JPH06505078A - エンジンのアイドリング時に改良されたパージ機能を備えているキャニスタパージ電磁制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジンのアイドリング時に改良されたバージ機能を備えているキャニスタバー ジ電磁制御弁技術分野 本発明は、キャニスタに捕集された燃料蒸気がエンジンの燃焼室スペース内への 燃焼流れにエントレされてエンジン吸気マニホールドへバージされるのを制御す るために、自動車内燃機関の蒸発ガス排出制御装置に使用されているキャニスタ パージ電磁制御弁に関す背景技術 内蔵式燃料蒸気回収装置のためのパージ弁は、米国特許第４９４４２７６号明細 書に開示されている。このパージ弁は、電磁制御弁と、パージ弁の入口ポート及 び出口ボートの間を直列に接続している制御弁とから成っている。制御弁は、電 磁制御弁に作用する電気信号に対するパージ弁の応答を、真空強度の一定範囲を 超える出力ポートにおける吸気マニホールド真空強度の変化に対し相対的に不感 応にしている。パージ弁がこの制御機能を有している場合でも、マニホールドの 真空が高くかつエンジンシリンダへの燃焼混合体の流れが比較的低いエンジンア イドリング時には、キャニスタの制御されたパージングを達成するのは極めて困 難である。

発明の開示 本発明の課題は、上記の問題点を解決して、エンジンアイドリング時において改 良されたパージ制御特性を示すことのできる、改良されたキャニスタパージ電磁 制御弁を提供することにある。米国特許第４９４４２７６号明細書には、請求項 １の上位概念に記載されているのと同じようなパージ弁が開示されている。

本発明の改良されたパージ弁にあっては、既に公知のパージ弁を大幅に修正する 必要がなく、従ってコスト的に極めて有利な形式で非常に重要な機能上の利点を 達成することができる。本発明の弁は、政府公布のより厳しい蒸発ガス排出基準 値に対処することのできる、将来の自動車の蒸気ガス排出制御装置の手助けにな り得ると信じられている。

次の説明及び請求の範囲で明らかになるであろう。図面は、本発明を実施するた めに現時点で考え得る最良の型態に基く、本発明の有利な実施例を開示している 図１は、本発明の原理を実現しているキャニスタパージ電磁制御弁の、部分的に 切断した縦断面図であり、かつ弁が内燃機関により駆動されている自動車の蒸発 排出ガス制御装置内にどのような形式で位置しているかが概略図示されている。

図２は、図１の底力部分の部分拡大図である。

図３は、図２の矢印３−３の方向における部分図である。

図４は、弁によってもたらされる改良点を評価するのに有用なグラフである。

有利な実施例の説明 図１には、自動車の内燃機関１２に接続された蒸発ガス排出抑制装置（ＥＥＣ３ ）１０と、エンジンを作動せしめて車両に動力を与えるための揮発性液体燃料の 補給を行っている車両の燃料タンク１４とが図示されている。ＥＥＣＳＩＯは通 常のキャニスタ１６を有し、該キャニスタ１６は、タンク１４からの揮発した燃 料蒸気を捕集するため導管１８を介してタンク１４のヘッドスペースに接続され ている。タンクは、通常のベント弁（図示なし）によって及び又はベント弁（図 示なし）を有するキャニスタ１６によってほぼ大気圧に維持されている。次いで キャニスタ１６は導管２０によって、本発明の原理を実現しているキャニスタパ ージ電磁制御弁（ＲＣＰＳ弁）２４の入力ボート２２に接続されている。ＲＣＰ Ｓ弁２４の出力ポート２６は、導管２７によってエンジン１２の吸気マニホール ド２８に接続されている。ＲＣＰＳ弁２４はまた、ＲＣＰＳ弁２４のソレノイド ３２をコンピュータ３４に電気的に接続するための電気接続子３０を有しており 、該コンピュータ３４は、エンジン制御コンピュータと同じ様にエンジン１２の 操作部に接続されているＲＣＰＳ弁２４は、ソレノイド３２を受容しかつこれを 確実に保持する本体構造体を有している。ソレノイド３２は、接続子３０の対応 する端子３８．４０における終端部を有しているコイル３６から成っており、そ のためコンピュータ３４からの信号がコイル３６に伝達されつるようになってい る。ソレノイドはまた、ステータ４２とばね付勢された接極子４４とを有してい る。コイル３６の外方に位置する接極子４４の端部は、図１に図示の弁部材４６ を有し、該弁部材４６はＲＣＰＳ弁２４の本体構造体の弁座４８内に位置してい る。この状態は、コイル３６がコンピュータ３４によって励磁されていない時に 発生する状態を示している。コイル３６が励磁されると、接極子４４が弁座４８ から引き離されて、弁部材４６が弁座４８に位置できないようになる。

