - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JPH07119558A
Application number: JP26930093A
Authority: JP
Inventors: Motokatsu Tsuruhama; 元勝鶴浜; Kazuhiro Sato; 和浩佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】パージ通路を流れるパージガス流量の最大値
を、パージカット弁の開弁時と閉弁時とで２段階で調整
することにより、小流量から大流量までの広範囲で、パ
ージガス流量を精度よく制御する。【構成】パージ通路８には、パージ制御弁９下流側に
ダイヤフラム式のパージカット弁１７が設けられてい
る。このパージカット弁１７の内筒１８Ａには、流通口
２０をバイパスするように、流通口２０の流路面積Ｓ₁
よりも小さい流路面積Ｓ₂をもった絞り通路２６が設け
られている。パージカット弁１７の開弁時には流通口２
０を介してパージガスが流れる一方、パージカット弁１
７の閉弁時にも絞り通路２６を介して少量のパージガス
が流れる。これにより、パージ通路８を流れるパージガ
ス流量の最大値が２段階で調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンクから蒸発し
た燃料を一時的に貯蔵し、所定の運転条件下で機関吸気
系に導入する蒸発燃料処理装置に関し、特に、パージガ
スの流量をデューテイ制御するパージ制御弁を備えた蒸
発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の内燃機関には、燃料タ
ンク内で発生した蒸発燃料を一時的に貯蔵し、所定の運
転条件下で機関吸気系に導入する蒸発燃料処理装置が設
けられている。この蒸発燃料処理装置としては、燃料タ
ンクの蒸発燃料を一時的に吸着するキャニスタと、キャ
ニスタから新気と共に離脱したパージガスを機関吸気系
に導くパージ通路と、パージ通路の途中に設けられ、パ
ージガスの流量をデューテイ制御（時間比例制御）する
パージ制御弁と、該パージ制御弁と共にパージ通路の途
中に設けられ、所定の運転条件下でパージガスの流通を
遮断するパージカット弁とを備え、このパージカット弁
をスロットルバルブ全閉位置近傍の吸入負圧で開弁する
ダイヤフラム弁として構成したものが、例えば実開昭６
４ー１１３４９号公報等によって知られている。

【０００３】そして、機関停止後等に、燃料タンク内で
燃料蒸気が発生すると、この燃料蒸気は活性炭等からな
るキャニスタに一時吸着される。次に、機関が定速走行
域等の所定の運転状態に達すると、パージ制御弁が開弁
し、機関吸気系の負圧がキャニスタに作用して新気が吸
い込まれる。これにより、吸着された燃料が活性炭から
離脱し、所謂パージガスとなってパージ通路から機関の
吸気系に導入され、活性炭は吸着可能状態に復活する。

【０００４】一方、機関がアイドリング等の所定の低負
荷域になった場合は、スロットルバルブの弁開度が小さ
くなり、パージカット弁の負圧室に吸入負圧が導入され
ないため、該パージカット弁は閉弁（全閉）する。これ
により、万が一、パージ制御弁が開弁したまま故障した
場合でも、アイドリング時等には、パージカット弁によ
ってパージガスの流通が自動的に遮断され、多量のパー
ジガスが機関に供給されて、アイドル回転数の過渡の上
昇、いわゆるハイアイドル状態になるのを未然に防止し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た所定の運転条件下で全開又は全閉するパージカット弁
を備えた蒸発燃料処理装置では、単一のパージ制御弁に
よってパージガス流量を制御するため、低負荷域から高
負荷域までの広範囲に亘って、パージガス流量を精度よ
く制御するのが難しい。

【０００６】すなわち、低負荷域では、小流量を制御す
る必要がある一方、高負荷域では、大流量のパージガス
を制御する必要があるため、蒸発燃料処理装置に要求さ
れる流量ダイナミックレンジが広い。しかし、弁の応答
速度等の関係上、パージ制御弁の駆動周波数には上限が
あり、また、パージ通路を流れるパージガス流量の最大
値は、パージ通路の流路面積等によって固定的に単一の
値に定まる。従って、パージ制御弁の分解能や流量特性
を、定速走行域等に要求される大流量レンジに合わせる
と、低負荷域で要求される小流量の制御性が低下し、大
流量と小流量との双方で制御性を高めるのは難しい。一
方、流量特性の異なる２個のパージ制御弁を設けたので
は、全体構造が複雑化、大型化してしまう。

