JP2004332580A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004332580A JP2004332580A JP2003126459A JP2003126459A JP2004332580A JP 2004332580 A JP2004332580 A JP 2004332580A JP 2003126459 A JP2003126459 A JP 2003126459A JP 2003126459 A JP2003126459 A JP 2003126459A JP 2004332580 A JP2004332580 A JP 2004332580A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- control
- exhaust gas
- exhaust
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
【課題】装置の構成を簡素化するとともに、小型かつ低コストで、排気ガスの浄化効率を向上させる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】排気ガス浄化装置30は、2次空気を供給する第1配管路48および排気ガスを再循環させる第2配管路50を備え、第1および第2配管路48、50の途上に制御用バルブ機構34が配設される。第1配管路48および第2配管路50には、2次空気の流通方向および排気ガスの流通方向に対応させて互いに逆向きに配置される第1リード弁66および第2リード弁68がそれぞれ設けられ、第1および第2リード弁66、68は、制御用バルブ機構34よりエンジンの排気系側に配置され、制御用バルブ機構34は、全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されて、それぞれ第1配管路48および第2配管路50を連通または閉塞する。
【選択図】図2
【解決手段】排気ガス浄化装置30は、2次空気を供給する第1配管路48および排気ガスを再循環させる第2配管路50を備え、第1および第2配管路48、50の途上に制御用バルブ機構34が配設される。第1配管路48および第2配管路50には、2次空気の流通方向および排気ガスの流通方向に対応させて互いに逆向きに配置される第1リード弁66および第2リード弁68がそれぞれ設けられ、第1および第2リード弁66、68は、制御用バルブ機構34よりエンジンの排気系側に配置され、制御用バルブ機構34は、全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されて、それぞれ第1配管路48および第2配管路50を連通または閉塞する。
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系に2次空気を供給する制御用AIバルブと吸気系に排気ガスを再循環させる制御用EGRバルブの開閉を制御して、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化システムとして、排気管の途上に設けられた3元触媒装置の上流側に2次空気を供給して、排気管内の大気汚染成分であるHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)を酸化させて排気ガスを浄化するエアーインジェクションシステムが知られている。また、排気ガスの一部を内燃機関の吸気系に再循環させることによって、内燃機関のシリンダ室内の燃焼温度を下げてNOx(窒素酸化物)の発生を抑制する排気再循環装置(EGR装置)が知られている。
【0003】
この種の排気浄化システムとして、内燃機関の排気系への取り付けに必要な部品点数や取り付け工数の削減を図ることを目的として、前記エアーインジェクションシステムに備えられるAIバルブと前記排気再循環装置に備えられるEGRバルブとを一体化した排気浄化用バルブ装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図9に示されるように、この排気浄化用バルブ装置では、弁ハウジングにおいて、排気管10に接続される管路11の端部にポート12が設けられ、このポート12に連接させるようにEGRバルブ(EGRV)とAIバルブ(AIV)とを一体的に配設している。
【0005】
AIVには、負圧制御弁13を介して負圧を受け入れる負圧室14がダイヤフラム15によって形成され、このダイヤフラム15には弁通路16を開閉する弁体部17が設けられている。弁通路16にはエアーポンプ18に接続される入口ポート19と管路11を介して排気管10に接続される出口ポート20が形成され、出口ポート20にはリード弁21が逆流防止用に配設されている。そして、図示しない電子制御回路の制御に基づいて、負圧制御弁13を介して弁体部17の開度が制御され、エアーポンプ18から供給される圧力空気、すなわち2次空気が排気管10に供給される(図9中、破線矢印参照)。
【0006】
一方、EGRVには、負圧制御弁22を介して負圧を受け入れる負圧室23がダイヤフラム24によって形成され、このダイヤフラム24には、弁通路25とポート12の間を開閉する弁体26が設けられている。弁通路25は、管路27を介して吸気管28に接続されている。そして、図示しない電子制御回路において、内燃機関の回転数や吸入空気量等により最適EGR量(EGR率)が算出され、この算出結果に基づいて負圧制御弁22を介して弁体26の開度が制御され、排気ガスが再循環される(図9中、実線矢印参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−256984号公報(段落[0012]、[0020]〜[0025]、図3)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術に係る排気浄化用バルブ装置では、排気管10に接続される管路11を共通化して部品点数の削減を図っているが、AIバルブとEGRバルブとが個別に設けられ、さらにこれらのバルブを駆動するための負圧制御弁13、22も個別に設けられており、該装置の部品点数が十分に削減されたとは言えず、依然として複雑な構成となっている。
【0009】
また、EGRバルブは、特に、4輪車に用いられる場合、耐熱性および排気ガス中のカーボン付着対策等のため高価な部材を用いており、かつ応答性および弁開度調節等の精密な制御が要求されることからより高価なものとなっている。
【0010】
さらに、最近の環境負荷低減の要求により、2輪車に対する排ガス規制がより厳しくなっており、このため、2輪車にも十分に適用可能な装置、すなわち小型かつ低コストな装置の開発が望まれている。
【0011】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、装置の構成を簡素化するとともに、小型かつ低コストで、排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に2次空気を供給する第1配管路に配設される制御用AIバルブと、前記排気系から前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させる第2配管路に配設される制御用EGRバルブと、を備え、前記第1配管路および前記第2配管路には、該第1配管路における前記2次空気の流通方向および該第2配管路における前記排気ガスの流通方向に対応させて互いに逆向きに配置される第1チェック弁および第2チェック弁がそれぞれ設けられ、前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置され、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されて、それぞれ前記第1配管路および前記第2配管路を連通または閉塞することを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置によれば、制御用AIバルブが配設される第1配管路に接続される第1チェック弁のみならず、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、一方の配管路が他方の配管路に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、内燃機関内で燃焼された排気ガスの酸素濃度が正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路と排気ガス用の第2配管路とによる相互の影響をこの第2チェック弁によって阻止することができる。また、第2配管路に第2チェック弁を接続すると、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用が有効に働くため、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0014】
さらに、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブが全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されるので、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0015】
また、第1および第2チェック弁が、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブより排気系側に配設されているため、特に、制御用EGRバルブは、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【0016】
また、本発明の請求項2に係る排気ガス浄化装置では、前記第1配管路および前記第2配管路は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置されるマニホールド部によって1つの配管路に集約され、かつ前記第1配管路および前記第2配管路と前記1つの配管路とが連通されて前記排気系に接続されるとともに、前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記マニホールド部に設けられている。これにより、排気ガス浄化装置に係る各配管路を簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0017】
さらに、本発明の請求項3に係る排気ガス浄化装置では、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源を有し、前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通状態とし、あるいは前記第1配管路および前記第2配管路の両方を閉塞状態にするようにしている。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成をより簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。しかも、内燃機関の状態に応じて制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉が制御され、第1配管路および前記第2配管路の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になるので、排気ガスの浄化効率をより向上させることができる。
【0018】
