JP2005307905A

JP2005307905A - エンジンの吸気系装置

Info

Publication number: JP2005307905A
Application number: JP2004127994A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Konohara; 弘和此原; Kanehiro Fukaya; 金広深谷
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料を積極的に分解処理すること。
【解決手段】エンジン１に吸入される空気が流れる吸気通路５を備えたエンジン１の吸気系装置は、エンジン１に吸入される空気の脈動を沈静化するためのサージタンク１４を備える。サージタンク１４の中には、光触媒装置３１が設けられる。この光触媒装置３１は、光透過性材料より形成されるカバーを含むケーシングと、カバーの外表面に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、ケーシングに設けられ、カバーの内側からカバーに光を透過させて光触媒に光を照射するための紫外線ＬＥＤとを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置に関する。

従来のエンジンにおいては、燃焼室や排気ポートの壁面に、潤滑油や燃料の未燃成分が付着してデポジットを生成することがあった。このように燃焼室などの壁面にデポジットが生成すると、燃焼室容積が変化して混合気の燃焼が悪化したり、点火プラグによる点火以前に混合気が着火して燃焼が悪化したり、デポジットから未燃成分が蒸発して外部へ排出したりすることがあり問題となっていた。

下記の特許文献１乃至４には、上記したデポジットの生成を回避するための技術が記載されている。すなわち、これらの技術は、燃焼室の内面を構成する部品の表面や排気ポートの壁面に、酸化チタン層を形成している。そして、燃焼室において混合気の燃焼で発生する光、点火プラグの火花点火による光、あるいは、燃焼室内に外部から光ファイバにより導入した紫外線を中心とする光により、酸化チタン層により光触媒作用を得て、潤滑油や未燃成分等の有機物を分解するようにしている。

また、下記の特許文献５には、エンジンから排出される有害成分を分解するための技術が記載されている。すなわち、この技術は、マフラー（排気ガス器）に接続された、屈曲した管状体の中に、表面に酸化チタンが処理されたファンと、そのファンを照射する光源灯とが設けられる。また、管状体の内表面に、光触媒（酸化チタン）固定層と、その固定層を照射する別の光源灯とが設けられる。そして、光源灯による照射下でファンを回転させることにより、光触媒バリアが形成され、排気ガス中の有害物質が分解される。更に、別の光源灯の照射下で酸化チタン固定層により残存有害成分が分解され、処理済みのガスを外部へ排出するようにしている。

一方、下記の特許文献６には、キャニスタの吸着剤に吸着される蒸発燃料（ベーパ）中の高沸点炭化水素を、吸着剤から完全離脱させるための技術が記載されている。すなわち、この技術で、キャニスタは筒状をなし、その内部に吸着剤（活性炭）が収容される。ここで、キャニスタ上端には、導入ポート及びパージポートが設けられる。また、吸着剤を挟んだキャニスタの反対側には、大気ポートが設けられる。そして、キャニスタ上部には、導入ポート及びパージポートと対応して、吸着剤（活性炭）の一部と共存するように光触媒が設けられると共に、その光触媒に光を照射する光照射装置が設けられる。この技術により、高沸点炭化水素を、光の照射を受けた光触媒により酸化分解して、分子数の少ない低沸点炭化水素や二酸化炭素及び水とし、ベーパの吸着剤からの離脱を容易にしている。

更に、下記の特許文献７には、エンジンの吸気系で発生するベーパを効率良く吸着して処理するための技術が記載されている。すなわち、この技術は、エンジンの吸気管に設けられたエアクリーナの中に、活性炭を含むＨＣ吸着シートが設けられる。そして、吸気ポートなどで発生するベーパなどを、エアクリーナの中でＨＣ吸着シートに吸着して処理するようにしている。

特開平１１−２３６６７７号公報（第２−５頁、図１，２）特開平１１−３２４８７９号公報（第２−４頁、図１，２）特開２０００−４５８５９号公報（第２−４頁、図１，２）特開２０００−７３７８０号公報（第２−４頁、図１）特開２００１−２８６７３１号公報（第９−１０頁、図３）特開平４−６６７６４号公報（第１−４頁、図１，２）特開２００３−１９３９１７号公報（第７頁、図１）

