JPS6027768Y2 - 排気ガス浄化用二次空気供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、酸化触媒、三元触媒等の触媒装置を備えたエ
ンジンの排気通路に、排気ガス浄化に必要な二次空気を
供給する二次空気供給装置に関するものである。

エンジンの排気ガス対策として汎用されている触媒装置
は触媒として白金等の貴金属を用いているために高価で
あり、触媒の負担をできるだけ軽くして触媒の劣化を防
ぎ、触媒装置の長命化を図るため、シリンダヘッドに接
続する排気マニホールドに拡大室を設け、拡大室に集め
た排気ガスを二次空気の供給で二次燃焼させ、そのうえ
で次段に配した触媒装置に導くようにした排気ガス浄化
装置は従来より知られている（例えば、特公昭５３−４
１６６号公報参照）。

ところで、かかる排気ガス浄化装置における二次空気の
供給方式としてはエアノズルをシリンダヘッドの排気ポ
ートに臨ませ、拡大室のかなり上流から二次空気を供給
する方式と、エアノズルを拡大室もしくはその上流側近
傍に臨ませて二次空気を供給する方式とが、従来より提
案されている。

しかしながら、前者のものでは、排気ポートから出た直
後の高温の排気ガスに二次空気を供給することができる
ため、二次燃焼を早期に開始することができ、それだけ
触媒の負担を軽減させることができる利点がある反面、
吸排気オーバーラツプ時等に供給した二次空気が燃焼室
内に逆流するという現象を生じ、その結果、充填効率が
不必要に高くなったり、混合気の空燃比が希薄化される
等の原因で窒素酸化物ＮＯｘが多量に発生するといった
欠点がある。

また、後者の場合には、拡大室近傍に供給した二次空気
中の酸素０゜が、排気ガス中の未燃成分ＨＣ，Ｃｏと充
分に反応しない間に触媒装置に持込まれるため、触媒の
負担を有効に軽減することができず、とくに気化器絞弁
が全閉するこてとができず、とくに気化器絞弁が全閉す
る減速時等排気ガス中の未燃成分が増加する運転時には
、触媒による酸化反応が活発となり触媒温度が過度に上
昇して触媒の耐久性を弱めるという欠点があった。

本考案は、かかる従来の欠点を解消すべくなされたもの
であって、二次空気の供給をエンジンの運転条件に応じ
て使い分けることにより適正化腰拡大室の有効利用によ
り触媒の負担を軽減し、もって触媒装置の長命化、排気
ガスの浄化性能の維持を図ることを目的としている。

このため、本考案においては、排気マニホールドの拡大
室近傍に二次空気を供給する第１エアノズルとシリンダ
ヘッドの排気ポートに二次空気を供給する第２エアノズ
ルドとを設け、エンジンの温度と負荷が共に設定値以上
のとき開き、第１エアノズルから二次空気供給を許容す
るとともに、上記温度と負荷の少なくとも一方が設定値
よりも低いとき閉じることによって第１エアノズルから
の二次空気の供給を停止する弁を設けたことを特徴とす
るものである。

以下、図示の実施例について本考案を具体的に説明する
。

第１図において、Ｅは第１〜第４気筒１〜４で構成され
たエンジン、５はエアクリーナ６を介して大気を吸い込
み、アクセルペダル（図示せず）に連動して開閉される
絞弁７の開度に応じて生皮した混合気を各気筒１〜４に
分配供給する吸気マニホールド、８は各気筒１〜４の排
気ポートに接続された排気導管９．・・・、９を容積を
大きく設定した拡大室１０に集めてなる排気マニホール
ド、１１は排気マニホールド８の次段に接続され、途中
に酸化触媒もしくは三元触媒よりなる触媒装置１２を介
設してなる排気管、１３はエンジンＥにより駆動される
エアポンプで、エアクリーナ６内に開口した通路１４か
ら二次空気を吸込んで加圧し、加圧した二次空気を二次
空気供給通路１５に吐出する。

この二次空気供給通路１５は、途中で二つに分岐し、第
２図に具体的に示すように、一方の分岐通路１６は第１
エアノズル１７を介して排気マニホールド８の拡大室１
０に連結され、他方の分岐通路１８は、第２エアノズル
１９．・・・、１９によって、シリンダ爾ツク２０とと
もにエンジン本体を構成するシリンダヘッド２１内に設
けられた各気筒１〜４の排気ポート２２に連結されてい
る。

そして、上記２つの分岐通路１６．１８の分岐点には、
エンジンＥの運転条件に応じてその切換作動が制御され
る切換弁２３を設け、いずれの分岐通路１６．１８、換
言すればいずれのエアノズル１７．１９．・・・、１９
を用いて二次空気を供給するかを制御する。

この９Ｊ換弁２３は、エアポンプ１３の吐出側に接続さ
れた入口ポート２４と、夫々分岐通路１６．１８に接続
される第１、第２接続ポート２５．２６と所要時加圧さ
れた二次空気を大気にリリーフするリリーフポート２７
とを有している。

第１接続ポート２５に対しては、ソレノイドの励磁で該
ポート２５を開く常閉の電磁弁２８を設け、バッテリ２
９に対して直列接続したアクセルスイッチ３０およびサ
ーモスイッチ３１がともにオンしたときにソレノイドを
励磁するようにしている。

