内燃機関の吸排気装置
【課題】ターボチャージャー１１を備える内燃機関２の吸排気装置１において、ターボラグを低減する。
【解決手段】吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３とを備える。これにより、制御弁３３を開弁させることでタービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を供給することができる。このため、ターボラグ発生の虞が高いときに、タービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービン２０に与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【解決手段】吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３とを備える。これにより、制御弁３３を開弁させることでタービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を供給することができる。このため、ターボラグ発生の虞が高いときに、タービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービン２０に与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置に関するものであり、特にターボラグの低減に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関から排気される排気ガスのエネルギーによりタービンを回転させ、その回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置が周知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ターボチャージャーでは、いわゆるターボラグの発生が課題視されている。ここで、ターボラグとは、例えば、乗員によるアクセルの踏み込みから、ターボチャージャーによる吸入空気の圧送が本格的に始まるまでの時間差として考えることができ、吸入空気の圧送が本格的に始まるまでは、内燃機関から期待するほどのトルクや出力を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−３５８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置において、ターボラグを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、タービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を排気路に供給する蒸発燃料供給路と、所定の制御手段により動作を制御され、蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える。
【０００７】
これにより、制御弁を開弁させることでタービン上流側の排気路に蒸発燃料を供給することができる。また、制御弁により蒸発燃料供給路の開度を操作することで、タービン上流側の排気路への蒸発燃料の供給量を調節することができる。このため、例えば、加速時のようにターボラグ発生の虞が高いときに、タービン上流側の排気路に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービンに与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【０００８】
なお、蒸発燃料は、通常、キャニスタに吸着され、キャニスタから吸気路にパージされて内燃機関で燃焼する（例えば、特許文献１参照）。これに対し、請求項１の手段では、タービン上流側の排気路に蒸発燃料を供給できるようにして、吸気路にパージされる通常の蒸発燃料の処理系とは別の処理系を構成してターボラグの低減を図るものである。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、排気路から排気ガスが蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える。
これにより、制御弁の応答性が低くても排気ガスの逆流を阻止することができる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路の接続部とタービンとの間の排気路に配置される発熱体を備える。
これにより、例えば、軽負荷時のように排気ガスの温度が低く、蒸発燃料の酸化反応が起こりにくいときでも、蒸発燃料や排気ガスの温度を上げて酸化反応を促進し、排気ガスのエネルギーを高めることができる。このため、排気ガスの温度が低いときでもターボラグを低減することができる。
【００１１】
なお、内燃機関の始動時に、蒸発燃料を排気路に導入するとともに発熱体により蒸発燃料の酸化反応を促進することで、排気ガスの温度を上げて触媒の暖気時間を短縮することができる。
【００１２】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、蒸発燃料の排気路への供給をアシストするポンプを備える。
これにより、排気脈動等により排気路の圧力が燃料タンク内の圧力よりも高い正圧になったときでも、ポンプのアシストによって蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１３】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える。
これにより、例えば、吸気路への蒸発燃料のパージ頻度が高く、燃料タンクの気相部に蒸発燃料が少なくなる虞が高いときに、液相部の燃料を加熱して蒸発燃料の発生を促進することができる。このため、燃料タンクの気相部に蒸発燃料が少なくなる状態を回避して、充分に蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１４】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、蒸発燃料供給路は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、燃料タンクから蒸発燃料を排気路に供給する。
これにより、燃料タンクから排気路に向かう蒸発燃料の流路抵抗を下げることができるので、より円滑に蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１５】
〔請求項７の手段〕
請求項７の手段によれば、制御手段は、内燃機関の加速状態に応じて制御弁の動作を制御する。
これにより、加速状態に応じて、排気路への蒸発燃料の供給量を調節することができる。例えば、内燃機関のトルクや出力が小さい加速初期には、蒸発燃料供給路の開度を大きくして排気路に積極的に蒸発燃料を供給するとともに排気ガスのエネルギーを高め、内燃機関のトルクや出力の上昇を促進する。
【００１６】
そして、内燃機関のトルクや出力の上昇に応じて、蒸発燃料供給路の開度を小さくして排気路への蒸発燃料の供給量を低減する。
このように、加速状態に応じて、排気路への蒸発燃料の供給量を調節することで、ドラビリを高めることができる。
【００１７】
〔請求項８の手段〕
請求項８の手段によれば、制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて制御弁の動作を制御する。
これにより、例えば、排気ガスの温度が低く触媒の温度が低い内燃機関の始動時に、排気路に蒸発燃料を供給して排気ガスの温度を高めることができる。このため、温度の高い排気ガスを早期に触媒に通すことができるので、より早く触媒を活性化することができる。
【００１８】
〔請求項９の手段〕
請求項９の手段によれば、制御手段は、内燃機関への燃料の供給量を内燃機関の運転状態に応じて制御し、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する。