ところが、上記した特許文献１乃至６に記載の技術は、主として燃焼室と排気系、あるいはキャニスタに着目してなされたものであり、吸気系に着目した具体的な構成は記載されていない。特許文献１乃至４には、吸気ポートの壁面に酸化チタン層を形成する記載も含まれるが、その酸化チタン層に積極的に光を照射する構成の記載はなく、実質的に光触媒作用を得ることはできない。

ところで、吸気系では、燃料噴射弁（インジェクタ）から噴射される燃料の一部が吸気ポートの壁面に付着したり、エンジン停止時にインジェクタのノズルから滴下した燃料が吸気ポートに付着したりすることがある。そして、これら壁面に付着した燃料成分が、エンジン停止時などに蒸発して吸気通路から大気中に漏洩するという問題がある。従って、吸気系においてもベーパを積極的に分解処理することが必要となっている。

ここで、上記したように、特許文献７には、吸気系で発生するベーパを処理する技術が記載されている。しかし、この技術において、ＨＣ吸着シートを構成する活性炭は、その細孔にベーパを一時的に捕捉するが、物理的にはベーパが存在する状態を保持しているだけで、ベーパを積極的に分解処理することはできない。そのため、エンジン停止時に、ＨＣ吸着シートから、捕捉されたベーパが大気へ漏洩するおそれがあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気系で発生する蒸発燃料などを積極的に分解処理することを可能としたエンジンの吸気系装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、通路の中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、通路を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、エンジンに接続される吸気マニホールドと、吸気マニホールドの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、吸気マニホールドに設けられ、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、通路及び吸気マニホールドを逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、吸気マニホールドの中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、エンジンに吸入される空気の脈動を沈静化するためのサージタンクと、サージタンクの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、サージタンクに設けられ、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、通路及びサージタンクを逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、サージタンクの中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、通路に設けられるスロットルバルブと、スロットルバルブより空気流上流側に設けられるエアダクトと、エアダクトの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、エアダクトに設けられ、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、通路、スロットルバルブ及びエアダクトを逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、エアダクトの中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、通路を流れる空気を清浄化するためのエアクリーナと、エアクリーナの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化解するための光触媒と、エアクリーナに設けられ、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、通路及びエアクリーナを逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、エアクリーナの中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、エンジンに吸入される空気が流れるケーシングと、ケーシングの中に設けられ、空気を濾過するためのエレメントとを備えたエアクリーナであって、ケーシングの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化解するための光触媒と、ケーシングに設けられ、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エアクリーナがエンジンの吸気系に組み付けられた状態で、ケーシングを流れる空気はエレメントで濾過されて清浄化され、エンジンに吸入される。ここで、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、ケーシングを逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、ケーシングの中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、エンジンの吸気系に設けられる光触媒装置であって、光透過性材料より形成されるカバーを含むケーシングと、カバーの外表面に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、ケーシングに設けられ、カバーの内側からカバーに光を透過させて光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、光触媒装置がエンジンの吸気系に組み付けられた状態で、カバーの外表面に設けられた光触媒は吸気系内にさらされる。ここで、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などが、吸気系を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させ、カバーに光を透過させてカバーの外表面の光触媒に光を照射する。これにより、吸気系の中で、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などを積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などを吸気マニホールドで積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などをサージタンクで積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などをエアダクトで積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、エンジンの吸気系で発生する蒸発燃料などをエアクリーナで積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、このエアクリーナをエンジンの吸気系に設置して使用することにより、吸気系で発生する蒸発燃料などをエアクリーナで積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、この光触媒装置をエンジンの吸気系に設置して使用することにより、吸気系で発生する蒸発燃料などを吸気系で積極的に分解処理することができ、吸気系から大気中への蒸発燃料の漏洩を防止することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるエンジンの吸気系装置及び光触媒装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成図を示す。エンジンシステムを構成する多気筒のエンジン１は、その吸気系に吸気マニホールド２、エアダクト３及びエアクリーナ４を備える。これら吸気マニホールド２、エアダクト３及びエアクリーナ４の内部により、エンジン１に外気を吸入させる一連の吸気通路５が構成される。また、エンジン１は、その排気系に排気マニホールド６、排気管７及び触媒コンバータ８を備える。これら排気マニホールド６、排気管７及び触媒コンバータ８の内部により、エンジン１から排気ガスを排出する一連の排気通路９が構成される。エンジン１には、複数の燃焼室１０のそれぞれに対応して燃料噴射弁（インジェクタ）１１が設けられる。これらインジェクタ１１には、燃料タンク（図示略）から燃料ポンプ（図示略）により燃料が供給される。各インジェクタ１１に供給された燃料は、各インジェクタ１１が作動することにより、吸気ポート１２へ向けて噴射される。吸気通路５には、エアクリーナ４を通って清浄化された空気が導入される。この導入された空気と噴射された燃料とが混合気を形成して各燃焼室１０に吸入される。吸入された混合気は、各燃焼室１０にて、点火装置１３が作動することにより、点火されて爆発燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気通路９を通じて外部へ排出される。

