JPS6229620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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。

排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、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エン
ジンの運転状態に応じて理論空燃比付近に制御す
ることが行なわれている。この空燃比制御を絞り
弁を迂回する２次空気通路を設けてその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従来、以下に列
挙するような装置が知られている。

(1) ２次空気通路に絞り弁と連動する副絞り弁を
設けて２次空気量を制御する装置（特公昭55−
15626号）。

(2) ２次空気通路にパルスモータによつて段階的
に開弁方向又は閉弁方向に作動する制御弁を設
け、排気系に設けられた酸素濃度センサの出力
信号に応じて制御弁を制御することにより２次
空気量を制御する装置。

(3) ２次空気通路に電磁弁を設けてその電磁弁を
上記酸素濃度センサの出力信号に応じて開閉制
御することにより２次空気量を制御する装置。

(4) ２次空気通路に上記同様に酸素濃度センサの
出力信号に応じて開閉制御される電磁弁と、そ
の電磁弁より下流に吸気マニホールド内の負圧
大きさに応じて作動する負圧制御弁とを設けて
２次空気量を制御する装置。

しかしながら、上記(1)、(2)の装置においては制
御機構が非常に複雑になるという問題点があつ
た。上記(3)の装置においては電磁弁の開弁状態と
閉弁状態とでの吸入空気量の差が大きくなり、こ
の差を小さくするために２次空気通路の通路断面
積を小さくすると空燃比の制御範囲の幅が非常に
狭くなるという問題点があつた。上記(4)の装置に
おいては負圧制御弁を電磁弁より下流に設けてい
るので負圧制御弁は２次空気に対して一種のオリ
フイスとして働く故、２次空気が絞り弁下流に実
際に供給されるタイミングが電磁弁に供給される
２次空気供給指令信号に対して遅延し、吸気２次
空気供給系の応答性が良くないという問題点があ
つた。

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で所望の
範囲に空燃比を制御できかつ応答性の向上を図つ
た吸気２次空気供給装置を提供することである。

本発明による吸気２次空気供給装置は排気還流
制御弁の開口面積を変化させるために負圧制御手
段から排気還流制御弁の負圧室へ供給される負圧
が空気制御弁の負圧室にも供給されて該負圧に応
じて空気制御弁の開口面積が変化するようになさ
れていることを特徴としているのである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図に示した排気還流制御装置を含む本発明
による吸気２次空気供給装置おいて、１はエンジ
ンであり、エンジン１のシリンダ（図示せず）に
は吸気マニホールド２及び排気マニホールド３が
各々連通するように形成されている。吸気マニホ
ールド２には気化器燃料ノズル４が開口するベン
チユリ５を有する吸気管６が連通されており、吸
気管６内のベンチユリ５の上流にはチヨーク弁
７、下流には絞り弁８が設けられている。絞り弁
８近傍の吸気管６の内壁面には第１負圧検出孔
D₁が、またベンチユリ５には第２負圧検出孔D₂
が各々形成されており、第１負圧検出孔D₁は絞
弁８のアイドル開度位置でその上流側に位置し、
絞弁の８が開き始めるとその下流側に位置するよ
うになつている。

吸気マニホールド２とエンジン１の排気ポート
との間は排気還流路９によつて連通するようにな
つており、排気還流路９の途中には負圧応動型の
還流制御弁１０が設けられている。還流制御弁１
０は負圧室１０ａと、排気還流の一部をなす弁室
１０ｂと、負圧室１０ａと弁室１０ｂとの間に設
けられたダイアフラム１０ｃと、負圧室１０ａ内
に設けられた弁ばね１０ｄと、負圧室１０ａに設
けられた弁ばね１０ｄによつてダイアフラム１０
ｃを介して排気還流路９を閉塞するように付勢さ
れた弁体１０ｅとからなる。

