JP2007218178A - Hydrocarbon discharge reduction device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関からの炭化水素(以下「HC」とも言う)の排出量を低減する内燃機関の炭化水素排出量低減装置に関する。 The present invention relates to a hydrocarbon emission reduction device for an internal combustion engine that reduces the emission of hydrocarbons (hereinafter also referred to as “HC”) from the internal combustion engine.
一般に、近年の自動車では、HCの排出量を低減するために、エンジンの燃焼改善によって未燃HC量を減少させると共に、排気系に三元触媒等の触媒を設置してエンジンから排出されるHCを浄化するようにしている。 In general, in recent automobiles, in order to reduce the amount of HC emitted, the amount of unburned HC is reduced by improving the combustion of the engine, and a catalyst such as a three-way catalyst is installed in the exhaust system to discharge HC from the engine. To purify.
ところで、エンジン停止後、サージタンク等の吸気通路内には、前回の運転時に噴射された燃料の一部が吹き返し等により残留したり、また、エンジン停止中は、フュエルインジェクタから燃料が僅かずつ漏れて(以下、油密漏れと称す)吸気通路内に拡散することがある。このように吸気通路内に拡散した燃料(HC)がそのまま大気に放出されるのを防止する目的で、吸気系内に残留する炭化水素を吸着する炭化水素吸着材を備える内燃機関も知られている。 By the way, after the engine is stopped, a part of the fuel injected during the previous operation remains in the intake passage of the surge tank or the like due to blow-back or the like, and when the engine is stopped, the fuel leaks little by little from the fuel injector. (Hereinafter referred to as oil-tight leak) may diffuse into the intake passage. There is also known an internal combustion engine including a hydrocarbon adsorbent that adsorbs hydrocarbons remaining in the intake system in order to prevent the fuel (HC) diffused in the intake passage from being released into the atmosphere as it is. Yes.
一方、エンジン停止後に吸気通路内に拡散し炭化水素吸着材に吸着された燃料(HC)は、次回のエンジン始動時に気筒内に吸入される。しかし、クランキング開始直後は、気筒判別が完了するまで、フュエルインジェクタの燃料噴射が開始されず、気筒内で燃焼が発生しないため、気筒内に吸入されたHCは、燃焼することなく排気管に排出される。しかも、冷間始動時は、排気系の触媒が未活性状態であるため、排気中のHCを十分に浄化することができない。この結果、炭化水素吸着材に吸着されていたHCがそのまま大気中に排出されてしまうおそれがある。 On the other hand, the fuel (HC) diffused into the intake passage and stopped by the hydrocarbon adsorbent after the engine is stopped is sucked into the cylinder at the next engine start. However, immediately after the start of cranking, fuel injection from the fuel injector is not started until the cylinder discrimination is completed, and combustion does not occur in the cylinder. Therefore, the HC sucked into the cylinder does not burn into the exhaust pipe. Discharged. In addition, at the time of cold start, since the exhaust system catalyst is in an inactive state, HC in the exhaust cannot be sufficiently purified. As a result, the HC adsorbed on the hydrocarbon adsorbent may be discharged into the atmosphere as it is.
そこで、従来、かかる不都合を解消すべく、内燃機関のスロットルバルブと機関本体との間や、スロットルバルブの上流側の吸気通路内にHC吸着材を設け、この吸着材により、吸気通路内に残留するHCを吸着するようにした技術が種々提案されている。 Therefore, conventionally, in order to eliminate such inconvenience, an HC adsorbent is provided between the throttle valve and the engine body of the internal combustion engine or in the intake passage on the upstream side of the throttle valve, and remains in the intake passage by this adsorbent. Various techniques for adsorbing HC have been proposed.
その一つとして、特許文献1には、HC吸着材をスロットルバルブよりも上流側、例えばエアクリーナに設置し、内燃機関の停止中の所定期間毎に吸気ポート近傍にポンプでもってエアを注入することにより、吸気通路内に残留するHCをHC吸着材に吸着させる技術が開示されている。 As one example, in Patent Document 1, an HC adsorbent is installed upstream of a throttle valve, for example, in an air cleaner, and air is injected by a pump in the vicinity of an intake port every predetermined period while the internal combustion engine is stopped. Thus, a technique for adsorbing HC remaining in the intake passage to the HC adsorbent is disclosed.
また、特許文献2には、燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスを吸着するためのキャニスタをHC吸着材として用い、スロットルバルブの下流部の吸気通路に接続されたエア吸引通路を介して機関の運転停止中に吸引ポンプによりエア吸引動作を行うことで、吸気ポート近傍に浮遊する炭化水素をエア吸引通路を通じて吸引し、これにより、吸気ポート近傍に浮遊する炭化水素をキャニスタのHC吸着材に吸着させる技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a canister for adsorbing fuel evaporative gas generated in a fuel tank is used as an HC adsorbent, and the engine is connected through an air suction passage connected to an intake passage downstream of a throttle valve. By performing an air suction operation with a suction pump while the operation is stopped, hydrocarbons floating in the vicinity of the intake port are sucked through the air suction passage, thereby adsorbing hydrocarbons floating in the vicinity of the intake port to the HC adsorbent of the canister Techniques for making them disclosed are disclosed.
ところで、上記特許文献1および特許文献2に開示された技術は、正圧または負圧の違いはあるが、いずれもポンプを用いて、浮遊する炭化水素を含むエアがHC吸着材を通過するようにし、そこで炭化水素をHC吸着材に吸着させるようにしている。 By the way, although the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are different in positive pressure or negative pressure, both use a pump so that air containing floating hydrocarbons passes through the HC adsorbent. Therefore, hydrocarbons are adsorbed on the HC adsorbent.
