JPH0631137Y2 - 二次空気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は、内燃機関の排気系に供給される二次空気を
制御する二次空気制御装置に係り、特に、簡単な構成で
運転領域により供給される二次空気を制御することによ
り排気有害成分を効果的に減少し得て排ガス浄化性能を
向上し得る二次空気制御装置に関する。

［従来の技術］ 排ガスの清浄化技術の一装置として、内燃機関の排気系
に二次空気を供給する装置がある。この装置は、第６図
に示す如く、内燃機関２のエアクリーナ４と排気通路１
０を一部構成する排気マニホルド１４とを連通する二次
空気通路１６を設け、この通路１６途中に排気脈動によ
り生ずる負圧で作動して排気マニホルド１４への二次空
気の流通を許容するリードバルブ１８を設けた構成とな
っている。この装置により供給される二次空気で排ガス
を二次燃焼させ、有害成分たるＣＯ、ＨＣを酸化して排
ガスの清浄化を図るものである。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、このような装置により供給される二次空気の
量は、その装置の構成部品のレイアウト、例えば二次空
気通路１６の径や長さ、リードバルブ１８の数等により
決定される。このため、単に排気有害成分中のＣＯ、Ｈ
Ｃを減少すべく供給される二次空気の量が多くなるよう
にレイアウトを設定すると、後述の如き不都合を生じ
る。即ち、低負荷の運転領域においてはＣＯ、ＨＣを十
分に減少し得るが、加速時を含む高負荷の運転領域にお
いては排出量の増加するＮＯｘの触媒コンバータによる
還元作用の低下を招くことになる。

このような不都合を解消するには、ＥＧＲ装置によるＥ
ＧＲ量の増加を図らねばならず、この結果、燃焼が不安
定になり運転性や燃料消費率の悪化を招いた。逆に、供
給される二次空気の量を少なく設定すると、前述の如き
高負荷の運転領域におけるＮＯｘの還元作用低下は防止
し得るが、低負荷の運転領域においてはＣＯ、ＨＣを充
分に減少し得ず増加を招く不都合を生じた。

このように、従来は装置構成部品のレイアウトにより決
定される量の二次空気を供給していたので、運転領域に
より発生要因の相違する排気有害成分をそれぞれ効果的
に減少させ得ず、排ガス浄化性能の向上が困難であっ
た。この問題を解消すべく様々な機器が提案されたが、
構造が複雑になるため、改善が望まれた。

［考案の目的］ そこで、この考案の目的は、簡単な構成で運転領域によ
り内燃機関の排気系に供給される二次空気を制御するこ
とにより運転性や燃料消費率の悪化を招くことなく排気
有害成分をそれぞれ効果的に減少し得て排ガス浄化性能
を向上し得る二次空気制御装置を実現することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、この考案は、内燃機関の排
気系に二次空気を供給する二次空気通路を設け、この二
次空気通路の途中には排気脈動により作動し前記排気系
へ二次空気の流通を許容するリードバルブと前記二次空
気通路を開閉制御する制御弁機構とを設け、前記内燃機
関の気化器絞り弁をアイドルアップ開度位置に保持する
アイドルアップ機構を設け、一端側を前記気化器絞り弁
下流側の吸気通路に連通する負圧通路の他端側を前記ア
イドルアップ機構のアクチュエータに連通して設け、前
記負圧通路には負圧切替弁を設け、前記内燃機関の低負
荷運転領域において自動変速機が走行係合状態にあり且
つ車速が設定値未満である場合に前記負圧通路を前記ア
イドルアップ機構のアクチュエータに連通させて前記気
化器絞り弁をアイドルアップ開度位置に保持させるべく
前記負圧切換弁を切換制御する制御回路を設け、前記内
燃機関の低負荷運転領域において前記アイドルアップ機
構によりアイドルアップ運転している際に排気系に二次
空気を供給させるべく前記負圧切換弁よりもアイドルア
ップ機構のアクチュエータ側の前記負圧通路の分岐点で
分岐された分岐通路を設けるとともにこの分岐通路を前
記制御弁機構のアクチュエータに連通して設けたことを
特徴とする。

