JPH10141152A

JPH10141152A - 燃料蒸気処理装置

Info

Publication number: JPH10141152A
Application number: JP31544896A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Itakura; 秀明板倉; Naoya Kato; 直也加藤; Toru Yoshinaga; 融吉永; Tokio Kohama; 時男小浜
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】キャニスタ大気口からの外気の吸入量を制限
して、燃料タンクからの燃料蒸気の発生量を低減し、キ
ャニスタ容量を増大させることなく、燃料蒸気の大気へ
の放出を抑制する。【解決手段】活性炭Ｃを充填してなるキャニスタ３の
一端を燃料タンク１に連通する燃料蒸気流路２に、他端
を大気導入路５に接続する。大気導入路５の途中に大気
弁６を設けて、これを燃料タンク１内が正圧である時に
は開弁状態にあり、燃料タンク１の内圧が低下して負圧
に転じた時に閉弁して燃料タンク１の負圧側の耐圧限界
近傍の設定圧までその状態を保持し、該設定圧となった
時に瞬間的に大気導入路５を開放するように構成する。
大気弁６の負圧側の開弁圧を、燃料タンク１の耐圧近傍
にまで引き上げることで、タンク内蒸気の収縮時の外気
吸入が最小限となり燃料蒸気放出が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料タ
ンクから蒸発する燃料をキャニスタで吸着して車外への
放出を防止する燃料蒸気処理装置に関し、詳しくは、車
両放置中の燃料蒸気の吹き抜けを防止する手段を備えた
燃料蒸気処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料蒸気処理装置の概要を図６を
用いて説明する。図中、１は自動車エンジンの燃料タン
クで、図略の給油通路より燃料が供給されるようになし
てある。上記燃料タンク１の上部壁には、キャニスタ３
に連通する燃料蒸気流路２が接続され、該燃料蒸気流路
２には、排出弁４１と吸入弁４２とからなる内圧弁４が
設けてある。

【０００３】上記キャニスタ３は、両端閉鎖の筒状容器
内に活性炭Ｃを充填してなり、その一端に上記燃料蒸気
流路２を接続して、燃料タンク１から排出される燃料蒸
気を吸着捕集するようになしてある。キャニスタ３の他
端は大気に連通する大気導入路５に接続しており、エン
ジン作動時に該大気導入路５より外気を導入してキャニ
スタ３に吸着している燃料蒸気を脱離し、図略のエンジ
ン吸気管内に導出する。

【０００４】また、上記大気導入路５にはシステム内の
蒸気漏れを検出するリークチェックを行うための大気弁
６が設けてある。大気弁６は、例えば、リークチェック
時のみ閉弁し通常時は開放状態となるように設定された
電磁弁からなり、リークチェック時には上記大気弁６を
閉弁するとともにエンジン吸気管へ至る流路を閉鎖す
る。この状態で、圧力センサによって閉鎖流路内の圧力
変動を検出することによりリークチェックを行うことが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、大気汚染防止を
目的として、車両放置中の燃料の昇降温による燃料蒸気
の排出を制限する規制が強化されつつあり、米国におけ
る新たな規制では、３日間放置時のキャニスタ大気口か
らの燃料蒸気の吹き抜け量が規制されている。これに関
し、上記従来の燃料蒸気処理装置における燃料蒸気排出
のメカニズムについてみてみると、上記燃料タンク１
は、昇温期には燃料の蒸発量が増加して正圧となり、こ
れが設定圧以上となると排出弁４１が開いてキャニスタ
３へ燃料蒸気を排出する。一方、降温期にはタンク内の
気体が液化収縮して負圧に向かい、設定圧以下となると
大気弁６および吸入弁４２を介して外気を吸入して所定
負圧を保つ。通常、この維持負圧は吸入弁４２の開弁圧
と同程度の低圧（１〜２ｋＰａ）に設定されている。

【０００６】しかしながら、この負圧設定では、燃料タ
ンク１内の気体が収縮する際に外気を大量に吸入するこ
とになる。これによりタンク内の燃料蒸気の分圧が下が
るため、次の昇温期に燃料の蒸発が起こり、燃料蒸気分
圧の上昇とタンク内の気体の膨張によって、タンク内圧
が上昇し、燃料蒸気を含む混合気が排出されてくる。こ
のため、燃料の昇降温のサイクル毎に同程度の燃料蒸気
が排出されてキャニスタ３に吸着されることになる。こ
のような構成において、上記規制を満足させようとする
と、必然的にキャニスタ３の吸着材容量が大きくなり、
装置の大型化によるコストの上昇、車両搭載性の悪化と
いう問題があった。

