CN102913308A - 空燃比控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种简便且可靠性高的空燃比控制装置。空燃比控制装置(1)改变在内燃机(2)中从汽化器(4)的上游侧经由旁通通道(8)导入到催化装置(7)的上游侧的二次空气的量，由此控制流入催化装置(7)的排气的空燃比。空燃比控制装置(1)构成为在一个框体内收纳有用于开闭旁通通道(8)的电磁阀(9)、以及控制基板(11)，控制基板(11)控制电磁阀(9)的打开期间在预定期间中所占的比率，由此进行所述空燃比的控制。

Description

空燃比控制装置

技术领域

本发明涉及控制内燃机的排气的空燃比的空燃比控制装置。

背景技术

过去，采用催化装置来净化内燃机的排气。并且，为了促进排气在催化装置中的完全燃烧，将提供给内燃机的空气的一部分作为二次空气导入到流入催化装置的排气中。此时，为了使催化装置有效地发挥作用，需要使流入催化装置的排气的空燃比极力接近使氧气和燃料没有过量也没有不足地进行反应的理论空燃比。

为了实现这种空燃比，例如专利文献1记载了这样的空燃比控制装置：其改变导入排气系统并将进入催化装置的二次空气的量，由此使流入催化装置的排气的空燃比极力接近理论空燃比。

该空燃比控制装置具有设于二次空气通道中的簧片阀和设于簧片阀的下游侧的电磁阀。并且，利用多谐振荡器使电磁阀开闭，同时借助排气压力使簧片阀开闭，从而将二次空气导入排气通道中。此时，通过使电磁阀适当开闭，使流入催化装置的排气的空燃比极力接近理论空燃比，同时使净化率相对于空燃比的变化特性变平缓，从而能够高效率地进行排气净化(该文献第2页左下栏第4行～右下栏第3行)。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开昭58-8220号公报

近年来，在二轮车的领域中，针对能够容易地在已有的汽化器系统中安装的二次空气供给装置的需求高涨。并且，在将如上所述的空燃比控制装置应用于车辆的情况下，需要考虑由于在内燃机中产生的热量对空燃比控制装置的影响而造成的耐久性的劣化、和由于振动而可能产生的问题。另外，为了抑制成本并扩大市场，需要有低价且简易的空燃比控制装置。

发明内容

本发明正是鉴于这种现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种简便且可靠性高的空燃比控制装置。

第一发明的空燃比控制装置改变在内燃机中从节流阀的上游侧经由旁通通道导入到催化装置的上游侧的二次空气的量，由此控制流入该催化装置的排气的空燃比，其特征在于，所述空燃比控制装置在一个框体内收纳有：用于开闭所述旁通通道的电动阀；以及控制基板，所述控制基板控制所述电动阀的关闭期间在预定期间中所占的比率，由此进行所述空燃比的控制。

在这种结构中，电动阀进行开闭，通过控制电动阀的打开期间在预定期间中所占的比率即占空比，调整二次空气的量，将流入催化装置的排气的空燃比维持在理论空燃比的附近。由此，促进催化装置对排气的净化作用。此时，利用导入到排气中的二次空气使排气冷却，因而能够长期维持催化装置的三元催化器的净化能力。

并且，由于将电动阀和控制基板收纳在一个框体内，因而在内燃机中产生的热量被框体阻挡，能够保护容易受到热量影响的控制基板不受热。并且，控制基板和电动阀在框体内采用电气连接，因而容易进行连接用的布线，也削减了布线成本。并且，能够防止布线由于车辆的热量和振动等而脱落和断线从而产生故障。因此，能够长期维持良好的性能。另外，也容易进行装置的布局和维护。因此，根据本发明，能够提供简便且可靠性高的空燃比控制装置。

第二发明的空燃比控制装置是根据第一发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述空燃比控制装置具有：管路，其构成所述旁通通道的一部分；簧片阀，其设于该管路中；以及耦合器，其向所述控制基板进行供电，所述电动阀具有用于开闭所述管路的阀体、和驱动该阀体的驱动部，在所述框体的一侧收纳有所述控制基板及驱动部，并且设有所述耦合器，在所述框体的另一侧收纳有所述管路和簧片阀。

根据这种结构，能够将构成旁通通道的一部分的管路与旁通通道的其他部分连接，并且经由耦合器进行电气连接，从而将空燃比控制装置简便地固定在安装了内燃机的车体的任意位置。因此，在各种车体上，都能够容易地将可靠性高的空燃比控制装置安装在最佳位置。并且，能够提高空燃比控制装置的维护性能，长期地维持高可靠性，而且促进紧凑化。

