説明

蒸発燃料処理装置

【課題】キャニスタのパージ効率を向上させた蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】キャニスタ内の吸着材を加熱するためのPTCヒータ10に供給する電力を、キャニスタ内に導入するパージエア量に応じて可変制御する計量装置15を設ける。計量装置15は、キャニスタ内におけるパージエアの流路を遮るように配置され、そのパージエアの流量に応じて動作するフラップ17と、PTCヒータ10と電気的に直列に接続され、フラップ17の位置に応じて電気抵抗が変化するポテンショメータ16と、を備えていて、パージエアの流量増加に伴ってポテンショメータ16における電気抵抗が減少し、PTCヒータ10に供給する電力が増大する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料タンクから発生した蒸発燃料をキャニスタ内の吸着材によって一時的に保持し、エンジン稼働時に上記吸着材から上記蒸発燃料に相当する燃料を脱離させてエンジンに供給する蒸発燃料処理装置に関し、特に、上記吸着材を加熱することによってパージ効率の向上を図った蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の蒸発燃料処理装置においては、エンジンの吸気負圧によってキャニスタ内にパージエアを導入し、そのパージエアによってキャニスタ内の吸着材に保持している燃料を脱離(パージ)すると、その燃料の気化潜熱によって吸着材が冷却され、燃料が吸着材から脱離し難くなることが知られている。そこで、上記吸着材をいわゆるPTCサーミスタ(Positive Temperature Coefficient Thermistor)からなる電気ヒータによって加熱し、キャニスタのパージ効率を向上させるようにした蒸発燃料処理装置が例えば特許文献1に提案されている。
【0003】
この特許文献1に記載の蒸発燃料処理装置では、上記電気ヒータへの電力供給のON、OFFを、パージコントロールバルブと同様にエンジンの吸気圧をもって行うことで、キャニスタへのパージエアの導入開始と同時に上記電気ヒータへの通電が開始されるようになっている。
【特許文献1】実開昭58−111348号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、燃料の脱離時に吸着材から奪われる熱量は、キャニスタに導入するパージエア量が多いほど、つまり吸着材から脱離する燃料が多いほど大きくなるため、上記電気ヒータへ供給する電力は、キャニスタに導入するパージエア量が多いときに十分な発熱量が得られるように設定することが望ましい。しかしながら、特許文献1に記載の技術においてこのように設定すると、キャニスタに導入するパージエア量が少ないときにも上記電気ヒータに比較的大きな電力が供給されることになるため、消費電力が増大し、車載のバッテリーが過負荷となったり、寿命が短くなったりする虞がある。また、冷間状態で上記電気ヒータへの電力供給をONにしたときには、その電気ヒータの昇温のために一時的にさらに多くの電力を消費することになり、場合によっては過電流が流れてヒューズが切れてしまう虞がある。
【0005】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、キャニスタのパージ効率を向上させつつも上記電気ヒータの消費電力を低減可能な蒸発燃料処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタ内の吸着材に一旦保持し、エンジン稼働時にそのエンジンの吸気圧をもってキャニスタ内に導入したパージエアにより、上記吸着材から上記蒸発燃料に相当する燃料を脱離させて上記エンジンへ供給する蒸発燃料処理装置であって、電気ヒータをもって上記吸着材を加熱するようにしたものにおいて、上記キャニスタ内に導入するパージエア量に応じて上記電気ヒータに供給する電力を可変制御する給電制御手段を有していることを特徴としている。
【0007】
この請求項1に記載の発明では、上記キャニスタ内に導入するパージエア量に応じて上記電気ヒータに供給する電力を積極的に可変制御することで、比較的多くのパージエアをキャニスタ内に導入しているときには、燃料の脱離によって吸着材から多量の熱が奪われることになるため、上記電気ヒータに比較的大きな電力を供給して十分な発熱量を得る一方、キャニスタ内に導入するパージエアが比較的少量であるときには、燃料の脱離によって吸着材から奪われる熱量が少量になるため、上記電気ヒータに供給する電力を小さくして消費電力を抑えることが可能になる。
【0008】
具体的には請求項2に記載の発明のように、上記電気ヒータとしてPTCヒータを用いることが望ましい。この請求項2に記載の発明では、PTCヒータの抵抗−温度特性により、PTCヒータ自体が周囲の温度に応じて自己の発熱量を制御することになるため、その発熱量の制御をより精度よく行うことができるようになる。
【0009】
さらに具体的には請求項3に記載の発明のように、上記給電制御手段は、上記キャニスタ内におけるパージエアの流路を遮るように配置され、そのパージエアの流量に応じて動作するフラップと、上記電気ヒータに電力を供給するための電気回路に介装され、上記フラップの位置に応じて電気抵抗が変化する可変抵抗器と、を備えていて、上記パージエアの流量増加に伴って上記可変抵抗器の電気抵抗が減少し、上記電気ヒータに供給する電力が増大するように構成するとよい。これにより、コンピュータを用いることなく上記電気ヒータに供給する電力を制御できるようになる。
