(57)【要約】より効果のある活性炭の加熱部位を加熱してパージ効率を高めるとともに、活性炭の温度上昇を抑制して吸着性能の低下をも防止することができ、電力の消費を抑制することができる蒸発燃料処理装置を提供することを課題とする。キャニスタ（１）の各吸収材層（７ａ），（７ｂ）の略中央部に加熱装置（１６ａ），（１６ｂ）を設け、パージ開始前の所定時間、吸着材（４）を加熱するようにしたので、パージされにくい部位を加熱することでパージを促進することができパージ効率が向上し、吸着能力を向上することができる。また、パージ中は加熱を停止するので、吸着材（４）の温度上昇が抑制され、蒸発燃料吸着時の吸着性能の低下をも防止することができる。
2002064966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置を、パージ中における前記キャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置を、パージ中における前記キャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設け、
パージ開始前の所定時間、前記吸着材層の吸着材を加熱するように前記加熱装置をオン状態にする制御装置を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、放熱部材を有するヒータ素子であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記ヒータ素子は、ＰＴＣヒータであることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記ＰＴＣヒータは、キュリー点温度が２００℃以上のものであることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置が放熱部材を有するＰＴＣヒータであって、
前記所定時間が、前記ＰＴＣヒータに流れる電流値が安定するまでの時間であることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記所定時間は、前記加熱装置の温度が所定値に達するまでの時間であることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、内部にヒータ素子を有する管状ヒータであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、内部に排気熱または温水を通過させるように構成された管状ヒータであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は自動車の蒸発燃料処理装置に関し、詳しくは、蒸発燃料処理装置のキャニスタのパージ効率の向上に関するものである。
背景技術
エンジン停止中に燃料タンクから生ずる蒸発燃料を、キャニスタ容器内に収容した吸着材に吸着させておき、エンジン始動後、吸着した蒸発燃料を吸気管負圧により脱離（パージ）して燃焼室で燃焼させる蒸発燃料処理装置のキャニスタにおいては、蒸発燃料の排出規制の強化とキャニスタの小型化の要求から、吸着能力の向上が望まれている。
そこで、キャニスタの吸着能力の向上を目的として、キャニスタ内に加熱装置を設けて吸着材を加熱し、蒸発燃料のパージ効率を上げて吸着能力を向上させたキャニスタが、特開平１−１４７１５４号公報、実開平２−１３１０６６号公報、実開平２−５０１６０号公報、実開昭６１−１１８９５６号公報等で公知である。
すなわち、特開平１−１４７１５４号公報によれば、フィルタの直下にはヒータが配されており、流入空気を約６０°Ｃ〜８０°Ｃに加熱して、活性炭上の吸着燃料の揮発力を高める、としている。また、実開平２−１３１０６６号公報によれば、吸着層に吸着された燃料蒸気の脱離に応じて変化する吸着層の温度を検知し、脱離の完了によりＰＴＣヒータの電源を切ることにしたので、機関停止直後においてもキャニスタ吸着層の温度は常に吸着に有利なように低下しており、吸着が再開された場合、燃料蒸気吸着量を増加できる、としている。
また、実開平２−５０１６０号公報によれば、容器内の活性炭室中間部に空間室を設け、空間室には通電することで発熱する発熱体を配設したので、蒸発燃料が活性炭に吸着されることで発生した熱が空間室の存在により、直接下方の活性炭に伝熱されるのを阻止でき下方の活性炭の温度上昇による吸着性能の低下を防止できる、としている。また、実開昭６１−１１８９５６号公報によれば、燃料蒸気を導入するための燃料蒸気導入ポートと、燃料蒸気をパージするための燃料蒸気パージポートと、パージ用の空気を導入するための空気導入ポートとが設けられたチャコールキャニスタの、空気導入ポートの途中にＰＴＣヒータを配置することにより吸着性能を向上させる、としている。
しかしながら、上述従来の加熱装置は何れもキャニスタの大気導入口付近または活性炭層の大気上流部に設けられている。これらの部位は吸引した空気によるパージにより約８０％がパージされるため、これらの部位を加熱してもパージに対する効果は小さい。しかも、加熱により温度上昇した活性炭は蒸発燃料の吸着段階において、吸着性能の低下を来す場合があり、電力の消費も軽視できない。