また、本発明の請求項4に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源と、前記第1配管路に配設されるサブAIバルブとを有し、前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通させるとともに、前記サブAIバルブは、前記内燃機関の状態に応じて開閉動作される。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成をより一層簡素化することが可能となり、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、内燃機関の状態によりサブAIバルブを開閉制御すれば、第1配管路および前記第2配管路の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になる。その結果、排気ガスの浄化効率をより一層向上させることができる。
【0019】
さらに、本発明の請求項5に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の前記駆動源は、ダイヤフラムを含むエア駆動部により構成されるとともに、前記サブAIバルブは、ヒータ加熱により制御されている。このように、より廉価なダイヤフラムを含むエア駆動部およびヒータ加熱により制御されるサブAIバルブを用いることで、より一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることができる。しかも、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブは、内燃機関の回転による負圧によってダイヤフラムを含むエア駆動部が自動的に切り換わることにより開閉制御される。その結果、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブを制御するための機構や動作指令等が不要となり、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、サブAIバルブは、ヒータへの通電または非通電のみで制御することが可能であるため、例えば、内燃機関の状態に応じて容易に開閉制御することができる。
【0020】
また、本発明の請求項6に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の回転数に基づいてそれぞれ開閉制御される。これにより、内燃機関の回転数に応じた制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉制御を簡素化することができるとともに、内燃機関の状態に応じて排気ガスの浄化効率を向上させることができる。しかも、駆動源としてダイヤフラムを含むエア駆動部を用いた場合には、内燃機関の回転数によって変化する吸気系側の負圧に応じてより簡単に開閉制御することができる。
【0021】
さらに、本発明の請求項7に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の前記吸気系に配設されるスロットルバルブの弁開度と該内燃機関の回転数とに基づいてそれぞれ開閉制御される。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉制御を簡素化することができるとともに、内燃機関の状態に応じて排気ガスの浄化効率をより向上させることができる。なお、この場合、前記スロットルバルブにおける弁開度の情報に代替して、前記吸気系における吸気圧の情報に基づいて開閉制御するようにしてもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排気ガス浄化装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0023】
図1は、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30が適用される内燃機関(以下、エンジンともいう)32の概略構成説明図である。
【0024】
排気ガス浄化装置30は、例えば、2輪車用のエンジン32において、該エンジン32の排気系33に供給する2次空気(酸化・希釈用空気)の流通量を制御するとともに、排気系33からエンジン32の吸気系35に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用バルブ機構34を備える。
【0025】
なお、排気系33は、エンジン32から排出される排気ガスを流通する排気管36と、排気管36の下流側に配設される触媒装置38と、この触媒装置38の上流側における排気管36に配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するO2センサ(酸素濃度検出器)39とから構成される。一方、吸気系35は、1次空気(燃焼用空気)を取り入れるメインエアクリーナ40と、このメインエアクリーナ40から取り入れられた1次空気をエンジン32に流通する吸気管42と、吸気管42の途上に配設され、前記1次空気の流通量を調節するスロットルバルブ44と、吸気管42の途上に配設され、該吸気管42内の圧力(吸気圧)に応じた信号を出力するMAPセンサ(吸気圧検出器)43と、エンジン32のシリンダ室に臨む位置で吸気管42に燃料を噴射する燃料噴射装置45とから構成される。なお、図1中、参照符号47は、エンジン32および排気ガス浄化装置30を統合して制御するECU(Electronic Control Unit)を示す。
【0026】
制御用バルブ機構34は、サブエアクリーナ46から取り入れた2次空気を流通させる第1配管路48および前記メインエアクリーナ40に排気ガスを再循環する第2配管路50の途上に配設されている。第1配管路48および第2配管路50は、それぞれの一端がマニホールド部52に接続されている。また、第1配管路48および第2配管路50は、マニホールド部52から制御用バルブ機構34に向けて同一方向に延在している。従って、制御用バルブ機構34は、マニホールド部52から吸気系35側に離間して配置されることになる。
【0027】
マニホールド部52では、第1配管路48および第2配管路50を、1つの配管路である第3配管路54にそれぞれ連通するように集約して排気管36に接続している。なお、第3配管路54は、例えば、エンジン32のシリンダヘッド32aを貫通して、その内部において排気管36に接続される。
【0028】
図2に示されるように、制御用バルブ機構34は、ソレノイド部34aと弁体34bとを備える。また、制御用バルブ機構34は、例えば、汎用の切換バルブ等から構成され、前記ECU47(図1参照)の指令に基づいてソレノイド部(駆動源)34aを付勢して、弁体34bの進退駆動を行う。弁体34bは、第1配管路48の開閉を制御する制御用AI(Air Injection)バルブとしての第1弁部56と、第2配管路50の開閉を制御する制御用EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブとしての第2弁部58とを有する。この制御用バルブ機構34では、弁体34bがソレノイド部34aを介して全開または全閉のいずれかの弁開度に制御される。換言すると、制御用バルブ機構34の弁体34bは、ソレノイド部34aの付勢に応じて、第1配管路48または第2配管路50のいずれか一方を全開状態に連通するか、または全閉状態に閉塞する。
【0029】
なお、制御用バルブ機構34において、弁体34bが中間位置、すなわち第1配管路48および第2配管路50の両方を閉塞する位置に停止させるように、ソレノイド部34aを構成してもよい。
【0030】
マニホールド部52は、第1配管路48に連通する第1ポート室60と、第2配管路50に連通する第2ポート室62と、第3配管路54に連通する第3ポート室64とを有する。第1ポート室60と第3ポート室64は、第1隔壁部51aに形成された第1孔部52aによって連通されており、第1リード弁(第1チェック弁)66の開閉により連通または閉塞される。一方、第2ポート室62と第3ポート室64は、第2隔壁部51bに形成された第2孔部52bによって連通されており、第2リード弁(第2チェック弁)68の開閉により連通または閉塞される。
【0031】
この場合、第1リード弁66と第2リード弁68とは、それぞれの流通方向(あるいは、流通を阻止するチェック方向)が互いに逆向きになるように配置される。すなわち、前記サブエアクリーナ46から取り入れられた2次空気は、第1リード弁66の開動作によって第1配管路48から第3配管路54へと流通する。一方、エンジン32の排気管36に排出された排気ガスは、第2リード弁68の開動作によって第3配管路54から第2配管路50へと流通する。その際、第1リード弁66と第2リード弁68は、一方が開動作するときは、他方は閉動作され、逆止弁として機能する。
【0032】
次に、このように構成される排気ガス浄化装置30の動作について説明する。
【0033】
先ず、エンジン32が始動された後、暖機するまでは、O2センサ39が活性状態になっていないため(一般的なO2センサ39では、所定の温度に達した後に酸素濃度が検出できる状態になる)、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号が出力されない。従って、このO2センサ39からの信号に基づいたECU47の燃料噴射フィードバック制御(以下、FB制御ともいう)がなされないため、排気系33に2次空気を供給して排気ガスの浄化を行うようにしている。
【0034】
すなわち、ECU47の指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが付勢され、弁体34bが下方側に駆動される。そして、第1弁部56が開動作して第1配管路48を連通状態にする。このとき、第2配管路50は、第2弁部58によって閉塞された非連通状態となる(図2参照)。
【0035】
次いで、エンジン32の排気管36における負圧の脈動に応じて第1リード弁66が開動作し、サブエアクリーナ46を介して取り入れられた2次空気が、第1配管路48、マニホールド部52および第3配管路54を介して排気管36に供給される。これにより、排気管36に排出された排気ガス中のHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)が酸化され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第2配管路50は第2弁部58によって閉塞されているため、第2リード弁68が開動作することはない。
【0036】
一方、エンジン32が暖機状態になると、O2センサ39が活性状態となり、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号が出力される。これにより、O2センサ39からの信号に基づいたECU47の燃料噴射フィードバック制御が可能になるため、この状態では、第1弁部56を閉塞して第1配管路48を非連通状態にする(図2参照)。すなわち、この場合、排気系33に2次空気を供給すると、エンジン32の燃焼のみによる排気ガス中の酸素濃度が正確に検出できなくなるため、排気系33に2次空気の供給は行わない。
【0037】
そこで、ECU47の指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが前記とは逆の上方側に付勢され、弁体34bの第1および第2弁部56、58が閉動作して第1および第2配管路48、50を両方とも非連通状態にするか、または弁体34bの第2弁部58が開動作して第2配管路50のみを連通状態にする(図2参照)。
【0038】