これにより、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００１９】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、排気路に空気を供給する空気供給路を備える。
これにより、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００２０】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１の手段によれば、内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型である。そして、制御手段は、内燃機関が吸気行程であり、内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関の排気バルブを蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
これにより、いわゆるスカベンジング効果により、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例１）。
【図２】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例２）。
【図３】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例３）。
【図４】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例４）。
【図５】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例５）。
【図６】（ａ）はスロットル開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）は排気ガスのエネルギーの時間推移を示すタイムチャートであり、（ｅ）は内燃機関の出力の時間推移を示すタイムチャートである（実施例６）。
【図７】（ａ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は排気ガスの温度の時間推移を示すタイムチャートである（実施例７）。
【図８】（ａ）は吸入空気の流量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）は内燃機関への燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートである（実施例８）。
【図９】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例９）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態１の内燃機関の吸排気装置は、内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、タービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を排気路に供給する蒸発燃料供給路と、所定の制御手段により動作を制御され、蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える。
【００２３】
また、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、排気路から排気ガスが蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える。
【００２４】
実施形態２の内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路の接続部とタービンとの間の排気路に配置される発熱体を備える。
実施形態３の内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、蒸発燃料の排気路への供給をアシストするポンプを備える。
実施形態４の内燃機関の吸排気装置は、燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える。
【００２５】
実施形態５の内燃機関の吸排気装置によれば、蒸発燃料供給路は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、燃料タンクから蒸発燃料を排気路に供給する。
実施形態６の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、内燃機関の加速状態に応じて制御弁の動作を制御する。
【００２６】
実施形態７の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて制御弁の動作を制御する。
実施形態８の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、内燃機関への燃料の供給量を内燃機関の運転状態に応じて制御し、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する。
【００２７】
実施形態９の内燃機関の吸排気装置は、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、排気路に空気を供給する空気供給路を備える。
実施形態１０の内燃機関の吸排気装置によれば、内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型である。そして、制御手段は、内燃機関が吸気行程であり、内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関の排気バルブを蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
【実施例】
【００２８】
〔実施例１の構成〕
実施例１の吸排気装置１の構成を、図１に基づいて説明する。
吸排気装置１は、内燃機関２に吸入空気を吸入させるとともに内燃機関２から排気ガスを排出させるものであり、例えば、図１に示すように、新気の吸入口３からエアクリーナ４やスロットル弁５を経て内燃機関２に吸入空気を導く吸気路６と、内燃機関２から触媒７およびマフラ８を経て排気口９に排気ガスを導く排気路１０と、排気ガスのエネルギーを利用して吸入空気を圧縮するとともに内燃機関２に送り込むターボチャージャー１１と、スロットル弁５等の各種機器の動作を制御する制御手段１２とを備える。
【００２９】
ここで、スロットル弁５の下流側の吸気路６には、キャニスタ１４に吸着された蒸発燃料をパージするためのパージ路１５が接続している。ここで、キャニスタ１４とは、燃料タンク１６における燃料の気化により発生した蒸発燃料を一時的に吸着して保持するものである。そして、パージ路１５には、キャニスタ１４の下流側にパージ制御弁１７が組み込まれ、制御手段１２は、パージ制御弁１７の開閉を制御することでキャニスタ１４に保持された蒸発燃料を吸気路６に吸入させて内燃機関２で燃焼させる。
【００３０】
ターボチャージャー１１は、排気ガスの熱エネルギーや運動エネルギーを回転軸１９の回転エネルギーへ変換するタービン２０と、回転軸１９から伝わる回転トルクにより吸入空気を圧縮して内燃機関２に送り込むコンプレッサー２１とを有し、排気ガスのエネルギーを利用してタービン２０の羽根車を高速回転させ、その回転トルクでコンプレッサー２１の羽根車を回転駆動することにより吸入空気を圧縮して内燃機関２に送り込む。
【００３１】
なお、コンプレッサー２１により圧縮された吸入空気は、インタークーラ２２により冷却されてからスロットル弁５を経て内燃機関２に吸入される。