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、より効果のある活性炭の加熱部位を加熱してパージ効率を高めるとともに、活性炭の温度上昇を抑制して吸着性能の低下をも防止することができ、電力の消費を抑制することができる蒸発燃料処理装置を提供することを課題とする。
発明の開示
上記した課題を解決するためになされた本発明に係る蒸発燃料処理装置は、燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、加熱装置を、パージ中におけるキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設けたことを特徴とするものである。
ここで、パージ中におけるキャニスタ内での大気の流れの経路とは、具体的には大気が大気導入口から蒸発燃料パージ口まで流れるときの経路を意味する。そして、中流付近とは、大気導入口から蒸発燃料パージ口までの大気の流れる経路の中央部を意味する。すなわち、１槽式のキャニスタであれば吸着材層の高さ方向におけるほぼ中央部を意味する（第１４図参照）。また、２槽式のキャニスタであれば各吸着材層の高さ方向における下方、つまり、各吸着材層を直線的に連結した場合の高さ方向におけるほぼ中央部を意味する（第１図参照）。
この蒸発燃料処理装置では、燃料タンク内に発生した蒸発燃料がキャニスタ内に流入し、その蒸発燃料が吸着材層に順次吸着される。その後、吸着材層に吸着された蒸発燃料は、エンジンの吸気管負圧によりパージされる。このパージ中には、大気導入口から大気がキャニスタ内に導入される。このため、大気導入口付近においては、吸着材層に吸着された蒸発燃料の約８０％が導入された大気によりパージされる。すなわち、大気導入口付近に加熱装置を設けてもパージ効率を向上させることは困難なのである。また、蒸発燃料導入口付近に加熱装置を設けると、この部位の吸着材層の温度上昇が大きくなる。そうすると、パージ終了後の再吸着時において、この部位の吸着材層の温度が下がらずに、吸着材層の吸着性能が低下してしまう。
そこで、本発明の蒸発燃料処理装置では、加熱装置を、パージ中におけるキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設けた。これにより、最もパージされにくい部位を加熱することでパージを促進することができパージ効率が向上し、吸着能力を向上することができる。また、蒸発燃料導入口付近における吸着材層の温度上昇が抑制されるので、パージ終了後の再吸着時において、吸着材層の吸着性能の低下を防止することができる。
本発明に係る別の形態の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、加熱装置を、パージ中におけるキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設け、パージ開始前の所定時間、吸着材層の吸着材を加熱するように加熱装置をオン状態にする制御装置を備えることを特徴とするものである。
この蒸発燃料処理装置でも、加熱装置を、パージ中におけるキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設けた。これにより、効果的にパージ効率を高めることができるとともに、蒸発燃料導入口付近における吸着材層の温度上昇を抑制し、パージ終了後の再吸着時において、吸着材層の吸着性能の低下を防止することができる。
さらに、この蒸発燃料処理装置では、制御装置により、パージ開始前の所定時間、吸着材層の吸着材を加熱するように加熱装置がオン状態にされる。すなわち、パージ開始前に吸着材層のプレヒートが行われるのである。これにより、吸着材層においてパージされにくい部位が効率よく加熱され、パージが促進されてパージ効率が向上し、吸着能力を向上させることができる。また、制御装置により、パージ中は加熱装置がオフ状態にされる。このため、吸着材層の温度上昇がより抑制され、吸着時の吸着性能の低下をより防止することができる。
本発明に係る蒸発燃料処理装置においては、加熱装置として、放熱部材を有するヒータ素子、内部にヒータ素子を有する管状ヒータ、あるいは内部に排気熱または温水を通過させるように構成された管状ヒータを用いることができる。その中でも、放熱部材を有するヒータ素子を用いるのが好ましく、そのヒータ素子がＰＴＣヒータであることが望ましい。ＰＴＣヒータは自己制御が可能であるので、加熱装置の制御を精度よく行うことができるからである。
また、本発明に係る蒸発燃料処理装置において、ヒータ素子としてＰＴＣヒータを用いる場合には、キュリー点温度が２００℃以上のものを使用するのがよい。これにより、加熱装置の表面温度（ヒータ温度）を１５０℃以上にすることができ、より効果的にパージ効率を向上させることができるからである。望ましくは、加熱装置の表面温度を２００℃程度にするのがよいので、キュリー点温度が２４０℃のＰＴＣヒータを用いるのが好適である。
