JPH0751920B2 - カーボンキャニスタパージ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、燃料蒸気捕集キャニスタから車両エンジンの
吸込マニホルドへ制御されたパージングを行うための、
自動車の蒸発成分排出制限装置に使用されている型式
の、キャニスタパージ装置に関する。

背景技術 キャニスタパージ装置は、捕集キャニスタから吸込マニ
ホルドへの、燃料蒸気の流れ及び流量を制御している。
１つの公知の形式のキャニスタパージ装置は、エンジン
電子制御ユニット（ECU）の制御下にある電磁弁から成
っている。ECUから電磁弁への信号は、電磁弁がキャニ
スタから吸込マニホルドへの蒸気の流れを抑制するその
程度を規定している。パージが不都合であるような条件
下では、弁は完全に閉鎖されている。条件がパージング
に序々に好都合になるのにつれて弁は次第に開放され
る。

適切に設計されかつ運転されているパルス幅変調電磁弁
は、特に少量のパージ流量のみが許容されているような
時に、寧ろパージングの精確な制御を行うことができ
る。一方そのような低流量制御に対する要求に従ってい
ると、大量のパージ流量を処理する場合弁容量を制限す
るおそれがある。換言すれば、公知の弁のより高い流れ
型式の構造では、低流量時の解決に妥協することにな
り、エンジンアイドリング時の制御の質を低下せしめる
結果になる。更に、高い流量制御のために基準的な、か
なり低い変調周波数（10−16hz）を連続的に使用する
と、エンジン排気の炭化水素成分に悪影響を及ぼす恐れ
のある脈動が発生する可能性がある。

本発明の課題は、低流量時に正確な制御を行い、しかも
大流量パージを極めて満足のできる型式で処理すること
のできるキャニスタパージ装置を提供することにある。
この性能は、入口及び出口の備えたキャニスタパージ電
磁弁と、入口と出口との間の通路内に配置されていて、
この通路を通る流れに対し弁のソレノイドに発信される
電気制御信号に基いて選択的な制限を課している弁手段
と、入口と出口とを備えて通常は閉鎖されている真空弁
と、最後に述べた入口と出口との間の通路内に配置され
ていて、通常は閉鎖されている真空弁の制御ポートに対
する真空信号入力の値に対してだけ最後に述べた通路を
開放している弁手段と、の組合せによって達成されてお
り、前記真空弁は、キャニスタパージ電磁弁の入口及び
出口をキャニスタ及びエンジン吸込マニホルドに夫々接
続するための、オリフィス手段を内包している或る最小
の第１通路手段と、通常は閉鎖されている真空弁の入口
及び出口キャニスタとエンジン吸込マンニホルドとに夫
々接続するための第２通路手段と、通常は閉鎖されてい
る真空弁の制御ポートをオリフィス手段とキャニスタパ
ージ電磁弁との間の第１通路手段の部分内に配置されて
いる分岐部に接続せしめるための第３通路手段と、に夫
々接続されている。

図面に特に図示されている第１実施例にあっては、分岐
部がオリフィス手段とキャニスタパージ電磁弁の入口と
間に配置されており、またキャニスタパージ電磁弁と通
常は閉鎖されている真空弁とは別個の集合体であり、か
つ３つの通路手段は総て、２つの弁の外方に位置してい
る。

図面に図示の第２実施例にあっては、２つの弁とオリフ
ィス手段とが単一の集合体内に組み込まれている。

図面に明確に図示されて第１実施例に類似している第３
実施例にあっては、キャニスタパージ電磁弁の出口と吸
込マンニホルドとの間の第１通路手段の部分内に配置さ
れた圧力制御器を内包している。圧力制御器は、吸込マ
ンニホルド内に真空度の変化を補正して、電磁弁によっ
て設定された第１通路手段を貫流するパージ流量が、制
御器の有効領域に亘り吸込マンニホルド真空内の変化に
事実上影響されないようにしている。