しかしながら、これら特許文献1および特許文献2に開示された技術においては、浮遊する炭化水素を含むエアをポンプによる加圧ないしは吸引力を用いてHC吸着材に通過させた後、フィルタを介して外部に排出するようにしている。この結果、浮遊する炭化水素の量が多い場合には特に、これらのフィルタを通過して炭化水素が外部に放出されるおそれがあった。 However, in the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, air containing floating hydrocarbons is allowed to pass through the HC adsorbent using pressure or suction force by a pump, and then externally passed through a filter. To be discharged. As a result, particularly when the amount of floating hydrocarbons is large, the hydrocarbons may pass through these filters and be released to the outside.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炭化水素の外部への排出ないしは放出量を有効に低減することができる内燃機関の炭化水素排出量低減装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hydrocarbon emission reduction device for an internal combustion engine that can effectively reduce emission or emission of hydrocarbons to the outside. It is to be.
上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の炭化水素排出量低減装置は、機関停止中に、吸気系内に残留する炭化水素を含むエアを、ポンプ手段を用いて炭化水素吸着材に通過させ、炭化水素を炭化水素吸着材に吸着させる炭化水素吸着実行手段を備える内燃機関において、前記炭化水素吸着実行手段の実行中に、前記炭化水素吸着材の下流側から上流側の吸気系内にエアを循環させるエア循環経路を形成するエア循環経路形成手段を設けたことを特徴とする。 An apparatus for reducing hydrocarbon emissions of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention that achieves the above object is provided with a hydrocarbon adsorbent using pumping means for supplying air containing hydrocarbons remaining in an intake system while the engine is stopped. In an internal combustion engine having a hydrocarbon adsorption execution means for allowing the hydrocarbon adsorbent to pass through and adsorbing hydrocarbons to the hydrocarbon adsorbent, the intake system from the downstream side to the upstream side of the hydrocarbon adsorbent during execution of the hydrocarbon adsorption execution means An air circulation path forming means for forming an air circulation path for circulating air therein is provided.
上記形態によれば、機関停止中において炭化水素吸着実行手段が実行され、吸気系内に残留する炭化水素を含むエアがポンプ手段により炭化水素吸着材に通過された場合でも、この炭化水素吸着材を通過したエアはエア循環経路形成手段により形成されたエア循環経路を循環する。従って、浮遊する炭化水素を含むエアが外部に排出されないので、炭化水素が外部に放出されるのが抑制される。 According to the above aspect, even when the hydrocarbon adsorption executing means is executed while the engine is stopped, and the air containing hydrocarbons remaining in the intake system is passed through the hydrocarbon adsorbent by the pump means, this hydrocarbon adsorbent The air that has passed through circulates through the air circulation path formed by the air circulation path forming means. Accordingly, since air containing floating hydrocarbons is not discharged to the outside, the release of hydrocarbons to the outside is suppressed.
ここで、前記炭化水素吸着実行手段は、吸気通路のスロットルバルブの下流に連通されたエア吸引通路と、該エア吸引通路に設けられた炭化水素吸着材およびエア吸引動作を行う吸引ポンプとを備え、前記エア循環経路形成手段は、該吸引ポンプの下流に設けられた三方切替え弁と、該三方切替え弁および前記吸気通路を連通させるエア循環通路とを備えていることが好ましい。 Here, the hydrocarbon adsorption execution means includes an air suction passage communicated downstream of the throttle valve in the intake passage, a hydrocarbon adsorbent provided in the air suction passage, and a suction pump for performing an air suction operation. The air circulation path forming means preferably includes a three-way switching valve provided downstream of the suction pump, and an air circulation passage for communicating the three-way switching valve and the intake passage.
この形態によれば、吸引ポンプによるエア吸引動作の際に該吸引ポンプの下流に設けられた三方切替え弁が切替えられ、エア循環通路を介して前記吸気通路に連通される。従って、単に三方切替え弁を切替えるのみでエア循環経路が形成されるので、簡単に構成することができる。 According to this aspect, the three-way switching valve provided downstream of the suction pump is switched during the air suction operation by the suction pump and communicates with the intake passage via the air circulation passage. Therefore, since the air circulation path is formed simply by switching the three-way switching valve, the configuration can be simplified.
さらに、前記炭化水素吸着実行手段は、燃料タンクの燃料蒸発ガス排出抑止装置におけるキャニスタを炭化水素吸着材とするものであり、さらに、一端がスロットルバルブの下流に他端が吸気ポートに連通されたバイパス通路であって、正逆転可能な別のポンプ手段と別の炭化水素吸着材が介設されたバイパス通路を備えてもよい。 Further, the hydrocarbon adsorption execution means uses a canister in the fuel evaporative emission control device of the fuel tank as a hydrocarbon adsorbent, and further, one end communicates with the intake port downstream from the throttle valve. The bypass passage may be provided with another pump means capable of forward / reverse rotation and another hydrocarbon adsorbent interposed.
この形態によれば、一端がスロットルバルブの下流に他端が吸気ポートに連通されたバイパス通路に正逆転可能な別のポンプ手段と別の炭化水素吸着材が介設されているので、必要に応じ別のポンプ手段を正または逆転方向に作動させることにより、別の炭化水素吸着材に炭化水素を吸着させたり、吸気ポートにエアを送り機関の性能向上を図ることができる。 According to this embodiment, another pump means and another hydrocarbon adsorbent that are capable of forward and reverse rotation are interposed in a bypass passage having one end downstream of the throttle valve and the other end communicated with the intake port. Accordingly, by operating another pump means in the forward or reverse direction, it is possible to adsorb hydrocarbons to another hydrocarbon adsorbent or to send air to the intake port to improve the engine performance.