そして、排気管36における触媒装置38の上流側に配設されるO2センサ39から出力される信号やエンジン32の回転数および吸入空気量等に基づいて、ECU47がエンジン32に供給する吸気ガス(吸入混合気)を制御する。すなわち、ECU47は、理論空燃比に基づいて燃料噴射装置45に指令を送出し、前記吸気ガスの空燃比が制御される。その際、排気管36に排出された排気ガスの正圧の脈動に応じて第2リード弁68が開動作し、この排気ガスの一部が第3配管路54、マニホールド部52および第2配管路50を介してメインエアクリーナ40に再循環される。このように、排気ガス中に含まれる比熱の大きいCO2(二酸化炭素)やH2O(水分)を吸気ガスに混入させることにより、エンジン32のシリンダ室の燃焼温度が下がってNOx(窒素酸化物)の発生が抑制され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第1配管路48は第1弁部56によって閉塞されているため、第1リード弁66が開動作することはない。
【0039】
ここで、例えば、エンジン32が暖機されるまでの間、すなわち、図3に示すオープン制御領域(領域A参照)では、排気管36に2次空気を供給することにより排気ガス中のHCやCOの酸化が促進され、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。特に、エンジン32の回転数が低回転域の場合には、エンジン32の排気管36における負圧が大きく得られるので、2次空気の供給量が増加して排気ガス中のHCやCOの酸化がより促進される。その結果、より大きな浄化率を得ることができる(図4参照)。
【0040】
一方、エンジン32が暖機状態になった後、すなわち、図3に示すFB制御領域で、かつ高回転域(領域B参照)では、排気管36から吸気系35のメインエアクリーナ40に排気ガスを再循環することによりNOxの発生が抑制される。特に、エンジン32が2輪車用の場合には、小排気量で、高回転かつ高出力型が用いられており、エンジン32の回転数がある閾値を超えると、排気ガス中のNOx濃度が急激に増加するという特性がある(図5参照)。また、エンジン32が高回転になると、排気管36の排気ガスによる正圧が大きくなり、排気ガスがより多く再循環されてNOxの発生が抑制されるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる一方、2次空気による排気ガスの浄化効率は低くなる。
【0041】
ところで、制御用バルブ機構34が、エンジン32の回転数に基づいて、すなわちエンジン32の吸気管42による負圧に基づいて開閉制御される場合には、エンジン32の状態、例えば、前述したオープン制御領域で、かつ低回転域では、排気系33に2次空気の供給を行う一方、FB制御領域で、かつ高回転域では、排気系33から吸気系35に排気ガスの再循環を行うようにしている。
【0042】
また、制御用バルブ機構34が、スロットルバルブ44の弁開度とエンジン32の回転数とに基づいて開閉制御される場合には、例えば、前述したオープン制御領域では、排気系33に2次空気の供給を行う一方、FB制御領域で、かつスロットルバルブ44の弁開度に対応した閾値線Pにより設定された領域(図3中、領域C参照)では、排気系33から吸気系35に排気ガスの再循環を行うようにしている。この場合、スロットルバルブ44における弁開度の情報に代替して、吸気系35における吸気管42に配設されたMAPセンサ43による吸気圧の情報に基づいて開閉制御するようにしてもよい。
【0043】
なお、エンジン32の状態が、FB制御領域における低回転域で、かつスロットルバルブ44の弁開度が前記閾値線Pより小さい場合と、燃料噴射装置45による燃料噴射が行われない減速制御領域の場合には(図3中、領域D参照)、排気系33への2次空気の供給、および排気系33から吸気系35への排気ガスの再循環を両方とも行わない。このとき、制御用バルブ機構34の弁体34bは、第1配管路48および第2配管路50を両方とも閉塞状態にする(図2参照)。
【0044】
以上述べたように、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30によれば、第1配管路48に接続される第1リード弁66のみならず、第2配管路50にも第2リード弁68を接続しているため、例えば、第2配管路50が他方の第1配管路48に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、エンジン32のシリンダ室内で燃焼された排気ガスの酸素濃度がO2センサ39によって正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路48と排気ガス用の第2配管路50とによる相互の影響を第2リード弁68によって阻止することができる。また、第2配管路50に第2リード弁68を接続すると、第1配管路48側の負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くため、この2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0045】
さらに、制御用バルブ機構34における第1弁部56および第2弁部58の開動作が重複するような場合でも、第1配管路48および第2配管路50が連通することによって相互に及ぼす流量への悪影響を、第1リード弁66および第2リード弁68により阻止することができる。
【0046】
また、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が自動的に開閉動作し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用バルブ機構34が全開または全閉のいずれかの弁開度に制御されるので、制御用バルブ機構34の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、制御用バルブ機構34の制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用バルブ機構34の構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するためのECU47やその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0047】
さらに、第1および第2リード弁66、68が、制御用バルブ機構34より排気系33側に配設されているため、エンジン32から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2リード弁68によって抑制することができる。その結果、制御用バルブ機構34に耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置30の低コスト化を図ることが可能となる。
【0048】
また、第1および第2リード弁66、68は、マニホールド部52に設けられているので、第1〜第3配管路48、50、54を簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0049】
さらに、制御用バルブ機構34の第1および第2弁部56、58は、共通の駆動源であるソレノイド部34aによってそれぞれ開閉制御されるので、制御用バルブ機構34の構成をより簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることができる。しかも、エンジン32の状態、すなわち、前述した各領域A〜D(図3参照)に応じて制御用バルブ機構34の第1および第2弁部56、58の開閉が制御され、第1配管路48および第2配管路50の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0050】
次に、図6および図7を参照しながら、第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置100について説明する。なお、これ以下では、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0051】
この排気ガス浄化装置100では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30における制御用バルブ機構34のソレノイド部34aに代替して、ダイヤフラム108を含むエア駆動部(駆動源)102が備えられる。また、第1配管路48の途上には、該第1配管路48を流通する2次空気の連通状態を切り換える補助弁(サブAIバルブ)103が備えられている。なお、この第2の実施形態では、補助弁103が制御用バルブ機構34の上流側(2次空気の供給側)に配設されているが、これに限定されるものではなく、制御用バルブ機構34の下流側に配設してもよい。
【0052】
エア駆動部102では、制御用バルブ機構34の上方側に一体的に連結され、上下に分割される第1ケーシング104aおよび第2ケーシング104bと、第1ケーシング104aの上部に連結される負圧通路106と、第1ケーシング104aと第2ケーシング104bとの間に挟持されるダイヤフラム108と、このダイヤフラム108を下方へと押圧するスプリング110とから構成される。
【0053】
負圧通路106はエンジン32の吸気系35、あるいは図示しない負圧供給源に接続され、この負圧通路106を介して第1ケーシング104aの内部に負圧流体が供給される。
【0054】
また、ダイヤフラム108の略中央部には、孔部を介して弁軸34dの上端部が挿通され、連結部材112によって前記弁軸34dとダイヤフラム108とが一体的に連結されている。
【0055】
すなわち、このような構成にすることで、エンジン32の吸気系35による負圧流体が第1ケーシング104aの内部に供給され、この負圧流体によってダイヤフラム108がスプリング110の弾発力に抗して上方へと変位する。この場合、ダイヤフラム108に連結された弁軸34dを介して弁体34bが上方へと変位し、この弁体34bの第1弁部56が開動作して第1配管路48を連通状態にする。その際、第2配管路50は、第2弁部58によって閉塞されている(図6参照)。
【0056】
一方、エンジン32の吸気系35による負圧流体の供給が停止または低下すると、ダイヤフラム108がスプリング110の弾発力によって下方へと変位する。この場合、ダイヤフラム108に連結された弁軸34dを介して弁体34bが下方へと変位し、前記弁体34bの第2弁部58が開動作して第2配管路50を連通状態にする。その際、第1配管路48は、第1弁部56によって閉塞されている(図7参照)。
【0057】
この第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置120では、負圧によって駆動されるエア駆動部102を設け、このエア駆動部102の駆動作用下に弁体34bを作動させている。そのため、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30に適用されたソレノイド部34aと比較して、より低コスト化を図ることができる。しかも、この排気ガス浄化装置120における制御用バルブ機構34は、エンジン32の回転に伴う吸気系35による負圧によって、ダイヤフラム108を含むエア駆動部102が自動的に切り換わることで開閉制御される。その結果、制御用バルブ機構34を制御するための機構、例えば、ECU47やその動作指令等が不要となり、より一層排気ガス浄化装置120の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0058】