［作用］ この考案によれば、内燃機関の低負荷運転領域におい
て、アイドルアップ機構によりアイドルアップ運転して
いる際には、アイドルアップ機構のアクチュエータに作
用されるアイドルアップ用の負圧が分岐通路により制御
弁機構がアクチュエータに作用されることにより、二次
空気通路を開閉して二次空気の供給を許容する。これに
より、排ガス中のＣＯ、ＨＣの減少を図る。一方、前記
アイドルアップ運転となる運転領域外の高負荷運転領域
において運転している際には、アイドルアップ機構のア
クチュエータに負圧が作用されず、したがって、制御弁
機構のアクチュエータにも負圧が作用されないので、二
次空気通路を閉鎖して二次空気の供給を許容せず、これ
により、高負荷運転領域において増加するＮＯｘの触媒
コンバータによる還元作用の低下を防止し、促進を図
る。この還元作用の低下防止は、ＥＧＲ量の増加を回避
させ、燃焼性を改善する。

このように、この二次空気制御装置は、アイドルアップ
機構の作動制御系を利用して、各運転領域により供給さ
れる二次空気を制御することにより、排気有害成分をそ
れぞれ効果的に減少させ、排ガスの浄化を図ることがで
きる。

［実施例］ 次にこの考案の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１〜５図はこの考案の実施例を示すものである。図に
おいて、２は内燃機関、４はエアクリーナ、６は気化
器、８は吸気通路、１０は排気通路、１２は吸気マニホ
ルド、１４は排気マニホルドである。前記エアクリーナ
４と排気通路１０の一部を構成する排気マニホルド１４
とを連通する二次空気通路１６を設ける。二次空気通路
１６は、矢印の如くエアクリーナ４側から排気マニホル
ド１４側へ二次空気を供給する。この二次空気通路１６
の途中には、排気脈動で生ずる負圧により作動して排気
マニホルド１４へ二次空気の流通を許容するリードバル
ブ１８を設ける。

また、リードバルブ１８よりもエアクリーナ４側の二次
空気通路１６の途中には、運転領域により二次空気の供
給を制御する制御弁機構２０を設ける。この制御弁機構
２０は、二次空気通路１６を開閉する開閉弁２２と、開
閉弁２２を作動するアクチュエータ２４とから構成す
る。この制御弁機構２０の作動制御系である負圧切換弁
２６と制御回路２８とは、アイドルアップ機構３０の作
動制御系から流用し、共用している。

即ち、アイドルアップ機構３０は、気化器６の絞り弁３
２をアイドル開度から少許開動させるアイドルアップ用
のアクチュエータ３４を有している。このアイドルアッ
プ用のアクチュエータ３４は、第４・５図に示す如く、
ダイヤフラム３６により圧力室３８を区画形成してい
る。ダイヤフラム３６の圧力室３８と反対側の面には、
絞り弁３２を開閉動するアーム４０に一端側を枢支した
ロッド４０の他端側を連結している。前記ダイヤフラム
３６の圧力室３８側の面には、圧力室３８を拡張しロッ
ド４２を押進する方向にばね４４を弾圧して設ける。こ
のアクチュエータ３４は、圧力室３８に作用する圧力と
ばね４４の弾圧力との差によりダイヤフラム３６を変位
させ、ロッド４２の進退動でアーム４０を介して絞り弁
３２を開閉動する。

前記アイドルアップ機構３０の作動制御系である前記負
圧切換弁２６と制御回路２８とは、前記アクチュエータ
３４の圧力室３８に負圧と大気圧とを選択的に作用させ
て作動制御する。そこで、一端側を吸気マニホルド１２
に連通した負圧通路４６を設け、この負圧通路４６の他
端側をアクチュエータ３４の圧力室３８に連通する。前
記負圧通路４６の途中には、一側を吸気マニホルド１２
側に連通するとともに他側を圧力室３８側に連通し、か
つ大気孔４８を設けた負圧切換弁２６を介設する。負圧
切換弁２６は、制御回路２８により作動制御され、圧力
室側に負圧と大気圧とを選択的に作用させる。

