JPS61261649A - 内燃エンジンの吸気２次空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの吸気２次空気供給装置に関する
。

五１」ｄ（ 排気ガス浄化のために三元触媒を排気系に備えた内燃エ
ンジンにおいては、供給混合気の空燃比が理論空燃比（
例えば、１４．７：１）付近のとき三元触媒がもつとも
有効に作用することから空燃比を調整すべく排気ガスの
濃度及びエンジン運転状態に応じて理論空燃比付近にフ
ィードバック制御することが行なわれている。この空燃
比制御を気化器絞り弁下流に連通する吸気２次空気供給
通路を設けてその２次空気量を制御することにより行な
うフィードバック制御用吸気２次空気供給装置がある。

吸気２次空気供給装置としては、絞り弁下流に連通す６
２つの吸気２次空気供給通路を設けると共に排気ガス濃
度から空燃比を判定して該判定結果を表わす空燃比信号
を発生し、一方の吸気２次空気供給通路を空燃比信号の
内容に応じて開閉弁によって開閉し、他方の吸気２次空
気供給通路に受圧室内の圧力に応じて開度が変化する空
気制御弁を設けて空燃比信号の内容に応じて他方の吸気
２次空気供給通路の流路断面積が徐々に増大又は減少す
るように空気制御弁を開弁せしめ得る第１制御圧又は閉
弁せしめ得る第２制御圧のいずれか一方を受圧室に供給
することにより空燃比を広範囲に制御可能なニューマチ
ック方式によるＰＩ（比例積分）動作の装置が本出願人
によって既に特願昭５７−２１７５４８号において提案
されている。

かかる吸気２次空気供給装置においては、実際には開閉
弁の開弁時の上記一方の吸気２次空気供給通路における
２次空気量をエンジンの運転状態に応じて制御するため
に一方の吸気２次空気供給通路には更に空気制御弁が設
けられるのである。

また上記他方の吸気２次空気供給通路に設けられた空気
制御弁の受圧室に第１及び第２制御圧のいずれか一方を
供給するために３方電磁弁が必要となる。よって、部品
点数が多くなるので構成が複雑になり、また従来のパル
スモータを用いた電気式ＰＩｖＪ作の吸気２次空気供給
装置に比して低コストとなるもののニューマチック式制
御としては比較的コスト高となる故に低コスト化が望ま
れるのである。

またエンジンの運転性及び排気浄化性をより向上させる
ためには空燃比の制御範囲をエンジンの運転状態に応じ
て定めた方が良いのである。

１１へ」１ そこで、本発明の目的は、簡単な構成で低コスト化を図
りかつ運転状態に応じた空燃比制御範囲を得て運転性及
び排気浄化性の向上を図ったニューマチック方式でＰＩ
動作の吸気２次空気供給装置を提供することである。

本発明の吸気２次空気供給装置は内燃エンジンの排気成
分濃度から空燃比を判定し該判定結果を表わす空燃比信
号を発生する判定手段と、気化器絞り弁下流吸気通路に
連通ずる第１及び第２吸気２次空気供給通路と、第１吸
気２次空気供給通路に設けられ受圧室内の気体圧の大き
さに応じて第１吸気２次空気供給通路の流路断面積を変
化せしめる空気制御弁と、第２吸気２次空気供給通路に
設けられ空燃比信号の内容に応じて第２吸気２次空気供
給通路を開閉する第１開閉弁と、第２吸気２次空気供給
通路の第１開閉弁の配設位置より上流に設けられた第１
空気供給遅延手段と、第２吸気２次空気供給通路の第１
開閉弁と前記第１空気供給遅延手段との間と受圧室とを
連通ずる圧力供給通路と、該圧力供給通路に設けられた
第２空気供給遅延手段と、エンジンの吸入空気量が少な
い運転状態を検出したときに圧力供給通路の第２圧力供
給遅延手段と受圧室との間に空気制御弁の開度を減少さ
せる気体圧を供給する圧力制御手段とからなることを特
徴としている。

１１−九 第１図に示した本発明の一実施例たる吸気２次空気供給
装置においては、吸入空気が大気吸入口１からエアクリ
ーナ２、気化器３を介してエンジン４に供給される。気
化器３には絞り弁５が設けられ、絞り弁５の上流にはベ
ンチュリ６が形成され、ベンチュリ６より更に上流には
チョーク弁７が設けられている。絞り弁５近傍には負圧
検出孔８が形成され、負圧検出孔８は較り弁５の閉弁時
に絞り弁５の上流に位置し、絞り弁５の開弁時には絞り
弁５の下流に位置する。

