JPS5925875B2 - 排気ガス無害化方法および装置 - Google Patents

排気ガス無害化方法および装置

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JPS5925875B2
JPS5925875B2 JP50036652A JP3665275A JPS5925875B2 JP S5925875 B2 JPS5925875 B2 JP S5925875B2 JP 50036652 A JP50036652 A JP 50036652A JP 3665275 A JP3665275 A JP 3665275A JP S5925875 B2 JPS5925875 B2 JP S5925875B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ガス帰還管を弁により制御可能とし、排
気ガスの一部分を排気ガス帰還管を介して内燃機関の吸
気側に帰還し、排気ガスに含まれる窒素酸化物等の有害
成分を除去する内燃機関の排気ガス無害化装置に関する
。
排気ガスは、内燃機関に部分負荷が加わる際、有害なＮ
ＯＸ成分を除去するために帰還される。
内燃機関に供給される新気の２係〜２０係に相当する量
の排気ガスが帰還される。
排気ガス帰還管を制御する弁は、吸気管の負圧又は絞り
弁の位置に応じて操作される。
本発明の基本的課題は、例えば排気ガス帰還管の破損の
有無のチェック等、排気ガスの帰還機能を監視すること
のできる排気ガス無害化装置を提供することである。
排気ガス帰還管が破損している場合には、無負荷ないし
低回転数領域でのみ運転が不調になる。
無負荷ないし低回転数領域以外では、運転は寧ろ好調で
ある。
本発明によれば前記課題は次のようにして解決される。
即ち排気ガス帰還管に、排気ガスの流動方向に関して弁
の上流に絞りを設け、かつ前記絞りの前および後に、前
記排気ガス帰還管から圧力導管を空気力作動の電気的差
圧スイッチに案内し、このスイッチを差圧が生じない限
り閉じるようにしかつ警報装置の電源回路に配置し、そ
の際前記差圧スイッチに直列に少なくとも１つの第２ス
イツチを設け、このスイッチは内燃機関の吸気管を制御
する絞り弁によって操作可能でありかつこの絞り弁の全
負荷の際開くようにする。
更に本発明によれば、排気ガス帰還管を弁により制御可
能とし、排気ガスの一部分を排気ガス帰還管を介して内
燃機関の吸気側に帰還する内燃機関の排気ガス無害化装
置において、排気ガス帰還管に排気ガスの流動方向に関
して弁の上流に絞りを設け、かつ前記絞りの前および後
に前記排気ガス帰還管から圧力導管を空気力作動の電気
的差圧スイッチに案内し、排気ガス帰還管の弁と吸気管
との間に第２の絞りを配置し、第２の絞りにより第２の
空気力作動の電気的差圧スイッチおよび第３の空気力作
動の電気的差圧スイッチを制御し、第２の空気力作動の
電気的差圧スイッチと第１の空気力作動の電気的差圧ス
イッチとを協働させ、第１の絞りを流れる排気ガス流量
と第２の絞りを流れる排気ガス流量との間に差がない際
、第１の空気力作動の電気的差圧スイッチ吉第２の空気
力作動の電気的差圧スイッチが開き、第２の絞りにおい
て差圧が生ずる際、第３の空気力作動の電気的差圧スイ
ッチが開き、第１の空気力作動の電気的差圧スイッチと
第２の空気力作動の電気的差圧スイッチを、第３の空気
力作動の電気的差圧スイッチ吉第４スイッチとの直列接
続に並列に、警報装置の電源回路に接続し、前記第４ス
イツチは内燃機関の吸気管を制御する絞り弁によって操
作可能でありかつ前記絞り弁の全負荷の際開くようにし
た。
また本発明によれば、排気ガス帰還管に戻される排気ガ
