JPS6316825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの排気系に排気浄化用の二
次空気を供給する二次空気供給装置に関し、特
に、エンジンの定常運転時の排気浄化率の向上お
よび燃費の低減を併せ図る対策に関する。

（従来技術） 従来より、この種のエンジンの二次空気供給装
置として、例えば特開昭53−68311号公報等に開
示されているように、エンジンのアイドリング運
転時、減速時および暖機後に変速機がトツプギヤ
位置にある時には排気系に供給する二次空気量を
低減することにより、排気温度を比較的高温度に
保つて排気系に配設された触媒の温度低下を防止
し、その排気浄化性能を常時良好に確保するよう
にしたものが知られている。

一方、エンジンの排気通路に第１触媒を、該第
１触媒下流の排気通路に第２触媒をそれぞれ配設
するとともに、上記第１触媒上流の排気通路に第
１の二次空気供給ノズルを、上記両触媒間の排気
通路に第２の二次空気供給ノズルをそれぞれ設
け、上記両ノズルへの二次空気の供給を二次空気
コントロールバルブによりエンジンの運転状態に
応じて制御することにより、触媒に対する酸化・
還元雰囲気の生成をコントロールして排気浄化率
をより一層向上させるようにしたものが知られて
いる。

そして、この後者の二次空気供給装置におい
て、上記前者のものと同様にして、変速機のギヤ
ポジシヨンに基づいて検出したエンジンの運転状
態に応じて二次空気の供給を制御する場合、例え
ば変速機が第３速以下の低速ギヤ位置にあつてエ
ンジンが加減速運転を要求される非定常運転状態
にあるときには、二次空気を主に第１触媒上流の
第１の二次空気供給ノズルから供給することが行
われる。すなわち、このようなエンジンの非定常
運転時には空燃比が不安定になつて排気中に多量
のHC，CO等の未燃成分が含まれているため、上
記二次空気の第１の二次空気供給ノズルからの供
給により上記未然成分を二次空気と共に長時間か
けて触媒に接触させて再燃焼させることができ、
排気浄化率を向上させるとができる。

しかし、変速機が第４速以上等の高速ギヤ位置
にあつてエンジンが定常運転状態にあるときに二
次空気を第１の二次空気供給ノズルから供給する
と、第１の二次空気供給ノズルと第１触媒との間
に位置するO₂センサ（酸素濃度検出器）により
検出した排気中の残留酸素濃度に応じてエンジン
への燃料供給量を制御するいわゆるO₂フイード
バツク制御が行われているときには、上記第１の
二次空気供給ノズルからの二次空気の供給により
O₂センサからは排気中の酸素濃度が高くて空燃
比がリーン状態にあるという信号が出力されて空
燃比のリツチ化が指令され、その結果、燃料供給
量が増加して燃費の増大を招くという問題があ
る。

さりとて、上記問題を解決するために、エンジ
ンの定常運転時には二次空気を両触媒間に位置す
る第２の二次空気供給ノズルのみから供給するこ
とは二次空気の供給不足状態を招き、触媒での排
気浄化率が低下してエミツシヨン性等が悪化する
問題がある。

（考案の目的） そこで、本考案の目的は、エンジンの定常運転
時に、二次空気の供給不足による触媒での排気浄
化率の低下を招くことなく、O₂センサがリツチ
指令信号を出力するのを防止してエンジンの燃費
を低減できるようにすることにある。

（考案の構成） 上記目的の達成のため、本考案の構成は、上記
の如く、排気通路に第１および第２の触媒ならび
に第１および第２の二次空気供給ノズルを備え、
上記両ノズルへの二次空気の供給をエンジンの運
転状態に応じて制御する二次空気コントロールバ
ルブを設けたエンジンにおいて、エンジンの定常
運転状態を定常運転検出装置によつて検出し、該
定常運転検出装置から出力信号が発せられる定常
運転時には制御装置によつて、非定常運転時より
も上記第１の二次空気供給ノズルからの二次空気
を減少させるとともに第２の二次空気供給ノズル
からの二次空気を増加させるよう上記二次空気コ
ントロールバルブを制御するようにしたものであ
る。