前記制御回路２８は、内燃機関２がアイドルアップ運転
となる運転領域において負圧切換弁２６を切換動作し、
負圧通路４６を連通する。アイドルアップ運転となる運
転領域としては、内燃機関２の低負荷運転領域におい
て、自動変速機の係合状態が走行の係合状態（Ｄレンジ
あるいはＬレンジ等）にあり、且つこの内燃機関２を搭
載した車両の車速が設定値未満（例えば、２５km／ｈ未
満）である場合が挙げられる。このような運転領域にな
ると、制御回路２８は負圧切換弁２６を切換えて負圧通
路４６を連通する。これにより、アクチュエータ３４は
絞り弁３２をアイドル開度から少許開動し、アイドルア
ップ開度位置に保持する。

一方、前記アイドルアップ運転となる運転領域外の加速
時を含む高負荷運転領域において、制御回路２８は負圧
切換弁２６を切換動作し、大気孔４８を圧力室３８に連
通する。このような高負荷運転領域における負圧切換弁
２６の切換動作で、アクチュエータ３４は絞り弁３２の
アイドル開度への閉動を許容する。

このように動作するアイドルアップ機構３０の作動制御
系である負圧切換弁２６と制御回路２８とを利用して、
この考案の制御系機構２０は開閉弁２２をアクチュエー
タ２４により作動する。開閉弁２２作動用のアクチュエ
ータ２４は、アイドルアップ用アクチュエータ３４と同
一の構成であり、ダイヤフラム５２と、圧力室５４と、
ロッド５６と、ばね５８とにより成る。

この開閉弁２２用のアクチュエータ２４は、圧力室５４
に作用する圧力とばね５８の弾圧力との差によりダイヤ
フラム５２を変位させる。ダイヤフラム５２の変位は、
一端側をダイヤフラム５２に連結したロッド５６の他端
側の弁体６０を進退動させて弁座６２に接離させ、二次
空気通路１６を開閉する。

前記圧力室５４には、負圧切換弁２６からアイドルアッ
プ機構側の前記負圧通路４６の分岐点５０で分岐させた
分岐通路６４を連通する。従って、負圧切換弁２６は、
分岐点５０よりも吸気通路８側の負圧通路４６に設けら
れる。

これにより、開閉弁２２は、アイドルアップ運転となる
運転領域においては負圧通路４６と圧力室５４との連通
により作用する負圧で弁体６０を弁座６２から離間さ
せ、二次空気通路１６を開放する。一方、前記運転領域
外の加速時を含む高負荷運転領域においては、大気孔４
８と圧力室５４との連通で、ばね５８により弁体６０を
弁座６２に当接させ、二次空気通路１６を閉鎖する。

さらに詳細に説明する。

内燃機関２がアイドルアップ運転となる運転領域におい
ては、即ち、内燃機関２の低負荷運転領域において、自
動変速機が走行係合状態にあり、且つ車速が設定値未満
である場合には、制御回路２８は負圧切換弁２６を切換
動作して各アクチュエータ２４・３４の圧陸室３８・５
４に負圧を夫々作用させる。各アクチュエータ２４・３
４のロッド４２・５６は、負圧の作用で引退し、絞り弁
３２をアイドルアップ位置に保持するとともに、弁体６
０を弁座６２から離間させて二次空気通路１６を開放す
る。これにより、アイドルアップ機構３０は、内燃機関
２をアイドルアップ運転して運転を安定させる。また、
二次空気制御装置は、排気脈動で生ずる負圧によりリー
ドバルブ１８が作動し、排気マニホルド１４側へ二次空
気の供給を許容する。この二次空気の供給は、排気ガス
中のＣＯ、ＨＣを減少させる。このとき、制御弁機構２
０のアクチュエータ２４に作用する負圧の強さにより二
次空気通路１６の開度は調整される。

内燃機関２の前記運転領域外の加速時を含む高負荷運転
領域においては、制御回路２８は負圧切換弁２６を切換
えて各アクチュエータ２４・３４の圧力室３８・５４に
大気圧を作用させる。各アクチュエータ２６・３４のロ
ッド４２・５６は、大気圧の作用で押進し、絞り弁３２
をアイドル開度に閉動するとともに、弁体６０を弁座６
２に当接させて二次空気通路１６を閉鎖する。これによ
り、高負荷運転領域においては、アイドルアップ運転せ
ず、また、排気マニホルド１４側への二次空気の供給を
許容せず、増加するＮＯｘの触媒コンバータによる還元
作用の低下を防止して促進を図ることができる。また、
二次空気を供給しない量だけ空燃比をリーン側に設定で
きるので、燃焼の安定化と相俟って燃料消費率を向上さ
せ得る。

