(57)【要約】【課題】燃料タンク内で発生する蒸発燃料が大気中に放出されることを防止する蒸発燃料処理装置に関し、燃料ポンプの負荷低減を図ることにより、電気エネルギーの消費を低減する。【解決手段】燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ２２と、キャニスタ２２内の蒸発燃料をエンジンＥの吸気通路２１へ強制的に導入するパージポンプ２３とを備える。そして、エンジンＥから排出される排ガスをパージポンプ２３に流通させ、その排ガスの流速エネルギーを動力源として、パージポンプ２３を駆動させる。そのため、燃料ポンプ１２の負荷を高めることなくパージポンプ２３を駆動させることができる。よって、燃料ポンプ１２で消費される電気エネルギーの消費を低減できる。【選択図】図１
2007205231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
内燃機関から排出される排ガスの流速エネルギーを動力源として、前記キャニスタに吸着された蒸発燃料を前記内燃機関の吸気通路へ強制的に導入するパージポンプとを備える蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記パージポンプは、前記排ガスの流速エネルギーにより回転する第１羽根車と、前記第１羽根車の回転力により前記蒸発燃料を前記吸気通路へ導入する第２羽根車とを有する請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記パージポンプは、前記排ガスを噴射するジェットノズル、および前記ジェットノズルを収容するケーシングを有し、前記ジェットノズルからの噴射により前記ケーシング内に発生する吸引圧によって、前記蒸発燃料を前記排ガスとともに前記吸気通路へ導入する請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
一端が前記パージポンプに接続された排ガス導入管を備え、
前記排ガス導入管の他端は、前記内燃機関の排気通路のうち、排ガスを浄化する触媒の下流側に接続された請求項１から３のいずれか一項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、燃料タンク内で発生する蒸発燃料が大気中に放出されることを防止する、蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガソリン等の燃料を利用する内燃機関に利用される蒸発燃料処理装置が知られている（特許文献１参照）。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタに吸着された蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へ強制的に導入するパージポンプとを備えている。この蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で揮発した蒸発燃料は吸気通路に導入される。そのため、蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料が大気中に放出されることを防止できる。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関に向けて燃料を噴射するインジェクタ、燃料タンクの燃料をインジェクタに向けて吐出する電動の燃料ポンプ、および燃料ポンプとインジェクタとを接続する燃料供給配管等が記載されている。特許文献１記載のパージポンプは、燃料供給配管から分岐して燃料を燃料タンクまで循環させる分岐配管と、分岐配管を流通する燃料により回転するペルトン羽根車と、ペルトン羽根車の回転力により回転し、蒸発燃料を吸気通路に導入するタービンブレードとを有する。すなわち、特許文献１記載のパージポンプは、燃料ポンプから吐出する燃料の流速エネルギーを動力源として駆動する。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の蒸発燃料処理装置では、パージポンプの動力源が、電動の燃料ポンプによる燃料の流速エネルギーである。そのため、燃料ポンプの負荷が高くなる。よって、燃料ポンプで消費される電気エネルギーが増大する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、燃料ポンプの負荷低減を図ることにより、電気エネルギーの消費を低減する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】
【０００７】
請求項１から４のいずれか一項記載の発明では、パージポンプは、内燃機関から排出される排ガスの流速エネルギーを動力源として、キャニスタに吸着された蒸発燃料を内燃機関の吸気通路へ強制的に導入する。そのため、燃料ポンプの負荷を高めることなくパージポンプを駆動させることができる。よって、燃料ポンプで消費される電気エネルギーの消費を低減できる。
【０００８】