吸気マニホールド２は、サージタンク１４と、そのタンク１４から各気筒へ分岐する複数の分岐パイプ１５と、サージタンク１４の空気流上流側に位置するスロットルボディ１６とを備える。スロットルボディ１６には、スロットルバルブ１７が設けられる。スロットルバルブ１７は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉する。スロットルバルブ１７が開閉されることにより、吸気通路５を流れる空気量（吸気量）が調節される。サージタンク１４は、吸気の脈動を沈静化する。

スロットルバルブ１７には、その開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ２１が設けられる。サージタンク１４には、吸気圧ＰＭを検出するための吸気圧センサ２２が設けられる。エンジン１には、その回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出するための回転速度センサ２３が設けられる。エンジン１には、その内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ２４が設けられる。これらのセンサ２１〜２４により、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段が構成される。

上記構成において、吸気系では、各インジェクタ１１から噴射された燃料の一部が吸気ポート１２の壁面に付着したり、エンジン１の停止中に各インジェクタ１１のノズルから滴下した燃料が吸気ポート１２の壁面に付着したりすることがある。これら壁面に付着した燃料が、エンジン１の停止中などに蒸発して吸気通路２を通じてエアクリーナ４から大気中へ漏洩するおそれがある。そこで、この実施形態の吸気系において、サージタンク１４の中には、吸気ポート１２などで発生した蒸発燃料（ベーパ）を積極的に分解処理するための箱形の光触媒装置３１が設けられる。

この実施形態で、エンジン１及び光触媒装置３１を制御するために、電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられる。ＥＣＵ２０は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリなどを備える。ＥＣＵ２０には、上記した各種センサ２１〜２４が接続される。同じく、ＥＣＵ２０には、各インジェクタ１１、点火装置１３及び光触媒装置３１がそれぞれ接続される。この実施形態で、ＥＣＵ２０は、各種センサ２１〜２４からの検出信号に基づき、各インジェクタ１１及び点火装置１３を制御することにより、燃料噴射制御及び点火時期制御を実行する。また、この実施形態で、エンジン１の停止時に吸気系で発生するベーパが大気中へ漏洩するのを防止するために、ＥＣＵ２０は光触媒装置３１を制御するようになっている。

図２に、光触媒装置３１を縦断面図により示す。図３に、光触媒装置３１を平断面図により示す。箱形をなす光触媒装置３１は、光透過性材料より形成されるカバー３２を含むケーシング３３と、カバー３２の外表面に設けられ、光の照射を受けてベーパを酸化分解するための光触媒３４と、ケーシングの中に設けられ、カバー３２の内側からカバー３２に光を透過させて光触媒３４に光を照射するための本発明の光照射手段としての複数の紫外線ＬＥＤ３５とを備える。ケーシング３３は、平面視で長方形をなし、その両端に取付用のブラケット３３ａを含む。これらブラケット３３ａは、サージタンク１４の内壁にネジなどで固定される。ケーシング３３の底部には、各紫外線ＬＥＤ３５を駆動するための駆動回路３６が設けられる。複数の紫外線ＬＥＤ３５は、ケーシング３３の基板３３ｂ上にて、２列に等間隔に配列される。光触媒３４は、図２，３に太破線で示すように、カバー３２の外表面に塗布され、担持されている。この光触媒３４は、各紫外線ＬＥＤ３５から光の照射を受けてベーパを酸化分解するようになっている。この実施形態で、光触媒３４として、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を主成分とする材料が使用される。また、カバー３２の材料として、光透過性材料である紫外線透過性アクリル樹脂が使用される。

