JPH1182192A

JPH1182192A - エンジンの有害成分除去構造及び方法

Info

Publication number: JPH1182192A
Application number: JP9242944A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Tanaka; 政一田中; Makoto Saito; 誠斉藤; Kinji Houdaira; 欣二宝平; Kanehito Nakamura; 兼仁中村; Tatsuo Sakai; 辰雄酒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】クランキング時に排出されるＨＣ濃度を低減
できるエンジンの有害成分除去構造及び方法を提供す
る。【解決手段】エンジンの有害成分除去構造は、主とし
て、吸気管２内に配設されたスロットル５と、このスロ
ットル５の下流側に配設されたサージタンク６と、エン
ジン１とサージタンク６の間に配設されたインテークマ
ニホールド７と、インテークマニホールド７内に配設さ
れたインジェクタ８と、サージタンク６内に配設され、
インジェクタ８から漏出した燃料の蒸気を吸着可能な吸
着材１０とから成る。吸着材１０としては活性炭、ゼオ
ライト、シリカゲル等が使用可能である。この吸着材１
０はエンジン停止中にガソリンの油密漏れによって発生
するガソリン蒸気を吸着除去するので、クランキング時
の排出ＨＣが低減化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの有害成
分除去構造及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ガソリンエンジンは、冷間始動
時に大量の炭化水素（以下、ＨＣという）を排出する。
これはエンジン自身が冷えており、またガソリン燃料自
身も冷えているために、インジェクタから噴射されたガ
ソリンは十分微粒化できず、またガソリンがエンジンの
インテークバルブやインテークポートに接触しても蒸発
できるほどの高熱になっていないために、ガソリンは液
状のままシリンダ内へ流入する。このガソリンは未燃焼
状態でエキゾーストバルブから出ていくものもあれば、
シリンダ内の燃焼火炎が届かないところへ液状のまま滞
留するものもある。シリンダ内に滞留したガソリンは、
その場で徐々に蒸発し、やはりエキゾーストバルブから
未燃焼のまま出ていく。

【０００３】また、排気管に配備された触媒も低温時に
は未活性であるため、排出ＨＣを浄化できない。したが
って冷間状態、特にエンジン始動から５秒〜１０秒くら
いまでは、エンジンから排出された液状ガソリンおよび
蒸発ガソリンは、未燃ＨＣとして大気中に放出されてし
まう。

【０００４】さらに、インジェクタはエンジン停止中で
も微小ながらガソリンが漏れることがある（以下、油密
漏れという）。この状態で放置され続けると、インテー
クマニホールドおよびシリンダ内には、エンジン始動前
からガソリン蒸気が充満し、エンジンを起動している最
中、すなわちクランキング時でさえもＨＣを排出するの
で、さらに始動時の排出ＨＣを増加させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の３つの問題点の
うち、冷間始動時にインジェクタから噴射されたガソリ
ンを微粒化できないことに起因する問題点を解決する技
術としては、インジェクタ噴孔近辺に吸気を導入し、そ
の流れによってインジェクタから噴射されたガソリンの
微粒化を促進する、いわゆるエア・アシスト・インジェ
クタや、インジェクタがガソリンを吹きかける位置にヒ
ータを設けてそのヒータを加熱することによってガソリ
ンを蒸発させる加熱プレートなどによって液状ガソリン
を微粒化したり、蒸発させたりする技術が知られてい
る。

【０００６】また、冷間始動時に触媒が低温で未活性の
ために生じる問題点を解決する技術としては、触媒を電
気もしくはバーナーなどにより、強制的に加熱し、触媒
を早期活性化する技術が知られている。しかしながら、
油密漏れによって生じるインテークマニホールド内のガ
ソリン蒸気に起因するクランキング時の高濃度ＨＣにつ
いては、未だに解決策がないのが現状である。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、クランキング時に排出されるＨＣ濃度を低減で
きるエンジンの有害成分除去構造及び方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、本発明のエンジンの有害成分除去構造
は、インジェクタから漏出した燃料の蒸気を吸着可能な
吸着材をスロットルとエンジンの間に設けたことを特徴
とする。本発明によれば、エンジンの吸気側に吸着材を
配備しているため、エンジン停止中に油密漏れによって
発生する燃料蒸気を吸着材によって吸着除去することが
でき、クランキング時に排出されるＨＣ濃度を低減する
ことができる。