【０００７】また、パージカット弁は、パージ制御弁の
故障時にハイアイドル状態となるのを未然に防止するフ
ェイルセーフ機能を担保するものであるが、アイドリン
グ時等の所定の低負荷域ではパージカット弁が全閉状態
となり、パージガスが全く機関吸気系に導入されないた
め、例えば渋滞等のアイドリング領域を多用する場合を
考慮すると、キャニスタの容量が過渡に大きく要求され
る欠点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、パー
ジ通路を流れるパージガス流量の最大値を大小の２段階
に設定することにより、パージ制御弁によるパージガス
流量の制御性を向上することとした。すなわち、本発明
に係る蒸発燃料処理装置は、燃料タンクからの蒸発燃料
を吸着するキャニスタと、該キャニスタから新気と共に
離脱したパージガスを機関吸気系に導くパージ通路と、
該パージ通路の途中に設けられ、パージガスの流量をデ
ューテイ制御するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理
装置において、前記パージ通路には、アイドルを含む所
定の運転条件下で閉弁するパージカット弁を設けると共
に、該パージカット弁の閉弁時に少量のパージガスの通
流を許容する絞り通路を形成したことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】機関がアイドルを含む所定の運転条件下に入る
と、パージカット弁は閉弁し、少量のパージガスのみが
絞り通路を介してパージ通路を流通する。これにより、
パージ通路を流れるパージガス流量の最大値は、この絞
り通路の流路面積で定まる小流量に規制され、パージ制
御弁は、この小流量のパージガスをデューテイ制御す
る。

【００１０】また、パージカット弁が開弁すると、その
流路面積が増大し、パージ通路を流れるパージガス流量
の最大値が大きくなる。これにより、パージ制御弁は、
この大流量のパージガスをデューテイ制御する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５に基づ
いて詳細に説明する。

【００１２】まず、図１は本発明の第１の実施例に係る
蒸発燃料処理装置の構成説明図であって、例えば４気筒
の内燃機関本体１にはインテークマニホルド２を介して
吸気通路３が接続され、吸気通路３の途中にはスロット
ルバルブ４と、図示しないエアフローメータ及び燃料噴
射弁等が設けられている。また、内燃機関本体１には、
排気ガスを排出する排気通路も接続され、この排気通路
には触媒コンバータ（いずれも図示せず）等が設けられ
ている。

【００１３】燃料タンク５の上部とキャニスタ６とは、
蒸発燃料通路７によって接続されている。このキャニス
タ６は、蒸発燃料を一時的に吸着する活性炭等の吸着剤
６Ａと、新気中の塵芥を除去するフィルタ６Ｂ等から構
成され、その底部には大気に開放された新気取入口６Ｃ
が設けられている。また、キャニスタ６のパージガス出
口はパージ通路８を介して吸気通路３のスロットルバル
ブ４下流側に接続されている。

【００１４】パージ通路８の途中には、後述のコントロ
ールユニット２９によってデューテイ制御されるパージ
制御弁９が設けられている。このパージ制御弁９は、内
筒１０Ａと外筒１０Ｂとが同軸に設けられてなるバルブ
ボディ１０と、この内筒１０Ａ先端の流通口１１を開閉
する弁体１２と、弁体１２を常時閉弁方向に付勢するリ
ターンスプリング１３と、リターンスプリング１３のば
ね力に対抗して弁体を引き上げるソレノイド１４と、内
筒１０Ａ内に連通する流入口１５と、内筒１０Ａと外筒
１０Ｂとの間の環状空間に連通する流出口１６とから電
磁弁として構成されている。