また、排気路１０には、ターボチャージャー１１による吸入空気の圧送が過剰になったり、排気ガスの流速が音速に達して排気量がタービン２０で規制されたりする事態を回避するため、タービン２０を迂回する迂回路２３、および迂回路２３を開閉するウェストゲートバルブ２４が備わっている。
【００３２】
制御手段１２は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムや各種データを保存する記憶装置、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータを含むものであり、各種センサから入力される検出信号に応じて、スロットル弁５やパージ制御弁１７等の機器を制御する。
【００３３】
ここで、制御手段１２に検出信号を出力する各種センサとは、例えば、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２６、内燃機関２の回転数を検出する機関回転数センサ２７、スロットル弁５の下流側で吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２８、スロットル弁５の下流側で吸入空気の流量を検出する吸気量センサ２９、タービン２０下流側や触媒７の下流側等で排気ガスの温度を検出する排気温センサ３０、スロットル弁５の開度を検出するスロットル開度センサ３１等である。
【００３４】
なお、制御手段１２は、吸排気装置１が備える機器等の制御に合わせて、内燃機関２に燃料を供給する燃料供給装置（図示せず）が備える機器等への制御を行なっている。すなわち、制御手段１２は、内燃機関２の運転状態を示すセンサ（例えば、アクセル開度センサ２６や機関回転数センサ２７等）からの検出信号に応じて、燃料供給装置の各機器へ指令を与え、内燃機関２への燃料の供給量を制御する。
そして、吸排気装置１は、ターボチャージャー１１のターボラグを低減するため、以下のような構成を具備する。
【００３５】
すなわち、吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３と、制御弁３３よりも下流側の蒸発燃料供給路３２に配置され、排気路１０から制御弁３３に向かって排気ガスが蒸発燃料供給路３２を逆流するのを阻止する逆止弁３４とを備える。ここで、蒸発燃料供給路３２は、キャニスタ１４とパージ制御弁１７との間のパージ路１５から分岐して排気路１０に接続しており、パージ路１５とは別に蒸発燃料を処理することができる流路である。
【００３６】
〔実施例１の効果〕
実施例１の吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３とを備える。
これにより、制御弁３３を開弁させることでタービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を供給することができる。また、制御弁３３により蒸発燃料供給路３２の開度を操作することで、タービン２０の上流側の排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することができる。
【００３７】
このため、例えば、加速時のようにターボラグ発生の虞が高いときに、タービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービン２０に与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【００３８】
また、吸排気装置１は、蒸発燃料供給路３２に配置され、排気路１０から排気ガスが蒸発燃料供給路３２を逆流するのを阻止する逆止弁３４を備える。
これにより、制御弁３３の応答性が低くても排気ガスの逆流を阻止することができる。
【００３９】
〔実施例２〕
実施例２の吸排気装置１は、図２に示すように、蒸発燃料供給路３２の接続部３２ａとタービン２０との間の排気路１０に配置され制御手段１２により発熱を制御される発熱体３７を備える。
これにより、例えば、軽負荷時のように排気ガスの温度が低く、蒸発燃料の酸化反応が起こりにくいときでも、蒸発燃料や排気ガスの温度を上げて酸化反応を促進し、排気ガスのエネルギーを高めることができる。このため、排気ガスの温度が低いときでもターボラグを低減することができる。
【００４０】
なお、内燃機関２の始動時に、蒸発燃料を排気路１０に導入するとともに発熱体３７により蒸発燃料の酸化反応を促進することで、排気ガスの温度を上げて触媒７の暖気時間を短縮することができる。
なお、発熱体３７として、例えば、グロープラグを採用することができる。
【００４１】
〔実施例３〕
実施例３の吸排気装置１は、図３に示すように、蒸発燃料供給路３２に配置され、蒸発燃料の排気路１０への供給をアシストするポンプ３９を備える。また、ポンプ３９は、蒸発燃料供給路３２において、パージ路１５との分岐部１５ａと制御弁３３との間に組み込まれている。
これにより、排気脈動等により排気路１０の圧力が燃料タンク１６内の圧力よりも高い正圧になったときでも、ポンプ３９のアシストによって蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４２】
〔実施例４〕
実施例４の吸排気装置１は、図４に示すように、燃料タンク１６に貯留された燃料を加熱する加熱ヒータ４１を備える。
これにより、例えば、パージ路１５を通じて行なわれる蒸発燃料のパージ頻度が高く、燃料タンク１６の気相部に蒸発燃料が少なくなる虞が高いときに、液相部の燃料を加熱して蒸発燃料の発生を促進することができる。このため、燃料タンク１６の気相部に蒸発燃料が少なくなる状態を回避して、充分に蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４３】
〔実施例５〕
実施例５の吸排気装置１によれば、図５に示すように、蒸発燃料供給路３２は、パージ路１５から分岐するのではなく、燃料タンク１６の気相部と排気路１０とを直接的に接続する。すなわち、蒸発燃料供給路３２は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタ１４を経由することなく、燃料タンク１６から蒸発燃料を排気路１０に供給する。
これにより、燃料タンク１６から排気路１０に向かう蒸発燃料の流路抵抗を下げることができるので、より円滑に蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４４】
〔実施例６〕
実施例６の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、例えば、スロットル開度センサ３１の検出信号に応じて制御弁３３の動作を制御する。すなわち、制御手段１２は、内燃機関２の加速状態に応じて制御弁３３の動作を制御する。
これにより、加速状態に応じて、排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することができるので、例えば、内燃機関２のトルクや出力が小さい加速初期には、蒸発燃料供給路３２の開度を大きくして排気路１０に積極的に蒸発燃料を供給するとともに排気ガスのエネルギーを高め、内燃機関２のトルクや出力の上昇を促進する（図６の期間Ｌ１参照。）。
【００４５】
そして、内燃機関２のトルクや出力の上昇に応じて、蒸発燃料供給路３２の開度を小さくして排気路１０への蒸発燃料の供給量を低減する（図６の期間Ｌ２、Ｌ３参照。）。
このように、加速状態に応じて、排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することで、ドラビリを高めることができる。
【００４６】
〔実施例７〕
実施例７の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、例えば、排気温センサ３０の検出信号に応じて制御弁３３の動作を制御する。すなわち、制御手段１２は、触媒７の温度に応じて制御弁３３の動作を制御する。