次に、補助弁103には、例えば、その内部に設けられる図示しない加熱ヒータにECU47の指令による電流を供給することによりシャフト105を軸線方向に沿って駆動し、第1配管路48の連通状態を切り換える開閉弁が採用されている。詳細には、ワックスが、加熱ヒータの加熱作用下に膨張して押圧することによりシャフト105を作動させている。すなわち、加熱ヒータによって前記ワックスを加熱して、このワックスの膨張作用下に作動するシャフト105を精度よく制御することができる。
【0059】
なお、シャフト105を作動させる手段は、前記ワックスに限定されるものではなく、熱膨張係数の異なる2種類の金属を張り合わせ、温度が上昇した際に生じる曲がり変形を利用してシャフト105を作動させるバイメタル式バルブを採用してもよい。また、前記ワックスを加熱させるための手段として、所定温度に加熱されたエンジンの冷却水を利用してもよい。
【0060】
そこで、例えば、エンジン32が暖機されるまでの間、すなわち、エンジン32の状態が前述したオープン制御領域(図3中、領域A参照)の場合には、ECU47(図1参照)の指令により、補助弁103を弁開状態、すなわち、前記加熱ヒータへ供給する電流を停止し、前記ワックスの膨張状態が解消されてシャフト105が上方へと変位した弁開状態にしておく。
【0061】
そして、エンジン32の吸気系35による負圧流体の減速やエンジン32の回転数による負圧の大小、または負圧流体の供給の停止によりエア駆動部102が作動され、このエア駆動部102の作動に応じて弁体34bが切り換え駆動される。これにより、第1配管路48および第2配管路50の連通または閉塞が制御される。この場合、前記吸気系35による負圧流体の供給により、基本的には第1配管路48が連通状態となって2次空気が流通される。
【0062】
一方、エンジン32が暖機状態になった後、すなわち、エンジン32の状態が前述したFB制御領域で、かつ低回転域の場合には、ECU47(図1参照)の指令により、補助弁103を弁閉状態、すなわち、前記加熱ヒータへ電流を供給し、前記ワックスが膨張状態にされてシャフト105が下方へと変位した弁閉状態にする。
【0063】
そして、エンジン32の吸気系35による負圧流体の供給、特に、エンジン32の回転数によって変化する負圧の大小に応じてエア駆動部102が作動され、このエア駆動部102の作動に応じて弁体34bが切り換え駆動される。この場合、補助弁103が弁閉状態のため、第1配管路48が閉塞状態となって2次空気の流通が阻止される。従って、前記吸気系35による負圧の大小に応じて、排気ガスが第2配管路50を介して流通されるが、FB制御領域でも第1配管路48を連通させるために、前記加熱ヒータへの通電を停止して補助弁103を弁開状態にしてもよい。
【0064】
このように、第1配管路48の途上に、前記加熱ヒータへの通電または非通電のみで制御することが可能な補助弁103を設けているので、例えば、エンジン32の状態に応じたECU47の指令によって容易に第1配管路48を開閉制御することができる。しかも、第1配管路48および第2配管路50の連通状態あるいは閉塞状態を、第1配管路48のみが連通した状態、第2配管路50のみが連通した状態、および第1配管路48と第2配管路50の両方が閉塞された状態の3段階に切り換えることが可能となる。
【0065】
次に、図8を参照しながら、第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置120について説明する。
【0066】
この排気ガス浄化装置120では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30における制御用バルブ機構34に代替して、制御用AIバルブ122と制御用EGRバルブ124とが個別に備えられる。制御用AIバルブ122は、ソレノイド部122aと弁部126とを備える。また、制御用EGRバルブ124は、ソレノイド部124aと弁部128とを備える。
【0067】
制御用AIバルブ122の弁部126および制御用EGRバルブ124の弁部128は、前述した第1の実施形態における制御用バルブ機構34の第1弁部56および第2弁部58にそれぞれ対応しており、前記ECU47の指令に基づいて開閉動作される。
【0068】
この場合、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の開動作のタイミングが重複する場合が想定されるが、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するので、第1配管路48および第2配管路50が連通することによって相互に及ぼす流量への悪影響を阻止することができるとともに、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。
【0069】
これにより、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための前記ECU47やその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、より一層排気ガス浄化装置120の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。しかも、より多くの組み合わせによって制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124を開閉制御することが可能となり、エンジン32の状態に応じた2次空気の供給量、あるいは排気ガスの再循環の流通量を精密に制御することができる。その結果、排気ガスの浄化効率をさらに向上させることができる。なお、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124は、同一種類の、例えば、汎用の開閉バルブ等を用いることができる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排気ガス浄化装置によれば、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用をより有効に働かせることが可能になる。その結果、2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0071】
また、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブが全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されるので、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0072】
さらに、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、特に、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置が適用されるエンジンの概略構成説明図である。
【図2】前記排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図3】前記エンジンの回転数と該エンジンのスロットルバルブの弁開度との関係を示すグラフである。
【図4】前記エンジンの回転数とCO/HC浄化率の関係を示すグラフである。
【図5】前記エンジンの回転数とNOxの濃度の関係を示すグラフである。
【図6】第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図7】図6に示す排気ガス浄化装置の他の形態の縦断面説明図である。
【図8】第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図9】従来技術に係る排気浄化用バルブ装置の説明図である。
【符号の説明】
30、100、120…排気ガス浄化装置
32…エンジン 33…排気系
34…制御用バルブ機構 35…吸気系
36…排気管 38…触媒装置
40…メインエアクリーナ 42…吸気管
44…スロットルバルブ 46…サブエアクリーナ
48…第1配管路 50…第2配管路
52…マニホールド部 54…第3配管路
56…第1弁部 58…第2弁部
66…第1リード弁 68…第2リード弁
102…エア駆動部 103…補助弁
105…シャフト 106…負圧通路
108…ダイヤフラム 122…制御用AIバルブ
124…制御用EGRバルブ 126、128…弁部
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系に2次空気を供給する制御用AIバルブと吸気系に排気ガスを再循環させる制御用EGRバルブの開閉を制御して、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化システムとして、排気管の途上に設けられた3元触媒装置の上流側に2次空気を供給して、排気管内の大気汚染成分であるHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)を酸化させて排気ガスを浄化するエアーインジェクションシステムが知られている。また、排気ガスの一部を内燃機関の吸気系に再循環させることによって、内燃機関のシリンダ室内の燃焼温度を下げてNOx(窒素酸化物)の発生を抑制する排気再循環装置(EGR装置)が知られている。
【0003】
この種の排気浄化システムとして、内燃機関の排気系への取り付けに必要な部品点数や取り付け工数の削減を図ることを目的として、前記エアーインジェクションシステムに備えられるAIバルブと前記排気再循環装置に備えられるEGRバルブとを一体化した排気浄化用バルブ装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図9に示されるように、この排気浄化用バルブ装置では、弁ハウジングにおいて、排気管10に接続される管路11の端部にポート12が設けられ、このポート12に連接させるようにEGRバルブ(EGRV)とAIバルブ(AIV)とを一体的に配設している。
【0005】
AIVには、負圧制御弁13を介して負圧を受け入れる負圧室14がダイヤフラム15によって形成され、このダイヤフラム15には弁通路16を開閉する弁体部17が設けられている。弁通路16にはエアーポンプ18に接続される入口ポート19と管路11を介して排気管10に接続される出口ポート20が形成され、出口ポート20にはリード弁21が逆流防止用に配設されている。そして、図示しない電子制御回路の制御に基づいて、負圧制御弁13を介して弁体部17の開度が制御され、エアーポンプ18から供給される圧力空気、すなわち2次空気が排気管10に供給される(図9中、破線矢印参照)。
【0006】
一方、EGRVには、負圧制御弁22を介して負圧を受け入れる負圧室23がダイヤフラム24によって形成され、このダイヤフラム24には、弁通路25とポート12の間を開閉する弁体26が設けられている。弁通路25は、管路27を介して吸気管28に接続されている。そして、図示しない電子制御回路において、内燃機関の回転数や吸入空気量等により最適EGR量(EGR率)が算出され、この算出結果に基づいて負圧制御弁22を介して弁体26の開度が制御され、排気ガスが再循環される(図9中、実線矢印参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−256984号公報(段落[0012]、[0020]〜[0025]、図3)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術に係る排気浄化用バルブ装置では、排気管10に接続される管路11を共通化して部品点数の削減を図っているが、AIバルブとEGRバルブとが個別に設けられ、さらにこれらのバルブを駆動するための負圧制御弁13、22も個別に設けられており、該装置の部品点数が十分に削減されたとは言えず、依然として複雑な構成となっている。