【０００７】特公平５−３４５１３号公報には、給油時
専用のエバポラインを設け、該エバポラインに配置され
た第１キャニスタの大気口側に電磁弁を設けて、これを
エンジンパージ可能時以外は閉弁するようにした燃料蒸
気の制御装置が開示されている。このように電磁弁が閉
鎖されていれば、該電磁弁を介しての燃料タンクへの外
気の吸入はないが、この装置では、通常時用のエバポラ
インに配置した第２のキャニスタが搭載されており、第
２キャニスタの大気口は常に開放された状態にある。こ
の場合、燃料タンク内の蒸気収縮の際には第２キャニス
タの大気口から外気が吸入されるため、上述したのと全
く同様の問題が生じることになり、燃料タンクからの蒸
気発生を低減することはできなかった。

【０００８】しかして、本発明は、キャニスタ大気口か
らの外気の吸入量を制限して、燃料タンクからの燃料蒸
気の発生量を低減し、キャニスタ容量を増大させること
なく、燃料蒸気の大気への放出を抑制することの可能な
燃料蒸気処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の構成
において、燃料蒸気処理装置は、燃料蒸気の吸着材を充
填してなるキャニスタを備え、該キャニスタの一端を燃
料タンクに連通する燃料蒸気流路に接続し、他端を大気
に連通する大気導入路に接続するとともに、上記大気導
入路の途中にこれを開閉するための大気弁を有してい
る。上記大気弁は、上記燃料タンク内が正圧である時に
は開弁状態にあり、上記燃料タンクの内圧が低下して負
圧に転じた時に閉弁して燃料タンクの負圧側の耐圧限界
近傍の設定圧までその状態を保持し、該設定圧となった
時に瞬間的に上記大気導入路を開放するように構成して
ある。

【００１０】上記構成において、上記燃料タンク内が正
圧である昇温期には、上記大気弁は開弁状態にあり、気
化、膨張した燃料蒸気がキャニスタに送られて吸着し、
残りの空気が上記大気弁を経て大気に放出される。タン
ク内圧が低下して負圧に転じると上記大気弁は閉弁し、
耐圧限界近傍の設定圧までその状態を保持して外気の吸
入を制限する。上記設定圧となると上記大気弁が開弁
し、瞬間的に上記大気導入路を開放して少量の外気を吸
入して再び閉弁する。

【００１１】このように、大気導入路に設けた大気弁の
負圧側の開弁圧を、燃料タンクの耐圧近傍にまで引き上
げることにより、タンク内蒸気の収縮の際の外気吸入を
なくし、もしくは最小限に抑制することができる。これ
によって、燃料タンクの空間容積分で蒸気の膨張、収縮
をさせることができ、燃料タンクからの燃料蒸気発生を
大幅に低減できるので、キャニスタ容量を増大させるこ
となく燃料蒸気の吹き抜けを防止することが可能とな
る。また、燃料タンク負圧が耐圧限界を越えないように
したので、安全性も確保される。

【００１２】請求項２の構成では、上記燃料蒸気流路の
途中に、上記燃料タンクの内圧が設定圧以上となった時
に上記燃料蒸気流路を開放する排出弁と、上記燃料タン
クの内圧が設定圧以下となった時に上記燃料蒸気流路を
開放する吸入弁とからなる内圧弁を設ける。この時、上
記吸入弁の開弁圧は上記大気弁の負圧側の開弁圧より小
さくし、大気弁の開弁時に速やかに燃料タンクに大気が
吸入されるようにする。

【００１３】請求項３の構成では、上記大気弁を電磁弁
とし、上記燃料タンクの内圧を測定する圧力センサを設
ける。該圧力センサの測定結果に基づいて上記大気弁の
開閉を上記請求項１に示したように制御することで、本
発明を容易に実現することができる。大気弁は従来のリ
ークチェック用に設置されている電磁弁を使用すれば、
装置構成を変更する必要がなく、経済的である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１において、燃料を収容する
燃料タンク１は、キャニスタ３と燃料蒸気流路２にて接
続されている。キャニスタ３は、両端閉鎖の容器体で、
吸着材としての活性炭Ｃを充填してなる吸着材層３１を
有する。キャニスタ３の一方の端面（図の上端面）は、
上記燃料蒸気流路２に接続され、他の端面（図の下端
面）は、大気に連通する大気導入路５に接続されてい
る。また、キャニスタ３内には、吸着材層３１の上流側
および下流側にそれぞれ空気層が形成してあって、上記
流路２または大気導入路５より導入される燃料蒸気また
は大気が一旦拡散した後に上記吸着材層３１に流入する
ようになしてある。

