(57)【要約】【課題】凝縮水の発生を防止する二次空気供給システムを提供することを課題とする。【解決手段】エンジン１０の排気系に二次空気を供給する二次空気供給システムにおいて、二次空気を除湿する除湿装置４１が設けられている。これにより、二次空気として排気系に供給される大気が高湿度の場合であっても、システム内に凝縮水が発生することを防止できる。また、除湿装置４１は、二次空気を排気系に供給するためのエアポンプ４２よりも上流側に設けられている。これにより、エアポンプ４２の圧縮により温度が上昇した二次空気が、二次空気供給通路４０等の内壁に触れて凝縮水が発生することを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に二次空気を供給する二次空気供給システムにおいて、
二次空気を除湿する除湿手段を備えている、ことを特徴とする二次空気供給システム。
【請求項２】
前記除湿手段は、二次空気を排気系に供給するためのエアポンプよりも上流側に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給システム。
【請求項３】
前記除湿手段によって除湿された二次空気を加熱する加熱手段を備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次空気供給システム。
【請求項４】
前記除湿手段は、空調システムの冷媒循環経路を構成する空調用エバポレータと並列に接続された二次空気用エバポレータである、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二次空気供給システム。
【請求項５】
前記冷媒が前記空調用エバポレータ、前記二次空気用エバポレータ、又は前記空調用エバポレータと二次空気用エバポレータの双方を通過するように切り替える切替手段を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載の二次空気供給システム。
【請求項６】
前記加熱手段は、空調システムの冷媒循環経路中を構成するコンプレッサとコンデンサとの間に配置された加熱用コンデンサである、ことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の二次空気供給システム。
【請求項７】
前記除湿手段は、二次空気に晒される冷却フィンを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二次空気供給システム。
【請求項８】
前記除湿手段は、除湿剤を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二次空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次空気供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気系に配置された排気浄化用の触媒に二次空気を供給することにより、触媒の活性化を促進し、有害成分の排出の低減を図る二次空気供給システムが知られている。
【０００３】
特許文献１には、エアポンプの内壁面の温度が凝縮水の蒸発温度に上がるまで、エアポンプの停止を規制することにより、エアポンプ内に凝縮水分が滞留することを防止する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、二次空気を加熱することにより触媒を早期に活性化させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８７２２７号公報
【特許文献２】特開平６−２４１０３４号公報
【特許文献３】特許３３７０７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二次空気として排気系に供給される大気が高湿度の場合には、上記のような技術によっても、凝縮水の発生を防止できない恐れがある。二次空気供給システム内に凝縮水が滞留すると、二次空気供給システムの配管内の壁面が腐食する恐れがあり、また、低温下ではエアポンプが凍結する恐れがある。
【０００７】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、凝縮水の発生を防止する二次空気供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、内燃機関の排気系に二次空気を供給する二次空気供給システムにおいて、二次空気を除湿する除湿手段を備えている、ことを特徴とする二次空気供給システムによって達成できる。
この構成により、二次空気として排気系に供給される大気が高湿度の場合であっても、システム内に凝縮水が発生することを防止できる。
【０００９】
上記構成において、前記除湿手段は、二次空気を排気系に供給するためのエアポンプよりも上流側に設けられている、構成を採用できる。
この構成により、エアポンプの圧縮により温度が上昇した二次空気が、配管等の内壁に触れて凝縮水が発生することを防止できる。
