JPH05222926A

JPH05222926A - エンジンの２次エア制御装置

Info

Publication number: JPH05222926A
Application number: JP2543792A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tanaka; 一穂田中; Toshiki Yamashita; 敏樹山下; Takeshi Wariishi; 健割石
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】排気系に２次エアを供給する必要が生じた場
合に、直ちにその供給をおこなうことのできる応答性に
優れたエンジンの２次エア制御装置を提供する。【構成】エアクリーナ７のすぐ下流から２次エア通路
が分岐している。２次エア供給通路には下流側へ順に、
電動エアポンプ、ワンウェイバルブ、正圧チャンバ、エ
アコントロールバルブ２３、ワンウェイバルブが設けら
れて排気通路に接続されている。エアコントロールバル
ブ２３は、吸気通路の負圧で作動する負圧アクチュエー
タ式のもので、電動エアポンプ側の正圧を正圧室３３に
導く導圧路４３が設けられていて、この導圧路４３には
２次エア供給時に開かれる開閉バルブ４４が設けられ、
この開閉バルブ４４は導圧路４３を開放開閉するととも
に、閉じた状態では正圧室３３側の正圧を外部に逃す三
方弁の働きをする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス中の未燃成分
を浄化するためにエンジンの吸気系から排気系に２次エ
アを供給するエンジンの２次エア制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガス中の未燃成分
を触媒コンバータにより再燃焼させて浄化するため、不
足するエアを吸気系から排気系に２次エア供給通路を介
して供給していた。

【０００３】２次エア供給通路には吸気系から２次エア
を導入するための電動エアポンプが設けられ、その下流
側には２次エア供給通路を開閉するためのエアコントロ
ールバルブが設けられていた。そして、このエアコント
ロールバルブには、吸気系の負圧を利用した負圧アクチ
ュエータ式のものが採用されていた。即ち、この負圧ア
クチュエータには、前記吸気系の負圧を導く負圧室と、
負圧室に対しダイヤフラムをはさんで面する正圧室が設
けられていた。このダイヤフラムにエアコントロールバ
ルブの弁体が設けられ、弁体は閉じる方向にバネにより
付勢されていた。そして、三方ソレノイドバルブなどに
より吸気系の負圧が導かれると前記バネの付勢力に抗し
て弁体が弁座から離れ開くようになっていた。そして、
前記バネは、排気系からの脈動により弁体が開いてしま
わないように、強いものが採用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに強いバネを採用すると、その付勢力に抗して弁体を
動かすには負圧室に十分に大きな負圧を作用させなけれ
ばならないので、弁体の開放応答性が低下してしまい、
特にエンジンの加速中（過渡期）に十分な量の２次エア
を供給し難いという問題があった。また、これによりＥ
Ｍ（エミッション，排気ガス制御）が悪化してしまう虞
があった。

【０００５】本発明は、以上の問題を解決するために成
されたもので、排気系に２次エアを供給する必要が生じ
た場合に、直ちにその供給をおこなうことのできる応答
性に優れたエンジンの２次エア制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、負圧アクチュエータの負圧室
に面して設けられる正圧室に、電動エアポンプ側の正圧
を導く導圧路を接続したものである。

【０００７】請求項２の発明は、更に、２次エアを供給
するためにエアコントロールバルブを開く前に、予め電
動エアポンプを予回転させる制御手段を備えたものであ
る。請求項３の発明は、また更に、電動エアポンプとエ
アコントロールバルブとの間に正圧チャンバを設けると
共に、導圧路に２次エア供給時に開放される開閉バルブ
を設け、２次エアを供給する際には、非供給時に予め電
動エアポンプによって正圧チャンバに蓄えられる２次エ
アを、開閉バルブを開けて正圧室及び排気系へ導くもの
である。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によれば、２次エアを供給する
ために電動エアポンプを回転させると、この電動エアポ
ンプによる正圧が導圧路を経て、負圧アクチュエータの
正圧室に作用するので、負圧室に作用する負圧が十分に
大きくなる前に、エアコントロールバルブを開くことが
できる。