【０００９】通常、エンジンの吸気管のスロットル下流
側にはサージタンクが設けられ、またエンジンとサージ
タンクの間にはインテークマニホルドが設けられ、サー
ジタンク内またはインテークマニホルド内にインジェク
タが設けられる。このため、吸着材はサージタンク内ま
たはインテークマニホルド内に設けて、インジェクタか
ら漏出した燃料蒸気を吸着するように構成してもよい。

【００１０】本発明における吸着材としては、例えば活
性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナなどの多孔性
物質を用いることができ、そのうち活性炭、疎水性ゼオ
ライトがガソリン蒸気を吸着しやすい点で好ましく、特
に活性炭が好ましい。活性炭が特に好ましいのは、燃料
蒸気の吸着性能が他の吸着材よりも優れているうえ、圧
力変化によって吸着したガソリン成分を脱離しやすい
（具体的には、周囲が負圧になると吸着成分を迅速に脱
離する）からである。活性炭は後者の性質を有すること
により、エンジン始動前は油密漏れした燃料蒸気を吸着
し、その後エンジンを始動させる最中、具体的にはクラ
ンキング時から完曝して吸気管圧力が低下する時に、即
座にその燃料蒸気を脱離する。そのため、シリンダには
気化した燃料が供給されることになるが、これはインジ
ェクタから供給される液状の燃料よりも燃焼が良好であ
るため、エンジン始動初期にインジェクタから噴射する
燃料量を減少させることができ、さらに未燃焼ＨＣを低
減できる。

【００１１】本発明における吸着材は、例えば耐熱性の
フィルタを用いて通気可能な状態でインジェクタの周辺
に設けてもよい。吸着材はエンジンの上流側に設けられ
るためその周囲の温度は最大１３０℃程度しか上がら
ず、したがって吸着材を保持するフィルタはその温度に
耐え得る程度の耐熱性を有していればよい。このような
フィルタとしては例えばセラミック製フィルタやグラス
ウール製フィルタなどが挙げられる。

【００１２】本発明においては、吸着材に吸着した燃料
を脱離させるためのヒータを備えていてもよい。この場
合、吸着材に吸着した燃料は周囲が負圧になるような圧
力変化があった場合に自発的に吸着材から脱離するのみ
ならず、積極的にヒータによって加熱することによって
も脱離させることができる。このため、吸着材に吸着し
た燃料を脱離させたい領域（時間、運転条件など）で制
御することが可能になる。そのような領域としては、時
間的な領域でいえば、例えば空燃比制御（酸素センサの
応答信号に基づくフィードバック制御）が始まった後な
どが挙げられる。なお、ヒータの温度は使用する吸着材
によって例えば燃料を脱離する際の温度を実験的に求め
た上で決定すればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。［第１実施形態］図１は第１実施形態のエンジンの有害
成分除去構造の概略構成図である。図１に示すように、
エンジン１の上流には吸気管２があり、吸気管２の最上
流にはエアクリーナ３と吸気温センサ４が配備されてい
る。吸気管２のうちエアクリーナ３の下流には吸気量を
調節するためのスロットル５が配設され、さらにその下
流にはエンジン１の吸気脈動を防止するためのサージタ
ンク６が配設されている。サージタンク６とエンジン１
の間には、サージタンク６とエンジン１の各気筒とを接
続するためのインテークマニホールド７が配設されてい
る。また、ガソリンをエンジン１の燃焼室に向けて噴射
するインジェクタ８が、インテークマニホールド７内に
配備されている。

【００１４】サージタンク６内には、吸気管２の負圧を
計測する圧力センサ９と、インジェクタ８から漏出した
ガソリン蒸気を吸着可能な吸着材１０が配備されてい
る。吸着材１０は低温においてはガソリン蒸気を吸着
し、高温においてはガソリン蒸気を脱離する材料、より
具体的には活性炭、ゼオライト、シリカゲル、等が使用
可能であるが、本実施形態では活性炭を用いている。ま
た、吸着材１０はセラミックフィルタに包まれた状態で
配設されている。

【００１５】インジェクタ８は、デリバリパイプ１１に
連結されている。デリバリパイプ１１には、燃料タンク
１２からポンプ１３によってガソリンが供給されてい
る。また、デリバリパイプ１１にはインジェクタ噴射圧
を調整するプレッシャレギュレータ１４や圧力脈動を吸
収するパルセーションダンパ１５が配備されており、必
要以上のガソリンはリターンパイプ１６を介して燃料タ
ンク１２へ戻るようになっている。