例えば、排気ガスの温度が低く触媒７の温度が低い内燃機関２の始動時に、図７に示すように、制御弁３３を開弁して蒸発燃料供給路３２を開放する。これにより、内燃機関２の始動時に、排気路１０に蒸発燃料を供給して排気ガスの温度を高めることができる。このため、温度の高い排気ガスを早期に触媒７に通すことができるので、より早く触媒７を活性化することができる。
【００４７】
〔実施例８〕
実施例８の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２を通じて排気路１０に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関２への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する（図８参照。）。例えば、制御手段１２は、内燃機関２への燃料の供給量の指令値を求める際に、アクセル開度センサ２６や機関回転数センサ２７等の内燃機関２の運転状態を示すセンサの検出信号ばかりでなく、蒸発燃料供給路３２の開度や制御弁３３の開弁時間等の蒸発燃料の供給量を示すパラメータを考慮する。
【００４８】
そして、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２が開放されているときに、例えば、内燃機関２の運転状態を示すセンサの検出信号から求めた供給量の指令値を、蒸発燃料の供給量を示すパラメータに応じて低減補正する。つまり、制御手段１２は、蒸発燃料の供給量が多いと見込む場合、供給量指令値の低減幅を大きくし、蒸発燃料の供給量が少ないと見込む場合、供給量指令値の低減幅を小さくする。
これにより、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００４９】
〔実施例９〕
実施例９の吸排気装置１は、図９に示すように、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、排気路１０に空気を供給する空気供給路４３を備える。ここで、空気供給路４３は、吸気路６においてコンプレッサー２１とインタークーラとの間に接続しており、コンプレッサー２１により圧縮された空気を排気路１０に導く。また、空気供給路４３は、排気路１０において蒸発燃料供給路３２の接続部３２ａと内燃機関２との間に接続している。
【００５０】
これにより、空気供給路４３を介して吸気路６から排気路１０に空気を供給することができるので、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
なお、空気供給路４３には、制御手段１２により制御されて空気供給路４３の開度を変化させる制御弁４４が組み込まれている。
【００５１】
〔実施例１０〕
実施例１０の吸排気装置１によれば、内燃機関２は、燃料が燃焼室（図示せず）に直接供給される直噴型である。そして、制御手段１２は、内燃機関２が吸気行程であり、内燃機関２に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路３２を通じて排気路１０に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関２の排気バルブ（図示せず）を蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
【００５２】
すなわち、制御手段１２は、内燃機関２が吸気行程であるときに、吸気圧センサ２８から得られる検出信号に基づく吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高いか否か、および、蒸発燃料供給路３２が制御弁３３により開放されているか否かを判定する。そして、制御手段１２は、吸入空気の圧力が閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路３２が開放されている場合、排気バルブを開弁させる。
【００５３】
このとき、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２の開度や制御弁３３の開弁時間等の蒸発燃料の供給量を示すパラメータに応じて、排気バルブの開弁時間を設定する。つまり、制御手段１２は、蒸発燃料の供給量が多いと見込む場合、排気バルブの開弁時間を長く設定し、蒸発燃料の供給量が少ないと見込む場合、排気バルブの開弁時間を短く設定する。
これにより、いわゆるスカベンジング効果により、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００５４】
〔変形例〕
内燃機関２の吸排気装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例２〜１０に示した蒸発燃料の酸化促進策等に関し、それぞれ単独で吸排気装置１に採用してもよく、任意に選択した２つ以上の対策を吸排気装置１に採用してもよい。
また、実施例の吸排気装置１によれば、逆止弁３４は、制御弁３３よりも下流側の蒸発燃料供給路３２に配置されていたが、制御弁３３よりも上流側の蒸発燃料供給路３２に逆止弁３４を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 吸排気装置
２ 内燃機関
７ 触媒
１０ 排気路
１１ ターボチャージャー
１２ 制御手段
１４ キャニスタ
１６ 燃料タンク
２０ タービン
２１ コンプレッサー
３２ 蒸発燃料供給路
３２ａ 接続部（蒸発燃料供給路の接続部）
３３ 制御弁
３４ 逆止弁
３７ 発熱体
３９ ポンプ
４１ 加熱ヒータ（加熱手段）
４３ 空気供給路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置に関するものであり、特にターボラグの低減に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関から排気される排気ガスのエネルギーによりタービンを回転させ、その回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置が周知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ターボチャージャーでは、いわゆるターボラグの発生が課題視されている。ここで、ターボラグとは、例えば、乗員によるアクセルの踏み込みから、ターボチャージャーによる吸入空気の圧送が本格的に始まるまでの時間差として考えることができ、吸入空気の圧送が本格的に始まるまでは、内燃機関から期待するほどのトルクや出力を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−３５８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ターボチャージャーを備える内燃機関の吸排気装置において、ターボラグを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、タービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を排気路に供給する蒸発燃料供給路と、所定の制御手段により動作を制御され、蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える。
【０００７】
これにより、制御弁を開弁させることでタービン上流側の排気路に蒸発燃料を供給することができる。また、制御弁により蒸発燃料供給路の開度を操作することで、タービン上流側の排気路への蒸発燃料の供給量を調節することができる。このため、例えば、加速時のようにターボラグ発生の虞が高いときに、タービン上流側の排気路に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービンに与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【０００８】