【０００９】請求項２の発明によれば、エアコントロー
ルバルブを開く前に、予め電動エアポンプを予回転させ
下流側のワンウェイバルブとエアコントロールバルブと
の間の正圧を十分に高めておくことで、ワンウェイバル
ブを開いた際には直ちに大きな正圧をエアコントロール
バルブ側へ供給できる。このことは、前記請求項１の発
明がエアコントロールバルブの応答性を向上させたもの
と言えるのに対し、電動エアポンプ自体の応答性を向上
させたものと言える。

【００１０】請求項３の発明によれば正圧チャンバに大
きな正圧の２次エアを大量に蓄えておくことができ、２
次エアを供給する際には、開閉バルブを開けて正圧室へ
大きな正圧の２次エアを導いてエアコントロールバルブ
を直ちに開き、大量の２次エアを排気系へ迅速に供給で
きる。このようにして、いわば電動エアポンプの応答性
を更に向上できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５におい
て説明する。

【００１２】図３に示すように、外気は吸気系すなわち
吸気通路１を通ってエンジン３に吸気され、燃焼して排
気系即ち排気通路５から外部に排気される。吸気通路１
にはエアクリーナ７、流量計測センサ９、スロットルバ
ルブ１０などが設けられている。排気通路５にはＯ₂セ
ンサ１１、触媒コンバータ１３などが設けられている。
そして、エアクリーナ７のすぐ下流からは、２次エア通
路１５が分岐している。この２次エア供給通路１５には
下流側へ順に、電動エアポンプ１７、ワンウェイバルブ
１９、正圧チャンバ２１、エアコントロールバルブ２
３、及びワンウェイバルブ２５が設けられ、排気通路５
へ接続されている。

【００１３】前記エアコントロールバルブ２３は、吸気
通路１の負圧を三方ソレノイドバルブ２７を介して導い
て利用する負圧アクチュエータ式のものである。即ち、
図１のように、この負圧が導かれる負圧室２９に対し、
ダイヤフラム３１を介して正圧室３３が面している。こ
のダイヤフラム３１には弁棒３５を介して弁体３７が設
けられている。ダイヤフラム３１にはコイルバネ３９が
設けられ、前記弁体３７を弁座４１に押しつけて閉じる
ようになっている。このコイルバネ３９には大きな付勢
力を有するものが採用されている。これは、圧力の遮断
性にルーズなワンウェイバルブ２５を通って排気通路５
側の脈動がエアコントロールバルブ２３内に伝った際
に、弁体３７が開いてしまわないようにするためであ
る。

【００１４】電動エアポンプ１７側の通路１５からは、
弁体３７を迂回して導圧路４３が前記正圧室３３に接続
されていて、これにより電動エアポンプ１７側の正圧を
正圧室３３に導けるようになっている。そして、この導
圧路４３には開閉バルブ４４が設けられ、この開閉バル
ブ４４は導圧路４３を開閉するとともに、閉じた状態で
は正圧室３３側の正圧を外部に逃す三方弁の働きをす
る。

【００１５】図２に示すように、弁体３７の底部には環
状リブ４５が設けられることで、電動エアポンプ１７側
の正圧が、２次エア通路１５の断面積よりも大きな受圧
面積で弁体３７に作用するようになっている。これによ
り、弁体３７が弁座４１から離れた状態及び着座した状
態において受圧面積の変化が少なくて済み、弁体３７の
働きを安定させることができる。

【００１６】図４に示すように、本実施例の制御手段で
あるコンピュータユニット４７は、エンジン回転数セン
サ，スロットルセンサ，及び水温センサ４９などから、
エンジン回転数，冷却水の水温，更にはエンジンの負荷
及び負荷の増加率などを情報として得、電動エアポンプ
１７の始動，並びに三方ソレノイドバルブ２７及び開閉
バルブ４４の開閉制御をおこなう。