さらに、本発明に係る蒸発燃料処理装置において制御装置を有する場合においては、プレヒートを行う所定時間を、加熱装置の温度が所定値に達するまでの時間とすればよい。ただし、加熱装置が放熱部材を有するＰＴＣヒータである場合には、プレヒートの所定時間は、ＰＴＣヒータに流れる電流値が安定するまでの時間とするのが望ましい。こうすることにより、ヒータの昇温が不十分であるにもかかわらず、プレヒートが終了するような事態を確実に防止することができるからである。その結果として、十分に吸着材層のプレヒートが行われるので、吸着材層においてパージされにくい部位が十分に加熱され、パージがより促進されてパージ効率がより向上する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の処理装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。第１図は、本発明の第１の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。第１図において、キャニスタ１を構成するケース２の内部は隔壁２ａにより二分されている。二分された一方は、通気性を有するフィルタ３ａ，３ｂ，３ｃにより挟持された吸着材４が通気性を有するプレート５ａを介してスプリング６により押圧されて第１吸着材層７ａを形成している。二分された他方も同様に、通気性を有するフィルタ３ｄ，３ｅにより挟持された吸着材４が通気性を有するプレート５ｂを介してスプリング８により押圧されて第２吸着材層７ｂを形成している。
ケース２およびフィルタ３ａならびに仕切板２ｂにより形成される第１空間部９ａには、燃料タンク１０の上部に連通するタンクポート２ｃが開口している。ケース２および隔壁２ａおよびフィルタ３ｂならびに仕切板２ｂにより形成される第２空間部９ｂには、電磁開閉弁１１を介して吸気管１２のサージタンク１２ａに連通するパージポート２ｄが開口している。また、ケース２およびフィルタ３ｄならびに隔壁２ａにより形成される第３空間部９ｃには大気に連通する大気ポート２ｅが開口している。
ここで、電磁開閉弁１１は、コントロールユニット４０に接続されている。このコントロールユニット４０は、後述するように、電磁開閉弁１１の開閉制御の他に、両ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御も行うようになっている。そして、コントロールユニット４０は、ＥＣＵ４１に接続されＥＣＵ４１からの信号に基づき、各種の制御を実行するようになっている。
隔壁２ａの先端部には連通路１３が設けられ、ケース２およびプレート５ａ，５ｂにより第４空間部９ｄが形成されている。斯くして、各吸着材層７ａ，７ｂは第４空間部９ｄを介して蒸発燃料の流れに対して直列に構成される。第１吸着材層７ａと第２吸着材層７ｂとが直線的（直列）に構成されていると考えた場合における略中央部（第１図においては各吸着材層７ａ，７ｂの下方）には、放熱部材１４に接触するＰＴＣ素子１５からなる第１ＰＴＣヒータ１６ａおよび第２ＰＴＣヒータ１６ｂが設けられている。そして、第１ＰＴＣヒータ１６ａは、第１吸着材層７ａの幅方向（第１図においては左右方向）においても略中央部に配置されている。同様に、第２ＰＴＣヒータ１６ｂも、第２吸着材層７ｂの幅方向（第１図においては左右方向）において略中央部に配置されている。なお、第１ＰＴＣヒータ１６ａおよび第２ＰＴＣヒータ１６ｂは、各吸着材層７ａおよび７ｂの吸着材４に直接接触して配されている。
そして、これら両ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂは、導線１８ａ，１８ｂを介してコントロールユニット４０に接続されている。これにより、ＥＣＵ４１からの信号に基づいてコントロールユニット４０により、両ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源がＯＮ・ＯＦＦされるようになっている。
ここで、第１ＰＴＣヒータ１６ａおよび第２ＰＴＣヒータ１６ｂの配置位置による脱離率への影響について、第２図、第３図を用いて説明する。なお、脱離率は（脱離量／吸着量）×１００で表示されている（以下の説明でも同様である）。第２図はヒータの配置位置を示したものである。第２図において、Ａ〜Ｄがヒータの配置位置を示している。そして、配置位置Ｂ，Ｃが本実施の形態における第１ＰＴＣヒータ１６ａおよび第２ＰＴＣヒータ１６ｂの配置位置に対応している。第３図は第２図に示した配置位置で各ヒータを加熱したときの脱離率を示したものである。また、ヒートシンク大とは、放熱部材１４をキャニスタ１の奥行き方向（第１図においては前後方向）のほぼ全域に渡って配置した場合を示し、ヒートシンク小とは、ヒートシンク大の面積を約１／３（高さは同じで、奥行き寸法を短縮）にした場合を示している。
第３図から明らかなように、ヒータを位置Ｂ、Ｃに配置することにより、脱離率が大きくなることがわかる。すなわち、第１ＰＴＣヒータ１６ａを位置Ｂに配置し、第２ＰＴＣヒータ１６ｂを位置Ｃに配置することにより、パージ効率を高めることができる。また、このような配置位置であれば、第１吸着材層７ａの上方（蒸発燃料が入り込む側）における吸着材４の温度上昇が抑制される。このため、パージ終了後の再吸着時において、吸着材４の吸着性能の低下が防止される。
また、第３図から明らかなように、放熱部材１４は、キャニスタ１の奥行き方向（第１図においては前後方向）のほぼ全域にわたって配置した方が脱離率は大きい。このため、本実施の形態では、放熱部材１４をキャニスタ１の奥行き方向（第１図においては前後方向）のほぼ全域にわたって配置している。こうすることにより、さらにパージ効率を高めることができる。なお、放熱部材１４にはアルミ板を使用している。ＰＴＣ素子１５からの熱が素早くかつ均一に伝導されるからである。アルミ板以外でも、このような性質を持ち、蒸発燃料により腐食されない金属材料であれば放熱部材１４として使用することができる。