【0009】
また、EGRバルブは、特に、4輪車に用いられる場合、耐熱性および排気ガス中のカーボン付着対策等のため高価な部材を用いており、かつ応答性および弁開度調節等の精密な制御が要求されることからより高価なものとなっている。
【0010】
さらに、最近の環境負荷低減の要求により、2輪車に対する排ガス規制がより厳しくなっており、このため、2輪車にも十分に適用可能な装置、すなわち小型かつ低コストな装置の開発が望まれている。
【0011】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、装置の構成を簡素化するとともに、小型かつ低コストで、排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に2次空気を供給する第1配管路に配設される制御用AIバルブと、前記排気系から前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させる第2配管路に配設される制御用EGRバルブと、を備え、前記第1配管路および前記第2配管路には、該第1配管路における前記2次空気の流通方向および該第2配管路における前記排気ガスの流通方向に対応させて互いに逆向きに配置される第1チェック弁および第2チェック弁がそれぞれ設けられ、前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置され、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されて、それぞれ前記第1配管路および前記第2配管路を連通または閉塞することを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置によれば、制御用AIバルブが配設される第1配管路に接続される第1チェック弁のみならず、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、一方の配管路が他方の配管路に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、内燃機関内で燃焼された排気ガスの酸素濃度が正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路と排気ガス用の第2配管路とによる相互の影響をこの第2チェック弁によって阻止することができる。また、第2配管路に第2チェック弁を接続すると、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用が有効に働くため、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0014】
さらに、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブが全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されるので、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0015】
また、第1および第2チェック弁が、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブより排気系側に配設されているため、特に、制御用EGRバルブは、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【0016】
また、本発明の請求項2に係る排気ガス浄化装置では、前記第1配管路および前記第2配管路は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置されるマニホールド部によって1つの配管路に集約され、かつ前記第1配管路および前記第2配管路と前記1つの配管路とが連通されて前記排気系に接続されるとともに、前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記マニホールド部に設けられている。これにより、排気ガス浄化装置に係る各配管路を簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0017】
さらに、本発明の請求項3に係る排気ガス浄化装置では、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源を有し、前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通状態とし、あるいは前記第1配管路および前記第2配管路の両方を閉塞状態にするようにしている。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成をより簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。しかも、内燃機関の状態に応じて制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉が制御され、第1配管路および前記第2配管路の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になるので、排気ガスの浄化効率をより向上させることができる。
【0018】
また、本発明の請求項4に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源と、前記第1配管路に配設されるサブAIバルブとを有し、前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通させるとともに、前記サブAIバルブは、前記内燃機関の状態に応じて開閉動作される。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成をより一層簡素化することが可能となり、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、内燃機関の状態によりサブAIバルブを開閉制御すれば、第1配管路および前記第2配管路の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になる。その結果、排気ガスの浄化効率をより一層向上させることができる。
【0019】
さらに、本発明の請求項5に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の前記駆動源は、ダイヤフラムを含むエア駆動部により構成されるとともに、前記サブAIバルブは、ヒータ加熱により制御されている。このように、より廉価なダイヤフラムを含むエア駆動部およびヒータ加熱により制御されるサブAIバルブを用いることで、より一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることができる。しかも、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブは、内燃機関の回転による負圧によってダイヤフラムを含むエア駆動部が自動的に切り換わることにより開閉制御される。その結果、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブを制御するための機構や動作指令等が不要となり、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、サブAIバルブは、ヒータへの通電または非通電のみで制御することが可能であるため、例えば、内燃機関の状態に応じて容易に開閉制御することができる。
【0020】
また、本発明の請求項6に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の回転数に基づいてそれぞれ開閉制御される。これにより、内燃機関の回転数に応じた制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉制御を簡素化することができるとともに、内燃機関の状態に応じて排気ガスの浄化効率を向上させることができる。しかも、駆動源としてダイヤフラムを含むエア駆動部を用いた場合には、内燃機関の回転数によって変化する吸気系側の負圧に応じてより簡単に開閉制御することができる。
【0021】
さらに、本発明の請求項7に係る排気ガス浄化装置は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の前記吸気系に配設されるスロットルバルブの弁開度と該内燃機関の回転数とに基づいてそれぞれ開閉制御される。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開閉制御を簡素化することができるとともに、内燃機関の状態に応じて排気ガスの浄化効率をより向上させることができる。なお、この場合、前記スロットルバルブにおける弁開度の情報に代替して、前記吸気系における吸気圧の情報に基づいて開閉制御するようにしてもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排気ガス浄化装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0023】
図1は、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30が適用される内燃機関(以下、エンジンともいう)32の概略構成説明図である。
【0024】
排気ガス浄化装置30は、例えば、2輪車用のエンジン32において、該エンジン32の排気系33に供給する2次空気(酸化・希釈用空気)の流通量を制御するとともに、排気系33からエンジン32の吸気系35に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用バルブ機構34を備える。
【0025】
なお、排気系33は、エンジン32から排出される排気ガスを流通する排気管36と、排気管36の下流側に配設される触媒装置38と、この触媒装置38の上流側における排気管36に配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するO2センサ(酸素濃度検出器)39とから構成される。一方、吸気系35は、1次空気(燃焼用空気)を取り入れるメインエアクリーナ40と、このメインエアクリーナ40から取り入れられた1次空気をエンジン32に流通する吸気管42と、吸気管42の途上に配設され、前記1次空気の流通量を調節するスロットルバルブ44と、吸気管42の途上に配設され、該吸気管42内の圧力(吸気圧)に応じた信号を出力するMAPセンサ(吸気圧検出器)43と、エンジン32のシリンダ室に臨む位置で吸気管42に燃料を噴射する燃料噴射装置45とから構成される。なお、図1中、参照符号47は、エンジン32および排気ガス浄化装置30を統合して制御するECU(Electronic Control Unit)を示す。
【0026】
制御用バルブ機構34は、サブエアクリーナ46から取り入れた2次空気を流通させる第1配管路48および前記メインエアクリーナ40に排気ガスを再循環する第2配管路50の途上に配設されている。第1配管路48および第2配管路50は、それぞれの一端がマニホールド部52に接続されている。また、第1配管路48および第2配管路50は、マニホールド部52から制御用バルブ機構34に向けて同一方向に延在している。従って、制御用バルブ機構34は、マニホールド部52から吸気系35側に離間して配置されることになる。
【0027】