なお、蒸発燃料は、通常、キャニスタに吸着され、キャニスタから吸気路にパージされて内燃機関で燃焼する（例えば、特許文献１参照）。これに対し、請求項１の手段では、タービン上流側の排気路に蒸発燃料を供給できるようにして、吸気路にパージされる通常の蒸発燃料の処理系とは別の処理系を構成してターボラグの低減を図るものである。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、排気路から排気ガスが蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える。
これにより、制御弁の応答性が低くても排気ガスの逆流を阻止することができる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路の接続部とタービンとの間の排気路に配置される発熱体を備える。
これにより、例えば、軽負荷時のように排気ガスの温度が低く、蒸発燃料の酸化反応が起こりにくいときでも、蒸発燃料や排気ガスの温度を上げて酸化反応を促進し、排気ガスのエネルギーを高めることができる。このため、排気ガスの温度が低いときでもターボラグを低減することができる。
【００１１】
なお、内燃機関の始動時に、蒸発燃料を排気路に導入するとともに発熱体により蒸発燃料の酸化反応を促進することで、排気ガスの温度を上げて触媒の暖気時間を短縮することができる。
【００１２】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、蒸発燃料の排気路への供給をアシストするポンプを備える。
これにより、排気脈動等により排気路の圧力が燃料タンク内の圧力よりも高い正圧になったときでも、ポンプのアシストによって蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１３】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える。
これにより、例えば、吸気路への蒸発燃料のパージ頻度が高く、燃料タンクの気相部に蒸発燃料が少なくなる虞が高いときに、液相部の燃料を加熱して蒸発燃料の発生を促進することができる。このため、燃料タンクの気相部に蒸発燃料が少なくなる状態を回避して、充分に蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１４】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、蒸発燃料供給路は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、燃料タンクから蒸発燃料を排気路に供給する。
これにより、燃料タンクから排気路に向かう蒸発燃料の流路抵抗を下げることができるので、より円滑に蒸発燃料を排気路に供給することができる。
【００１５】
〔請求項７の手段〕
請求項７の手段によれば、制御手段は、内燃機関の加速状態に応じて制御弁の動作を制御する。
これにより、加速状態に応じて、排気路への蒸発燃料の供給量を調節することができる。例えば、内燃機関のトルクや出力が小さい加速初期には、蒸発燃料供給路の開度を大きくして排気路に積極的に蒸発燃料を供給するとともに排気ガスのエネルギーを高め、内燃機関のトルクや出力の上昇を促進する。
【００１６】
そして、内燃機関のトルクや出力の上昇に応じて、蒸発燃料供給路の開度を小さくして排気路への蒸発燃料の供給量を低減する。
このように、加速状態に応じて、排気路への蒸発燃料の供給量を調節することで、ドラビリを高めることができる。
【００１７】
〔請求項８の手段〕
請求項８の手段によれば、制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて制御弁の動作を制御する。
これにより、例えば、排気ガスの温度が低く触媒の温度が低い内燃機関の始動時に、排気路に蒸発燃料を供給して排気ガスの温度を高めることができる。このため、温度の高い排気ガスを早期に触媒に通すことができるので、より早く触媒を活性化することができる。
【００１８】
〔請求項９の手段〕
請求項９の手段によれば、制御手段は、内燃機関への燃料の供給量を内燃機関の運転状態に応じて制御し、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する。
これにより、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００１９】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０の手段によれば、内燃機関の吸排気装置は、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、排気路に空気を供給する空気供給路を備える。
これにより、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００２０】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１の手段によれば、内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型である。そして、制御手段は、内燃機関が吸気行程であり、内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関の排気バルブを蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
これにより、いわゆるスカベンジング効果により、排気路で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例１）。
【図２】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例２）。
【図３】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例３）。
【図４】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例４）。
【図５】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例５）。
【図６】（ａ）はスロットル開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）は排気ガスのエネルギーの時間推移を示すタイムチャートであり、（ｅ）は内燃機関の出力の時間推移を示すタイムチャートである（実施例６）。
【図７】（ａ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は排気ガスの温度の時間推移を示すタイムチャートである（実施例７）。
【図８】（ａ）は吸入空気の流量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蒸発燃料供給路の開度の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は蒸発燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）は内燃機関への燃料の供給量の時間推移を示すタイムチャートである（実施例８）。
【図９】内燃機関の吸排気装置の構成図である（実施例９）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態１の内燃機関の吸排気装置は、内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、タービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を排気路に供給する蒸発燃料供給路と、所定の制御手段により動作を制御され、蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える。
【００２３】