図面に明確に図示されかつ第３実施例に類似している第
４実施例は、単一の集合体内に組み込まれた２つの弁と
圧力制御器とを有している。圧力制御器は、第３実施例
の圧力制御器と同様の機能をこの第４実施例の場合には
遂行している。

本発明の更なる詳細及び利点は、添付の図面に関連して
考慮さるべき次の説明及び請求の範囲によって明らかに
なるであろう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に基くキャニスタパージ装置の第１実施
例の、部分的に切断した概略線図である。

図２は、従来技術の典型的な流れ性能のプロット図であ
る。

図３は、本発明の第１実施例の典型的な流れ性能のプロ
ット図である。

図４は、本発明の第２実施例の横断面図である。

図５は、本発明に基くキャニスタパージ装置の第３実施
例の、部分的に切断された概略図である。

図６は、本発明の第４実施例の横断面図である。

図７は、第２実施例の代表的な性能を表わしている別の
プロット線図である。

図８は、図７の部分の拡大図であって、より良好な解決
が提供されている。

図９は、第４実施例の代表的な性能を表わしている、更
に別のプロット線図である。

図10は、図９の部分の拡大図であって、より良好な解決
が提供されている。

実施例の説明 図１は、本発明の原理を実現しているキャニスタパージ
装置の概略の説明図を示している。この装置は電磁弁12
と真空弁14とから成り、この両者は通常は閉鎖されてい
る。

電磁弁12は入口ニップル16、出口ニップル18及び弁部材
20から成り、該弁部材20は、弁が入口ニップル16から出
口ニップル20への流れに課している制限の度合を制御し
ている。コイルばね22は、入口ニップルと出口ニップル
との間の通路を閉鎖するため弁部材20にバイアスを負荷
している。弁部材20は、ソレノイド24内に配置された磁
極片を有している。ソレノイド24は、電気的な端子プラ
グ26によってエンジンECU（図示なし）に電気的に接続
されている。ECUは、弁内の弁部材20をばね22のバイア
ス力に抗して選択的に位置せしめる目的で、ソレノイド
にパルス幅変調制御信号を発信している。或る最小のパ
ルス幅及びその下方では、ソレノイドの通電の程度が弁
部材20をばねバイアスに抗して変位せしめるには不充分
であり、従って弁は閉鎖されたままである。パルス幅が
この或る最小値を超えて増加するのにつれて、弁部材20
は序々に変位し、ニップル16及び18間の制限の度合をそ
れに対応して減少せしめる。

図２の基準符号100は、１分間当りのリッタで表わした
流量と、代表的な弁12自体のためのエネルギ化のデュー
ティ比とのプロット線図を表わしている。プロット線図
はほぼ直線状であるが、弁を貫流する最大の流量は約36
l/minに制限されている。

本発明によってもたらされた改良点は、流量対デューテ
ィ比の特性が、約30％のデューティ比まではほぼ同じで
あるが、それより大きなデューティ比に対しては著しく
大きなパージ流量を実現することができるという点であ
る。改良された代表的な装置における流量対デューティ
比の関係は、図３の標準符号102によって表わされてい
る。最大の流量は、今や非常に顕著な倍率で増加し、10
0l/min以上になっている。

本発明によってもたらされた改良点は、弁14と弁12との
接続形式に存在している。弁14は、入口ニップル28、出
口ニップル30及びダイヤフラム弁32から成り、該ダイヤ
フラム弁32は、制御ポート34のニップルに負荷される真
空度の大きさに対応して入口28から出口30へ流れること
ができるように、通路を開閉するのに適切な位置に位置
している。コイルばね36は、ダイヤフラム弁32にバイア
スを負荷して、ニップル28及び30間に通ずる通路を遮断
している。制御ポート34に充分に高い真空度が達成され
ると、ダイヤフラム弁はねのバイアスに打克って、ニッ
プル28からニップル30への流れを許容するようになる。