（考案の効果） したがつて、本考案によれば、エンジンの定常
運転時には、第１触媒上流側への二次空気供給量
が減少し、その分第１および第２の触媒間への二
次空気供給量が増量されるので、第２触媒に対す
る十分な二次空気の供給によつて排気浄化率の低
下を抑制しながら、第１触媒上流側のO₂センサ
がリツチ指令信号を発するのを防止でき、よつて
エンジンの定常運転時における排気浄化率の向上
および燃費の低減の両立を実現することができ
る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本考案の実施例に係るエンジンの二次
空気供給装置の全体構成を示し、１は燃料噴射式
エンジン、２はエンジン１に吸気を供給する吸気
通路、３は吸気通路２の上流端に接続されたエア
クリーナ、４は該エアクリーナ３下流の吸気通路
２に配設された吸入空気量検出器、５は該吸入空
気量検出器４下流の吸気通路２に配設されたスロ
ツトル弁、６は該スロツトル弁５の開度を検出す
るスロツトル弁開度検出器、７は上記スロツトル
弁５下流の吸気通路２に配設された燃料噴射弁で
ある。また、８はエンジン１からの排気を排出す
る排気通路であつて、該排気通路８の上流端近傍
にはマニホールドリアクタ室９が形成され、該リ
アクタ室９下流側の排気通路８には第１触媒１０
および該第１触媒１０より下流側に第２触媒１１
がそれぞれ配設されている。また、上記マニホー
ルドリアクタ室９より上流側すなわち第１触媒１
０より上流側の排気通路８には第１の二次空気供
給ノズル１２が、また上記両触媒１０，１１間の
排気通路８には第２の二次空気供給ノズル１３が
それぞれ臨設されている。さらに、上記マニホー
ルドリアクタ室９と第１触媒１０との間の排気通
路８には排気中の残留酸素濃度を検出する酸素濃
度検出器１４が臨設されている。

１５は上記第１および第２の二次空気供給ノズ
ル１２，１３から排気通路８に二次空気を供給す
るエアポンプであつて、該エアポンプ１５は第３
の二次空気供給通路１６の上流端に接続され、該
第３の二次空気供給通路１６の下流端はリリーフ
通路１７ならびに第１および第２の二次空気供給
通路１８，１９の各上流端に接続され、上記第１
の二次空気供給通路１８の下流端は上記第１の二
次空気供給ノズル１２に、第２の二次空気供給通
路１９の下流端は上記第２の二次空気供給ノズル
１３にそれぞれ接続されている。また、上記各通
路１６〜１９の接続部には第１および第２の二次
空気コントロールバルブ２０，３０が配設されて
いる。上記第１の二次空気コントロールバルブ２
０は、摺動自在なロツド２１の一端に取り付けら
れかつ上記第３の二次空気供給通路１６をリリー
フ通路１７に連通させる閉弁位置と第１および第
２の二次空気供給通路１８，１９に連通させる開
弁位置との間で切り変わる弁体２２と、該弁体２
２を閉弁位置に向うように付勢するスプリング２
３と、上記ロツド２１の他端に連結されたダイア
フラム２４と、該ダイアフラム２４によつて画成
された負圧室２５と、該負圧室２５に縮装され、
ダイアフラム２４を弁体２２が閉弁位置に向うよ
うに付勢するスプリング２６とからなり、上記負
圧室２５は第１の負圧導入通路２７を介して上記
スロツトル弁５下流の吸気通路２に連通され、ま
た上記第１の負圧導入通路２７の途中には、上記
負圧室２５の大気連通路２８またはスロツトル弁
５下流の吸気通路２への連通を切り換える第１電
磁弁２９が介設されており、第１電磁弁２９の
ON作動時には負圧室２５の大気開放により弁体
２２を両スプリング２３，２６の付勢力によつて
閉弁位置に位置付けてエアポンプ１５からの二次
空気をリリーフする一方、第１電磁弁２９の
OFF作動時には負圧室２５への吸気負圧の導入
により弁体２２を両スプリング２３，２６の付勢
力に抗して開弁位置に位置付けてエアポンプ１５
からの二次空気を第１または第２の二次空気供給
通路１８，１９に供給可能なようにしている。