排気還流制御弁１０の負圧室１０ａの負圧は負
圧制御部１１によつて制御される。負圧制御部１
１は負圧応動型の調整弁１２、空気弁１３から構
成され、調整弁１２及び空気弁１３は負圧室１２
ａ，１３ａと、弁室１２ｂ，１３ｂと、ダイアフ
ラム１２ｃ，１３ｃと、弁ばね１２ｄ，１３ｄ
と、弁体１２ｅ，１３ｅとから各々なる。弁室１
２ｂ及び負圧室１３ａは排気還流制御弁１０の負
圧室１０ａと負圧供給路１４によつて連通するよ
うになされ、弁体１２ｅは弁室１２ｂから負圧供
給路１４への通路を閉塞するように弁ばね１２ｄ
によつて付勢されている。負圧供給路１４の途中
〓〓〓〓
には負圧室１０ａ方向への空気流のみを通過させ
る逆止弁１５が設けられ、逆止弁１５より負圧室
１０ａ側の負圧供給路１４には第１負圧検出孔
D₁から延出した負圧通路１６が連通するように
なされている。負圧通路１６の途中には電磁弁１
７及びオリフイス１８が設けられ、オリフイス１
８は電磁弁１７より排気還流制御弁１０側に位置
している。弁室１２ｂと第２負圧検出孔D₂との
間は負圧通路１９によつて連通するようになされ
ている。負圧通路１９の途中にはオリフイス２０
及び電磁弁２１が設けられ、電磁弁２１がオリフ
イス２０より弁室１２ｂ側に位置している。負圧
室１２ａと弁室１３ｂとはフイルタ付きの大気吸
入口２２から吸気管６内の絞り弁８の下流に至る
制御吸気路２３の途中に位置するようになつてお
り、弁体１３ｅは制御吸気路２３を閉塞するよう
に弁ばね１３ｄによつて付勢されている。制御吸
気路２３の負圧室１２ａの上流側にオリフイス２
４が、また下流側にオリフイス２５が各々設けら
れている。

電磁弁１７は、ソレノイド１７ａへの通電時に
負圧通路１６を閉塞すると共に負圧供給路１４側
の負圧通路１６フイルタ付きの大気吸入口２６に
連通するようになつている。また電磁弁２１は電
磁弁１７と同様にソレノイド２１ａへの通電時に
負圧通路１９の上流側を閉塞すると共に下流側を
大気吸入口２２に連通するようになつている。

電磁弁１７，２１の作動は制御回路２７によつ
て制御され、制御回路２７はにはエンジンの回転
数に応じたレベルの出力電圧を発生する回転数セ
ンサ２８と、エンジンの冷却水温に応じたレベル
の出力電圧を発生する冷却水温センサ２９と、吸
気管内絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発生す
る吸気管内絶対圧センサ３０とが各々接続されて
いる。制御回路２７の各出力端には駆動回路３１
或いは３２を介して電磁弁１７，２１のソレノイ
ド１７ａ，２１ａに各々接続されている。なお、
制御回路２７は好ましくはマイクロコンピユータ
からなり、これらセンサ２８ないし３０の出力電
圧レベルからエンジン１の運転状態を判断して必
要に応じて電磁弁１７或いは２１を作動せしめる
のである。