加えて、例えば、機関運転中のフュエルカット時に別のポンプ手段を正転方向に作動させることにより、吸気ポート壁面に付着した燃料、いわゆるポートウエット分を別の炭化水素吸着材に吸着させ、排気系に未燃の炭化水素が無駄に排出されるのを防止することができる。また、ハイブリッド車両等においては、イグニッションスイッチがONされてから実際にエンジンが始動されるまでの間に、別のポンプ手段を正転方向に作動させることにより、吸気ポートに存在する炭化水素を吸着させることができる。 In addition, for example, by operating another pump means in the forward rotation direction at the time of fuel cut during engine operation, fuel adhering to the intake port wall surface, so-called port wet, is adsorbed to another hydrocarbon adsorbent and exhausted. It is possible to prevent unburned hydrocarbons from being wasted in the system. Also, in hybrid vehicles, etc., the hydrocarbon present in the intake port is adsorbed by operating another pump means in the forward direction from when the ignition switch is turned on until the engine is actually started. Can be made.
また、前記別のポンプ手段を、機関の停止中の所定条件下に正転させ、前記バイパス通路を通り吸気ポートに残留する炭化水素を含むエアを別の炭化水素吸着材に通過させて炭化水素を別の炭化水素吸着材に吸着させる別の炭化水素吸着実行手段を備えてもよい。 Further, the another pump means is rotated forward under a predetermined condition while the engine is stopped, and air containing hydrocarbons remaining in the intake port through the bypass passage is passed through another hydrocarbon adsorbent so as to be hydrocarbon. There may be provided another hydrocarbon adsorption execution means for adsorbing the catalyst to another hydrocarbon adsorbent.
この形態によれば、燃料タンクの燃料蒸発ガス量が多くキャニスタの既吸着量が多いような場合でも、別の炭化水素吸着実行手段を実行させて、一端がスロットルバルブの下流に他端が吸気ポートに連通されたバイパス通路に介設された別のポンプ手段を正転方向に作動させることにより、別の炭化水素吸着材に炭化水素を吸着させることができるので、炭化水素が外部に放出されるのが確実に抑制される。 According to this embodiment, even when the amount of fuel evaporative gas in the fuel tank is large and the amount of already adsorbed in the canister is large, another hydrocarbon adsorption execution means is executed so that one end is in the downstream of the throttle valve and the other end is inhaled. By operating another pump means provided in the bypass passage connected to the port in the forward rotation direction, the hydrocarbon can be adsorbed by another hydrocarbon adsorbent, so that the hydrocarbon is released to the outside. Is reliably suppressed.
なお、前記別のポンプ手段を、機関の運転中の所定条件下に逆転させ、前記バイパス通路を通り前記吸気ポートに所定量のエアを送る性能向上手段を備えてもよい。 The another pump unit may be provided with a performance improving unit that reverses the pump unit under a predetermined condition during operation of the engine and sends a predetermined amount of air through the bypass passage to the intake port.
この形態によれば、性能向上手段を実行させて、前記別のポンプ手段を機関の運転中の所定条件下に逆転方向に作動させることにより、所定量のエアを吸気ポートに送ることができるので、吸気ポートの圧力低下を防止し機関の性能向上を図ることができる。 According to this aspect, by executing the performance improving means and operating the other pump means in the reverse direction under a predetermined condition during operation of the engine, a predetermined amount of air can be sent to the intake port. It is possible to improve the performance of the engine by preventing the pressure reduction of the intake port.
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両に搭載される4気筒ガソリン噴射エンジンを対象に炭化水素排出量低減装置を具体化するものであり、図1は、本エンジン制御システムの概要を示す構成図である。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment embodies a hydrocarbon emission reduction device for a four-cylinder gasoline injection engine mounted on a vehicle, and FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the engine control system.
図1に示すように、エンジン10において吸気管11の最上流部にはエアクリーナ12が設けられ、その下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ13が設けられている。エアフロメータ13には吸気温度を検出するための吸気温センサが内蔵されている。エアフロメータ13の下流側には、DCモータ等のスロットルアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ14が設けられている。また、スロットルバルブ14の下流側にはサージタンク15が設けられ、このサージタンク15には、エンジン10の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド16が連通されている。吸気マニホールド16の気筒毎の吸気ポート(不図示)近傍にはそれぞれ燃料を噴射するフュエルインジェクタ17が取り付けられている。なお、これら吸気管11、サージタンク15及び吸気マニホールド16により吸気通路が構成されている。
