蒸发燃料处理装置的制作方法

1.本公开涉及用于吸附从燃料箱产生的燃料蒸汽的蒸发燃料处理装置。


背景技术：

2.已知配置有活性炭等吸附材料的蒸发燃料处理装置。蒸发燃料处理装置设置有与燃料箱连接的流入口、与内燃机连接的流出口。并且，从流入口流入的燃料蒸汽被设置于蒸发燃料处理装置的各室的吸附材料吸附。此外，在蒸发燃料处理装置中设置有大气口。在使被吸附的燃料蒸汽解吸而将其送至内燃机，也就是在进行冲扫时，使冲扫空气从车外经由大气口流入。通过冲扫空气去除吸附于吸附材料的燃料，该被去除的燃料从流出口向内燃机流出。
3.在日本专利第6507092号公报中公开了一种在大气口附近具有第3室的蒸发燃料处理装置，该第3室从大气口侧起依次具有低吸附层和高吸附层。第3室作为用于抑制燃料蒸汽从大气口排放的捕集装置而发挥功能。此外，专利文献1公开了在低吸附层与大气口之间配置蜂窝状活性炭的构成。


技术实现要素：

4.近年来，为了应对燃料效率限制等，冲扫空气的量存在减少的倾向。如果冲扫空气的量减少，则燃料蒸汽容易残留在蒸发燃料处理装置的内部。而且随之容易产生燃料蒸汽从大气口流出的情况。
5.本公开的一个方面优选提供一种提高了性能的蒸发燃料处理装置。
6.本公开的一个方面涉及一种蒸发燃料处理装置，其具备流入口、流出口、以及大气口。蒸发燃料处理装置对从燃料箱经由流入口流入的燃料蒸汽进行积存。并且蒸发燃料处理装置通过从大气口流入的空气使积存的燃料蒸汽经由流出口而向内燃机流出。
7.该蒸发燃料处理装置具备主吸附室以及副吸附室。主吸附室与流入口、流出口相连，并配置有用于吸附燃料蒸汽的吸附材料。副吸附室与大气口相连，并配置有用于吸附燃料蒸汽的吸附材料。并且，副吸附室具有第1吸附层、第2吸附层、以及高解吸层。第2吸附层位于比第1吸附层靠近大气口的位置，并且第2吸附层的燃料蒸汽的吸附性能比第1吸附层低。高解吸层位于比第1吸附层靠近主吸附室的位置，并且高解吸层的燃料蒸汽的解吸性能优于第1吸附层以及第2吸附层。
8.根据如上构成，可以通过比第2吸附层离大气口远的第1吸附层吸附大量的燃料蒸汽。因此，能够减少留存在距大气口近的位置处的燃料蒸汽的量，从而能够抑制燃料蒸汽从大气口流出。而且，副吸附室即使使用少量的冲扫空气也能够使燃料蒸汽从吸附材料良好地解吸。其原因包括以下两点。(i)在冲扫时通过从大气口流入的洁净空气使燃料蒸汽在第1吸附层以及第2吸附层有效地解吸。(ii)高解吸层的解吸性能优异，因此，利用已通过第1吸附层以及第2吸附层的冲扫空气也能够使燃料蒸汽良好地解吸。如上所述，上述构成的蒸发燃料处理装置既能够抑制燃料蒸汽从大气口流出，也能够在冲扫时使燃料蒸汽良好地解
吸。
9.上述高解吸层可以具备成型成蜂窝状的活性炭。根据如上构成，能够提升高解吸层的解吸性。这是由于通过使活性炭形成为蜂窝状的形状而减小活性炭的厚度，从而使吸附在活性炭的细孔深处的燃料蒸汽易于解吸的缘故。
10.上述主吸附室可以包括经由连通路而连通的第1主吸附室和第2主吸附室。第1主吸附室和第2主吸附室可以配置成：当来自燃料箱的燃料蒸汽流入时，第1主吸附室的燃料蒸汽的流动方向与第2主吸附室的燃料蒸汽的流动方向为相反的方向，并且第1主吸附室和第2主吸附室在与第1主吸附室的燃料蒸汽的流动方向相交的方向上排列配置。
11.根据如上构成，能够抑制主吸附室的形状受限，其结果为，能够增加蒸发燃料处理装置的可采用形状的选项。由此，易于将该蒸发燃料处理装置搭载到例如配置空间受限的发动机舱。
