JP3370151B2 - 内燃機関の排気管内に２次空気を供給する機構を検査する方法及び装置 - Google Patents

内燃機関の排気管内に２次空気を供給する機構を検査する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関の排気管内に
２次空気を供給する機構を検査する方法，それも弁閉鎖
部材を有する制御可能な遮断弁を介して２次空気ポンプ
によって２次空気を排気管内のラムダゾンデの上流側で
排気管内に供給する形式の方法及び内燃機関の排気管内
に２次空気を供給する機構を検査する装置，それも２次
空気を供給する２次空気ポンプと，閉鎖方向に閉鎖力が
作用している弁閉鎖部材を備えた制御可能な遮断弁と，
排気管内に配置されたラムダゾンデとを有している形式
の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有害な排ガス成分を減少させるため及び
触媒を加熱するために，排ガス側で２次空気を燃焼生成
物に供給することは既に提案されている（ドイツ連邦共
和国特許出願 41 41 946.4 号）。このような装置は例
えば，２次空気を搬送するため及び搬送圧力を形成する
ための２次空気ポンプと，２次空気導管を選択的に接続
・遮断するための遮断弁と，２次空気ポンプの搬送方向
に対して逆方向に排ガスが遮断弁にまで達するのを防止
するための逆止め弁とを備えた導管系を有している。制
御装置は内燃機関の運転パラメータ，例えばラムダ値
（空気率），を評価して，２次空気ポンプの運転及び遮
断弁の切り替えを制御する。
【０００３】このような２次空気供給機構の機能を，供
給機構に所属する部材によって検査する場合，例えば遮
断弁を開いた状態にしてかつラムダ調節装置を作用状態
にして，２次空気を内燃機関の排気管内にラムダゾンデ
の上流側で導入し，ラムダ値の変化によって機能判定を
行うことができる。しかしこのようなやり方は欠点を有
している。すなわち検査過程中に比較的に多量の２次空
気が排気管内に導入され，排ガスの組成が著しく変化
し，ひいては触媒器の変換率が悪くなる。更に触媒器が
過熱されることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，検査
過程の際に排ガス内への２次空気の吹き込みを，２次空
気圧力が充分に高くなってから行い，たんに比較的に少
量の２次空気を供給し，これによって排ガスの組成の著
しい変化ひいては触媒器の変換率の悪化並びに触媒器の
過熱を防止することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に，本発明の構成では最初に述べた形式の方法におい
て，遮断弁が制御されていない状態で２次空気ポンプを
始動し，２次空気を弁閉鎖部材の閉鎖力に抗して弁閉鎖
部材の開放方向に作用させ，２次空気の圧力が弁閉鎖部
材の閉鎖力を越えることによって遮断弁を開き，これに
よって２次空気を排気管内に供給して排ガスのラムダ値
を変化させ，ラムダ値の変化をラムダゾンデによって検
出し，検出されたラムダ値の変化が所定の限界値を越え
て，２次空気ポンプが最低空気量を搬送したときに，供
給機構が機能し得ることを確認するようにした。更に最
初に述べた形式の装置において，遮断弁の閉鎖力が次の
ように，すなわち遮断弁が制御されておらず，２次空気
ポンプによって充分に大きな最低空気量が搬送される場
合に，遮断弁が開かれ，ラムダゾンデ（１０）によって
所定の限界値を越えるラムダ値変化が検出されるよう
に，選ばれているようにした。
【０００６】
【発明の効果】このような構成によって，前記の本発明
の課題が解決されることは明らかである。
【０００７】更に，本発明による方法若しくは装置は，
２次空気吹き込み機構を検査するために，例えばセンサ
のような付加的な部材を必要としないという利点を有し
ている。
【０００８】請求項３〜５に記載した手段によって請求
項２に記載した装置を更に改善することが可能である。
【０００９】
【実施例】以下においては，図面に示した実施例に基づ
いて本発明の構成を詳細に説明する。
【００１０】図１に示した第１実施例において，符号１
は混合気圧縮火花点火式の内燃機関を示し，これは，燃
料噴射装置３を有する吸気管２から空気と燃料との混合
気を供給される。吸気管２内に配置されたスロットルバ
ルブ４を介して，供給される空気と燃料との混合気の量
を制御可能である。内燃機関１の運転の際に生ずる排ガ
スは排気管５内に集まり，触媒器６内で浄化される。電
子的な制御装置７は，触媒器６の上流側で排気管５内に