スを監視するために排気ガスの流動方向に関して弁の下
流に酸素検出ゾンデを設け、この検出ゾンデによって排
気ガス帰還管における酸素含有量を測定可能としかつ前
記弁と酸素検出ゾンデとの間において排気ガス帰還管は
掃気弁を備えており、かつ前記排気ガス帰還管における
負圧の際外気との接続が形成されかつ前記酸素検出ゾン
デの測定信号を、負荷検出切換スイッチを介して警報装
置に供給する。
更に本発明によれば、排気ガス帰還管に戻される排気ガ
スを監視するために排気ガスの流動方向に関して弁の下
流に酸素検出シップを設け、かつ排気ガス検出ゾンデの
一方の側に排気ガスが接触し、その他方の側に比較媒体
（例えば新気）が接触し、排気ガス中の酸素の分圧と比
較媒体中の酸素の分圧に差がある際、排気ガス検出ゾン
デに出力電位が生じ、排気ガス検出ゾンデの出力電位を
用いて警報信号が制御されまた弁の開成の際帰還管にお
いて排気ガスの流動方向に関し向弁の下流でしかも排気
ガス検出ゾンデの上流に掃気弁を介して新気を送ること
ができるようにする。
次に本発明を実施例について図面により詳細に説明する
。
第１図および第２図は本発明の実施例の変形を示す。
内燃機関（エンジン）１にはフィルタ２および吸気管３
を介して新気が供給される。
内燃機関１の排気ガスは排気管４に集められ、消音器５
および場合により排気ガス無害化用の解媒を介して外部
に排出される。
排気管４と吸気管３は排気ガス帰還管６を介して互いに
接続される。
例え（ず部分負荷の際、排気ガスの一部分は排気ガス帰
還管６を介して内燃機関１の吸気側に戻される。
排気ガス帰還管６の流路は電磁弁７により制御される。
即ち排気ガス帰還管６の流路の横断面積の大小が部分負
荷に応じてアナログ制御可能であるか又は排気ガス帰還
管６の流路が開閉可能である。
電磁弁７は、例えば絞り弁又は吸気管圧力検出器等の図
示されていない装置により制御される。
排気ガス帰還管６には、排気ガスの流動方向に関して電
磁弁７の前方にフィルタ８が設けられる。
フィルタ８は、電磁弁７を固着させるおそれのあるすす
等の汚物を除去する。
第１図および第２図の変形では、排気ガス帰還管路６に
絞り１０が設けられる。
絞り１０は、排気ガスの流動方向に関しフィルタ８の前
方に配置される。
排気ガスが絞り１０を通過すると、圧力が低下する。
絞り１０の前方の領域の圧力と後方の領域の圧力は差圧
スイッチ１１に供給される。
差圧スイッチ１１は、排気ガスが流れない場合、即ち絞
り１０の前方の領域の圧力と後方の領域の圧力との間に
差圧がない場合、閉成される。
差圧スイッチ１１は電源回路ないし電気回路１２に接続
される。
電気回路１２は監視装置、ここでは監視ランプ１３を点
滅する。
排気ガスが帰還される限り、差圧スイッチ１１は開放さ
れ監視ランプ１３は点灯しない。
電気回路１２には更にスイッチ１４が接続される。
スイッチ１４と差圧スイッチ１１はＡＮＤ回路を構成す
る。
スイッチ１４は全負荷の際のみ開く。
即ち全負荷の際には電気回路１２は遮断される。
スイッチ１４は連結棒１５を介して絞り弁１６により操
作される。
次に第１図の装置の動作を説明する。
無負荷の際は電磁弁７は閉成されている。
従って排気ガスは帰還されない。
また電気回路１２は閉成されており、その際監視ランプ
１３が点灯すれはこれにより監視ランプ１３および電気
回路１２全体に故障がない旨を確認することができる。
監視ランプ１３が点灯しなければ、監視ランプ１３に故
障があるか、又は例えば電磁弁１と絞り１０との間で排
気ガス帰還管６が破損し絞り１０に排気ガスが流入して
いるからである。
それ故排気ガス帰還管６の始端部にできる限り近い位置
に絞り１０を配置すれば有利である。