12.本公开的一个方面的蒸发燃料处理装置中，第1吸附层以及第2吸附层可以具备活性炭作为吸附材料。根据如上构成，能够使由第1吸附层和第2吸附层构成的双层结构部具有非常高的吸附性能。因此，能够提高蒸发燃料处理装置整体的吸附容量。
13.设置于上述高解吸层的吸附材料可以包含呈薄板状的部分。根据如上构成，吸附材料的比表面积提高，因此能够提升高解吸层的解吸性。
14.此外，上述第1吸附层以及第2吸附层可以具备呈粒状或弹丸状的部件作为吸附材料。此外，上述呈薄板状的部分可以比呈粒状或弹丸状的部件薄。根据如上构成，能够易于实现使高解吸层的解吸性能比第1吸附层以及第2吸附层的解吸性能高。
附图说明
15.图1是示意性示出实施方式的蒸发燃料处理装置的内部结构的说明图。
16.图2是示意性示出变形例的蒸发燃料处理装置的内部结构的说明图。
具体实施方式
17.以下参照附图对本公开的示例性实施方式进行说明。
18.[1.实施方式]
[0019]
[1-1.整体结构]
[0020]
图1所示的蒸发燃料处理装置1具有由合成树脂制成的外壳10。外壳10具备第1主吸附室20、第2主吸附室30、以及副吸附室40。此外，蒸发燃料处理装置1还具备设置于外壳10的流入口11、流出口12、大气口13、以及盖部件14。
[0021]
第1主吸附室20的在第1方向上的前端配置有流入口11和流出口12。此外，第1主吸附室20的在与第1方向相反的第2方向上的前端配置有盖部件14。盖部件14在与第2方向相交的方向上延伸。第1主吸附室20以及第2主吸附室30配置在盖部件14的靠近第1方向的一侧。第1主吸附室20和第2主吸附室30经由在盖部件14的内部形成的连通路15而连通。第2主吸附室30的在第1方向上的端部配置有副吸附室40。副吸附室40的在第1方向上的端部配置有大气口13。
[0022]
在外壳10的内部配置有吸附材料。该蒸发燃料处理装置1将从未图示的燃料箱经由流入口11而流入的燃料蒸汽积存到吸附材料中。此外，蒸发燃料处理装置1借助从外部经
由大气口13而流入的空气使积存的燃料蒸汽经流出口12而向内燃机流出。
[0023]
此外，为了易于对说明进行理解，将从燃料箱流入的燃料蒸汽在被吸附的状态下也记为燃料蒸汽。燃料蒸汽作为主要构成元素而含有烃。
[0024]
第1主吸附室20以及第2主吸附室30构造成主要用于吸附并积存大量的燃料蒸汽。下文中有时将第1主吸附室20以及第2主吸附室30一并记为主吸附室。另一方面，副吸附室40不仅具有吸附燃料蒸汽的功能，还具有作为抑制燃料蒸汽从大气口13流出的捕集装置的功能。
[0025]
流入口11经由阀而与搭载有蒸发燃料处理装置1的车辆的燃料箱连接。若由积存在燃料箱的燃料产生的燃料蒸汽经由流入口11而流入蒸发燃料处理装置1的内部，则该燃料蒸汽吸附于配置在各室中的吸附材料。由此，燃料积存在蒸发燃料处理装置1的内部。
[0026]
流出口12经由阀与车辆的内燃机的进气管连接。此外，大气口13与内燃机、蒸发燃料处理装置1的外部相连。在本实施方式中，大气口13与车辆外部相连。而且，利用内燃机的进气负压而使大气中的空气(以下记为冲扫空气)经由大气口13流入蒸发燃料处理装置1的内部。此时，通过冲扫空气使吸附于吸附材料的燃料解吸，已解吸的燃料经由流出口12向进气管流出。由此来去除吸附于吸附材料的燃料，从而使吸附材料再生。下文将如上所述的排出被吸附的燃料从而使吸附材料再生的情形记为冲扫。
[0027]
[1-2.主吸附室]
[0028]
第1主吸附室20与流入口11、流出口12相连。在第1主吸附室20配置有用于吸附燃料蒸汽的吸附材料23。
[0029]