また、第２接続ポート２６には、スプリング３２ａによ
って開弁圧を設定した圧力弁３２を設け、さらに、リリ
ーフポート２７には、圧力弁３２の開弁圧より高い圧力
で大気にリリーフするリリーフ弁３３を設けている。

上記アクセルスイッチ３０は、アクセルペダルの踏込み
量、絞弁７の開度、ベンチュリ負圧、吸気負圧等からエ
ンジンＥの負荷を検出し、エンジンＥが設定負荷以上で
運転されるときにオンするスイッチであり、またサーモ
スイッチ３１はエンジンＥの油温、冷却水温、雰囲気温
等からエンジンＥが冷機状態にあるか暖機状態にあるか
を検出し、暖機時にオンするスイッチである。

したがって、エンジンＥが、暖機状態でかつ設定負荷以
上の運転状態にあるときにのみ、第１接続ポート２６に
設けた電磁弁２８が開作動され、第１エアノズル７によ
って、二次空気を拡大室１０に供給するようにしている
。

エンジンＥのその他の運転条件即ち冷機状態にあるか低
負荷運転時のいずれかの状態にあるときには、第２エア
ノズル１９．・・・、１９により排気ポート２２に二次
空気を供給する。

なお、第１エアノズル１７は、拡大室１０の中心より上
流側の排気マニホールド８に装着するものであれば、拡
大室１０に直接開口させる必要はなく、第２エアノズル
１９は、排気ポート２２即ちシリンダヘッド２１内の排
気通路に排気ガスの流れに対向させて臨ませることが好
ましい。

上記の構成によれば、ＮＯｘが比較的多いが、ＨＣ，Ｃ
ｏ等の未燃成分が減少するしたがって触媒装置１２の負
担が減少するエンジンＥの運転条件、即ちエンジンＥが
暖機状態にあって高負荷運転されるときには、第１エア
ノズル１７によって拡大室１０もしくはその上流の排気
マニホールド８に二次空気を供給するため、吸排気オー
バーラツプ時においても、供給した二次空気は各気筒１
〜４の燃焼室３４に逆流することはなく、よってＮＯｘ
の発生をそれ以上増加させることはない。

一方、上記運転条件以外の条件、換言すれば、ＮＯｘの
発生が少ない代りに、ＨＣ，ＣＯ等の未燃成分が多い例
えば冷機時や減速時には、各第２エアノズル１９によっ
て各排気ポート２２に二次空気を供給することができ、
供給された二次空気によって燃焼室３４から排出された
直後の高温の排気ガスは直ちに二次燃焼を開始し、次い
で拡大室１０でさらに二次燃焼が促進される結果、触媒
装置１２の負担は大巾に軽減されることになる。

したがって、触媒装置１２の負担は、いずれの運転条件
においても軽減され、しかもＮＯｘの発生量を増加させ
ることなく、未燃成分の有効な浄化が可能となるもので
ある。

以上のように、本考案は、拡大室を設けた排気マニホー
ルドをシリンダヘッドに接続し、触媒装置を介設した排
気管をシリンダヘッドに接続した排気系に排気ガス浄化
用の二次空気を供給するようにしたエンジンにおいて、
排気マニホールドに二次空気を供給する第１エアノズル
と、シリンダヘッドの排気ポートに二次空気を供給する
第２エアノズルと、エンジンの温度と負荷が共に設定値
以上のとき開き、第１エアノズルからの二次空気供給を
許容するとともに、上記温度と負荷の少なくとも一方が
設定値より低いとき閉じることによって第１エアノズル
からの二次空気の供給を停止する弁を設けたことを特徴
とする排気ガス浄化用二次空気供給装置を提供するもの
である。

したがって、本考案によれば、二次空気の供給をエンジ
ンの運転条件に応じて適正化することができるため、触
媒の負担の軽減化、触媒温度の適正化を図ることができ
るうえ、ＮＯｘの排出量を増加させることがないので、
エミッション性能をも良好に維持することができる効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る排気ガス浄化用二次空気供給装置
の全体概略説明図、第２図は第１図に示す二次空気供給
装置の要部断面説明図である。 訃・・・・・排気マニホールド、１０・・・・・・拡大
室、１２・・・・・・触媒装置、１５・・・・・・二次
空気供給通路、１６．１８・・・・・・分岐通路、１７
・・・・・・第１エアノズル、１９・・・・・・第２エ
アノズル、２２・・・・・・排気ポート、２３・・・・
・・切換弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダヘッドに接続し、拡大室を形成した排気マニホ
   ールドと触媒装置を配置した排気ガス通路に二次空気を
   供給するようにしたエンジンにおいて、 排気マニホールドに二次空気を供給する第１エアノズル
   と、 シリンダヘッドの排気ポートに二次空気を供給する第２
   エアノズルと、 エンジンの温度と負荷が共に設定値以上のとき開き、第
   １エアノズルからの二次空気供給を許容するとともに、
   上記温度と負荷の少なくとも一方が設定値よりも低いと
   き閉じることによって第１エアノズルからの二次空気の
   供給を停止する弁を設けたことを特徴とする排気ガス浄
   化用二次空気供給装置。