マニホールド部52では、第1配管路48および第2配管路50を、1つの配管路である第3配管路54にそれぞれ連通するように集約して排気管36に接続している。なお、第3配管路54は、例えば、エンジン32のシリンダヘッド32aを貫通して、その内部において排気管36に接続される。
【0028】
図2に示されるように、制御用バルブ機構34は、ソレノイド部34aと弁体34bとを備える。また、制御用バルブ機構34は、例えば、汎用の切換バルブ等から構成され、前記ECU47(図1参照)の指令に基づいてソレノイド部(駆動源)34aを付勢して、弁体34bの進退駆動を行う。弁体34bは、第1配管路48の開閉を制御する制御用AI(Air Injection)バルブとしての第1弁部56と、第2配管路50の開閉を制御する制御用EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブとしての第2弁部58とを有する。この制御用バルブ機構34では、弁体34bがソレノイド部34aを介して全開または全閉のいずれかの弁開度に制御される。換言すると、制御用バルブ機構34の弁体34bは、ソレノイド部34aの付勢に応じて、第1配管路48または第2配管路50のいずれか一方を全開状態に連通するか、または全閉状態に閉塞する。
【0029】
なお、制御用バルブ機構34において、弁体34bが中間位置、すなわち第1配管路48および第2配管路50の両方を閉塞する位置に停止させるように、ソレノイド部34aを構成してもよい。
【0030】
マニホールド部52は、第1配管路48に連通する第1ポート室60と、第2配管路50に連通する第2ポート室62と、第3配管路54に連通する第3ポート室64とを有する。第1ポート室60と第3ポート室64は、第1隔壁部51aに形成された第1孔部52aによって連通されており、第1リード弁(第1チェック弁)66の開閉により連通または閉塞される。一方、第2ポート室62と第3ポート室64は、第2隔壁部51bに形成された第2孔部52bによって連通されており、第2リード弁(第2チェック弁)68の開閉により連通または閉塞される。
【0031】
この場合、第1リード弁66と第2リード弁68とは、それぞれの流通方向(あるいは、流通を阻止するチェック方向)が互いに逆向きになるように配置される。すなわち、前記サブエアクリーナ46から取り入れられた2次空気は、第1リード弁66の開動作によって第1配管路48から第3配管路54へと流通する。一方、エンジン32の排気管36に排出された排気ガスは、第2リード弁68の開動作によって第3配管路54から第2配管路50へと流通する。その際、第1リード弁66と第2リード弁68は、一方が開動作するときは、他方は閉動作され、逆止弁として機能する。
【0032】
次に、このように構成される排気ガス浄化装置30の動作について説明する。
【0033】
先ず、エンジン32が始動された後、暖機するまでは、O2センサ39が活性状態になっていないため(一般的なO2センサ39では、所定の温度に達した後に酸素濃度が検出できる状態になる)、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号が出力されない。従って、このO2センサ39からの信号に基づいたECU47の燃料噴射フィードバック制御(以下、FB制御ともいう)がなされないため、排気系33に2次空気を供給して排気ガスの浄化を行うようにしている。
【0034】
すなわち、ECU47の指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが付勢され、弁体34bが下方側に駆動される。そして、第1弁部56が開動作して第1配管路48を連通状態にする。このとき、第2配管路50は、第2弁部58によって閉塞された非連通状態となる(図2参照)。
【0035】
次いで、エンジン32の排気管36における負圧の脈動に応じて第1リード弁66が開動作し、サブエアクリーナ46を介して取り入れられた2次空気が、第1配管路48、マニホールド部52および第3配管路54を介して排気管36に供給される。これにより、排気管36に排出された排気ガス中のHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)が酸化され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第2配管路50は第2弁部58によって閉塞されているため、第2リード弁68が開動作することはない。
【0036】
一方、エンジン32が暖機状態になると、O2センサ39が活性状態となり、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号が出力される。これにより、O2センサ39からの信号に基づいたECU47の燃料噴射フィードバック制御が可能になるため、この状態では、第1弁部56を閉塞して第1配管路48を非連通状態にする(図2参照)。すなわち、この場合、排気系33に2次空気を供給すると、エンジン32の燃焼のみによる排気ガス中の酸素濃度が正確に検出できなくなるため、排気系33に2次空気の供給は行わない。
【0037】
そこで、ECU47の指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが前記とは逆の上方側に付勢され、弁体34bの第1および第2弁部56、58が閉動作して第1および第2配管路48、50を両方とも非連通状態にするか、または弁体34bの第2弁部58が開動作して第2配管路50のみを連通状態にする(図2参照)。
【0038】
そして、排気管36における触媒装置38の上流側に配設されるO2センサ39から出力される信号やエンジン32の回転数および吸入空気量等に基づいて、ECU47がエンジン32に供給する吸気ガス(吸入混合気)を制御する。すなわち、ECU47は、理論空燃比に基づいて燃料噴射装置45に指令を送出し、前記吸気ガスの空燃比が制御される。その際、排気管36に排出された排気ガスの正圧の脈動に応じて第2リード弁68が開動作し、この排気ガスの一部が第3配管路54、マニホールド部52および第2配管路50を介してメインエアクリーナ40に再循環される。このように、排気ガス中に含まれる比熱の大きいCO2(二酸化炭素)やH2O(水分)を吸気ガスに混入させることにより、エンジン32のシリンダ室の燃焼温度が下がってNOx(窒素酸化物)の発生が抑制され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第1配管路48は第1弁部56によって閉塞されているため、第1リード弁66が開動作することはない。
【0039】
ここで、例えば、エンジン32が暖機されるまでの間、すなわち、図3に示すオープン制御領域(領域A参照)では、排気管36に2次空気を供給することにより排気ガス中のHCやCOの酸化が促進され、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。特に、エンジン32の回転数が低回転域の場合には、エンジン32の排気管36における負圧が大きく得られるので、2次空気の供給量が増加して排気ガス中のHCやCOの酸化がより促進される。その結果、より大きな浄化率を得ることができる(図4参照)。
【0040】
一方、エンジン32が暖機状態になった後、すなわち、図3に示すFB制御領域で、かつ高回転域(領域B参照)では、排気管36から吸気系35のメインエアクリーナ40に排気ガスを再循環することによりNOxの発生が抑制される。特に、エンジン32が2輪車用の場合には、小排気量で、高回転かつ高出力型が用いられており、エンジン32の回転数がある閾値を超えると、排気ガス中のNOx濃度が急激に増加するという特性がある(図5参照)。また、エンジン32が高回転になると、排気管36の排気ガスによる正圧が大きくなり、排気ガスがより多く再循環されてNOxの発生が抑制されるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる一方、2次空気による排気ガスの浄化効率は低くなる。
【0041】
ところで、制御用バルブ機構34が、エンジン32の回転数に基づいて、すなわちエンジン32の吸気管42による負圧に基づいて開閉制御される場合には、エンジン32の状態、例えば、前述したオープン制御領域で、かつ低回転域では、排気系33に2次空気の供給を行う一方、FB制御領域で、かつ高回転域では、排気系33から吸気系35に排気ガスの再循環を行うようにしている。
【0042】
また、制御用バルブ機構34が、スロットルバルブ44の弁開度とエンジン32の回転数とに基づいて開閉制御される場合には、例えば、前述したオープン制御領域では、排気系33に2次空気の供給を行う一方、FB制御領域で、かつスロットルバルブ44の弁開度に対応した閾値線Pにより設定された領域(図3中、領域C参照)では、排気系33から吸気系35に排気ガスの再循環を行うようにしている。この場合、スロットルバルブ44における弁開度の情報に代替して、吸気系35における吸気管42に配設されたMAPセンサ43による吸気圧の情報に基づいて開閉制御するようにしてもよい。
【0043】
なお、エンジン32の状態が、FB制御領域における低回転域で、かつスロットルバルブ44の弁開度が前記閾値線Pより小さい場合と、燃料噴射装置45による燃料噴射が行われない減速制御領域の場合には(図3中、領域D参照)、排気系33への2次空気の供給、および排気系33から吸気系35への排気ガスの再循環を両方とも行わない。このとき、制御用バルブ機構34の弁体34bは、第1配管路48および第2配管路50を両方とも閉塞状態にする(図2参照)。
【0044】
以上述べたように、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30によれば、第1配管路48に接続される第1リード弁66のみならず、第2配管路50にも第2リード弁68を接続しているため、例えば、第2配管路50が他方の第1配管路48に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、エンジン32のシリンダ室内で燃焼された排気ガスの酸素濃度がO2センサ39によって正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路48と排気ガス用の第2配管路50とによる相互の影響を第2リード弁68によって阻止することができる。また、第2配管路50に第2リード弁68を接続すると、第1配管路48側の負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くため、この2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0045】
さらに、制御用バルブ機構34における第1弁部56および第2弁部58の開動作が重複するような場合でも、第1配管路48および第2配管路50が連通することによって相互に及ぼす流量への悪影響を、第1リード弁66および第2リード弁68により阻止することができる。
【0046】
また、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が自動的に開閉動作し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用バルブ機構34が全開または全閉のいずれかの弁開度に制御されるので、制御用バルブ機構34の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、制御用バルブ機構34の制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用バルブ機構34の構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するためのECU47やその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0047】