并且，先在框体的一侧收纳控制基板和驱动部，并在框体的另一侧收纳簧片阀，然后将该框体的一侧和另一侧接合，由此能够容易地组装空燃比控制装置。并且，簧片阀自身根据基于进气压力而变动的管路内的压力来开闭管路，同时供给二次空气，因而能够将催化装置的净化性能维持在良好的状态。

第三发明的空燃比控制装置是根据第二发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述空燃比控制装置具有进气压力传感器，该进气压力传感器检测所述内燃机的进气压力，以便在所述控制基板对空燃比的控制中使用，所述进气压力传感器被收纳于所述框体的一侧。

根据这种结构，能够在装置的框体内进行进气压力传感器与控制基板的连接，因而能够利用较短的布线连接。因此，能够降低成本。并且，由于不需要将布线引到装置的外部，因而能够避免布线由于装置外部的车辆的热量和振动等而脱落或断线而发生故障，能够长期维持装置的性能。并且，能够提高装置的布局性能和维护的简便性。

第四发明的空燃比控制装置是根据第三发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述框体的一侧和另一侧由相互紧固的不同部件构成。因此，能够容易地变更用于构成所述旁通通道的一部分的管路的入口及出口的朝向。因此，通过使管路的入口及出口的朝向适用于各种车型，能够将装置的性能维持在良好的状态。在这种情况下，能够容易地将装置安装在车体上，因而维护性能良好。

第五发明的空燃比控制装置是根据第四发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述电动阀是具有受磁力驱动的可动铁芯、和安装于该可动铁芯上的所述阀体的电磁阀，所述可动铁芯经由对所述阀体具有调心作用的调心部来按压该阀体的基端，由此驱动该阀体，在所述阀体的前端部设有防振用的罩。

根据这种结构，在将所述框体的一侧和另一侧进行紧固时，调心部和防振部件吸收框体的一侧和另一侧的尺寸的偏差，因而能够简单地进行紧固。并且，在阀体打开和关闭时，都能够避免异常声音的产生和因阀体的开闭而形成的冲击，而且能够没有妨碍地实现阀体的开闭功能，因而能够将装置的性能维持在良好的状态。

第六发明的空燃比控制装置是根据第五发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述电磁阀是在不通电时为打开状态的常开型的电磁阀，所述控制基板在进行所述电磁阀的控制时，在所述内燃机被施加了高负载时，进行使该电磁阀的关闭期间在所述预定期间中所占的比率下降或者为零的控制。

根据这种结构，在内燃机处于的发热大的高负载状态时，降低电磁阀的关闭期间在预定期间中所占的比率即占空比，或者使占空比为零，因而能够降低电磁阀的驱动部的发热量，抑制热量对该驱动部和控制基板、进气压力传感器等的影响。因此，能够将装置的性能维持在良好的状态。

第七发明的空燃比控制装置是根据第六发明所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述控制基板根据来自所述进气压力传感器的检测信号求出所述内燃机的转速，并根据该转速进行所述电动阀对所述旁通通道的开闭控制。

根据这种结构，通过进气压力传感器得到与进气压力的脉动对应的内燃机的转速，因而不需要用于检测转速的其它传感器，能够实现成本削减。并且，由于不会产生该其它传感器的故障和起因于其布线的问题，因而能够长期地将装置的性能维持在良好的状态。并且，由于不需要该其它传感器，因而能够进一步提高布局性能和维护性能。

附图说明

图1是例示设有本发明的一个实施例的空燃比控制装置的内燃机的主要部分的框图。

图2是图1中的空燃比控制装置的主视图。

图3是图1中的空燃比控制装置的侧视图。

图4是沿图2中的IV-IV线的剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施例进行说明。图1是例示设有本发明的一个实施例的空燃比控制装置的内燃机的主要部分的框图。

如图1所示，在设有空燃比控制装置1的内燃机2的进气路径3中设有汽化器4及其上游侧的空气净化盒5，汽化器4具有用于开闭进气路径3的节流阀，在排气路径6中设有催化装置7。并且，在空气净化盒5与催化装置7前侧的排气路径6部分之间设有旁通通道8，用于向流入催化装置7的排气中导入二次空气。

空燃比控制装置1设置在旁通通道8中，通过改变由旁通通道8导入到排气中的二次空气的量，控制流入催化装置7的排气的空燃比。作为实现这种控制的结构，空燃比控制装置1具有：电磁阀9，其作为用于开闭旁通通道8的电动阀；进气压力传感器10，其检测内燃机2的进气压力；控制基板11，其根据进气压力传感器10的输出来控制电磁阀9；以及簧片阀12，其位于旁通通道8中的电磁阀9的下游侧。

