JPS6113691Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、排気管内に配置される三成分同時処
理触媒に至る排気ガスの雰囲気を、その触媒に適
合した雰囲気に制御することの可能な内撚機関に
おける二次空気導入制御装置に関する。

従来の技術 三成分同時処理触媒（三元触媒とも言う）は自
動車排気ガス中の三つの有害成分、すなわち窒素
酸化物（NO_X）、炭化水素（HC）、および一酸化
炭素（CO）の三成分を同時に浄化しえるという
特徴も持つ。

しかしなが、この三元触媒は、燃焼される以前
の混合気の空燃比が理論空燃比にあつてその結果
完全燃焼されたため排気ガス中に未燃焼の燃料お
よび過剰の酸素が含まれない場合、言い換えれば
排気ガスの雰囲気が完全燃焼の雰囲気λ＝１近辺
にないとその浄化力は不十分となる。

しかしながら、現実の内撚機関、特に気化器式
の内燃機関では燃焼室に供給される混合気の空燃
比を常に理論空燃比に保つことは至難であり、そ
の結果三元触媒を最大限その効果を発揮させて使
用するのは困難であつた。

このため、特開昭55−119941号に開示されるご
とく三元触媒に至る排気ガスの雰囲気−以後これ
を便宜上“排気ガスの空燃比”と称する−を、そ
の触媒に適合した所定値−以後これを便宜上“目
標値”と称する−に制御する装置が提供されてい
る。この装置においては、酸素サンセがリツチ
（空燃比が目標値より小）信号を発生している期
間では二次空気導入弁の開口面積をしだいに増加
せしめ二次空気量を増大して空燃比をリーン方向
へ移動させリーン（空燃比が目標値より大）信号
を発生している期間では二次空気導入弁の開口面
積をしだいに減少せしめ二次空気量を減少して空
燃比をリツチ方向へ移行させる。したがつて排気
ガスの空燃比をλ＝１、すなわち目標値付近に維
持される。

考案が解決しようとする問題点 かかる従来の二次空気導入制御装置において
は、酸素センサがリツチからリーンを検知して信
号を発しても、二次空気導入弁は制御系の作動遅
れのため瞬時には作動せず、これがため排気ガス
の空燃比は目標値より大であるにもかかわらず依
然として二次空気が導入されることとなり、目標
値に対する振れ幅が大きくなつて、浄化能力に支
障をきたし、吸気系に二次空気を導入するものに
あつては、機関性能が悪化する等の恐れがあつ
た。

かかる従来の不具合に対し、本考案では、制御
系の作動遅れを補償して、空燃比の振れ幅が目標
値より大きくなることのない内撚機関における二
次空気導入制御装置を提供するにある。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本考案による二次空
気導入制御装置では、酸素センサの出力信号変化
の周波数より高い周波数の信号を発生する発振器
を設け、酸素センサにより検出される空燃比が目
標値より小さい値に変化したとき、この発振器の
信号により二次空気導入弁を制御するごとく構成
される。

作 用 かかる装置によれば、酸素センサが空燃比のリ
ツチを検出した信号を発生している期間では、発
振器の周波数に応じて二次空気導入弁を断続的開
閉弁制御して、二次空気の排気系または吸気系へ
の導入を断続的に行なう。すなわち、発振器の出
力信号は高周波数であるため、これは酸素センサ
が空燃比のリツチを検出した信号とリーンを検出
した信号とを繰り返すのと同じ意味をもつので、
二次空気の導入が、酸素センサのリツチ信号にか
かわらず断続的に行なわれる。

考案の効果 このように、二次空気導入弁からの二次空気は
少量づつ断続的に供給される結果、目標値に対す
る振れ幅を小さくすることができ、排気ガス浄化
能力向上および機関運転性能を改善することがで
きる。

実施例 以下、図示の実施例についてこの考案を説明す
る。

第１図において内撚機関１の排気系の排気マニ
ホルド２には排気ガス浄化用三元触媒３が挿入さ
れ、また排気ガス中の空燃比を検出する酸素セン
サ４が設けられている。吸気系の吸気マニホルド
５は気化器６を介してエアクリーナ７から一次空
気を供給される。燃料系はここには図示してな
い。８は吸気マニホルド５に設けられた負圧スイ
ツチである。