一方、吸気マニホールド２にはフイルタ付きの
大気吸入孔３３から延出した吸気２次空気通路３
４が連通するようななされている。吸気２次空気
通路３４の途中には負負圧応動型の空気制御弁３
５が設けられている。空気制御弁３５は排気還流
制御弁１０と同様に構成され、負圧室３５ａ、弁
室３５ｂ、ダイアフラム３５ｃ、弁ばね３５ｄ及
び弁体３５ｅからなる。弁室３５ｂは吸気２次空
気通路３４の一部をなし、弁体３５ｅが吸気２次
空気通路３４を閉塞する方向に弁ばね３５ｄによ
つて付勢され負圧室１３ａに供給される負圧の大
きさに応じて吸気２次空気通路３４の開口面積が
定まるようになつている。負圧室３５ａは逆止弁
１５より調整弁１２側の負圧供給路１４と分岐通
路１４ａによつて連通しかつ電磁弁１７とオリフ
イス１８との間の負圧通路１６と分岐通路１６ａ
によつて連通するようになされている。分岐通路
１６ａの途中にはオリフイス３６及び逆止弁３７
が設けられ、逆止弁３７はオリフイス３６より負
圧室３５ａ側に位置しオリフイス３６方向への空
気流のみを通過させるようになつている。空気制
御弁３５より下流の吸気２次空気通路３４には電
磁弁３８が設けられている。電磁弁３８はソレノ
イド３８ａへの非通電時に吸気２次空気通路３４
を閉塞し、通電時に吸気２次空気通路３４を連通
せしめるようになつている。

ソレノイド３８ａには駆動回路３９を介して制
御回路４０が接続されれている。制御回路４０に
は排気マニホールド３より下流の排気路（図示せ
ず）に設けられた酸素濃度センサ４１が接続さ
れ、酸素濃度センサ４１の出力信号レベルに応じ
て制御回路４０が電磁弁３８を開閉するようにな
つている。

かかる構成においては、今、エンジン１が通常
の運転状態であるとすると電磁弁１７，２１が非
作動状態となる。このとき、エンジン１の運転に
より第１負圧検出孔D₁から負圧通路１６及び負
圧供給路１４を介して負圧Pcが負圧室１３ａに
作用する。その負圧Pcが弁ばね１３ｄによる付
勢力より大のとき弁体１３ｅが開弁方向に移動す
る。空気弁１３が開弁すると大気吸入口２２から
制御吸気路２３を介して外気が絞り弁８をバイパ
スして吸気管６内へ流れ込む。この外気が通過す
る負圧室１２ａの負圧P₁及び弁室１３ｂの負圧P₂
はオリフイス２４，２５の絞り比によつて定ま
る。

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次に、第２負圧検出孔D₂から弁室１２ｂに作
用する負圧Pvと負圧P₁との差圧が弁ばね１２ｄ
による付勢力より大のとき弁体１２が開弁方向に
移動する。調整弁１２の開弁により負圧Pvの一
部がオリフイス１８，３６を通過した負圧を希釈
して負圧Peとなり負圧室１０ａ，３５ａに作用
する。次いで、負圧Peの低下により空気弁１３
の開度が減少して制御吸気路２３を流れる空気量
も減少する。このため、負圧室１２ａの負圧P₁が
低下して調整弁１２は閉弁状態となる。そして、
負圧Peが再び上昇して上記の動作が繰り返さ
れ、この繰り返し動作が高速で行われるため負圧
PvとPeとの圧力比が負圧P₁とP₂との圧力比に等
しくなるのである。

よつて、エンジン１の吸気量が少ないときには
負圧P₁が負圧Pvより大であるため調整弁１２の
開度は大きくなり負圧Peは低くなる。反対に吸
気量が大のときには負圧Pvが高くなるため調整
弁１２の開度は小さくなり負圧Peは高くなる。
このように負圧Peは空気弁１３と共に排気還流
制御弁１０に作用するため制御吸気路２３内を流
れる空気量と排気還流量は比例し、また吸気管６
内を流れるエンジン１への主吸入空気量と排気還
流路９を流れる排気還流量とが比例し、従つて、
エンジン１へ常に所定の要求排気還流率をなすこ
とができる。その排気還流率はPvとPeの圧力
比、すなわちオリフイス２４，２５の絞り比によ
り決定される。また負圧Peは空気制御弁３５に
も作用するため電磁弁３８の開弁時において主吸
入空気量に比例した量の２次空気を吸気２次空気
通路３４を介してエンジン１に供給することがで
きる。