电磁阀9是在不通电时为打开状态的类型的电磁阀。按照固定的周期进行将电磁阀9的一个打开期间及紧接着的一个关闭期间作为一个周期进行开闭的开闭控制，改变一个周期中的关闭期间的比率即占空比，由此进行控制基板11对电磁阀9的控制。由此，被导入排气路径6中的二次空气的量根据占空比而变化，从而控制空燃比。

簧片阀12根据内燃机2的排气压力，例如与排气的脉动同步地进行开闭。通过该簧片阀12的开闭动作和上述电磁阀9的占空比控制，能够提高催化装置7的排气净化性能。

电磁阀9的占空比控制是根据施加给内燃机2的负载而进行的。该负载能够根据进气压力或者内燃机2的转速确定，或者根据进气压力及内燃机2的转速确定。其中，在进气压力较大时，节流阀打开，负载增大，转速也提高。并且，进气压力根据内燃机2的旋转而变化。

例如，假设内燃机2是单缸发动机，则进气压力在一个周期中取一次最小值。即，进气压力的最小值之间的时间间隔对应于内燃机2的转速。因此，控制基板11能够根据进气压力传感器10的输出来获得内燃机2的转速，并确定内燃机2的负载。

图2是空燃比控制装置1的主视图，图3是侧视图，图4是沿图2中的IV-IV线的剖视图。如图2～图4所示，空燃比控制装置1的框体由作为框体的一侧的框体部分A和作为另一侧的框体部分B构成，通过支架15安装在二轮车的框架16上。框体部分A和框体部分B通过利用螺钉17将设置在各自的接合部的螺钉止动部紧固在支架15上，由此相互接合。由此，支架15也被固定于框体部分A和框体部分B上。

电磁阀9跨设在框体部分A和框体部分B上。在框体部分A的与电磁阀9相反侧的部分中，设有收纳控制基板11和进气压力传感器10的基板收纳部18。控制基板11被配置为使基板面与电磁阀9的驱动方向平行，以便极力避免来自电磁阀9的热量的影响。

在基板收纳部18设有控制基板11、电磁阀9以及对进气压力传感器10供电用的耦合器19。并且，在框体部分B内设有构成旁通通道8的一部分的管路20。簧片阀12设于管路20中的电磁阀9的下游侧，以使空燃比控制装置1不受来自内燃机2的排气热量的影响。

电磁阀9具有：线圈21，其由控制基板11控制施加电流；定子22，其在线圈21通电时被励磁；可动铁芯23，其被处于励磁状态的定子22吸引；提升阀24，其由可动铁芯23驱动；以及弹簧25，其向可动铁芯23的方向对提升阀24施力。在线圈21通电时，可动铁芯23被定子22吸引到提升阀24一侧。

提升阀24具有：圆盘状的前端部27，其具有能够堵塞住设置在管路20中的阀座26的直径；棒状的杆部28，其从前端部27的中心向上方的基端方向延伸。在可动铁芯23的提升阀24一侧的端部设有内圆锥台形状的调心部29。

在线圈21通电时，可动铁芯23被定子22吸引，因而经过调心部29抵抗弹簧25的施力而按压杆部28的基端(上端)。此时，调心部29发挥调心作用，并且被按压的提升阀24堵塞住阀座26。在线圈21不通电时，可动铁芯23及提升阀24借助弹簧25返回到原来的上方位置。

在定子22的吸引可动铁芯23的部分设有作为贯通该部分的贯通孔的圆筒状的引导面。在驱动提升阀24时，该引导面沿驱动方向引导提升阀24的杆部28。电磁阀9对提升阀24的驱动范围由定子22的下端面和阀座26决定。

在提升阀24的前端部27设有防振用的罩30。由此，在提升阀24打开及关闭时，能够避免异常声音的产生和因提升阀24的开闭而形成的冲击。并且，在进行框体部分A与框体部分B的紧固时产生的误差也被罩30吸收。

在框体部分A收纳有驱动提升阀24的驱动部。该驱动部由上述的线圈21、可动铁芯23、定子22等构成。提升阀24的杆部28基本都位于框体部分A内。前端部27位于与框体部分B的管路20内的阀座26相对应的位置。弹簧25配置于与前端部27相对的框体部分B的空间内。该空间为圆筒状，构成管路20的一部分。该圆筒状空间的上端的周围形成为提升阀24的圆环状的阀座26。

