(57)【要約】【課題】車両外部から導入する空気から水、ダスト等を分離する際の十分な分離性能を備えつつ、吸気系に対して十分なパージ空気量を確保できるようにした蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】セパレータは、上部および底部が閉塞したシリンダ室６１と、空気を流入する流入ポート６４と、流出ポート６５とを有する。流出ポート６５は、シリンダ室６１の側部上であって、かつ、流入ポート６４よりも高位置に配設され、キャニスタへ空気を流出する。シリンダ室６１の内部では、シリンダ室６１と略同心に設けられる円柱体と、円柱体の側部からシリンダ室６１の側部内壁に向けて複数のフィンとが設けられる。複数のフィンは、全体として螺旋状に形成される。【選択図】図２
2008045472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を備えた車両の蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを接続する第１通路と、
前記キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続する第２通路と、
車両外部と前記キャニスタとを接続する第３通路と、
前記第３通路に設けられ、車両外部から導入される空気に含まれる水分および／またはダストを分離するセパレータと、を備え、
前記セパレータは、
上部および底部が閉塞したシリンダ室と、
空気を流入する第１流入口と、
前記シリンダ室の側部上であって、かつ、前記第１流入口よりも高位置に配設され、前記キャニスタへ空気を流出する第１流出口と、
前記シリンダ室の中心軸方向において、前記シリンダ室の上部から少なくとも前記第１流出口にかけて、前記シリンダ室と略同心に設けられる円柱体と、
前記円柱体の側部から前記シリンダ室の側部内壁に向けて設けられ、全体として螺旋状に形成される複数のフィンと、を有する
蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記フィンは、水平面に対して略平行である
請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記フィンは、水平面に対して上向きに角度が付けられる
請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記円柱体は、中空円柱体であって、かつ、前記第１流入口は、当該中空円柱体の下側の開口端によって形成される
請求項１〜３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関を備えた車両における蒸発燃料処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関を備えた車両における蒸発燃料処理装置では、パージ実行時において、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導いて一時的に吸着させ、そのキャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される空気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させることによって燃焼処理する。
かかる蒸発燃料処理装置では、新気導入口から空気とともに水、ダスト等が侵入しないように、水、ダスト等を分離するセパレータが新気導入口近辺に設けられる。たとえば、特許文献１には、セパレータとして、筒状容器の底部にダストフィルタ等を設けたものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】実公平７−６９３号公報、第１図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された、従来の蒸発燃料処理装置のセパレータは、フィルタ方式を用いているため分離性能には優れるが、セパレータ前後における空気の圧力損失が高く、吸気系に対して十分なパージ空気量を確保できない場合があった。
【０００５】
以上の観点から、本発明の目的は、車両外部から導入する空気から水、ダスト等を分離する際の十分な分離性能を備えつつ、吸気系に対して十分なパージ空気量を確保できるようにした蒸発燃料処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関を備えた車両の蒸発燃料処理装置であって、キャニスタと、第１通路と、第２通路と、第３通路と、セパレータとを備える。
キャニスタは、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着する。第１通路は、燃料タンクとキャニスタとを接続する。第２通路は、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続する。第３通路は、車両外部とキャニスタとを接続する。セパレータは、第３通路に設けられ、車両外部から導入される空気に含まれる水分および／またはダストを分離する。
このセパレータは、シリンダ室と、第１流入口と、第１流出口と、円柱体と、複数のフィンとを有する。シリンダ室は、上部および底部が閉塞している。第１流入口は空気を流入し、第１流出口は、シリンダ室の側部上であって、かつ、第１流入口よりも高位置に配設され、キャニスタへ空気を流出する。円柱体は、シリンダ室の中心軸方向において、シリンダ室の上部から少なくとも第１流出口にかけて、シリンダ室と略同心に設けられる。複数のフィンは、円柱体の側部からシリンダ室の側部内壁に向けて設けられ、全体として螺旋状に形成される。