また、上記第２の二次空気コントロールバルブ
３０は、摺動自在なロツド３１の一端に取り付け
られかつ上記第１の二次空気コントロールバルブ
２０の弁体２２が開弁位置にある場合において第
３の二次空気供給通路１６を第１の二次空気供給
通路１８に連通させる第１の弁位置と第２の二次
空気供給通路１９に連通させる第２の弁位置のと
の間で切り換わる弁体３２と、該弁体３２を第２
の弁位置に向うように付勢するスプリング３３
と、上記ロツド３１の他端に連結されたダイアフ
ラム３４と、該ダイアフラム３４によつて画成さ
れた負圧室３５と、該負圧室３５に縮装され、ダ
イアフラム３４を弁体３２が第２の弁位置に向う
ように付勢するスプリング３６とからなり、上記
負圧室３５は第２の負圧導入通路３７および上記
第１電磁弁２９より吸気通路２側の第１の負圧導
入通路２７を介してスロツトル弁５下流の供給通
路２に連通されている。また、上記第２の負圧導
入通路３７の途中には、上記負圧室３５の大気連
通路３８または第１の負圧導入通路２７への連通
を切り換える第２電磁弁３９が介設されており、
第２電磁弁３９のON作動時には負圧室３５の大
気開放により弁体３２の両スプリング３３，３６
の付勢力によつて第２の弁位置に位置付けてエア
ポンプ１５からの二次空気を第２の二次空気供給
通路１９を介して第２の二次空気供給ノズル１３
に供給する一方、第２電磁弁３９のOFF作動時
には負圧室３５への吸気負圧の導入により弁体３
２を両側スプリング３３，３６の付勢力に抗して
第１の弁位置に位置付けてエアポンプ１５からの
二次空気を第１の二次空気供給通路１８を介して
第１の二次空気供給ノズル１２に供給するように
している。

また、上記第２の二次空気供給通路１９の途中
には電磁弁よりなる第３の二次空気コントロール
バルブ４０が配設されている。該第３の二次空気
コントロールバルブ４０は第２の二次空気供給通
路１９を開閉する弁体４１と、該弁体４１を開閉
駆動するソレノイド４２とからなり、ソレノイド
４２への非通電時には弁体４１が閉じて第２の二
次空気供給通路１９を閉じ、ソレノイド４２への
通電により弁体４１が開いて二次空気供給通路１
９を開くように構成されている。

また、上記第１および第２の二次空気供給通路
１８，１９の接続部には、第２の二次空気コント
ロールバルブ３０の弁体３２が第２の弁位置にあ
るときに該弁体３２をバイパスして弁体３２の上
下流側を連通させる小孔よりなる第１バイパス通
路43が形成されている。また、上記第２の二次空
気供給通路１９には、第３の二次空気コントロー
ルバルブ４０の弁体４１が閉弁位置にあるときに
該弁体４１をバイパスして弁体４１の上下流側を
連通させる小孔よりなる第２バイパス通路４４が
形成されている。

