JP2013036352A - Evaporative fuel processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸発燃料を選択的に吸着脱離する吸着材が充填された蒸発燃料処理装置に関する。 The present invention relates to an evaporated fuel processing apparatus filled with an adsorbent that selectively adsorbs and desorbs evaporated fuel.
従来から、ガソリンや軽油などの揮発性の高い燃料を燃料とする車両においては、燃料タンク内において発生した蒸発燃料による燃料タンクの破損等を防止するため、蒸発燃料を選択的に吸着脱離する多孔質体からなる吸着材が充填された蒸発燃料処理装置としてキャニスタが搭載されている。この種の吸着材は、温度が低いほど吸着性能(吸着量)が高くなり、温度が高いほど吸着性能が低くなる、換言すれば脱離性能が高くなる(蒸発燃料の残存量が少なくなる)という特性を有することが一般的に知られている。しかし、蒸発燃料が脱離される際はその気化熱によって吸着材が冷却されることで、脱離性能が低下してしまうという問題があった。 Conventionally, in a vehicle that uses highly volatile fuel such as gasoline or light oil as fuel, the evaporative fuel is selectively adsorbed and desorbed to prevent the fuel tank from being damaged by the evaporative fuel generated in the fuel tank. A canister is mounted as an evaporative fuel processing apparatus filled with an adsorbent made of a porous material. In this type of adsorbent, the lower the temperature, the higher the adsorption performance (adsorption amount), and the higher the temperature, the lower the adsorption performance, in other words, the higher the desorption performance (the remaining amount of evaporated fuel decreases). It is generally known that it has the following characteristics. However, when evaporative fuel is desorbed, the adsorbent is cooled by the heat of vaporization, which causes a problem that desorption performance is deteriorated.
そこで、このような問題を解決するキャニスタとして、例えば下記特許文献1がある。特許文献1のキャニスタは、内部に吸着材が充填された吸着室を有するキャニスタケースと、燃料タンクに連通されるタンクポートと、吸着材から脱離された蒸発燃料が排出されるパージポートと、大気と連通された大気ポートとを備える。そして、通電により発熱するヒータプレートからなる加熱手段を、吸着室内におけるガス流動方向と平行に配したうえで、吸着材をその全領域が加熱手段から25mm以内に入るように充填している。具体的には、加熱手段は区画壁によって複数のセルを有する格子状を呈し、当該各セルの内部に吸着材を充填している。なお、加熱手段の外周面は、キャニスタケースの周壁に接している。
Thus, as a canister for solving such a problem, for example, there is
しかしながら、特許文献1では加熱手段がキャニスタケースの周壁に接しているので、加熱温度がキャニスタ外へ放熱され易く、エネルギーロスが多い。しかも、吸着材は熱伝導率が低く吸着室の中央部では気化熱が篭り易い傾向にあるので、吸着室中央部をより積極的に加熱することが望まれるが、特許文献1では吸着室を全体的に加熱しているだけであって、吸着室内における上記傾向に対して特に対応していない。
However, in
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、エネルギーロスを低減しながら、吸着室中央部を積極的に加熱することで効率的に脱離性能を向上できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an evaporative fuel processing apparatus that solves the above-described problems and can efficiently improve desorption performance by actively heating the central portion of the adsorption chamber while reducing energy loss. For the purpose.
そのための手段として、本発明は、蒸発燃料を選択的に吸着脱離する多孔質体からなる吸着材が充填された吸着室を内部に備えるケースと、燃料タンクに連通されるタンクポートと、前記吸着材から脱離された蒸発燃料が排出されるパージポートと、大気と連通された大気ポートと、を備える蒸発燃料処理装置であって、前記吸着室の中央部には、通電により発熱する加熱手段が、前記ケースと接触しないように配されている。当該加熱手段は、前記吸着室内におけるガス流動方向と平行な複数の区画壁によって区画され、ガス流動方向と直交する方向の断面形状が複数個のセルを有する格子状を呈する。そして、前記吸着室のガス流動方向と直交する方向の断面積に対して、前記加熱手段は10〜50%の範囲を占めていることを特徴とする。なお、各セル内にも前記吸着材が充填されている。 As a means for that, the present invention includes a case having an adsorption chamber filled with an adsorbent made of a porous material that selectively adsorbs and desorbs evaporated fuel, a tank port communicated with a fuel tank, An evaporative fuel processing apparatus comprising a purge port for discharging evaporative fuel desorbed from an adsorbent and an atmospheric port communicating with the atmosphere, wherein a heating portion that generates heat by energization is provided in a central portion of the adsorption chamber Means are arranged so as not to contact the case. The heating means is partitioned by a plurality of partition walls parallel to the gas flow direction in the adsorption chamber, and the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the gas flow direction has a lattice shape having a plurality of cells. And the said heating means occupies the range of 10 to 50% with respect to the cross-sectional area of the direction orthogonal to the gas flow direction of the said adsorption | suction chamber, It is characterized by the above-mentioned. Each adsorbent is filled in each cell.