また、内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、排気路から排気ガスが蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える。
【００２４】
実施形態２の内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路の接続部とタービンとの間の排気路に配置される発熱体を備える。
実施形態３の内燃機関の吸排気装置は、蒸発燃料供給路に配置され、蒸発燃料の排気路への供給をアシストするポンプを備える。
実施形態４の内燃機関の吸排気装置は、燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える。
【００２５】
実施形態５の内燃機関の吸排気装置によれば、蒸発燃料供給路は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、燃料タンクから蒸発燃料を排気路に供給する。
実施形態６の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、内燃機関の加速状態に応じて制御弁の動作を制御する。
【００２６】
実施形態７の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて制御弁の動作を制御する。
実施形態８の内燃機関の吸排気装置によれば、制御手段は、内燃機関への燃料の供給量を内燃機関の運転状態に応じて制御し、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する。
【００２７】
実施形態９の内燃機関の吸排気装置は、タービンと内燃機関との間の排気路に接続し、排気路に空気を供給する空気供給路を備える。
実施形態１０の内燃機関の吸排気装置によれば、内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型である。そして、制御手段は、内燃機関が吸気行程であり、内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路を通じて排気路に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関の排気バルブを蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
【実施例】
【００２８】
〔実施例１の構成〕
実施例１の吸排気装置１の構成を、図１に基づいて説明する。
吸排気装置１は、内燃機関２に吸入空気を吸入させるとともに内燃機関２から排気ガスを排出させるものであり、例えば、図１に示すように、新気の吸入口３からエアクリーナ４やスロットル弁５を経て内燃機関２に吸入空気を導く吸気路６と、内燃機関２から触媒７およびマフラ８を経て排気口９に排気ガスを導く排気路１０と、排気ガスのエネルギーを利用して吸入空気を圧縮するとともに内燃機関２に送り込むターボチャージャー１１と、スロットル弁５等の各種機器の動作を制御する制御手段１２とを備える。
【００２９】
ここで、スロットル弁５の下流側の吸気路６には、キャニスタ１４に吸着された蒸発燃料をパージするためのパージ路１５が接続している。ここで、キャニスタ１４とは、燃料タンク１６における燃料の気化により発生した蒸発燃料を一時的に吸着して保持するものである。そして、パージ路１５には、キャニスタ１４の下流側にパージ制御弁１７が組み込まれ、制御手段１２は、パージ制御弁１７の開閉を制御することでキャニスタ１４に保持された蒸発燃料を吸気路６に吸入させて内燃機関２で燃焼させる。
【００３０】
ターボチャージャー１１は、排気ガスの熱エネルギーや運動エネルギーを回転軸１９の回転エネルギーへ変換するタービン２０と、回転軸１９から伝わる回転トルクにより吸入空気を圧縮して内燃機関２に送り込むコンプレッサー２１とを有し、排気ガスのエネルギーを利用してタービン２０の羽根車を高速回転させ、その回転トルクでコンプレッサー２１の羽根車を回転駆動することにより吸入空気を圧縮して内燃機関２に送り込む。
【００３１】
なお、コンプレッサー２１により圧縮された吸入空気は、インタークーラ２２により冷却されてからスロットル弁５を経て内燃機関２に吸入される。
また、排気路１０には、ターボチャージャー１１による吸入空気の圧送が過剰になったり、排気ガスの流速が音速に達して排気量がタービン２０で規制されたりする事態を回避するため、タービン２０を迂回する迂回路２３、および迂回路２３を開閉するウェストゲートバルブ２４が備わっている。
【００３２】
制御手段１２は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムや各種データを保存する記憶装置、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータを含むものであり、各種センサから入力される検出信号に応じて、スロットル弁５やパージ制御弁１７等の機器を制御する。
【００３３】
ここで、制御手段１２に検出信号を出力する各種センサとは、例えば、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２６、内燃機関２の回転数を検出する機関回転数センサ２７、スロットル弁５の下流側で吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２８、スロットル弁５の下流側で吸入空気の流量を検出する吸気量センサ２９、タービン２０下流側や触媒７の下流側等で排気ガスの温度を検出する排気温センサ３０、スロットル弁５の開度を検出するスロットル開度センサ３１等である。
【００３４】
なお、制御手段１２は、吸排気装置１が備える機器等の制御に合わせて、内燃機関２に燃料を供給する燃料供給装置（図示せず）が備える機器等への制御を行なっている。すなわち、制御手段１２は、内燃機関２の運転状態を示すセンサ（例えば、アクセル開度センサ２６や機関回転数センサ２７等）からの検出信号に応じて、燃料供給装置の各機器へ指令を与え、内燃機関２への燃料の供給量を制御する。
そして、吸排気装置１は、ターボチャージャー１１のターボラグを低減するため、以下のような構成を具備する。
【００３５】
すなわち、吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３と、制御弁３３よりも下流側の蒸発燃料供給路３２に配置され、排気路１０から制御弁３３に向かって排気ガスが蒸発燃料供給路３２を逆流するのを阻止する逆止弁３４とを備える。ここで、蒸発燃料供給路３２は、キャニスタ１４とパージ制御弁１７との間のパージ路１５から分岐して排気路１０に接続しており、パージ路１５とは別に蒸発燃料を処理することができる流路である。
【００３６】
〔実施例１の効果〕
実施例１の吸排気装置１は、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、蒸発燃料を排気路１０に供給する蒸発燃料供給路３２と、制御手段１２により動作を制御され、蒸発燃料供給路３２の開度を変化させる制御弁３３とを備える。
これにより、制御弁３３を開弁させることでタービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を供給することができる。また、制御弁３３により蒸発燃料供給路３２の開度を操作することで、タービン２０の上流側の排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することができる。
【００３７】
このため、例えば、加速時のようにターボラグ発生の虞が高いときに、タービン２０の上流側の排気路１０に蒸発燃料を積極的に供給して排気ガス中で蒸発燃料を酸化することで、排気ガスのエネルギーを高めることができる。この結果、排気ガスからタービン２０に与えるエネルギーを早期に高めることができるので、ターボラグを低減することができる。
【００３８】
