JPH0734863A - 気化器式内燃機関における排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関１の排気ガス中における有害成分
を、内燃機関からの排気経路５に対して設けたコンバー
タ６におけるリーンＮＯｘ触媒にて浄化するにおいて、
その浄化率を高めて、低燃費化を図ると共に、ドライバ
ビリティーの向上を図る。 【構成】 吸気経路３に気化器４を備えた内燃機関から
の排気経路５に、リーンＮＯｘ触媒を内蔵したコンバー
タ６を設けると共に、このコンバータよりも上流側の部
位に、二次空気供給通路７を接続して成る排気ガス浄化
装置において、前記二次空気供給通路を、適宜時間ごと
に開閉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気系に気化器を備え
た内燃機関において、その排気ガス中におけるＮＯｘ、
ＣＯ及びＨＣの浄化に、リーンＮＯｘ触媒を使用した排
気ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、気化器式内燃機関における排気ガ
スの浄化には、三元触媒を使用したコンバータが適用さ
れていた。すなわち、前記した三元触媒は、当該三元触
媒に対する空燃比を、理論空燃比の近傍にしたときの
み、前記三つの成分を高い浄化率のもとで浄化でき、前
記空燃比が、理論空燃比よりもリーンのときには、ＮＯ
ｘの浄化率が低くてＣＯ及びＨＣの浄化率が高い一方、
前記空燃比が、理論空燃比よりもリッチのときには、Ｎ
Ｏｘの浄化率が高くてＣＯ及びＨＣの浄化率が低いと言
う関係にあるから、従来における気化器式の内燃機関で
は、例えば、特開昭５６−６４１１５号公報等に記載さ
れているように、気化器からの燃料供給による空燃比
を、理論空燃比に設定するか、理論空燃比よりもリッチ
に設定し、内燃機関の高負荷運転域では、吸気経路に対
して排気ガスを多量に還流して、ＮＯｘの発生を抑制す
ることに加えて、排気経路への二次空気の供給カット乃
至低減にて三元触媒に対する空燃比をリッチに保持して
ＮＯｘを高い浄化率で浄化することによって、ＮＯｘの
低減を達成する一方、低乃至中負荷運転域においては、
排気経路に二次空気を供給して、三元触媒に対する空燃
比をリーンにすることによって、ＣＯ及びＨＣを高い浄
化率で浄化するように構成している。

【０００３】しかし、この従来における排気ガス浄化装
置では、気化器からの燃料供給による空燃比をリーン化
することができないので、燃料消費率のアップを招来す
るばかりか、ＮＯｘの低減を達成するために吸気経路に
対して排気ガスを多量に還流しなければならないので、
ドライバビリティーの悪化を招来すると言う問題があっ
た。

【０００４】そこで、最近では、例えば、特開平４−２
７７０６号公報等に記載されているように、コンバータ
における触媒として、当該コンバータに対する空燃比
を、ＣＯ及びＨＣを高い浄化率で浄化することのため
に、排気経路への二次空気の供給によってリーンにした
場合においても、ＮＯｘを、従来における三元触媒より
も高い浄化率で浄化できるようにしたいわゆる「リーン
ＮＯｘ触媒」が開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この「リー
ンＮＯｘ触媒」は、コンバータに対する空燃比を排気経
路への二次空気の供給によってリーンにした場合におけ
るＮＯｘの浄化率を、従来の三元触媒によるＮＯｘの浄
化率よりも高くすることができるものの、前記二次空気
の供給をカット乃至低減して空燃比をリッチにした場合
における最高のＮＯｘ浄化率にまで高めることができな
いものであるから、吸気経路に対して気化器より燃料を
供給するときの空燃比のリーン化による燃料消費量の低
減、及び吸気系への排気ガス還流量の低減によるドライ
バビリティーの悪化防止を充分に達成することができな
いのであった。

