JPS6111451Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の排気系に導入される２次
空気量を制御することにより、排ガスの浄化を行
うための排ガス浄化装置に関するものである。

排ガス浄化用のモノリス触媒装置を利用して、
内燃機関の排ガスを浄化するには、モノリス触媒
装置を有効に機能させるため排ガスに２次空気を
混入した後に排ガスをモノリス触媒装置に導入さ
せている。ここで、排ガスに混入される２次空気
量は、内燃機関の運転状態に応じてその必要空気
量が種々異なるものであり、例えば、内燃機関の
暖機運転途中、暖機後、また、内燃機関の負荷状
態により、それぞれ異なる。

しかしながら、排ガス浄化用のモノリス触媒装
置を使用する従来の排ガス浄化装置においては、
排ガスに混入される２次空気は内燃機関の排気系
に発生する脈動を利用して排気系内に導入される
ものであつたので、導入される２次空気量はこの
脈動の程度により一義的に定まり、内燃機関の運
転状態に適合する２次空気量の供給が不可能であ
つた。このため、ある運転状態においては２次空
気が不足してCO、HC等の有害成分が排出され、
また、他の運転状態においては２次空気量が過剰
となつて、同様に、排ガス中の有害成分が十分に
浄化され得ないという欠点を生じたのである。

更に、内燃機関の暖機運転途中においては、多
量の２次空気を導入した方が触媒温度の上昇は早
く、暖機運転途中の排ガスの浄化が図り得るので
あるが、２次空気量の供給のセツテイングをこの
ままとしておくと、暖機後は触媒が過剰に冷却さ
れる結果、排ガスの浄化能力が低下するという事
態を生ずる。この逆の場合も同様であり、暖機後
の触媒温度の低下を防ぐため少量の２次空気を導
入すると、暖機中の触媒温度の上昇が遅れるとと
もに高負荷時に２次空気が不足する。このような
ことから、従来システムでは、暖機運転途中と暖
機後との全運転域において、十分な排ガスの浄化
効果をあげることが、不可能であつたのである。

本考案の目的は、上記した従来技術の有する諸
欠点を除去し得る排ガス浄化装置を提供すること
にあり、更に詳述すれば、暖機中は多量の２次空
気が必要とされるに対し、暖機後は高負荷時には
大量の２次空気が、軽負荷時には小量の２次空気
が供給されるべきであることを本考案者は知得
し、この観点から、２次空気の供給量を内燃機関
の運転状態に適合させて制御することにより、暖
機中、暖機後、および負荷状態の変化に拘らず、
排ガスの浄化作用を全ての運転状態において有効
ならしめることができる、排ガス浄化装置を提供
することにある。

この目的達成のため、本考案の手段は、モノリ
ス触媒装置を備えた排気系に２次空気導入用通路
を連結し、２次空気導入用通路にリードバルブを
設けるとともに、該リードバルブよりも上流側の
２次空気導入用通路に流量制御装置を配設し、こ
の流量制御装置の具体的構成は、２次空気導入用
通路とダイヤフラムで隔成された負圧室、および
ダイヤフラムに連結され負圧室の負圧が大になる
につれて２次空気導入用通路を閉鎖する弁体とを
具備し、前記負圧室には、機関温度を感知する信
号切換用温度感知弁を負圧系路を介して接続さ
せ、しかもこの温度感知弁の切換え動作を、所定
の暖機温度になるまでは大気と連通し、かつ該暖
機温度を越えると吸気管に連通するように設定し
たことを特徴とするものである。そして、上記流
量制御装置は内燃機関の運転状態を表わす種々の
パラメータによつて制御され、このパラメータと
しては、例えば、内燃機関の温度（冷却水温等）
やモノリス触媒装置の触媒温度が使用し得る。ま
た、流量制御装置としては、例えば内燃機関の吸
気管負圧に応動して２次空気導入用通路の開口面
積を制御するものが使用し得る。

次に、本考案の作用について説明すると、初め
内燃機関を冷間始動させた直後は機関温度が十分
暖機されていないため、信号切換用温度感知弁は
大気と連通した状態にあり、流量制御装置の負圧
室には大気が導入される。したがつて、負圧室に
は負圧信号が伝達されず、ダイヤフラムに連結し
た弁体は開いたままの状態である。そのため、暖
機途中は、２次空気導入用通路内の２次空気が排
気系に多量に流れることにより、モノリス触媒装
置の温度上昇が早められ、排ガス中のHC，COが
有効に除去される。