第1主吸附室20具有呈中空筒形的大致长方体形状。第1主吸附室20的第1方向侧的端部配置有过滤器21，并且第1主吸附室20的第2方向侧的端部配置有过滤器22以及多孔板17。吸附材料23填充在过滤器21与过滤器22之间。过滤器21以及过滤器22构造成：不允许填充材料通过而允许燃料蒸汽等气体通过。与过滤器22相同，多孔板17可供气体通过。多孔板17可以支承着过滤器22。由未图示的螺旋弹簧等施力部件朝第1方向对多孔板17施力。
[0030]
第2主吸附室30在气体的流动路径上处在第1主吸附室20与副吸附室40之间。在第2主吸附室30配置有用于吸附燃料蒸汽的吸附材料33。第2主吸附室30的第1方向侧的端部配置有过滤器31以及多孔板18，第2主吸附室30的第2方向侧的端部配置有过滤器32以及多孔板19。吸附材料33填充在过滤器31与过滤器32之间。与过滤器21以及过滤器22相同，过滤器31以及过滤器32也构造成不允许填充材料通过而允许燃料蒸汽等气体通过。此外，多孔板18以及多孔板19的结构与多孔板17相同。由未图示的螺旋弹簧等施力部件朝第1方向对多孔板19施力。
[0031]
当燃料蒸汽从燃料箱流入第1主吸附室20时，燃料蒸汽朝第2方向流动。而当燃料蒸汽流入第2主吸附室30时，燃料蒸汽朝第1方向流动。即，第1主吸附室20和第2主吸附室30配置成：当来自燃料箱的燃料蒸汽流入时，第1主吸附室20的燃料蒸汽的流动方向和第2主吸附室30的燃料蒸汽的流动方向为相反的方向。此外，第1主吸附室20和第2主吸附室30在与第1主吸附室20的燃料蒸汽的流动方向相交的方向上排列配置。
[0032]
[1-3.副吸附室]
[0033]
副吸附室40在气体的流动路径上位于第2主吸附室30与大气口13之间。在副吸附室40配置有用于吸附燃料蒸汽的吸附材料。副吸附室40具有层叠部50和高解吸层60。
[0034]
层叠部50形成为宽度固定的细长空间。本实施方式中的层叠部50呈中空的圆柱状，并且层叠部50中的被与空气的流动方向(即，第1方向或第2方向)正交的平面剖切的剖面呈圆形。不过，层叠部50的形状不限于此，例如层叠部50也可以形成为多角柱状。
[0035]
层叠部50包括第1吸附层51和第2吸附层52。第1吸附层51位于比第2吸附层52靠近主吸附室一侧的位置处，并配置有第1吸附材料53。第2吸附层52位于比第1吸附层51靠近大气口13一侧的位置处，并配置有第2吸附材料54。后文将详细说明各吸附层。另外，在此以燃料蒸汽的流动路径为基准来判断远近。也就是说，与第2吸附层52相比，从主吸附室(具体而言为第2主吸附室30)朝大气口13移动的燃料蒸汽先进入第1吸附层51。此外，在进行冲扫时，与第l吸附层51相比，经由大气口13流入的冲扫空气先进入第2吸附层52。
[0036]
在第1吸附层51的第2方向侧的端部配置有过滤器71。在第1吸附层51的第1方向侧的端部，也就是在第1吸附层51与第2吸附层52之间配置有过滤器72。在第2吸附层52的第1方向侧的端部配置有过滤器73。构成第1吸附层51的第1吸附材料53配置在过滤器71与过滤器72之间。此外，构成第2吸附层52的第2吸附材料54配置在过滤器72与过滤器73之间。
[0037]
高解吸层60配置在比层叠部50的第1吸附层51靠近第2主吸附室30一侧的位置处。高解吸层60具备第3吸附材料61，第3吸附材料61的燃料蒸汽的解吸性能比第1吸附层51以及第2吸附层52更为优异。在此所述的“靠近
……
一侧”是指，如上所述依次在燃料蒸汽的流动路径上排列时靠近