【０００７】
この蒸発燃料処理装置では、車両外部から空気が第３通路に導入されるが、その空気がキャニスタに送られる前に、セパレータにて水分および／またはダストの分離処理が行われる。セパレータでは、第１流入口から導入された車両外部の空気は、シリンダ室内部において、円柱体の側部とシリンダ室の側部内壁とで形成されるドーナツ状の領域を、第１流入口よりも上方に位置する第１流出口に向かって流れるが、そのとき、複数のフィンが螺旋状に円柱体に対して設けられているため、シリンダ室内部で空気流は渦巻状に上昇するようになる。したがって、シリンダ室内の空気の滞在時間を極力長くできるため、高い分離性能が確保される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蒸発燃料処理装置によれば、車両外部から導入する空気から水、ダスト等を分離する際の十分な分離性能を備える。同時に、セパレータとしてフィルタ方式を用いていないためにセパレータ前後の圧力損失が小さく、吸気系に対して十分なパージ空気量を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の蒸発燃料処理装置の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図である。この蒸発燃料処理装置１は、内燃機関を備えた車両に搭載される。図に示すように、この蒸発燃料処理装置１は、キャニスタ３と、蒸発燃料通路１０（第１通路）と、パージ通路１１（第２通路）と、空気通路１２，１３（第３通路）と、セパレータ６と、パージ制御弁３０と、開閉弁３１と、圧力センサ４０とを含んで構成される。蒸発燃料通路１０は、キャニスタ３と燃料タンク２とを接続している。パージ通路１１は、キャニスタ３とスロットルバルブ５１の下流側の吸気管５とを接続している。
【００１１】
空気通路１３の一端は車両外部の大気に開放され、他端は、セパレータ６の流入ポート６４（後述する）を介して開口６４ａに接続される。空気通路１２の一端は、セパレータ６の流出ポート６５（後述する）を介して開口６５ａに接続され、他端は、キャニスタ３の通気口３ａに接続される。かかる構成により、キャニスタ３は、セパレータ６および空気通路１２，１３を介して、車両外部の大気と連通可能となっている。
【００１２】
開閉弁３１は、常閉型の電磁弁で構成される開閉弁（オンオフ弁）であって、ドレインカットバルブとも称する。開閉弁３１は、本実施形態では空気通路１２上に設けられる。開閉弁３１は、制御ユニット４のリーク診断制御信号Ｌ＿ＣＴＬによって動作し、空気通路１２を連通または遮断する。すなわち、開閉弁３１は、リーク診断制御信号Ｌ＿ＣＴＬが「リーク診断停止」を示す場合に開状態となり、これにより空気通路１２が連通する。開閉弁３１は、リーク診断制御信号Ｌ＿ＣＴＬが「リーク診断実行」を示す場合に閉状態となり、これにより空気通路１２が遮断する。
【００１３】
キャニスタ３には、活性炭等の吸着剤３５が収容されており、燃料タンク２内で発生した蒸発燃料を蒸発燃料通路１０により導いて一時的に吸着する。また、前述したように、開閉弁３１の動作に応じて、キャニスタ３の通気口３ａは、車両外部の大気と連通または遮断する。
【００１４】
パージ制御弁３０は、常閉型の電磁弁で構成される開閉弁であって、パージ通路１１に設けられている。パージ制御弁３０は、制御ユニット４のパージ制御信号Ｐ＿ＣＴＬによって動作する。すなわち、パージ制御弁３０は、パージ制御信号Ｐ＿ＣＴＬが「パージ実行」を示す場合には開状態となり、パージ制御信号Ｐ＿ＣＴＬが「パージ停止」を示す場合には閉状態のままである。
【００１５】
マイクロコンピュータを内蔵する制御ユニット（Ｃ／Ｕ）４には、装置内（より具体的には、燃料タンク２〜パージ制御弁３０）の圧力Ｐを検出する圧力センサ４０、および、図示しない他のセンサ（たとえば燃温センサ等）からの検出信号が入力される。なお、圧力センサ４０からの検出信号は、装置内のリーク診断において用いられる。
制御ユニット４は、機関に対する各種制御を行うと共に、機関の運転条件に応じてパージ処理を実行または停止を決定し、パージ制御信号Ｐ＿ＣＴＬによりパージ制御弁３０および開閉弁３１を制御してキャニスタ３に吸着した蒸発燃料の処理を行う。
【００１６】
次に、セパレータ６の構造について、図２および図３を参照して説明する。図２は、セパレータ６の（ａ）上面図と（ｂ）側面図とを示す。図３は、図２（ｂ）における断面図、すなわち、（ａ）Ａ−Ａ線による断面図と（ｂ）Ｂ−Ｂ線による断面図とを示す。なお、図２では、セパレータ６の内部構造が明らかとなるように、シリンダ室６１を構成する上部、底部および側部が透明であると仮定して記載してある。
【００１７】
