JPS5832914A - 内燃機関における排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気系に三元触媒を介装するととも
に該系に二次空気を供給制御して排気の効率のよい浄化
を行うようにした、内燃機関における排気浄化装置に関
するものである。

一般に内燃機関の排気浄化手段として該機関の排気系に
二次空気を供給して排気系内の排気中に含まれるＥＣ，
Ｃｏ等の可燃有害成分を酸化除去し、また排気系に三元
触媒を介装し、これにより排気中のＥＣ，ＣＯおよびＮ
　Ｏｘを酸化あるいは還元除去するようにした排気浄化
手段が知られているが、本発明はかかる浄化手段におい
て、機関の減速回転時には、排気系への二次空気の供給
が殆んど行われないように制御してアフタバー二ン１ニ ゲを防止するとともに機関の加速、高速回転時には、排
気系内を概ね三元触媒の還元雰囲気に押］御して主とし
て該運転時に多く発生するＮＯｘを還元除去するように
し、しかも前記二つの制御を行う二次空気制御弁装置の
構造の簡素化、コンパクト化、軽量化を図るとともにそ
の耐火度を大幅に向上させて常に正確な前記２つの制御
が行われるようにした、内燃機関における排気浄化装置
を提供することを主な目的とするものである。

以下、図面により本発明を自動二輪車用内燃機関に実施
した場合の実施例について説明する。

第１図において自動二輪車Ｖｈの車体フレームＦ上部に
は燃料タンクＴおよびシートＳが支承され、またその前
後には、前、後車輪Ｗｆ、Ｗｒが懸架されており、それ
らによって囲まれる空間内において、車体フレームＦに
は後車輪Ｗｒの駆動用内燃機関Ｅが横向きに搭載されて
いる。

第２図において機関本体１のシリンダヘッド２には、そ
の後半部にピストン３上の燃焼室４に連通する吸気ポー
ト５が、またその前半部に前記燃焼室４に連通ずる排気
ポート６が形成され、前記吸気ポート５は、機関本体１
の後面に開口し、また排気ポート６は、機関本体１の前
面に開口している。吸気ポート５には、第１図に示すよ
うに機関本体１の後方に配鰻されるキャブレタ１、エア
クリーナ８等の吸気系Ｉｎが接続され、また前記排気ボ
ー）６には排気管９、排気マフラー１０等の排気系Ｅｘ
が接続され、排気マフラー１０の途゛仲には排気浄化用
三元触媒１１（ＴＦＣ）が介装されている。またシリン
ダヘッド２には通常のように吸、排気ポート５，６の、
燃焼室４側開口端を開閉する、吸、排気弁１２．１３が
設けられ、それらは弁ばね１４と動弁機構１５との協働
によって開閉作動される。シリンダへ、ラド２には、吸
。

排気弁１２．１３間で点火プラグＰが設けられる。

前記シリンダヘッド２の排気弁１３上をパツキン材１６
を介して被覆するヘッドカバー１７には、排気脈動玉名
動式の逆止弁すなわちリード弁りが設けられる。

ヘッドカバー１１には弁室１８が形成され、この弁室１
８内に耐熱パツキン１９を介してリード弁体２０が収納
され、このリード弁体２０は取付ねじ２１によりヘッド
カバー１７に取付板２２を介して固着される。リード弁
体２０には弁孔２３が穿設され、またその下面にはその
弁孔２３を開閉するリード２４およびそのリード２４の
開度な制限するリードストッパ２５が止めねじ２６によ
り固着されている。

機関本体１のシリンダヘッド４およびヘッドカバー１７
にはそれらに跨って二次空気通路２Ｔが形成されており
、この通路２１の上端は前記リード弁りの弁室１８の流
出口２８に連通され、またその下端は排気ポート６の、
排気弁１３近傍に連通されている。

またシリンダヘッド２とへラドカバー１１間に跨る二次
空気通路２７は、それらの組付時にその途中が接続管３
０によって気密に接続され、その接続管３０はシリンダ
ヘッド２とへラドカバ−１７の組付の際の案内部材に兼
用される。