電磁弁７が動作せず開いたままであれば、監視ランプ１
３は無負荷の際でも点灯しない。
電磁弁７と吸気管３との間で排気ガス帰還管６が破損す
れば、内燃機関１の運転が不点火により不調になり内燃
機関１が停止する場合もあるので、これを確認すること
ができる。
部分負荷の領域全体で、電磁弁７は開放され、例えば電
磁弁７の開放の多少が制御される。
従って絞り１０の前方の領域の圧力と後方の領域の圧力
との間に差圧が生じ、この差圧により差圧スイッチ１１
が開放される。
それ故監視ランプ１３は消える。
監視ランプ１３が消えなけれは、排気ガス帰還管６が詰
まっている。
排気ガス帰還管６が詰まるのは、例えばフィルタ８が詰
まるか又は電磁弁７が閉成位置から動かないからである
。
全負荷の際には電磁弁７は閉成される。
従って絞り１０を介して排気ガスは流れない。
それ数差圧スイッチ１１は閉成される。
他方回路１２のスイッチ１４は、無負荷の際とは異なり
開放される。
それ数回路１２は遮断され、監視ランプ１３は点灯しな
い。
第２図の変形では、第２の絞り２０が排気ガス帰還管６
に設けられる。
絞り２０は、電磁弁７と吸気管３との間に配置される。
絞り２０による圧力低下は差圧スイッチ２１，２１’に
より評価される。
差圧スイッチ２１，２１’は電気回路１２に接続される
。
第２図の変形では、排気ガスの帰還を監視するため、絞
り１０において検出される差圧と絞り２０において検出
される差圧とが比較される。
電磁弁７が開放される際排気ガス帰還系に異常がなけれ
ば、排気ガス帰還管６の始端部（即ち絞り１０）を流れ
る排気ガス流は、そのまま排気ガス帰還管６の終端部（
即ち絞り２０）を流れる。
他方排気ガス帰還管６が破損しているか又は詰っている
かあるいは不所望に閉成されていれば、排気ガスが流れ
ないか、又は排気ガス帰還管６の始端部を流れる排気ガ
ス流と終端部を流れる排気ガス流は相異なる。
そこで第２図の変形では、差圧スイッチ２１′による絶
対評価以外に更に相対評価が行われる。
監視ランプ１３は、無負荷又は障害の際に点灯する。
差圧スイッチ１１，２１は差圧スイッチ２１′に並列に
接続される。
差圧スイッチ２１′はスイッチ１４に直列に接続される
。
スイッチ１４は、第１図の場合と同様に全負荷の際のみ
開放される。
排気ガス帰還管６に異常がない際排気ガスが流入すると
、絞り１０において検出される差圧と絞り２０において
検出される差圧は相等しく、差圧スイッチ１１，２１は
開く。
排気ガス帰還管６に排気ガスが流入しない場合にも差圧
スイッチ１１，２１は開く。
従って排気ガス帰還管６が詰っているか又は電磁弁７が
不所望に閉成されている場合には、差圧スイッチ２１′
（従って回路１２）が閉成されるので、その旨が指示さ
れる。
スイッチ１４は、第１図の場合と同様に、全負荷の際に
監視ランプ１３を遮断する。
第３図は本発明の他の実施例を示す。
第３図の実施例において酸素検出ゾンデないし酸素ゾン
デ２４は検出器として働く。
第４図はこの種の酸素ゾンデを示す。
酸素ゾンデ２４は固体電解質を焼結して得られる小管２
５から構成される。
小管２５の一端は閉成される。
固体電解質の小管２５の内壁部および外壁部は、白金の
微孔性蒸着膜２６により被覆される。
内壁部を被覆する蒸着膜２６と外壁部を被覆する蒸着膜
２６には接点が設けられる。
接点はそれぞれ端子２８，２７に接続される。
小管２５はソケット２９と共に、排気管４の壁部３０に
ねじ込まれる。
それ故固体電解質の小管２５の外壁部を被覆する白金の
蒸着膜２６は排気ガスに接触する。
他方小管２５の内壁部を被覆する白金の蒸着膜２６は、
排気ガス帰還管６を介して帰還され電磁弁７に後続する
領域を流れる排気ガス流に接触する。