弁12と弁14との協働作業は、図示のように、弁12を蒸気
捕集キャニスタからエンジン吸込みマニホールドへ延び
ている第１管路部分38に接続することによって、また弁
14をキャニスタからマニホールドへ延びている第２管路
部分40に接続することによって、またニップル34を、第
３管路部分42に介しニップル16とオリフィス46との間の
第１管路部分38内の分岐部44へ接続することによって、
行われている。

この装置は次のような形式で作動する。弁12が約40％の
デューティ比まで次第に開放されるのにつれて、キャニ
スタからマニホールドへの流量は次第に増加するが、弁
14は閉鎖されたままである。第１管路部分38を貫流する
流れがこのように増加するのにつれて制御ポート34に負
荷される真空度も次第に増加する。弁12に負荷される40
％のデューティ比において制御ポート34真空度が充分に
大きくなり、そのため弁14が流れを開始するようにな
る。またそれによってキャニスタからマニホールドへの
第２流れ通路が生成される。弁12のデューティ比が40％
のレベルを超えて次第に増加すると、流れ特性は、図３
のプロット線図102の対応する区分によって代表される
ような特性になる。よく判るように、この値はプロット
線図100の対応する区分よりも著しく大きい。従って本
発明は、その全作動領域に亘り、特に低流量において、
許容可能な制御手段を提供しており、また弁12の高いデ
ューティ比においても高い流量に対する可能性を提供し
ている。また弁14の開放が許される点が、設計パラメー
タの選択によって補正し得るという点も評価されるべき
であろう。

図４には第２実施例が図示されており、該実施例にあっ
ては、電磁弁12に相当する電磁弁12Aと真空弁14に相当
する真空弁14Aとが、１体状の集合体10A内に組み込まれ
ている。ニップル18、管路部分38及び40、及びニップル
30の相等品は、内方チューブ50A内に位置している。図
４にみられるように、チューブ50Aの上方端部には真空
弁14Aのダイヤフラム弁32Aのための弁座が設けられてお
り、該ダイヤフラム弁32Aは真空弁14のダイヤフラム弁3
2に相当している。一方チューブ50Aの下方端部には、電
磁弁12Aの弁部材20Aのための弁座が設けられており、該
弁部材20Aは電磁弁12の弁部材20に相当している。

吸込マニホールドは、図示のように、チューブ50AをＴ
字状の形状で半径方向に遮断するように延びているニッ
プル52Aによって、集合体10Aに連通されている。キャニ
スタはニップル54Aによって集合体10Aに連通されてい
る。ニップル54Aは内方で、電磁弁14Aのチャンバスペー
スに導かれている通路56Aに細分化されており、該電磁
弁14Aは、ばね36に相当するばね36Aを内包し、該ばね36
Aは、ダイヤフラム弁32Aをチューブ50A上に位置せしめ
ることができるように弁32Aにバイアスを負荷してい
る。

通路56Aは、オリフィス46に相当するオリフィスである
オリフィスディスク46Aを内包しており、またオリフィ
スディスク46Aと電磁弁14Aとの間にはオリフィス58Aが
内包されている。つまり通路58Aは、図１の実施例にお
いて部材46,44,42及び34によって規定されている流れ通
路に相当している。 図１の部材38及び16の相当品は、
オリフィスディスク46Aとオリフィス58Aとの間の通路56
Aに対してＴ字状になっていて、かつバルブ部材20Aの弁
座の側部に延びている通路60A内に存在している。図１
の対応する部材に相当する図４のその他の部材は、同一
の符号で、それにサフィックスＡを付加することによっ
て明示されている。

集合体10Aの操作は、第１実施例に対して既に説明した
操作と同じである。オリフィス58Aの包含によって真空
度の変化が緩衝され、その結果、急激な真空度変化に対
応して発生するおそれのあるダイアフラム弁32Aの一時
的なフラタリングが弱められるようになり、又はこれを
排除することも可能である。