【００１０】
上記構成において、前記除湿手段によって除湿された二次空気を加熱する加熱手段を備えている、構成を採用できる。
この構成により、排気系に設けられた触媒には除湿手段によって除湿され加熱手段によって加熱された二次空気が供給されるため、触媒の活性化を促進することができると共に、凝縮水の発生を防止できる。
【００１１】
上記構成において、前記除湿手段は、空調システムの冷媒循環経路を構成する空調用エバポレータと並列に接続された二次空気用エバポレータである、構成を採用できる。
この構成により、二次空気供給システムの簡素化を図ることができる。
【００１２】
上記構成において、前記冷媒が前記空調用エバポレータ、前記二次空気用エバポレータ、又は前記空調用エバポレータと二次空気用エバポレータの双方を通過するように切り替える切替手段を備えている、構成を採用できる。
この構成により、二次空気を供給する場合にのみ二次空気を除湿することができ、二次空気を除湿する際に室内が不必要に冷却されることを防止できる。また、室内の冷却と二次空気の除湿を同時に行うこともできる。
【００１３】
上記構成において、前記加熱手段は、空調システムの冷媒循環経路中を構成するコンプレッサとコンデンサとの間に配置された加熱用コンデンサである、構成を採用できる。
この構成により、二次空気供給システムの簡素化を図ることができる。また、空調システムの排熱を有効に使うことができる。
【００１４】
上記構成において、前記除湿手段は、二次空気に晒される冷却フィンを含む、構成を採用できる。
この構成により、エンジンルーム内の温度は低いが、二次空気を排気系へ供給するための二次空気供給通路の吸入口付近の温度が高いような場合には有効である。
【００１５】
上記構成において、前記除湿手段は、除湿剤を含む、構成を採用できる。
このような構成によっても、二次空気を除湿することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、凝縮水の発生を防止する二次空気供給システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る二次空気供給システムについて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１に係る二次空気供給システムが採用されたエンジンシステムを概略的に示している。内燃機関であるエンジン１０には、排気ガスを大気へと排出する排気通路３０が連結されている。排気通路３０には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒３１が設けられている。また、排気通路３０の触媒３１よりも上流側に、二次空気である大気を供給するべく、二次空気供給通路４０が排気通路３０に連通している。二次空気供給通路４０には、上流側から順に、除湿装置４１、エアポンプ４２、バルブ４３が設けられている。除湿装置４１、エアポンプ４２、バルブ４３は、それぞれＥＣＵ２０によって各動作が制御されている。ＥＣＵ２０は、エンジンシステムの動作全体を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ２０は、図示せぬＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する二次空気除湿処理を実行可能に構成されている。また、二次空気供給通路４０、除湿装置４１、エアポンプ４２、バルブ４３、ＥＣＵ２０が、エンジンの排気系に二次空気を供給するための二次空気供給システムとして機能する。また、排気通路３０、触媒３１が、エンジン１０の排気システムとして機能する。
【００１９】
除湿装置４１は、二次空気を除湿する除湿手段として機能し、大気から導入した二次空気を冷却し、露点温度以下にして二次空気中の水分を捕集するように構成されている。捕集された水分は、所定のタンク（不図示）に貯蔵される。
【００２０】
尚、除湿装置４１は、コルゲート状や粒状のシリカゲルや活性アルミナ等の除湿材料を用いてもよいし、二次空気を冷却する冷却フィンとして機能するアルミフィンに二次空気を接触させるように構成してもよい。アルミフィンを採用した場合には、エンジンルーム内の温度は低いが、二次空気供給通路４０の吸入口付近は温度が高いような場合には有効である。このような場合には、エンジンルーム内の温度がアルミフィンに伝達し、二次空気を冷却することができるからである。尚、この場合も、凝縮水を捕集するための構成が設けられていることが望ましい。また、その他既存の除湿装置を用いてもよい。
【００２１】
エアポンプ４２は、除湿装置４１によって除湿された二次空気を加圧して排気通路３０へ圧送する。エアポンプ４２は、公知のエアポンプと同一の構成である。バルブ４３は、ＥＣＵ２０によってその開閉動作が制御され、二次空気を供給する際に開かれる。
【００２２】
以上のように、除湿装置４１が二次空気を除湿することにより、二次空気中の水分を除去することができ、二次空気供給システム及び排気系を乾き空気雰囲気とすることができる。これにより、二次空気として触媒３１に供給される大気が高湿度の場合であっても、システム内に凝縮水が発生することを防止でき、システム内の凍結などを防止できる。