前Ｂ）　＋）−ド弁りの弁室１８に開口される、その流
入口２９は、前記エアクリーナ８の清浄室に連通ぎれる
二次空気供給路３１が連通される。

機関Ｅの運転により、排気ポート６内の排気脈動圧によ
って生じる負圧力は、リード２４を間歇的に開弁し、エ
アクリーナ８からの二次空気を二次空気供給路３１、リ
ード弁Ｌ、および二次空気通路２１を通って排気ポート
６内に導入することができる。

前記二次空気供給路３１の途中にｉ、排気ポート６へ供
給される二次空気流量を制御する二次空気制御弁装置Ｖ
が介装されている。この制御弁装置Ｖは、機関Ｅの減速
、あるいはスナップ運転時に閉弁されて排気系への二次
空気の供給を概ね断つようにした第１制御弁Ｖ１と、こ
の第１制御弁Ｖ１より上流側に、設けられ、機関Ｅの高
速、加速運転時に閉弁されて排気系Ｅｘへの二次空気の
供給量を減量制御するようにした第２制御弁Ｖ、とより
構成される。

゛前記第１．第２制御弁Ｖ８．Ｖ２の組込まれる単一の
弁面３２は、車体フレームＦに固着されるブラケット５
０にラバーマウント５１および取付ピン５２を介して支
持される。弁面３２には二次空気の流入ポート３３と流
出ポート３４とが並列して開口され、前記流入ポート３
′３には、前記二次空気供給路３１の１、エア４１Ｊ−
す８（第１図）に連なる上流側通路３１ＬＬｆＪ′一連
通され、また前記流出ポート３４には、二次空気供給路
３１の、リード弁りに連なる下流側通路３１ｄが連通さ
れる。

弁面３２内には、弁通路３５が形成され、この弁通路３
５内には、第１．第２弁口３Ｂ、３７が形成され、これ
らの弁口３６．３７を通′して流入ポート３３と流出ポ
ート３４とが連通される。

第１弁口３６は第１制御弁Ｖ１によって開閉制御され、
また第２弁口３７は第２制御弁Ｖ２によって開閉制御さ
れる。

次に第１制御弁Ｖ８の構造を説明すると、弁通路３５内
には、前記第１弁口３６を開閉する第１弁体３８が収容
され、この弁体３８に連結される弁杆４０は、弁面３２
内の壁面４１に設けた案内スリーブ４２に往復摺動でき
るように貫通支持される。弁通路３５の壁面４１と弁体
３８間に弁ばね４３が縮設され、この弁ばね４３の弾発
力は、第１弁体く・８を開くように偏倚させる。

また第１弁体３８にはリーク孔４４が穿設され、この第
１弁体３８の閉成時でもそのリーク孔４４を通して多少
の二次空気が二次空気供給路３１を通って排気系Ｅｘに
供給されるようになって（・る。

弁通路３５に壁面４１を隔てて第１負圧作動器Ａ、が設
げられる。この作動器Ａ１はダイヤフラム４６と、これ
によって区画される大気圧ａと負圧室すとを有する。前
記弁杆４０の一端は第１負圧作動器Ａ、内に突出され、
ダイヤフラム４６に連結されている。大気圧室αは、大
気通路４７および弁通路３５を介して上流側通路３１ｔ
ＬＫ連通され、また前記負圧室すは負圧回路Ｃυを介し
てキャプレタ７の絞り弁Ｖｔｈよりも下流側の吸気路に
連通され、該吸気路内の吸気負圧が作用するようになっ
ている。

大気圧室α内において、前記壁面４１の端部と、弁杆４
０の端部とに、ゴム、合成樹脂材等の可撓性材料よりな
るブーツ４８の両端が気密に結合され、このブーツ４８
によって前記大気圧室αと弁通路３５とが気密に遮断さ
れており、案内スリーブ４２と弁杆４０間の間隙を通過
する２、空気が大気圧室αへ流入しないようになってい
る。