【００１６】エンジン１の下流には、エキゾーストマニ
ホールド１７があり、その下流には排気管１８が配備さ
れている。排気管１８には触媒装置１９が配備されてお
り、さらにその下流には、図示しないマフラーが配備さ
れている。触媒装置１９の上流には酸素センサ２０が配
備されており、排気ガスの空燃比をモニタしている。

【００１７】エンジン制御用コントローラ２１は、上記
吸気温センサ４、スロットル５、圧力センサ９、酸素セ
ンサ２０、および図示しない水温センサやノックセン
サ、エンジン回転数センサなどからの入力信号に基づい
て、インジェクタ８のガソリン噴射量もしくはガソリン
噴射時間を計算し、その信号をインジェクタ８に出力す
る。

【００１８】次に、本実施形態のエンジンの有害成分除
去構造の作用について説明する。エンジン１が運転状態
のときは、デリバリパイプ１１内はプレッシャレギュレ
ータ１４によって、常に規定圧のガソリンが存在してい
る。その後運転走行を終え、エンジン１を停止しても、
ポンプ１３、プレッシャレギュレータ１４、インジェク
タ８の間でガソリンが漏れていなければ、この圧力は低
下しない。通常の車両では、１昼夜放置してもその圧力
はほとんど低下しない。したがって、インジェクタ８の
弁部には常に高圧のガソリンが加わることになり、そこ
から油密漏れが発生することがある。

【００１９】図２は、サージタンクに吸着材を配設しな
かった場合（点線）と配設した場合（実線、本実施形
態）における、エンジン始動後の経過時間と排ガス中の
ＨＣ濃度との関係を表すグラフである。図２において、
サージタンク６に吸着材を配設しなかった場合をみる
と、排気ガス中のＨＣ濃度はエンジン始動直後から４秒
くらいの間に約１００００ｐｐｍ程度の大きなピークを
持っている。このピークは、サージタンク６内のエンジ
ン始動開始直前のＨＣ濃度（図３参照）を反映するもの
である。なお、図３はサージタンク６に吸着材を配設し
なかった場合におけるエンジン停止後１６ｈｒ後のサー
ジタンク６内のＨＣ濃度をＦＩＤ（Flame-ionization d
etector 、水素炎イオン化検出器）で測定したときのグ
ラフである。

【００２０】一方、図２において、サージタンク６に吸
着材１０を配設した本実施形態の場合をみると、排気ガ
ス中のＨＣ濃度はエンジン始動直後から４秒くらいの間
に約７０００ｐｐｍ程度の小さなピークを持つのみであ
り、エミッション低減に大きく寄与していることがわか
る。このピークはサージタンク６内のＨＣ濃度のピーク
を反映するものである。すなわち、吸着材を配設しなか
った場合に比べてサージタンク内のＨＣ濃度のピークが
低下したのに対応して排気ガス中のＨＣ濃度が低下した
ものであり、排気ガス中のＨＣ濃度に対する油密漏れ
（すなわちエンジン停止後インジェクタ８から漏れるガ
ソリン）の影響を解消したものである。

【００２１】以上のように、本実施形態によれば、エン
ジン１の吸気側に吸着材１０を配備したことにより、エ
ンジン停止中にガソリンの油密漏れによって発生するガ
ソリン蒸気が吸着除去され、クランキング時の排出ＨＣ
が低減化される。また、エンジンが暖機しても、吸気側
の温度は排気側ほど高温にならず、吸着材１０が熱劣化
することがないので、長期にわたり、安定した有害成分
除去能を発揮することができる。

【００２２】また、吸着材１０として活性炭を用いた
が、活性炭はガソリン蒸気の吸着性能が他の吸着材より
も優れており、さらに特徴的なことは、周囲が負圧にな
ると吸着成分を迅速に脱離するため、エンジン１の始動
前は油密漏れしたガソリン蒸気を吸着し、その後、エン
ジン１を始動させる最中、より具体的にはクランキング
時から完曝して吸気管圧力が低下する時に、活性炭は即
座にそのガソリン蒸気を脱離する。そのため、エンジン
１のシリンダには気化ガソリンが供給されることになる
が、これはインジェクタ８から供給される液状ガソリン
よりも燃焼が良好である。そのため、エンジン１の始動
初期にインジェクタ８から噴射するガソリン量を減少さ
せることができ、さらに未燃焼ＨＣを低減できる。