【００２３】
また、除湿装置４１は、二次空気を触媒３１に供給するためのエアポンプ４２よりも上流側に設けられているので、エアポンプ４２の圧縮により温度が上昇した空気が、二次空気供給通路４０や排気通路３０の内壁等に触れて凝縮水が発生することを防止できる。
【実施例２】
【００２４】
図２は、実施例２に係る二次空気供給システムが採用されたエンジンシステムを概略的に示している。尚、実施例２に係る二次空気供給システムについて、実施例１に係る二次空気供給システムと同一の部分には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００２５】
実施例２に係る二次空気供給システムは、二次空気供給通路４０のエアポンプ４２とバルブ４３との間に加熱装置４４が設けられている。加熱装置４４についても、その作動がＥＣＵ２０によって制御されている。加熱装置４４は、二次空気を加熱する加熱手段として機能し、公知の電気式ヒータで構成される。加熱装置４４は、除湿装置４１よりも下流側に設けられているので、除湿装置４１によって除湿された二次空気を加熱する。これにより、触媒３１には、除湿装置４１によって除湿されかつ加熱装置４４によって加熱された二次空気が供給されるため、触媒３１の活性化を促進することができると共に、システム内に凝縮水が発生することを防止できる。
【実施例３】
【００２６】
図３は、実施例３に係る二次空気供給システムが採用された、空調システムの冷媒循環経路を概略的に示している。実施例３に係る二次空気供給システムは、基本的な構成は、実施例１に係る二次空気供給システムと同様であるが、二次空気を除湿する除湿手段としての機能を、二次空気用エバポレータ５１ｂが果たすように構成されている。
【００２７】
まず、図３に示した冷媒循環経路５０について簡単に説明する。冷媒循環経路５０は、空調用エバポレータ５１ａにより吸引したガス冷媒を圧縮する電動式のコンプレッサ５２、コンプレッサ５２で圧縮された冷媒を凝縮液化させるコンデンサ５３、コンデンサ５３で凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流側に流すレシーバ５４、レシーバ５４より流出した液冷媒を減圧膨張させる空調用エキスパンションバルブ５６ａ、空調用エキスパンションバルブ５６ａで減圧膨張された気液二相状態の冷媒を蒸気化させる上記空調用エバポレータ５１ａ、これらを環状に連結する冷媒配管などから構成される。空調用エバポレータ５１ａによって冷却された空気が車室内に吹き出されることにより、車室内が冷却される。
【００２８】
また、空調用エバポレータ５１ａと並列に二次空気用エバポレータ５１ｂが設けられている。二次空気用エバポレータ５１ｂの上流側には、二次空気用エキスパンションバルブ５６ｂが設けられている。また、空調用エキスパンションバルブ５６ａ、二次空気用エキスパンションバルブ５６ｂの上流側のそれぞれには、空調用電磁弁５５ａ、二次空気用電磁弁５５ｂが設けられている。空調用電磁弁５５ａ、二次空気用電磁弁５５ｂは、ＥＣＵ２０によってその開閉動作が制御されている。
【００２９】
二次空気用エバポレータ５１ｂは、基本的な構造は空調用エバポレータ５１ａと同様であり、実施例１に示した除湿装置４１と同様に、二次空気が二次空気用エバポレータ５１ｂを通過することにより二次空気を冷却し除湿するように構成されている。また、ＥＣＵ２０は、空調用電磁弁５５ａ、二次空気用電磁弁５５ｂを選択的に開閉することにより、冷媒の通過を空調用エバポレータ５１ａ側と二次空気用エバポレータ５１ｂ側とで切り替える。具体的には、ＥＣＵ２０は、車室内を冷却等する場合には、空調用電磁弁５５ａを開き、二次空気用電磁弁５５ｂを閉じた状態で、コンプレッサ５２を作動させ、二次空気を排気系に供給する場合には、空調用電磁弁５５ａを閉じ、二次空気用電磁弁５５ｂを開いた状態で、二次空気を排気系に供給するための所定の制御を実行する。即ち、ＥＣＵ２０と、空調用電磁弁５５ａと、二次空気用電磁弁５５ｂとは、冷媒の通過を空調用エバポレータ５１ａ側と二次空気用エバポレータ側５１ｂとで切り替える切替手段として機能する。
【００３０】
このように、二次空気を除湿するための二次空気用エバポレータ５１ｂが、冷媒循環経路５０を構成する空調用エバポレータ５１ａと並列に接続されていることにより、既存の空調システムを利用することができ、二次空気供給システムの簡素化を図ることができる。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０は、空調用電磁弁５５ａ、二次空気用電磁弁５５ｂとを開閉作動を選択的に切り替えることにより、冷媒の通過を空調用エバポレータ５１ａ側と二次空気用エバポレータ５１ｂ側とで切り替えることができるので、二次空気を供給する場合にのみ二次空気を除湿することができ、二次空気を除湿する際に室内が不必要に冷却されることを防止できる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ２０が実行する二次空気供給処理の一例について説明する。図４は、ＥＣＵ２０が実行する二次空気供給処理の一例を示したフローチャート図である。尚、本処理は予め定められた所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００３３】