この実施形態では、上記のようにサージタンク１４に光触媒３４と紫外線ＬＥＤ３５を含む光触媒装置３１が設けられえることにより吸気系装置が構成される。

以上説明した本実施形態の吸気系装置によれば、光触媒装置３１がサージタンク１４に取り付けられた状態で、そのカバー３２の外表面に担持された光触媒３４は、サージタンク１４の中の雰囲気にさらされる。ここで、エンジン１の停止中に、吸気ポート１２の壁面から発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流してエアクリーナ４から大気中へ漏れ出ようとするとき、ＥＣＵ２０が光触媒装置３１の各紫外線ＬＥＤ３５を点灯させて、カバー３２に光を透過させてカバー３２の外表面の光触媒３４に光を照射する。これにより、サージタンク１４の中で、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒３４の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをサージタンク１４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

また、この実施形態では、吸気系におけるベーパの大気漏洩を防止するために、既存のサージタンク１４の中に光触媒装置３１を別途取り付ければ、サージタンク１４に過大な加工を施す必要がない。このため、エンジンシステムにおいて、吸気系におけるベーパを分解処理することができる吸気系装置を容易に構成することができる。

ここで、光触媒によるベーパの酸化分解を想定した光触媒反応試験の結果を図４，５のグラフに示す。図６には、光触媒反応試験の概略を示す。この試験は、容量３リットルの評価袋１０１に、直径９０ｍｍのシャーレ１０２を収容して行われた。シャーレ１０２には、光触媒をコーティングした直径２ｍｍの多数のガラスビーズを一層に敷き詰めた。この評価袋１０１を常温、常圧に設定した初期濃度２００ｐｐｍのブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）雰囲気中に配置し、評価袋１０１に所定の光源１０３から紫外線強度４ｍＷ／ｃｍ²（真夏の太陽光レベル）の光を照射した。同様の試験を、光触媒をコーティングしないガラスビーズを使用して行った。

図４に、光照射後の時間経過に伴うブタン濃度の変化を示す。図５に、光照射後の時間経過時に伴う二酸化炭素濃度の変化を示す。図４から分かるように、光触媒をコーティングしたガラスビーズの試験では、光照射を開始してから１２０分経過する間に、ブタン濃度が２００ｐｐｍから１４０ｐｐｍ低下して６０ｐｐｍとなった。これに対し、光触媒をコーティングしないガラスビーズの試験では、ブタン濃度は２００ｐｐｍからほとんど変化しなかった。一方、図５から分かるように、光触媒をコーティングしたガラスビーズの試験では、光照射を開始してから１２０分が経過する間に、二酸化炭素（ＣＯ₂）の濃度は４００ｐｐｍから４５０ｐｐｍ増加して８５０ｐｐｍとなった。これに対し、光触媒をコーティングしないガラスビーズの試験では、二酸化炭素の濃度は４００ｐｐｍからほとんど変化しなかった。この試験結果から明らかなように、光触媒に光を照射することで、ブタンを酸化分解して二酸化炭素と水にできることが分かった。従って、光触媒による酸化分解の効果が、炭化水素（ＨＣ）を含むベーパにも有効であることが推察できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の吸気系装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する各実施形態において、前記第１実施形態の構成と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。以下には異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、吸気系における光触媒装置３１の配置の点で第１実施形態と構成が異なる。図７に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。すなわち、この実施形態では、スロットルバルブ１７より空気流上流側に位置するエアダクト３の中に、上記したと同様の光触媒装置３１が取り付けられる。

従って、この実施形態の吸気系装置によれば、エンジン１の吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、ＥＣＵ２０が光触媒装置３１の各紫外線ＬＥＤ３５を点灯させて光触媒３４に光を照射する。これにより、エアダクト３の中で、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒３４の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアダクト１３で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。その他の作用効果は、第１実施形態のそれと基本的に同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるエンジンの吸気系装置及び光触媒装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、サージタンク１４の光触媒装置４１につき第１実施形態と構成が異なる。図８に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。すなわち、この実施形態で、光触媒装置４１は、電球形をなし、それらがサージタンク１４の中に３個取り付けられる。