【0010】
この場合、請求項4に記載の発明のように、上記可変抵抗器の電気抵抗が上記フラップの位置に応じて連続的に変化するようになっていると、上記電気ヒータに供給する電力をよりきめ細かく制御できるようになる。
【0011】
また、請求項5に記載の発明のように、上記キャニスタの内部空間のうち上記エンジンの吸気通路に接続されるパージポートの直前に、上記吸着材の充填されていない蒸発燃料排出室が形成されていて、その蒸発燃料排出室に上記フラップが配置されていると、キャニスタから流出するパージエアの流れが確実に上記フラップに作用するようになるから、キャニスタ内におけるパージエアの流量を上記フラップをもって精度よく測定できるようになる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、上記電気ヒータに供給する電力をパージエアの流量に応じて可変制御することにより、比較的多くのパージエアをキャニスタ内に導入しているときには上記電気ヒータに比較的大きな電力を供給して十分な発熱量を得る一方、キャニスタ内に導入するパージエアが比較的少量であるときには上記電気ヒータに供給する電力を小さくして消費電力を抑え、キャニスタのパージ効率を向上させつつも上記電気ヒータの消費電力を低減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1〜4は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であって、そのうち図1は本発明にかかる蒸発燃料処理装置におけるキャニスタの一部切欠平面図、図2は図1のA矢視図、図3は図1のB−B断面図である。
【0014】
図1〜3に示すように、本発明にかかる蒸発燃料処理装置のキャニスタ1は、吸着材である活性炭Cが収容されたキャニスタ本体2と、そのキャニスタ本体2の開口を閉塞するキャップ3と、を有している。なお、キャニスタ本体2およびキャップ3はそれぞれ合成樹脂材料をもって形成されており、例えば溶着によって互いに固着されている。
【0015】
キャニスタ本体2は、それぞれ有底角筒状をなす第1収容部4および第2収容部5を有しており、それら両収容部4,5内にそれぞれ活性炭Cが充填されている。また、両収容部4,5は補強用のリブ6によって互いに連結され、キャニスタ本体2は全体として略直方体形状を呈している。
【0016】
第1収容部4の底壁部には、図示外の燃料タンクに接続されるチャージポート7と、図示外のエンジンの吸気通路に接続されるパージポート8と、がそれぞれ設けられている一方、第2収容部5の底壁部には、大気開放される大気ポート9が設けられている。また、第1収容部4の内部空間と第2収容部5の内部空間とはキャップ3内に形成された接続通路をもって連通しており、その接続通路をもって折り返す略U字状の通路がキャニスタ1内に形成されている。
【0017】
そして、周知のように、停車時等に図示外の燃料タンクで発生する蒸発燃料をチャージポート7からキャニスタ本体2の内部に導入し、その蒸発燃料を両収容部4,5内の活性炭Cに一時的に吸着保持する一方、エンジン稼働時に、そのエンジンの吸気圧をもって大気ポート9からキャニスタ1内へ導入したパージエアにより、活性炭Cに保持している上記蒸発燃料に相当する燃料を脱離させ、その燃料とパージエアとの混合気をパージポート8から図示外のエンジンの吸気通路へ供給するようになっている。
【0018】
ここで、活性炭Cから燃料が脱離すると、その燃料の気化潜熱をもって周囲の温度が低下し、パージ効率が低下することから、PTCサーミスタからなるPTCヒータ10を電気ヒータとして第2収容部5内に配置している。そして、そのPTCヒータ10により、PTCヒータ10付近の活性炭Cのみならず、大気ポート9から導入したパージエアによる熱伝達をもってキャニスタ1内全体の活性炭Cを暖めることでキャニスタ1のパージ効率を向上させるようになっている。
【0019】
一方で、第1収容部4内には、当該第1収容部4の底部側の空間を、パージポート8に連通する断面略矩形状の蒸発燃料排出室12と、チャージポート7に連通する蒸発燃料導入室11とに二分する仕切壁13が形成されていて、その仕切壁13の先端に、通気性を有するフィルタ14が支持されている。そして、そのフィルタ14の反パージポート8側に活性炭Cが保持されている。
【0020】
さらに、キャニスタ1内におけるパージエアの流路の一部を構成する蒸発燃料排出室12には、キャニスタ1内に導入したパージエア量を計量し、そのパージエア量に応じてPTCヒータ10に供給する電力を可変制御する計量装置15が給電制御手段として設けられている。なお、計量装置15は、キャニスタ1内のパージエアの流路上においてパージポート8になるべく近接して設けることが好ましい。これにより、キャニスタ1から流出するパージエアの流量を精度よく測定可能となる。
【0021】
計量装置15は、蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流量に応じて動作するフラップ17と、後述するようにPTCヒータ10に電力を供給するための電気回路に介装され、フラップ17の開度に応じて電気抵抗が変化する可変抵抗器としてのロータリ式のポテンショメータ16と、を有している。
