JPH11200960A - 燃料蒸気処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのアイドル運転を含む広い運転領域
において、効率よく燃料蒸気を処理する機能を、低コス
ト且つ簡略な構成にて達成できる蒸発燃料処理装置を提
供する。 【解決手段】 キャニスタ２０から吸気通路１３へ向か
うパージ通路２３は、途中二股に分岐し、一端の開口部
がスロットルバルブ１４近傍の上流側に、他の一端の開
口部がＩＳＣバルブ１６内部に接続されている。ＩＳＣ
バルブ１６は、ソレノイドの電磁作用により駆動される
ロータリ式の開閉弁であり、その内部の弁体が回転軸を
中心として回転することにより、アイドル運転時におけ
る吸入空気のバイパス通路１５の有効断面積を調節する
とともに、その有効断面積が空調装置作動時のアイドル
運転領域に対応した所定面積であるときには、パージ通
路２３からバイパス通路１５へのベーパの流れを許容す
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、燃料タンク内で発
生する燃料蒸気を大気中に放出することなくキャニスタ
に捕集し、その捕集した燃料をエンジンの吸気通路へ適
宜パージして処理するようにした燃料蒸気処理装置であ
って、特に、エンジンがアイドル状態にあるときにもパ
ージを行う燃料蒸気処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載される装置の一つとして、
燃料蒸気処理装置がある。この装置は、燃料タンク内で
発生する燃料蒸気（以下、ベーパという）を大気中へ放
出させないよう一旦キャニスタに捕集し、その捕集した
燃料蒸気を必要に応じてエンジンの吸気通路へパージす
るためのものである。吸気通路へパージされたベーパ
は、燃料噴射装置によりエンジンの燃焼室内に供給され
る本来の燃料に加えられる。

【０００３】図４に、従来の燃料蒸気処理装置を搭載し
たエンジンシステムの一例を示す。ガソリンエンジン１
１２を中心に構成されるエンジンシステム１００は、通
常運転時には、吸気通路１１３途中に設けられたスロッ
トルバルブ１１４の開度によって吸入空気量の調節が行
われる。一方、アイドル運転時には、上記スロットルバ
ルブ１１４の上流及び下流側に開口部を有して吸気通路
１１３をバイパスするバイパス通路１１５内に設けられ
たアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバル
ブ）１１６の開度によって吸入空気の流量調節が行われ
る。

【０００４】キャニスタ１２０は、燃料タンク１１９内
で発生するベーパをベーパ通路１２２を介して一旦捕集
した後、パージ通路を１２３を介して吸気通路１１３内
にパージする。同パージ通路１２３途中に設けられたパ
ージ制御弁１２３ａは、その開度を無段階に調節するこ
との可能な電磁弁であり、キャニスタ１２０から吸気通
路１１３へ向かうベーパの量を電子制御装置（ＥＣＵ）
１２１からの制御信号に基づき適宜調節する。

【０００５】ところで、キャニスタ１２０から吸気通路
１１３にパージされるベーパの量は、エンジン１１２の
燃焼に係る空燃比に影響を及ぼす。そこで、通常は、パ
ージ制御弁１２３ａの開閉によりパージ流量を調節する
一方、例えばパージの影響を空燃比のずれ量からフィー
ドバックして推定することにより、燃料噴射量の補正を
行うようにしている。なおこのような場合、燃料噴射量
やエンジン回転数等により代表される機関負荷が小さい
ときほどパージの影響で空燃比が乱れやすい。したがっ
て、このような条件下でパージを実行するためには、パ
ージ流量の緻密な制御が必要とされることとなる。