本体構造体は、入口ポート２２からその反対側端部に弁座４８を有する短かい軸 方向通路５２の一方の端部との交差部の方へ延びている半径方向通路５０と、出 口ポート２６から短かい軸方向通路５６の一方の端部との交差部の方へ延びてい る半径方向通路５４と、通路５０との交差部に向き合う通路５２の端部における チャンバ５８と、通路５４との交差部に向き合う通路５６の端部におけるチャン バ６０と、から構成されている。可動壁６２はチャンバ６０を、軸方向通路５６ に開放されているチャンバペース６４と、通路６８により入力通路２２に連通し ているチャンバスペース６６とに分割している。

可動壁６２は、適合した材料の一般に円形のダイヤフラム７０から成り、その外 周縁部が捕えられて、キャップ７２の使用による通常の形式で本体構造体に封止 されており、該キャップ７２は、チャンバスペース６４の外周部を結合している 円形フランジ７６に対するスナップ嵌合取付部７４を有している。一般に円形で あってかつダイヤフラム７０の材料よりも相対的により剛性的である挿入体７８ が、可動壁６２の中心部に配置されている。螺旋状のコイルばね８０は、チャン バスペース６４内に配置されており、かつ本体構造体と挿入体７８との間で作用 して、可動壁６２を通路５６から引き離すことができるように弾発的に付勢され ている。壁６２の両側に等しいガス圧力が作用している場合、壁の中心領域はば ねのパイアスカによってキャップ７２の内方に向うように強制されており、この 状況が図１及び図２に図示されている。

可動壁６２は有利には、モールドキャビティ内の挿入体７８上へ挿入されたモー ルディングダイヤフラム７０によって製作されている。キャビティは、ダイヤフ ラム内に環状の回旋体８２が形成されるように形成されており、またダイヤプラ ムの中心部には通路５６の端部に面する円形のツーリングパット８４が形成され つるように成形されている。挿入体７８は有利には幾つかの孔８６を有しており 、鎖孔８６によってシーリングパット８４が、モールディング操作中挿入体の反 対側側部上にダイヤフラム材料と統合的に合体できるようになっている。これに よって挿入体とダイヤフラムとの間の結合が強化される。挿入体はまた円形状の オリフィス８８を有し、該オリフィス８８は、シーリングパッド８４の半径方向 に離れて位置しかつダイヤフラム材料とは無縁である。挿入体の向い合った側部 上でオリフィス８８を取り囲んでいる挿入体７８の縁部もまた、ダイヤフラム材 料とは無縁である。しかしキャップ７２の内方に面する挿入体の側部上の自由縁 部を丁度超えた処には、はぼ均一な肉厚のダイヤフラム材料の環状ゾーン９０が 位置している。このゾーンは、キャップ７２の内方に面する挿入体７８の側部上 の均一な肉厚のダイヤフラム材料の、より大きな円形ゾーン９２内に含まれてい る。キャップ７２の内部には、円形パターンに配置されてシーリングパット８４ に同心的である３つのポス９４が含まれている。図１及び図２によって表わされ ている位置でゾーン９２は、３つのボスの内の１つの端面に向って配置された包 含ゾーン９０と共にボス９４の平らな端面に向って配置されている。

図１及び図２に図示の状態は、エンジンが運転されていなくて、可動壁６２の両 側部上のガス圧力がほぼ大気圧に等しくなている場合に存在する。エンジンが運 転されていない場合はソレノイドコイル３６も励磁されないので、ＰＣＰＳ２４ はキャニスタ１６のパージを行うことはできない。

エンジンが運転されている場合にはマニホールド真空が存在しており、該真空は 、通路５４及び５６を介してチャネルスペース６４に連通される。チャンバスペ ース６６は、通路６８、導管２ｏ及びキャニスタ１６を貫通して存在している大 気への通路のために、はぼ大気圧であるか又は大気圧に極めて接近している。