配置されたラムダゾンデ１０からの信号並びに図示して
いない別のセンサからの信号を受け取る。
【００１１】導管系１５を介して，２次空気ポンプ１２
・遮断弁１３及び逆止め弁１４によって，２次空気が内
燃機関１の排気管内に導入される。この場合２次空気ポ
ンプ１２は２次空気の搬送及び２次空気の圧力形成を行
う。２次空気ポンプ１２の下流側に配置された遮断弁１
３は２次空気供給の制御に役立ち，選択的に開閉するこ
とができる。遮断弁１３と排気管５との間に配置された
逆止め弁１４は，排ガスが２次空気ポンプの搬送方向と
は逆方向に導管系１５を通って遮断弁１３まで達するの
を防止するものである。制御装置７によって２次空気ポ
ンプ１２及び遮断弁１３が制御される。
【００１２】このような２次空気吹き込み機構は，特に
内燃機関の寒冷時始動後の暖機運転の際に使用される。
暖機運転の際には，普通は少し濃厚な混合気が内燃機関
に供給される。２次空気を排ガス内に吹き込むことによ
って，例えば燃焼せしめられなかった炭化水素が後燃焼
せしめられる。この化学反応の際に生じたエネルギは触
媒器を迅速に加熱し，したがって触媒器は迅速に運転温
度に達し，排ガスの有害成分が付加的に減少せしめられ
る。
【００１３】法律による規制によって，このような内燃
機関の排ガス内への２次空気の吹き込み機構の機能は監
視しなければならない。本発明によれば，２次空気の供
給を検査するために，２次空気ポンプ１２を始動し，遮
断弁１３を閉じることを提案する。この場合遮断弁１３
の閉鎖力は所定の最低２次空気圧力に適合せしめられて
いる。２次空気ポンプ１２によって生ぜしめられる空気
圧力が遮断弁１３の閉鎖力を越えると，遮断弁１３が開
き，ラムダゾンデ１０が，ラムダ値の変化によって，２
次空気が排気管５内に導入されたことを知らせる。検査
過程中に所定の最低空気量が排気管５内に導入され，こ
れによってラムダ値の最低変化が生ぜしめられると，２
次空気供給機構が充分に機能し得ることが確認される。
この場合２次空気ポンプ１２によって生ぜしめられる空
気圧力は前述の最低２次空気圧力である。
【００１４】図２には，図１の第１実施例において使用
される遮断弁１３が示されている。この遮断弁は弁基体
１８とコップ形のカバー１９とを有している。弁基体１
８には入口側に入口管２０が，かつ出口側に出口管２１
が形成されており，これによって遮断弁１３が導管系１
５に接続される。入口管２０は２次空気ポンプ１２に接
続されており，出口管２１は逆止め弁１４に接続されて
いる（図１）。入口管２０と出口管２１との間で，遮断
弁１３内への入口管２０の開口部に流動開口２２が形成
されている。入口管２０の壁が流動開口２２のところに
弁座２３を形成しており，この弁座に，例えば平らなシ
ール座２６を有する弁閉鎖部材として役立つダイアフラ
ム２４が，ダイアフラム２４の弁座２３とは逆の側に配
置されたばね受け２５によって押し付けられる。
【００１５】ダイアフラム２４はその外周の縁部２４ａ
を弁基体１８とカバー１９との間に締め込まれていて，
カバー１９との間に弁室２７を形成している。弁基体１
８とカバー１９とはフランジ結合によって互いに固く結
合されている。カバー１９には接続通路２９を有する短
管２８が形成されており，この短管によって弁室２７内
の圧力を変化させることができる。このために例えば接
続通路２９に負圧導管３１の一端部が接続され，この負
圧導管３１の他端部はスロットルバルブ４の下流側で吸
気管２に接続される。
【００１６】ダイアフラム２４に作用する閉鎖力は弾性
的な部材，例えば押しばね３０，と遮断弁１３内の圧力
状態とによって定められる。押しばね３０はばね受け２
５とカバー１９とに支えられている。ばね特性，例えば
ばねこわさ及び初圧縮量を選択することによって，閉鎖
力を最低２次空気圧力に適合した所望の値に調整するこ
とができる。付加的にダイアフラム２４に対する閉鎖力
は，入口管２０と弁室２７との圧力差によって変化させ
ることができる。負圧導管３１及び接続通路２９を介し
て外部負圧を弁室２７内に導入することによって，ダイ
アフラム２４の閉鎖力が低下せしめられ，これによって
遮断弁１３を開くこと若しくは一層開くことが可能であ
る。
【００１７】負圧導管３１内には電磁的に操作可能な切
り替え弁３２が配置されており，この切り替え弁は導線
３３を介して制御装置７によって制御され，内燃機関の
暖機運転中に２次空気を排気管５内に供給するために，
負圧導管３１を遮断弁１３に接続する。切り替え弁３２
は図１に示すように遮断弁１３の一部として構成してお
くことができる。暖機運転以外並びに２次空気供給機構