【０００６】他方、キャニスタ１２０によるベーパの一
時収容能力には限界があり、この収容能力を常時維持さ
せるためには、一旦キャニスタ１２０内に捕集したベー
パはできる限り速やかに吸気通路内にパージさせたほう
がよい。このような観点からみれば、通常運転時のみな
らず、アイドル運転時においてもキャニスタ１２０にパ
ージを行わせるほうが有利である。例えば、空調装置作
動状態でアイドル運転が行われている様な場合には、外
気温が高く、燃料タンク１１９からベーパが発生しやす
い状態にある。また、このような状況下では、燃料噴射
量も十分に多く、パージを行う条件に適合する（パージ
を行っても空燃比の乱れが比較的生じにくい）ため、積
極的にパージを行うことが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、燃料蒸気
処理装置としての本質的な機能、すなわち燃料タンク内
で発生するベーパを大気中に放出させない機能を果たし
つつ、エンジンの運転状態も安定に維持するためには、
緻密な開度調整を行いうるパージ制御弁（開閉制御弁）
の搭載が不可欠となることは明らかである。ところが、
そのような条件を満足する開閉制御弁をパージ処理のみ
のためにエンジンシステムに組み込むと、システム全体
を複雑化させ、コスト的にも不利となる一面もあった。

【０００８】この発明はこうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、エンジンのアイ
ドル運転を含む広い運転領域において、効率よく燃料蒸
気を処理する機能を、低コスト且つ簡略な構成にて達成
できる蒸発燃料処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、吸気管内に配されたスロ
ットルバルブの上流側と下流側とをバイパスするバイパ
ス通路と、アイドル運転時の吸入空気量を調節すべく該
バイパス通路の有効断面積を可変とするアイドルスピー
ドコントロールバルブとを備えるエンジンにあって、そ
の燃料タンク内で発生する燃料蒸気をキャニスタにて一
旦捕集しつつパージ通路を介して同燃料蒸気を前記吸気
管内にパージする燃料蒸気処理装置であって、前記アイ
ドルスピードコントロールバルブは、前記吸入空気のそ
れぞれ導入部及び導出部となる第１及び第２の開口部
と、前記燃料蒸気の導入部となる第３の開口部とを備
え、その弁体の移動に基づき前記第１及び第２の開口部
の少なくとも一方の有効断面積を変更することで前記バ
イパス通路の有効断面積を変更するとともに前記第３の
開口部と前記第２の開口部とを連通せしめるものであ
り、前記パージ通路はその前記吸気管への開口端の少な
くとも一部が前記アイドルスピードコントロールバルブ
の前記第３の開口部に接続されてなることを要旨とす
る。

【００１０】同構成によれば、機関がアイドル運転状態
にある場合でも、燃料蒸気の発生量が多い運転条件下で
は、適宜パージを実行することができるようになる。ま
た、装置全体の簡素化及び製造コストの低減も図られ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃
料蒸気処理装置において、前記パージ通路は、前記吸気
管側で２系統の通路に分岐され、その一方が前記吸気管
の前記スロットルバルブ上流に接続され、他方が前記ア
イドルスピードコントロールバルブの前記第３の開口部
に接続されてなることを要旨とする。

【００１２】同構成によれば、機関の通常運転時には、
直接吸気管内へ燃料蒸気のパージが行われ、アイドル運
転時にはアイドルスピードコントロールバルブを介して
緻密な流量制御下でパージを行うことにより、通常運転
時とアイドル運転時のそれぞれで、必要十分な精度をも
ってパージ制御を行うことができるようになる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の燃料蒸気処理装置において、前記アイドルスピー
ドコントロールバルブは、前記弁体の所定の移動位置で
選択的に前記第３の開口部と前記第２の開口部とを連通
せしめることを要旨とする。

【００１４】同構成によれば、アイドル運転時のなかで
も、燃料蒸気の発生しやすい空調装置作動時のような特
定の運転状態を選択してパージを実行することができる
ようになる。ひいては、パージ制御の緻密性を更に高め
ることができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料蒸気処理
装置を具体化した一実施の形態を図面を参照して説明す
る。