一方、４５はエンジン１の回転数を検出するエ
ンジン回転数検出器、４６は上記吸入空気量検出
器４、スロツトル弁開度検出器６、酸素濃度検出
器１４およびエンジン回転数検出器４５からの出
力信号を受けて上記燃料噴射弁７ならびに第１お
よび第２電磁弁２９，３９を作動制御するコント
ロールユニツトであつて、該コントロールユニツ
ト４６により、吸入空気量検出器４からの吸入空
気量信号およびエンジン回転数検出器４５からの
エンジン回転数信号に基づいて演算した基本燃料
噴射量信号を後述する中回転中負荷ゾーンB₄に
おいてのみ酸素濃度検出器１４からの酸素濃度信
号によつてフイードバツク補正しながら燃料噴射
弁７に出力するとともに、上記エンジン回転数信
号およびスロツトル弁開度検出器６からのスロツ
トル弁開度信号に基づいて二次空気供給ゾーンを
判定し、その判定結果に基づいて各二次空気供給
ノズル１２，１３への二次空気の供給を制御する
ようにしている。すなわち、第２図に示すよう
に、スロツトル弁開度が所定開度より大きいかあ
るいはエンジン回転数が所定回転数より高い、つ
まりエンジン１の運転状態が高回転あるいは高負
荷ゾーンＡにあるときには第１電磁弁２９への通
電によつて第１の二次空気コントロールバルブ２
０の弁体２２を閉弁位置に位置付けることによ
り、エアポンプ１５からの二次空気の第１および
第２の二次空気供給ノズル１２，１３への供給を
停止する。一方、スロツトル弁開度が所定開度以
下にありかつエンジン回転数が所定回転数以下に
あるゾーンＢにあるときには第１電磁弁２９への
非通電によつて第１の二次空気コントロールバル
ブ２０の弁体２２を開弁位置に位置付けることに
より、第１および第２の二次空気供給ノズル１
２，１３への二次空気の供給を可能とする。そし
て、このゾーンＢのうち、エンジン１の運転状態
が低回転低負荷ゾーンB₁、低回転中負荷ゾーン
B₂および中回転低負荷ゾーンB₃にあるときには
第２電磁弁３９への非通電によつて第２の二次空
気コントロールバルブ３０の弁体３２を第１の弁
位置に位置付けることにより、エアポンプ１５か
らの二次空気を第１の二次空気供給ノズル１２の
みへ供給し、エンジン１の運転状態が中回転中負
荷ゾーンB₄にあるときには第２電磁弁３９への
通電によつて第２の二次空気コントロールバルブ
３０の弁体３２を第２の弁位置に位置付けること
により、二次空気を、第１バイパス通路４３を介
して第１の二次空気供給ノズル１２に供給すると
ともに第２バイパス通路４４を介して第２の二次
空気供給ノズル１３にも供給するように構成され
ている。

さらに、４７は上記エンジン１を搭載した車両
の変速機（図示せず）が第４速、第５速等のトツ
プギヤポジシヨンにあるときON動作するギヤポ
ジシヨンスイツチであつて、エンジン１が加減速
運転（非定常運転）を要求されない定常運転状態
にあることを検出して出力信号を発する定常運転
検出装置を構成するものである。そして、このギ
ヤポジシヨンスイツチ４７は上記第３の二次空気
コントロールバルブ４０のソレノイド４２への通
電を断続する常時間のリレー４８のリレーコイル
４８ａに接続されており、上記中回転中負荷ゾー
ンB₄すなわち第１および第２の二次空気供給ノ
ズル１２，１３に二次空気が供給されているゾー
ンにおいてエンジン１が定常運転状態になると、
ギヤポジシヨンスイツチ４７およびリレー４８の
ON動作によつて第３の二次空気コントロールバ
ルブ４０が開くことにより、該バルブ４０が開い
た分だけ非定常運転時よりも上記第１の二次空気
供給ノズル１２からの二次空気を減少させるとと
もに第２の二次空気供給ノズル１３からの二次空
気を増大させるようにした制御装置４９が構成さ
れている。

したがつて、上記実施例においては、エンジン
１の運転状態が第２図に示す高回転あるいは高負
荷ゾーンＡにあるときには、第１の二次空気コン
トロールバルブ２０の弁体２２が閉弁位置に位置
付けられることにより、エアポンプ１５からの二
次空気はリリーフされ、第１および第２の二次空
気供給ノズル１２，１３への二次空気の供給は行
われない。

また、エンジン１の運転状態が低回転低負荷ゾ
ーンB₁、低回転中負荷ゾーンB₂および中回転低
負荷ゾーンB₃にあるときには、上記第１の二次
空気コントロールバルブ２０の弁体２２が開弁位
置に、第２の二次空気コントロールバルブ３０の
弁体３２が第１の弁位置にそれぞれ位置付けられ
ることにより、エアポンプ１５からの二次空気は
第１の二次空気供給ノズル１２を経てエンジン１
の排気通路８に供給される。そのため、排気中の
未然成分が排気通路８を流れる間に二次空気と長
時間接触して良好に再燃焼され、よつて排気浄化
率を向上させることができる。