【００１５】パージ通路８のパージ制御弁９下流側に
は、スロットルバルブ４に連動するパージカット弁１７
が設けられている。このパージカット弁１７は、内筒１
８Ａと外筒１８Ｂとが同軸に設けられてなるバルブボデ
イ１８と、このバルブボディ１８内を上部の負圧室と下
部のガス室とに画成するダイヤフラム１９と、ダイヤフ
ラム１９の中央部に固着され、内筒１８Ａ先端の流通口
２０を開閉する弁体２１と、弁体２１を常時閉弁方向に
付勢するリターンスプリング２２と、パージ通路８を介
してパージ制御弁９の流出口１６に接続され、内筒１８
Ａと外筒１８Ｂとの間の環状空間に連通する流入口２３
と、内筒１８Ａ内に連通する流出口２４とからダイヤフ
ラム弁として構成されている。

【００１６】そして、パージカット弁１７は、その負圧
室が負圧通路２５を介して吸気通路３のスロットルバル
ブ４全閉位置近傍に接続され、これにより、スロットル
バルブ４の弁開度が所定値以上になると吸入負圧が導入
されて開弁すると共に、スロットルバルブ４の弁開度が
所定値以下になると、リターンスプリング２２によって
閉弁するようになっている。なお、スロットルバルブ４
が全開したときは、負圧が弱くなるため、パージカット
弁１７は閉弁する。

【００１７】パージカット弁１７の流入口２３と流出口
２４とを隔てる隔壁部としての内筒１８Ａ途中には、小
径な絞り通路２６が径方向に穿設されている。この絞り
通路２６の流路面積Ｓ₂は、流通口２０の流路面積Ｓ₁よ
りも小さく形成され、パージカット弁１７閉弁時のパー
ジガス最大流量を規制している。すなわち、本実施例で
は、アイドリング時等のパージカット弁１７閉弁時にお
いて、パージ制御弁９が全開状態の場合でも、絞り通路
２６を介して機関本体１に供給されるパージガスによ
り、機関本体１がハイアイドル状態とならないよう、そ
の流路面積Ｓ₂が設定されている。

【００１８】２７はスロットルバルブ４の弁開度を検出
するスロットルバルブセンサ、２８はクランク角を検出
するクランク角センサをそれぞれ示し、これら各センサ
２７，２８は、図示しない水温センサ、酸素センサ、ト
ルクセンサ等と共にコントロールユニット２９に接続さ
れている。

【００１９】内燃機関を電気的に集中制御するコントロ
ールユニット２９は、マイクロコンピュータシステムと
して構成され、パージ制御弁９に所定の矩形波パルスを
印加する駆動電圧発生回路を備えている。

【００２０】次に、本実施例の構成による作動につい
て、図２〜図４を参照しつつ詳細に説明する。

【００２１】まず、図２のパージカット弁開閉特性図に
示す如く、機関本体１が所定の回転数及びトルク（負
荷）以下の低速低負荷域にある場合には、スロットルバ
ルブ４の弁開度が小さく、パージカット弁１７の負圧室
にリターンスプリング２２のばね力に対抗するだけの吸
入負圧が導入されないため、パージカット弁１７は閉弁
し、流通口２０は閉塞される。

【００２２】これにより、パージ制御弁９からパージ通
路８を介してパージカット弁１７内に流入したパージガ
スは、小さい流路面積Ｓ₂の絞り通路２６を介して内筒
１８Ａ内に流入し、内筒１８Ａから流出口２４、パージ
通路８を経て吸気通路３に供給される。すなわち、この
パージカット弁１７の閉弁により、パージ通路８の流路
面積は、パージカット弁１７内においてＳ₁からＳ₂へと
絞られ、この小さい流路面積Ｓ₂によって、吸気通路３
に導入されるパージガスの単位時間あたりの最大流量が
図３中に示す如く、少量の閉弁時最大流量Ｑ₂に決定さ
れる。ここで、上述の如く、この閉弁時最大流量Ｑ
₂は、アイドリング時のパージガス導入によって機関本
体１がハイアイドル状態となるのを防止する値となって
いる。