ところが、絞り弁８の全開状態に近づくと負圧
Peは負圧Pcに応じて大気圧に急激に近づくため
空気制御弁３５の開度は減少し主吸入空気量に比
例した量の２次空気が該吸気２次空気通路３４を
介してエンジンに供給できなくなり空燃比の制御
が出来なくなる為絞り弁８の一時的な全開状態に
おいては逆止弁３７によつて負圧Pcが負圧室３
５ａに作用することを防止し負圧Peが大きく低
下しないようにしている。また、このとき負圧室
１０ａには負圧Pcが作用しかつ負圧室３５ａに
影響を与えないように逆止弁１５が作動する。

ここで、制御回路２７がエンジン１の運転状態
を検出するセンサ２８ないし３０の出力電圧の変
化に応じて電磁弁１７を作動せしめると負圧通路
１６が途中で遮断されて負圧室１０ａには大気吸
入口２６に連通するため排気還流制御弁１０が閉
弁となり排気還流が停止する。電磁弁１７に代つ
て電磁弁２１を作動せしめると負圧通路１９が途
中で遮断されて弁室１２ｂが大気吸入口２２に連
通するため調整弁１２の開弁が大きくなる。よつ
て負圧室１０ａ，３５ａに作用する負圧Peが低
下して排気還流制御弁１０及び空気制御弁３５の
開度が各々減少する。この結果、所定運転状態に
おいては排気還流量及び２次空気量が減少し、主
吸入空気量がほとんど変化しない場合には排気還
流率が減少するのである。

次に、制御回路４０の動作を第２図の動作フロ
ー図に従つて説明する。

制御回路４０はイグニツシヨンスイツチ（図示
せず）がオンとなつて電源が供給されると、先
ず、酸素濃度センサ４１の出力電圧レベルを読み
取る（ステツプ１）。酸素濃度センサ４１はいわ
ゆる流し出しタイプのセンサであり、雰囲気がリ
ツチになるに従つて出力電圧Vo₂が上昇するよう
になつている。酸素濃度センサ４１の出力電圧レ
ベルを読み取り後、次に、この出力電圧レベルに
より混合気の空燃比を判別する（ステツプ２）。
この判別動作においては酸素濃度センサ４１の出
力電圧Vo₂が理論空燃比に対応する基準電圧Vrよ
り大であるか否かによつて空燃比がリツチである
かリーンであるか判断される。Vo₂≧Vrの場合に
は空燃比がリツチであると判別して空燃比をリー
ン方向に制御すべくリツチ信号を発生する（ステ
ツプ３）。しかし、Vo₂＜Vrの場合には空燃比が
リーンであると判別してリーン信号を発生する
（ステツプ４）のである。

駆動回路３９はリーン信号に応じてソレノイド
３８ａの非通電により電磁弁３８を閉弁せしめ
る。よつて、２次空気通路３４は閉塞されて２次
空気がエンジン１へ供給されないためエンジン１
へ供給される混合気の空燃比はリツチ方向に制御
される。また駆動回路３９はリツチ信号に応じて
ソレノイド３８ａを通電することにより電磁弁３
８を開弁せしめる。よつて、空気制御弁３５によ
る主吸入空気量に比例した量の２次空気が絞り弁
８を通過した主吸入空気と共にエンジン１へ供給
〓〓〓〓
され、混合気の空燃比はリーン方向に制御され
る。従つて酸素濃度センサ４１の出力信号の変化
に応じた電磁弁３８の開閉より空燃比が所望の空
燃比になるように帰還制御されるのである。