これによれば、気化熱が篭り易く周辺部よりも脱離性能が低下し易い(蒸発燃料が残存し易い)吸着室の中央部が積極的に加熱されることで、蒸発燃料処理装置による蒸発燃料の処理能力が向上する。このとき、加熱手段はケースと接触しないように配されているので、加熱温度は蒸発燃料処理装置外へ放熱され難い。これにより、エネルギーロスを低減しながら脱離性能を向上できる。また、電力が一定の場合であれば、加熱範囲が広いとエネルギーが分散して単位面積当たりの発熱量が小さくなるが、加熱範囲が狭いとエネルギーが集約されて単位面積辺りの発熱量が大きくなる。そこで、吸着室の横断面積に対して加熱手段が10〜50%の範囲を占めていれば、吸着室中央部の脱離能力を効果的に向上することができる。また、加熱手段中の各セル内にも吸着材を充填しておけば、吸着材容量(蒸発燃料の吸着量)が増大することで、蒸発燃料処理装置による蒸発燃料の絶対的な処理能力を向上することができる。このとき、各セルは吸着室内におけるガス流動方向と平行なので、ガスの流動性が加熱手段の区画壁によって阻害されることはなく、蒸発燃料の処理効率の低下を避けることができる。 According to this, the evaporation part by the evaporative fuel processing device is heated by positively heating the central part of the adsorption chamber where the heat of vaporization is likely to be generated and the desorption performance is likely to be lower than the peripheral part (evaporation fuel is liable to remain). Fuel processing capacity is improved. At this time, since the heating means is arranged so as not to come into contact with the case, the heating temperature is unlikely to be dissipated outside the fuel vapor processing apparatus. Thereby, desorption performance can be improved while reducing energy loss. Also, if the power is constant, if the heating range is wide, the energy is dispersed and the calorific value per unit area is reduced, but if the heating range is narrow, the energy is concentrated and the calorific value per unit area is large. Become. Therefore, if the heating means occupies a range of 10 to 50% with respect to the cross-sectional area of the adsorption chamber, the desorption capability at the central portion of the adsorption chamber can be effectively improved. In addition, if each cell in the heating means is also filled with an adsorbent, the adsorbent capacity (the amount of adsorbed evaporative fuel) increases, thereby increasing the absolute processing capacity of the evaporative fuel by the evaporative fuel processing device. Can be improved. At this time, since each cell is parallel to the gas flow direction in the adsorption chamber, the gas fluidity is not hindered by the partition wall of the heating means, and a decrease in the processing efficiency of the evaporated fuel can be avoided.
なお、前記加熱手段は、前記吸着室と同心状(中心軸が同じ)に配したうえで、前記加熱手段の外形と前記吸着室の内形とは相似関係にあることが好ましい。これによれば、ケースから加熱手段までの距離が全周に亘って一定となるので、吸着室中央部が均一に加熱されて脱離性能をより効果的に向上できると共に、エネルギーロスも効果的に低減することができる。 The heating means is preferably arranged concentrically with the adsorption chamber (having the same central axis), and the outer shape of the heating means and the inner shape of the adsorption chamber are preferably similar. According to this, since the distance from the case to the heating means is constant over the entire circumference, the central portion of the adsorption chamber is heated uniformly, so that the desorption performance can be improved more effectively and the energy loss is also effective. Can be reduced.
前記加熱手段は、前記吸着材より熱伝導率が高く前記区画壁を成すプレート状の伝熱体と、該伝熱体に沿って配された発熱体とによって構成することができる。この場合、前記発熱体は、前記加熱手段の中央部が最も加熱されるような位置に配すことが好ましい。これによれば、加熱手段を全体的に加熱する場合よりも省エネであると共に、加熱範囲がより集約されるので、脱離性能をより効果的に向上することができる。なお、発熱体からの熱は、熱伝導率の良い伝熱体を伝って加熱手段全体に行き亘る。 The heating means can be constituted by a plate-like heat transfer body having a higher thermal conductivity than the adsorbent and forming the partition wall, and a heating element arranged along the heat transfer body. In this case, it is preferable that the heating element is arranged at a position where the central portion of the heating means is most heated. According to this, it is energy-saving compared with the case where the heating means is heated as a whole, and the heating range is more concentrated, so that the desorption performance can be improved more effectively. Note that the heat from the heating element travels through the heat transfer body having a good thermal conductivity and reaches the entire heating means.