【００１６】図１は、本実施の形態に係る燃料蒸気処理
装置を備えた自動車のエンジンシステムを示す概略構成
図である。同システム１０は、燃焼室１１を備えたガソ
リンエンジン１２、該燃焼室１１に燃料（ベーパ（燃料
蒸気）を含む）と空気との混合気を供給するための吸気
通路１３、吸気通路１３の途中に設けられ、図示しない
アクセルペダルの操作に基づいて同通路を流れる吸入空
気の流量を調節するスロットルバルブ１４、該スロット
ルバルブ１４の開度ＴＡを検出するスロットルセンサ１
４ａ、スロットルバルブ１４の上流及び下流側に開口部
を有する吸気通路１３のバイパス通路１５、該バイパス
通路１５に設けられ、アイドル運転時等に供給される微
量の吸入空気の流量調節を行うＩＳＣバルブ（アイドル
スピードコントロールバルブ）１６、混合気の燃焼によ
り生じる排気を排出するための排気通路１７、燃料を燃
焼室１１近傍の吸気通路１３内に噴射供給する燃料噴射
弁１８、該燃料噴射弁１８に送油するための燃料を収容
する燃料タンク１９、燃料タンク１９内で発生したベー
パ（燃料蒸気）を一旦捕集するキャニスタ２０、カムシ
ャフト（図示略）の回転と連動して所定点火時期に点火
プラグ１１ａに電圧を印加するディストリビュータ１１
ｂ、ディストリビュータ１１ｂ内に備えられ、エンジン
の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ１１ｃ等を有
して構成されている。そしてＥＣＵ（電子制御装置）２
１が、各種運転状態パラメータＴＡ、ＮＥ等に基づきエ
ンジンシステム１０の各部へ制御指令を与える。

【００１７】キャニスタ２０は、燃料タンク１９からベ
ーパを導入するためのベーパ通路２２と、捕集したベー
パを吸気通路１３にパージするためのパージ通路２３と
にそれぞれ接続されている。パージ通路２３は、キャニ
スタ２０から吸気通路１３に向かう途中で二股に分岐し
ており、その一端はスロットルバルブ１４の上流側近傍
において吸気通路１３と接続され、一方、分岐したパー
ジ通路２３の他端は、ＩＳＣバルブ１６に接続されてい
る。また、該パージ通路２３において、二股に分岐した
両分岐通路の途中には、チェックバルブ２４，２５がそ
れぞれ配設されており、ベーパのキャニスタ２０側への
逆流を規制する。

【００１８】図２（ａ）〜（ｄ）には、本実施形態にお
けるＩＳＣバルブ１６の概略断面図を示す。このＩＳＣ
バルブ１６は、ソレノイドの電磁作用により駆動される
ロータリ式のバルブであり、吸入空気の導入部３１、導
出部３２、及びパージ通路２３の一端開口部（ベーパ導
入部）３３と連通したハウジング３４内に、回動可能な
弁体３５を備えてなる。ＥＣＵ２１からの指令信号に基
づき、図示しないソレノイドに所定量の電流が流れるこ
とにより駆動される弁体３５が、回転軸３６を中心とし
てハウジング３４に対し相対回転し、吸入空気の導入部
３１の開口面積を変更する。このようにして、バイパス
通路１５を流れる吸入空気の流量を無段階に調節する。
また、弁体３５に形成されたスリット３７は、ハウジン
グ３４に対する弁体３５の回転位相が所定の位相にある
ときにのみ、パージ通路２３の一端開口部３３と連通
し、パージ通路２３から流入するベーパをＩＳＣバルブ
１６内に開放する。

【００１９】次に、以上のように構成された燃料蒸気処
理装置の動作態様について、図１〜図３を併せ参照して
説明する。上記エンジンシステム（図１参照）１０が通
常運転を行う際には、燃焼室１１に供給される吸入空気
の流量は、アクセルペダル（図示せず）の操作に応じて
動作するスロットルバルブ１４の開度によって調節され
る。このときのパージは、キャニスタ２０からパージ通
路２３の経路Ａを通じて行われ、ベーパは同経路Ａの開
口部から吸気通路１３へ直接放出されることとなる。