また絞り弁５の下流、すなわち吸気マニホールド１０と
エアクリーナ２の空気吐出口近傍とは２つの吸気２次空
気供給通路１１．１２によって連通される。吸気２次空
気供給通路１１には空気制御弁１６が設けられ、空気制
御弁１６は負圧室１６ａ、弁室１６ｂ、ダイアフラム１
６Ｃ１弁ばね１６ｄ及びテーバ状の弁体１６ｅとからな
り、負圧室１６ａに作用する負圧の大きさに応じて吸気
２次空気供給通路１１の流路断面積を変化せしめ負圧の
大きさが大になるに従って流路断面積が大きくなる。

一方、吸気２次空気供給通路１２には電磁開閉弁１８が
設けられ、電Ｉｉ１開閉弁１８はそのソレノイド１８ａ
の非通電時に吸気２次空気供給通路１２を閉塞し、通電
時に吸気２次空気供給通路１２を連通せしめる。吸気２
次空気供給通路１２の電磁開閉弁１８より上流には絞り
１９が設けられている。なお、２つの吸気２次空気供給
通路１１゜１２は図の如く吸気マニホールド１０に連通
した分流路として各々形成しても良い。

電磁開閉弁１８と絞り１９との間の吸気２次空気供給通
路１２は空気制御弁１６の負圧室１６ａと圧力供給通路
１７を介して連通されている。圧力供給通路１７には負
圧室１６ａから吸気２次空気供給通路１２に向ってサー
ジタンク２０、逆止弁２１そして絞り２２が設けられて
いる。逆止弁２１は負圧室１６ａ方向への気体流に対し
てのみ弁体２１ａが移動して開弁し、また弁体２１ａに
はリーク孔２１ｂが形成されている。

また圧力供給通路１７の逆止弁２１と絞り２２との間は
大気圧供給通路２６を介して大気と連通し、大気圧供給
通路２６には絞り２７及びその上流に電磁開閉弁２８が
設けられている。電磁開閉弁２８はそのソレノイド２８
ａへの通電時に開弁して大気圧供給通路２６を連通せし
める。

ソレノイド１８ａ、２８ａは駆動回路３０又は３１を介
して制御回路３２に接続されている。制御回路３２には
排気マニホールド３３に設けられた酸素濃度センサ３４
が接続されている。酸素濃度センサ３４は排気ガス中の
酸素濃度に応じたレベルの出力電圧ＶＯ２を発生し、酸
素濃度がリッチになるに従って出力電圧ＶＯ２が上昇す
る。

また制御回路３２には駆動回路３０，３１及び酸素濃度
センサ３４の他に回転数スイッチ３５、Ｐｃ負圧スイッ
チ３６及びＰｅ負圧スイッチ３７が接続されている。回
転数スイッチ３５はエンジン回転数が所定回転数Ｎ＋　
　（例えば１６００ｒ。

ｐ、ｍ、）以上であるときオンとなる。Ｐｅ負圧スイッ
チ３６は負圧検出孔８おける負圧ｐｃの大きさが所定圧
力Ｐ＋　　（例えば３０ｍｍＨ１以下にあるときオンと
なり、Ｐｅ負圧スイッチ３７は吸気マニホールド１０内
の負圧Ｐａの大きさが所定圧力Ｐ２　　（例えば４３０
ｍｍＨＱ）以上にあるときオンとなる。これらスイッチ
３５．３６．３７はオン時に電圧ＶＨの高レベル信号を
発生する。

制御回路３２は第２図に示すように酸素濃度センサ３４
の出力電圧Ｖ　Ｏ２をバッファ４１を介して理論空燃比
に対応する所定電圧ｖｒと比較する比較器４２と、Ｐｃ
負圧スイッチ３６の出力に接続されたインバータ４３と
、比較器４２及びインバータ４３の各出力レベルの論理
積を取るＡＮＤ回路４４と、回転数スイッチ３５の出力
に接続されたインバータ４５、Ｐｅ負圧スイッチ３７及
びインバータ４５の出力レベルの論理積を取るＡＮＤ回
路４６とからなる。ＡＮＤ回路４４の出力信号が駆動回
路３０に供給され、ＡＮＤ回路４６の出力信号が駆動回
路３１に供給される。

なお、排気マニホールド３３の酸素濃度センサ３４の配
設位置より下流には三元触媒コンバータ５０が設けられ
ている。

次に、かかる構成の本発明による吸気２次空気供給装置
の動作を説明する。

先ず、制御回路３２においては、酸素濃度センサ３４の
出力電圧ＶＯ２が所定電圧ｖｒより大（ＶＯ２≧Ｖｒ）
となる場合には空燃比がリッチであり、比較器４２の出
力レベルは高レベルとなる。出力電圧Ｖ　Ｏ２が所定電
圧Ｖｒより小（Ｖ。

２＜Ｖｒ）となる場合には空燃比がリーンであり、比較
器４２の出力レベルは低レベルとなる。暖機完了後の通
常運転時にはＰａ負圧スイッチ３６がオフとなるのでイ
ンバータ４３の出力レベルが高レベルとなる。よって、
ＡＮＤ回路４４の出力レベルは比較器４２の出力レベル
変化に等しくなり、酸素濃度センサ３４の出力レベルか
ら空燃比がリッチであると判別された場合にはＡＮＤ回
路４４の出力レベルが高レベルとなり、その高レベルが
リッチ信号として駆動回路３０に供給される。また空燃
比がリーンであると判別された場合にはＡＮＤ回路４４
の出力レベルが低レベルとなり、その低レベルがリーン
信号として駆動回路３０に供給される。

駆動回路３０はリッチ信号に応じてソレノイド１８ａへ
の通電により電磁開閉弁１８を開弁駆動して吸気２次空
気供給通路１２を連通せしめ、リーン信号に応じて応じ
てソレノイド１８ａの非通電により電磁開閉弁１８の開
弁駆動を停止して吸気２次空気供給通路１２を閉塞せし
める。

エンジンの高負荷時においては吸気マニホールド１０内
の負圧Ｐｓの大きさが所定圧力Ｐ２以下となる。Ｐａ＜
Ｐ２のときにはＰａ負圧スイッチ３７がオフとなるので
ＡＮＤ回路４６のＰａ負圧スイッチ３７からの入力ライ
ンは低レベルとなり、ＡＮＤ回路４６の出力レベルも低
レベルとなる。

また吸気マニホールド１０内の負圧Ｐ８の大きさが所定
圧力Ｐ２以上となるようなエンジン低負荷時にはＰａ負
圧スイッチ３７がオンとなる。Ｐａ負圧スイッチ３７の
オンによりＰａ負圧スイッチ３７から高レベル信号がＡ
ＮＤ回路４６に供給される。このとき、エンジン回転数
Ｎｅが所定回転数Ｎ＋より高いならば、回転数スイッチ
３５がオンとなり、回転数スイッチ３５から高レベル信
号が出力される。この高レベル信号はインバータ４５に
よって反転されてＡＮＤ回路４６に供給される。よって
、Ｐａ負圧スイッチ３７がオンでもＡＮＤ回路４６の出
力レベルは低レベルとなる。こうようにＡＮＤ回路４６
の出力レベルが低レベルになるときには電１１間閉弁２
８が閉弁して大気圧供給通路２６を閉塞せしめる。

電磁開閉弁２８の閉弁時に電磁開閉弁１８が開弁すると
、２次空気が吸気２次空気供給通路１２の絞り１９、そ
して電磁開閉弁１８を介して吸気マニホールド１ｏ内に
流入する。同時に、吸気マニホールド１０内の負圧Ｐ８
が吸気２次空気供給通路１２の電磁開閉弁１８、圧力供
給通路１７の絞り２２、逆止弁２１のリーク孔２１ｂ及
びサージタンク２０を負圧室１６ａに供給される。負圧
室１６ａ内の圧力は負圧室１６ａ及びサージタンク２０
内の残留圧及びリーク孔２１ｂにより徐々に負圧Ｐａに
近づくので空気制御弁１６の開度、すなわち吸気２次空
気供給通路１１の流路断面積が徐々に増大して吸入空気
量も増大する。よって、吸気２次空気供給通路１１．１
２を流れる吸気２次空気が加算されてエンジン４に供給
されるので混合気の空燃比はリーン方向に制御され、エ
ンジン４に供給される吸気２次空気量は時間と共に増大
する。また、このとき、負圧１日は吸気２次空気供給通
路１２のエアクリーナ２側から流入する大気によって稀
釈されるが、絞り１９によりその稀釈量は僅かである。

次に、電磁開閉弁２８の閉弁時に電磁開閉弁１８が閉弁
すると、直ちに吸気２次空気供給通路１２が閉塞される
ので大気が吸気２次空気供給通路１２の絞り１つ、圧力
供給通路１７の絞り２２、逆止弁２１及びサージタンク
２０を介して負圧室１６ａに供給される。負圧室１６ａ
内の圧力は大気圧に急速に近づくので空気制御弁１６の
開度、すなわち吸気２次空気供給通路１１の流路断面積
が急速に減少し吸気２次空気回も減少する。よって、吸
気２次空気供給通路１２が閉塞されても吸気２次空気は
吸気２次空気供給通路１１を介してエンジン４に供給さ
れ、その吸気２次空気量は時間と共に減少するのである
。

従って、空燃比をフィードバック制御する場合、電ｗｉ
１開閉弁２８の開閉に拘らずリッチ信号とり一ン信号と
が交互に連続して発生するので吸気２次空気供給通路１
１においては吸気２次空気量がリッチ信号の存在時には
増大し、リーン信号の存在時に減少するので積分（１）
制御が行なわれる。

また吸気２次空気供給通路１２においては吸気２次空気
が断続的に流れるので比例（Ｐ）制御が行なわれる。よ
って、吸気マニホールド１０内に供給される吸気２次空
気船は比例制御分と積分制御分とが加算された母となる
。

一方、負圧ＰＢの大きさが所定圧力１２以上でもエンジ
ン回転数が所定回転数Ｎ１より低い場合には回転数スイ
ッチ３５がオフとなりインバータ４５の出力レベルが高
レベルとなるのでＡＮＤ回路４６の入力レベルが全て高
レベルとなる。よって、ＡＮＤ回路４６の出力レベルが
高レベルとなり、この高レベルに応じて駆動回路３１が
電磁開閉弁２８を開弁駆動して大気圧供給通路２６を連
通せしめる。大気圧供給通路２６の連通により大気が大
気圧供給通路２６の電磁開閉弁２８及び絞り２７を介し
て圧力供給通路１７の絞り２２と逆止弁２１との間に供
給され、更に逆止弁２１そしてサージタンク２０を介し
て負圧室１６ａに供給される。故に、負圧室１６ａ内の
圧力は急速に大気圧に等しくなるので空気制御弁１６は
電磁開閉弁２８が開弁すると電磁開閉弁１８の開閉に拘
らず急速に閉弁状態となり、吸気２次空気供給通路１１
が閉塞される。

従って、第３図に示すように、負圧Ｐａの大きさが所定
圧力１２以上でかつエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ
１以下となる低負荷運転領域（斜線部分）では電磁開閉
弁２８が開弁するので吸気２次空気は電磁開閉弁１８の
開閉により吸気２次空気供給通路１２を断続的に流れる
だけとなり、比例制御のみが行なわれる。負圧Ｐａの大
きさが所定圧力１２以上でもエンジン回転数Ｎｅが所定
回転数Ｎ１以上となる低負荷運転領域では比例ｔ、ＩＩ
御と共に積分制御が行なわれるが、吸入空気量が比較的
多くなるので積分制御による空燃比判定結果に対する応
答遅れが悪影響を及ぼすことがほとんどない。

次に、エンジン４の運転状態が絞り弁５の閉弁によって
例えば減速状態になると、負圧検出孔８から負圧スイッ
チ３６に供給される負圧ｐｃの大きさは所定圧力Ｐ＋以
下となり負圧スイッチ３６から高レベル信号がインバー
タ４３に供給され、インバータ４３の出力レベルは高レ
ベルとなる。

よって、ＡＮＤ回路４４は比較器４２の出力レベル、す
なわち酸素濃度センサ３４の出力レベルに拘らず低レベ
ルを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０はリーン信
号が供給された場合と同様に電磁開閉弁１８の駆動を停
止するので電磁開閉弁１８は閉弁状態となる。故に、空
気制御弁１６の負圧室１６ａに大気圧が供給され続ける
ので吸気２次空気供給通路１１．１２が閉塞され、空燃
比のフィードバック制御が停止する。

１１丸克ｌ このように、本発明の吸気２次空気供給装置においては
、気化器絞り弁下流に連通する２つの吸気２次空気供給
通路が設けられて一方の吸気２次空気供給通路に空燃比
判定結果に応じて開閉する第１開閉弁及びその上流に第
１空気供給遅延手段が設けられている。また他方の吸気
２次空気供給通路に受圧室内の気体圧に応じて開度を変
化せしめる空気制御弁が設けられ、一方の吸気２次空気
供給通路の開閉弁の配設位置より上流と受圧室とが第２
空気供給遅延手段を介して連通されているので第１開閉
弁の開弁時には絞り弁下流負圧が受圧室に供給され第１
開開弁の閉弁時には大気圧が受圧室に供給されて空気制
御弁の開度が徐々に増減するように制御される。エンジ
ンが低吸入空気量にて運転されているときには第２空気
供給遅延手段と受圧室との間に圧力制御手段によって空
気制御弁の開度を急速に減少させる気体圧が供給される
のである。よって、加速運転時等のエンジン高負荷時に
は吸気２次空気の第１開閉弁による比例制御分と空気制
御弁による積分制御分とにより空燃比フィードバック制
御幅を拡げることができるので排気有害成分、特にＣｏ
（−酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を減少させること
ができる。

またクルーズ運転時等の低負荷時でも低吸入空気量のと
きには圧力制御手段の作動により比例動作のみの空燃比
制御となり、排気成分濃度からの空燃比判定結果に対す
る応答性を良好にすることができる。特に、減速開始時
に空気制御弁を急速に閉弁させることができるので空燃
比のオーバリーンが防止され運転性の向上が図れるので
ある。更に、一方の吸気２次空気供給通路が負圧供給通
路としても用いられると共に第１開閉弁が受圧室への圧
力切換手段としても動作するのでニューマチック方式と
しては簡単な構成でＰＩ動作の空燃比制御ができ低コス
ト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は第１図
の装置中の制御回路の具体的構成を示すブロック図、第
３図は第１因の装置の動作の異なる領域を示す図である
。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・気化器 ５・・・・・・絞り弁 ６・・・・・・ベンチュリ ７・・・・・・チョーク弁 ８・・・・・・負圧検出孔 １０・・・・・・吸気マニホールド １１．１２・・・・・・吸気２次空気供給通路１６・・
・・・・空気制御弁 １７・・・・・・圧力供給通路 １８．２８・・・・・・電磁開閉弁 １９．２２．２７・・・・・・絞り ２０・・・・・・サージタンク ２１・・・・・・逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの排気成分濃度から空燃比を判定し
   該判定結果を表わす空燃比信号を発生する判定手段と、
   気化器絞り弁下流吸気通路に連通する第１及び第２吸気
   ２次空気供給通路と、前記第１吸気２次空気供給通路に
   設けられ受圧室内の気体圧の大きさに応じて前記第１吸
   気２次空気供給通路の流路断面積を変化せしめる空気制
   御弁と、前記第２吸気２次空気供給通路に設けられ前記
   空燃比信号の内容に応じて前記第２吸気２次空気供給通
   路を開閉する第１開閉弁と、前記第２吸気２次空気供給
   通路の前記第１開閉弁の配設位置より上流に設けられた
   第１空気供給遅延手段と、前記第２吸気２次空気供給通
   路の前記第１開閉弁と前記第１空気供給遅延手段との間
   と前記受圧室とを連通する圧力供給通路と、該圧力供給
   通路に設けられた第２空気供給遅延手段と、エンジンの
   吸入空気量が少ない運転状態を検出したとき前記圧力供
   給通路の前記第２圧力供給遅延手段と前記受圧室との間
   に前記空気制御弁の開度を減少させる気体圧を供給する
   圧力制御手段とからなることを特徴とする吸気２次空気
   供給装置。
2. （２）前記エンジンの吸入空気量が少ない運転状態を前
   記吸気通路の圧力とエンジン回転数とから検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の吸気２次空気
   供給装置。
3. （３）前記圧力制御手段は前記圧力供給通路の前記第２
   圧力供給遅延手段と前記受圧室との間に連通する大気圧
   供給通路と、該大気圧供給通路に設けられて前記エンジ
   ンの吸入空気量が少ない運転状態を検出したときに開弁
   する第２関閉弁と、前記大気圧供給通路に設けられた第
   ３空気供給遅延手段とからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の吸気２次空気供給装置。