前記加熱手段は、吸着材層を介して内外に複数層設けたうえで、各加熱手段をそれぞれ独立して加熱タイミングを制御可能とすることもできる。例えば、蒸発燃料を前記吸着材から脱離する初期は最内層の加熱手段のみによって加熱し、続いて内層側から外層側へ加熱手段による加熱が順次開始されるように制御することができる。これによれば、蒸発燃料の残存状態に応じて的確に吸着室内を加熱できるので、効率良く脱離性能を向上することができる。 The heating means may be provided with a plurality of layers inside and outside through an adsorbent layer, and the heating timing of each heating means can be controlled independently. For example, the initial stage of desorbing the evaporated fuel from the adsorbent can be controlled such that heating is performed only by the innermost layer heating means, and then heating by the heating means is sequentially started from the inner layer side to the outer layer side. According to this, since the inside of the adsorption chamber can be accurately heated according to the remaining state of the evaporated fuel, the desorption performance can be improved efficiently.
また、大気温度を検知する大気温度センサと、前記ケースの内周面に接する吸着材の温度を検知する吸着材温度センサとを設けたうえで、前記吸着材温度センサによる検出温度が前記大気温度センサによる検出温度以上となると、前記加熱手段への通電量を減じることも好ましい。加熱手段によって吸着材を大気温度以上に加熱すると、吸着材が大気によって冷却される(加熱温度が外部に放熱される)ので、エネルギーのロスが生じる。そこで、吸着室内の最外層域、すなわちケースに接する吸着材の温度が大気温度以上となった場合に通電量を減じれば、エネルギーロスを的確に低減することができる。なお、通電量を低減すれば加熱手段の発熱量も低減するので、最外層域にある吸着材の温度は一定ないし低下することになる。 In addition, an atmospheric temperature sensor that detects the atmospheric temperature and an adsorbent temperature sensor that detects the temperature of the adsorbent that is in contact with the inner peripheral surface of the case, and the temperature detected by the adsorbent temperature sensor is the atmospheric temperature. It is also preferable to reduce the energization amount to the heating means when the temperature is higher than the temperature detected by the sensor. When the adsorbent is heated above the atmospheric temperature by the heating means, the adsorbent is cooled by the atmosphere (the heating temperature is radiated to the outside), so that energy loss occurs. Therefore, if the energization amount is reduced when the temperature of the outermost layer in the adsorption chamber, that is, the adsorbent in contact with the case becomes equal to or higher than the atmospheric temperature, the energy loss can be accurately reduced. Note that if the energization amount is reduced, the heat generation amount of the heating means is also reduced, so that the temperature of the adsorbent in the outermost layer region is constant or lowered.
本発明によれば、エネルギーロスを低減しながら、吸着室中央部を積極的に加熱することで効率的に脱離性能を向上できる。 According to the present invention, desorption performance can be improved efficiently by positively heating the central portion of the adsorption chamber while reducing energy loss.
以下、本発明の代表的な実施の形態について説明する。本発明の蒸発燃料処理装置は、ガソリンや軽油などの揮発性の高い燃料を燃料とする車両の燃料タンクから発生する蒸発燃料を処理する装置であり、一般的にキャニスタと称される。なお、以下の説明において、説明の便宜上キャニスタの上下左右方向を適宜規定するが、キャニスタの設置方向に応じてこれらの方向も変化する。 Hereinafter, typical embodiments of the present invention will be described. The evaporative fuel processing apparatus of the present invention is an apparatus that processes evaporative fuel generated from a fuel tank of a vehicle that uses highly volatile fuel such as gasoline and light oil as fuel, and is generally called a canister. In the following description, for convenience of explanation, the vertical and horizontal directions of the canister are appropriately defined, but these directions also change according to the installation direction of the canister.
