JP2526175Y2

JP2526175Y2 - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2526175Y2
Application number: JP1990113683U
Authority: JP
Inventors: 栄三田保
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2005-10-30
Also published as: JPH0469618U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、エンジンの排気系に排気浄化用三元触媒
と、この触媒をバイパスする通路とをそなえた排気浄化
装置に関する。

［従来の技術］従来より、自動車等の車両に搭載されたエンジンの排
気系には、排気中の有害ガスを浄化するための三元触媒
（又は、略して単に触媒という）が設けられているが、
そのためにエンジンの背圧が高くなり、第８図に示すよ
うに、エンジンの中，高速域では、エンジン出力が低下
するため、反って性能を悪化することになる。そのた
め、排気通路に触媒をバイパスする通路を設けて、エン
ジンの高出力時においては、触媒をバイパスするバイパ
ス通路に切り替えることが行なわれる。

ここで、触媒通路とバイパス通路とを切り替える手段
としては、切替弁を使用するが、この切替弁は、吸気管
負圧あるいはエンジンにより駆動される真空ポンプから
の圧力を使用して開閉駆動される。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、上記のような従来の排気浄化装置で
は、エンジン出力に応じて切替弁の切替制御を行なって
いるだけであるので、次のような課題がある。

すなわち、排気を触媒に通さずにバイパス通路に通す
と、排気を触媒に通すときよりも、背圧が下がってエン
ジン出力が上がる。逆に排気を触媒に通すと、エンジン
出力は落ちる半面、排気中の有害ガス成分が除去され
る。しかし、もし触媒による浄化効率の悪い運転域があ
ったとすると、この運転域では、排気を触媒に通す意義
は少ない。

ところで、第5,6図に示すように、空燃比がある程度
以上リッチ（過濃）な運転域においては、排気中にNOx
は殆ど発生せず、又COやHCについては触媒による浄化効
率が極端に低下する（例えば10％以下になる）。なお、
第5,6図において、符号ａは理論空燃比のところを示し
ている。

このため、エンジン出力に応じてのみ切替弁の切替制
御を行なうという従来技術では、排気浄化性能の維持と
エンジン出力の低下防止という背反する課題を効果的に
解決することはできない。

本考案は、このような課題に鑑み創案されたもので、
エンジン出力に応じてではなく、空燃比に応じて切替弁
の切替制御を行なえるようにして、エンジンの排気浄化
性能を低下させることなく、三元触媒を付けたことによ
るエンジン出力低下現象を極力防止できるようにした、
排気浄化装置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］上述の目的を達成するため、本考案の排気浄化装置
は、エンジンの排気系に排気浄化用三元触媒をそなえる
とともに、該三元触媒をバイパスするバイパス通路と、
該エンジンからの排気を該三元触媒側または該バイパス
通路側に切り替える切替弁とをそなえ、該エンジンの吸
気系へ供給される燃料と空気との比としての空燃比を検
出する空燃比検出手段が設けられるとともに、該空燃比
検出手段で検出された空燃比が所要のリッチ領域である
と、該切替弁を該バイパス通路側に切り替える一方、上
記のリッチ領域以外の領域であると、該切替弁を該三元
触媒側に切り替える切替弁制御手段が設けられたことを
特徴としている。

［作用］上述の本考案の排気浄化装置では、空燃比検出手段に
よって検出された空燃比が所要のリッチ領域であると、
切替弁制御手段によって、切替弁を切り替えて、排気の
通路を三元触媒を通さないバイパス通路側にする一方、
空燃比が上記リッチ領域以外では、上記切替弁制御手段
により、切替弁を切り替えて、排気の通路を三元触媒側
にする。

［実施例］以下、図面により本考案の一実施例としての排気浄化
装置について説明すると、第１図は本装置を有するエン
ジンシステムの模式的構成図、第２図は本装置の制御ブ
ロック図、第３図は燃料量供給制御のためのフローチャ
ート、第４図は切替弁制御のためのフローチャート、第
５図は有害ガス発生量と空燃比との関係を示す特性図、
第６図は触媒の浄化効率と空燃比との関係を示す特性
図、第７図はエンジンのトルクと回転速度との関係にお
ける空燃比のリッチ領域を示す特性図、第８図は排気通
路に触媒を取り付けた場合と取り付けない場合とのエン
ジン性能の比較図である。