然る後、暖機運転が終了し機関温度が所定値を
越えると、温度感知弁が吸気管側に切り換わり、
前記負圧室に吸気管負圧が伝達される。すると、
ダイヤフラムは吸気管負圧の大きさに応じて変位
動し、弁体のリフト量もこれに応じて調整され
る。すなわち、高負荷時には弁体のリフト量が大
であるため多量の２次空気が排気系に流れる一
方、軽負荷時になると弁体のリフト量が小さくな
るため、排気系に流れる２次空気量が少なくな
る。したがつて、暖機後における軽負荷時であつ
ても、２次空気導入により触媒温度が低下するこ
ともなく、モノリス触媒装置による排ガスの浄化
能力が十分良好に維持される。

以下、本考案の実施例を図に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図は、本考案の第一実施例を示
し、内燃機関１の吸気ポート１ａには吸気管２を
介してエアクリーナ３が連結されている。一方、
内燃機関１の排気ポート１ｂには排気管４を介し
てモノリス触媒装置５が連結され、排気管４が内
燃機関１の排気系を、また、吸気管２が内燃機関
１の吸気系を、それぞれ構成している。

一方、排気管４には２次空気導入用通路６の一
端が接続され、エアクリーナ３には２次空気導入
用通路６の他端が接続されている。そして２次空
気導入用通路６内には逆止弁機能をはたすリード
バルブ７が配設され、リードバルブ７は排気管４
方向への２次空気の流れのみを許容する。リード
バルブ７の上流側の２次空気導入用通路６には流
量制御装置８が介装され、流量制御装置８は内燃
機関１の運転状態に対応して２次空気量を最適化
させるためのものである。

流量制御装置８の具体的構成は、第２図イに示
されている。すなわち、流量制御装置はダイヤフ
ラム８ａをもつて２次空気導入用通路６内と隔成
された負圧室８ｂを有し、負圧室８ｂは負圧系路
９を介して温度感知弁１０に連結されている。温
度感知弁１０は一種の２方向切換弁を構成し、そ
の一方の開口は大気に連通し、他方の開口は負圧
系路１１を介して内燃機関１の吸気管２に連結さ
れている。ダイヤフラム８ａには２次空気導入用
通路６内に突出する弁棒８ｃが固定され、弁棒８
ｃには弁体８ｄが取り付けられている。そして、
弁体８ｄは２次空気導入用通路６内に固定された
弁座８ｃと係脱自在であり、弁体８ｄが弁座８ｅ
に着座したときには、弁座８ｅに形成された３つ
の開口８ｆ，８ｇ，８ｈのうち中央の開口８ｇが
閉鎖されることとなる。なお、８ｉは、ダイヤフ
ラム８ａの復帰付勢用バネを示す。また、１ｃは
ピストン、１ｄ、１ｅはバルブである。

以下、作用を説明する。

先ず、内燃機関１の始動直後における暖機運転
途中には、内燃機関１が未だ十分に暖機されてい
ないため温度感知弁１０は負圧室８ｂと大気とを
連通している。（第２図イ中、Ａ−Ａ方向に連通
する。）したがつて、負圧室８ｂ内には負圧が発
生せず、エアクリーナ３と排気管４とは弁座８ｅ
に形成された３つの開口８ｆ，８ｇ，８ｈを介し
て連通される。これにより、エアクリーナ３から
２次空気導入用通路６内に流入した２次空気は、
大量に排気管４内に流入し、モノリス触媒装置５
の温度上昇が早められる結果、暖機運転途中にお
ける排ガス中の有害成分が有効に除去されること
になる。

内燃機関１の暖機運転が終了する時点において
は、内燃機関１の温度は十分に上昇しているか
ら、温度感知弁１０は内燃機関１の冷却水温ある
いはモノリス触媒装置５の触媒の温度上昇を検知
して切換わり、負圧室８ｂを負圧系路９，１１を
介して吸気管２に連通させる。（第２図イ中、Ｂ
−Ｂ方向に連通する。）したがつて、ダイヤフラ
ム８ａは吸気管２内に発生する負圧の大きさに対
応して上下方向に変位することとなる。具体的に
は、内燃機関１の低負荷時には吸気管２内に発生
する負圧が大となるから、ダイヤフラム８ａは上
方へ湾曲し、開口８ｇが弁体８ｄによつて閉鎖さ
れる結果、２次空気量は減少する。すなわち、こ
れにより、内燃機関１の低負荷時に発生する排ガ
ス中の有害成分に対応する量だけ、２次空気が供
給されるものである。

上記した２次空気量と負荷との関係は、第２図
ロに明確に表わされている。同図中、Ｃ線は内燃
機関１の暖機運転途中の２次空気量を示し、ま
た、Ｄ線は内燃機関１の暖機運転終了後における
負荷の変化に対応する２次空気量の変化を示す。
なお、内燃機関１の暖機運転途中で車両を走行さ
せ、これにより内燃機関１の負荷状態が変化した
としても、温度感知弁１０はＡ−Ａ方向の連通を
維持しているから、２次空気の供給量は大の状態
にある。

