JPS6036762Y2 - エンジンのための二次空気供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンのための二次空気供給装置に係り、
特に排気ガス再循環系と触媒コンバータとを備えたエン
ジンのための二次空気供給装置に係る。

排気ガスの浄化のため、排気ガスの一部をエンジン吸気
系へ再循環する排気ガス再循環系と排気ガス中の有害成
分を触媒作用によって無害成分に変換する触媒コンバー
タとを備えたエンジンは知られている。

触媒コンバータの一つとしてＨＣ。ＣＯ，ＮＯｘの三成
分を触媒作用によって同時に無害成分に変換することが
できる三元触媒コンバータが知られており、かかる三元
触媒コンバータを備えたエンジンに於いては、これら三
成分の浄化に対し三元触媒コンバータを有効に作動させ
るために排気ガスの空燃比は理論空燃比付近のあるかな
り狭い範囲に制御されなければならない。

そのため、通常かかる三元触媒コンバータを備えたエン
ジンに於いては、混合気の空燃比を理論空燃比より小さ
く、即ち理論空燃比よりリッチ側に設定し、これにより
生じた排気ガス中の余剰酸素を０２センサ等の酸素検出
器によって検出しつつその排気ガス中に二次空気を供給
し、この二次空気の供給によって三元触媒コンバータへ
導入される排気ガスの空燃比を三元触媒コンバータの有
効作用に必要な理論空燃比付近のある狭い空燃比範囲内
に維持せんとする制御が行なわれている。

エンジンに供給される混合気がリッチである程、そのエ
ンジンから排出される排気ガス中のＨＣ，ＣＯの濃度が
高くなるから上述の如き三元触媒コンバータを備えたエ
ンジンに供給する混合気の空燃比は、理論空燃比より小
さいが、可及的に理論空燃比に近い値であることが好ま
しい。

しかし、エンジンの広い運転範囲、運転条件と吸気系の
ばらつきを含めて混合気の空燃比を狭い範囲に設定する
ことは実際上困難であり、このため上述の如きエンジン
に於ける混合気の設定空燃比は理論空燃比よりある程度
中さいものにされている。

ところで、排気ガス中のＮＯｘ濃度はエンジンに供給さ
れる混合気がリッチであるほど低くなり、このため必要
な排気ガス再循環量は混合気がリッチであるほど少なく
てよくなる。

本考案は上述の如き点に鑑み、二次空気の一部を排気ガ
ス再循環通路を通して吸気系へ供給腰排気ガス再循環量
を補償すると共に混合気の空燃比を理論空燃比に近づけ
て排気ガス中のＨＣ，ＣＯの濃度を低下させ、触媒コン
バータの熱負荷を減少できる二次空気供給装置を提供す
ることを目的としている。

かかる目的は、本考案によれば、排気ガス再循環系と触
媒コンバータとを備えたエンジンのための二次空気供給
装置にして、空気供給源装置と、排気系を流れる排気ガ
ス中の余剰酸素を検出する酸素検出器と、前記酸素検出
器が前記排気系を流れる排気ガス中に余剰酸素がないこ
とを検出している時のみ開弁する空気制御弁を含み前記
空気供給源装置からの空気を前記排気系と排気ガス再循
環通路の途中へ同時に平行して導く通路手段とを有して
いることを特徴とする二次空気供給装置によって達成さ
れる。

かかる構成の二次空気供給装置によれば、前記酸素検出
器が排気系を流れる排気ガス中に余剰酸素がないことを
検出している時には、エンジンは理論空燃比より濃い混
合気にて運転されている訳であるから、この時には前記
前記通路手段を経て排気ガス再循環通路の途中に空気が
導入されることにより排気ガス再循環量が低減され、混
合気がリッチであるとき排気ガス再循環量を自動的に低
減する作用を遠戚すると同時に、空燃比調整のための空
気の一部円吸気系へ供給することによりより多くの燃料
をエンジンの燃焼室にて燃焼せしめ、出力の増大を図り
、又同時に触媒コンバータの負担を低減させる効果が遠
戚される。