さて、第１図に示すように、エンジン１の排気系は次
のように構成されている。即ち、排気マニホルド２を経
て排気管３が接続されているが、この排気管３中には、
排気中のCO,HC,NOx等を浄化する三元触媒４のほか、図
示しない消音マフラ等が介在されて末端が排気口となる
よう構成されている。

さらに、排気通路の排気管３より分岐して上記三元触
媒４をバイパスするバイパス通路５が設けられており、
このバイパス通路５の分岐部または中間部には、排気の
通路を、触媒通路4a側またはバイパス通路５側に切り替
える切替弁６が設けられている。

そして、この切替弁６は、ダイヤフラムを有する圧力
応動機構７に連結され、ソレノイドバルブ８の操作によ
り、圧力源よりの圧力を受けて圧力応動機構７が作動す
ることにより、切替弁６が開閉駆動されるよう構成され
ている。

また、ソレノイドバルブ８はコンピュータ９の指示に
より作動されるものであるが、このコンピュータ９は、
切替弁制御に着目すると、第２図に示すごとく、空燃比
検出手段としての空燃比センサ（A/Fセンサ）10で検出
された空燃比が所要のリッチ領域（例えばA/F＜12）で
あると、ソレノイドバルブ８を操作し圧力応動機構７を
介して切替弁６をバイパス通路５側に切り替える一方、
上記のリッチ領域以外の領域であると、切替弁６を触媒
４（触媒通路4a）側に切り替える切替弁制御手段11の機
能を有している。

このために、この切替弁制御手段11は、空燃比比較部
11Aと切替弁制御部11Bとをそなえており、空燃比比較部
11Aは、空燃比センサ10で検出された空燃比が所要のリ
ッチ領域（例えばA/F＜12）であるかどうかを比較する
もので、切替弁制御部11Bは、空燃比比較部11Aからの比
較結果に基づき、空燃比が上記所要のリッチ領域にある
場合は、ソレノイドバルブ８を操作し圧力応動機構７を
介して切替弁６をバイパス通路５側に切り替える一方、
上記のリッチ領域以外の領域である場合は、ソレノイド
バルブ８を操作し圧力応動機構７を介して切替弁６を触
媒４側に切り替えるよう制御信号を出すものである。

なお、空燃比センサ10は、リーンな空燃比からリッチ
な空燃比までを連続して検出できるものである。

また、切替弁駆動装置としては、ソレノイドバルブ８
の操作によって作動する圧力応動機構７に代えて、電動
機（モータ）13を用いることもできる。

ところで、第５図に示されるごとく、空燃比A/Fと排
気のCO,HC,NOxの発生量の関係をみると、空燃比A/Fがリ
ッチな領域（例えばA/F＜12）Ａでは、NOxは殆ど発生し
ていない。また、第６図に示されるごとく、空燃比A/F
と触媒浄化効率の関係をみると、A/Fのリッチな領域Ａ
では、CO,HCについての触媒効果は極端に低下（例えば1
0％以下）する。そして、第７図に示すように、エンジ
ンのトルクと回転数との関係は回転数が高いときトルク
が最高になるものではなく空燃比A/Fがリッチな領域で
はトルクは低下する傾向を示している。そのため、空燃
比がリッチな領域にあるとき、排気系では触媒を通さず
バイパス通路を開放して背圧を低減させることが、触媒
４による排気浄化性能を低下させることなく（なぜな
ら、空燃比がリッチな領域では、NOxがほとんど発生せ
ず、しかもCO,HCについての浄化効率は低いからであ
る）、エンジン性能を高めることになる。従って、本装
置では、空燃比A/Fを空燃比センサ10で検出し、空燃比
がリッチな領域、例えばAF＜12であるときに、排気系の
触媒４を通さずにバイパス通路５を開放するものであ
る。