As shown in FIG. 1, in the
また、本実施の形態のサージタンク15には、第1の浮遊HC処理系として、その底部に炭化水素吸着材としての第1のHC吸着材18が設けられ、エンジン停止中に吸気通路内に残留するHCをこの第1のHC吸着材18で吸着するようにされている。なお、本実施形態では、サージタンク15の底部に凹部を形成し、この凹部内に第1のHC吸着材18の大半を収容することで、第1のHC吸着材18でサージタンク15の流路断面積が狭められないようにされている。更に、吸気管11のスロットルバルブ14の上流側とサージタンク15の凹部との間には、第1のHC吸着材18にパージ空気を導入するパージ空気導入管(不図示)が接続され、このパージ空気導入管の途中には、例えば、電磁弁で構成される開閉バルブ(不図示)が設けられている。このバルブが閉弁されると、第1のHC吸着材18へのパージ空気の導入が停止されて、第1のHC吸着材18にHCを吸着させた状態や放出が完了された状態が保持される。一方、バルブを開弁すると、第1のHC吸着材18にパージ空気が導入されると共に、そのパージ空気が第1のHC吸着材18内の多数の隙間を通ってサージタンク15内に流入し、第1のHC吸着材18からHCが吸入空気中に放出される。
Further, the
排気管21には、排ガス中のCO,HC,NOx等を浄化するための三元触媒等の触媒22が設けられ、この触媒22の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比又はリッチ/リーンを検出するための空燃比センサ23(リニア空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられている。
The
また、本エンジン10には、燃料タンク31内で発生した燃料蒸発ガス(エバポガス)が外部に排出されるのを抑止するための燃料蒸発ガス排出抑止装置が設けられている。すなわち、燃料タンク31にはエバポガス導管32の一端が接続され、エバポガス導管32の他端にはキャニスタ33が接続されている。キャニスタ33には、燃料タンク31内で発生した燃料蒸発ガスを吸着するための例えば活性炭からなる吸着剤が多数収納されている。キャニスタ33は、キャニスタ導管37、電磁切替弁41及びフィルタ49等からなる経路により大気側と連通可能となっており、当該経路を通じてキャニスタ33に新気が導入されるようになっている。また、キャニスタ33は、パージ配管34を通じて吸気マニホールド16に接続されており、パージ配管34の途中には電磁駆動式の常閉型パージ制御弁35が設けられている。従って、パージ制御弁35が開放されることによりパージ配管34に吸気負圧が作用し、その際、前記キャニスタ導管37等を通じてキャニスタ33に新気が導入されることで、キャニスタ33内の吸着剤から吸着燃料が離脱して吸気マニホールド16に放出される。なお、吸気マニホールド16に放出されるガス量(パージガス量)はパージ制御弁35によりデューティ制御されるようになっている。
Further, the
また、キャニスタ33に接続された前記キャニスタ導管37には、燃料タンク31からキャニスタ33を経由してパージ制御弁35に至るまでの燃料蒸発ガス流路を対象にリークチェック(洩れ診断)を行うためのリークチェック用モジュール40が接続されている。このリークチェック用モジュール40は、キャニスタ導管37に電磁切替弁41を介して連通される大気連通路42と負圧導入路43、該負圧導入路43に介設された逆止弁44および第1の吸引ポンプ45、電磁切替弁41をバイパスしキャニスタ導管37と負圧導入路43とに連通されるバイパス通路46の途中に設けられた基準オリフィス47、および基準オリフィス47の下流のバイパス通路46に設けられた圧力センサ48を含んで構成されている。そして、リークチェック用モジュール40の外部の大気連通路42にはその出口にフィルタ49が設けられると共に、このフィルタ49の上流に電磁駆動式の三方切替弁50が介設され、大気連通路42は三方切替弁50および吸気連通路51を介して吸気管11のスロットルバルブ14の下流側に連通可能とされている。なお、電磁切替弁41は、非通電時において図1のa−b間を連通する状態で保持され、通電に伴い図1のa−c間を連通する状態に移行するように設定されている。
The
エンジン10の運転時には、パージ制御弁35がON(開放)されると共に電磁切替弁41が図示の状態(a−b間連通の状態)に保持され、前述の通り吸気負圧により新気が導入されてキャニスタ33の吸着燃料がパージ配管34を介して吸気マニホールド16に放出される。また、例えばエンジン10の運転停止直後において燃料蒸発ガス流路のリークチェックを実施する場合には、パージ制御弁35がOFF(閉鎖)されると共に電磁切替弁41が通電されてa−c間連通の状態とされる。これにより、燃料蒸発ガス流路内が密閉空間となる。そして、第1の吸引ポンプ45がモータM1により駆動されて燃料蒸発ガス流路内が減圧され、その時の圧力変化に基づいてリークチェックが行われる。
During operation of the
さらに、本実施の形態においては、付加的に第2の浮遊HC処理系として、吸気管11のスロットルバルブ14の下流側とエンジン10の吸気ポート(不図示)とを連通する連通路(バイパス通路)60が設けられ、その途中に第2のHC吸着材61が介設されている。そして、この連通路60において、吸気管11と第2のHC吸着材61との間には、例えば、電磁駆動式のデューティ制御弁で構成される流量制御バルブ62および正逆転可能なモータM2で駆動される第2のポンプ63が設けられている。この第2のポンプ63は、正転時には吸気ポート内の空気を吸引して吸気管11のスロットルバルブ14の下流側に戻し、逆転時には吸気管11のスロットルバルブ14の下流側の空気(エア)を吸引して吸気ポートに吐出するように構成されている。
Further, in the present embodiment, as a second floating HC treatment system, a communication passage (bypass passage) that communicates the downstream side of the
上述の第1のHC吸着材18および第2のHC吸着材61は、活性炭又はHC吸着作用を有する触媒成分(例えばPd等の貴金属)で形成されている。或は、アルミナ層にPd等を担持させて形成したり、ゼオライトで形成したりしても良い。勿論、活性炭、ゼオライト、触媒成分のうちの2種類以上を組み合わせて形成するようにしても良い。
The
電子制御ユニット(以下、ECUという)70はマイクロコンピュータを中心に構成され、このECU70には前述の空燃比センサ23の空燃比検出信号や、その他吸入空気量信号、吸気温信号、エンジン冷却水の水温信号、エンジン回転数信号、スロットル開度ないしはアクセルペダルの踏込み量を表すアクセル開度信号、イグニッションスイッチ(以下、IGスイッチと言う)の操作信号等が入力される。ECU70は、各種入力信号に基づいて前述のフュエルインジェクタ17の駆動を制御すると共に、パージ制御弁35、電磁切替弁41、第1の吸引ポンプ45のモータM1、流量制御バルブ62、第2のポンプ63のモータM2等の駆動を制御する。また、ECU70には、エンジン停止後の経過時間を計測するためのソークタイマが設けられている。
An electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) 70 is mainly composed of a microcomputer. The
エンジン10においては、フュエルインジェクタ17から漏れ出る燃料(油密漏れ)、燃焼室からの燃料吹き戻し、PCV通路からの燃料流入等によって吸気マニホールド16など、吸気ポート近傍にHCが残留し、エンジン10の運転停止後もそのHCが残留したままとなる。この残留HCを放置しておくと、次回のエンジン始動時においてクランキングに伴い吸気ポート近傍の浮遊HCがエンジン燃焼室に吸入され更に未燃のまま排出されてしまうという不都合が生じる。そこで本実施の形態では、エンジン停止中に吸気ポート近傍の浮遊HCを吸引し、それによりエンジン始動時におけるHC排出を抑制することとしている。以下、その詳細を説明する。