続いて、ＰＴＣ素子１５のキュリー点温度による脱離率への影響について、第４図を用いて説明する。第４図は第２図の位置Ｂに、キュリー点温度が異なる３種類（キュリー点温度：１２５℃、１８０℃、２４０℃）のＰＴＣ素子を配置して加熱したときの脱離率を示したものである。なお、キュリー点温度が１２５℃のＰＴＣ素子を用いた場合には、第５図に示すように、放熱部材１４の表面温度（ヒータ温度）は約１００℃になる。キュリー点温度が１８０℃のＰＴＣ素子を用いた場合には、第６図に示すように、放熱部材１４の表面温度（ヒータ温度）は約１４０℃になる。キュリー点温度が２４０℃のＰＴＣ素子を用いた場合には、第７図に示すように、放熱部材１４の表面温度（ヒータ温度）は約２００℃になる。
そして、第４図から明らかなように、キュリー点温度が高い方が脱離率は高いことがわかる。このため、本実施の形態では、ＰＴＣ素子１５にキュリー点温度が２４０℃のものを使用している。これにより、放熱部材１４の表面温度（ヒータ温度）は約２００℃になるようになっている。なお、放熱部材１４の表面温度（ヒータ温度）は２００℃前後が最もよいが、１５０℃（キュリー点温度２００℃）以上であればパージ効率を高めることができる。
次に、上記した構成を有する本実施形態の作用について第８図に示すフローチャートを参照しつつ説明する。エンジン１７が停止され燃料タンク１０の温度が上昇すると、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料は、不図示の逆止弁を経てタンクポート２ｃからキャニスタ１内に流入する。キャニスタ１内に流入した蒸発燃料は、第１および第２吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４に順次吸着される。これにより、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料が大気ポート２ｅから大気へ漏洩しない。
そして、エンジン１７の不図示のイグニッションスイッチがＯＮされエンジン１７が稼働すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１はイグニッションスイッチのＯＮ信号を受ける。そうすると、ＥＣＵ４１はコントロールユニット４０に対し、電磁開閉弁ＯＮ信号を送る。この信号を受けたコントロールユニット４０は、電磁開閉弁１１の電源をＯＮにする。その結果、電磁開閉弁１１が閉じる（Ｓ２）。これと同時に、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源が、ＥＣＵ４１からの信号に基づくコントロールユニット４０の制御によりＯＮされる。これで、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電が開始され、吸着材４の加熱（プレヒート）が開始される。このとき、コントロールユニット４０により、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに流れる電流値が計測されている。
なお、イグニッションスイッチがＯＮされない場合は（Ｓ１：ＮＯ）、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電は行われない（Ｓ７）。
その後、コントロールユニット４０により、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに流れる電流が定常になったか否かが判断される（Ｓ３）。そして、コントロールユニット４０は、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに流れる電流値が定常になったと判断すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、電磁開閉弁１１の電源をＯＦＦする。その結果、電磁開閉弁１１が開く（Ｓ４）。これにより、キャニスタ１のパージが開始される。一方、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに流れる電流値が定常になっていない場合には（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ３で待機状態となる。
そして、電磁開閉弁１１が開くと、コントロールユニット４０により第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源がＯＦＦされ、吸着材４の加熱が停止される（Ｓ５）。これでプレヒートが終了する。
このプレヒートの間、両吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４は加熱されるので、吸着材４に吸着されていた蒸発燃料は蒸発して両吸着材層７ａ，７ｂ内に充満する。パージの開始とともに充満した蒸発燃料は両吸着材層７ａ，７ｂを経てエンジン１７に吸引され、パージ効率は向上する。吸引される蒸発燃料の温度はプレヒートにより上昇しているため、両吸着材層７ａ，７ｂ内を通過する時、吸着材４の温度を従来より上昇させるので、パージ効率はさらに向上する。