つぎに、本考案の動作を説明する。

すなわち、第４図に示すように、まず、空燃比センサ
10によって空燃比検出が行なわれ（ステップB1）、空燃
比がリッチ領域にあるか（A/F＜12か）どうかが判定さ
れる（ステップB2）。もし、空燃比がリッチな領域（A/
F＜12）にあると、切替弁を開にして（ステップB3）、
排気をバイパス通路５より排出する。このときNOx発生
量は少なく、又CO,HCについて浄化効率が低いので、排
気を触媒４に通しても通さなくても排気浄化という点で
は変わらないが、排気を触媒４を通さずにバイパス通路
５に通すと、背圧が下がらず、これによりエンジン出力
の低減を招かずにすむのである。

また、空燃比がリッチな領域でないときは、ステップ
B2でNOルートをとり、切替弁を閉じて（ステップB4）、
排気を触媒４に通過させて排出する。このとき、触媒４
はNOx,CO,HCについての浄化効率が高くなるので、排気
を触媒４に通すことにより、高い排気浄化効率が得られ
る。なお、上記のように空燃比がリッチな領域でないと
きは、高いエンジン出力状態にはなく、エンジン出力低
下による影響は少ない。

このように空燃比に応じて切替弁６の切替制御を行な
っているので、エンジンの排気浄化性能を低下させるこ
となく、触媒４を付けたことによるエンジン出力低下現
象をも極力防止することができるのである。

なお、エンジン１への燃料の供給は、第３図に示すよ
うにようして行なわれる。即ち、ステップA1で、吸入空
気量とエンジン回転数とを取り込み、これらの情報に基
づいてベースの燃料噴射量を決定し（ステップA2）、更
に加速等の条件により燃料量補正を行なって（ステップ
A3）、燃料量を決定し（ステップA4）、この燃料量に基
づいて燃料を供給するのである。これにより、エンジン
の運転状態に応じた空燃比が得られる。

［考案の効果］以上詳述したように、本考案の排気浄化装置によれ
ば、エンジンの排気系に排気浄化用三元触媒をそなえる
とともに、該三元触媒をバイパスするバイパス通路と、
該エンジンからの排気を該三元触媒側または該バイパス
通路側に切り替える切替弁とをそなえ、該エンジンの吸
気系へ供給される燃料と空気との比としての空燃比を検
出する空燃比検出手段が設けられるとともに、該空燃比
検出手段で検出された空燃比が所要のリッチ領域である
と、該切替弁を該バイパス通路側に切り替える一方、上
記のリッチ領域以外の領域であると、該切替弁を該三元
触媒側に切り替える切替弁制御手段が設けられているの
で、空燃比に応じて切替弁を切替制御することができ、
これによりエンジンの排気浄化性能を低下させることな
く、三元触媒を付けたことによるエンジン出力低下現象
をも極力防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての排気浄化装置を有す
るエンジンシステムの模式的構成図、第２図は本考案の
一実施例にかかる制御ブロック図、第３図は燃料量供給
制御のためのフローチャート、第４図は本考案の一実施
例にかかる切替弁制御のためのフローチャート、第５図
は有害ガス発生量と空燃比との関係を示す特性図、第６
図は触媒の浄化効率と空燃比との関係を示す特性図、第
７図はエンジンのトルクと回転速度との関係における空
燃比のリッチ領域を示す特性図、第８図は排気通路に触
媒を取り付けた場合と取り付けない場合とのエンジン性
能の比較図である。１……エンジン、２……排気マニホルド、３……排気
管、４……三元触媒、4a……触媒通路、５……バイパス
通路、６……切替弁、７……圧力応動機構、８……ソレ
ノイドバルブ、９……コンピュータ、10……A/Fセンサ
（空燃比検出手段）、11……切替弁制御手段、11A……
空燃比比較部、11B……切替弁制御部、13……モータ。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気系に排気浄化用三元触媒を
そなえるとともに、該三元触媒をバイパスするバイパス
通路と、該エンジンからの排気を該三元触媒側または該
バイパス通路側に切り替える切替弁とをそなえ、該エン
ジンの吸気系へ供給される燃料と空気との比としての空
燃比を検出する空燃比検出手段が設けられるとともに、
該空燃比検出手段で検出された空燃比が所要のリッチ領
域であると、該切替弁を該バイパス通路側に切り替える
一方、上記のリッチ領域以外の領域であると、該切替弁
を該三元触媒側へ切り替える切替弁制御手段が設けられ
たことを特徴とする、排気浄化装置。