図９に、サージタンク１４の内壁に取り付けられた３個の光触媒装置４１を断面図により示す。電球形をなす光触媒装置４１は、光透過性材料より形成される球状のカバー４２を含むケーシング４３と、カバー４２の外表面に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒４４と、ケーシング４３の中に設けられ、カバー４２の内側からカバー４２に光を透過させて光触媒４４に光を照射するための本発明の光照射手段としての一つの紫外線ＬＥＤ４５とを備える。ケーシング４３は、筒状の基軸４３ａを備え、その基軸４３ａの基端部がサージタンク１４の内壁に固定される。この基軸４３ａの先端部に紫外線ＬＥＤ４５が取り付けられる。基軸４３ａの内部には、紫外線ＬＥＤ４５を駆動するための駆動回路が設けられる。光触媒４４は、図９に太破線で示すように、カバー４２の外表面に塗布され、担持されている。この光触媒４４は、紫外線ＬＥＤ４５から光の照射を受けてベーパを酸化分解するようになっている。この実施形態で、光触媒４４として、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を主成分とする材料が使用される。

従って、この実施形態でも、基本的には、第１実施形態の吸気系装置及び光触媒装置３１と同様の作用効果を得ることができる。また、この実施形態では、光触媒装置４１が電球形をなしコンパクトであることから、設置空間の大きさに応じて光触媒装置４１の数を増減して設置することが容易にできる。

［第４実施形態］
次に、本発明における光触媒装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、光触媒装置４６の構成の点で第３実施形態と異なる。図１０に、この実施形態の光触媒装置４６を断面図により示す。すなわち、この実施形態で、光触媒装置４６は、カバー４２の表面に多数の凸凹曲面が形成され、その外表面に光触媒４４が塗布され、担持されている。

従って、この実施形態では、カバー４２の表面積が凸凹の分だけ多くなり、光触媒４４をより多く担持させることができる。これにより、光の照射を受けた光触媒４４の作用を増大させることができ、一つの光触媒装置４６により多くのベーパが酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、第３実施形態の光触媒装置３１に比べてベーパをより多く分解処理することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明におけるエンジンの吸気系装置及び光触媒装置を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、吸気マニホールド２の分岐パイプ１５とエアダクト３の２箇所に光触媒装置５１，５２が設けられる点と、それら光触媒装置５１，５２の構成の点で前記各実施形態と異なる。図１１に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。図１２に、光触媒装置５１の構成を斜視図により示す。図１３に、図１２の縦断面図を示す。すなわち、この実施形態で、吸気マニホールド２の分岐パイプ１５に設けられた光触媒装置５１は、分岐パイプ１５の内周面に塗布されて担持された光触媒５３と、その分岐パイプ１５の一部に設けられた本発明の光照射手段としての複数の紫外線ＬＥＤ５４とを備える。光触媒５３は、分岐パイプ１５の内壁の一部に筒状に塗布されて担持される。各紫外線ＬＥＤ５４は、分岐パイプ１５に複数形成された取付孔５５に取り付けられる。分岐パイプ１５の内側において、各取付孔５５には、集光用のレンズ５６が装着される。分岐パイプ１５の外周部分には、各紫外線ＬＥＤ５４を覆うカバー５７が装着される。エアダクト３に設けられる光触媒装置５２の構成は、上記した光触媒装置５１のそれと同じである。

従って、この実施形態によれば、エンジン１の吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、ＥＣＵ２０が光触媒装置５１，５２の各紫外線ＬＥＤ５４を点灯させて光触媒５３に光を照射する。これにより、吸気マニホールド２の各分岐パイプ１５の中で、あるいは、エアダクト３の中で、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒５３の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパを吸気マニホールド２及びエアダクト３で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。特に、この実施形態では、吸気マニホールド２とエアダクト３に光触媒装置５１，５２を設けているので、吸気系全体としてベーパの分解処理能力を高めることができる。

［第６実施形態］
次に、本発明におけるエンジンの吸気系装置及びエアクリーナを具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、光触媒装置６１をエアクリーナ４にユニット化して設けた点で、前記各実施形態と構成が異なる。図１４に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。図１５に、この実施形態のエアクリーナ４を断面図により示す。すなわち、この実施形態で、エアクリーナ４は、エンジン１に吸入される空気が流れるケーシング６２と、そのケーシング６２の中に設けられ、空気を濾過するためのエレメント６３とを備える。ケーシング６２は、上下に配置されて結合された上箱６４及び下箱６５から構成される。上箱６４と下箱６５は、それぞれの開口６４ａ，６５ａを整合させて結合される。そして、これら開口６４ａ，６５ａの部分にエレメント６３が配置される。エレメント６３は、波板状に形成される。上箱６４には、エアダクト３に通じる空気出口６４ｂが設けられる。下箱６５には、外部に通じる空気入口６５ｂが設けられる。図１５において、太線矢印の方向は、エアクリーナ４における空気流の方向を示す。この実施形態で、上箱６４の天井壁面には、図１５に太破線で示すように、光触媒６６が塗布され、担持されている。また、上箱６４の中には、光触媒６６に光を照射するための本発明の光照射手段に相当する複数の紫外線ＬＥＤ６７が設けられる。これら紫外線ＬＥＤ６７、上箱６４の内壁に片持ち支持されたブラケット６８の上面に固定される。このブラケット６８の基端部において、上箱６４の外側には、各紫外線ＬＥＤ６７を駆動するための駆動回路６９が固定される。この駆動回路６９が、ＥＣＵ２０に接続される。