【００１５】該燃料蒸気流路２の途中にはタンク内圧弁
４が設置してある。上記タンク内圧弁４は排出弁４１と
吸入弁４２とからなり、排出弁４１は、昇温期に燃料タ
ンク１内圧が設定値以上となった時に開弁してキャニス
タ３へ燃料蒸気を排出する。吸入弁４２は、降温期に燃
料タンク１内圧が設定値以下となった時に開弁してキャ
ニスタ３を介して大気を吸入する。

【００１６】上記大気導入路５の途中には、該大気導入
路５の開閉を行うための大気弁６が配設してある。この
大気弁６は電磁弁よりなり、上記燃料タンク１内が正圧
である時には常に開弁状態にあり、上記燃料タンク１が
負圧に転じると閉弁して、燃料タンクの耐圧限界近傍ま
でその状態を保持するように設定してある。大気弁６の
負圧側の開弁圧はこの耐圧限界を越えない値とし、設定
圧になった時に瞬間的に開弁して少量の外気を吸入し再
び閉弁するように構成する。燃料タンク１壁には燃料タ
ンク内圧力を測定するための圧力センサ８が設置してあ
り、ＥＣＵ７は、該圧力センサ８の測定結果に基づいて
上記大気弁６の開閉を制御する。

【００１７】上記構成の燃料蒸気処理装置の作動につい
て、図２の制御フローを参照しながら説明する。燃料タ
ンク１内の燃料の昇温期には、燃料の気化、膨張により
タンク内圧が上昇し、内圧弁４の排出弁４１が開弁して
燃料蒸気が排出される。燃料蒸気はキャニスタ３内の活
性炭Ｃに吸着される。この時、排出弁４１の開弁圧は通
常の１〜２ｋＰａであり、燃料タンク１内圧Ｐは正圧
で、大気弁６は開弁している（ステップ（１）、
（２））。

【００１８】次に、燃料温度が下がる降温期になると、
燃料タンク１内の気体が液化収縮して、正圧から圧力が
下がり始め、負圧に向かう。タンク内圧が相対圧で、−
０．１ｋＰａになったら、燃料タンク１に設置した圧力
センサ８の信号がＥＣＵ７に送られ、大気弁６を閉弁す
る（ステップ（３））。内圧弁４の吸入弁４２は大気弁
６を閉弁させる負圧（０．１ｋＰａ）が作りだせる程度
でよい。

【００１９】一旦、大気弁６が閉弁すると、外気の吸入
路は閉鎖され、負圧が高くなっていく。ここで、燃料タ
ンク１には、負圧側に対して耐圧に限界があり、この域
まで大気弁６を開弁して外気吸入を抑制し、負圧を大き
くすることは安全上、好ましくない。そこで、本発明で
は、大気弁６の負圧側の開弁圧Ｐ₁を、燃料タンク耐圧
限界の近傍でかつこれを越えない圧力に設定して、タン
ク内圧Ｐが開弁圧Ｐ₁に達したら大気弁６が瞬間的に開
弁し（ステップ（４）、（５））、負圧がわずかに下が
る程度に外気を吸入して再び閉弁するようにする（ステ
ップ（６）、（７））。この時、図２ステップ（６）に
おけるＰ、Ｐ₁の大小は絶対値によるものである。これ
によりタンク内圧Ｐは開弁圧Ｐ₁近傍に保たれることに
なり、安全性を確保しつつ、吸入空気量を小さくして燃
料蒸気の排出量を低減させることができる。

【００２０】燃料の温度が再び上昇しはじめ、燃料タン
ク内圧Ｐが正圧に転じたら、大気弁６を開弁する（ステ
ップ（８）、（１０））。また、燃料タンク１が負圧側
にあり、大気弁６が閉弁状態のときに、エンジンのイグ
ニッションスイッチをＯＮとした場合には、同時に大気
弁６を開弁させる（ステップ（９）、（１０））。キャ
ニスタ３が負圧状態の時、活性炭に吸着していた燃料蒸
気は負圧により脱離してキャニスタ３内に漂っているか
もしくは脱離しやすい状態にあるため、ここでエンジン
パージを行うことにより、脱離がスムーズに行われ、キ
ャニスタ３のパージ効率を向上させることができる。

【００２１】次に、本発明により燃料蒸気の排出が低減
されるメカニズムを図３、図４により説明する。大気弁
６の設定圧を従来通りとした場合、車両を放置すると１
日の外気温変化によって燃料タンク１内の燃料温度とタ
ンク内圧は図４のような挙動をする。図４のａ点での燃
料タンク１内の混合気（燃料＋空気）状態を図３（ａ）
のように平衡していると仮定する。図４のｂ点に向かっ
て燃料温度が下がり始めタンク内圧が負圧に転じると、
従来の燃料蒸気処理装置では、燃料蒸気の液化収縮分を
外気を吸入することによって補給し、タンク内圧をＰin
に保持する（図３（ｂ））。