第３図から明らかなように、排気ガス帰還管６は電磁弁
７に後続する部分で酸素ゾンデ２４の背後に案内され、
酸素ゾンデ２４の背後から吸気管３に接続される。
第４図に示すように、排気ガス帰還管６は中空ねじ３１
によりソケット２９に固定される。
排気ガス流の場合のように比較的高い温度が作用すれば
、小管２５は酸素イオンにより伝導性を持つ。
固体電解質として２酸化ジルコンを使用すれば効果があ
る。
排気ガス中の酸素の分圧と酸素ゾンデ２４の内壁部に接
触する媒質中の酸素の分圧が相異る場合、端子２７と端
子２８との間に電位差が生ずる。
この電位差と、固体電解質の小管２５の内壁部に作用す
る酸素の分圧と外壁部に作用する酸素の分圧の商との間
には対数関係がある。
従って酸素ゾンデ２４の出力電圧は、空気数λ＝１の近
傍で急変する。
酸素ゾンデ２４の出力電圧が急変するので電子式制御装
置３２に設けられた演算増幅器を酸素ゾンデ（酸素測定
センサ）２４により制御すれば有利である。
電子式制御装置３２を第５図に示す。
制御装置３２は、酸素ゾンデ２４の出力電圧が例えば２
５ｍＶを越え排気ガスを帰還すべき際、即ち内燃機関１
を部分負荷（無負荷又は全負荷でない）で運転する際、
監視ランプ１３を投入する。
内燃機関１の負荷に関する情報は負荷検出切換スイッチ
ないし絞り弁スイッチ３３を介して供給される。
絞り弁スイッチ３３は絞り弁１６により操作される。
絞り弁１６の代わりに吸気管３の負圧により絞り弁スイ
ッチ３３を制御することもてきる。
電磁弁７が閉成される際固体電解質の小管２５の内壁部
に素早く新気が作用するように、排気ガス帰還管６には
酸素ゾンデ２４と電磁弁７との間に掃気弁３・４が設け
られる。
掃気弁３４は負圧のピークが作用する際開く。
従って電磁弁７が閉成する際新気は素早く排気ガス帰還
管６の相応の個所に供給される。
この新気により端子２７と端子２８との間に電位差が生
ずる。
その際酸素ゾンデ２４が素早く応動するように、酸素ゾ
ンデ２４は排気管４において内燃機関１にできる限り近
い位置に配置される。
このようにすれば、５００°Ｃより高い温度（所要温度
）を素早く得ることができる。
他方排気ガス帰還管６に排気ガスが流れ固体電解質の小
管２５の外壁部と内壁部の双方に排気ガスが作用すれば
、端子２７と端子２８との間に電位差は生じない。
酸素ゾンデ２４と吸気管３との間で排気ガス帰還管６が
破損しているか又は電磁弁７が開いたままの場合には、
排気ガスの帰還を監視することができない。
しかしこの場合には、無負荷の際の運転が不調なので、
警報信号は不要である。
第３図の実施例では、既述のように出力電圧の急変する
酸素ゾンデを使用する必要はなく、安価な酸素ゾンデを
使用することができる。
第５図において、酸素ゾンデ２４は演算増幅器３６の非
反転入力側に接続される。
演算増幅器３６は増幅器３７を有する。
増幅器３７の出力側は負帰還抵抗３８を介して演算増幅
器３６の非反転入力側に接続され、更に絞り弁スイッチ
（絞り弁により操作されるスイッチ）３３に接続される
。
演算増幅器３６の反転入力側は、分圧抵抗３９゜４０か
ら成る分圧器のタップに接続される。
分圧器は正電位線と負電位線との間に接続される。
部分負荷の際は、絞り弁スイッチ３３は実線で示す位置
Ｉにある。
全負荷の際および無負荷の際は、絞り弁スイッチ３３は
破線で示す位置■にある。
第３図では、第３図の実線で示す位置と絞り弁１６が充
分に絞る際の最下位あ位置が位置■に相当する。
第３図の実線で示す位置と最下位の位置との間の中間の
領域は、部分負荷の際の位置Ｉに相当する。
絞り弁スイッチ３３の一方の出力端子は演算増幅器４１
に接続され、他方の出力端子は演算増幅器４２に接続さ
れる。