In the
図2は、エンジン停止中に実施されるエア吸引処理の制御手順の一例を示すフローチャートであり、同処理はECU70の一機能として実施される。このエア吸引処理は、ソークタイマによる計測時間が所定時間になった時点でECU70により起動されるものであり、具体的には、エンジン停止(イグニッションOFF)から所定時間(例えば、90分)以上経過した時に実施される。但し実際には、エンジン停止後にフュエルインジェクタ17の油密洩れ等が無くなり、吸気ポート近傍の浮遊HC濃度が安定すると予測される時間以降にエア吸引処理が実施されるのが望ましく、本実施の形態では、エンジン停止から所定時間経過後に所定時間(例えば、8時間)毎に本エア吸引処理が実施される。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a control procedure of air suction processing performed while the engine is stopped. This processing is performed as a function of the
図2のフローチャートに示すエア吸引処理において、ステップS201では、エア吸引に関わる各種装置の電源系をONとするECU電源ONの処理が実行され、続くステップS202ないしS204ではエア吸引の実施条件が満たされているか否かが判定される。すなわち、ステップS202では、エンジン水温が所定の温度範囲(例えば、0〜60℃)にあるか否かを判別し、ステップS203では、吸気温が所定の温度範囲(例えば、0〜60℃)にあるか否かを判別し、ステップS204では、エンジン停止後、エア吸引が未実施であるか否かを判別する。エア吸引の実施条件としては、上記以外にエンジン油温や変速機油温が所定の温度範囲内にあること等を用いることが可能である。そして、各実施条件が何れも満たされていればステップS205に進み、エア吸引処理が実行される。具体的に述べると、パージ制御弁35、電磁切替弁41、及び第1の吸引ポンプ45の何れもがONにされると共に、三方切替弁50もONされ、すなわち、大気連通路42の三方切替弁50を介してのフィルタ49側への連通が吸気連通路51側に切替えられてエア吸引が実行されるのである。
In the air suction process shown in the flowchart of FIG. 2, in step S201, ECU power ON processing is performed to turn on the power supply system of various devices related to air suction. In subsequent steps S202 to S204, the air suction execution conditions are satisfied. It is determined whether or not it has been done. That is, in step S202, it is determined whether or not the engine water temperature is in a predetermined temperature range (for example, 0 to 60 ° C.), and in step S203, the intake air temperature is in a predetermined temperature range (for example, 0 to 60 ° C.). In step S204, it is determined whether air suction is not performed after the engine is stopped. As conditions for performing air suction, it is possible to use that the engine oil temperature and the transmission oil temperature are within a predetermined temperature range in addition to the above. And if each implementation condition is satisfy | filled, it will progress to step S205 and an air suction process will be performed. More specifically, all of the
一方、エンジン水温や吸気温が所定値以上である場合には、吸気ポート近傍(吸気マニホールド16)の温度が高く、当該吸気ポート近傍に高沸点分のHCが充満していると考えられる。故に、吸気ポート近傍温度が下がって高沸点分のHCが液化するまでは、第1の吸引ポンプ45によるエア吸引を禁止するようにしている。
On the other hand, when the engine water temperature or the intake air temperature is equal to or higher than a predetermined value, the temperature in the vicinity of the intake port (intake manifold 16) is high, and it is considered that the high boiling point HC is filled in the vicinity of the intake port. Therefore, the air suction by the
かかるエア吸引の際には、パージ制御弁35がON(開放)されることで吸気マニホールド16とキャニスタ33とが連通され、この状態で第1の吸引ポンプ45によるエア吸引が行われる。これにより、吸気ポート近傍に浮遊するHCがパージ配管34を介して吸引され、キャニスタ33に吸着されることになる。このとき、キャニスタ33をHCが吹き抜けてしまうことがないよう、第1の吸引ポンプ45のエア吸引流速が制限されつつ当該ポンプ45が駆動される。具体的には、第1の吸引ポンプ45を間欠駆動させたり、第1の吸引ポンプ45の駆動電圧又は駆動電流を制限したりしてエア吸引流速が制限される。
At the time of such air suction, the
また、燃料タンク31内に貯留されている燃料が高揮発性であること等に起因して、キャニスタ33に燃料蒸発ガスが能力一杯に吸着されているような場合に、エア吸引が実行されると、吸気ポート近傍に浮遊するHCのキャニスタ33への吸着は行なわれないが、上述のように、大気連通路42が三方切替弁50を介して吸気連通路51側に切替えられ、吸気管11のスロットルバルブ14の下流側に連通されているので、エアは循環されるのみでHCがフィルタ49を介して外部に放出されることはない。このエアの循環中に浮遊HCはサージタンク15の底部に設けられた第1のHC吸着材18に吸着される。
Further, when the fuel stored in the
その後、ステップS206では、エア吸引の開始後、所定時間(例えば、1分程度)が経過したか否かを判別し、所定時間経過前であればそのまま本処理を終了する。所定時間経過していればステップS207に進み、ECU電源OFFの処理を実施する。 Thereafter, in step S206, it is determined whether or not a predetermined time (for example, about 1 minute) has elapsed after the start of air suction. If the predetermined time has not elapsed, the present processing is terminated. If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S207, and the ECU power is turned off.