【００２３】［第２実施形態］図４は第２実施形態の概
略構成図である。第２実施形態は第１実施形態とほぼ同
構成であるが、その違いは吸着材１０にヒータ２２を追
加していることである。特に吸着材１０として活性炭よ
りも高温まで吸着保持能力が高いゼオライトなどを用い
た場合には、一旦吸着したガソリン成分が容易に脱離し
なくなるので、強制的に脱離させることが必要になって
くる。吸着材１０は通常加熱することによって脱離が促
進されるので、本実施形態では吸着材１０にヒータ２２
を追加し、脱離させたいときにヒータ２２を加熱する構
成を採用することにより、脱離させたい領域（時間、運
転条件など）での制御が可能になったものである。

【００２４】本実施形態では、エンジン制御用コントロ
ーラ２１が酸素センサ２０からの入力信号に基づいて空
燃比制御を開始した時点でヒータ２２の加熱をスタート
させる。すると、吸着材１０に吸着していたガソリンは
加熱によって強制的に気化され、エンジン１のシリンダ
には気化ガソリンが供給されることになる。この気化ガ
ソリンはインジェクタ８から供給される液状ガソリンよ
りも燃焼が良好であるため、エンジン１の始動初期にイ
ンジェクタ８から噴射するガソリン量を減少させること
ができ、さらに未燃焼ＨＣを低減できる。

【００２５】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、吸着材１０はインテークマニホールド７の
各分岐管内に設置してもよい。また、ヒータ２２は吸着
材１０を直接加熱してもよいし、吸着材１０の周囲を加
熱してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のエンジンの有害成分除去構造
の概略構成図である。

【図２】サージタンクに吸着材を配設しなかった場合
と配設した場合における、エンジン始動後の経過時間と
排ガス中のＨＣ濃度との関係を表すグラフである。

【図３】吸着材を配設していないサージタンクに滞留
しているＨＣを分析した結果を表すグラフである。

【図４】第２実施形態のエンジンの有害成分除去構造
の概略構成図である。

【符号の説明】

１・・・エンジン、２・・・吸気管、３・・・エアクリ
ーナ、４・・・吸気温センサ、５・・・スロットル、６
・・・サージタンク、７・・・インテークマニホール
ド、８・・・インジェクタ、９・・・圧力センサ、１０
・・・吸着材、１１・・・デリバリパイプ、１２・・・
燃料タンク、１３・・・ポンプ、１４・・・プレッシャ
レギュレータ、１５・・・パルセーションダンパ、１６
・・・リターンパイプ、１７・・・エキゾーストマニホ
ールド、１８・・・排気管、１９・・・触媒装置、２０
・・・酸素センサ、２１・・・エンジン制御用コントロ
ーラ、２２・・・ヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村兼仁愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者酒井辰雄愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸気管内に設けられたスロッ
トルと、前記スロットルと前記エンジンの間に設けられたインジ
ェクタと、前記スロットルと前記エンジンの間に設けられ、前記イ
ンジェクタから漏出した燃料の蒸気を吸着可能な吸着材
とを備えたことを特徴とするエンジンの有害成分除去構
造。
【請求項２】請求項１記載のエンジンの有害成分除去
構造において、前記吸着材は多孔性物質であることを特徴とするエンジ
ンの有害成分除去構造。
【請求項３】請求項１記載のエンジンの有害成分除去
構造において、前記吸着材は活性炭であることを特徴とするエンジンの
有害成分除去構造。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のエンジ
ンの有害成分除去構造において、前記吸着材に吸着した燃料を脱離させるためのヒータを
備えたことを特徴とするエンジンの有害成分除去構造。
【請求項５】エンジン停止中にインジェクタから漏出
した燃料の蒸気を吸着材により吸着除去することを特徴
とするエンジンの有害成分除去方法。
【請求項６】エンジン停止中にインジェクタから漏出
した燃料の蒸気を吸着材により吸着除去し、エンジンの
始動開始時に前記吸着材から燃料の蒸気を脱離させ、そ
の燃料の蒸気をエンジンへ供給することを特徴とするエ
ンジンの有害成分除去方法。