従って、この実施形態の構成によれば、エアクリーナ４がエンジン１の吸気系に組み付けられた状態で、ケーシング６２を流れる空気はエレメント６３で濾過されて清浄化され、エンジン１に吸入される。ここで、吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、ＥＣＵ２０が各紫外線ＬＥＤ６７を点灯させて光触媒６６に光を照射する。これにより、空気出口６４ｂから上箱６４に入ったところで、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒６６の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアクリーナ４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

［第７実施形態］
次に、本発明におけるエアクリーナを具体化した第７実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エアクリーナ４の光触媒装置７０につき前記第６実施形態と構成が異なる。図１６に、この実施形態のエアクリーナ４を断面図により示す。すなわち、この実施形態では、光触媒６６が、エレメント６３の空気流下流側の表面に塗布されて担持される。また、各紫外線ＬＥＤ６７は、エレメント６３へ向けてブラケット６８の下側に取り付けられる。

従って、この実施形態では、吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、各紫外線ＬＥＤ６７が点灯して光触媒６６に光を照射する。これにより、上箱６４の中でベーパがエレメント６３を通る前に、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒６６の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアクリーナ４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

［第８実施形態］
次に、本発明におけるエアクリーナを具体化した第８実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エアクリーナ４の光触媒装置７１につき前記第７実施形態と構成が異なる。図１７に、この実施形態のエアクリーナ４を断面図により示す。すなわち、この実施形態では、光触媒６６が、エレメント６３の空気流上流側の表面に塗布されて担持される。また、ブラケット６８は、下箱６５の中に片持ち支持される。各紫外線ＬＥＤ６７は、エレメント６３へ向けてブラケット６８の上側に取り付けられ、駆動回路６９が下箱６５の外側に固定される。

従って、この実施形態では、吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、各紫外線ＬＥＤ６７が点灯して光触媒６６に光を照射する。これにより、下箱６５の中でベーパがエレメント６３を通った後に、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒６６の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアクリーナ４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

［第９実施形態］
次に、本発明におけるエアクリーナを具体化した第９実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エアクリーナ４の光触媒装置７２につき前記第８実施形態と構成が異なる。図１８に、この実施形態のエアクリーナ４を断面図により示す。すなわち、この実施形態では、光触媒６６が、下箱６５の底壁表面に塗布されて担持される。また、各紫外線ＬＥＤ６７は、下方へ向けてブラケット６８の下側に取り付けられる。

従って、この実施形態では、吸気ポート１２の付近で発生するベーパなどが、吸気通路５を逆流して大気中へ漏れ出ようとするとき、各紫外線ＬＥＤ６７が点灯して光触媒６６に光を照射する。これにより、下箱６５の中でエレメント６３を通過したベーパが空気入口６５ｂから漏れ出る前に、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒６６の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアクリーナ４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

［第１０実施形態］
次に、本発明におけるエアクリーナを具体化した第１０実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エアクリーナ４の光触媒装置７３につき前記第６乃至９の実施形態と構成が異なる。図１９に、この実施形態のエアクリーナ４を断面図により示す。すなわち、この実施形態では、下箱６５の中に、空気入口６５ｂを開閉する開閉蓋７４が設けられる。また、下箱６５には、開閉蓋７４を駆動するためのモータ７５が設けられる。この開閉蓋７４の内側表面には、光触媒６６が塗布されて担持される。また、開閉蓋７４と対向する下箱６５の内壁には、複数の紫外線ＬＥＤ６７が、開閉蓋７４へ向いて取り付けられる。