の検査中には切り替え弁３２は負圧導管３１を弁室２７
に対して遮断し，大気と接続している通気導管３４を弁
室２７に接続する。
【００１８】２次空気吹き込み機構を検査するために，
本発明によれば，ダイアフラム２４に対する閉鎖力は２
次空気ポンプ１２によって形成される最低２次空気圧力
に適合せしめられており，弁室２７が大気に接続されて
いる場合に，最低空気量が排気管５内に導入され，ラム
ダ値が相応して変化せしめられるようになっている。こ
のために押しばね３０は次のように設計されている。す
なわち弁室２７が負圧に接続されていない場合に，押し
ばね３０によって特定の閉鎖力がダイアフラム２４に作
用せしめられるようにしてある。ところでこの状態で遮
断弁１３が閉じられている場合に，２次空気ポンプ１２
（図１）が始動せしめられ，これによって入口管２０内
の２次空気圧力が高められる。入口管２０内の空気圧力
がダイアフラム２４に対する閉鎖力を越えると，ダイア
フラム２４が弁座２３から押し離され，これによって生
じたすきまを通って２次空気が流動開口２２から出口管
２１に流れることができる。
【００１９】遮断弁１３を通って導管系１５内を流れる
２次空気は逆止め弁１４を経て排気管５内に達し，そこ
でラムダ値の変化を生ぜしめる。この変化が制御装置７
によって調べられる所定の限界値に達すると，２次空気
吹き込み機構が正しく機能していることが確認される。
この限界値はラムダ値の最低変化量に２次空気吹き込み
機構が充分に機能し得ることを証拠だてる安全範囲を加
えたものである。
【００２０】図３に示した本発明による方法若しくは装
置の第２実施例においては，図１の実施例と同じ部分に
は同じ符号を付けてある。
【００２１】図３においては遮断弁１３′は吸気管２の
スロットルバルブ４の下流側への接続通路を有していな
い。この遮断弁１３′は電磁弁として構成されていて，
導線３３を介して制御装置７によって制御され，内燃機
関の暖機運転の際に触媒器６が運転温度に達するまで，
弾性的部材例えば押しばね３０の閉鎖力に抗して開かれ
る。この場合電磁弁は段階的に制御することができる。
触媒器６が運転温度に達した後は，普通は電磁弁の制御
は行われない。
【００２２】遮断弁１３′は圧力制限弁として構成され
ており，遮断弁１３′の上流側の導管系１５内の圧力が
遮断弁１３′の弁閉鎖部材に導かれ，弾性的部材の力に
対して逆向きに弁閉鎖部材に作用せしめられる。ところ
で，殊に内燃機関のアイドリング運転中に，２次空気吹
き込み（供給）機構の検査を行うために，電磁弁を制御
していない状態で２次空気ポンプ１２を始動させると，
２次空気ポンプ１２によって生ぜしめられて弁閉鎖部材
に作用する圧力が弾性的部材の閉鎖力を越えたときに，
遮断弁１３′が開かれる。開かれた遮断弁１３′を通っ
て流れる空気量が前述の最低空気量に達すると，ラムダ
ゾンデ１０によって検出されるラムダ値が限界値を越
え，２次空気吹き込み機構の機能が確認される。
【００２３】本発明による方法においては，排ガスへの
２次空気の吹き込みは，入口管２０内の２次空気圧力が
遮断弁１３・１３′の閉鎖力を越えてから初めて行われ
るので，機能検査の際に比較的にわずかな２次空気量が
排ガスに供給されるにすぎない。このようにして，搬送
圧力及び搬送量の大きな２次空気ポンプの検査を実施す
ることができ，その場合比較的にわずかな２次空気量が
排ガスに供給されるにすぎず，排ガスの組成に不都合な
影響を受けることが回避される。それは２次空気供給機
構の検査は一般に内燃機関のアイドリング運転状態で行
われるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】２次空気供給機構の第１実施例の原理的構造を
示した図である。
【図２】図１の実施例の遮断弁の断面図である。
【図３】２次空気供給機構の第２実施例の原理的構造を
示した図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関， ２ 吸気管， ３ 燃料噴射装置，
４ スロットルバルブ， ５ 排気管， ６ 触媒器，
７ 制御装置， １０ ラムダゾンデ， １２ ２次
空気ポンプ， １３及び１３′ 遮断弁， １４ 逆止
め弁， １５導管系， １８ 弁基体， １９ カバ
ー， ２０ 入口管， ２１ 出口管，２２ 流動開
口， ２３ 弁座， ２４ ダイアフラム， ２４ａ
縁部，２５ ばね受け， ２６ シール座， ２７ 弁
室， ２８ 短管， ２９ 接続通路， ３０ 押しば
ね， ３１ 負圧導管， ３２ 切り替え弁， ３３導