以下に添付の図を用いて本考案を実施例について詳細に
説明する。

第１図は本考案による二次空気供給装置を備えたエンジ
ンの一つの実施例を示す概略構成図である。

図に於いて、１はエンジンであり、気化器２、スロット
ルバルブ３、吸気マニホールド４、吸気ポート５を経て
混合気を吸入腰排気ポート６、排気マニホールド７、排
気管８及びその途中に設けられた三元触媒コンバータ９
を経て排気ガスを排出するようになっている。

前記排気マニホールド７は排気ガス再循環のための排気
ガス取出しポート１０を有しており、前記排気マニホー
ルド７内を流れる排気ガスの一部は前記排気ガス取出し
ポート１０より排気ガス再循環通路１１、排気ガス再循
環制御弁１２、排気ガス再循環通路１３を経て排気ガス
注入ポート１４に至り、この排気ガス注入ポート１４よ
り吸気マニホールド４内に再循環されるようになってい
る。

排気ガス再循環制御弁１２は弁ポート１５を開閉する弁
要素１６を有しており、この弁要素１６は弁ロッド１７
を介してダイヤフラム装置１８に連結され、このダイヤ
フラム装置１８によって駆動されるようになっている。

ダイヤフラム装置１８はダイヤフラム１９を含んでおり
、このダイヤフラム１９はそのダイヤフラム室２０内に
所定の値以上の負圧が供給されていない時には圧縮コイ
ルばね２１の作用により図にて下方に押圧され、弁要素
１６を押下げて弁ポート１５を閉じ、これに対し前記ダ
イヤフラム室２０内に所定の値以上の負圧が供給された
時には前記圧縮コイルばね２１の作用に抗して図にて上
方へ駆動され、前記弁要素１６を持上げて前記弁ボート
１５を開くようになっている。

前記ダイヤフラム装置１８のダイヤフラム室２０は前記
スロットルバルブ３が図示されている如き全閉位置にあ
る時それの上流側に位置し前記スロットルバルブ３が所
定の開度以上開かれた時それの下流側に位置すべく設け
られた吸気管負圧取出しポート２２に導管２３を経て接
続されている。

従って、この場合には、スロットルバルブ３が前記所定
開度以上間かれた負荷運転時には、排気ガス再循環制御
弁１２が開弁し、排気ガスの再循環が行なわれる。

２５は前記エンジン１によって駆動され、二次空気供給
のための空気供給源装置として作用するエアポンプであ
る。

エアポンプ２５より吐出された空気は導管２６を経て空
気制御弁２７の入口ポート２８へ導かれ、その一部は出
口ポート２９より導管３０、逆止弁３１、導管３２を経
て前記排気マニホールド７内に開口する二次空気注入ポ
ート３３に至り、これより前記排気マニホールド７内に
噴出され、残りの空気はリリーフポート３４より大気中
へ放出されるようになっている。

空気制御弁２７は前記出口ポート２９及び前記リリーフ
ポート３４の開閉を制御する一つの弁要素３５を有して
おり、この弁要素３５は弁ロッド３６を介してダイヤフ
ラム装置３７に連結され、このダイヤフラム装置３７に
よって駆動されるようになっている。

ダイヤフラム装置３７はダイヤフラム３８を含んでおり
、このダイヤフラム３８はそのダイヤフラム室３９内に
導入される負圧に応じ圧縮コイルばね４０のばね力に抗
して図にて左方に駆動され、前記弁要素３５によって前
記出口ポート２９の開口面積を増大しつつ前記リリーフ
ポート３４の開口面積を減少するようになっている。

前記ダイヤフラム室３９内には導管４１、作動流体切換
弁４２を経て、前記吸気マニホールド４より導管４３を
経て導かれた吸気マニホールド負圧、または導管４４よ
り大気圧を選択的に供給されるようになっている。