……
一侧。第3吸附材料61是被成型成蜂窝状的活性炭。后文将详细说明吸附材料。
[0038]
如上文说明所述，副吸附室40从第1方向的端部侧起趋向第2方向依次排列着第2吸附层52、第1吸附层51、第3吸附材料61。在积存燃料蒸汽时，燃料蒸汽从第2主吸附室30依次向第3吸附材料61、第1吸附层51、第2吸附层52流动。并且，存在于蒸发燃料处理装置1内部的空气从大气口13排出。而在进行冲扫时，从大气口13进入的冲扫空气依次进入第2吸附层52、第1吸附层51、高解吸层60，并流入第2主吸附室30。
[0039]
此外，上述各过滤器以及各多孔板的结构和配置无特别限定。只要能够抑制吸附材料的移动并能够使空气移动即可，可采用各种结构。
[0040]
[1-4.配置于副吸附室的吸附材料]
[0041]
构成第1吸附层51的第1吸附材料53、以及构成第2吸附层52的第2吸附材料54均为活性炭。第1吸附材料53以及第2吸附材料54形成为粒状或呈圆柱形等的弹丸状，并填充在副吸附室40的预定的空间内。即，第1吸附层51由大量的第1吸附材料53构成，并且，第2吸附层52由大量的第2吸附材料54构成。
[0042]
第2吸附层52的燃料蒸汽的吸附性能比第1吸附层51低。在此所述的吸附性能是指，构成各层的活性炭整体的吸附容量。此外，吸附容量是指，由astm5228规定的丁烷工作容量(即bwc)。用于使第1吸附层51的吸附性能和第2吸附层52的吸附性能产生差异的具体结构无特别限定。例如可通过调整各层的厚度、吸附材料的物理性质、吸附材料的填充量、吸附材料的形状、吸附材料的结构等，而对吸附性能设置差异。
[0043]
在各层可以配置从例如吸附容量为17g/dl、15g/dl、11g/dl、9g/dl、7g/dl的活性炭中选择的活性炭。作为上述活性炭的具体示例，可列举ingevity制造的活性炭bax1700、bax1500、bax1100、bax lbe等。
[0044]
此外，将副吸附室40的第1吸附层51以及第2吸附层52的在燃料蒸汽的流动方向上
的长度设为l。上述流动方向是沿着第1方向或第2方向的方向。此外，将第1吸附层51以及第2吸附层52的在与第1方向正交的方向上的长度设为d。该方向是第1吸附层51以及第2吸附层52的宽度方向。d相当于层叠部50的圆柱形中空部分的直径。d可以小于第2主吸附室30的内部空间的宽度。
[0045]
第1吸附层51的l可以小于第2吸附层52的l。此外，第1吸附层51的l/d以及第2吸附层52的l/d均可以小于1。当然不限于此，第1吸附层51的l也可以大于第2吸附层52的l。而且第1吸附层51的l/d和第2吸附层52的l/d中的一方或双方可以大于或等于1。
[0046]
将因冲扫而从大气口13流入的冲扫空气的量称为冲扫量。可对各层的l、d的值或l/d、各层的l的比率、各层的活性炭的种类等加以选择，以通过使具有根据车辆类别而规定的冲扫量的冲扫空气从大气口13流入，而充分去除吸附在配置于副吸附室40内的活性炭中的燃料。
[0047]
配置于高解吸层60的第3吸附材料61是能够使燃料蒸汽吸附和解吸的呈蜂窝状的筒形部件。第3吸附材料61可以构成为一个团块。在此所述的蜂窝状是广泛地包含朝单一方向延伸且形成有作为流体流路的多个孔格的蜂窝状。例如，除孔格的截面呈大致六边形的严格意义上的蜂窝状之外，孔格的截面还可以呈圆形、矩形、三角形、菱形等。
[0048]