図２に示すように、セパレータ６は、全体としては円筒形状となっている。セパレータ６は、外観上、導入した空気に含まれる水分および／またはダストを分離する分離機能を内蔵するシリンダ室６１と、そのシリンダ室６１に設けられた流入ポート６４および流出ポート６５とを有する。流入ポート６４は空気通路１３と接続され、流出ポート６５は空気通路１２と接続される（図１参照）。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、流入ポート６４は、その中心軸がシリンダ室６１の側部６１ａの接線と略平行かつ近接するようにして設けられる。流入ポート６４とシリンダ室６１との接合位置には、開口６４ａ（第１流入口）が形成される。これにより、開口６４ａから導入される空気がシリンダ室６１の側部６１ａに沿って流れるようになっている。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、流出ポート６５は、その中心軸がシリンダ室６１の側部６１ａの接線と略平行かつ近接するようにして設けられる。流出ポート６５とシリンダ室６１との接合位置には、開口６５ａ（第２流出口）が形成される。これにより、シリンダ室６１の側部６１ａに沿って流れてくる空気を効率良く導出するようになっている。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、シリンダ室６１内の空気流を下方から上方へ発生させるために、流出ポート６５は、流入ポート６４よりも高位置に設けられる。
なお、図２に示したセパレータ６では、上面図において流入ポート６４と流出ポート６５とが略平行となっているが、各ポートの中心軸がシリンダ室６１の側部６１ａの接線と略平行かつ近接するようにして設けられる限り、両者は平行でなくともよい。
【００２１】
シリンダ室６１の内部において、円柱体６２は、シリンダ室６１の上部６１ｂから下方に向けて、少なくとも流入ポート６４の位置まで延設される。円柱体６２は、シリンダ室６１と略同心である。円柱体６２の下端は閉塞しており、シリンダ室６１内の空気が円柱体６２の内部に侵入することはない。
【００２２】
円柱体６２の側部から前記シリンダ室の側部６１ａの内壁に向けて、全体として螺旋状に形成されるフィン群６３（複数のフィン）が設けられる。フィン群６３の各フィンは、水平面に対して略平行となるように取り付けられる。各フィンは、円柱体６２の中心軸を基準として、隣接するフィン同士が指向する方向で形成される角度がほぼ同一となっている。本実施形態では、図２に示すように、フィン群６３は９個のフィンではからなり、隣接するフィン同士が指向する方向で形成される角度は４５度一定である。なお、図２（ａ）の平面図では２個のフィンが重なっており、８個のフィンが視認される。
また、図２（ｂ）に示すように、フィン群６３の各フィンは、フィン群６３全体として螺旋状となるように、円柱体６２に対して取り付けられる。
【００２３】
シリンダ室６１の底部６１ｃには、導入された空気から分離される水分を外部に排出するための水抜き孔６６が設けられる。
【００２４】
次に、蒸発燃料処理装置１の動作を、特にセパレータ６の動作に注目して説明する。
【００２５】
制御ユニット４は、機関の運転条件に応じてパージ処理を実行することを決定すると、「パージ実行」を示すパージ制御信号Ｐ＿ＣＴＬをパージ制御弁３０に送出する。これにより、パージ制御弁３０は開状態となる。
【００２６】
パージ制御弁３０が開状態になると、吸気管５内の吸入負圧がキャニスタ３に作用するため、車両外部の空気は、セパレータ６によって水分および／またはダストが除去（分離）された後に、通気口３ａよりキャニスタ３内に導入される。この導入された空気によってキャニスタ３に吸着されていた蒸発燃料は脱離され、脱離された蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１１を通って吸気管５内へと吸入され、その後、機関の燃焼室内で燃焼処理（パージ処理）される。
【００２７】
ここで、セパレータ６における空気の流れについて図４を参照して説明する。図４は、図２と同様にセパレータ６の上面図および側面図であるが、空気の流れを矢印にて示してある。
図４において、車両外部の空気は、空気通路１３から流入ポート６４および開口６４ａを介して、シリンダ室６１内に導入される。流出ポート６５が流入ポート６４よりも上方に設けられているため、この導入された空気は、シリンダ室６１の側部６１ａ内壁と円柱体６２の側部とで形成されるドーナツ状の空間を下方から上方に向かうことになる。その際、円柱体６２の側部には全体として螺旋状に形成されたフィン群６３が設けられているため、導入された空気は、直ぐに流出ポート６５へ向かわずに、フィン群６３に沿って上昇する。すなわち、シリンダ室６１内の空気流は、図４（ｂ）に示すように渦巻状となる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１によれば、セパレータ６において、シリンダ室６１内部の空気流が渦巻状となるため、シリンダ室６１内の空気の滞在時間を極力長くでき、その滞在期間の間に重量の大きい水分およびダストがシリンダ室６１の底部６１ｃに落下することによって、高い分離性能が確保される。
また、この蒸発燃料処理装置１におけるセパレータ６は、フィルタ方式ではないためにセパレータ６前後の圧力損失が少なく、十分なパージ空気量を確保することができる。
【００２９】
＜変形例＞
次に、図５を参照して、上記セパレータ６の変形例であるセパレータ７について説明する。図５は、本実施形態におけるセパレータの変形例を示す図である。図５に示すセパレータ７は、上記セパレータ６とはフィン群の構成のみが異なる。
上述したフィン群６３は、全体として螺旋状に形成されていたが、このセパレータ７におけるフィン群７３は、プロペラ状に形成されている。すなわち、各フィンは、水平面に対して上向きに角度が付けられて円柱体６２に取り付けられ、フィン４個で１組となるプロペラが複数（図５では３層）積層されて形成されている。