作動流体切換弁４２はエンジンの排気系を流れる排気ガ
ス中の余剰酸素を検出する０２センサ４５の出力に応答
して作動する制御装置４６によって切換作動されるよう
になっている。

この場合、前記作動流体切換弁４２は前記０２センサ４
５が酸素不足を検出している時には前記空気制御弁２７
のダイヤフラム室３９に吸気マニホールド負圧を導き、
そのダイヤフラム室３９内の負圧を増大するようになっ
ている。

従って、空気制御弁２７は排気ガスの空燃比が小さい程
リリーフポート３４の開口面積を減少して出口ポート２
９の開口面積を増大し、二次空気供給量を増大する。

また前記導管３０の途中には導管４７の一端部が接続さ
れており、この導管４７の他端部は前記排気ガス再循環
通路１１の途中に接続されている。

従って、空気制御弁２７の出口ポート２９より導管３０
に与えられた空気の一部は導管４７を経て排気ガス再循
環通路１１へ流れ、前記排気ガス再循環制御弁１２が開
弁している時には再循環排気ガスと共に排気ガス再循環
制御弁１２及び排気ガス再循環通路１３を経て排気ガス
注入ポート１４より吸気マニホールド４内へ供給される
。

上述の如き構成によれば、エンジン１に供給された混合
気のリッチ度合に応じた量の二次空気が与えられ、この
二次空気の一部が排気ガス再循環通路を経て吸気系へ供
給されるので、エンジンに供給される混合気の空燃比が
リッチ状態を保ちつつ理論空燃比に近づくようになる。

これにより排気ガス中のＨＣ及びＣＯの濃度が減少し、
触媒コンバータの熱負荷が減少するようになる。

また再循環排気ガスの一部が二次空気に置換えられるた
め、排気ガス再循環量が減少され、混合気リッチ時に必
要量以上の排気ガス再循環が行なわれることが防止され
、排気ガス再循環によるエンジンの運転性の悪化が軽減
されるようになる。

第２図は本考案による二次空気供給装置を備えたエンジ
ンの他の一つの実施例を示す概略構成図である。

尚、第２図に於いて第１図に対応する部分は第１図に付
した符号と同一の符号により示されている。

かかる実施例の場合には導管２３の途中に負圧調整弁５
０が設けられている。

負圧調整弁５０はダイヤフラム５１を含んでおり、この
ダイヤフラム５１はそれの図にて下側に第一のダイヤフ
ラム室５２を、又図にて上側に第二のダイヤプラム室５
３を各々郭定しており、又圧縮コイルばね５４によって
図にて下方に向うばね力を及ぼされている。

負圧調整弁５０は前記導管２３の途中を前記第二のダイ
ヤプラム室５３に向けて開く弁ポート５５を有しており
、この弁ポート５５は前記ダイヤプラム５１に担持され
た弁要素５６によって開閉されるようになっている。

前記ダイヤフラム５１は前記第一のダイヤフラム室５２
の圧力が前記第二のダイヤプラム室５３の圧力より所定
値以上高い時前記圧縮コイルばね５４のばね力に抗して
図にて上方に変位して前記弁要素５６によって前記弁ポ
ート５５を閉じ、これに対し前記第一のダイヤフラム室
５２内の圧力が前記第二のダイヤフラム室５３内の圧力
より所定値以上高くない時前記圧縮コイルばね５４のば
ね力によって図示されている如き位置に位置し、前記弁
要素５６を前記弁ポート５５より引き離してこれを開く
ようになっている。

前記第一のダイヤフラム室５２は前記排気ガス再循環制
御弁１２の弁ポート１５より上流側に設けられたオリフ
ィス要素５７と前記弁ポート１５との間に郭定された圧
力室５８に導管５９を経て接続され、該圧力室５８内の
排気ガス圧力を導入されるようになっている。