【００１７】この制御は、エンジン３の状態が２次エア
供給条件に達する前に電動エアポンプ１７を予回転させ
る制御をおこなう。この時、エアコントロールバルブ２
３の開閉バルブ４４は閉じており、予回転によって正圧
の高まった２次エアはワンウェイバルブ１９とエアコン
トロールバルブ２３との間、及び正圧チャンバ２１内に
おいて蓄えられる。その後、いよいよ供給条件に達する
と、三方ソレノイドバルブ２７が開き吸気通路１の負圧
が負圧室２９に導かれると同時に、開閉バルブ４４が開
く。これにより、予め蓄えられていた大きな正圧の２次
エアは、図１に示すように電動エアポンプ１７側の２次
エア供給通路１５から導圧路４３，開閉バルブ４４を経
て正圧室３３に直ちに導かれる。そして、三方ソレノイ
ドバルブ２７を介して導かれた負圧は負圧室２９で徐々
に高まる。この時、コイルバネ３９は大きな力で弁体３
７を弁座４１に押しつけているが、正圧室３３の正圧が
直ちに急激に高まるので、弁体３７は弁座４１から離
れ、弁が迅速に開く。これにより電動エアポンプ１７か
らの２次エアはエアコントロールバルブ２３を通って、
もう１つのワンウェイバルブ２５を通り排気通路５に供
給される。

【００１８】前記２次エア供給条件には種々の条件が考
えられる。例えば、冷却水の水温、エンジン回転数、エ
ンジン負荷などの条件である。その内の１つとして、加
速時にエンジン負荷の増加率（Δ負荷）が一定値（ΔＣ
Ｅ２）を越えた場合に２次エア供給をおこなうとするも
のがある。この場合に、電動エアポンプ１７を始動（予
回転）させるための運転条件のうちの１つにエンジン負
荷の増加率（Δ負荷）が一定値（ΔＣＥ２）を越えるこ
ととする条件を加えておき、前記一定値の関係を予め ΔＣＥ１＜ＣＥ２と設定して置けば、２次エア供給前に予め電動エアポン
プ１７を予回転させることができる。さらに詳しくまと
めると次の表のようになる。

【００１９】

【表１】・Ｔ１２次エア導入水温上限値・ＮＥ１２次エア導入ＥＮＧ回転数下限値・ＣＥ１２次エア導入負荷下限値・ΔＣＥ１２次エア導入負荷増加率下限値・ΔＣＥ２加速燃料増量負荷増加率下限値

【００２０】このような電動エアポンプ１７の予回転を
おこなうことにより正圧チャンバ２１の中あるいはワン
ウェイバルブ１９とエアコントロールバルブ２７との間
に大きな正圧の２次エアを大量に蓄えておくことがで
き、２次エア供給開始即ち開閉バルブ４４が開いた際
に、直ちにエアコントロールバルブ２３ひいては排気通
路５へ２次エアを大量に供給できる。このことは、いわ
ば電動エアポンプ１７自体の応答性を向上させるものと
言える。

【００２１】また、図１に示すように電動エアポンプ１
７側の正圧をエアコントロールバルブ２３の負圧アクチ
ュエータの正圧室３３に導くことで、エアコントロール
バルブ２３の応答性をも向上させるということができ
る。

【００２２】即ち、図５に示すように、エアコントロー
ルバルブ２３が閉じた状態から開いた状態に変わる場合
には、開閉バルブ４４が開き電動エアポンプ１７からの
正圧が正圧室３３に導入されるので、負圧室２９の負圧
はそれほど大きくなくても弁は開きはじめる。そして弁
が開いた後も負圧室２９の負圧は大きくなりつづけ後に
一定の大きさになる。これに対し弁が開いた状態から閉
じた状態に移る場合には、開閉バルブ４４により導圧路
４３が閉じられ、同時に正圧室３３の正圧は外部に逃が
される。これにより、負圧室２９の負圧が弱まりはじめ
ると、早い段階で、コイルバネ３９の付勢力により弁体
３７が弁座４１に押しつけられ、弁が閉じる。この図の
ように、ヒステリシスを描くことで、排気通路５側から
圧力遮断性にルーズなワンウェイバルブ２５を介して伝
わる脈動に対しても、コイルバネ３９の大きな力により
弁体３７を弁座４１に強い力で押しつけて弁を閉じるこ
とができるとともに、弁を開く場合には負圧室２９の負
圧があまり大きくならない状態においても正圧室３３の
正圧の力で弁を迅速に開くことができ、エアコントロー
ルバルブ２３としての応答性を向上させることができ
る。