ＥＣＵ２０は、種々のセンサなどの出力から、二次空気供給条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン１０の運転状態からみて二次空気の導入が不適当か否かを判別するために設けられた条件である。例えば、エンジン１０の始動直後で排気ガス温度が上昇していないため、二次空気を供給すると却って触媒３１が冷却されるおそれがある場合に二次空気供給条件が不成立となり、否定判定される。
【００３４】
ステップＳ１において、否定判定の場合にはこの処理を終了し、肯定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、車室内が冷房中であるか否かを判定する（ステップＳ２）。否定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、二次空気を排気系に供給するための処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、二次空気用電磁弁５５ｂを開き（ステップＳ３）、コンプレッサ５２を作動させ（ステップＳ４）、エアポンプ４２を作動させて（ステップＳ５）、バルブ４３を開く（ステップＳ６）。この一連の処理により、二次空気が二次空気用エバポレータ５１ｂによって冷却、除湿され排気系へと供給される。尚、ステップＳ２において肯定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、空調用電磁弁５５ａを閉じて（ステップＳ７）、ステップＳ３以降の処理を実行する。
【実施例４】
【００３５】
図５は、実施例４に係る二次空気供給システムが採用された、空調システムの冷媒循環経路を概略的に示している。実施例４に係る二次空気供給システムは、基本的な構成は、実施例２に係る二次空気供給システムと同様であるが、二次空気を除湿する除湿手段としての機能を、二次空気用エバポレータ５１ｂが果たすように構成されていると共に、除湿された二次空気を加熱する加熱手段としての機能を、加熱用コンデンサ５７が果たすように構成されている。
【００３６】
図５に示すように、冷媒循環経路５０ａに、加熱用コンデンサ５７が設けられている。加熱用コンデンサ５７は、コンプレッサ５２とコンデンサ５３との間に設けられている。また、加熱用コンデンサ５７は、二次空気用エバポレータ５１ｂによって冷却、除湿された二次空気を加熱する。このように、一の冷媒循環経路中における、吸熱、及び排熱を利用して、二次空気を除湿、加熱することできる。
【００３７】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【００３８】
上記実施例３において、ＥＣＵ２０は、空調用電磁弁５５ａと、二次空気用電磁弁５５ｂとの開閉作動を選択的に切り替えるが、このような構成に限定されず、個別に開閉作動を切り替えてもよい。即ち、ＥＣＵ２０は、冷媒が、空調用エバポレータ５１ａ、二次空気用エバポレータ５１ｂ、又は空調用エバポレータ５１ａと二次空気用エバポレータ５１ｂとの双方を通過するように、空調用電磁弁５５ａと、二次空気用電磁弁５５ｂとの開閉作動を個別に切り替えるように構成してもよい。これにより、室内の冷却及び二次空気の除湿の双方を同時に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１に係る二次空気供給システムが採用されたエンジンシステムを概略的に示している。
【図２】実施例２に係る二次空気供給システムが採用されたエンジンシステムを概略的に示している。
【図３】実施例３に係る二次空気供給システムが採用された、空調システムの冷媒循環経路を概略的に示している。
【図４】ＥＣＵが実行する二次空気供給処理の一例を示したフローチャート図である。
【図５】実施例４に係る二次空気供給システムが採用された、空調システムの冷媒循環経路を概略的に示している。
【符号の説明】
【００４０】
１０  エンジン
２０  ＥＣＵ
３０  排気通路
３１  触媒
４０  二次空気供給通路
４１  除湿装置
４２  エアポンプ
４３  バルブ
４４  加熱装置
５０  冷媒循環経路
５１ａ  空調用エバポレータ
５１ｂ  二次空気用エバポレータ
５２  コンプレッサ
５３  コンデンサ
５４  レシーバ
５５ａ  空調用電磁弁
５５ｂ  二次空気用電磁弁
５６ａ  空調用エキスパンションバルブ
５６ｂ  二次空気用エキスパンションバルブ
５７  加熱用コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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