【０００６】本発明は、前記「リーンＮＯｘ触媒」を使
用して、排気ガス中におけるＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣを、
気化器による空燃比をリーンにし、且つ、吸気系に対す
る排気ガスの還流量を少なくした状態で、高い浄化率で
浄化できるようにすることを技術的課題とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記「リーン
ＮＯｘ触媒」においては、排気経路への二次空気の供給
をカット乃至低減して、排気経路における空燃比をリッ
チにしたときにおいて、最高のＮＯｘ浄化率Ａmax を得
ることができるものの、ＣＯ及びＨＣに対する浄化率は
低なり、そして、排気経路への二次空気の供給を開始し
て、排気経路における空燃比をリーンにしたときにおい
て、ＣＯ及びＨＣに対する浄化率を最高にできる一方、
ＮＯｘ浄化率は、前記最高のＮＯｘ浄化率Ａmax から空
燃比リーンの状態におけるＮＯｘ浄化率Ａmin まで急激
に低下することなく、空燃比リーンの状態におけるＮＯ
ｘ浄化率Ａmin まで時間の経過に伴って比較的に緩やか
に低下すると言う特性がある点に着目し、この特性を利
用して、前記した技術的課題を達成するものである。

【０００８】すなわち、本発明は、吸気経路に気化器を
備えた内燃機関からの排気経路に、リーンＮＯｘ触媒を
内蔵したコンバータを設けると共に、このコンバータよ
りも上流側の部位に、当該排気経路への二次空気供給通
路を接続して成る排気ガス浄化装置において、前記二次
空気供給通路に、当該二次空気供給通路を適宜時間ごと
に開閉するようにした開閉繰り返し手段を設けると言う
構成にした。

【０００９】

【作 用】この構成において、排気経路への二次空気
供給通路が、開閉繰り返し手段にて閉じているとき、二
次空気の供給がカット乃至低減されることにより、排気
経路における空燃比がリッチになるから、排気ガス中の
ＮＯｘを、コンバータにおけるリーンＮＯｘ触媒にて高
い浄化率で浄化することができるものの、前記リーンＮ
Ｏｘ触媒における排気ガス中のＣＯ及びＨＣに対する浄
化率は低い。

【００１０】しかし、次に、排気経路への二次空気供給
通路が、開閉繰り返し手段にて開いたとき、二次空気の
供給が開始されることにより、排気経路における空燃比
がリーンになって、排気ガス中のＣＯ及びＨＣを、前記
リーンＮＯｘ触媒によって高い浄化率で浄化することが
できるから、ＣＯ及びＨＣに対するトータルとしての高
い浄化率を、前記二次空気供給通路における適宜時間ご
との開閉によって、確保することができる。

【００１１】一方、前記リーンＮＯｘ触媒によるＮＯｘ
の浄化率は、二次空気供給通路が閉じているとき、高い
値になり、そして、二次空気供給通路が開くことによっ
て、排気経路における空燃比がリーンになったときから
低下するものの、その低下は緩やかであり、次に、二次
空気供給通路が閉じたとき、直ちに、前記した高い値に
復帰するのであり、これを繰り返すことにより、ＮＯｘ
の浄化率を、前記高い値に近い状態に維持することがで
きるのである。

【００１２】

【発明の効果】従って、本発明によると、排気ガス中の
ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣを、高い浄化率で浄化することが
できることにより、気化器からの燃料供給に際しての空
燃比のリーン化と、吸気経路への排気ガス還流量の低減
とを図ることができるから、内燃機関における燃料消費
量のアップ及びドライバビティーの向上を確実に達成で
きる効果を有する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１の図面につい
て説明する。この図において符号１は、エアクリーナ２
からの吸気経路３に気化器４を備えた内燃機関を示し、
この内燃機関１からの排気経路５中には、例えば、特開
平４−２７７０６号公報等に記載されているリーンＮＯ
ｘ触媒を内蔵したコンバータ６が設けられている。