又前記第二のダイヤフラム室５３は大気導入ポート６０
を経て大気中に開放されている。

かかる負圧調整弁５０及びオリフィス要素５７から戊る
装置は圧力室５８に於ける排気ガス圧力を常にほぼ一定
に保つよう排気ガス再循環制御弁１２のダイヤフラム室
２０に供給される負圧を制御する装置であリ、これによ
って排気ガス再循環の比率を常にほぼ一定に保つ作用を
行っているものである。

このような方式の排気ガス再循環システムを有するエン
ジンに於いては、二次空気の一部を吸気系へ導く導管４
７は前記圧力室５８に接続されていてよい。

上述した二つの実施例に於いては、二次空気の一部を排
気ガス再循環通路の途中に導き、その二次空気を排気ガ
ス再循環通路を通して吸気系へ供給するように構成した
が、本考案はこれに限られるものではなく、二次空気注
入ポート３３を排気ガス取出しポート１０の近傍に設け
、前記二次空気注入ポート３３より排気系中に噴出され
た二次空気の一部を排気ガス取出しポート１０より排気
ガス再循環通路１１に取入れ、これを通して吸気系へ供
給するように構成されていても良い。

又、導管４７は導管３２の途中から分岐していても良い
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による二次空気供給装置を備えたエンジ
ンの一つの実施例を示す概略構成図、第２図は本考案に
よる二次空気供給装置を備えた他の一つの実施例を示す
概略構成図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・気化器、３・
・・・・・スロットルバルブ、４◆・・・・・吸気マニ
ホールド、５◆・・・・・吸気ポート、６・・・・・・
排気ポート、７・・・・・・排気マニホールド、８・・
・・・・排気管、９・・・・・・三元触媒コンバータ、
１０・・・・・・排気ガス取出しポート、１１・・・・
・・排気ガス再循環通路、１２・・・・・・排気ガス再
循環制御弁、１３・・・・・・排気ガス再循環通路、１
４・曲・排気ガス注入ポート、１５・・・・・・弁ポー
ト、１６・・・・・・弁要素、１７・・・・・・弁ロッ
ド、１８・・・・・・ダイヤフラム装置、１９・・・・
・・ダイヤフラム、２０・・・・・・ダイヤフラム室、
２１・・・・・・圧縮コイルばね、２２・・・・・・吸
気管負圧取出しポート、２３・・・・・・導管、２５・
・・・・・エアポンプ、２６・・・・・・導管、２７・
・・・・・空気制御弁、２８・・・・・・入口ポート、
２９・・・・・・出口ポート、３０・・・・・・導管、
３１・・・・・・逆止弁、３２・・・・・・導管、３３
・・・・・・二次空気注入ポート、３４・・・・・・リ
リーフポート、３５・・・・・・弁要素、３６・・・・
・・弁ロッド、３７・・・・・・ダイヤフラム装置、３
８・・・・・・ダイヤフラム、３９・・・・・・ダイヤ
フラム室、４０・・・・・・圧縮コイルばね、４１・・
・・・・導管、４２・・・・・・作動流体切換弁、４３
．４４・・・・・・導？、４５・・・・・・０２センサ
、４６・・・・・・制御装置、４７・・・・・・導管、
５０・・・・・・負圧調整弁、５１・・・・・・ダイヤ
フラム、５２・・・・・・第一のダイヤフラム室、５３
・・・・・・第二のダイヤフラム室、５４・・・・・・
圧縮コイルばね、５５・・・・・・弁ポート、５６・・
・・・・弁要素、５７・・・・・・オリフィス要素、５
８・・・・・・圧力室、５９・・・・・・導管、６０・
・・・・・大気導入ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス再循環系と触媒コンバータとを備えたエンジン
   のための二次空気供給装置にして、空気供給源装置と、
   排気系を流れる排気ガス中の余剰酸素を検出する酸素検
   出器と、前記酸素検出器が前記排気系を流れる排気ガス
   中に余剰酸素がないことを検出している時のみ開弁する
   空気制御弁を含み前記空気供給源装置からの空気を前記
   排気系と排気ガス再循環通路の途中へ同時に平行して導
   く通路手段とを有していることを特徴とする二次空気供
   給装置。