第3吸附材料61中的形成上述孔格的壁可以由活性炭构成。例如，可通过用粘合剂固化活性炭而形成第3吸附材料61。由于具有蜂窝结构的第3吸附材料61呈中空形状，因此与例如将具有相同吸附容量的活性炭形成为呈粒状或弹丸状的情形相比，壁的厚度减小。若活性炭的厚度较小，则吸附在细孔深处的燃料蒸汽易于解吸。因此，与分别具备第1吸附材料53和第2吸附材料54的第1吸附层51和第2吸附层52相比，具备第3吸附材料61的高解吸层60的燃料蒸汽的解吸性能更为优异。
[0049]
接下来说明解吸性能的比较方法。使活性炭对烃成分进行吸附直至达到穿透为止，使具有如下量的洁净空气以与车辆的冲扫等同程度的流速条件流入该活性炭，其中，该洁净空气的量是不会使吸附的烃成分完全解吸的量。然后，求算解吸的烃成分相对于吸附的烃成分的比例。该值越大，则判断为解吸性能越优异。
[0050]
[1-5.效果]
[0051]
(1a)在蒸发燃料处理装置1中，可以通过层叠部50中的比第2吸附层52离大气口13远的第1吸附层51吸附大量的燃料蒸汽。因此，能够在远离大气口13的位置处留存大量的燃料，从而能够减少留存在距大气口13近的位置处的燃料，因此能够抑制燃料蒸汽从大气口13流出。
[0052]
而且，副吸附室40即使使用少量的冲扫空气也能够使燃料蒸汽从吸附材料良好地解吸。这是由于层叠部50配置成比高解吸层60距大气口13近，从而在冲扫时通过从大气口13流入的洁净空气使燃料蒸汽有效地脱附的缘故。此外，高解吸层60的解吸性能优异，因此，即使在层叠部50已解吸的燃料蒸汽在高解吸层60中再次被吸附，被吸附的燃料蒸汽也不会滞留而易于解吸。由此，副吸附室40具有较高的燃料蒸汽的解吸性。
[0053]
如上所述，上述构成的蒸发燃料处理装置1既能够抑制燃料蒸汽从大气口13流出，也能够在冲扫时使燃料蒸汽有效地解吸。
[0054]
(1b)第3吸附材料61呈蜂窝状，因此具有较高的燃料蒸汽的解吸性。所以，能够使得副吸附室40的燃料蒸汽的解吸性非常高，从而能够高度抑制燃料蒸汽从大气口13流出。
此外，利用以少量的冲扫空气实施的冲扫便能够充分去除吸附的燃料蒸汽，同时能够增加在副吸附室40积存的燃料蒸汽的量。
[0055]
(1c)第1主吸附室20以及第2主吸附室30以盖部件14为基准而配置在相同的方向。因此，可抑制蒸发燃料处理装置1整体长度的增加，并提升主吸附室整体的形状自由度，其结果为，蒸发燃料处理装置1的形状自由度提升。由此，即使在例如配置空间受限的发动机舱也能够使用该蒸发燃料处理装置1。
[0056]
(1d)层叠部50使用活性炭作为吸附材料，因此，能够将层叠部50的吸附性能设置得非常高。因此，能够提高蒸发燃料处理装置1整体的吸附容量。
[0057]
(le)第1吸附层51以及第2吸附层52的l/d均小于1。因此，能够抑制层叠部50整体的燃料蒸汽的吸附力下降，且能够缩短层叠部50的l。其结果为，能够将从第2主吸附室30放出的燃料蒸汽良好地留存在层叠部50，进而能够以较少的冲扫量去除吸附在副吸附室40的吸附材料中的燃料蒸汽。
[0058]
此外，层叠部50的l/d较小，因此，能够抑制供油时从燃料箱流入的空气在通过蒸发燃料处理装置1时的通气阻力。此外，由于层叠部50的l较小，因此能够实现蒸发燃料处理装置1的小型化。
[0059]
[2.其他实施方式]
[0060]
以上对本公开的实施方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，能够采用各种方式加以实施。
[0061]