【００１４】符号７は、前記排気経路５のうち前記コン
バータ６より上流側に部位に接続した二次空気供給通路
を示し、この二次空気供給通路７中には、排気経路５へ
の方向にのみ開くようにしたリード弁８と、二次空気制
御弁９とが設けられ、この二次空気制御弁９への入口に
は、前記エアクリーナ２等の大気空気取り入れ部からの
空気導入管路１０が接続され、この空気導入管路１０中
には、サイレンサー１１が設けられている。

【００１５】また、前記二次空気制御弁９は、弁室９ａ
内における弁座口９ｂを開閉する弁体９ｃを備え、この
弁体９ｃを、ステムを介してダイヤフラム９ｄに連結す
ると共に、前記ダイヤフラム９ｄにて区画された圧力室
９ｅ内のばね９ｆにて前記弁座口９ｂに対して押圧付勢
する一方、前記圧力室９ｅに、前記気化器４におけるス
ロットル弁４ａの閉位置より上流側の部位に穿設したセ
ンシングポート４ｂからの負圧伝達通路１２を接続する
ことによって、前記気化器４のセンシングポート４ｂの
箇所における負圧が真空側に大きいとき、つまり、内燃
機関１における低乃至中負荷運転域のときにおいて、前
記二次空気制御弁９における弁体９ｃを、そのばね９ｆ
に抗して開いて、排気経路５に二次空気を供給し、前記
気化器４のアドバンスポート４ｂの箇所における負圧が
小さいとき、つまり、内燃機関１における高負荷運転域
及びアイドルのとき前記二次空気制御弁９における弁体
９ｃが閉じて、排気経路５への二次空気を供給をカット
するに構成する。なお、前記二次空気制御弁９における
弁座口９ｂに対してバイパスポート９ｇを設けることに
よって、二次空気制御弁９における弁体９ｃが閉じたと
き、二次空気の供給量を低減するように構成しても良
い。

【００１６】そして、前記負圧伝達通路１２中に、三方
切換弁１３を設けて、この三方切換弁１３を、タイマー
１４等の適宜手段によって、前記センシングポート４ｂ
における負圧を圧力室９ｅに伝達すると言う第１の状態
と、圧力室９ｅに対するアドバンスポート４ｂにおける
負圧の伝達を遮断して圧力室９ｅを大気通路１５に連通
すると言う第２の状態とに、適宜時間（例えば、１〜３
秒）ごとに交互に切換え作動するように構成する。

【００１７】この構成において、気化器４におけるスロ
ットル弁４ａの開度が小さい状態の低乃至中負荷運転域
では、気化器４におけるアドバンスポート４ｂの箇所に
大きい負圧が発生し、この負圧が負圧伝達通路１２を介
して、二次空気制御弁９における圧力室９ｅに伝達し
て、その弁体９ｃが開くことにより、排気経路５に対す
る二次空気の供給が行なわれるのであり、この場合にお
いて、前記負圧伝達通路１２に対して設けた三方切換弁
１３が、第１の状態であるときには、負圧が圧力室９ｅ
に伝達することにより、排気経路５に対する二次空気の
供給が行なわれるが、前記三方切換弁１３が、第２の状
態になると、圧力室９ｄが大気に開放されることによ
り、弁体９ｃが閉じることにより、排気経路５に対する
二次空気の供給がカット乃至低減されるから、排気経路
５に対する二次空気の供給と、供給カット乃至低減と
が、適宜時間ごとに交互に繰り返されるのである。

【００１８】また、気化器４におけるスロットル弁４ａ
の開度が大きい高負荷運転域では、気化器４におけるア
ドバンスポート４ｂの箇所における負圧が小さくから、
前記二次空気制御弁９における弁体９ｃは閉じて、排気
経路５に対する二次空気の供給がカット乃至低減される
のである。ところで、前記排気経路５中のコンバータ６
に内蔵したリーンＮＯｘ触媒は、図２に示すように、排
気経路５への二次空気の供給をカット乃至低減して、排
気経路５における空燃比をリッチにしたときにおいて最
高のＮＯｘ浄化率Ａmax を得ることができるものの、Ｃ
Ｏ及びＨＣに対する浄化率は低くなり、そして、排気経
路５への二次空気の供給を開始して、排気経路５におけ
る空燃比をリーンにしたときにおいて、ＣＯ及びＨＣに
対する浄化率を最高にできる一方、ＮＯｘ浄化率は、前
記最高のＮＯｘ浄化率Ａmax から空燃比リーンの状態に
おけるＮＯｘ浄化率Ａmin まで、二点鎖線Ｂ′で示すよ
うに、急激に低下することなく、曲線Ｂで示すように、
時間の経過に伴って比較的に緩やかに低下すると言う特
性がある。