さらに、第1および第2リード弁66、68が、制御用バルブ機構34より排気系33側に配設されているため、エンジン32から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2リード弁68によって抑制することができる。その結果、制御用バルブ機構34に耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置30の低コスト化を図ることが可能となる。
【0048】
また、第1および第2リード弁66、68は、マニホールド部52に設けられているので、第1〜第3配管路48、50、54を簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0049】
さらに、制御用バルブ機構34の第1および第2弁部56、58は、共通の駆動源であるソレノイド部34aによってそれぞれ開閉制御されるので、制御用バルブ機構34の構成をより簡素化することが可能となり、より排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることができる。しかも、エンジン32の状態、すなわち、前述した各領域A〜D(図3参照)に応じて制御用バルブ機構34の第1および第2弁部56、58の開閉が制御され、第1配管路48および第2配管路50の連通状態と閉塞状態とを種々の組み合わせに容易に構成することが可能になるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0050】
次に、図6および図7を参照しながら、第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置100について説明する。なお、これ以下では、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0051】
この排気ガス浄化装置100では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30における制御用バルブ機構34のソレノイド部34aに代替して、ダイヤフラム108を含むエア駆動部(駆動源)102が備えられる。また、第1配管路48の途上には、該第1配管路48を流通する2次空気の連通状態を切り換える補助弁(サブAIバルブ)103が備えられている。なお、この第2の実施形態では、補助弁103が制御用バルブ機構34の上流側(2次空気の供給側)に配設されているが、これに限定されるものではなく、制御用バルブ機構34の下流側に配設してもよい。
【0052】
エア駆動部102では、制御用バルブ機構34の上方側に一体的に連結され、上下に分割される第1ケーシング104aおよび第2ケーシング104bと、第1ケーシング104aの上部に連結される負圧通路106と、第1ケーシング104aと第2ケーシング104bとの間に挟持されるダイヤフラム108と、このダイヤフラム108を下方へと押圧するスプリング110とから構成される。
【0053】
負圧通路106はエンジン32の吸気系35、あるいは図示しない負圧供給源に接続され、この負圧通路106を介して第1ケーシング104aの内部に負圧流体が供給される。
【0054】
また、ダイヤフラム108の略中央部には、孔部を介して弁軸34dの上端部が挿通され、連結部材112によって前記弁軸34dとダイヤフラム108とが一体的に連結されている。
【0055】
すなわち、このような構成にすることで、エンジン32の吸気系35による負圧流体が第1ケーシング104aの内部に供給され、この負圧流体によってダイヤフラム108がスプリング110の弾発力に抗して上方へと変位する。この場合、ダイヤフラム108に連結された弁軸34dを介して弁体34bが上方へと変位し、この弁体34bの第1弁部56が開動作して第1配管路48を連通状態にする。その際、第2配管路50は、第2弁部58によって閉塞されている(図6参照)。
【0056】
一方、エンジン32の吸気系35による負圧流体の供給が停止または低下すると、ダイヤフラム108がスプリング110の弾発力によって下方へと変位する。この場合、ダイヤフラム108に連結された弁軸34dを介して弁体34bが下方へと変位し、前記弁体34bの第2弁部58が開動作して第2配管路50を連通状態にする。その際、第1配管路48は、第1弁部56によって閉塞されている(図7参照)。
【0057】
この第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置120では、負圧によって駆動されるエア駆動部102を設け、このエア駆動部102の駆動作用下に弁体34bを作動させている。そのため、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30に適用されたソレノイド部34aと比較して、より低コスト化を図ることができる。しかも、この排気ガス浄化装置120における制御用バルブ機構34は、エンジン32の回転に伴う吸気系35による負圧によって、ダイヤフラム108を含むエア駆動部102が自動的に切り換わることで開閉制御される。その結果、制御用バルブ機構34を制御するための機構、例えば、ECU47やその動作指令等が不要となり、より一層排気ガス浄化装置120の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0058】
次に、補助弁103には、例えば、その内部に設けられる図示しない加熱ヒータにECU47の指令による電流を供給することによりシャフト105を軸線方向に沿って駆動し、第1配管路48の連通状態を切り換える開閉弁が採用されている。詳細には、ワックスが、加熱ヒータの加熱作用下に膨張して押圧することによりシャフト105を作動させている。すなわち、加熱ヒータによって前記ワックスを加熱して、このワックスの膨張作用下に作動するシャフト105を精度よく制御することができる。
【0059】
なお、シャフト105を作動させる手段は、前記ワックスに限定されるものではなく、熱膨張係数の異なる2種類の金属を張り合わせ、温度が上昇した際に生じる曲がり変形を利用してシャフト105を作動させるバイメタル式バルブを採用してもよい。また、前記ワックスを加熱させるための手段として、所定温度に加熱されたエンジンの冷却水を利用してもよい。
【0060】
そこで、例えば、エンジン32が暖機されるまでの間、すなわち、エンジン32の状態が前述したオープン制御領域(図3中、領域A参照)の場合には、ECU47(図1参照)の指令により、補助弁103を弁開状態、すなわち、前記加熱ヒータへ供給する電流を停止し、前記ワックスの膨張状態が解消されてシャフト105が上方へと変位した弁開状態にしておく。
【0061】
そして、エンジン32の吸気系35による負圧流体の減速やエンジン32の回転数による負圧の大小、または負圧流体の供給の停止によりエア駆動部102が作動され、このエア駆動部102の作動に応じて弁体34bが切り換え駆動される。これにより、第1配管路48および第2配管路50の連通または閉塞が制御される。この場合、前記吸気系35による負圧流体の供給により、基本的には第1配管路48が連通状態となって2次空気が流通される。
【0062】
一方、エンジン32が暖機状態になった後、すなわち、エンジン32の状態が前述したFB制御領域で、かつ低回転域の場合には、ECU47(図1参照)の指令により、補助弁103を弁閉状態、すなわち、前記加熱ヒータへ電流を供給し、前記ワックスが膨張状態にされてシャフト105が下方へと変位した弁閉状態にする。
【0063】
そして、エンジン32の吸気系35による負圧流体の供給、特に、エンジン32の回転数によって変化する負圧の大小に応じてエア駆動部102が作動され、このエア駆動部102の作動に応じて弁体34bが切り換え駆動される。この場合、補助弁103が弁閉状態のため、第1配管路48が閉塞状態となって2次空気の流通が阻止される。従って、前記吸気系35による負圧の大小に応じて、排気ガスが第2配管路50を介して流通されるが、FB制御領域でも第1配管路48を連通させるために、前記加熱ヒータへの通電を停止して補助弁103を弁開状態にしてもよい。
【0064】
このように、第1配管路48の途上に、前記加熱ヒータへの通電または非通電のみで制御することが可能な補助弁103を設けているので、例えば、エンジン32の状態に応じたECU47の指令によって容易に第1配管路48を開閉制御することができる。しかも、第1配管路48および第2配管路50の連通状態あるいは閉塞状態を、第1配管路48のみが連通した状態、第2配管路50のみが連通した状態、および第1配管路48と第2配管路50の両方が閉塞された状態の3段階に切り換えることが可能となる。
【0065】
次に、図8を参照しながら、第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置120について説明する。
【0066】
この排気ガス浄化装置120では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30における制御用バルブ機構34に代替して、制御用AIバルブ122と制御用EGRバルブ124とが個別に備えられる。制御用AIバルブ122は、ソレノイド部122aと弁部126とを備える。また、制御用EGRバルブ124は、ソレノイド部124aと弁部128とを備える。
【0067】
制御用AIバルブ122の弁部126および制御用EGRバルブ124の弁部128は、前述した第1の実施形態における制御用バルブ機構34の第1弁部56および第2弁部58にそれぞれ対応しており、前記ECU47の指令に基づいて開閉動作される。
【0068】
この場合、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の開動作のタイミングが重複する場合が想定されるが、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するので、第1配管路48および第2配管路50が連通することによって相互に及ぼす流量への悪影響を阻止することができるとともに、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。
【0069】
これにより、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124の構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための前記ECU47やその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、より一層排気ガス浄化装置120の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。しかも、より多くの組み合わせによって制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124を開閉制御することが可能となり、エンジン32の状態に応じた2次空気の供給量、あるいは排気ガスの再循環の流通量を精密に制御することができる。その結果、排気ガスの浄化効率をさらに向上させることができる。なお、制御用AIバルブ122および制御用EGRバルブ124は、同一種類の、例えば、汎用の開閉バルブ等を用いることができる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排気ガス浄化装置によれば、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用をより有効に働かせることが可能になる。その結果、2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0071】