図５は、図１の装置10に相当する装置10Bの第３実施例
を表わしており、この場合は、吸込マニホールドと電磁
弁との間に配置されている圧力制御器62Bを内包してお
り、該圧力制御器62Bは、吸込マニホールド内真空度の
変化を補償する目的を有していて、電磁弁を貫流するパ
ージ流が圧力制御器の有効領域に亘り、吸込マニホール
ド内の真空度の変化によって著しい影響を受けないよう
にしている。第１実施例の対応する部材に相当している
第３実施例の部材は、図１に使用されているのと同一の
部号によって図５に明示されているが、サフィックスと
して文字Ｂが添付されている。従って図５のこのような
部材の詳細な説明は不要であろう。

圧力制御器62Bは、管路38B′を介して電磁弁12Bのニッ
プル18Bに接続している第１ニップル64Bと、通路38B″
を介して吸込マニホールドに接続している第２ニップル
66Bとから構成されている。圧力制御器62Bはその内方
に、内部を２つのチャンバに分割しているダイヤフラム
弁68Bを内包している。一方のチャンバ70Bは大気に連通
し、別のチャンバ72Bはニップル64Bに連通している。チ
ャンバ72B内に配置されているコイルばね74Bは、ダイヤ
フラム弁68Bにバイアスを負荷して、該弁68Bがニップル
66Bから導かれている内方通路の端部に位置する弁座76B
から離れるようにしている。圧力制御器62Bは、弁座76B
とダイヤフラム弁68Bとの間の有効な開口部が大気に対
する相対的な吸込マニホールド真空度の大きさによって
設定されうるように構成されかつ配置されていて、電磁
弁12Bによって設定されたパージ流量に重要な影響を与
えるような真空度の変化を阻止している。

図５から、キャニスタとニップル28Bとの間にオリフィ
ス78Bが設けられているのが判る。オリフィス78Bは、特
別な条件下において真空弁14Bを貫流する流量を補正す
る目的を有しており、かつ製造上の利便性を特に考慮し
たものである。その理由は、基本的な弁14Bがオリフィ
ス78Bのための特別なオリフィスサイズの使用によって
製造されかつ較正されているからである。同様な利便性
がここに開示されている別の実施例にも組み入れられて
いる。

図６は第４実施例10Cを示しており、この場合は電磁弁1
2Bに相当する電磁弁12C、真空弁14Bに相当する真空弁14
C、及び圧力制御器62Bに相当する圧力制御器62Cとが、
ユニット状の集合体10C内に組み込まれている。図５の
実施例の対応する部材に相当している図６の部材は、同
一の基本符号でサフィックスＢをＣに変えたものによっ
て明示されている。このような部材の詳細な説明は不必
要であり、簡潔上の観点からこれを省略することにす
る。

ニップル80Cは集合体10Cを吸込マニホールドに連結せし
めており、かつニップル82Cは集合体10Cをキャニスタに
連通せしめている。集合体10Cの内方でニップル82Cは、
図５のオリフィス78Bとニップル28Bとを貫通する流れ通
路に相当していて、真空弁14Cに案内されている通路84C
と、電磁弁12Cの両方の弁座側部に導かれている通路86C
と、ばね36Cを内包する真空弁14Cのチャンバと、に細分
化されている。内方通路88Cは、電磁弁12Cから圧力制御
器62Cに延びていて、図５の実施例の部材18B、38B′及
び64Bによって設けられた流れ通路に相当している。

集合体10Cは、図５の実施例と同じ様な形式で機能す
る。

図７及び図８は、図４のような集合体の代表的な性能を
描いたものである。この図7,8には、パージ流量とパル
ス幅のデューティ比との５つのプロット線図が図示され
ており、、該パルス幅は、マニホールド真空度の５つの
異なったレベルの夫々に対して電磁弁に加えられる信号
を変調したものである。各プロットは明瞭な二重傾斜特
性を有しており、その内の緩傾斜部は、電磁弁によって
達成される低流量パージングを表わしており、また急傾
斜部は、電磁弁によって達成される大流量パージングを
表わしている。