次に前記第２制御弁Ｖ２の構造を説明すると、二次空気
供給路３１の連湧する。前記弁通路３５の一側に第２負
圧作動器Ａ２が設けられ、該作動器Ａ２はダイヤフラム
５３と、これにより区画される大気圧室ｌと負王室ｂ′
とを有する。前記大気圧室α′は常時上流側通路３１ｕ
に連通ずるとともに第２弁口３７を介して前記弁通路３
５に連通される。ダイヤフラム５３の大気圧室ｌに対面
する一側面には前記第２弁口３７を開閉する第２弁体３
９が固着される。負圧室Ｍ内には、ダイヤフラム５３を
第２弁口３７に向けて変移するように附勢するダイヤフ
ラムばね５４が縮設される。負圧室Ｉ内の負圧力が高ま
るとダイヤフラムばね５４の弾発力に抗して第２弁体３
９はダイヤフラム５３とともに第２弁口３７から離れて
該第２弁口３１を開く。

弁面３２の一側（第２図右側）には取付ねじ５５によっ
てスティ、５６が固着され、このスティ５６゛　には、
切換弁、すなわちソレノイド弁５７が支持される。この
ソレノイド弁５Ｔは、第１．第２流入ポー）５８．５９
を相対向して開口するとともにそれらの間に一つの流出
ボー）６０を開口した弁主体６１の弁室６６内に、前記
第１．第２流入ポート５８．５９を交互に開閉し得る弁
体６２およびこの弁体６２を、第２流入ボート５９の閉
じ方向に付勢する弁ばね６３とを収容し、さらに弁主体
６１を囲んで、前記弁ばね６３のばねカに抗して弁体６
２を、第２流入ポート５９を開放方向に附勢するソレノ
イド弁４を設けて構成され、前記第１流入ポ→５８はキ
ャブレタ７の絞り弁５ｔｈよ７りも下流の吸気路に開口
される負圧取出ボート６５に連通する負圧回路Ｃｖに連
通され、また前記第２流入ポート５９には大気通路６７
が連通され、この大気通路６７の他端は弁面３２壁に穿
設した大気取入ボート６８を介して、弁面３２内の大気
圧室ｌに連通される。さらに弁面３２壁にはリーク孔７
２が穿設され、このリーク孔Ｔ２は第２弁体３９の閉成
時にも、弁通路３５と大気圧室ｌとを連通し、大気を弁
通路３５側にリークするようになっている。

また前記流出ボート６０は弁面３２に形成した通路６９
を介して第２制御弁Ｖ２の負圧室Ｉに連通される。

前記ソレノイド６４に連なる電源回路７０の途中には自
動二輪車の車速センサの開閉スイッチ７１が接続され、
このスイッチ７１は車速が一定値（例えば７０に／Ｈ）
以上になると、閉じるようになっている。

次に本発明の実施例の作用について説明する。

機関の減速運転時忙は、キャプレタＴの絞り弁Ｖｔｈは
その開度が小さく、該絞り弁Ｖｔｈよりも下流の高い吸
気負圧（４５０ｔｔｒｓＨｑ以上）は負圧回路Ｃｖを通
って第１制御弁Ｖ、の負圧室すに作用し、ダイヤフラム
４６を第２図左方に吸引変移させ第１弁体３８は第１弁
口３６を閉じる。この場合必要最少限度の二次空気が第
１弁体３８のリーク孔４４より下流側通路３１ｄを通っ
て排気ポート６へ供給されるが、これは未燃焼成分の燃
焼を促進する程度で、実質的な排気ポート６への二次空
気の供給は行われず、アフタバーニング現象の発生を防
止する。この場合、三元触媒１１の雰囲気が理論空燃比
附近になれば、該触媒１１は還元および酸化作用をなし
て排気中のＥＣ，ＣＯ。