ここで、特許文献１記載の蒸発燃料処理装置は、燃料供給配管からパージポンプを介して燃料タンクまで燃料を循環させる必要がある。すると、この循環経路から燃料が漏出しないようにするために、循環経路には高い気密性が要求される。例えば、分岐配管のジョイント部分にはシール性の高い構造が必要となる。よって、特許文献１記載の蒸発燃料処理装置はコストアップとなる。これに対し、請求項１から４のいずれか一項記載の発明では、パージポンプは排ガスの流速エネルギーを動力源として駆動する。そして、排ガスをパージポンプに流通させる経路は、燃料を循環させる特許文献１記載の経路に比べて、高い気密性が要求されない。よって、構造簡略化を図ることができる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、内燃機関で発生した排ガスは、パージポンプにより吸気通路へ導入されて再び内燃機関に吸入されることとなる。そのため、内燃機関から大気に放出される排ガスに関し、その排ガス中に含まれる炭化水素の量を低減できる。
【００１０】
請求項４記載の発明では、パージポンプへ流通する排ガスは、触媒を通過したものとなる。そのため、排ガスをパージポンプに流通させる経路の接続部分等における気密性の要求度合いをより一層低減することができる。よって、より一層のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による蒸発燃料処理装置を、図１および図２に示す。図１は、ガソリンエンジン搭載車等の自動車の燃料配管系統を示した模式図である。図２は、図１に示すパージポンプを示した断面図である。
【００１２】
本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、ガソリンエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）Ｅを有する自動車に搭載されている。エンジンＥの図示しないシリンダとピストンとの間には燃焼室が形成されている。
【００１３】
吸気管２は、燃焼室に向けて混合気を流通させる吸気通路２１を形成する。吸気管２は燃焼室に接続されている。吸気管２内には、燃料噴射装置３から液体燃料（例えばガソリン等の高揮発燃料）が噴射される。吸気管２の上流には、アクセルペダル（図示せず）に連動して開閉動作するスロットルバルブ４が設けられている。排気管５は、燃焼室で発生した排ガスを排出するための排気通路５３を形成する。排気管５は燃焼室に接続されている。排気管５には、排ガスを浄化する触媒コンバータ５１が配置されている。
【００１４】
先ず、本実施形態の燃料噴射装置３を図１に基づいて説明する。この燃料噴射装置３は、液体燃料を収納する燃料タンク１１、この燃料タンク１１内の液体燃料を加圧供給する電動の燃料ポンプ１２、エンジンＥの吸気管２に設けられた燃料分岐管１３、この燃料分岐管１３内に挿入された複数個の燃料噴射弁（インジェクタ）１４、および燃料ポンプ１２と燃料分岐管１３とを連通する主燃料通路１５等から構成される。
【００１５】
燃料タンク１１は、自動車の車室とトランクルームとの間に搭載されている。そして、燃料タンク１１の側方には、内部に燃料給油通路を形成するフィラーネック１６が上方へ斜めに延びるように設けられている。そのフィラーネック１６の先端には、フィラーキャップ１７が取り付けられている。また、燃料タンク１１の天井部分には、揮発した蒸発燃料を蒸発燃料処理装置１に導くためのパージ孔（図示せず）が形成されている。
【００１６】
燃料ポンプ１２は、液体燃料を燃料タンク１１から吸い上げて燃料分岐管１３に圧送するもので、燃料タンク１１内に収容されている。また、燃料分岐管１３は、燃料ポンプ１２から圧送されてきた液体燃料を各燃料噴射弁１４に分配するものであり、燃料分岐管１３内の液体燃料の圧力は、圧力調整弁１９により所定の圧力に調圧されている。この調圧の際に余剰となる液体燃料は、リターン配管１８を通り燃料タンク１１に戻される。そして、燃料噴射弁１４は、吸気管２に取り付けられた燃料分岐管１３内に収められ、エンジンＥＣＵ４０からの噴射信号に基づき、エンジンＥの吸気管２の各吸入ポート内に液体燃料を霧状に霧化して直接噴射する。
【００１７】
次に、本実施形態の蒸発燃料処理装置１を図１に基づいて説明する。この蒸発燃料処理装置１は、キャニスタ２２およびパージポンプ２３等の各部品より構成されている。そして、蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク１１内で揮発した蒸発燃料（エバポガス）をキャニスタ２２、パージポンプ２３を経てエンジンＥの吸気管２内に導入（パージ）することにより、蒸発燃料が大気中に放出されることを防止する装置である。
【００１８】
キャニスタ２２は、燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料を吸着する例えば活性炭等の吸着体（図示せず）を有する。これにより、キャニスタ２２は、燃料タンク１１内で揮発した蒸発燃料をパージ孔を介して吸着することができる。また、キャニスタ２２には、大気に開放された大気孔２６が形成されて、空気を内部に吸入可能に構成されている。この大気孔２６には、必要に応じてその大気孔２６を閉塞するためのキャニスタ制御弁（キャニスタコントロールバルブ）２７が取り付けられている。このキャニスタ制御弁２７は、通電されると閉弁する電磁式開閉弁である。
【００１９】