その後、パージが終了すると、コントロールユニット４０によって、再び電磁開閉弁１１が閉じられる（Ｓ６）。なお、プレヒートは、充満した蒸発燃料が大気ポート２ｅから大気へ漏洩するまでには終了するので、加熱による蒸発燃料の大気への漏洩は防止される。
ここで本実施の形態では、プレヒートの時間を第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに流れる電流値が定常になるまでの時間としているが、これ以外の方法によってプレヒートの時間を決定するようにしてもよい。そこで、別の方法によるプレヒートの時間の制御について、第９、１０図に示すフローチャートを用いて説明する。
第９図に示す制御では、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度を検出し、その温度が所定値（２００℃）に達するとプレヒートを終了するようになっている。この制御を行う場合には、温度センサＴＳ１が第１ＰＴＣヒータ１６ａの放熱部材１４に取り付けられ、温度センサＴＳ２が第２ＰＴＣヒータ１６ｂの放熱部材１４に取り付けられることになる（第１図参照）。従って、ここでいう第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度とは、放熱部材１４の表面温度のことを意味する。そして、温度センサＴＳ１，ＴＳ２からの出力信号が、コントロールユニット４０に入力されるようになっている。なお、温度センサは、放熱部材１４に取り付ける代わりに、ＰＣＴ素子１５に取り付けても構わない。
以下、制御内容を具体的に説明する。エンジン１７が停止され燃料タンク１０の温度が上昇すると、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料は、不図示の逆止弁を経てタンクポート２ｃからキャニスタ１内に流入する。キャニスタ１内に流入した蒸発燃料は、第１および第２吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４に順次吸着される。
そして、エンジン１７の不図示のイグニッションスイッチがＯＮされエンジン１７が稼働すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１はイグニッションスイッチのＯＮ信号を受ける。そうすると、ＥＣＵ４１はコントロールユニット４０に対し、電磁開閉弁ＯＮ信号を送る。この信号を受けたコントロールユニット４０は、電磁開閉弁１１の電源をＯＮにする。その結果、電磁開閉弁１１が閉じる（Ｓ１２）。これと同時に、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源が、ＥＣＵ４１からの信号に基づくコントロールユニット４０の制御によりＯＮされる。これで、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電が開始され、吸着材４の加熱（プレヒート）が開始される。このとき、コントロールユニット４０により、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度が計測されている。具体的には、コントロールユニット４０により、温度センサＴＳ１，ＴＳ２からの出力信号に基づき、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに備わる放熱部材１４，１４の表面温度が計測されている。
なお、イグニッションスイッチがＯＮされない場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電は行われない（Ｓ１７）。
その後、コントロールユニット４０により、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度が２００℃に達したか否かが判断される（Ｓ１３）。この判断は、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂに備わる放熱部材１４，１４に取り付けられた温度センサＴＳ１，ＴＳ２からの出力信号に基づき行われる。
そして、コントロールユニット４０は、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度が２００℃に達していると判断した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、電磁開閉弁１１の電源をＯＦＦする。その結果、電磁開閉弁１１が開く（Ｓ１４）。これにより、キャニスタ１のパージが開始される。一方、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの温度が２００℃に達していない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１３で待機状態となる。
そして、電磁開閉弁１１が開くと、コントロールユニット４０により第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの電源がＯＦＦされ、吸着材４の加熱が停止される（Ｓ１５）。これでプレヒートが終了する。その後、パージが終了すると、コントロールユニット４０によって、再び電磁開閉弁１１が閉じられる（Ｓ１６）。
