JP2504046B2 - 内燃機関の2次空気制御装置 - Google Patents

内燃機関の2次空気制御装置

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JP2504046B2 JP8567287A JP8567287A JP2504046B2 JP 2504046 B2 JP2504046 B2 JP 2504046B2 JP 8567287 A JP8567287 A JP 8567287A JP 8567287 A JP8567287 A JP 8567287A JP 2504046 B2 JP2504046 B2 JP 2504046B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の2次空気制御装置に関する。
〔従来技術と問題点〕
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するため、有
害3成分(HC,CO,NOx)を同時に処理する3元触媒装置
を使用することは周知である。
機関の冷間時に3元触媒を早期に暖機するため、機関
冷間時には、機関の運転状態に関係なく、排気系に2次
空気を供給することが提案されている(特開昭52−1298
33号公報)。
この装置の問題点は、機関の急減速時に排気系にアフ
ターバーンが発生したり、3元触媒が過熱することであ
る。即に、機関の急減速時には、吸気管負圧が高くな
り、急減速の初期には吸気管内壁に付着していた液状燃
料が高負圧によって気化されて混合気が過濃となるとと
もに、機関が失火しやすくなり、多量の未燃HC,COが排
出される。このような状態で排気系に2次空気を供給す
ると、排気管内でアフターバーンが発生する。また、3
元触媒装置内で未燃HC,COの酸化反応が急激に進行する
ので、触媒が過熱される危険がある。さらに、触媒の過
熱により、燃料中の硫黄成分が刺激臭をもった硫黄化合
物に変換され、排気ガスが悪臭を放つ。このような現象
は、低温では車両運転性確保のため混合気の空燃比がリ
ッチに制御されるので、低温になる程顕著となる。ま
た、レーシング操作(アクセルをあおること)後の急減
速時にも、減速直前まで加速増量や燃料増量が行われて
いるため、同様の現象が生じる。
そこで、2次空気供給通路中にアンチ・アフターバー
ン・バルブを設け、急減速時に一時的に2次空気の供給
を遮断することによりアフターバーンの発生を防止する
ことが提案されている。第7図を参照してこの従来装置
を説明するに、201はエンジン、202は吸気管、203は排
気管、204は3元触媒コンバータ、205は2次空気供給通
路、206はエアポンプ、207は2次空気制御弁、208はア
ンチ・アフターバーン・バルブ、209は電磁弁、210は電
磁弁209を制御するための電子制御回路(ECU)、211チ
ェック弁である。ECU210は、エンジン冷間時に2次空気
制御弁207を開弁させ暖機後には閉弁させるように電磁
弁209を制御する。アンチ・アフターバーン・バルブ208
は、弁座212と協働する弁体213と、ばね付勢されたダイ
アフラム214と、負圧室215と、大気圧室216とを有し、
大気圧室216にはスロットル弁217下流の吸気管負圧が信
号管218を介して印加される。ダイアフラム214には小径
のオリフィス219が設けてある。エンジンの急減速時に
は高い吸気管負圧が発生し、この負圧はアンチ・アフタ
ーバーン・バルブ208の負圧室に導入されるので、弁体2
13はその弁座212に当接して2次空気供給通路205を遮断
し、2次空気の供給を停止する。しかしダイアフラム21
4にはオリフィス219が設けてあるので、やがて負圧室21
5内には大気圧室216から空気が流入し、負圧室215内の
負圧は減少し、弁体213は弁座212から離れる。従って、
急減速時にはオリフィス219の面積によって定まる一定
時間だけ2次空気の供給が停止される訳である。
このアンチ・アフターバーン・バルブ208を用いる
と、オリフィス219の適合次第では、極低温条件までア
フターバーンを防止することができる。しかしながら、
このアンチ・アフターバーン・バルブの問題点は、エン
ジンの温度に応じて2次空気供給停止時間を増減できな
いということである。即ち、極低温時(たとえば、−20
℃)向けに、2次空気供給停止時間が長くなるようにオ
リフィス19の口径を小さく設定しておけば、比較的緩和
な低温時(たとえば、0℃)には2次空気供給停止時間
が不必要に長くなり、触媒暖機性能が悪化し、HC,COエ
ミッションが悪化する。また、触媒により排気臭が発生
する等の問題が生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、エンジン冷間時における急減速時の