次に、パージポンプ２３を図２に基づいて説明する。このパージポンプ２３は、エンジンＥの燃焼室から排出される排ガスの流速エネルギーを動力源として、キャニスタ２２内の蒸発燃料を吸気管２へ強制的に導入するポンプである。
【００２０】
パージポンプ２３は、所謂サイドチャンネルポンプであって、ペルトン羽根車３２、ケーシング３１、３４、タービン７３等から構成されている。ケーシング３１の内部にはペルトン羽根車３２が回転可能に配置されている。ペルトン羽根車３２は特許請求の範囲に記載の第１羽根車に相当する。タービン７３は特許請求の範囲に記載の第２羽根車に相当する。ケーシング３１は、排気管５のうち触媒コンバータ５１の下流側（マフラー側）の部分に設けられている（図１参照）。ペルトン羽根車３２は排気管５を流通する排ガスの流量に応じて回転速度が変化する。
【００２１】
なお、ケーシング３１にはパイプ３５が一体に備えられている。このパイプ３５は排気管５に接続されている。パイプ３５を介してケーシング３１は排気管５に連通する。このパイプ３５は、特許請求の範囲に記載の排ガス導入管に相当する。パイプ３５と排気管５とはフレキシブルホースを用いて接続してもよい。フレキシブルホースを用いれば、エンジンＥの振動が蒸発燃料処理装置１に伝播されることを低減できる。
【００２２】
ケーシング３４の内部にはタービン７３が配置されている。ペルトン羽根車３２の回転軸３３は、マグネットカップリング７１、７２を介してタービン７３に連結されている。タービン７３の両端面には、ケーシング３４の内壁面に形成された凹部７４に対応するように凹部７５がそれぞれ形成されている。
【００２３】
なお、ケーシング３４に一体成形された入口パイプ３６は、吸入側パージ管２４を介してキャニスタ２２の出口に接続されている。吸入側パージ管２４は、キャニスタ２２内の蒸発燃料をパージポンプ２３に向けて流通させる。ケーシング３４に一体成形された出口パイプ３８は、吐出側パージ管２５を介して吸気管２に接続されている。吐出側パージ管２５は、吸気管２のうちスロットルバルブ４の下流と燃焼室の各吸入ポートとの間の部分に向けてパージポンプ２３内の蒸発燃料を流通させる。
【００２４】
蒸発燃料処理装置１は、排気管５に接続され、排気管５を流通する排ガスをケーシング３５に対してバイパスさせるバイパス管３７を備えている。バイパス管３７の途中には、排ガスの流量を調節するバイパス弁８が配置されている。このバイパス弁８は、通電量に応じてバイパス管３７の開口面積を変化させることによりバイパス管３７の通路抵抗を調整する電磁式比例制御弁である。
【００２５】
これにより、バイパス弁８がバイパス管３７の開口面積を小さくすればする程、ケーシング３５内に流入する排ガスの流量が増加する。そのため、パージポンプ２３からの蒸発燃料の吐出量が増加する。逆に、バイパス弁８がバイパス管３７の開口面積を大きくすればする程、ケーシング３５内に流入する排ガスの流量が減少する。そのため、パージポンプ２３からの蒸発燃料の吐出量が減少する。
【００２６】
したがって、バイパス弁８の弁開度を制御することにより、パージポンプ２３からの蒸発燃料の吐出量を調節できる。例えばバイパス弁８を閉弁すると、パージポンプ２３からの蒸発燃料の吐出量が最大吐出量となる。また、バイパス弁８を開弁すると、パージポンプ２３からの蒸発燃料の吐出量が最小吐出量となる。
【００２７】
出口パイプ３８には、エンジンＥの吸気管２に導入される蒸発燃料の流量を調整するパージ制御弁９が配置されている。このパージ制御弁９は、ケース９０と、バルブ９２と、電磁コイル９４等とから構成されている。ケース９０は、パージポンプ２３のケーシング３４の出口パイプ３８の根元部分に一体成形されている。ケース９０内には、パージポンプ２３の出口ポート７７と出口パイプ３８とを連通する連通路９１が形成されている。バルブ９２は、電磁コイル９４への通電により生じる磁気吸引力により駆動され、連通路９１を開閉する。
【００２８】
このパージ制御弁９は、開弁時間と閉弁時間とのデューティ比に基づいて、エンジンＥの吸気管２に供給する蒸発燃料のパージ流量を変化させる流量制御弁である。また、パージ制御弁９は、電磁コイル９４が通電されるとバルブ９２が開弁する電磁式開閉弁である。これにより、蒸発燃料の供給を停止する時には、パージ制御弁９のバルブ９２を閉弁すれば良い。
【００２９】
以上により、本実施形態によれば、蒸発燃料処理装置１のパージポンプ２３は、エンジンＥの燃焼室から排出される排ガスの流速エネルギーを動力源として駆動する。すなわち、排ガスの流速エネルギーによりペルトン羽根車３２が回転し、その回転力によりタービン７３は回転する。よって、タービン７３の回転により蒸発燃料は吸気管２へ強制的に導入される。従って、燃料ポンプ１２の負荷を高めることなくパージポンプ２３を駆動させることができる。よって、燃料ポンプ１２で消費される電気エネルギーの消費を低減できる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、パージポンプ２３のケーシング３１に流通させる流体を排ガスとすることで、パージポンプ２３は排ガスの流速エネルギーを動力源として駆動する。よって、排ガスをパージポンプ２３に流通させる経路は、ケーシング３１に流通させる流体を液体燃料とした場合に比べて高い気密性が要求されない。具体的には、ケーシング３１とパイプ３５との接続部分、パイプ３５と排気管５との接続部分、およびケーシング３５のうちパイプ３５と接続する部分以外の部分において、高い気密性が要求されない。よって、蒸発燃料処理装置１のコストダウンを図ることができる。