およびＮＯｘを浄化する。

機関が低速運転域に入ると、・絞り弁Ｖｔｈ以後の吸気
負圧が次第に低くなり、（例えば２５０１１１１〜１０
０ｗａＨ、ｑ　）負圧室す内の負圧力も低くなって第１
弁体３８は弁ばね４３の弾発力によって開弁されて第１
弁口３６を開状態に保つ。また機関Ｅの前記運転域では
、車速は低く　（７０に／ｒｒ以下）、スイッチ７１は
開であるので、ソレノイド弁５１の弁体６２は第２流入
ポート５９を閉じており、絞り弁Ｖｔｈ下流の吸気負圧
（２５０ｔａ〜１００ｒｔｒｙｎＨ，ｑ、）は負圧回路
Ｃｖ、第１流入ポート５８、・流出ポート６０を通って
第２制御弁Ｖ２の負圧室〃内に作用し、第２弁体３９を
弁ばね６３に抗して開弁させ（９５■Ｈ，９以上の負圧
で開くように設定）、第２弁口３７も開状態に保たれる
。

した”゛′千機関ＥＩ）低速運転域で５第１・第２制御
弁ＶＩ＋’２の弁口３６．３７は何れも開口されるので
、二次空気供給路３１が連通状態となり、リード弁りを
エアクリーナ８（第１図）を介して大気に連通させる。

一方内燃機関Ｅの運転により発生する排気脈動圧は二次
空気通路２７を通ってリード弁りに達してこれを開弁し
、エアクリーナ８からの清浄空気は二次空気供給路３１
および前述のように開弁状態にある二次空気制御弁装置
Ｖを通してリード弁りに導かれ、そこより二次空気通路
２７を通して排気ポート６に導入される。

排気ポート６内の導入二次空気は、排ガス内に混入し、
排気ポート６および排気管９内において排気中に混在す
るＥＣ，Ｃｏを一部酸化させ、さらに二次空気の混入し
た排気は排気マフラ１０より三元触媒１１に供給される
こととなり、該触媒１１を酸化雰囲気とし、これにより
主として排気中のＣＯｌおよびＥＣを酸化しＣＯ，およ
びＨ，０に変える酸化触媒として作用させることができ
る。

而して機関の低速運転域では、機関の吸入空気量が少な
く混合気の燃焼が比較的良好・でないので、ＮＯｘの発
生量はむしろ少なく、ＥＣ，Ｃｏの発生量が多いが、前
述のように三元触媒１１に二次空気を供給して空燃５比
を希薄化しこれを酸化触媒として作用させることができ
るので、ＨＣ、Ｃｏを三元触媒１１を利用して能率良く
消去することができる。

機関Ｅの絞り弁Ｖｔｈ開度を大きくしてそれが加速運転
域に入ると、絞り弁Ｖｔｈよりも下流の吸気路内の吸気
負圧が減じ、ソレノイド弁５７を介して第２制御弁Ｖ２
の負圧室Ｉに作用する負圧力も低負圧（９５ｗａＨｙ以
下）Ｋなり、ダイヤフラム５３はダイヤフラムばね５４
の弾発力によって第２図左方に変′移し、第２弁体３９
は第２弁口３７を閉じるに至る。

さらに機関が高速運転域に入り、車速が設定値（７０に
／Ｈ）を超えると、今度は車速センサの開閉スイッチ７
１が閉じ、ソレノイド弁５Ｔのソレノイド６４が励磁さ
れ、弁体６２が第２図下方に吸引されて第１流入１ポー
ト１５８を閉じると同時に第２流入ポート５９を開く。

したがって大気圧室ｌ内の大気は、大気取入ポート６８
、大気通路６７、ソレノイド弁５７を通って第２制御弁
Ｖ２の負圧室Ｉ内に流入し、ダイヤフラムばね５４はダ
イヤフラム５３とともに第２弁体３９を第２図左方に移
動して第２弁口３７を閉じ、この場合も二次空気供給路
３１は遮断される。この場合、吸気系Ｉｎのエアクリー
ナ８より上流側通路３１ｔＬを介して大気圧室ｌ内に流
入した清浄な大気が負圧室Ｉ内に流入するので、別途に
エアクリーナを設ける必要がない。