線， ３４ 通気導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート メッツガー ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲ ン−ウンターリークス オーバーリーク シンガーシュトラーセ 25 (56)参考文献 特開 昭63−111256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−28709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−77723（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109023（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/30 - 3/32 F02D 41/14 F01N 3/22

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気管内に２次空気を供給す
    る機構を検査する方法、それも弁閉鎖部材を有する制御
    可能な遮断弁を介して２次空気ポンプによって２次空気
    を排気管内のラムダゾンデの上流側で排気管内に供給す
    る形式の方法において、遮断弁（１３，１３′）が制御
    されていない状態で２次空気ポンプ（１２）を始動し、
    ２次空気を弁閉鎖部材（２４）の閉鎖力に抗して弁閉鎖
    部材の開放方向に作用させ、２次空気の圧力が弁閉鎖部
    材（２４）の閉鎖力を越えることによって遮断弁（１
    ３，１３′）を開き、これによって２次空気を排気管
    （５）内に供給して排ガスのラムダ値を変化させ、ラム
    ダ値の変化をラムダゾンデ（１０）によって検出し、検
    出されたラムダ値の変化が所定の限界値を越えて、２次
    空気ポンプ（１２）が最低空気量を搬送したときに、供
    給機構が機能し得ることを確認することを特徴とする内
    燃機関の排気管内に２次空気を供給する機構を検査する
    方法。
  2. 【請求項２】 内燃機関の排気管内に２次空気を供給す
    る機構を検査する装置、それも２次空気を供給する２次
    空気ポンプと、閉鎖方向に閉鎖力が作用している弁閉鎖
    部材を備えた制御可能な遮断弁と、排気管内に配置され
    たラムダゾンデとを有している形式の装置において、遮
    断弁（１３，１３′）が制御されておらずかつ２次空気
    ポンプ（１２）によって搬送された最低空気量が充分に
    大きい場合に、遮断弁（１３，１３′）が開かれ、所定
    の限界値を越えるラムダ値変化がラムダゾンデ（１０）
    によって検出されるように遮断弁（１３，１３′）の閉
    鎖力が選ばれていることを特徴とする、内燃機関の排気
    管内に２次空気を供給する機構を検査する装置。
  3. 【請求項３】 遮断弁（１３，１３′）の閉鎖力が弾性
    的な部材（３０）によって生ぜしめられるようにした請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 遮断弁（１３）がダイアフラムとして構
    成された弁閉鎖部材（２４）を有しており、この弁閉鎖
    部材（２４）は弾性的な部材（３０）によって閉鎖方向
    に負荷されており、弾性的な部材（３０）はダイアフラ
    ムとして構成された弁閉鎖部材（２４）によって仕切ら
    れた弁室（２７）内に配置されており、この弁室（２
    ７）は負圧導管（３１）を介して内燃機関の吸気管
    （２）にスロットルバルブ（４）の下流側で接続されて
    おり、切り替え弁（３２）によって、負圧導管（３１）
    が弁室（２７）から遮断可能でありかつ通気導管（３
    ４）が弁室（２７）に接続可能である請求項３記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 遮断弁（１３′）が電磁的に、弾性的な
    部材（３０）の閉鎖力に抗して開かれるようにした請求
    項３記載の装置。
  6. 【請求項６】 遮断弁（１３′）が２次空気ポンプ（１
    ２）によって搬送される２次空気の圧力によって、弾性
    的な部材（３０）の閉鎖力に抗して開かれるようにした
    請求項３記載の装置。
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