(2a)在上述实施方式中，例示了高解吸层60具备成型成蜂窝状的活性炭作为第3吸附材料61的构成。不过，高解吸层60的解吸性能只要优于第1吸附层以及第2吸附层即可，高解吸层的具体构成无特别限定。例如，也可以使用多个薄板状的颗粒作为第3吸附材料。该薄板状的颗粒的厚度可以形成为小于第1吸附材料53以及第2吸附材料54。此外，也可以使用由比第1吸附材料以及第2吸附材料的解吸性能优异的材质形成的吸附材料作为第3吸附材料。此外，第3吸附材料61的吸附容量既可以大于第1吸附层51以及第2吸附层52，也可以小于第1吸附层51以及第2吸附层52。另外，在上述实施方式中，形成第3吸附材料61的蜂窝结构的壁的厚度无特别限定，不过，该壁可以具有厚度形成为比第1吸附材料53以及第2吸附材料54薄的部分。换言之，第3吸附材料61可以具有厚度比第1吸附材料53以及第2吸附材料54薄的呈薄板状的部分。
[0062]
(2b)在上述实施方式中，例示了使用活性炭作为吸附材料的构成。不过，一部分吸附材料或所有吸附材料也可以使用除活性炭以外的吸附材料。此外，例示了使用呈弹丸状的活性炭作为除第3吸附材料61以外的吸附材料的构成，不过，吸附材料也可以是除此以外的形状。例如，作为吸附材料而使用的活性炭也可以是多个颗粒一体化而形成的一个或多个块状的活性炭。
[0063]
(2c)在上述实施方式中，例示了具备经由连通路15而连通的第1主吸附室20以及第2主吸附室30作为主吸附室的构成。不过，主吸附室也可以是除上述以外的构成。例如，主吸附室可以是一个吸附室，该情形下可以不具备盖部件14。此外，主吸附室也可以包括三个以上的吸附室。
[0064]
此外，在上述实施方式中，例示了第1主吸附室20和第2主吸附室30通过设置于盖部件14的连通路15而连通的构成，不过，连通路的构成不限于此。例如，第1主吸附室20和第
2主吸附室30也可以通过管而连通。
[0065]
(2d)在上述实施方式中，例示了副吸附室40具备直列相连的第3吸附材料61、第1吸附层51、以及第2吸附层52的构成。不过，副吸附室40不限于上述构成。例如，也可以在层叠部50设置除第1吸附层51以及第2吸附层52以外的层。该情况下，只要至少包括分别相当于相对靠近主吸附室的第1吸附层以及相对靠近大气口13且吸附性能低于第1吸附层的第2吸附层的两个层即可。第1吸附层和第2吸附层也可以不相邻配置。此外，也可以构造成在比第2吸附层靠近大气口13的一侧不配置吸附性能比第2吸附层高的吸附层。此外，也可以在高解吸层60的于流动方向上的前后设置新的吸附室或吸附层。此外，也可以在层叠部50与高解吸层60之间设置多孔板等有孔构件。此外，副吸附室也可以由多个室构成。例如，层叠部50和高解吸层60也可以配置在不同的室中。并且第1吸附层51和第2吸附层52也可以配置在不同的室中。
[0066]
此外，如图2的蒸发燃料处理装置101所示，第2主吸附室30和高解吸层60之间可以经由柔软的管111而相连，高解吸层60和层叠部50之间也可以经由柔软的管112而相连。如上所述，可以使用一个以上的管而实现室与室之间的连通。根据上述构成，能够灵活地确定配置蒸发燃料处理装置101的位置。
[0067]
(2e)可以将上述实施方式中的一个构成元素所具有的功能分散为多个构成元素，也可以将多个构成元素所具有的功能统合到一个构成元素中。此外，可以省略上述实施方式的构成的一部分。也可以将上述实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或将上述实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换等。