その結果可動壁６２に異なった作用を及ぼすガス圧力が、可動壁を図１及び図２ の位置から通路５６の端部に向って離反するように偏位せしめる。一度壁６２が ポス９４に接触して持ち揚げられると、流れがオリフィス８８を貫通して発生す る。

しかしオリフィス８８の寸法は、エンジンの出力に関連してマニホールド真空が 形成されかつ維持されるように設計されており、オリフィス８８を介して壁６２ を貫流する流れは、ＲＣＰＳ弁２４弁膜４されている真空の範囲内のいかなるマ ニホールド真空の強度に対しても通路５６の端部に対し可動壁によって占められ る位置に本質的に全（影響を及ぼさないようになっている。通路５６の端部は、 シーリングパッド８４と協働するために配置された弁座９６を形成している。

シーリングパッド８４は、弁座９６と協働してＲＣＰＳ弁２４弁膜４を行なう弁 部材から構成されている。

マニホールド真空の大きさが太き（なればなる程、ツーリングパッド８４及び弁 座９６の協働効果によってパージ流への制限が大きくなり、かつマニホールド真 空の大きさが小さくなればなる程、その制限が小さくなる。このような形式でソ レノイド３２のコンピュータ制御によって支配されるパージ流が、真空の一定の 範囲を超えるマニホールド真空の大きさに対して相対的に不感応にされる。ソレ ノイド３２は、コンピュータ３４によって典型的にパルス幅が変調されていて、 ソレノイドコイルに伝達されるパルス幅の変調された信号に関連してパージ流通 路に制限を加えている。マニホールド真空の変化は、制御機能の算入によってそ のソレノイドコイル３６に伝達されるパルス幅の変調された信号に対し、ＲＣＰ Ｓ弁の応答を事実上変えることができない。入口ポート２２からＲＣＰＳ弁２４ 弁膜４する出口ポート２６へのパージ流通路は、通路５０と、通路５２と、チャ ネル５８と、チャンバ５８及びチャンバスペース６４を連続して連通せしめてい る孔９８と、チャンバスペース６４と、通路５６と、通路５４とから成っている 。導管６８、チャンバスペース６４及びオリフィス８８は、入口ポート２２とチ ャンバスペース６４との間を延びる平行な流れ通路を形成し、かつ操作中は、弁 ヘッド４６及び弁座４８によって部分的に形成されている電磁制御弁をバイパス している。

オリフィス８８は、キャニスタ１６を貫通する大気へのチャンバスペース６６の 接続部と協働して、マニホールド真空は高いがエンジン内への実際の誘引流れが 比較的低い場合のエンジンのアイドリング時に、ある程度のパージングを行うよ うに構成されている。もしオリフィス８８が省かれていてチャンバスペース６６ が大気に直接ベントされている場合には、米国特許第４９４４２７６号明細書と 同じようにアイドリング時における適当なパージングは実施困難であろう。本発 明に基いてアイドリングパージングは、予め決められたオリフィス８８の圧力と 流れ特性との関係によって制御されており、その結果、エンジンアイドリング時 に変調されたソレノイド３２によって典型的に惹き起こされると考えられる脈動 パージングの代りに、ソレノイド３２が解磁されてパージ流がオリフィス方法に よって精確に規定され乍ら、アイドリング時にスムーズに制御されたパージング が行われるようになる。

適当に区分けされたオリフィス８８によって適合したアイドリングパージングを 行うことができる。しかもその際、可動壁６２が図１及び図２の位置から離れた 場合にエンジンアイドリング時以外で行われる制御されたパージングが著しい影 響を与えるようなことは全くない。エンジンが停止した場合には可動壁６２両側 のガス圧力が等しくなるため、ばね８０がゾーン９０を後方に移動せしめてその ポス９４に接触せしめ、その結果、オリフィス８８が流れを閉鎖して、キャニス タ１６から吸気マニホールド２８へのｐｃｐｓ弁２４の制御器部分を貫流するお それのある漏洩通路が全（無くなる。かくしてオリフィス８８と、環状ゾーン９ ０と、エンジン停止時に環状ゾーン９０に接触するボス８４とは、エンジン運転 時に開放されエンジン停止時に閉鎖されるオリフィス弁手段を集合的に構成して いると考えることができる。エンジン停止時にはタンクが僅かに正圧になるので このオリフィスを封止することが重要であり、かつ加圧された蒸気はキャニスタ を介してだけ大気に放出されるということが絶対に必要である。