上記の如く燃料(HC)がキャニスタ33に吸着された後は、エンジン運転中においてその時々のエンジン運転状態に応じてパージ制御弁35が開放されてキャニスタ33に吸着したHCがパージ配管34を介して放出される。すなわち、このときは、電磁切替弁41と第1の吸引ポンプ45とが共にOFFとされると共に、三方切替弁50もOFF、すなわち、大気連通路42の三方切替弁50を介しての吸気連通路51側への連通がフィルタ49側へ切替えられている。そして、エンジン10が駆動状態にあること、エンジン回転数が所定値以上であること、吸入空気量が所定値以上であること等のキャニスタパージ実行条件を満たすとき、パージ制御弁35がONされてキャニスタパージが実行される。
After the fuel (HC) is adsorbed to the
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.
エンジン停止中においてパージ配管34を通じてのエア吸引が行われることで、吸気ポート近傍の浮遊HCが効率良くキャニスタ33に吸着される。また、エンジン運転時においては、燃焼室からの燃料吹き戻し等により吸気ポート近傍に高沸点分のHCが混入し浮遊するが、炭化水素吸着材としてのキャニスタ33に浮遊HCが吸着することはなく、HC吸着性能の低下が抑制できる。以上により、次回のエンジン始動時において、クランキングに伴い吸気ポート近傍の浮遊HCが燃焼室に吸入され更に未燃のまま排出されてしまうといった事態が抑制できる。その結果、HC排出量を有効に低減することができるようになる。
Air suction through the
また、キャニスタ33を炭化水素吸着材として流用すること、並びにリークチェック用モジュール40の第1の吸引ポンプ45(負圧ポンプ)を流用することにより、コストアップ防止を図ることができる。そして、フィルタ49の上流に三方切替弁50を配置すると共に、三方切替弁50を介してスロットルバルブ14の下流側に連通された吸気連通路51を設けたので、エア吸引時において、キャニスタ33の吸着能力を超えるようなときにも、HCが外部に放出されるのが防止される。
Further, by using the
なお、上述した実施形態では、燃料蒸発ガス排出抑止装置のキャニスタ33を炭化水素吸着材として用いたが、既に述べたようにキャニスタ33の吸着能力を超える程、エバポガスが吸着されている場合には、エア吸引時に高濃度のHCが吸気管11に導入され、第1の浮遊HC処理系としての第1のHC吸着材18の吸着能力をも超えてしまう可能性がある。そこで、これを防止すべく、第2のHC吸着材61を含む第2の浮遊HC処理系を用いた実施形態を、本発明の第二の実施形態として以下に説明する。
In the above-described embodiment, the
図3は、本発明の第二の実施形態において、同じくエンジン停止中に実施されるエア吸引処理の制御手順の一例を示すフローチャートであり、同処理はECU70の一機能として実施される。このエア吸引処理は、ソークタイマによる計測時間が所定時間になった時点でECU70により起動されるものであり、具体的には、エンジン停止(イグニッションOFF)から所定時間以上経過した時に実施される。但し実際には、エンジン停止後にフュエルインジェクタ17の油密洩れ等が無くなり、吸気ポート近傍の浮遊HC濃度が安定すると予測される時間以降にエア吸引処理が実施されるのが望ましく、本実施の形態では、エンジン停止から所定時間経過後に所定時間(例えば、8時間)毎に本エア吸引処理が実施される。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a control procedure of air suction processing that is also performed while the engine is stopped in the second embodiment of the present invention, and this processing is performed as a function of the
図3のフローチャートに示すエア吸引処理において、ステップS301では、エア吸引に関わる各種装置の電源系をONとするECU電源ONの処理が実行され、続くステップS302では、エンジン水温が所定の温度範囲(例えば、0〜60℃)にあるか否かを判別し、ステップS303では、吸気温が所定の温度範囲(例えば、0〜60℃)にあるか否かを判別し、ステップS304では、エンジン停止後、エア吸引が未実施であるか否かにより、エア吸引の実施条件が満たされているか否かが判定される。そして、各実施条件が何れも満たされていればステップS305に進み、エア吸引処理が実行される。具体的に述べると、流量制御バルブ62および第2のポンプ63のモータM2の何れもがONにされ、流量制御バルブ62が開かれると共に、第2のポンプ63が正転方向に駆動されエア吸引が実行される。かくて、吸気ポート近傍の浮遊HCが連通路60を介して第2のHC吸着材61に吸着される。
In the air suction process shown in the flowchart of FIG. 3, in step S301, an ECU power ON process is performed to turn on the power supply system of various devices related to air suction. In subsequent step S302, the engine water temperature is kept within a predetermined temperature range ( For example, in step S303, it is determined whether the intake air temperature is in a predetermined temperature range (for example, 0-60 ° C). In step S304, the engine is stopped. Thereafter, whether or not air suction execution conditions are satisfied is determined based on whether or not air suction is not performed. And if each implementation condition is satisfy | filled, it will progress to step S305 and an air suction process will be performed. More specifically, both the flow
一方、エンジン水温や吸気温が所定値以上である場合には、吸気ポート近傍(吸気マニホールド16)の温度が高く、当該吸気ポート近傍に高沸点分のHCが充満していると考えられるので、吸気ポート近傍温度が下がって高沸点分のHCが液化するまでは、第2のポンプ63によるエア吸引が禁止されること前実施の形態と同じである。その後、ステップS306では、エア吸引の開始後、所定時間(例えば、1分程度)が経過したか否かを判別し、所定時間経過前であればそのまま本処理を終了する。所定時間経過していればステップS307に進み、ECU電源OFFの処理が実行される。
On the other hand, when the engine water temperature or the intake air temperature is equal to or higher than a predetermined value, the temperature in the vicinity of the intake port (intake manifold 16) is high, and it is considered that the high-boiling point HC is filled in the vicinity of the intake port. The air suction by the
なお、この第二の実施形態は、前述の第一の実施形態と併せて、または、別個に実行されてもよい。 In addition, this 2nd embodiment may be performed together with the above-mentioned 1st embodiment, or separately.