【００２０】一方、エンジンシステム１０がアイドル運
転を行う際には、スロットルバルブ１４が全閉状態とな
り、吸入空気のエンジン１２への供給は全てバイパス通
路１５を介して行われることとなる。すなわち、ＩＳＣ
バルブ１６の開度調整によって吸入空気流量の調整が行
われる。

【００２１】このとき、ＥＣＵ２１は目標とする吸入空
気流量が高いほど、図２（ａ）〜（ｄ）に順次示すよう
に、ＩＳＣバルブ１６内の弁体３５を回転させてバイパ
ス通路１５の有効断面積を拡大させる。また、特にＩＳ
Ｃバルブ１６のハウジングに対する弁体３５の相対回転
位相が図２（ｃ）に示す位相にある場合には、パージ通
路２３の経路ＢとＩＳＣバルブ１６内の空間が連通する
ため、ベーパがＩＳＣバルブ１６を介してバイパス通路
１５の吸気通路１３下流側へ向かって流れるようにな
る。なお、分岐したパージ通路２３の途中に配設された
両チェックバルブ２４，２５がベーパのキャニスタ２０
側への流れを規制するため、エンジン１２がアイドル運
転状態ある場合と、通常運転状態にある場合とに関わら
ず、ベーパや吸入空気がキャニスタ２０方向に向かって
逆流することはない。

【００２２】一方、図３（Ａ）及び（Ｂ）には、それぞ
れＩＳＣバルブ１６のバルブ開度を同一スケールの横軸
とした場合において、これに対応する（経路Ｂを介し
た）ベーパのパージ流量と、吸入空気流量との関係を示
す。だだし、パージ流量及び吸入空気流量の変化態様
は、ともに、スロットルバルブ１４が全閉状態にあると
仮定した場合のものである。また、図３（Ｂ）中に矢指
した点（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ先の図２（ａ）〜
（ｄ）に示したＩＳＣバルブ１６の弁体３５の動作位置
に対応する。

【００２３】ここで図３（Ｂ）に示すように、エンジン
１２のアイドル状態は、そのときのＩＳＣバルブ１６の
開度によって、例えば３つの運転領域に区分することが
できる。すなわち、エンジン回転数が最も低く、ＩＳＣ
バルブ１６を介して供される吸入空気量も少ない通常の
アイドル運転に相当する領域（ｉ）、空調装置作動時の
アイドル運転等、エンジン回転数や吸入空気量がやや高
めである領域（ii）、そしていわゆるエンジン１２の暖
機運転等、冷間時或いは始動時のアイドル運転であっ
て、エンジン回転数や吸入空気量が更に高めに設定され
る領域（iii）、の３つの運転領域である。これら３つ
の領域のうち、空調装置作動時のアイドル運転領域（i
i）にあっては、外気温も高く、燃料タンク１９内にお
ける燃料蒸気の発生量が最も多い。そこで、本実施形態
のＩＳＣバルブ１６にあっては、ハウジング内壁３４ａ
との摺動によりバイパス通路１５の有効断面積の調節を
行う弁体３５の一部にスリット３７を設け、ハウジング
３４に対する弁体３５の回転位相がこの領域（ii）に対
応した所定の位相にあるときには、同スリット３７がパ
ージ通路２３からの開口部と重なり、パージ通路２３と
ハウジング３４内部とが互いに連通するようにしている
（図２（ｃ）参照）。この結果、図３（Ａ）に示すよう
に、ＩＳＣバルブ１６のバルブ開度が同領域（ii）にあ
るときに、選択的にパージが行われるようになる。

【００２４】このように、本実施形態における燃料蒸気
処理装置にあっては、パージ通路２３を吸気通路１３側
に向かって二股に分岐させ、その一端を吸気通路１３の
スロットルバルブ１４上流に接続するとともに、他端を
バイパス通路１５途中のＩＳＣバルブ１６に接続してい
る。そして、ＩＳＣバルブ１６の弁体３５にスリット３
７を設けて、バイパス通路１５の有効断面積が上記領域
（ii）に対応した所定断面積となるときに限り、パージ
通路２３がバイパス通路１５に開放される構成として、
ＩＳＣバルブ１６を、従来パージ通路途中に独立して設
けられていたパージ制御弁としても機能させるようし
た。このため、エンジン１２がアイドル運転状態にある
場合でも、燃料蒸気の発生量が多い運転条件下にあると
きには適宜パージを実行することができるばかりでな
く、装置全体の簡素化や生産コストの低減も併せ図られ
るようになる。