この変形例では、フィン群７３がプロペラ状である、すなわち、各フィンが水平面に対して上向きに角度が付けられているため、流入ポート６４から導入される空気の流れがシリンダ室６１内で渦巻状となる。したがって、セパレータ７は、セパレータ６同様に高い分離性能が確保される。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の蒸発燃料処理装置は、第１の実施形態の蒸発燃料処理装置と比較して、セパレータのみが異なる。
【００３１】
以下、この蒸発燃料処理装置のセパレータ８について図面を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置におけるセパレータの（ａ）上面図と（ｂ）側面図とを示す。図７は、図６（ｂ）におけるＣ−Ｃ線による断面図を示す。以下の説明において、第１の実施形態のセパレータ６と同一の部位については、同一の符号を付し、重複説明を行わない。
【００３２】
このセパレータ８では、前述したセパレータ６における流入ポート６４と円柱体６２の機能を併せ持つ管部８２が設けられる点で、セパレータ６と異なる。この管部８２は、両端が開放された中空形状であり、シリンダ室６１外部の開口８２ａ側において空気通路１３（図１参照）と接続される。管部８２は、開口端８２ａから水平方向にシリンダ室６１の中心軸まで延設され、湾曲部８２ｂにおいて下方に湾曲し、上部６１ｂにおいてシリンダ室６１と接合される。管部８２は、その接合位置からシリンダ室６１と同心にて他方の開口端８２ｃ（第１流入口）まで延設している。
管部８２においてシリンダ室６１の内部にある部分は、中空円柱体となっている。この中空円柱体に対して、前述したセパレータ６の円柱体６２同様にフィン群６３が設けられる。
【００３３】
次に、セパレータ８における空気の流れについて図８を参照して説明する。図８は、図６と同様にセパレータ８の上面図および側面図であるが、空気の流れを矢印にて示してある。
図８において、車両外部の空気は、管部８２を経由し、その開口端８２ｃからシリンダ室６１内に導入される。シリンダ室６１に導入された空気は、上方から下方に方向付けられているため、シリンダ室６１の底部６１ｃに衝突した後に上方へ向かう。
【００３４】
その後の空気の流れは、第１の実施形態におけるセパレータ６と同様である。すなわち、その後、空気は、シリンダ室６１の側部６１ａ内壁と管部８２の中空円柱体部分の側部とで形成されるドーナツ状の空間を下方から上方に向かうことになる。その際、円柱体６２の側部には全体として螺旋状に形成されたフィン群６３が設けられているため、導入された空気は、直ぐに流出ポート６５へ向かわずに、フィン群６３に沿って上昇する。すなわち、シリンダ室６１内の空気流は、図８（ｂ）に示すように渦巻状となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置では、セパレータ８において、シリンダ室６１内部の空気流が渦巻状となるため、シリンダ室６１内の空気の滞在時間を極力長くでき、その滞在期間の間に重量の大きい水分およびダストがシリンダ室６１の底部６１ｃに落下することによって、高い分離性能が確保される点は第１の実施形態の蒸発燃料処理装置１と同様である。
さらに、この蒸発燃料処理装置において、管部８２は、シリンダ室６１の内部において中空円柱体となっており、その中空円柱体の下側の開口端８２ｃによって空気がシリンダ室６１内部に導入されるので、中空円柱体内の空気流の重力効果によってさらに分離性能が向上している。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成及びシステムは本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更や、他のシステムへの適応なども含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態におけるセパレータの上面図と側面図である。
【図３】第１の実施形態におけるセパレータの断面図である。
【図４】第１の実施形態におけるセパレータの動作を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態におけるセパレータの空気の流れを示す図である。
【図６】第２の実施形態におけるセパレータの上面図と側面図である。
【図７】第２の実施形態におけるセパレータの断面図である。
【図８】第２の実施形態におけるセパレータの空気の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…蒸発燃料処理装置
２…燃料タンク
３…キャニスタ
４…制御ユニット
５…吸気管
６…セパレータ
６１…シリンダ室
６２…円柱体
６３…フィン群（複数のフィン）
６４…流入ポート（第１流入口）
６５…流出ポート（第１流出口）
６６…水抜き孔
１０…蒸発燃料通路（第１通路）
１１…パージ通路（第２通路）
【図１】
2008045472.tif 000003
【図２】
2008045472.tif 000004
【図３】
2008045472.tif 000005
【図４】
2008045472.tif 000006
【図５】
2008045472.tif 000007
【図６】
2008045472.tif 000008
【図７】
2008045472.tif 000009
【図８】
2008045472.tif 000010