次に、第2の浮遊HC処理系における第2のHC吸着材61のHC脱離(パージ)処理について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。このHC脱離処理はエンジン運転中に所定の周期で実施される処理であり、同処理はECU70の一機能として実施される。そこで、ステップS401において、HC吸着材61に吸着されているHC吸着量を取得する。このHC吸着量は、例えば、エンジン停止中に実行される上述の図3のエア吸引処理によりHC吸着材61に吸着されるHC吸着量の推定量であり、1回のエア吸引処理により吸着されるHC吸着量を予め実験等により求めてマップ化しておき、その値と何回のエア吸引処理が実行されたか、または後述する脱離処理の進行状況等に基づき求められる。そして、次のステップS402においては、脱離が完了したか否かが判定され、完了している場合にはこの処理は終了される。
Next, the HC desorption (purge) processing of the
一方、ステップS402において脱離が完了していないと判定されるとステップS403に進み、脱離条件が満たされているか否かが判定される。これは、例えば、触媒22や空燃比センサ23の暖機が完了しているか否かで判断してもよい。暖機が完了していない場合にもこの処理は一旦終了される。そして、暖機が完了しているときはステップS404に進み、HC脱離処理が実施される。具体的には、流量制御バルブ62が所定の開度に開かれるのである。なお、この流量制御バルブ62の開度は、触媒22の処理能力に応じて変えることができ、触媒22の暖機が完全に終了しているときには開度を大きくし、第2のHC吸着材61を通過する空気流量が多くなるようにされている。そして、次のステップS405では、この第2のHC吸着材61を通過した空気流量に基づき、HC脱離量が計算され、さらに、ステップS406においてステップS401で取得されたHC吸着量とステップS405で計算されたHC脱離量とに基づき、第2のHC吸着材61における残存HC吸着量が計算されて記憶され、本ルーチンが一旦終了される。
On the other hand, if it is determined in step S402 that the desorption is not completed, the process proceeds to step S403, and it is determined whether the desorption condition is satisfied. This may be determined, for example, based on whether or not the warm-up of the catalyst 22 and the air-
次に、上述の第2の浮遊HC処理系における第2のHC吸着材61のHC脱離処理が完了した状態において実行されるエンジンの性能向上処理(1)および(2)について、図5および図6に示すフローチャートをそれぞれ参照して説明する。これらのエンジンの性能向上処理は、エンジン10の所定の運転条件下での空気流量を増大させる目的で行なわれものであり、同処理はECU70の一機能として所定の周期で実施される。
Next, engine performance improvement processing (1) and (2) executed in a state where the HC desorption processing of the
そこで、エンジンの性能向上処理(1)についてはステップS501において、第2のHC吸着材61のHC脱離処理が完了したか否かが判定される。これは、上述のステップS402における判定と同様にして行なわれ、脱離が完了していないときにはこの処理は一旦終了される。そして、判定の結果、脱離が完了している場合には次のステップS502に進む。このステップS502においては、エンジン10が所定の運転条件下にあるか否か、例えば、比較的多量の吸入空気量が要求される高回転数(例えば、3000rpm以上)状態にあるか否かが、ECU70に入力されているエンジン回転数信号に基づき判定される。高回転数状態にないときは、この処理は一旦終了される。逆に、高回転数状態であるときは、ステップS503に進み、性能向上処理として流量制御バルブ62が開かれる。なお、この流量制御バルブ62の開度は、エンジン回転数に合わせて所定の開度に開かれる。すなわち、エンジン回転数が高くなるにつれその開度が増大され、連通路60を通る空気流量が多くなるようにされている。かくて、エンジン10には吸気マニホールド16を介して吸入される空気に加えて、連通路60を介して吸気ポートに導入される空気も供給されることから、その出力性能の向上が図られるのである。
Therefore, in the engine performance improvement process (1), it is determined in step S501 whether or not the HC desorption process of the
また、エンジンの性能向上処理(2)についてはステップS601において、同様に、第2のHC吸着材61のHC脱離処理が完了したか否かが判定される。これは、上述のステップS402およびS501における判定と同様にして行なわれ、脱離が完了していないときにはこの処理は一旦終了される。そして、判定の結果、脱離が完了している場合には次のステップS602に進む。このステップS602においては、エンジン10が所定の運転条件下にあるか、例えば、本実施の形態では、スロットル開度ないしはアクセル開度が所定の開度以上にあるか否かが、ECU70に入力されているスロットル開度ないしはアクセル開度信号に基づき判定される。所定開度以上にないときは、この処理は一旦終了される。逆に、所定開度以上にあるときは、ステップS603に進み、性能向上処理(2)として流量制御バルブ62が開かれると共に、第2のポンプ63のモータM2がONにされ、第2のポンプ63が逆転方向に駆動される。かくて、所定量のエアが連通路60を通り吸気ポートに送られることで、吸気ポートの圧力低下が防止される一種の過給作用により、気筒間の吸入位相差による脈動の影響が排除され、エンジン性能向上が図られるのである。
As for the engine performance improving process (2), it is similarly determined in step S601 whether or not the HC desorption process of the
なお、このとき、流量制御バルブ62の開度は、トルク段差の発生を防止する観点から、スロットル開度ないしはアクセル開度に合わせて所定の開度に調整されつつ開かれるのが好ましい。
At this time, the opening degree of the
また、本実施の形態では、例えば、機関運転中のフュエルカット時に第2のポンプ63を正転方向に作動させることによりエア吸引を行なわせ、吸気ポート壁面に付着した燃料、いわゆるポートウエット分を第2のHC吸着材61に吸着させたり、また、エンジン10がハイブリッド車両に搭載される場合には、イグニッションスイッチがONされてから実際にエンジンが始動されるまでの間に、第2のポンプ63を正転方向に作動させることによりエア吸引を行なわせ、吸気ポートに存在する炭化水素を吸着させることができる。以下、これらのエア吸引処理について、図7および図8に示すフローチャートをそれぞれ参照して説明する。これらのエア吸引処理は、ECU70の一機能として所定の時期および期間に実行される。