【００２３】尚、図２に示すように、環状リブ４５の働
きにより、弁体３７が閉じた状態における受圧面積と、
開いた状態における受圧面積の差を小さくし、弁体の動
きを安定化させることができる。即ち、この環状リブ４
５がない場合には、弁が閉じた状態における受圧面積は
電動エアポンプ側の２次エア供給通路の断面積とほぼ同
じであり、弁が開いた状態では弁体３７の底面の大きさ
となり、受圧面積が変化してしまう。このため一度開い
た弁が再び閉じてしまうというように弁の動きが不安定
になりがちであった。これに対し、前記したように弁の
開いた状態と閉じた状態における受圧面積の差を小さく
することで、弁体３７の動きを安定化できる。

【００２４】尚、以上の実施例においては、２次エア供
給条件に達するいわば直前に電動エアポンプ１７を予回
転させるものとしたが、他の実施例においては、条件に
達する更に前から正圧チャンバー２１に正圧を蓄えてお
くこともできる。例えば、前回条件に達し電動エアポン
プ１７が回転した際に正圧チャンバー２１に余った２次
エアを蓄えることが可能である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、２次エアを供
給するために電動エアポンプが回転すると、電動エアポ
ンプからの正圧が導圧路を通って負圧アクチュエータの
正圧室に導かれ、負圧室の負圧が十分に大きくなる前に
エアコントロールバルブを迅速に開けることができ、い
わばエアコントロールバルブの応答性を向上させ、迅速
に２次エアを排気系へ供給することができ、２次エア制
御装置としての応答性を優れたものにできる。

【００２６】請求項２の発明によれば、エアコントロー
ルバルブを開く前に、予め電動エアポンプを予回転させ
下流側のワンウェイバルブとの間で正圧を高めておくこ
とで、ワンウェイバルブを開いた際に直ちに正圧をエア
コントロールバルブひいては排気系へ供給できる。この
ようにいわば電動エアポンプ自体の応答性を高めること
ができ、２次エア制御装置の応答性を更に優れたものと
することができる。

【００２７】請求項３の発明によれば、正圧チャンバを
設けることで、２次エア非供給時に予め電動エアポンプ
によって正圧チャンバに大きな正圧の２次エアを大量に
蓄えておくことができ、２次エアを供給する際には導圧
路の開閉バルブを開けると直ちに大きな正圧の２次エア
がエアコントロールバルブの負圧アクチュエータの負圧
室に導かれるとともに、これにより開いたエアコントロ
ールバルブを介して排気系へ大きな正圧の２次エアを大
量に供給できる。このようにいわば電動エアポンプ自体
の応答性を更に向上することで、２次エア制御装置とし
ての応答性をより優れたものにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエンジンの２次エア制
御装置に設けられたエアコントロールバルブの縦断面図
である。

【図２】図１の１要部を示す拡大図である。

【図３】本実施例の概略全体を示す回路図である。

【図４】図３の制御をおこなう概略ブロック図である。

【図５】図１の弁の動作を示す図である。

【符号の説明】

１吸気通路３エンジン５排気通路７エアクリーナ１３触媒コンバータ１５２次エア供給通路１７電動エアポンプ１９，２５ワンウェイバルブ２１正圧チャンバ２３エアコントロールバルブ２７三方ソレノイドバルブ２９負圧室３１ダイヤフラム３３正圧室３５弁棒３７弁体４３導圧路４４開閉バルブ４５環状リブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気系から排気系に電動エアポンプを介
して２次エアを供給する２次エア供給通路を設け、電動
エアポンプの下流側の２次エアー供給通路に、この通路
を吸気系の負圧を利用して開閉する負圧アクチュエータ
式のエアコントロールバルブを設けた２次エア制御装置
において、前記負圧アクチュエータの負圧室に面して設
けられる正圧室に電動エアポンプ側の正圧を導く導圧路
を接続したことを特徴とするエンジンの２次エア制御装
置。
【請求項２】前記エアコントロールバルブを開いて２
次エアを供給する前に、予め電動エアポンプを予回転さ
せる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
エンジンの２次エア制御装置。
【請求項３】前記電動エアポンプとエアコントロール
バルブとの間の２次エア供給通路に正圧チャンバを設け
ると共に、前記導圧路に２次エア供給時に開放される開
閉バルブを設けたことを特徴とする請求項１記載のエン
ジンの２次エア制御装置。