第３図は、流量制御装置の他の実施例を示し本
実施例における流量制御装置８′の特徴とすると
ころは、弁体８′ｄの形状を円すい形とした結
果、２次空気流量のアナログ的制御が成される点
にある。すなわち、内燃機関１の暖機運転終了後
における２次空気量の変化は、第３図ロに示す
D′線で表わされ、２次空気量は内燃機関１の負
荷状態の変化に対応して連続的に増減することと
なる。

本実施例のその他の構成及び作用は、前記した
本考案の第一実施例と同様であり、第３図中第１
図及び第２図と同一付号で表わされた構成要素
は、互いに、同一機能をはたすところの同一名称
の構成要素を示す。

本実施例の構成上の特徴部分からも明らかな通
り、弁体８ｄ，８d′と弁座８ｅとから構成される
弁装置の形態を種々変更せしめることにより２次
空気の供給量と供給量の変化態様を任意に選択し
得る。

第４図は、前記２つの実施例における温度感知
弁１０の他の変更態様を示し、本実施例の温度感
知弁１０′の特徴とするところは、内燃機関の暖
機温度によつてＡ−Ａ方向とＢ−Ｂ方向との切換
え動作が行われ得ると共に、内燃機関の運転状態
を表わすその他のパラメータによつても、Ａ−Ａ
方向とＢ−Ｂ方向との切換え動作が行われる点に
ある。この目的を達成するため、温度感知弁１
０′はソレノイドバルブによつて構成され、この
温度感知弁１０′は温度スイツチ１２とコンピユ
ータ１３とにそれぞれ並列に接続されている。コ
ンピユータ１３に入力されるパラメータθ_１、θ
_２としては種々のものが使用され得、要は、内燃
機関の排ガス中に含まれる有害成分の量を正確に
検知し得るものであればよい。なお、１４は電源
を示す。

本実施例によれば、温度スイツチのみで２次空
気量を制御するものに比し、より正確できめの細
かい２次空気量の制御が行い得るから、排ガス中
の有害成分は、より効果的に除去し得ることとな
る。

本実施例のその他の構成は、前記した２つの実
施例と同様であり、また、その作用は基本的に、
前記した２つの実施例と何ら異なるところはな
い。

以上説明したように、本考案の排ガス浄化装置
によれば、機関の吸気管負圧に応じて閉じる流量
制御装置を２次空気導入用通路に付設すると共
に、該流量制御装置に暖機時における流量制御装
置を開状態に保つための信号切換用温度感知弁を
接続したから、暖機運転中はモノリス触媒装置に
多量の２次空気が供給されることになり、モノリ
ス触媒装置における温度上昇が著しく早まり、従
来に比べて排ガス中のHC，COを有効に除去する
ことができる。しかも、暖機完了後においては、
温度感知弁の作動により流量制御装置の負圧室に
吸気管負圧が伝達されることによつて、高負荷状
態から軽負荷状態に移行するに伴ない２次空気量
が少なくなり、したがつて軽負荷領域でも従来の
ように触媒温度が低下することなく適正な温度に
保たれ、負荷状態に最適な量の２次空気が連続的
に供給される。その結果、本考案の排ガス浄化装
置によれば、暖機中、暖機後または機関負荷状態
に拘らずすべての運転領域において、２次空気量
を最適化しつつモノリス触媒装置による良好な排
ガス浄化効果を安定して得ることができる、とい
う特有の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の概略構成を示す断面図、第２
図イは本考案の流量制御装置の一実施例を示す断
面図ロは第２図イの流量制御装置による２次空気
量の変化を表わす図、第３図イは本考案の流量制
御装置の他の実施例を示す断面図、ロは第３図イ
の流量制御装置による２次空気量の変化を表わす
図、第４図は温度感知弁の他の変更態様を表わす
構成図である。 １……内燃機関、２……吸気管、３……エアク
リーナ、４……排気管、５……モノリス触媒装
置、６……２次空気導入用通路、７……リードバ
ルブ、８……流量制御装置、９，１１……負圧系
路、１０……温度感知弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の排気系に排ガス浄化用のモノリス触
   媒装置を連結し、該排気系に２次空気導入用通路
   を連結すると共に、該２次空気導入用通路内にリ
   ードバルブを配設し、該リードバルブよりも上流
   側の前記２次空気導入用通路に流量制御装置を設
   け、該流量制御装置は、ダイヤフラムにより前記
   ２次空気導入用通路と隔成された負圧室と、前記
   ダイヤフラムに連結され前記負圧室の負圧が大き
   くなるにつれて前記２次空気導入用通路を閉鎖さ
   せる弁体とを有し、前記流量制御装置の負圧室
   に、機関温度を感知する信号切換用温度感知弁を
   負圧系路を介して連結し、該信号切換用温度感知
   弁は、ある暖機温度を越えると吸気管に連通する
   ように設定されていることを特徴とする、排ガス
   浄化装置。