In the present embodiment, for example, when the fuel is cut during engine operation, the
まず、フュエルカット時のエア吸引処理においては、ステップS701において、フュエルインジェクタ17への駆動制御信号に基づいてフュエルカット状態にあるか否かが判定される。フュエルカット状態にないときは、この処理は一旦終了される。逆に、フュエルカット状態にあるときはステップS702に進み、第2のHC吸着材61に吸着余力があるか否かが判定される。エンジン10の始動直後等の前述したHC脱離処理が完了していないときにはこの処理は一旦終了される。そして、判定の結果、例えば、脱離が完了し吸着余力がある場合には次のステップS703に進み、流量制御バルブ62が開かれると共に、第2のポンプ63のモータM2がONにされ、第2のポンプ63が正転方向に駆動される。かくて、このフュエルカット時のエア吸引処理により、吸気ポート壁面に付着した燃料、いわゆるポートウエット分が第2のHC吸着材61に吸着され、排気系に無駄に排出されるのが防止される。
First, in the air suction process at the time of fuel cut, in step S701, it is determined based on the drive control signal to the
次に、エンジン始動前のエア吸引処理においては、ステップS801においてイグニッションスイッチ(IG)がONか否かが判定され、ステップS802においてエンジンが始動前か否かが判定される。ONでないとき、および始動前でないときはこの処理は終了される。そして、イグニッションスイッチ(IG)がONで、エンジンの始動前のときはステップS803に進み、流量制御バルブ62が開かれると共に、第2のポンプ63のモータM2がONにされ、第2のポンプ63が正転方向に駆動される。かくて、エンジン10の始動前の停止時においてにエア吸引処理が実行され、吸気ポートに存在する炭化水素が吸着される。クランキング時においてHC排出を確実に防止するには、クランキング開始直前に、吸気ポート近傍の浮遊HCを除去するのが望ましく、本実施の形態によれば、浮遊HCの除去を好適に行うことができる。これにより、クランキング時におけるHC排出がより確実に防止できる。
Next, in the air suction process before starting the engine, it is determined in step S801 whether an ignition switch (IG) is ON, and in step S802, it is determined whether the engine is before starting. If it is not ON or not before starting, this process is terminated. If the ignition switch (IG) is ON and the engine is not started, the process proceeds to step S803, the
10 エンジン
11 吸気管
12 エアクリーナ
13 エアフロメータ
14 スロットルバルブ
15 サージタンク
16 吸気マニホールド
17 フュエルインジェクタ
18 第1のHC吸着材
21 排気管
22 触媒
23 空燃比センサ
31 燃料タンク
32 エバポガス導管
33 キャニスタ(HC吸着材)
34 パージ配管
35 パージ制御弁
37 キャニスタ導管
40 リークチェック用モジュール
41 電磁切替弁
42 大気連通路
43 負圧導入路
44 逆止弁
45 第1の吸引ポンプ
46 バイパス通路
47 基準オリフィス
48 圧力センサ
49 フィルタ
50 三方切替弁
51 吸気連通路
M1 モータ
60 連通路
61 第2のHC吸着材
62 流量制御バルブ
63 第2のポンプ
M2 モータ
70 電子制御ユニット(ECU)
DESCRIPTION OF
34 Purge piping 35
Claims (5)
前記炭化水素吸着実行手段の実行中に、前記炭化水素吸着材の下流側から上流側の吸気系内にエアを循環させるエア循環経路を形成するエア循環経路形成手段を設けたことを特徴とする内燃機関の炭化水素排出量低減装置。 An internal combustion engine provided with a hydrocarbon adsorption execution means for causing air containing hydrocarbons remaining in the intake system to pass through the hydrocarbon adsorbent using the pump means while the engine is stopped and adsorbing hydrocarbons to the hydrocarbon adsorbent In
An air circulation path forming means for forming an air circulation path for circulating air from the downstream side to the upstream side of the hydrocarbon adsorbent during the execution of the hydrocarbon adsorption execution means is provided. Hydrocarbon emission reduction device for internal combustion engines.
The said another pump means is reversely rotated under a predetermined condition during operation of the engine, and comprises a performance improving means for sending a predetermined amount of air through the bypass passage to the intake port. Hydrocarbon emission reduction device for internal combustion engines.
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KR100988280B1 (en) | 2008-05-30 | 2010-10-19 | 자동차부품연구원 | Adsorption system and method for imperfect combustion gas |
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- 2006-02-16 JP JP2006039836A patent/JP2007218178A/en active Pending
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