【００２３】図３は、パージ制御弁９のデューテイを５
０％にしたときの流量特性図であって、パージカット弁
１７の閉弁時に、パージ制御弁９の開弁時間を駆動周期
Ｔの半分にした場合には、図３中の斜線部に示す如く、
吸気通路３に供給されるパージガス流量は、閉弁時最大
流量Ｑ₂の半分となる。従って、図４の流量特性図に示
す如く、パージ制御弁９のデューテイを０〜１００％の
範囲で変化させることにより、パージガス流量が毎分０
〜Ｑ₂リットルの範囲で可変に制御される。

【００２４】一方、図２のパージカット弁開閉特性に示
す如く、機関本体１が所定の回転数及びトルクを上回
り、低速低負荷域を脱した場合は、スロットルバルブ４
の弁開度が大きくなり、パージカット弁１７の負圧室に
吸入負圧が供給されて、該パージカット弁１７が開弁す
る。

【００２５】これにより、パージカット弁１７内に流入
したパージガスは、流路面積がＳ₁と大きい流通口２０
を介して内筒１８Ａ内に流入し、流出口２４からパージ
通路８を介して吸気通路３内に導入される。すなわち、
このパージカット弁１７の開弁により、パージ通路８の
流路面積はＳ₂からＳ₁へと拡大し、流路抵抗が低減する
ため、最大流量が図３中に示す開弁時最大流量Ｑ₁と大
きくなり、この結果、デューテイが閉弁時と同じ５０％
でも、流量は二点鎖線で示す如く増大する。従って、図
４の流量特性図に示す如く、パージ制御弁９のデューテ
イを０〜１００％の範囲で変化させることにより、パー
ジガス流量が毎分０〜Ｑ₁リットルの範囲で可変に制御
される。

【００２６】このように、本実施例によれば、パージカ
ット弁１７の内筒１８Ａに流通口２０をバイパスする絞
り通路２６を穿設し、該絞り通路２６の流路面積Ｓ₂を
パージカット弁１７の流通口２０の流路面積Ｓ₁よりも
小さく形成することにより、パージカット弁１７の閉弁
時に少量のパージガスを流通させる構成としたため、パ
ージカット弁１７の開弁時と閉弁時とで、パージ通路８
内を流れるパージガス流量の上限を開弁時最大流量Ｑ₁
と閉弁時最大流量Ｑ₂との２段階に切り換えることがで
きる。

【００２７】この結果、図４に示す如く、パージカット
弁１７の開弁時にはパージ制御弁９によって大流量のパ
ージガスを制御することができる一方、パージカット弁
１７の閉弁時にはパージ制御弁９によって小流量のパー
ジガスを制御できる。これにより、小流量時の分解能、
流量特性を大幅に改善することができ、小流量から大流
量までの広範囲に亘って、単一のシステムでパージガス
流量を精度よく制御することができる。

【００２８】また、本実施例では、絞り通路２６の流路
面積Ｓ₂を、アイドリング時のパージガス導入によって
機関本体１がハイアイドルとならない程度に設定する構
成としたため、パージカット弁１７が機械的に閉弁する
アイドリング時にも、許容される範囲内で吸入通路３に
少量のパージガスを導入することができ、キャニスタ６
を過度に大型化せずに、燃料臭の発生を未然に防止する
ことができる。

【００２９】さらに、絞り通路２６は、パージカット弁
１７内において、内筒１８Ａの途中に設ける構成とした
から、全体構造を簡素化することができ、部品点数の増
大や構造の複雑化を招来することなく、信頼性や性能を
大幅に向上できる。

【００３０】なお、仮に、パージガスの導入を完全に遮
断する必要がある場合には、パージ制御弁９のデューテ
イを０％にすればよい。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例に係る蒸発燃
料処理装置について、図５を参照しつつ説明する。

【００３２】本実施例では、前記第１の実施例で述べた
ダイヤフラム式のパージカット弁１７に代えて、電磁弁
として構成されたパージカット弁３０がパージ通路８の
途中に設けられている。