(実施形態1)
キャニスタ1は、図1に示されるように、合成樹脂製で中空な四角筒状のキャニスタケース10と、該キャニスタケース10の底面開口を閉塞する合成樹脂製のカバー11とを有する。キャニスタケース10とカバー11とはナイロン等の同じ素材で形成されており、それぞれのフランジ10aと11aとを突き合せた状態で、例えば振動溶接や接着などによって接合されている。当該キャニスタケース10及びカバー11が、本発明のケースに相当する。キャニスタケース10の天面(図1において左側の面)には、蒸発燃料の導入部となる円筒形のタンクポート13と、脱離された蒸発燃料が排出される円筒形のパージポート14とが、それぞれ内外貫通状に一体形成されている。一方、タンクポート13等と反対側のカバー11には、大気と連通して大気(空気)の出入口となる円筒形の大気ポート15が、内外貫通状に一体形成されている。これにより、キャニスタ1の内部には、タンクポート13及びパージポート14と大気ポート15との間に亘る略直線状のガス流路が形成される1つの吸着室21を有することになる。図示していないが、タンクポート13は燃料タンクの上部と連通しており、パージポート14は、エンジン(内燃機関)の吸気管に連通されているか、エンジンの駆動とは独立して駆動制御される吸引ポンプを介して燃料タンクと連通している。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the
キャニスタケース10内のタンクポート13(パージポート14)近傍及び大気ポート15近傍には、それぞれ通気性を有するフィルタ17・17が配されており、当該両フィルタ17・17の間の空間が吸着室21となる。そして、吸着室21内には、蒸発燃料を選択的に吸着・脱離可能な吸着材18が全体に亘って充填されていると共に、吸着室21の中央部には、通電により発熱する加熱手段として、ヒータユニット22が配されている。当該ヒータユニット22が、本発明の加熱手段に相当する。
Near the tank port 13 (purge port 14) and the
大気ポート15側のフィルタ17の外面には、通気性を有するプレート19が配されており、プレート19とカバー11との間には、コイルスプリング20が配されている。これにより、大気ポート15側のフィルタ17及びプレート19は、コイルスプリング20によって常時タンクポート13側へ付勢されていることで、吸着材18がバラツクことなく収容保持されている。フィルタ17としては、合成樹脂製の不織布や発泡ウレタンなどが使用される。吸着材18としては、蒸発燃料分子を吸着保持可能な多数の細孔を有する多孔質体が使用され、典型的には活性炭が使用される。プレート19には、多数の細孔を有するパンチングメタルや金属メッシュなどが使用される。
A
図2に示すように、ヒータユニット22は、吸着室21内におけるガス流動方向と平行な複数の区画壁によって区画され、ガス流動方向と直交する方向の断面形状が複数個のセル24を有する格子状を呈し、吸着材18よりも熱伝導率が高く区画壁を成すプレート状の伝熱体23と、該伝熱体23に沿って配されたフレキシブルなシート状の発熱体25とからなる。本実施形態1では、ヒータユニット22はハニカム状を呈し、各セル24内にも吸着材18が密に充填されている。伝熱体23は、吸着材18よりも熱伝導率の高い材質であれば特に限定されず、例えばアルミニウム、銅、鉄、又はこれらの合金など、熱伝導率の良好な金属製とするほか、吸着材18よりも熱伝導率が高いものであれば、合成樹脂製とすることもできる。発熱体25としては、通電によって発熱する公知の発熱体を特に制限なく使用できる。例えば、ポリイミド等からなる絶縁フィルムに、ニッケル合金等の金属箔やニクロム線などの電熱線を全面的に配したシートや、同じく絶縁フィルムに、カーボンや銀等を含む導電性樹脂からなる熱硬化型の発熱体インク層を積層したシートなどを使用できる。図示していないが、発熱体25には通電ケーブルが連結されている。
As shown in FIG. 2, the
ヒータユニット22は、キャニスタケース10(吸着室21)と同心状に配され、キャニスタケース10とは接触していない。具体的には、吸着室内のガス流動方向では、吸着室21の略全体を占めている(図1参照)が、吸着室21のガス流動方向と直交する方向(横断面)の断面積に対しては、ヒータユニット22が10〜50%の範囲を占めるような大きさに設定されている。なお、「ヒータユニット22が10〜50%の範囲を占める」とは、ヒータユニット22の存在範囲、すなわちヒータユニット22で囲まれる範囲を意味する。このとき、各セル24内の吸着材18の存在は関係ない。すなわち、各セル内に吸着材18が充填されているか否かに関係なく規定される数値である。吸着室21の横断面積に対してヒータユニット22の大きさが10%未満では、吸着室21を的確に加熱できない。一方、吸着室21の横断面積に対してヒータユニット22の大きさが50%を超えると、エネルギーロスが生じる可能性が大きくなると共に、同一電力ではエネルギーが分散して加熱効率が低下する。小型車やハイブリットカーなど、パージ空気量が比較的少ない車両であれば、ヒータユニット22はできるだけ小さい(例えば吸着室21の横断面積に対して10〜20%程度)方が好ましい。一方、大型車など蒸発燃料の発生量が比較的多い車両であれば、これに応じてヒータユニット22も大型(例えば吸着室21の横断面積に対して40〜50%程度)にすることが好ましい。