如图2及图3所示，在配置有弹簧25的空间的下部设有作为进入管路20的入口的导入管31。管路20的上游侧的旁通通道8部分与导入管31连接。另一方面，在与簧片阀12的下游侧相邻的管路20部分设有作为管路20的出口的送出管32。管路20的下游侧的旁通通道8部分与送出管32连接。

因此，二次空气从导入管31流入空燃比控制装置1内的管路20，并通过配置有弹簧25的空间，再通过提升阀24的前端部27与阀座26之间，经由簧片阀12从送出管32流出。在此期间，二次空气受到电磁阀9及簧片阀12的流量限制。

支架15具有平板状部分33和用于安装到二轮车的框架16上的安装部34，在空燃比控制装置1通过支架15被安装在二轮车上时，平板状部分33覆盖框体部分A的内燃机2一侧的侧面。在将空燃比控制装置1安装在二轮车的框架16上时，平板状部分33位于二轮车的内燃机2和框体部分A之间，作为使来自内燃机2的热量散发的散热部件发挥作用。

在框体部分A的基板收纳部18与收纳电磁阀9的驱动部的部分之间具有空隙35。并且，在框体部分A的基板收纳部18与框体部分B的收纳簧片阀12的部分之间，具有与大气连通的连通空间36。空隙35通过连通空间36与大气连通。由此，来自线圈21的热量被散发到大气中，能够避免热量对控制基板11的不良影响。

在基板收纳部18的与耦合器19相反侧的侧面，设有用于向进气压力传感器10导入进气压力的进气压力检测路径37。进气压力检测路径37与汽化器4的用于开闭进气路径3的节流阀的下游侧连接，向进气压力传感器10提供进气压力。

在这种结构中，在内燃机2启动，经由旁通通道8的二次空气的供给开始，空燃比控制装置1通电后，控制基板11的控制电路根据进气压力传感器10的输出而开始对电磁阀9的控制。

该控制是根据通过进气压力传感器10得到的进气压力或内燃机2的转速、或者根据进气压力和内燃机2的转速而确定的负载来进行的。即，控制基板11的控制电路进行电磁阀9的占空比控制，使得在内燃机2的负载高时，电磁阀9的关闭期间在预定期间中所占的比率即占空比减小或者为零。因为在高负载时二次空气不足，需要增大二次空气的量。

由此，高负载时排气的空燃比向过浓方向的趋势得到抑制，维持为极力接近理论空燃比的值。此时，由于占空比减小或者为零，因而电磁阀9的通电时间缩短或者为零。因此，来自电磁阀9的驱动部的发热得到抑制。

并且，在内燃机2处于空转状态时，控制基板11的控制电路将占空比设为零，使电磁阀9处于打开状态。因为在空转时很难产生NOX(氧化氮)，考虑到CO的产生，优选增多二次空气的量。因此，在空转时能够抑制对电磁阀9的供电，极力避免电池耗尽电量等问题的产生。

并且，虽然内燃机2发热，但是来自内燃机2的热量被内燃机2与框体部分A之间的支架15部分所吸收，并从支架15在二轮车上的安装部分向二轮车的框架散发。并且，虽然电磁阀9的驱动部也发热，但是该热量从与基板收纳部18相邻的空隙35经由连通空间36散发到大气中，因而不会对基板收纳部18内的控制基板11产生影响。

根据以上所述的本实施例，由于将电磁阀9和控制基板11收纳在一个框体内，因而能够在框体内进行控制基板11与电磁阀9的连接。因此，能够削减连接用的布线成本，防止布线由于车辆的发热和振动等脱落或断线而引起的故障，能够长期地维持良好的性能。另外，能够容易地实现空燃比控制装置1的布局和维护。

并且，控制基板11被配置为基板面与电磁阀9的驱动方向即线圈21平行，因而能够极力避免来自电磁阀9的热量的影响。

并且，由于在框体部分A中收纳控制基板11和电磁阀9的驱动部，并且设置耦合器19，在框体部分B收纳管路20和簧片阀12，因而能够简便地将空燃比控制装置1固定在安装了内燃机2的车体的任意位置。此外，也可以是，构成旁通通道8的一部分的管路20经由导入管31和送出管32与旁通通道8的其他部分连接，并经由耦合器19进行电气连接，从而将空燃比控制装置1固定在车体的框架等上。

因此，能够简便地将可靠性高的空燃比控制装置1安装在各种车体的最佳位置。并且，能够提高空燃比控制装置1的维护性能，长期地维持高可靠性，而且促进紧凑化。

并且，通过在框体部分A收纳控制基板11和电磁阀9的驱动部，在框体部分B收纳簧片阀12，然后将框体部分A和框体部分B接合，能够容易地组装空燃比控制装置1。并且，簧片阀12自身根据基于进气压力而变化的管路20内的压力来开闭管路20，同时供给二次空气，因而能够将催化装置7的净化性能维持在良好的状态。