演算増幅器４１゜４２はそれぞれ能動素子として増幅器
４３，４４を有する。
増幅器４３，４４の出力側は、それぞれ抵抗４５を介し
て演算増幅器４１の非反転入力側ないし演算増幅器４２
の非反転入力側に接続される。
セット値調節器４６により演算増幅器４１と演算増幅器
４２とを互いに調整することができる。
増幅器４３．４４の出力側には減結合ダイオード４７が
接続される。
一方のダイオード４７は、酸素ゾンデ２４の出力電圧が
２５ｍＶを下回る際導通する。
他方のダイオード４７は、酸素ゾンデ２４の出力電圧が
２５ ｍＶを上回る際導通する。
減結合ダイオード４７が導通ずれば、トランジスタ４８
により監視ランプ１３が投入される。
絞り弁スイッチ３３が位置Ｉにある際は、絞り弁スイッ
チ３３は一方の出力端子を介して演算増幅器４１の非反
転入力側に接続される。
絞り弁スイッチ３３が位置■にある際は絞り弁スイッチ
３３は他方の出力端子を介して演算増幅器４２の反転入
力側に接続される。
このようにすれば、２５ｍＶより大きい又は小さい酸素
ゾンデ２４の出力電圧と２５ｍＶの差を形成することが
できる。
監視ランプ１３は、部分負荷の際酸素ゾンデ２４の出力
電圧が２５ｍＶより小さい場合（即ち固体電解質の小管
２５の内壁部および外壁部に排気ガスが作用する場合）
および無負荷ないし全負荷の際酸素ゾンデ２４の出力電
圧が２５ｍＶより大きい場合（即ち固体電解質の小管２
５の内壁部に新気が作用する場合）に点灯する。
従って部分負荷の際に監視ランプ１３が点灯しないのは
、監視ランプ１３が故障しているか又は排気ガスが帰還
されないからである。
他方無負荷又は全負荷の際に監視ランプ１３が点灯しな
いのは、監視ランプ１３が故障しているか又は酸素ゾン
デ２４又は電磁弁７が動作しないからである。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明の実施例の変形の一部を切
欠して示す略図、第３図は本発明の他の実施例の一部を
切欠して示す略図、第４図は酸素ゾンデの実施例の断面
図、第５図は第３図の実施例に使用される制御装置の実
施例の回路図である。 １・・・・・・内燃機関、３・・・・・・吸気管、４・
・・・・・排気管、６・・・・・・排気ガス帰還管、７
・・・・・・電磁弁、１０・・・・・・絞り、１１，２
１，２１′・・・・・・差圧スイッチ、１３・・・・・
・監視ランプ、１６・・・・・・絞り弁、２４・・・・
・・酸素ゾンデ、３２・・・・・・制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ガス帰還管を弁により制御可能とし、排気ガス
    の一部分を排気ガス帰還管を介して内燃機関の吸気側に
    帰還する内燃機関の排気ガス無害化装置において、排気
    ガス帰還管６に排気ガスの流動方向に関して弁７の上流
    に絞り１０を設け、かつ前記絞り１０の前および後に前
    記排気ガス帰還管から圧力導管を空気力作動の電気的差
    圧スイッチ１１に案内し、該スイッチを差圧が生じない
    限り閉じるようにしかつ警報装置１３の電源回路１２に
    配置し、その際前記差圧スイッチに直列に少なくとも１
    つの第２スイツチ１４を設け、該スイッチは内燃機関の
    吸気管３を制御する絞り弁１６によって操作可能であり
    かつ前記絞り弁の全負荷の際開くようにしたことを特徴
    とする排気ガス無害化装置。 ２ 排気ガス帰還管を弁により制御可能とし、排気ガス
    の一部分を排気ガス帰還管を介して内燃機関の吸気側に
    帰還する内燃機関の排気ガス無害化装置において、排気
    ガス帰還管６に排気ガスの流動方向に関して弁７の上流