アフターバーンの発生を防止し、3元触媒装置の過熱を
防止しながらも、触媒の温度を適度に上昇させるととも
に、触媒排気臭を低減することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の2次空気制御装置は、機関の減速時を検出す
る減速度検出手段と、機関の温度を検出する温度検出手
段と、機関のアイドル運転状態を検出するアイドル状態
検出手段と、2次空気の供給を停止する時間を設定する
2次空気供給停止時間設定手段とを備え、機関冷間時に
おいて機関が急減速するときには機関温度により定まる
時間だけ2次空気の供給を停止することを特徴とするも
のである(第1図)。
〔実施例〕
第2図から第6図を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第2図において、12はピストン、14はコネクティング
ロッド、16は燃焼室、18は点火栓、20は吸気弁、21は吸
気ポート、22は排気弁、23は排気ポートである。吸気ポ
ート21は吸気管24、サージタンク26、スロットル弁28を
介してエアフローメータ30に接続される。排気ポート23
は排気マニホルド32、排気管34を介して触媒コンバータ
36に接続される。
燃料インジェクタ38は各気筒毎において吸気ポート21
の近傍の吸気管24に取付られる。
40はディストリビュータで、共通電極は点火装置42の
点火コイルに接続される。また分配電極は各気筒の点火
栓18に接続される。
2次空気導入システムはリード弁44を備えた、所謂エ
アサクションシステムである。リード弁44はその上流側
が空気フィルタ46に接続され、下流は2次空気制御弁48
及びエアサクション通路50を介して排気マニホルド32に
接続される。2次空気制御弁48は常態では閉じており、
減速時、アイドル時には開放される。
2次空気制御弁48は、この実施例では、負圧により駆
動されるもので、ダイヤフラム54を備え、ダイヤフラム
54は負圧通路56を介して電極切替弁58に連結される。切
替弁58はダイヤフラム54を空気フィルタ60に連通する位
置と、サージタンク26に連通する位置とで切り替わる。
常態では、切替弁58はダイヤフラム54を大気圧側に接続
し、このとき2次空気制御弁48は閉弁するため2次空気
の導入は行われない。切替弁58を励磁することによりダ
イヤフラム54はサージタンク26の負圧に連通され、2次
空気制御弁48が開弁され、2次空気の導入が行われる。
制御回路(ECU)64はこの発明による空燃比制御を行
なうためのものであり、マイクロコンピュータシステム
として構成される。制御回路64はマイクロプロセシング
ユニット(MPU)66と、メモリ68と、入力ポート69と、
出力ポート70と、これらの要素を接続するバス71とより
構成される。入力ポート69は各センサに接続され、エン
ジン運転条件信号が入力される。エアフローメータ30か
らは吸入空気量Qに応じた信号が入力される。ディスト
リビュータ40にはクランク角センサ72,74が取付けら
れ、分配軸の回転、即ちクランク軸の回転に応じたパル
ス信号が得られる。即ち、第1のクランク角センサ72は
エンジンの1回転、即ち720゜CA毎のパルス信号Gを発
生し、第2のクランク角センサ74は30゜CA毎のパルス信
号を発生し、エンジン回転数NEを知ることができる。
空燃比センサ(例えばO2センサ又はリーンセンサ)75
は排気管34において2次空気導入通路50の下流で、触媒
コンバータ36の上流に設置される。空燃比センサ75はな
るべく排気マニホルド32から離れて配置され、排気ガス
の熱的な影響から遮断することができる。アイドルスイ
ッチ78はスロットル弁28に連結され、スロットル弁28が
アイドル位置のときONされる。冷却水温センサ79はエン
ジン冷却水温に応じた信号を出力する。
メモリ68にはこの発明に従って空燃比制御及び2次空
気制御を行うプログラムが格納されている。
第3図は2次空気制御ルーチンのフローチャートを示
す。制御回路(ECU)64がこの制御ルーチンを実行する
ことにより本発明の2次空気制御装置が実現される。こ
の制御ルーチンは一定時間毎に実行される。先ず、ステ
ップ80では、冷却水温センサ79からの信号により、エン
ジン冷却水温THWが35℃以下か否かを判別し、水温がそ
れ以上であればステップ87で電磁切替弁58をOFF位置に
することにより2次空気供給(以下、AS)を停止する。
冷却水温が35℃以下であれば、ステップ81でアイドルス
イッチ(アイドルSW)78がONか否かを判定する。アイド
ルスイッチがOFFであればステップ88で2次空気供給停
止時間計測用カウンタCをゼロにリセットし、ステップ
89で電磁切替弁58をONにして2次空気制御弁48を開弁さ