１１は二次空気導入弁で、二次空気としての大
気へ開放するフイルタ１２と排気マニホルド２へ
開口する二次空気導入管１３との接続を開閉す
る。この二次空気導入弁１１を操作するため、操
作圧力として負圧あるいは大気圧を選択的に二次
空気導入弁１１の操作へ与える圧力切換え弁１４
を設け、制御装置１５の出力により圧力切換え弁
１４の操作圧力を切換える。この場合負圧は吸気
マニホルド５から取られる。なお排気ガス浄化効
果を改善するため、排気ガス再循環弁１６を設
け、導管１７を介して排気系から吸気系へ戻され
る排気ガスの量を制御することもできる。この場
合二次空気導入弁１１の二次空気導入管１３が弁
１６の上流側へ開口しており、排気ガス再循環の
際二次空気を吸気系へ供給することもできる。１
８は弁１６の上流側の圧力を一定となるように制
御する調圧弁である。第２図において酸素センサ
４は空燃比が大きい（リーン）とき信号０を、リ
ツチのとき信号１を発生する。また負荷スイツチ
８は所定値より軽い負荷のときすなわち高負圧の
とき信号１を発生し、高負荷（低負荷）のとき信
号０を発生する。制御装置１５は異なる周波数の
複数例えば２つの発振器２１および２２を含み、
発振器２２のパルス発振周波数_２発振器２１の
発振周波数_１より大きく設定されている。発振
器２１および２２の出力端は、それぞれAND回
路２３および２４の一方の入力端に、また負圧ス
イツチ８の出力端はAND回路２３の他方の入力
端にAND回路２７を介して接続されるとともに
AND回路２４の他方の入力端に接続され、これ
ら両AND回２３および２４の出力端はOR回路２
５の入力端に接続され、このOR回路２５の出力
端と酸素センサ４の出力端は別のAND回路２６
の入力端に接続され、このAND回路２６の出力
が圧力切換え弁１４を付勢する。

さて機関負荷に応じてすなわち負圧の高低によ
り負圧スイツチ８を介して高負荷の場合には発振
器２１が、低負荷の場合には発振器２２がそれぞ
れ選択される。そして空燃比が例えばリーンから
リツチになると、酸素センサ４からの信号S14を
示す第３図において、実線で示すように選択され
た発振器２１あるいは２２の出力が、切換え手段
としてのAND回路２６により酸素センサ４の出
力から切換えられて、すなわち酸素センサ４の出
力に代わつて、二次空気導入弁１１の制御手段と
しての圧力切換え弁１４に与えられる。したがつ
て二次空気導入弁１１は、酸素センサ４が混合気
のリツチを示す信号を発生している期間におい
て、吸気系への二次空気の導入と導入中止とを交
互に行い、この結果、実際の空燃比は第４図に実
線で示すように目標値を越えて大の方向へ大きく
振動するのが抑制され、すなわち目標値に対する
実際の空燃比の振れ幅を小さくすることができ
る。発振器２１，２２がない従来の装置における
圧力切換え弁の付勢は第３図に破線で示すような
波形で行われ、二次空気導入弁１１の開閉による
空燃比Ａ／Ｆの変化は、同様に第４図に破線に示
すように大きい振れ幅でかつ大きい周期で行なわ
れる。なお、機関の負荷に応じて周波数を異なら
せる点は、低負荷時と高負荷時とでは吸気管負圧
の大きさが異なるためである。すなわち、低負荷
時では、吸気管負圧が大きく、二次空気導入弁１
１を介しての二次空気の導入が短時間で行なわ
れ、高負荷時では、低負荷時に比して吸気管負圧
が小さく、二次空気の導入に時間がかかり、空燃
比の目標値に対する振れ幅が変化するのに対処す
ることができるためである。

なお、圧力切換え弁１４および二次空気導入弁
１１を電磁弁に代えて、これを制御装置１５によ
り制御することもでき、また発振器の数および発
振周波数については弁１１，１４の応動特性等を
考慮して任意に選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ガス浄化装置の構成図、第２図は
その要部の概略構成図、第３図および第４図はそ
の作用を説明する線図である。 １……内燃機関、２……排気マニホルド、３…
…三元触媒、４……酸素センサ、５……吸気マニ
ホルド、１１……二次空気導入弁、１４……圧力
切換え弁、１５……制御装置、２１，２２……発
振器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 酸素センサを用いて空燃比をフイードバツク制
   御する二次空気導入制御装置において、酸素セン
   サの出力信号変化の周波数より高い周波数の信号
   を発生する発振器を設け、酸素センサにより検出
   される空燃比が目標値より小さい値に変化したと
   き、この発振器の信号により排気系または吸気系
   へ二次空気を導入する二次空気導入弁を制御する
   ことを特徴とする、内燃機関における二次空気導
   入制御装置。