而して前述のように機関の加速、高速運転域では、何れ
も第２制御弁Ｖ２の第２弁口３Ｔは、第２弁体３９によ
って閉じられるので、多くの二次空気は排気系Ｅｘに供
給されず、必要最少限度の二次空気がリーク孔７２のみ
より第１弁口３６を通って下流側通路３１ｄへと流れ排
気ボート６に供給される。

以上のように機関Ｅの加速、高速運転域では、排気系Ｅ
ｘｋｃ二次空気が殆んど供給されないようにすることに
より、三元触媒１１を還元雰囲気として主として前記運
転、域で多く発生するＮ　Ｏｘを無害なＮ２と０２に変
換して還元除去することができる。

以上のように本発明によれば１機関の排気系の、三元触
媒よりも上流側に連通される二次空気供給路に二次空気
制御弁装置を介装し、この制御弁装置は、単一の邦画内
に、二次空気供給路に通じる弁通路と、該弁通路をそれ
ぞれ各別に開閉匍ｆ御する第１．第２制御弁を備え、前
記第１制御弁は機関の減速運転時に閉弁されて排気系へ
の二次空気の供給を概ねカットし、また前記第２制御弁
は、機関の加速、高速運、転時に閉弁されて排気系への
二次空気の供給量を大幅に減量制御して三元触媒を還元
雰囲気に保つようにしたので機関め減速運転時に二次空
気の供給過剰によ５るアフタバーニングの発生を未然に
防止し、また機関の加速、高速運転時に多く発生するＳ
ＯＸをも有効に還元除去することができる。

また弁面の弁通路には、この通路を開閉制御する第１制
御弁と、この第１制御弁よりも上流側に同じく該通路を
開閉制御する第２制御弁を直列に設けたので、機関の減
速運転中、二次空気供給路内に高負圧（４５０＋ｍＨ，
ｑ）が発生する場合でも第２制御弁には、そ？高負圧が
作用することなく。

その結果機関の減速運転中第２制御弁は無、駄に開。

閉作動を繰り返すことがなく、その耐久性を損うことが
ない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置を装備した自動二輪車の側面図、第
２図は本発明装置の縦断面図である。 Ｅ・・・内燃機関、Ｅｘ・・・排気系、Ｖ・・・二次空
気制御弁装置、Ｖ１＊Ｖ２・・・第１．第２制御弁、イ
・・・機関本体、６・・・排気ボート、１１・・・三元
触媒、３１・・・二次空気供給路、３５・・・弁通路特
許出願人　本田技研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関本体（１）の排気ポート（６）に連なる排気系（Ｅ
   、ｒ）に、該系（Ｅｘ）を流れる排気中のＥＣ，Ｃｏ、
   およびＮＯｘをともに酸化、あるいは還元除去し得る三
   元触媒（１１）を介装した内燃機関における排気浄化装
   置において、前記排気系ＣＥｘ）の、三元触媒（１１）
   よりも上流側に、その排気系（Ｅｘ）に二次空気を供給
   するための二次空気供給路（３１）を連通し、この二次
   空気供給路（３１）の途中に、該供給路（３１）内を流
   れる二次空気の流量を増減制御する二次空気制御弁装置
   （Ｆ）を介装し、この二次空気制御弁装置ＣＶ）は単一
   の弁面（３２）内に前記二次空気供給路（３１）に連通
   ずる弁通路（３５）を形成するとともにこの通路（３５
   ）を開閉制御する第１制御弁（Ｖ、）と、さらにこの第
   １制御弁（Ｖ、）よりも上流側に同じく該通−路（３５
   ）を開閉制御する第２制御弁（Ｖ２　）とを直列に設け
   、前記第１制御弁（Ｖ、）は機関（Ｅ）の減速運転時に
   閉弁制御され、さらに前記第２制御弁（Ｖ２）は機関Ｃ
   Ｅ）の加速、高速運転時に閉弁制御されて前記三元触媒
   （１１）を還元雰囲気に保つようにした、内燃機関にお
   ける排気浄化装置。