このような制御によっても、プレヒートの間、両吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４は加熱されるので、吸着材４に吸着されていた蒸発燃料は蒸発して両吸着材層７ａ，７ｂ内に充満する。パージの開始とともに充満した蒸発燃料は両吸着材層７ａ，７ｂを経てエンジン１７に吸引され、パージ効率は向上する。吸引される蒸発燃料の温度はプレヒートにより上昇しているため、両吸着材層７ａ，７ｂ内を通過する時、吸着材４の温度を従来より上昇させるので、パージ効率はさらに向上する。
また、第１０図に示す制御では、タイマーを用いてプレヒートを終了するようになっている。以下、制御内容を具体的に説明する。エンジン１７が停止され燃料タンク１０の温度が上昇すると、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料は、不図示の逆止弁を経てタンクポート２ｃからキャニスタ１内に流入する。キャニスタ１内に流入した蒸発燃料は、第１および第２吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４に順次吸着される。
そして、エンジン１７の不図示のイグニッションスイッチがＯＮされエンジン１７が稼働すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１はイグニッションスイッチのＯＮ信号を受ける。そうすると、ＥＣＵ４１はコントロールユニット４０に対し、タイマー始動信号を送る。この信号を受けたコントロールユニット４０は、タイマーの計時を開始する（Ｓ２２）。これと同時に、コントロールユニット４０は、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電を開始するとともに（Ｓ２３）、電磁開閉弁１１を閉じる（Ｓ２４）。これで、吸着材４の加熱（プレヒート）が開始される。
なお、イグニッションスイッチがＯＮされない場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電は行われない（Ｓ３０）。
その後、コントロールユニット４０は、タイマーの計時が終了すると（Ｓ２５）、第１および第２ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂへの通電を止める（Ｓ２６）。これで、吸着材４の加熱が停止されてプレヒートが終了する。
また、コントロールユニット４０は、電磁開閉弁１１を開く（Ｓ２７）。
これにより、キャニスタ１のパージが開始される。その後、パージが終了すると、コントロールユニット４０によって、再び電磁開閉弁１１が閉じられる（Ｓ１６）。
このような制御によっても、プレヒートの間、両吸着材層７ａ，７ｂ内の吸着材４は加熱されるので、吸着材４に吸着されていた蒸発燃料は蒸発して両吸着材層７ａ，７ｂ内に充満する。パージの開始とともに充満した蒸発燃料は両吸着材層７ａ，７ｂを経てエンジン１７に吸引され、パージ効率は向上する。吸引される蒸発燃料の温度はプレヒートにより上昇しているため、両吸着材層７ａ，７ｂ内を通過する時、吸着材４の温度を従来より上昇させるので、パージ効率はさらに向上する。
なお、タイマーの計時時間は、予め実験により最適な値が決定される。そして、その決定された値をコントロールユニット４０に記憶させている。具体的には、タイマーの計時時間は１０分程度に設定される。なぜなら、第５図〜第７図に示すように、ヒータ温度が所定温度に達するまでに約５分かかるが、電流値が安定していない場合もある。このため、電流値が完全に安定しヒータが十分に昇温したと判断できる時間として１０分を設定しているのである。
次に、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置を使用して従来の蒸発燃料処理装置との性能比較試験を行った結果について説明する。第１１図は本実施形態に係る蒸発燃料処理装置を使用した比較試験結果を示すグラフである。比較試験に供試したキャニスタの全吸着材層の容積は５００ｃｃ、第１吸着材層７ａと第２吸着材層７ｂの容積比は１：１である。始めに試験方法を説明する。吸着条件として、ブタンガスを流速０．２ｌ／ｍｉｎで６５．５ｇまで吸着させる。次いで、１０分間プレヒートした後、窒素ガスを使用して流速３．０ｌ／ｍｉｎでパージし、３０ＢＶ（Ｂｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ）毎に総流量１５０ＢＶまで脱離率を計測した。なお、ＢＶ値はキャニスタの総容積の倍数を示し、３０ＢＶは３０×５００ｃｃ＝１５１を意味する。
ＰＴＣヒータなしの従来のキャニスタ（白三角の実線で示す）においては、脱離率は最も低く、パージ量１５０ＢＶにおいて約５０％である。第１吸着材層７ａ内に設けられた第１ＰＴＣヒータ１６ａのみで加熱した場合（黒丸の実線で示す）は、従来よりも脱離率は増大し、パージ量１５０ＢＶにおいて約６５％となる。本実施形態、すなわち、第１吸着材層７ａ内に設けられた第１ＰＴＣヒータ１６ａおよび第２吸着材層７ｂ内に設けられた第２ＰＴＣヒータ１６ｂとで共に加熱した場合（白丸の実線で示す）は、脱離率はさらに増大し、パージ量１５０ＢＶにおいて約８０％となる。なお、ＰＴＣヒータ１６ａ，１６ｂの取り付け部位については、吸着材層７ａ、７ｂの上端から約７０％の位置となる略中央部、すなわち、中央部から若干下がった位置に設けた場合が最良で、中央部、上端から約３０％の位置と上に上がるにつれ脱離率は減少することが確認されている。