【００３３】すなわち、このパージカット弁３０は、パ
ージ制御弁９と同様に、内筒３１Ａ及び外筒３１Ｂから
なるバルブボデイ３１と、内筒３１Ａ先端の流通口３２
を開閉する弁体３３と、この弁体３３を常時閉弁方向に
付勢するリターンスプリング３４と、コントロールユニ
ット２９からの制御信号によって励磁されることにより
弁体３３を吸引するソレノイド３５と、内筒３１Ａと外
筒３１Ｂとの間の環状空間に連通する流入口３６と、内
筒３１Ａに連通する流出口３７とから構成されている。

【００３４】また、このパージカット弁３０には、内筒
３１Ａの途中に、絞り通路３８が形成され、該絞り通路
３８の流路面積は、上述の如く、ハイアイドルを生じな
い面積Ｓ₂となっている。

【００３５】このように構成される本実施例では、コン
トロールユニット２９が、スロットルバルブスイッチ２
７、クランク角センサ２８等の信号に基づいて、機関の
運転状態を判断し、図２に示す開閉特性をもって、パー
ジカット弁３０の全開，全閉を電気的に制御する。そし
て、パージカット弁３０が開弁すると、パージガスは流
通口３２を介して流通し、一方、パージカット弁３０が
閉弁すると、パージガスは絞り通路３８を介して流通す
る。

【００３６】従って、本実施例でも、上述した第１の実
施例と同様の作用効果を得ることができる。また、特
に、本実施例では、スロットルバルブ４と機械的に連動
するダイヤフラム弁に代えて、コントロールユニット２
９によって制御される電磁弁からパージカット弁３０を
構成したため、スロットルバルブ４の弁開度と切り離し
たパージガス流量制御を行うことができ、パージ制御弁
９との整合性をとるのが容易である。

【００３７】なお、前記各実施例では、パージカット弁
１７（３０）内において、内筒１８Ａ（３１Ａ）の途中
に、絞り通路２６（３８）を設けることにより、パージ
カット弁１７（３０）の全閉時でも、少量のパージガス
を流通させる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこ
れに限らず、例えば弁座又は弁体の一部を切り欠くこと
により、少量の通流を許す構成としてもよい。

【００３８】また、前記各実施例では、パージ制御弁９
の下流側にパージカット弁１７（３０）を設ける場合を
例示したが、これに替えて、パージ制御弁９の上流側に
パージカット弁１７（３０）を設けてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係る蒸発燃
料処理装置によれば、アイドルを含む所定の運転条件下
で閉弁するパージカット弁をパージ通路に設けると共
に、閉弁時に少量のパージガスの通流を許容する絞り通
路を形成する構成としたから、パージ通路を流れるパー
ジガス流量の最大値を、パージカット弁の開弁時と閉弁
時とで２段階に調整することができ、小流量時の分解能
や流量特性を向上して、小流量から大流量に至る広範囲
に亘って、パージガスの流量を精度よく制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による蒸発燃料処理装置
の構成説明図。

【図２】パージカット弁の開閉特性図。

【図３】パージ制御弁のデューテイを５０％にしたとき
の流量特性図。

【図４】パージカット弁の開弁時の流量特性と閉弁時の
流量特性を示す流量特性図。

【図５】本発明の第２の実施例による蒸発燃料処理装置
の構成説明図。

【符号の説明】

１…内燃機関本体３…吸気通路５…燃料タンク６…キャニスタ８…パージ通路９…パージ制御弁１７，３０…パージカット弁２６，３８…絞り通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキ
ャニスタと、該キャニスタから新気と共に離脱したパー
ジガスを機関吸気系に導くパージ通路と、該パージ通路
の途中に設けられ、パージガスの流量をデューテイ制御
するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理装置におい
て、前記パージ通路には、アイドルを含む所定の運転条件下
で閉弁するパージカット弁を設けると共に、該パージカ
ット弁の閉弁時に少量のパージガスの通流を許容する絞
り通路を形成したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。