    に絞り１０を設け、かつ前記絞り１０を設け、かつ前記
    絞り１０の前および後に前記排気ガス帰還管から圧力導
    管を空気力作動の電気的差圧スイッチ１１に案内し、排
    気ガス帰還管６の弁７と吸気管３との間に第２の絞り２
    ０を配置し、第２の絞り２０により第２の空気力作動の
    電気的差圧スイッチ２１および第３の空気力作動の電気
    的差圧スイッチ２１′を制御し、第２の空気力作動の電
    気的差圧スイッチ２１と第１の空気力作動の電気的差圧
    スイッチ１１とを協働させ、第１の絞り１０を流れる排
    気ガス流量と第２の絞り２０を流れる排気ガス流量との
    間に差がない際、第１の空気力作動の電気的差圧スイッ
    チ１１と第２の空気力作動の電気的差圧スイッチ２１が
    開き、第２の絞り２０において差圧が生ずる際、第３の
    空気力作動の電気的差圧スイッチ２１′が開き、第１の
    空気力作動の電気的差圧スイッチ１１と第２の空気力作
    動の電気的差圧スイッチ２１を、第３の空気力作動の電
    気的差圧スイッチ２１′と第４スイツチ１４との直列接
    続に並列に、警報装置１３の電源回路１２に接続し、前
    記第４スイツチは内燃機関の吸気管３を制御する絞り弁
    １６によって操作可能でありかつ前記絞り弁の全負荷の
    際開くようにしたことを特徴とする排気ガス無害化装置
    。 ３ 排気ガス帰還管を弁により制御可能とし、排気ガス
    の一部分を排気ガス帰還管を介して内燃機関の吸気側に
    帰還する内燃機関の排気ガス無害化装置において、排気
    ガス帰還管に戻される排気ガスを監視するために排気ガ
    スの流動方向に関して弁７の下流に酸素検出ゾンデ２４
    を設け、該検出ゾンデによって排気ガス帰還管における
    酸素含有量を測定可能としかつ前記弁７と酸素検出ゾン
    デ２４との間において排気ガス帰還管は掃気弁３４を備
    えており、かつ前記排気ガス帰還管６における負圧の際
    外気との接続が形成されかつ前記酸素検出ゾンデの測定
    信号を、負荷検出切換スイッチ３３を介して警報装置に
    供給することを特徴とする排気ガス無害化装置。 ４ 排気ガス帰還管を弁により制御可能とし、排気ガス
    の一部分を排気ガス帰還管を介して内燃機関の吸気側に
    帰還する内燃機関の排気ガス無害化装置において、排気
    ガス帰還管に戻される排気ガスを監視するために排気ガ
    スの流動方向に関して弁γの下流に酸素検出ゾンデ２４
    を設け、かつ排気ガス検出ゾンデ２４の一方の側に排気
    ガスを接触し、その他方の側に比較媒体を接触し、排気
    ガス中の酸素の分圧と比較媒体中の酸素の分圧に差があ
    る際、排気ガス検出ゾンデ２４に出力電位が生ずるよう
    にし、排気ガス検出ゾンデ２４の出力電位を用いて警報
    装置１３を制御し、また弁７の閉成の際帰還管６におい
    て排気ガスの流動方向に関し向弁７の下流で、しかも排
    気ガス検出ゾンデ２４の上流に掃気弁３４を介して新気
    を供給するこさができるようにしたことを特徴とする排
    気ガス無害化装置。
JP50036652A 1974-03-27 1975-03-26 排気ガス無害化方法および装置 Expired JPS5925875B2 (ja)

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DE2414761A1 (de) 1975-10-16
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