せた後、この制御ルーチンを終了する。カウンタCは2
次空気供給を停止する時間を計測するためのものであ
る。アイドルスイッチ78がONの場合には、ステップ82で
2次空気を供給中であるか否かを判定する。2次空気供
給停止中のときにはステップ85に進み、2次空気供給中
の場合にはステップ83に進む。ステップ83では、エンジ
ンの減速度を表すパラメータとしてΔQ/Nを取り込む。
ΔQ/Nはエンジン1回転当たりの吸入空気量Q/Nの変化
率であり、第4図の計算ルーチンにより計算され、メモ
リ68に格納されているものである。即ち、ΔQ/Nは、前
回までのQ/N値のなまし値(Q/N・M)から今回のQ/N値
を減じたものとして計算され、Q/Nなまし値Q/N・Mは として定義される。
ステップ83の次にステップ84に進み、ΔQ/Nが−Co以
下であるか否かを判定する。ここで、Coは正の値を有す
る設定値であって、単位はl/revである。ΔQ/N≧−Coの
場合にはステップ88に進む。ΔQ/N<−Coの場合には、
ステップ85に進み、カウンタCをインクレメントした
後、ステップ86においてカウンタCの値が設定値Ccutよ
り小さいか否かを判定する。設定値Ccutは冷却水温THW
に応じて変化する設定値であり、後述する第5図のルー
チンにより冷却水温に応じて設定されるものである。NO
の場合にはステップ88に進む。YESの場合には、ステッ
プ87で電磁切替弁58をOFFにした後、制御ルーチンを終
える。
第5図のフローチャートは2次空気供給(AS)停止時
間(前記設定値Ccutに対応する)を設定するためのルー
チンを示す。ステップ90では冷却水温センサ79からの信
号により冷却水温THWを読み、ステップ91では第6図の
マップから冷却水温に対応する設定値Ccutを求める。第
6図から分かるように、設定値Ccutは冷却水温が低い程
大きくなるように設定される。
要するに、第3図の制御ルーチンを実行することによ
り、冷却水温THWが35℃以下の場合でエンジンが急激に
減速状態になったとき(アイドルスイッチがONとなり、
ΔQ/N値が設定値−Coより小さくなったとき)には、冷
却水温に応じて変化する時間(カウンタ設定値Ccutに相
当)だけ2次空気の供給が停止される。
〔発明の効果〕 このように、本発明は、機関冷間時に排気系に2次空
気を供給する内燃機関において、機関の減速度を検出す
る減速度検出手段と、機関の温度を検出する温度検出手
段と、機関のアイドル運転状態を検出するアイドル状態
検出手段と、2次空気の供給を停止する時間を設定する
2次空気供給停止時間設定手段とを備え、機関冷間時に
おいて機関が急減速するときには機関温度により定まる
可変時間だけ2次空気の供給を停止するようにしたの
で、アフターバーンを防止しながらも、3元触媒の温度
を適度に上昇させ、かつ、触媒の過熱を防止することが
できる。また、異常な排気臭の発生を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の2次空気制御装置の機能的ブロック
図、第2図は本発明に実施例の断面図で制御回路はブロ
ック図として示してあり、第3図は2次空気制御ルーチ
ンのフローチャート、第4図はΔQ/N計算ルーチンのフ
ローチャート、第5図は2次空気供給停止時間設定ルー
チンのフローチャート、第6図は冷却水温に対するカウ
ンタ設定値Ccutの一例を示すマップ、第7図は従来のア
ンチ・アフターバーン・バルブを備えた2次空気制御装
置の模式図である。 34:排気管、 36:触媒コンバータ、 48:2次空気制御弁、 50:2次空気供給管、 58:電磁切替弁、 64:制御回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関冷間時に排気系に2次空気を供給する
    内燃機関において、機関の減速度を検出する減速度検出
    手段と、機関の温度を検出する温度検出手段と、機関の
    アイドル運転状態を検出するアイドル状態検出手段と、
    2次空気の供給を停止する時間を設定する2次空気供給
    停止時間設定手段とを備え、機関冷間時において機関が
    急減速するときには機関温度により定まる時間だけ2次
    空気の供給を停止することを特徴とする2次空気制御装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8703613B2 (en) 2010-05-13 2014-04-22 Panasonic Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method

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