【００２２】図３（ｂ）の状態から、図４のｃ点に向か
って燃料温度が再上昇すると、燃料タンク１内の空気量
は変化しないが、燃料蒸気は飽和蒸気圧の上昇により増
加する。ここで、飽和蒸気圧は温度にのみ依存すること
から、図４のａ点とｃ点の燃料温度が同じであれば、そ
の時の燃料タンク１内の燃料蒸気量は同じになる。しか
し、図３（ｂ）の段階で空気を吸入していることから、
その分だけ体積は膨張し、ΔＶの燃料蒸気を含む混合気
が排出されることになる（図３（ｃ））。

【００２３】これに対し、本発明では、大気弁６の負圧
側の開弁圧Ｐ₁を燃料タンク１の耐圧に近い値とし、耐
圧近傍まで大気弁６が開弁しないようにしたので、降温
期において、図３（ｄ）のように外気はほとんど吸入さ
れないことになる。外気の吸入がなければ、図４のｃ点
に向けて燃料温度が上昇しても体積膨張は起こらず、図
３（ａ）の状態に戻るのみとなる。よって、燃料蒸気が
排出されることがなく、キャニスタ３を大型化せずに燃
料蒸気の大気への放出を防止することができる。

【００２４】図５（ａ）は、図５（ｂ）に示す条件で燃
料タンク１を３６時間放置した場合に、区間Ａ（２４時
間〜３６時間）において燃料タンクから排出される燃料
蒸気量と大気弁６の負圧側の開弁圧Ｐ₁との関係を示し
たものである。図に示されるように開弁圧Ｐ₁が大きく
なる程、燃料蒸気の排出量は低減しており、タンク１の
耐圧が２２ｋＰａ以上あれば、区間Ａにおける燃料蒸気
の排出をゼロにできることがわかる。ただし、燃料蒸気
の排出を低減するという目的に対しては、これに限った
ものではなく、大気弁６の開弁圧を従来よりも高くする
ことで十分な効果が得られる。例えば、通常使用される
燃料タンク１の耐圧を約８ｋＰａとすると、開弁圧Ｐ₁
をこれよりわずかに小さい値に設定すれば、従来の開弁
圧（約１ｋＰａ）との差分だけ排出量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態の一例を示す燃料蒸
気処理装置の概略断面図である。

【図２】図２は図１の燃料蒸気処理装置における大気弁
の制御フローを示す図である。

【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は従来の燃料タンク内の挙
動を説明するための図、図３（ｄ）は本発明の燃料タン
ク内の挙動を説明するための図である。

【図４】図４は燃料温度と従来の制御によるタンク内圧
の変化を説明するための図である。

【図５】図５（ａ）は図５（ｂ）に示す条件において行
った車両放置試験の結果を示す図で、大気弁の開弁圧と
燃料蒸気排出量の関係を説明するための図である。

【図６】従来の燃料蒸気処理装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１燃料タンク２燃料蒸気流路３キャニスタ３１吸着材層４タンク内圧弁４１排出弁４２吸入弁５大気導入路６大気弁７ＥＣＵ８圧力センサＣ活性炭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小浜時男愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料蒸気の吸着材を充填してなるキャニ
スタを備え、該キャニスタの一端を燃料タンクに連通す
る燃料蒸気流路に接続し、他端を大気に連通する大気導
入路に接続した燃料蒸気処理装置において、上記大気導
入路の途中にこれを開閉するための大気弁を設け、上記
大気弁を、上記燃料タンク内が正圧である時には開弁状
態にあり、上記燃料タンクの内圧が低下して負圧に転じ
た時に閉弁して燃料タンクの耐圧限界近傍の設定圧まで
その状態を保持し、該設定圧となった時に瞬間的に上記
大気導入路を開放する構成として、上記燃料タンク内圧
が負圧側の耐圧限界を越えないようにしたことを特徴と
する燃料蒸気処理装置。
【請求項２】上記燃料蒸気流路の途中に、上記燃料タ
ンクの内圧が設定圧以上となった時に上記燃料蒸気流路
を開放する排出弁と、上記燃料タンクの内圧が設定圧以
下となった時に上記燃料蒸気流路を開放する吸入弁とか
らなるタンク内圧弁を設け、上記吸入弁の開弁圧を上記
大気弁の負圧側の開弁圧より小さくした請求項１記載の
燃料蒸気処理装置。
【請求項３】上記大気弁を電磁弁とし、上記燃料タン
クの内圧を測定する圧力センサを設けて、該圧力センサ
の測定結果に基づいて上記大気弁の開閉を制御するよう
にした請求項１または２記載の燃料蒸気処理装置。