このように、本発明による吸気２次空気供給装
置によれば、負圧制御手段から排気還流制御弁へ
供給される制御負圧を用いて吸気２次空気通路の
電磁弁より上流に設けた空気制御弁の開口面積を
変化せしめるようにしたため２次空気供給指令信
号に対して応答性を向上させ、さらに排気還流量
が主吸入空気量に比例していることから主吸入空
気量に比例した量の２次空気を供給することがで
きる故に絞り弁の開度に関係なく空燃比を常に所
定の範囲で制御することができるのである。また
絞り弁開度の大きい状態において逆止弁により空
気制御弁に作用する負圧の一時的な低下を防ぐこ
とにより一時的な絞り弁開度の増加時の空燃比の
制御を可能ならしめ、その結果平平地に比べてア
クセルを踏む頻度の多い高地においても負圧制御
手段が作動する範囲では２次空気量は主吸入空気
量に比例するため特別に補正制御をしなくても所
望の空燃比制御が行え得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸気２次空気供給装置の実施
例を示す構成図、第２図は第１図の装置中の制御
回路の動作を示すフロー図である。 主要部分の符号の説明 １……エンジン、２…
…吸気マニホールド、３……排気マニホールド、
５……ベンチユリ、６……吸気管、９……排気還
流路、１０……排気還流制御弁、１１……負圧制
御部、１２……調整弁、１３……空気弁、１４…
…負圧供給路、１５，３７……逆止弁、１６，１
９……負圧通路、１７，２１，３８……電磁弁、
１８，２０，２４，２５，３６……オリフイス、
２２，２６，３３……大気吸気路、２３……制御
吸気路、３４……２次空気通路、３５……空気制
御弁。 〓〓〓〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気路と吸気路とを連通する排気還流路を設
   け負圧制御手段から供給される負圧に応じて開口
   面積を変化せしめる排気還流制御弁を前記排気還
   流路に備えた内燃エンジンの吸気２次空気供給装
   置であつて、前記排気路に設けられた酸素濃度セ
   ンサと、絞り弁を迂回する吸気２次空気通路に設
   けられた電磁弁と、前記酸素濃度センサの出力信
   号に応じて前記電磁弁を開閉せしめる制御手段
   と、前記電磁弁より上流の前記吸気２次空気通路
   に設けられた空気制御弁とを含み、前記負圧制御
   手段は前記吸気路の絞り弁近傍又は絞り弁下流部
   より延出した第１負圧通路と、所定の圧力源より
   延出した第２負圧通路と、大気吸入口から前記絞
   り弁を迂回して吸気マニホールドへ至る制御吸気
   路と、第１負圧室が前記制御吸気路の途中に位置
   し第１弁室が前記第２負圧通路に連通し前記第１
   負圧室と第１弁室との圧力差に応じた開度で前記
   第１負圧通路と前記第２負圧通路とを前記第１弁
   室を介して連通せしめる負圧応動型調整弁と、第
   ２負圧室が前記第１負圧通路に連通し第２弁室が
   前記第１負圧室より下流の前記制御吸気路に途中
   に設けられた前記第２負圧室と第２弁室との圧力
   差に応じた開度で前記制御吸気路を連通せしめる
   負圧応動型空気弁とからなり、前記空気制御弁が
   前記第２負圧室に作用する負圧に応じて前記吸気
   ２次空気通路の流路断面積を変化せしめることを
   特徴とする吸気２次空気供給装置。 ２ 前記第１弁室と第１負圧通路との間には前記
   第１弁室から第１負圧通路への空気流のみを通過
   させる第１及び第２逆止弁が並列に各々設けら
   れ、前記排気還流制御弁には前記第１逆止弁より
   前記第１負圧通路側の負圧が供給され、前記空気
   制御弁には前記第２逆止弁より前記第２負圧室側
   の負圧が供給されるようになされていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項吸気２次空気供給
   装置。 ３ 前記所定の圧力源は前記絞り弁より上流の前
   記吸気路に設けられたベンチユリ内部であること
   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。 ４ 前記所定の圧力源は大気であることを特徴と
   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。 ５ 前記所定の圧力源をエンジンの運転状態に応
   じて前記ベンチユリ内部と前記大気とのいずれか
   一方に切り換えるようになされていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第３項又は第４項
   記載の吸気２次空気供給装置。