【００２５】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 ・エンジン１２がアイドル状態にある場合であれ、蒸発
燃料の発生量の多い運転領域では選択的にパージを実行
することができるようになる。 ・ＩＳＣバルブ１６をパージ制御弁としても兼用するよ
うにしたことで、装置の簡素化や生産コストの低減が図
られるようになる。

【００２６】なお、本実施形態にあっては、ＩＳＣバル
ブ１６内の弁体３５にはスリットを一つだけ設け、エン
ジン１２が、空調装置作動時のアイドル状態にある場合
にのみパージが実行されるよう構成したが、他に例え
ば、開口幅の異なるスリットを複数設けることとすれ
ば、バイパス通路１５の有効断面積の大きさによって区
分されるアイドル運転領域のうちの複数の領域で、それ
ぞれ所定量のパージを許容するように構成することもで
きる。

【００２７】また、分岐させたパージ通路２３のうち、
吸気通路１３に直接接続された分岐通路の途中には、例
えばダイアフラム式の開閉制御弁を設けてもよい。この
ように構成すれば、エンジン１２が通常の運転状態にあ
る場合でも、スロットルバルブ１４の開度等に応じてパ
ージ流量を段階的に調節することができるようになる。

【００２８】また、本実施形態では、ＩＳＣバルブ１６
によるバイパス通路１５の有効断面積の調節は、同ＩＳ
Ｃバルブ１６の吸入空気の導入部３１を弁体３５により
開閉することによって調節したが、導出部３２を弁体３
５により開閉して行う構成としてもよい。また、導入部
３１及び導出部３２の両方を弁体３５により開閉して調
節を行う構成としてもよい。

【００２９】また、本実施形態では、上記ＩＳＣバルブ
１６としてロータリ式のバルブを用いたが、同バルブと
しては、他に例えば、長尺状の弁のスライドに基づいて
バイパス通路１５の有効断面積の調節やパージ制御を併
せ行う長尺型のバルブを用いることもできる。

【００３０】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、同実施形態から把握できる請求項以外の技術思想
について、以下にその効果と共に記載する。

【００３１】（１）第１の流体の導入部となる第１の開
口部と、同第１の流体の導出部となる第２の開口部と、
第２の流体の導入部となる第３の開口部とをそれぞれ有
するハウジングと、該ハウジングに収容され、同ハウジ
ングの内壁に沿って摺動することにより前記第１及び第
２の開口部の少なくとも一方の有効断面積を可変とする
とともに、前記第３の開口部と前記第２の開口部とを連
通せしめる弁体とを備えることを特徴とする流量調節
弁。

【００３２】同構成によれば、第１の流体の流れを調節
しつつ、該第１の流体の流量に応じて適宜第２の流体を
混入せしめるという流体調節機能を、簡易な構造をもっ
て、しかも的確に達成することができるようになる。

【００３３】（２）前記第１および第２の開口部は、エ
ンジンの吸気管内に配されたスロットルバルブの上流側
と下流側とをバイパスするバイパス通路に接続され、前
記第３の開口部は、同エンジンの燃料タンク内で発生す
る燃料蒸気を一旦補集するキャニスタから導出されるパ
ージ通路に接続される（１）記載の流量調節弁。