このように、運転領域により二次空気の供給を制御する
ので、排気有害成分をそれぞれ効果的に減少させて排ガ
ス浄化性能を向上することができる。また、触媒コンバ
ータの還元作用の低下防止で、ＥＧＲ量の増加を回避し
て燃焼を安定させ、運転性を向上させて燃料消費率を改
善し得る。

また、制御回路２８としては、自動変速機制御用の制御
回路２８を利用して、この制御回路２８のアイドルアッ
プ信号により制御弁機構２０を作動制御していることに
より、コスト的に低廉に実施し得る。

［考案の効果］ このように、この考案によれば、アイドルアップ機構の
作動制御系を利用して、内燃機関の低負荷運転領域にお
いて、自動変速機が走行係合状態にあり、且つ車速が設
定値未満である場合に、アイドルアップ運転している際
には、二次空気の供給を許容してＣＯ、ＨＣの減少を図
る。一方、前記運転領域外の高負荷運転域において運転
している際には、二次空気の供給を許容せず、増加する
ＮＯｘの触媒コンバータによる還元作用の低下を防止し
て促進を図る。これにより、ＣＯ等の排気有害成分をそ
れぞれ効果的に減少させ得て、排ガス浄化性能の向上を
図ることができる。また、前記ＮＯｘの還元作用の低下
防止に関連してＥＧＲ量の増加を回避し得るので、燃焼
の安定化を図り運転性を向上させ得るとともに、高負荷
運転領域においては二次空気の供給を許容しないことに
より、混合気空燃比を二次空気の量だけリーン側に設定
できるので、前記燃焼の安定化とも相俟って、燃料消費
率を向上させることができる。しかも、アイドルアップ
機構の作動制御系を利用しているので、構造が簡単であ
り、コスト的に低廉に実施し得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図はこの考案の実施例を示し、第１図は二次空
気制御装置の概略構成図、第２・３図は制御弁機構の作
用説明図、第４・５図はアイドルアップ機構の作用説明
図である。第６図は、従来の二次空気制御装置の概略構
成図である。 図において、２は内燃機関、４はエアクリーナ、１２は
吸気マニホルド、１４は排気マニホルド、１６は二次空
気通路、１８はリードバルブ、２０は制御弁機構、２２
は開閉弁、２４はアクチュエータ、２６は負圧切換弁、
２８は制御回路、３０はアイドルアップ機構、３４はア
クチュエータ、４６は負圧通路、４８は大気孔、５０は
分岐点、６４は分岐通路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/32

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気系に二次空気を供給する二
   次空気通路を設け、この二次空気通路の途中には排気脈
   動により作動し前記排気系へ二次空気の流通を許容する
   リードバルブと前記二次空気通路を開閉制御する制御弁
   機構とを設け、前記内燃機関の気化器絞り弁をアイドル
   アップ開度位置に保持するアイドルアップ機構を設け、
   一端側を前記気化器絞り弁下流側の吸気通路に連通する
   負圧通路の他端側を前記アイドルアップ機構のアクチュ
   エータに連通して設け、前記負圧通路には負圧切替弁を
   設け、前記内燃機関の低負荷運転領域において自動変速
   機が走行係合状態にあり且つ車速が設定値未満である場
   合に前記負圧通路を前記アイドルアップ機構のアクチュ
   エータに連通させて前記気化器絞り弁をアイドルアップ
   開度位置に保持させるべく前記負圧切換弁を切換制御す
   る制御回路を設け、前記内燃機関の低負荷運転領域にお
   いて前記アイドルアップ機構によりアイドルアップ運転
   している際に排気系に二次空気を供給させるべく前記負
   圧切換弁よりもアイドルアップ機構のアクチュエータ側
   の前記負圧通路の分岐点で分岐された分岐通路を設ける
   とともにこの分岐通路を前記制御弁機構のアクチュエー
   タに連通して設けたことを特徴とする二次空気制御装
   置。