【００１９】そこで、前記のように、内燃機関１の使用
頻度の高い低乃至中負荷運転運転域において、排気経路
５に対する二次空気の供給と、供給カット乃至低減と
を、三方切換弁１３のタイマーによる切換え作動にて、
適宜時間ごとに交互に繰り返すように構成したのであ
る。すると、排気経路５に対する二次空気の供給カット
乃至低減にて排気経路５における空燃比がリッチになっ
たときにおいて、排気ガス中のＮＯｘを、コンバータ６
におけるリーンＮＯｘ触媒にて前記最高のＮＯｘ浄化率
Ａmax に近い高い浄化率で浄化することができる。

【００２０】次に、適宜時間Ｔ１を経過したあとにおい
て排気経路５への二次空気の供給が開始されることによ
り、排気経路５における空燃比がリーンになったとき、
前記リーンＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率は、前記最高
のＮＯｘ浄化率Ａmax から低下するものの、その低下は
前記図２に示したように、緩やかであり、次に、適宜時
間Ｔ２を経過したあとにおける二次空気の供給カット乃
至低減にて、排気経路５における空燃比がリッチになっ
たとき、直ちに、前記した高い値に復帰するのである。
これにより、ＮＯｘ浄化率を、図３に曲線Ｃで示すよう
に、高い値に維持することができるのである。

【００２１】一方、前記コンバータ６におけるリーンＮ
Ｏｘ触媒によるＣＯ及びＨＣに対する浄化率は、前記二
次空気の供給カット乃至低減を行っているときにおいて
低いものの、適宜時間Ｔ１を経過したのち、排気経路５
への二次空気の供給が開始されて、排気経路５における
空燃比がリーンになったときにおいて高くなり、この二
次空気の供給を行う時間Ｔ２内において、ＣＯ及びＨＣ
を、前記リーンＮＯｘ触媒によって高い浄化率で浄化す
ることができるから、前記ＣＯ及びＨＣに対するトータ
ルとしての高い浄化率を確保することができるのであ
る。

【００２２】なお、前記二次空気の供給カット乃至低減
を行う時間Ｔ１と、二次空気の供給を行う時間Ｔ２とを
等しくしても良いが、例えば、前記二次空気供給カット
乃至低減の時間Ｔ１を１秒にすれば、前記二次空気供給
の時間Ｔ２を３秒とするように、二次空気供給の時間Ｔ
２を、二次空気供給カット乃至低減の時間Ｔ１よりも長
くすることにより、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣの三者を、よ
り効果的に浄化することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】リーンＮＯｘ触媒における特性を示す図であ
る。

【図３】本発明におけるＮＯｘの浄化を示す図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ エアクリーナ ３ 吸気経路 ４ 気化器 ５ 排気経路 ６ コンバータ ７ 二次空気供給通路 ８ リード弁 ９ 二次空気制御弁 １０ 空気導入管路 １２ 負圧伝達通路 １３ 三方切換弁 １４ タイマー １５ 大気通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気経路に気化器を備えた内燃機関からの
   排気経路に、リーンＮＯｘ触媒を内蔵したコンバータを
   設けると共に、このコンバータよりも上流側の部位に、
   当該排気経路への二次空気供給通路を接続して成る排気
   ガス浄化装置において、前記二次空気供給通路に、当該
   二次空気供給通路を適宜時間ごとに開閉するようにした
   開閉繰り返し手段を設けたことを特徴とする気化器式内
   燃機関における排気ガス浄化装置。