また、吸排気装置１は、蒸発燃料供給路３２に配置され、排気路１０から排気ガスが蒸発燃料供給路３２を逆流するのを阻止する逆止弁３４を備える。
これにより、制御弁３３の応答性が低くても排気ガスの逆流を阻止することができる。
【００３９】
〔実施例２〕
実施例２の吸排気装置１は、図２に示すように、蒸発燃料供給路３２の接続部３２ａとタービン２０との間の排気路１０に配置され制御手段１２により発熱を制御される発熱体３７を備える。
これにより、例えば、軽負荷時のように排気ガスの温度が低く、蒸発燃料の酸化反応が起こりにくいときでも、蒸発燃料や排気ガスの温度を上げて酸化反応を促進し、排気ガスのエネルギーを高めることができる。このため、排気ガスの温度が低いときでもターボラグを低減することができる。
【００４０】
なお、内燃機関２の始動時に、蒸発燃料を排気路１０に導入するとともに発熱体３７により蒸発燃料の酸化反応を促進することで、排気ガスの温度を上げて触媒７の暖気時間を短縮することができる。
なお、発熱体３７として、例えば、グロープラグを採用することができる。
【００４１】
〔実施例３〕
実施例３の吸排気装置１は、図３に示すように、蒸発燃料供給路３２に配置され、蒸発燃料の排気路１０への供給をアシストするポンプ３９を備える。また、ポンプ３９は、蒸発燃料供給路３２において、パージ路１５との分岐部１５ａと制御弁３３との間に組み込まれている。
これにより、排気脈動等により排気路１０の圧力が燃料タンク１６内の圧力よりも高い正圧になったときでも、ポンプ３９のアシストによって蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４２】
〔実施例４〕
実施例４の吸排気装置１は、図４に示すように、燃料タンク１６に貯留された燃料を加熱する加熱ヒータ４１を備える。
これにより、例えば、パージ路１５を通じて行なわれる蒸発燃料のパージ頻度が高く、燃料タンク１６の気相部に蒸発燃料が少なくなる虞が高いときに、液相部の燃料を加熱して蒸発燃料の発生を促進することができる。このため、燃料タンク１６の気相部に蒸発燃料が少なくなる状態を回避して、充分に蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４３】
〔実施例５〕
実施例５の吸排気装置１によれば、図５に示すように、蒸発燃料供給路３２は、パージ路１５から分岐するのではなく、燃料タンク１６の気相部と排気路１０とを直接的に接続する。すなわち、蒸発燃料供給路３２は、蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタ１４を経由することなく、燃料タンク１６から蒸発燃料を排気路１０に供給する。
これにより、燃料タンク１６から排気路１０に向かう蒸発燃料の流路抵抗を下げることができるので、より円滑に蒸発燃料を排気路１０に供給することができる。
【００４４】
〔実施例６〕
実施例６の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、例えば、スロットル開度センサ３１の検出信号に応じて制御弁３３の動作を制御する。すなわち、制御手段１２は、内燃機関２の加速状態に応じて制御弁３３の動作を制御する。
これにより、加速状態に応じて、排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することができるので、例えば、内燃機関２のトルクや出力が小さい加速初期には、蒸発燃料供給路３２の開度を大きくして排気路１０に積極的に蒸発燃料を供給するとともに排気ガスのエネルギーを高め、内燃機関２のトルクや出力の上昇を促進する（図６の期間Ｌ１参照。）。
【００４５】
そして、内燃機関２のトルクや出力の上昇に応じて、蒸発燃料供給路３２の開度を小さくして排気路１０への蒸発燃料の供給量を低減する（図６の期間Ｌ２、Ｌ３参照。）。
このように、加速状態に応じて、排気路１０への蒸発燃料の供給量を調節することで、ドラビリを高めることができる。
【００４６】
〔実施例７〕
実施例７の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、例えば、排気温センサ３０の検出信号に応じて制御弁３３の動作を制御する。すなわち、制御手段１２は、触媒７の温度に応じて制御弁３３の動作を制御する。
例えば、排気ガスの温度が低く触媒７の温度が低い内燃機関２の始動時に、図７に示すように、制御弁３３を開弁して蒸発燃料供給路３２を開放する。これにより、内燃機関２の始動時に、排気路１０に蒸発燃料を供給して排気ガスの温度を高めることができる。このため、温度の高い排気ガスを早期に触媒７に通すことができるので、より早く触媒７を活性化することができる。
【００４７】
〔実施例８〕
実施例８の吸排気装置１によれば、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２を通じて排気路１０に蒸発燃料を供給しているときには、内燃機関２への燃料の供給量を蒸発燃料の供給量に応じて低減する（図８参照。）。例えば、制御手段１２は、内燃機関２への燃料の供給量の指令値を求める際に、アクセル開度センサ２６や機関回転数センサ２７等の内燃機関２の運転状態を示すセンサの検出信号ばかりでなく、蒸発燃料供給路３２の開度や制御弁３３の開弁時間等の蒸発燃料の供給量を示すパラメータを考慮する。
【００４８】
そして、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２が開放されているときに、例えば、内燃機関２の運転状態を示すセンサの検出信号から求めた供給量の指令値を、蒸発燃料の供給量を示すパラメータに応じて低減補正する。つまり、制御手段１２は、蒸発燃料の供給量が多いと見込む場合、供給量指令値の低減幅を大きくし、蒸発燃料の供給量が少ないと見込む場合、供給量指令値の低減幅を小さくする。
これにより、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００４９】
〔実施例９〕
実施例９の吸排気装置１は、図９に示すように、タービン２０と内燃機関２との間の排気路１０に接続し、排気路１０に空気を供給する空気供給路４３を備える。ここで、空気供給路４３は、吸気路６においてコンプレッサー２１とインタークーラとの間に接続しており、コンプレッサー２１により圧縮された空気を排気路１０に導く。また、空気供給路４３は、排気路１０において蒸発燃料供給路３２の接続部３２ａと内燃機関２との間に接続している。
【００５０】
これにより、空気供給路４３を介して吸気路６から排気路１０に空気を供給することができるので、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
なお、空気供給路４３には、制御手段１２により制御されて空気供給路４３の開度を変化させる制御弁４４が組み込まれている。
【００５１】
〔実施例１０〕
実施例１０の吸排気装置１によれば、内燃機関２は、燃料が燃焼室（図示せず）に直接供給される直噴型である。そして、制御手段１２は、内燃機関２が吸気行程であり、内燃機関２に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路３２を通じて排気路１０に蒸発燃料を供給しているときに、内燃機関２の排気バルブ（図示せず）を蒸発燃料の供給量に応じて開弁させる。
【００５２】
すなわち、制御手段１２は、内燃機関２が吸気行程であるときに、吸気圧センサ２８から得られる検出信号に基づく吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高いか否か、および、蒸発燃料供給路３２が制御弁３３により開放されているか否かを判定する。そして、制御手段１２は、吸入空気の圧力が閾値よりも高く、かつ、蒸発燃料供給路３２が開放されている場合、排気バルブを開弁させる。
【００５３】