The
また、ヒータユニット22の外形とキャニスタケース10の内形とは相似しており、発熱体25は、ヒータユニット22の中央部が最も加熱されるような位置に配されている。例えば、発熱体25を単にヒータユニット22の真中央に位置する区画壁へ配すことができるが、本実施形態1では、ヒータユニット22の真中央の区画壁の両隣に位置する区画壁へ、真中央の区画壁を挟むように配している。これにより、二つの発熱体25によってヒータユニット22の中央部が最も加熱される構成としながら、ヒータユニット22周辺部へも良好に伝熱される構成となっている。
Further, the outer shape of the
次に、キャニスタ1の作用について説明する。燃料タンクにおいて発生した蒸発燃料は、タンクポート13からキャニスタ1内へ導入されて大気ポート15へ向けて直線状に吸着室21内を流動していき、その間に吸着室21内に収容されている吸着材18に吸着されていく。
Next, the operation of the
一方、吸気管負圧や吸引ポンプ等によってキャニスタ1内が負圧になると、大気ポート15から大気(外気)が吸入され、吸着材18に吸着されていた蒸発燃料が脱離(パージ)されて、上記とは逆の方向に流動してパージポート14から排出されていく。このとき、ヒータユニット22はガス流動方向と平行に配されているので、ガスの流動性は阻害されない。
On the other hand, when the inside of the
なお、蒸発燃料は吸着材18から脱離される際に気化する。すると、蒸発燃料の気化熱によって吸着材18の温度が低下し、そのままでは脱離能力が低下してしまい、蒸発燃料が吸着材18内に残存してしまう。特に、吸着室21の中央部では、気化熱が周縁部へ円滑に放熱されないので、蒸発燃料の残存量が高くなる傾向がある。そこで、蒸発燃料を脱離する際は、発熱体25へ通電されてヒータユニット22によって吸着室21の中央部が積極的に加熱されることで、蒸発燃料の処理能力の低下が抑制される。また、ヒータユニット22は吸着室21の横断面積に対して10〜50%を占めており、キャニスタケース10に当接していないので、エネルギーロスが低減される。
The evaporated fuel is vaporized when it is desorbed from the adsorbent 18. Then, the temperature of the adsorbent 18 decreases due to the heat of vaporization of the evaporated fuel, and the desorption capability decreases as it is, and the evaporated fuel remains in the adsorbent 18. In particular, in the central portion of the
(実施形態2)
図3に、本発明の実施形態2のキャニスタ3の縦断面図を示し、図4に、図3のIV-IV線断面図(キャニスタ3の横断面図)を示す。本実施形態2のキャニスタ3は、内部に複数の吸着室を有し、U字状の流路が形成されている。具体的には、図3に示すように、合成樹脂製で中空四角筒状のキャニスタケース30と、該キャニスタケース30の底面開口を閉塞する合成樹脂製のカバー31とを有する。当該キャニスタケース30及びカバー31が、本発明のケースに相当する。キャニスタケース30とカバー31とはナイロン等の同じ素材で形成されており、それぞれのフランジ30aと31aとを突き合せた状態で、例えば振動溶接や接着などによって接合されている。キャニスタケース30の上面には、タンクポート33、パージポート34、大気ポート35が、それぞれこれの順で一体形成されている。パージポート34と大気ポート35との間には、キャニスタケース30の上面からカバー31近傍まで上下に延びる長寸の隔壁37が一体形成されている。当該隔壁37によって、キャニスタ3の内部はタンクポート33及びパージポート34側の第1吸着室38と、大気ポート35側の吸着室とに区画されている。これにより、キャニスタ3内には、タンクポート33及びパージポート34と大気ポート35とが隔壁37の下方を介して連通するU字状の流路が形成されている。さらに、大気ポート35側の吸着室は、フィルタ42によって第2吸着室39と第3吸着室40とに区画されている。そして、各吸着室38・39・40内に、それぞれ吸着材18が全体に亘って密に充填されている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
第1・第2吸着室38・39の下部にも、それぞれ通気性を有するプレート41が配されており、その内側に、それぞれ通気性を有するフィルタ42が配されている。当該プレート41及びフィルタ42は、プレート41とカバー31との間に配されたコイルスプリング43によって常時タンクポート33側へ付勢されている。これにより、吸着材18がバラツクことなく収容保持される。また、第1・第3吸着室38・40の上部にも、フィルタ42が配されている。プレート41やフィルタ42としては、実施形態1のプレート19やフィルタ17と同じ物を使用できる。
Air-