【００３４】（３）前記弁体は、その所定の摺動位置で
前記第３の開口部と前記第２の開口部とを連通せしめる
（１）または（２）記載の流量調節弁。（２）又は
（３）の構成によれば、バイパス通路を流れる吸入空気
の流量を調節しつつ、その流量に応じてキャニスタから
流入するベーパを適宜混入せしめるという吸入空気量及
びパージ流量の調節機能を、容易且つ的確に達成するす
ることができるようになる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、機関
がアイドル運転状態にある場合でも、燃料蒸気の発生量
が多い運転条件下では、適宜パージを実行することがで
きるようになる。また、装置全体の簡素化及び製造コス
トの低減も図られる。

【００３６】請求項２に記載した発明によれば、機関の
通常運転時には、直接吸気管内へ燃料蒸気のパージが行
われ、アイドル運転時にはアイドルスピードコントロー
ルバルブを介して緻密な流量制御下でパージを行うこと
により、通常運転時とアイドル運転時のそれぞれで、必
要十分な精度をもってパージ制御を行うことができるよ
うになる。

【００３７】請求項３に記載した発明によれば、アイド
ル運転時のなかでも、燃料蒸気の発生しやすい空調装置
作動時のような特定の運転状態を選択してパージを実行
することができるようになる。ひいては、パージ制御の
緻密性を更にに高めることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料蒸気処理装置が適用されるエ
ンジンシステムの一例を示す概略構成図。

【図２】本実施形態のＩＳＣバルブ及びその作動態様を
示す概略断面図。

【図３】本実施形態のＩＳＣバルブのバルブ開度に対す
るパージ流量及び吸入空気量の変化態様。

【図４】従来の燃料蒸気処理装置を搭載したエンジンシ
ステムの一例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１０…エンジンシステム、１１…燃焼室、１１ａ…点火
プラグ、１１ｂ…ディストリビュータ、１１ｃ…回転速
度センサ、１２…エンジン、１３…吸気通路、１４…ス
ロットルバルブ、１５…バイパス通路、１６…ＩＳＣ
（アイドルスピードコントロール）バルブ、１７…排気
通路、１８…燃料噴射弁、１９…燃料タンク、２０…キ
ャニスタ、２１…ＥＣＵ（電子制御装置）、２２…ベー
パ通路、２３…パージ通路、２４，２５…チェックバル
ブ、３１…吸入空気の導入部、３２…吸入空気の導出
部、３３…パージ通路の開口部、３４…ハウジング、３
５…弁体、３６…回転軸、３７…スリット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気管内に配されたスロットルバルブの上
   流側と下流側とをバイパスするバイパス通路と、アイド
   ル運転時の吸入空気量を調節すべく該バイパス通路の有
   効断面積を可変とするアイドルスピードコントロールバ
   ルブとを備えるエンジンにあって、その燃料タンク内で
   発生する燃料蒸気をキャニスタにて一旦捕集しつつパー
   ジ通路を介して同燃料蒸気を前記吸気管内にパージする
   燃料蒸気処理装置であって、 前記アイドルスピードコントロールバルブは、前記吸入
   空気のそれぞれ導入部及び導出部となる第１及び第２の
   開口部と、前記燃料蒸気の導入部となる第３の開口部と
   を備え、その弁体の移動に基づき前記第１及び第２の開
   口部の少なくとも一方の有効断面積を変更することで前
   記バイパス通路の有効断面積を変更するとともに前記第
   ３の開口部と前記第２の開口部とを連通せしめるもので
   あり、 前記パージ通路はその前記吸気管への開口端の少なくと
   も一部が前記アイドルスピードコントロールバルブの前
   記第３の開口部に接続されてなることを特徴とする燃料
   蒸気処理装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃料蒸気処理装置におい
   て、 前記パージ通路は、前記吸気管側で２系統の通路に分岐
   され、その一方が前記吸気管の前記スロットルバルブ上
   流に接続され、他方が前記アイドルスピードコントロー
   ルバルブの前記第３の開口部に接続されてなることを特
   徴とする燃料蒸気処理装置。
3. 【請求項３】前記アイドルスピードコントロールバルブ
   は、前記弁体の所定の移動位置で選択的に前記第３の開
   口部と前記第２の開口部とを連通せしめる請求項１また
   は２記載の燃料蒸気処理装置。