また、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が自動的に開閉し、それぞれ開閉弁として機能するとともに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブが全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されるので、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となり、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの制御を簡素化することが可能となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0072】
さらに、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、特に、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置が適用されるエンジンの概略構成説明図である。
【図2】前記排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図3】前記エンジンの回転数と該エンジンのスロットルバルブの弁開度との関係を示すグラフである。
【図4】前記エンジンの回転数とCO/HC浄化率の関係を示すグラフである。
【図5】前記エンジンの回転数とNOxの濃度の関係を示すグラフである。
【図6】第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図7】図6に示す排気ガス浄化装置の他の形態の縦断面説明図である。
【図8】第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図9】従来技術に係る排気浄化用バルブ装置の説明図である。
【符号の説明】
30、100、120…排気ガス浄化装置
32…エンジン 33…排気系
34…制御用バルブ機構 35…吸気系
36…排気管 38…触媒装置
40…メインエアクリーナ 42…吸気管
44…スロットルバルブ 46…サブエアクリーナ
48…第1配管路 50…第2配管路
52…マニホールド部 54…第3配管路
56…第1弁部 58…第2弁部
66…第1リード弁 68…第2リード弁
102…エア駆動部 103…補助弁
105…シャフト 106…負圧通路
108…ダイヤフラム 122…制御用AIバルブ
124…制御用EGRバルブ 126、128…弁部
Claims (7)
- 内燃機関の排気系に2次空気を供給する第1配管路に配設される制御用AIバルブと、
前記排気系から前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させる第2配管路に配設される制御用EGRバルブと、
を備え、
前記第1配管路および前記第2配管路には、該第1配管路における前記2次空気の流通方向および該第2配管路における前記排気ガスの流通方向に対応させて互いに逆向きに配置される第1チェック弁および第2チェック弁がそれぞれ設けられ、
前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置され、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、全開または全閉のいずれか一方の弁開度に制御されて、それぞれ前記第1配管路および前記第2配管路を連通または閉塞することを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1記載の排気ガス浄化装置において、
前記第1配管路および前記第2配管路は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブより前記排気系側に配置されるマニホールド部によって1つの配管路に集約され、かつ前記第1配管路および前記第2配管路と前記1つの配管路とが連通されて前記排気系に接続されるとともに、
前記第1チェック弁および前記第2チェック弁は、前記マニホールド部に設けられることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1または2記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源を有し、
前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通状態とし、あるいは前記第1配管路および前記第2配管路の両方を閉塞状態とすることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1または2記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の駆動源と、前記第1配管路に配設されるサブAIバルブとを有し、
前記駆動源は、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブの開閉を制御して、前記第1配管路または前記第2配管路のいずれか一方を連通させるとともに、前記サブAIバルブは、前記内燃機関の状態に応じて開閉動作されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項4記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを駆動する共通の前記駆動源は、ダイヤフラムを含むエア駆動部により構成されるとともに、前記サブAIバルブは、ヒータ加熱により制御されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の回転数に基づいてそれぞれ開閉制御されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記内燃機関の前記吸気系に配設されるスロットルバルブの弁開度と該内燃機関の回転数とに基づいてそれぞれ開閉制御されることを特徴とする排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003126459A JP2004332580A (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003126459A JP2004332580A (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004332580A true JP2004332580A (ja) | 2004-11-25 |
Family
ID=33503387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003126459A Pending JP2004332580A (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004332580A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009002286A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気還流装置 |
WO2024142775A1 (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | カワサキモータース株式会社 | エンジン |
-
2003
- 2003-05-01 JP JP2003126459A patent/JP2004332580A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009002286A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気還流装置 |
WO2024142775A1 (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | カワサキモータース株式会社 | エンジン |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0243891B2 (ja) | ||
JP2007132305A (ja) | 排気ガス再循環装置の切替弁装置 | |
JP2007132309A (ja) | 排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置 | |
US4170112A (en) | Internal combustion engine of cleaned exhaust gas | |
JP2004332580A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
JP4337689B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
US7980231B1 (en) | Outboard motor with an exhaust gas recirculation system and an idle exhaust relief system | |
EP0808999A1 (en) | Purification control device for exhaust gas | |
JP3984927B2 (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
JP4028430B2 (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
JP3968710B2 (ja) | 吸気制御及び負圧発生装置 | |
US5105620A (en) | Secondary air supply system for supercharged engine | |
JP2005351245A (ja) | 還元剤添加装置 | |
JP4103825B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2006220019A (ja) | エンジンの排ガス浄化装置 | |
JP2004218554A (ja) | 過給機付エンジンの排気制御装置 | |
JPH0712011A (ja) | 排気ガスの再循環装置 | |
JP2995202B2 (ja) | エンジン排気の二次空気供給装置 | |
JPH04370312A (ja) | 内燃機関の排気装置 | |
JP2995201B2 (ja) | エンジン排気の二次空気供給装置 | |
JP2722830B2 (ja) | 内燃機関の排気装置 | |
JPH0558816U (ja) | 圧力応動式アクチュエータへの圧力供給装置 | |
KR200141930Y1 (ko) | 차량용 촉매컨버터의 온도제어장치 | |
JPS6316825Y2 (ja) | ||
JPS5823973Y2 (ja) | 内燃機関の排気ガス還流制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061013 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |