JPS6119813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内然機関の排気ガス中における有害
成分を、吸気系への排気ガスの還流及び吸・排気
系への２次空気の供給によつて低減する装置に係
り、特に排気系に３元触媒を備えて、触媒上流の
空燃比を常に理論空燃比近傍に保持する必要があ
る排気浄化装置を備えたものに関する。

従来、内然機関の排気ガス中におけるNOx
は、排気ガスの一部を吸気系に還流して燃焼を緩
慢にすることで低減する一方、HC，CO等の可燃
性成分は、吸気系へ２次空気を供給することによ
り１次空燃比をかえたり、排気系への２次空気の
供給にて２次空燃比をかえることにより、或いは
これらの組み合せにより酸化反応させて低減する
ことが行なわれており、この場合、吸気系への排
気ガスの還流は、アイドル近傍とスロツトル全開
近傍域と全負荷域において行ない、吸気系への２
次空気の供給は、排気ガス還流弁が開で排気系の
空燃比が所定値以下で且つスロツトル弁が全開近
傍時の負荷域以外のときに行なわれ、排気系への
２次空気の供給は排気系の空燃比が所定値より濃
く（空燃比が小さく）且つスロツトル弁が全開近
傍時の負荷域において行なう。

そして、このような排気ガス還流装置と、２次
空気供給装置とを備えた機関においては、その排
気系には吸気系に還流する排気ガスを取出すため
の通路と、吸・排気系に２次空気を供給するため
の通路と３つの通路を接続しなければならないか
ら、その接続部の構造が著しく複雑になるばかり
か、接続のためのスペース及び部品点数が増大す
るのであつた。

本発明は、排気ガス還流装置と２次空気供給装
置とを有する機関において、吸気系に還流する排
気ガスを取出す通路と、吸・排気系に２次空気を
供給する通路とを、一つの通路で共用することに
より、前記の欠点を解消するものである。しか
し、機関のアイドルを除く軽負荷域からスロツト
ル弁全開近傍までの負荷域では吸気系の排気ガス
の還流及び２次空気の供給と、排気系への２次空
気の供給とを同時に行なう領域があり、この領域
では、２次空気供給装置より前記共用通路に入つ
た空気の大部分が、吸気系に吸入されることによ
り、吸気系への排気ガスの還流が殆んど行なわれ
ず、排気ガス還流による効果が低減するので、前
記共用通路に、吸気系への還流排気ガスを、吸気
系に確実に導くようにした隔離通路を設けたもの
である。

以下実施例の図面について説明するに、図にお
いて１は機関を示し、その排気ポートには排気通
路２を介して酸化触媒又は三元触媒を用いたコン
バータ等の排気ガス浄化装置３が接続され、吸気
ポートには吸気マニホールド４を介して気化器５
が接続され、気化器５の上流側には吸気用エアク
リーナ６を備えている。

７は排気ガス還流および２次空気供給の共用通
路で、その一端における接続部７ａを、フランジ
７ｂ又はユニオン管接手等にて前記排気通路２に
着脱自在に接続され、この共用通路７には詳しく
は後述する排気ガス還流制御弁８への還流接続部
７ｃと同じく詳しくは後述する２次空気供給装置
９への２次空気接続部７ｄとを備えている。前記
排気ガス還流制御弁８はダイヤフラム式でそのオ
リフイス１０付き入口に、前記共用通路７の還流
接続部７ｃが接続され、出口は還流通路１１を介
して前記吸気マニホールド４に各々接続され、還
流制御弁８における弁体１２はダイヤフラム室１
３内のばね１４にて常閉方向に付勢されている。
また、１５は還流制御弁８に対する排圧調整弁
で、大気連通室１６と排圧室１７とを区成するダ
イヤフラム１８を備え、その大気連通室１６はオ
リフイス１９付き通路２０を介して吸気用エアク
リーナ６等の大気連通箇所に連通させると共に、
ダイヤフラム１８のフラツプ２１にて開閉する連
通管２２ａと負圧導入管２２ｂとを備え、ばね２
３にて連通管２２ａを常時開いた状態に保持する
一方、排圧室１７は還流制御弁８の弁体１２とオ
リフイス１０との間に通路２４を介して接続さ
れ、また、連通管２２ａは、通路２５を介して還
流制御弁８のダイヤフラム室１３に接続されると
共に、オリフイス２６付き負圧取出通路２７を介
して、前記気化器５においてスロツトル弁２８の
閉位置（アイドル開度）の稍上流側の部位に設け
た第１ポート２９に接続され、更に負圧導入管２
２ｂは、オリフイス３０付き負圧取出通路３１を
介して、気化器５において前記第１ポート２９よ
り更に適宜上流側の部位に設けた第２ポート３２
に接続されている。

前記２次空気供給装置９は、共用通路７におけ
る２次空気接続部７ｄに取付く逆止弁３３と、そ
の上流側に取付く２次空気制御弁３４と、更にそ
の上流側に接続される２次空気用エアクリーナ３
５とからなり（この場合、２次空気は２次空気用
エアクリーナ３５を廃止して吸気用エアクリーナ
６から採り入れるようにしても良い）、２次空気
制御弁３４の弁室３６内には、弁座３７に設けた
ポート３８を開閉する弁体３９を挿入し、該弁部
３９をダイヤフラム４０に連結すると共に、ダイ
ヤフラム室４１内のばね４２にて弁座３７に押圧
付勢し、ダイヤフラム室４１を応動通路４３を介
して、前記気化器５におけるスロツトル弁２８よ
り下流側に設けた吸気負圧ポート４４に接続し、
吸気マニホールド４における吸気負圧が機関のス
ロツトル弁全開近傍の負荷域の吸気管負圧よりも
真空側にあるとき、弁体３９が開き、機関のスロ
ツトル弁全開近傍の負荷域よりも高いとき弁体３
９が閉じるように構成されている。

そして、この作動通路４３には電磁式三方弁４
７が設けてあり、該弁は通常の状態（電磁ソレノ
イドに通電されない状態）では、吸気負圧が２次
空気制御弁３４のダイヤフラム室４１に伝わつて
２次空気制御弁３４が開くように作動通路４３を
導通しているが、電磁ソレノイドへの通電によつ
て２次空気制御弁３４のダイヤフラム室４１を通
路４８を介して大気に開放して２次空気制御弁３
４を閉じる如く作動するようになつており、この
三方弁４７における前記の動作は、排気通路２に
設けた空燃比センサー４９及び排気ガス浄化装置
３の温度センサー５０からの信号を入力するとコ
ンピユータ５１によつて制御される。すなわち、
コンピユータ５１は、排気系の空燃比がある範囲
より濃いときには２次空気制御弁３４開の指令
を、ある範囲より薄いときには２次空気制御弁３
４閉の指令を出すことを繰返すことにより、排気
系の空燃比をある範囲（理論空燃比近傍）に制御
して、三元触媒式排気ガス浄化装置でのNOX，
CO及びHCの浄化を向上する一方、排気ガス浄化
装置の温度が浄化に適当な温度より高くなつたと
き及び浄化に適当な温度より以下のとき２次空気
制御弁３４閉の指令を出すことにより、排気ガス
の浄化に適当な温度に保つようになつている。

なお、２次空気制御弁３４の弁座３７には弁体
３９の閉のときにおいて、若干の２次空気が流れ
る連通孔４５を備え、この連通孔４５は弁体３９
に設けても良く、また、弁体３９の閉によつて２
次空気の供給を完全カツトするときには、連通孔
４５を廃止すれば良い。

そして、前記共用通路７における還流接続部７
ｃ内には、還流排気ガスと２次空気との混合を防
止するための隔離通路の一つの実施例であるバイ
パス通路４６の先端４６ａを、還流接続部７ｃの
管壁を貫通して挿入して開口する一方、バイパス
通路４６の他端４６ｂを、共用通路７における排
気通路２への接続部７ａ内にその管壁を貫通して
挿入して排気通路２内にのぞむように開口して成
るものである。なお、隔離通路の一実施例である
バイパス通路４６は、還流接続部７ｃ及び排気通
路接続部７ａの管壁を貫通する箇所において共用
通路７に対して溶接接合されている。

この構成において、気化器５のスロツトル弁２
８が閉位置のアイドリング運転では、気化器５に
おけるポート２９，３２はいずれもスロツトル弁
２８より上流側に位置して略大気圧になるので、
還流制御弁８は作動せず、従つて排気ガスの還流
は行なわれない一方、スロツトル弁２８より下流
側の吸気負圧は大きく、作動通路４３中の電磁式
三方弁４７が当該作動通路４３を連通するような
状態にあるときポート４４の吸気負圧が２次空気
制御弁３４のダイヤフラム室４１に作用するの
で、その弁体３９がばね４２に抗してポート３８
を開く、これにより逆止弁３３が排気通路２内の
排気脈動に応動して開閉を繰返して排気通路２に
は共用通路７を介して２次空気が吸入供給され
る。