ここで、例えば５０％の脱離率を得るためには、ＰＴＣヒータなしの従来のキャニスタでは、パージ量が約１５０ＢＶ必要であった。これに対して、本実施の形態のキャニスタ１では、パージ量が約３０ＢＶしか必要でない。すなわち、本実施の形態のキャニスタ１によれば、パージ量を約１／５にすることができる。このため、キャニスタ内の吸着材４の量を少なくすることができ、ひいてはキャニスタを小型化することができる。
次に、本発明の第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１２図は本発明の第２の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。第１２図において、キャニスタ２１を構成するケース２２の底部２２ａには、プレート２３ａ，２３ｂならびにフィルタ２４ａ，２４ｂを貫いて高伝熱性の有底の金属製パイプ２５が立設されている。パイプ２５の底部内側にはヒータ素子２６が設けられ、導線２７ａ，２７ｂを介してコントロールユニット４０に接続され、コントロールユニット４０からの制御により電源がＯＮ・ＯＦＦされるよう構成され、第１吸着材層２８ａおよび第２吸着材層２８ｂの吸着材４を加熱するよう構成されている。そのため、ヒータ素子２６は直接蒸発燃料に接触しないので、防錆および安全性に優れる。本実施形態の作用および効果については、第１の実施形態と同様であるので説明は省く。
次に、本発明の第３の実施形態について、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１３図は本発明の第３の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。第１３図において、キャニスタ３１のケース３２には第１吸着材層３３ａ、隔壁３２ａ、第２吸着材層３３ｂを貫く高伝熱性の金属製のパイプ３４が設けられている。パイプ３４の内部にはエンジン冷却水または排気管の熱量を受けた空気が矢印のように流れるよう構成され、それらの熱量により吸着材４を加熱するよう構成されている。パイプ３４の上流部にはパイプ流路を開閉するための電磁開閉弁３５が設けられ、電磁開閉弁３５はコントロールユニット４０に配線されて、コントロールユニット４０からの制御によりＯＮ・ＯＦＦされるよう構成されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。エンジン１７の不図示のイグニッションスイッチがＯＮされエンジン１７が稼働すると、イグニッションスイッチのＯＮ信号を受けてコントロールユニット４０により電磁開閉弁１１の電源がＯＮされて、電磁開閉弁１１が閉じられパージが阻止される。エンジン１７の暖機が進み冷却水温度または排気管温度が所定の温度に達したのを不図示の温度センサが検知し、この検知信号によるコントロールユニット４０からの制御によりパイプ３４に設けられた電磁開閉弁３５の電源がＯＮされて、電磁開閉弁３５が開かれる。パイプ３４内を通過する冷却水または排気管の熱量を受けた空気により吸着材４が加熱される。イグニッションスイッチＯＮ後、所定時間が経過すると電磁開閉弁１１の電源がＯＦＦされ、電磁開閉弁１１が開かれキャニスタ３１のパージが開始される。同時に、パイプ３４の電磁開閉弁３５の電源がＯＦＦされ電磁開閉弁３５が閉じられ、吸着材４の加熱が停止される。これにより、第１および第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記説明では２槽式のキャニスタを例示したが、本発明は、２槽式のキャニスタに限られず、第１４図に示すような１槽式のキャニスタ５１にも適用することができる。この場合には、放熱部材１４とＰＴＣ素子１５とからなるＰＴＣヒータ１６は、キャニスタ５１の高さ方向における中央部に配置される。
また、加熱装置としてＰＴＣヒータを利用しているが、ＰＴＣヒータだけに限定されるものではない。つまり、セラミックでモールドされたタングステンヒータ、炭化ケイ素ヒータなどを用いることもできる。
さらに、コントロールユニット４０を、ＥＵＣ４１を介してイグニッションキーに接続しているが、ＥＣＵ４１を介さずに直接イグニッションキーに接続するようにしてもよい。あるいは、コントロールユニット４０をＥＣＵ４１に組み込んでもよい。このようにしても上記したようなヒータ制御を行うことができる。
また、上記した実施の形態において例示した具体的な数値は、単なる例示にすぎないことは言うまでもない。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように本発明によれば、キャニスタの吸着材層の略中央部に加熱装置を設け、パージ開始前の所定時間、吸着材を加熱するようにしたので、パージされにくい部位を加熱することでパージを促進することができパージ効率が向上し、吸着能力を向上することができる。また、パージ中は加熱を停止するので、吸着材の温度上昇が抑制され、吸着時の吸着性能の低下をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。
第２図は、ヒータの配置位置を説明するための図である。