本発明を実現している制御されたパージ弁及び装置は、通常のエンジニャリング 原理を実施することによる特殊な使用のために設計されている。材料はこの使用 に適合したものを使用する必要がある。図面には、キャップ７２内の通路１００ 及び導管６８の結合部を提供するため、通路内５０内で分岐したニップル１０２ が図示されており、一方弁は、本体構造体内の内方通路と同じ様に導管６８と協 働するように設計されている。

図４は、エンジン操作とソレノイド３２に発信された信号のデユーティサイクル との函数としてＲＣＰＳ弁２４の流れ特性曲線１０８を示しているグラフである 。エンジン停止の場合には、ポート２２と２６との間にいかなる流れも存在して はならない。エンジン運転時には、弁は代表的な流れ特性曲線１０８に沿って作 動する。０％と１０％とのデユーティサイクルの間の流れ特性曲線１０８の水平 セグメントは、エンジンアイドリング時の改良されたパージングを達成している 弁の効果を表わしている。

閏腔損審編牛 、　ｓｏ　ＰＣＴ／ＥＰ　９２１００２９２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．捕集キャニスタ（１６）に捕集された燃料蒸気を内燃機関（１２）の吸気マ ニホールド（２８）へパージするためのキャニスタバージ電磁制御弁（２４）で あって、捕集された蒸気はエンジンの燃焼室スペース内への燃焼流れに同伴され ており、前記弁は、そのようなキャニスタヘ接続すための入口ポート（２２）と 、そのようなマニホールドへ接続するための出力ポート（２６）と、前記入口ポ ート及び前記出口ポートの間の流れ通路と、を備えた本体構造体を有しており、 該出口ポートは、受け取った電気制御信号に応答する電磁操作弁手段（３２，４ ６）によって制御されており、また前記弁は、前記本体構造体のチャンバを前記 壁部の両側の２つのチャンバスペース（６４，６６）に分割している可動壁（６ ２）を備えた制御手段を有しており、前記一方のチャンバスペース（６４）は、 前記電磁操作弁手段と前記出力ポートとの間に配置された流れ通路の１部分を形 成して、前記一方のチャンバスペースに流入する蒸気流れのための入口と、前記 一方のチャンバスペースから流出する蒸気流れのための出口とを備えており、前 記制御手段は更に、前記可動壁によって制御されている弁制御手段（８４）を有 して、前記一方のチャンバスペースからの前記出口に配置されており、かつ前記 流れ通路を貫流する蒸気流を前記出口ポートにおける吸気マニホールド真空の大 きさに対してほぼ不感応にしており、またばね手段（８０）は、前記可動壁に対 し前記弁制御手段を最大限に開放する位置に向ってバイアスを負荷している形式 のものにおいて、 通路手段（６８）が、前記もう一方のチャンバスペース（６６）と前記入口ポー トとを連通せしめることができるように位置しており、かつオリフィス弁手段（ ８８，９０，９４）が、前記可動壁の位置に対応して前記一方のチャンバスペー スと前記他方のチャンバスペースとの間で選択的な連通を行っており、またオリ フィス弁手段は、前記一方のチャンバスペースと前記他方チャンバスペースとの 間にオリフィス手段（８８）を有し、該オリフィス手段（８８）は、前記可動壁 が前記制御弁手段を最大限に開放する位置にある場合以外の前記可動壁の総ての 位置のために前記一方のチャンバスペースと前記他方のチャンバスペースとの間 に設けけられていて、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記流れ通路を 貫く蒸気の流れに関する特殊な圧力対流れ特性を有しており、また前記オリフィ ス弁手段は、前記可動壁が前記制御手段を最大限に開放する位置にある場合に前 記オリフィス手段を閉鎖することを特徴とする、捕集キャニスタに捕集された燃 料蒸気を内燃機関の吸気マニホールドへパージするためのキャニスタパージ電磁 制御弁。