従って、この実施形態では、開閉蓋７４が空気入口６４ｂを閉じた状態では、下箱６５を密閉することができ、下箱６４５の中のベーパが、大気中へ漏れ出ることを防止することができる。このとき、各紫外線ＬＥＤ６７を点灯して光触媒６６に光を照射する。これにより、下箱６５の中において、ベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒６６の作用により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。この結果、エンジン１の吸気系で発生するベーパなどをエアクリーナ４で積極的に分解処理することができる。これにより、吸気系で発生するベーパなどがそのまま吸気系から大気中へ漏洩することを未然に防止することができる。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、光触媒に光を照射するための光照射手段として、紫外線ＬＥＤ３５，４５，５４，６７を使用したが、太陽光を光ファイバに導入して光触媒に光を照射するように構成してもよい。この構成によれば、紫外線ＬＥＤなどを電気的に作動させる必要がなく、ベーパなどの分解処理に要するエネルギーの省力化を図ることができる。

（２）前記各実施形態では、光触媒として二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を使用したが、光触媒として、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）や硫化カドミウム（ＣｄＳ）を使用したり、酸化スズ（ＳｎＯ₂）や酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）を使用したりしてもよい。

（３）前記第１乃至４の実施形態では、光透過性材料として光透過性のアクリル樹脂を用いたが、光透過性のフッ素樹脂や光透過性のポリエステル樹脂を用いてもよい。

（４）第６乃至９の実施形態では、上箱６４の内壁、下箱６５の内壁、またはエレメント６３の表面のいずれかに光触媒６６を担持させたが、上箱又は下箱の内壁と、エレメントの表面との両方に光触媒を担持させてもよい。この場合、全ての光触媒に対して光が照射されるように紫外線ＬＥＤなどの光照射手段を配置する必要がある。

第１実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。光触媒装置を示す縦断面図。光触媒装置を示す平断面図。光触媒反応試験結果を示すグラフ。光触媒反応試験結果を示すグラフ。光触媒反応試験を示す概略図。第２実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。第３実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。光触媒装置を示す断面図。第４実施形態の光触媒装置を示す断面図。第５実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。光触媒装置を示す斜視図。光触媒装置を示す断面図。第６実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。エアクリーナを示す断面図。第７実施形態のエアクリーナを示す断面図。第８実施形態のエアクリーナを示す断面図。第９実施形態のエアクリーナを示す断面図。第１０実施形態のエアクリーナを示す断面図。

符号の説明

１エンジン
２吸気マニホールド
３エアダクト
４エアクリーナ
５吸気通路
１４サージタンク
１７スロットルバルブ
３１光触媒装置
３２カバー
３３ケーシング
３４光触媒
３５紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
４１光触媒装置
４２カバー
４３ケーシング
４４光触媒
４５紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
４６光触媒装置
５１光触媒装置
５２光触媒装置
５３光触媒
５４紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
６１光触媒装置
６２ケーシング
６３エレメント
６６光触媒
６７紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
７０光触媒装置
７１光触媒装置
７２光触媒装置
７３光触媒装置

Claims

エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、
前記通路の中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの吸気系装置。
エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、
前記エンジンに接続される吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記吸気マニホールドに設けられ、前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの吸気系装置。
エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、
前記エンジンに吸入される空気の脈動を沈静化するためのサージタンクと、
前記サージタンクの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記サージタンクに設けられ、前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの吸気系装置。
エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、
前記通路に設けられるスロットルバルブと、
前記スロットルバルブより空気流上流側に設けられるエアダクトと、
前記エアダクトの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記エアダクトに設けられ、前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの吸気系装置。
エンジンに吸入される空気が流れる通路を備えたエンジンの吸気系装置であって、
前記通路を流れる空気を清浄化するためのエアクリーナと、
前記エアクリーナの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化解するための光触媒と、
前記エアクリーナに設けられ、前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの吸気系装置。
エンジンに吸入される空気が流れるケーシングと、
前記ケーシングの中に設けられ、前記空気を濾過するためのエレメントと
を備えたエアクリーナであって、
前記ケーシングの中に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化解するための光触媒と、
前記ケーシングに設けられ、前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とするエアクリーナ。
エンジンの吸気系に設けられる光触媒装置であって、
光透過性材料より形成されるカバーを含むケーシングと、
前記カバーの外表面に設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記ケーシングに設けられ、前記カバーの内側から前記カバーに光を透過させて前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とする光触媒装置。