【0022】
ポテンショメータ16は、そのケーシング16aからパージエアの流れ方向に略直交する方向へ突出する入力軸16bを有していて、その入力軸16bの回転に伴って電気抵抗が変化するようになっている。
【0023】
一方、フラップ17は、略矩形板状を呈するフラップ本体17bと、そのフラップ本体17bとポテンショメータ16の入力軸16bとを連結する連結軸17aと、を有しており、入力軸16aを中心とした回転方向でその入力軸16aと一体に回転動作可能に設けられている。そして、パージエアの流れが無いときには、フラップ本体17bが、パージエアの流れ方向における投影面上でパージポート8とオーバーラップしつつ、パージエアの流れ方向に直交する姿勢となる定常静止位置に位置するようになっている。つまり、フラップ本体17bは、定常静止位置で、蒸発燃料排出室12のうちその高さ方向におけるパージポート8側の一部を塞ぎ、その蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流れの断面積を狭めている一方で、図3に仮想線で示すように、蒸発燃料排出室12内にパージエアが流れると、そのパージエアにフラップ本体17bが押圧されることにより、蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流路を開き、蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流れの断面積を広げるようにして、定常静止位置からパージポート8側へ回動することになる。
【0024】
詳しくは、フラップ本体17bの幅方向両端部に、フラップ17をその回動方向で反パージポート8側、すなわち当該フラップ17の閉方向側に向かって付勢する一対のリターンスプリング18の一端がそれぞれ連結されている。両リターンスプリング18は、フィルタ14側に向かって斜め上方を指向するように配置されており、両リターンスプリング18の他端が蒸発燃料排出室12の上壁とフィルタ14とのなすコーナー部でキャニスタ本体2に連結されている。これにより、パージエアの流れ方向における投影面上でフラップ本体17bに両リターンスプリング18がオーバーラップする領域をなるべく小さくし、フラップ本体17bにパージエアが効率よく当たるようにしてある。なお、図示は省略しているが、両リターンスプリング18の両端部にそれぞれフックを設ける一方、そのフックとの引っ掛かりをもって当該フックと相対回転可能に係合する係合部をフラップ本体17bおよびキャニスタ本体2にそれぞれ設け、上記フックを中心とした回転方向で両リターンスプリング18をフラップ本体17bおよびキャニスタ本体2に対して相対的に揺動可能とすることが、フラップ17を円滑に動作させる上で好ましい。また、パージエアの流れが無いときには、フラップ17の反パージポート8側への回動を規制する図示外のストッパにより、フラップ17が定常静止位置で保持されるようになっている。
【0025】
すなわち、蒸発燃料排出室12内をパージエアが流れると、パージエアがフラップ本体17bをパージポート8側へ押圧する力とリターンスプリング18の付勢力とがバランスする位置にフラップ17が回動することになる。つまり、パージエアがフラップ本体17bをパージポート8側へ押圧する力は、パージエアの流量の増加に伴って増大することになるから、フラップ17はパージエアの流量に応じた位置に回動する。なお、パージエアの流量に応じたフラップ17の回動変位量は、フラップ本体17aのうちパージエアの流れによって押圧される受圧面の大小、および両リターンスプリング18のばね定数をもって調整可能である。
【0026】
図4は、PTCヒータ10に電力を供給するための電気回路を概念的に示す図である。この図4に示すように、PTCヒータ10は、その正極側が、電源であるバッテリ19にイグニッションスイッチ20を介して接続されている一方で、そのPTCヒータ10の負極側は、ポテンショメータ16を介してグラウンドGに接続されている。換言すれば、PTCヒータ10とポテンショメータ16は電気的に直列の関係となるように接続されている。なお、バッテリ19の負極側はグラウンドGに接続されている。
【0027】
詳細には、ポテンショメータ16のケーシング16a内には、円弧状を呈する抵抗体としてのコイル16cと、そのコイル16cに当接する可動子としてのブラシ16dとがそれぞれ収容されていて、コイル16cの一端がPTCヒータ10の負極側に接続されている一方、ブラシ16dがグラウンドGに接続されている。ブラシ16dは、フラップ17とともに回転する入力軸16aと図示外の連動機構を介して機械的に連結されており、入力軸16aの回転に連動してコイル16c上を当該コイル16cの長手方向に摺動するようになっている。そして、このようなブラシ16dの動作により、コイル16cのPTCヒータ10側端部とブラシ16dとの間の距離が変化することで、ポテンショメータ16における電気抵抗が連続的に変化することになる。なお、ポテンショメータ16における電気抵抗は、フラップ17が定常静止位置にあるときに最大となるように設定してあり、フラップ17の開度が大きくなるにしたがってその電気抵抗が減少するようになっている。
【0028】