そのうえで、第1吸着室38と第2吸着室39の中央部に、各吸着室38・39と同心状にヒータユニット22が配されている。図4に示すように、本実施形態2のヒータユニット22も、実施形態1のヒータユニット22と同様の構成となっており、吸着室38・39内におけるガス流動方向と平行な複数の区画壁を成す伝熱体23と、伝熱体23に沿って配されたフレキシブルなシート状の発熱体25とからなる。また、ガス流動方向と直交する方向の断面形状が複数個の六角形セル24を有する格子状を呈するハニカム形状となっており、各セル24内にも吸着材18が密に充填されている。また、ヒータユニット22はキャニスタケース30に当接しておらず、ヒータユニット22の外形は各吸着室38・39の内形と相似している。さらに、各吸着室38・39の横断面積に対して、ヒータユニット22は10〜50%の範囲を占める。
In addition, the
本実施形態2では、蒸発燃料及び空気がキャニスタ3内をU字状に流動して行き、各吸着室38〜39において順次処理される以外は、基本的な作用は実施形態1と同じなので、具体的な説明は省略する。
In the second embodiment, the basic operation is the same as in the first embodiment except that the evaporated fuel and air flow in a U-shape in the
(試験1)
実施形態1のように内部に直線状の流路が形成される模式キャニスタを用いて、ヒータユニットの占める範囲(大きさ)と脱離性能の関係について評価した。模式キャニスタ内には、ミードウエストベーコ社製の活性炭であるBAX−1500を、活性炭容量2.1L分充填した。模擬蒸発燃料としてn−ブタン100%ガスを用い、吸着時:2g破過、パージ流速:30L/min、加熱電力:70Wとした。そのうえで、種々のパージ量[B.V]で蒸発燃料を脱離させた状態における脱離性能について測定した。その結果を図5〜図9に示す。なお、パージ量[B.V]とは、脱離用の空気をキャニスタへ導入する量を活性炭容量で除した値である。例えば、活性炭容量2.1Lに対して210Lの脱離用空気を導入した場合は、パージ量[B.V]は100[B.V]である。
(Test 1)
The relationship between the range (size) occupied by the heater unit and the detachment performance was evaluated using a model canister in which a linear flow path is formed as in
図5〜図9の結果から明らかなように、パージ量が少ないほど、吸着室中央部の加熱範囲、すなわち吸着室の横断面積に対するヒータユニットの占める範囲が小さい方が脱離効率が高く、ヒータユニットは、大きくても吸着室の横断面積に対して50%以下とすることが好ましいことがわかった。 As is apparent from the results of FIGS. 5 to 9, the smaller the purge amount, the higher the desorption efficiency when the heating range at the center of the adsorption chamber, that is, the range occupied by the heater unit with respect to the cross-sectional area of the adsorption chamber is higher. It was found that the unit is preferably 50% or less with respect to the cross-sectional area of the adsorption chamber even if it is large.
(試験2)
次に、試験1と同じ模式キャニスタを用い、同じ条件で吸着脱離させた際の、ケース表面の温度と、吸着室中央の温度を計測した。ケース表面の温度結果を図10に示し、吸着室中央の温度結果を図11に示す。図10の結果から、吸着室中央部の加熱範囲が50%以下であればエネルギーロスが無いが、加熱範囲が60%ではケース表面の温度が大気温度より高くなっており、放熱によるエネルギーロスが生じることが確認された。一方、図11の結果から、加熱電力が一定の場合、加熱範囲が小さい方が吸着室中央部の加熱効率が高くなることが確認された。
(Test 2)
Next, using the same model canister as in
以上の結果から、吸着室のガス流動方向と直交する方向の断面積に対して、加熱手段の占める範囲を10〜50%とすべきことがわかった。 From the above results, it was found that the range occupied by the heating means should be 10 to 50% with respect to the cross-sectional area in the direction orthogonal to the gas flow direction of the adsorption chamber.