次に、前記アイドリング運転の状態からスロツ
トル弁２８を開いての軽負荷からスロツトル弁全
開近傍の負荷運転域においては、第１ポート２９
及び第２ポート３２のいずれか一方又は両方の負
圧が大きくなり、その両者の合成負圧が排圧調整
弁１５の大気連通室１６に伝わり、排気圧が高く
なつてそのダイヤフラム１８が大気連通管２２ａ
を閉じると前記第１ポート２９の負圧が通路２５
を介して還流制御弁８のダイヤフラム室１３に作
用するから、その弁体１２はばね１４に抗して開
く、これにより、排気通路２内の排気ガスは排気
圧と吸気負圧との圧力差にて共用通路７及び還流
通路１１を介して吸気マニホールド４に還流する
一方、この軽負荷からスロツトル弁全開近傍の負
荷域では吸気管負圧は未だ大きく、２次空気制御
弁３４の弁体３９はポート３８開の状態を保持さ
れているから、排気通路２及び吸気通路４には共
用通路７を介して２次空気が吸入供給されるので
ある。なお、２次空気の供給は、この場合におい
ても前述のコンピユータ５１の出力により制御さ
れている。

この場合において、排気ガスの還流と２次空気
の供給とを同時に行なう共用通路７にバイパス通
路４６が設けられていないときには、吸気系への
還流排気ガスに、２次空気制御弁３４から排気系
には、共用通路７の還流接続部７ｃの分岐部近傍
に多量に存在する２次空気が多量に吸入され、排
気ガスが吸気系には殆んど還流されない一方、排
気通路２方向への２次空気の流れが、これに逆行
する還流ガス率によつて阻害されることになり、
排気系には２次空気が殆んど供給されないことと
なる。

これに対して本発明は、前記のように共用通路
７に、還流排気ガスと２次空気とを隔離するバイ
パス通路４６を設けたもので、吸気系に還流され
る排気ガスは、一端の開口部４６ｂが排気通路２
内にのぞむバイパス通路４６内を通つて還流接続
部７ｃに至り、そこから還流制御弁８を経て吸気
系に還流されるから、吸気系への排気ガスの還流
と２次空気の供給が確実にできる一方、排気通路
２方向への２次空気の通れも、還流ガス流によつ
て阻害されることがない。なお、共用通路７にお
ける隔離通路としては、前記実施例のバイパス通
路４６に限らず、第２図に示すように共用通路７
内にその長手方向に隔離板４６ｃを設けて隔離通
路４６′を形成し、該隔離通路４６′における一方
の開口部４６a′を還流接続部７ｃ内に、他方の開
口部４６b′を排気通路２内に各々のぞませる等、
他の構成にすることができるのである。

そして、気化器５におけるスロツトル弁２８を
前記のスロツトル弁全開近傍の負荷域より大きく
開いての運転では、両ポート２９，３２の負圧及
び吸気負圧が大気圧に近づくように小さくなるの
で、還流制御弁８及び２次空気制御弁３４はいず
れも閉となつて、排気ガスの還流及び２次空気の
供給がカツトされる。

以上の通り本発明によれば、吸気系への還流排
気ガス並びに２次空気の取出通路と、排気系への
２次空気供給通路とを一つの通路で共用でき、排
気系にはこの一つの共用通路を接続するだけで良
く、従来のように３つの通路を別々に接続する必
要がないから、この接続部の構造が著しく簡単に
なると共に、接続のためのスペース及び接続のた
めの部品点数を著しく少なくできるのであり、し
かも、吸気系への還流排気ガス並びに２次空気の
取出通路と排気系への２次空気供給通路とを共用
通路にしたことによる弊害、つまり還流排気ガス
量の減少を防止できる一方、排気系にも十分な量
の２次空気を供給できるから、排気ガスのクリー
ン化を確実に達成できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は共
用通路の別の実施例を示す図である。 １…機関、２…排気通路、４…吸気マニホール
ド、８…排気ガス還流制御弁、３４…２次空気供
給制御弁、７…共用通路、７ｃ…還流接続部、７
ｄ…２次空気接続部、４６…バイパス通路、４
６′…隔離通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の吸気系への排気ガス還流装置と、機関
   の吸・排気系への２次空気供給装置とを備えた内
   然機関において、該機関の排気系に接続した共用
   通路に、前記排気ガス還流装置への還流接続部
   と、前記２次空気供給装置への２次空気接続部と
   を設け、前記共用通路には、一端が共用通路の排
   気系への接続部内において排気系内にのぞみ、他
   端が前記還流接続部内にのぞむようにした隔離通
   路を設けて成る内然機関の排気ガス浄化装置。