つまり、本実施の形態では、キャニスタ1内に導入されるパージエア量に応じてフラップ17の開度が変化し、そのフラップ17の開度に応じてポテンショメータ16の電気抵抗が変化することにより、PTCヒータ10に印加される電圧が増減することになる。このようにして、PTCヒータ10に供給する電力をキャニスタ1内へ導入するパージエア量に応じて制御するようになっている。
【0029】
より具体的には、一般に、PTCヒータ10には、電圧を印加すると初期に大電流が流れていわゆる突入電力として多くの電力を消費し、その後に時間の経過とともに電流が小さくなって消費電力が低下する特性があるが、イグニッションスイッチ20をONにしたときには、エンジンが停止状態であることからキャニスタ1内へ導入されるパージエア量、すなわち蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流量が零であり、ポテンショメータ16の電気抵抗が最大となる。これにより、PTCヒータ10が突入電力として消費する電力を抑えられる。
【0030】
そして、エンジンが稼働して大気ポート9からキャニスタ1内に導入されるパージエア量が増加すると、蒸発燃料排出室12内におけるパージエアの流れにより、フラップ17が開いてポテンショメータ16の電気抵抗が減少し、PTCヒータ10に印加される電圧が増加する。これにより、PTCヒータ10の発熱量が増大して活性炭Cが十分に加熱され、その活性炭Cから燃料が効率良く脱離するようになる。
【0031】
したがって、本実施の形態によれば、キャニスタ1内におけるパージエアの流量に応じてPTCヒータ10に供給する電力を可変制御することにより、キャニスタ1内におけるパージエアの流量、すなわち活性炭Cから脱離する燃料の量が比較的多く、活性炭Cから多量の熱が奪われるときには比較的大きい電力をPTCヒータ10に供給して十分な発熱量を得る一方で、キャニスタ1内におけるパージエアの流量、すなわち活性炭Cから脱離する燃料の量が比較的少なく、活性炭Cから奪われる熱量が比較的少量であるときにはPTCヒータ10に供給する電力を抑えることで、キャニスタ1のパージ効率の向上を図りつつもPTCヒータ10の通電量を低減して消費電力を抑えることができる。
【0032】
また、PTCヒータ10は、周囲の温度の上昇に伴って電気抵抗が増大する周知の抵抗−温度特性によって周囲の温度を自己調節する機能を有しているため、PTCヒータ10の周囲の温度が所定の設計温度以上に上昇するようなことはなく、安全であるとともに電気効率がよい。
【0033】
なお、本実施の形態では、いわゆる二室タイプのキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はキャニスタの形式を問わずに適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の実施の形態としてキャニスタを示す一部切欠平面図。
【図2】図1におけるA矢視図
【図3】図1におけるB−B断面図
【図4】図1におけるPTCヒータに電力を供給するための電気回路を示す概略図。
【符号の説明】
【0035】
1…キャニスタ
10…PTCヒータ(電気ヒータ)
15…計量装置(給電制御手段)
16…ポテンショメータ(可変抵抗器)
17…フラップ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタ内の吸着材に一旦保持し、エンジン稼働時にそのエンジンの吸気圧をもってキャニスタ内に導入したパージエアにより、上記吸着材から上記蒸発燃料に相当する燃料を脱離させて上記エンジンへ供給する蒸発燃料処理装置であって、電気ヒータをもって上記吸着材を加熱するようにしたものにおいて、
上記キャニスタ内に導入するパージエア量に応じて上記電気ヒータに供給する電力を可変制御する給電制御手段を有していることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項2】
上記電気ヒータがPTCヒータであ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。
【請求項3】
上記給電制御手段は、上記キャニスタ内におけるパージエアの流路を遮るように配置され、そのパージエアの流量に応じて動作するフラップと、上記電気ヒータに電力を供給するための電気回路に介装され、上記フラップの位置に応じて電気抵抗が変化する可変抵抗器と、を備えていて、
上記パージエアの流量増加に伴って上記可変抵抗器の電気抵抗が減少し、上記電気ヒータに供給する電力が増大するようになっている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。
【請求項4】
上記可変抵抗器の電気抵抗が上記フラップの位置に応じて連続的に変化するようになっていることを特徴とする請求項3に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項5】
上記キャニスタの内部空間のうち上記エンジンの吸気通路に接続されるパージポートの直前に、上記吸着材の充填されていない蒸発燃料排出室が形成されていて、その蒸発燃料排出室に上記フラップが配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の蒸発燃料処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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