図９及び図10は、図６のような集合体10Cの代表的な性
能を描いたものである。この図9,10には、パージ流量と
パルス幅のデューティ比との５つのプロット線図が図示
されており、該パルス幅は、マニホールド真空度の５つ
の異なった真空レベルの夫々に対して電磁弁に加えられ
る信号を変調したものである。各プロットは明瞭な二重
傾斜特性を有しており、その内の緩傾斜部は、電磁弁に
よって達成される低流量パージナグを表わしており、ま
た急傾斜部は、電磁弁によって達成される大流量パージ
ングを表わしている。しかし圧力が制御されていない図
７及び図８のプロットとは異なり、図９及び図10の圧力
制御されたプロットは、圧力制御の効果を明瞭に示して
いる。

本発明の有利な実施例を図示しかつ説明したけれども、
その原理は、次の本発明の請求の範囲内のその他の等価
な実施例に適用可能であると理解して頂き度い。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】捕集された揮発性燃料蒸気をキャニスタか
   ら内燃機関の吸込マニホールドへパージするためのキャ
   ニスタパージ装置（10;10A;10B;10C）であって、入口と
   出口とを備えたキャニスタパージ電磁弁（12;12A;12B;1
   2C）と、前記入口と出口との間の通路内に配置されてい
   て、前記通路を貫流する流れに対し弁のソレノイド（2
   4;24A;24B;24C）に発信される電気的な制御信号に基づ
   いて選択された制限を課している弁手段（20;20A;20B;2
   0C）と、入口と出口とを備えて通常は閉鎖されている真
   空弁（14;14A;14B;14C）と、最後に述べた入口と出口と
   の間の通路内に配置されていて、前記通常は閉鎖されて
   いる真空弁の制御ポートへの真空信号入力の値に対して
   のみ流れることができるように前記最後に述べた通路を
   開放せしめる弁手段（32;32A;32B;32C）と、から構成さ
   れており、また前記真空弁は、前記キャニスタパージ電
   磁弁の入口及び出口をキャニスタ及びエンジン吸込マニ
   ホールドに夫々接続するための、オリフィス手段（46;4
   6A;46B）を内包している或る最小の第１管路手段と、前
   記通常は閉鎖されている真空弁の入口及び出口をそのよ
   うなキャニスタ及びエンジン吸込マニホールドに夫々接
   続するための第２管路手段と、前記通常は閉鎖されてい
   る真空弁の制御ポートを前記オリフィス手段と前記キャ
   ニスタパージ電磁弁との間の第１管路手段内に配置され
   ている分岐部に接続せしめるための第３管路手段と、に
   夫々接続されていることを特徴とするカーボンキャニス
   タパージ装置。
2. 【請求項２】前記分岐部が、前記オリフィス手段と前記
   キャニスタパージ電磁弁の入口との間に配置されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のキャニスタパージ装
   置。
3. 【請求項３】前記キャニスタパージ電磁弁と前記通常は
   閉鎖されている真空弁とが別個の集合体であり、かつ前
   記３つの管路手段（38,40,42;38B,40B,42B）が総て、前
   記の弁の外方に位置していることを特徴とする、請求項
   １記載のキャニスタパージ装置。
4. 【請求項４】前記キャニスタパージ電磁弁と通常は閉鎖
   されている真空弁とが統合された集合体であり、かつ前
   記管路手段（56A,60A;84C,86C,88C）の最小の部分がこ
   の統合された集合体の内方に位置していることを特徴と
   する、請求項１記載のキャニスタパージ装置。
5. 【請求項５】前記オリフィス手段も前記統合された集合
   体内に組み込まれていることを特徴とする、請求項４記
   載のキャニスタパージ装置。
6. 【請求項６】圧力制御手段（62B;62C）が吸込マニホー
   ルド真空度の変化を補償して、キャニスタパージ電磁弁
   によって設定されたパージ流量が、前記圧力制御手段の
   有効範囲に亘り吸込マニホールド真空度の変化によって
   殆んど影響を受けないようになっていることを特徴とす
   る、請求項１記載のキャニスタパージ装置。