(実施形態3)
図12に、実施形態3のキャニスタ1を示す。本実施形態3のキャニスタ1は、実施形態1のキャニスタ1と基本的構成は同じなので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略するが、ヒータユニット22の配設位置が異なり、吸着材層18sを介して内外に複数層配されている。具体的には、図12に示すように、吸着室21の中央部に配された中央ヒータユニット22aと、これを囲むように配された中間ヒータユニット22bと、中間ヒータユニット22bの外側を囲む最外ヒータユニット22cとが配され、各ヒータユニット22a・22b・22cの間に、吸着材18のみが充填された吸着材層18sが介在している。各ヒータユニット22a・22b・22cには、発熱体25が中央部側に配されている。すなわち、中央ヒータユニット22aでは、その中央壁に発熱体25が配されており、中間ヒータユニット22b及び最外ヒータユニット22cでは、内面側に発熱体25が配されている。
(Embodiment 3)
FIG. 12 shows a
各ヒータユニット22a・22b・22cは、図外のECU(エンジンコントロールユニット)によって、それぞれ独立して加熱タイミングが制御可能となっている。具体的には、図13に示すように、蒸発燃料の脱離開始初期は吸着室21内が中央ヒータユニット22aのみによって加熱され、続けて中間ヒータユニット22bから最外ヒータユニット22cへと、内層側から外層側へ順次通電加熱が開始される。
The heating timings of the
このように、各ヒータユニット22a・22b・22cへの通電タイミングを制御することで、蒸発燃料の存在量が多い脱離初期では、エネルギーロスを避けながら脱離性能を的確に向上できる。一方、蒸発燃料の存在量が少なくなった脱離後期では、吸着室21内を全体的に加熱することで、周辺部における蒸発燃料の脱離残しを確実に避けることができる。このとき、エネルギーロスの懸念が生じるが、脱離後期の短時間だけなので、エネルギーロスが生じるとしてもごく僅かな量に抑制できる。
In this way, by controlling the energization timing to the
なお、上記各ヒータユニット22a・22b・22cへの通電タイミング制御は、蒸発燃料の脱離開始からの経過時間に基づいて行ったり、パージポート14近傍に設けた蒸発燃料の濃度センサによる蒸発燃料濃度の減少に基づいて行ったり、大気ポート15の近傍に設けたガス流量計による累積パージ空気量に基づいて行うことができる。または、ECUに予め記憶された計算式に基づき、パージ空気量等から蒸発燃料濃度を同定することで制御することもできる。
The energization timing control to each of the
(実施形態4)
実施形態1〜3において、キャニスタには、さらに大気温度を検知する大気温度センサと、キャニスタケースの内周面に接する吸着材の温度を検知する吸着材温度センサとを設けて、吸着材温度センサによる検出温度が大気温度センサによる検出温度以上となると、ヒータユニットへの通電量が減じられるように制御することも好ましい。これにより、エネルギーロスを確実に低減することができる。実施形態3の場合は、全てのヒータユニット22a・22b・22cへの通電量を一律に減じることもできるが、外層側のヒータユニット側から優先して通電を停止することもできる。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, the canister is further provided with an atmospheric temperature sensor that detects the atmospheric temperature and an adsorbent temperature sensor that detects the temperature of the adsorbent that is in contact with the inner peripheral surface of the canister case. It is also preferable to perform control so that the amount of current supplied to the heater unit is reduced when the temperature detected by the temperature becomes equal to or higher than the temperature detected by the atmospheric temperature sensor. Thereby, energy loss can be reduced reliably. In the case of the third embodiment, the energization amount to all the
なお、大気温度センサ及び吸着材温度センサからの検知信号はECUへ送信され、ECUが、当該検知信号に基づきヒータユニットへの通電量を制御する。大気温度センサの設置位置は、大気温度を検知できる位置であれば特に限定されず、吸着材温度センサは、キャニスタケースの内面に設ければよい。 The detection signals from the atmospheric temperature sensor and the adsorbent temperature sensor are transmitted to the ECU, and the ECU controls the energization amount to the heater unit based on the detection signals. The installation position of the atmospheric temperature sensor is not particularly limited as long as it can detect the atmospheric temperature, and the adsorbent temperature sensor may be provided on the inner surface of the canister case.