第３図は、ヒータの配置位置による脱離率への影響を示したグラフである。
第４図は、ＰＴＣヒータのキュリー点温度による脱離率への影響を示したグラフである。
第５図は、キュリー点温度が１２５℃のＰＴＣ素子を用いた場合における通電時間に対するヒータ温度とヒータ電流の変化を示したグラフである。
第６図は、キュリー点温度が１８０℃のＰＴＣ素子を用いた場合における通電時間に対するヒータ温度とヒータ電流の変化を示したグラフである。
第７図は、キュリー点温度が２４０℃のＰＴＣ素子を用いた場合における通電時間に対するヒータ温度とヒータ電流の変化を示したグラフである。
第８図は、コントロールユニットにおけるヒータ制御（ヒータ電流制御）の内容を示すフローチャートである。
第９図は、コントロールユニットにおけるヒータ制御（ヒータ温度制御）の内容を示すフローチャートである。
第１０図は、コントロールユニットにおけるヒータ制御（タイマー制御）の内容を示すフローチャートである。
第１１図は、第１の実施形態に係る蒸発燃料処理装置を使用した性能比較試験結果を示すグラフである。
第１２図は、本発明の第２の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。
第１３図は、本発明の第３の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の縦断面図である。
第１４図は、別の形態に係る蒸発燃料処理装置（１槽式）の縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月15日(2002.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）  燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタ内を２分割する隔壁を有し、
前記加熱装置を、パージ中における前記隔壁により２分割されたキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
（補正後）  燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタ内を２分割する隔壁を有し、
前記加熱装置を、パージ中における前記隔壁により２分割されたキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近に設け、
パージ開始前の所定時間、前記吸着材層の吸着材を加熱するように前記加熱装置をオン状態にする制御装置を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、放熱部材を有するヒータ素子であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記ヒータ素子は、ＰＴＣヒータであることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記ＰＴＣヒータは、キュリー点温度が２００℃以上のものであることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置が放熱部材を有するＰＴＣヒータであって、
前記所定時間が、前記ＰＴＣヒータに流れる電流値が安定するまでの時間であることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記所定時間は、前記加熱装置の温度が所定値に達するまでの時間であることを特徴する蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、内部にヒータ素子を有する管状ヒータであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
前記加熱装置は、内部に排気熱または温水を通過させるように構成された管状ヒータであることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月17日(2003.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタ内を２分割する隔壁を有し、
前記加熱装置を、パージ中における前記隔壁により２分割されたキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近であって、かつ前記吸着材層の中央より下側にのみ設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
燃料タンクから生じた蒸発燃料をキャニスタに備わる吸着材層に吸着させておき、エンジンの吸気管負圧によりパージさせる加熱装置付きキャニスタを用いた蒸発燃料処理装置において、
前記キャニスタ内を２分割する隔壁を有し、
前記加熱装置を、パージ中における前記隔壁により２分割されたキャニスタ内での大気の流れの経路の中流付近であって、かつ前記吸着材層の中央より下側にのみ設け、
パージ開始前の所定時間、前記吸着材層の吸着材を加熱するように前記加熱装置をオン状態にする制御装置を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【国際調査報告】
2002064966.tif 000017
2002064966.tif 000018