并且，在安装了利用汽化器的内燃机的车体中，能够在车体的任意位置安装空燃比控制装置1。因此，通过在不破坏车体的设计的位置安装空燃比控制装置1，能够将车体的设计维持在良好的状态。

并且，由于将进气压力传感器10收纳在框体部分A，因而能够在空燃比控制装置1的框体内进行进气压力传感器10与控制基板11的连接，且能够利用较短的布线进行连接。因此，能够降低成本。并且，由于不需要将布线引到空燃比控制装置1的外部，因而能够避免布线由于装置外部的车辆的热和振动等而脱落或断线等故障，能够长期维持空燃比控制装置1的性能。并且，能够进一步提高空燃比控制装置1的布局性能和维护的简便性。

并且，由于利用相互紧固的不同部件构成框体部分A和框体部分B，因而能够容易地变更用于构成旁通通道8的一部分的管路20的导入管31及送出管32的朝向。因此，通过使导入管31及送出管32的朝向适用于各种车型，能够将空燃比控制装置1的性能维持在良好的状态。此时，能够容易地将空燃比控制装置1安装在车体上，因而维护性能良好。

并且，由于利用电磁阀9的可动铁芯23经由调心部29按压提升阀24的杆部28的基端，由此驱动提升阀24，并且在提升阀24的前端部27设置防振用的罩30，因而在紧固框体部分A和框体部分B时，调心部29和防振用的罩30能够吸收框体部分A和框体部分B的尺寸的偏差，因而能够简便地紧固框体部分A和框体部分B。并且，在提升阀24打开及关闭时，都能够避免异常声音的产生和因提升阀24的开闭而形成的冲击，而且能够没有妨碍地实现提升阀24的开闭功能，因而能够将空燃比控制装置1的性能维持在良好的状态。

并且，电磁阀9采用在不通电时为打开状态的类型的电磁阀，在内燃机2为高负载时，控制基板11进行使占空比下降或者为零的控制。具体地讲，在根据预定的转速或者进气压力而检测到高负载时，使占空比缓慢或者立即下降，或者使占空比立即为0％。因此，能够降低电磁阀9的驱动部的发热量，抑制热量对该驱动部和控制基板11、进气压力传感器10等的影响。因此，能够将空燃比控制装置1的性能维持在良好的状态。

并且，由于根据来自进气压力传感器10的检测信号取得内燃机2的转速，并通过电磁阀9对旁通通道8进行开闭控制，因而能够降低成本。并且，不需要用于检测内燃机2的转速的其它传感器，不会产生该传感器的故障和起因于其布线的问题，因而能够长期地将空燃比控制装置1的性能维持在良好的状态。并且，能够进一步提高布局性能和维护性能。

附图标记说明

1空燃比控制装置；2内燃机；3进气路径；4汽化器；7催化装置；8旁通通道；9电磁阀；10进气压力传感器；11控制基板；12簧片阀；19耦合器；20管路；23可动铁芯；24提升阀；27前端部；29调心部；30罩；A、B框体部分。

Claims (3)

1.一种空燃比控制装置，其改变在内燃机中从节流阀的上游侧经由旁通通道导入到催化装置的上游侧的二次空气的量，由此控制流入该催化装置的排气的空燃比，其特征在于，

所述空燃比控制装置在一个框体内收纳有：用于开闭所述旁通通道的电动阀；以及控制基板，所述控制基板控制所述电动阀关闭的关闭期间在预定期间中所占的比率，由此进行所述空燃比的控制。

2.根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述电磁阀是在不通电时为打开状态的类型的电磁阀，

所述控制基板在进行所述电磁阀的控制时，在所述内燃机被施加了高负载时，进行使该电磁阀的关闭期间在预定期间中所占的比率下降或者为零的控制。

3.根据权利要求2所述的空燃比控制装置，其特征在于，所述空燃比控制装置具有：

管路，其构成所述旁通通道的一部分；

簧片阀，其设于所述该管路中；以及

耦合器，其向所述控制基板进行供电，

所述电动阀具有用于开闭所述管路的阀体、和驱动该阀体的驱动部，

在所述框体的一侧收纳有所述控制基板及驱动部，并且设有所述耦合器，

在所述框体的另一侧收纳有所述管路和簧片阀，

在所述电动阀的下游侧设置有根据所述内燃机的排气压力而开闭的簧片阀。

Images