さらに、エンジン１の運転状態が中回転中負荷
ゾーンB₄でかつ非定常運転域にあるときには、
上記第１の二次空気コントロールバルブ２０の弁
体２２が開弁位置に、第２の二次空気コントロー
ルバルブ３０の弁体３２が第２の弁位置にそれぞ
れ位置付けられることにより、エアポンプ１５か
らの二次空気は第１バイパス通路４３を通つて第
１の二次空気供給ノズル１２に供給されるととも
に第２バイパス通路４４を通つて第２の二次空気
供給ノズル１３にも供給される。また、このゾー
ンB₄にあるときには、酸素濃度検出器１４から
コントロールユニツト４６に入力された酸素濃度
信号に応じて燃料噴射弁７からの燃料噴射量が適
正空燃比となるようにフイードバツク制御され
る。

そして、この中回転中負荷ゾーンB₄にあると
きに、変速機のギヤポジシヨンがトツプギヤポジ
シヨンになつてエンジン１が定常運転状態になる
と、ギヤポジシヨンスイツチ４７がON動作して
第３の二次空気コントロールバルブ４０が開くこ
とにより、上記エンジン１の非定常運転時よりも
第１の二次空気供給ノズル１２からの二次空気が
減少し、かつ第２の二次空気供給ノズル１３から
の二次空気が増量する。そのため、上記第１の二
次空気供給ノズル１２からの二次空気供給の減量
により酸素濃度検出器１４からは排気中の酸素濃
度が比較的低いつまり空燃比がリツチ状態にある
信号がコントロールユニツト４６に出力され、こ
の信号を受けたコントロールユニツト４６は空燃
比を適正値に維持すべく燃料噴射弁７からの燃料
噴射量を減量させるように補正することになり、
その結果、燃費を低減させることができる。ま
た、上記第２の二次空気供給ノズル１３からの二
次空気供給の増量により該第２の二次空気供給ノ
ズル１３下流の第２触媒１１のみによる排気浄化
に対して十分な二次空気が供給されて該第２触媒
１１の反応が促進され、よつてエミツシヨン性能
が悪化することはない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
全体構成図、第２図はエンジン運転域と二次空気
供給ゾーンとの関係を示す説明図である。 １……エンジン、２……吸気通路、４……吸入
空気量検出器、５……スロツトル弁、６……スロ
ツトル弁開度検出器、７……燃料噴射弁、８……
排気通路、１０……第１触媒、１１……第２触
媒、１２……第１の二次空気供給ノズル、１３…
…第２の二次空気供給ノズル、１４……酸素濃度
検出器、１５……エアポンプ、２０……第１の二
次空気コントロールバルブ、２９……第１電磁
弁、３０……第２の二次空気コントロールバル
ブ、３９……第２電磁弁、４０……第３の二次空
気コントロールバルブ、４５……エンジン回転数
検出器、４６……コントロールユニツト、４７…
…ギヤポジシヨンスイツチ、４９……制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気通路に第１触媒を、該第１触媒下流の排気
   通路に第２触媒をそれぞれ設けるとともに、上記
   第１触媒上流の排気通路に第１の二次空気供給ノ
   ズルを、上記両触媒間の排気通路に第２の二次空
   気供給ノズルをそれぞれ設ける一方、上記両ノズ
   ルへの二次空気の供給をエンジンの運転状態に応
   じて制御する二次空気コントロールバルブを設け
   たエンジンにおいて、エンジンの定常運転時を検
   出して出力信号を発する定常運転検出装置と、該
   定常運転検出装置からの出力信号を受け、定常運
   転時は非定常運転時よりも上記第１の二次空気供
   給ノズルからの二次空気を減少させるとともに第
   ２の二次空気供給ノズルからの二次空気を増加さ
   せるように上記二次空気コントロールバルブを制
   御する制御装置とを設けたことを特徴とするエン
   ジンの二次空気供給装置。