このとき、制御手段１２は、蒸発燃料供給路３２の開度や制御弁３３の開弁時間等の蒸発燃料の供給量を示すパラメータに応じて、排気バルブの開弁時間を設定する。つまり、制御手段１２は、蒸発燃料の供給量が多いと見込む場合、排気バルブの開弁時間を長く設定し、蒸発燃料の供給量が少ないと見込む場合、排気バルブの開弁時間を短く設定する。
これにより、いわゆるスカベンジング効果により、排気路１０で蒸発燃料を酸化するための酸素を確保することができる。
【００５４】
〔変形例〕
内燃機関２の吸排気装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例２〜１０に示した蒸発燃料の酸化促進策等に関し、それぞれ単独で吸排気装置１に採用してもよく、任意に選択した２つ以上の対策を吸排気装置１に採用してもよい。
また、実施例の吸排気装置１によれば、逆止弁３４は、制御弁３３よりも下流側の蒸発燃料供給路３２に配置されていたが、制御弁３３よりも上流側の蒸発燃料供給路３２に逆止弁３４を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 吸排気装置
２ 内燃機関
７ 触媒
１０ 排気路
１１ ターボチャージャー
１２ 制御手段
１４ キャニスタ
１６ 燃料タンク
２０ タービン
２１ コンプレッサー
３２ 蒸発燃料供給路
３２ａ 接続部（蒸発燃料供給路の接続部）
３３ 制御弁
３４ 逆止弁
３７ 発熱体
３９ ポンプ
４１ 加熱ヒータ（加熱手段）
４３ 空気供給路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、このタービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を前記内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、
前記タービンと前記内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を前記排気路に供給する蒸発燃料供給路と、
所定の制御手段により動作を制御され、前記蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路に配置され、前記排気路から排気ガスが前記蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路の接続部と前記タービンとの間の前記排気路に配置される発熱体を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路に配置され、前記蒸発燃料の前記排気路への供給をアシストするポンプを備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路は、前記蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、前記燃料タンクから前記蒸発燃料を前記排気路に供給することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関の加速状態に応じて前記制御弁の動作を制御することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて前記制御弁の動作を制御することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関への燃料の供給量を前記内燃機関の運転状態に応じて制御し、前記蒸発燃料供給路を通じて前記排気路に前記蒸発燃料を供給しているときには、前記内燃機関への燃料の供給量を前記蒸発燃料の供給量に応じて低減することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記タービンと前記内燃機関との間の前記排気路に接続し、前記排気路に空気を供給する空気供給路を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型であり、
前記制御手段は、前記内燃機関が吸気行程であり、前記内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、前記蒸発燃料供給路を通じて前記排気路に前記蒸発燃料を供給しているときに、前記内燃機関の排気バルブを前記蒸発燃料の供給量に応じて開弁させることを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項１】
内燃機関から排気される排気ガスによりタービンを回転させるとともに、このタービンの回転トルクによりコンプレッサーを回転駆動することで、吸入空気を前記内燃機関へ圧送するターボチャージャーと、
前記タービンと前記内燃機関との間の排気路に接続し、燃料タンクにおける燃料の気化により発生した蒸発燃料を前記排気路に供給する蒸発燃料供給路と、
所定の制御手段により動作を制御され、前記蒸発燃料供給路の開度を変化させる制御弁とを備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路に配置され、前記排気路から排気ガスが前記蒸発燃料供給路を逆流するのを阻止する逆止弁を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路の接続部と前記タービンとの間の前記排気路に配置される発熱体を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路に配置され、前記蒸発燃料の前記排気路への供給をアシストするポンプを備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記燃料タンクに貯留された燃料を加熱する加熱手段を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記蒸発燃料供給路は、前記蒸発燃料を一時的に吸着して保持するキャニスタを経由することなく、前記燃料タンクから前記蒸発燃料を前記排気路に供給することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関の加速状態に応じて前記制御弁の動作を制御することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、排気ガスを浄化する触媒の温度に応じて前記制御弁の動作を制御することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関への燃料の供給量を前記内燃機関の運転状態に応じて制御し、前記蒸発燃料供給路を通じて前記排気路に前記蒸発燃料を供給しているときには、前記内燃機関への燃料の供給量を前記蒸発燃料の供給量に応じて低減することを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記タービンと前記内燃機関との間の前記排気路に接続し、前記排気路に空気を供給する空気供給路を備える内燃機関の吸排気装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０の内のいずれか１つに記載の内燃機関の吸排気装置において、
前記内燃機関は、燃料が燃焼室に直接供給される直噴型であり、
前記制御手段は、前記内燃機関が吸気行程であり、前記内燃機関に吸入される直前の吸入空気の圧力が所定の閾値よりも高く、かつ、前記蒸発燃料供給路を通じて前記排気路に前記蒸発燃料を供給しているときに、前記内燃機関の排気バルブを前記蒸発燃料の供給量に応じて開弁させることを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７２９２（Ｐ２０１３−７２９２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９０７４（Ｐ２０１１−１３９０７４）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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