(その他の変形例)
以上、本発明の代表的な実施の形態について説明したが、これに限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。ヒータユニット22は、ハニカム形状に限らず、吸着室内におけるガス流動方向と平行な複数の区画壁を成す伝熱体23によって区画され、ガス流動方向と直交する方向の断面形状が複数個のセル24を有する格子状を呈する限り、例えば図14〜図17に示すように、種々の形状とすることができる。具体的には、図14に示す変形例1のように各セル24が矩形となるように区画したり、図15に示す変形例2のように各セル24が三角形となるように区画したり、図16に示す変形例3のように伝熱体23を一方向のみに複数枚並設したり、図17に示す変形例4のように、各伝熱体23に凹凸を設けることもできる。なお、図14〜図17に示す各変形例において、外周を囲む外枠は必ずしも伝熱体23を表すものではなく、ヒータユニットが占める範囲を示すものである。
(Other variations)
As mentioned above, although the typical embodiment of this invention was described, it is not limited to this, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. The
実施形態2や実施形態3のように、複数の吸着室を有する場合は、いずれか1つの吸着室のみにヒータユニットを配しても良いし、全ての吸着室にヒータユニットを配すこともできる。一部の吸着室にヒータユニットを配す場合は、蒸発燃料吸着時のガス流動方向最上流側となるタンクポート側から優先的に配すことが好ましい。 In the case of having a plurality of adsorption chambers as in the second and third embodiments, the heater unit may be arranged only in one of the adsorption chambers, or the heater units may be arranged in all the adsorption chambers. it can. When arranging the heater units in some adsorption chambers, it is preferable to arrange them preferentially from the tank port side which is the most upstream side in the gas flow direction when adsorbing evaporated fuel.
実施形態3では、ヒータユニットを内外3層設けたが、2層でもよいし、4層以上とすることもできる。 In the third embodiment, the heater unit is provided with three layers inside and outside, but two layers may be provided, or four or more layers may be provided.
1・3 キャニスタ
10・30 キャニスタケース
11・31 カバー
13・33 タンクポート
14・34 パージポート
15・35 大気ポート
18 吸着材
17・42 フィルタ
19・41 プレート
20・43 コイルスプリング
21・38・39・40 吸着室
22 ヒータユニット
23 伝熱体
24 セル
25 発熱体
1.3
Claims (6)
前記吸着室の中央部には、通電により発熱する加熱手段が、前記ケースと接触しないように配されており、
前記加熱手段は、前記吸着室内におけるガス流動方向と平行な複数の区画壁によって区画され、ガス流動方向と直交する方向の断面形状が複数個のセルを有する格子状を呈し、
前記吸着室のガス流動方向と直交する方向の断面積に対して、前記加熱手段が10〜50%の範囲を占めており、
前記各セル内にも前記吸着材が充填されていることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。 A case provided with an adsorption chamber filled with an adsorbent made of a porous material that selectively adsorbs and desorbs evaporated fuel, a tank port communicating with the fuel tank, and evaporated fuel desorbed from the adsorbent An evaporative fuel processing apparatus comprising: a purge port from which gas is discharged; and an atmospheric port in communication with the atmosphere,
In the central part of the adsorption chamber, a heating means that generates heat by energization is arranged so as not to contact the case,
The heating means is partitioned by a plurality of partition walls parallel to the gas flow direction in the adsorption chamber, and the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the gas flow direction has a lattice shape having a plurality of cells,
The heating means occupies a range of 10 to 50% with respect to a cross-sectional area in a direction orthogonal to the gas flow direction of the adsorption chamber,
The evaporative fuel processing apparatus, wherein the adsorbent is filled in each cell.
前記加熱手段の外形は、前記吸着室の内形と相似している、請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。 The heating means is arranged concentrically with the adsorption chamber,
The evaporated fuel processing apparatus according to claim 1, wherein an outer shape of the heating means is similar to an inner shape of the adsorption chamber.
前記発熱体は、前記加熱手段の中央部が最も加熱されるような位置に配されている、請求項1または請求項2に記載の蒸発燃料処理装置。 The heating means includes a plate-like heat transfer body having a higher thermal conductivity than the adsorbent and forms the partition wall, and a heating element arranged along the heat transfer body,
The evaporative fuel processing apparatus according to claim 1, wherein the heating element is disposed at a position where a central portion of the heating unit is most heated.
各加熱手段は、それぞれ独立して加熱タイミングが制御される、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。 The heating means is arranged in multiple layers inside and outside through an adsorbent layer,
The evaporative fuel processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating timing of each heating means is independently controlled.
前記吸着材温度センサによる検出温度が前記大気温度センサによる検出温度以上となると、前記加熱手段への通電量が減じられる、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
An atmospheric temperature sensor for detecting the atmospheric temperature, and an adsorbent temperature sensor for detecting the temperature of the adsorbent in contact with the inner peripheral surface of the case,
The evaporated fuel processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein when the temperature detected by the adsorbent temperature sensor is equal to or higher than the temperature detected by the atmospheric temperature sensor, the energization amount to the heating means is reduced.
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