【００３１】
ここで、上述した特許文献１記載の蒸発燃料処理装置は、燃料ポンプから吐出される燃料の流速エネルギーをパージポンプの駆動源としている。そのため、例えばアイドリング時にはパージポンプへ流通する燃料の流量が多い。よって、パージポンプにより吸気管へ導入される蒸発燃料が多くなる。すると、アイドリング時の混合気の濃度は濃くなる。よって、燃費は悪化する。また、エンジンＥから大気に放出される排ガスに関し、その排ガス中に含まれる炭化水素の量が増加する。
これに対し、本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、エンジンＥの燃焼室から排出される排ガスの流速エネルギーを動力源として駆動する。そのため、アイドリング時には排ガスの流量が少ない。よって、パージポンプ２３により吸気管２へ導入される蒸発燃料が少なくなる。すると、アイドリング時の混合気の濃度は薄くなる。よって、燃費は向上する。また、エンジンＥから大気に放出される排ガスに関し、その排ガス中に含まれる炭化水素の量が減少する。
【００３２】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図３および図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。図３は、第２実施形態による蒸発燃料処理装置１の燃料配管系統を示した模式図である。図４は、図３に示すパージポンプの断面図である。
【００３３】
パージポンプ２３０は、所謂ジェットポンプであって、排気ガスを噴出するジェットノズル２３１、およびジェットノズル２３１を内部に収容するケーシング２３２等から構成されている。ケーシング２３２には、ジェットノズル２３１と連通する排ガス供給パイプ２３３が接続されている。排気管５には、排ガス供給パイプ２３３と連通する排ガス導入管５２が接続されている。この排ガス導入管５２により、触媒コンバータ５１を通過した排ガスの一部は、分岐して排ガス導入管５２内に流入する。排ガス導入管５２内に流入した排ガスは、排ガス供給パイプ２３３を介してジェットノズル２３１からケーシング２３２内に噴出する。
【００３４】
ケーシング２３２内のうち、ジェットノズル２３１の噴出口の下流部分には、チャンバー部２３４が形成されている。ケーシング２３２には、チャンバー部２３４に連通する吸入管２３５が接続されている。吸入管２３５は、第１実施形態と同様の吸入側パージ管２４に接続されている。また、ケーシング２３２のうちジェットノズル２３１の噴出口と対向する部分には、チャンバー部２３４と連通するスロート管２３６が接続されている。スロート管２３６は、第１実施形態と同様の吐出側パージ管２５に接続されている。
【００３５】
以上の構成により、ジェットノズル２３１からケーシング２３２内に排ガスが噴出されると、チャンバー部２３４に負圧が発生する。すると、吸入管２３５からケーシング２３２内に蒸発燃料が吸入される。そして、ケーシング２３２内に吸入された蒸発燃料は、ケーシン２３２に噴出した排ガスとともにスロート管２３６から吐出側パージ管２５に圧送される。
【００３６】
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が発揮されることに加え、次の効果が発揮される。すなわち、エンジンＥで発生した排ガスは、パージポンプ２３０により吸気管２３５へ導入されて再びエンジンＥに吸入されることとなる。そのため、エンジンＥから大気に放出される排ガスに関し、その排ガス中に含まれる炭化水素の量を低減できる。
【００３７】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、パージポンプ２３、２３０へ導入させる排ガスを、排気管５のうち触媒コンバータ５１の下流側部分から取り込んでいるが、本発明の実施にあたり、排気管５のうち触媒コンバータ５１の上流側部分から排ガスを取り込むようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態による蒸発燃料処理装置を示す、自動車の燃料配管系統の模式図。
【図２】図１に示すパージポンプの断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による蒸発燃料処理装置を示す、自動車の燃料配管系統の模式図。
【図４】図３に示すパージポンプの断面図。
【符号の説明】
【００３９】
1：蒸発燃料処理装置、１１：燃料タンク、２２：キャニスタ、２１：内燃機関の吸気通路、２３、２３０：パージポンプ、３２：ペルトン羽根車（第１羽根車）、５２：排ガス導入管、５３：内燃機関の排気通路、７３：タービン（第２羽根車）、２３１：ジェットノズル、２３２：ケーシング、Ｅ：エンジン（内燃機関）
【図１】
2007205231.tif 000003
【図２】
2007205231.tif 000004
【図３】
2007205231.tif 000005
【図４】
2007205231.tif 000006