JPS63253109A - 内燃機関の２次空気制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の２次空気制御装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

内燃機関から排出される排気ガスを浄化するため、有害
３成分（ＩＩｃ　、　ＣＯ、Ｎｏ、　）を同時に処理す
る３元触媒装置を使用することは周知である。

機関の冷間時に３元触媒を早期に暖機するため、機関冷
間時には、機関の運転状態に関係なく、排気系に２次空
気を供給することが提案されている（特開昭５２−１２
９８３３号公報）。

この装置の問題点は、機関の急減速時に排気系にアフタ
ーバーンが発生したり、３元触媒が過熱することである
。即ち、機関の急減速時には、吸気管負圧が高くなり、
急減速の初期には吸気管内壁に付着していた液状燃料が
高負圧によって気化されて混合気が過濃となるとともに
、機関が失火しやすくなり、多量の未燃１１ｃ　、　Ｃ
ｏが排出される。

このような状態で排気系に２次空気を供給すると、排気
管内でアフターバーンが発生する。また、３元触媒装置
内で未燃１１ｃ　、　Ｃｏの酸化反応が急激に進行する
ので、触媒が過熱される危険がある。さらに、触媒の過
熱により、燃料中の硫黄成分が刺激臭をもった硫黄化合
物に変換され、排気ガスが悪臭を放つ。このような現象
は、低温では車両運転性確保のため混合気の空燃比がリ
ッチに制御されるので、低温になる程顕著となる。また
、レーシング操作（アクセルをあおること）後の急減速
時にも、減速直前まで加速増量や燃料増量が行われてい
るため、同様の現象が生じる。

そこで、２次空気供給通路中にアンチ・アフターバーン
・バルブを設け、急減速時に一時的に２次空気の供給を
遮断することによりアフターバーンの発生を防止するこ
とが提案されている。第７図を参照してこの従来装置を
説明するに、２０１はエンジン、２０２は吸気管、２０
３は排気管、２０４は３元触媒コンバータ、２０５は２
次空気供給通路、２０６はエアポンプ、２０７は２次空
気制御弁、２０８はアンチ・アフターバーン・バルブ、
２０９は電磁弁、２１０は電磁弁２０９を制御するため
の電子制御回路（Ｅ　Ｃ［Ｊ）　、２１１チエツク弁で
ある。ＥＣＵ２１０は、エンジン冷間時に２次空気制御
弁２０７を開弁させ暖機後には閉弁させるように電磁弁
２０９を制御する。アンチ・アフターバーン・バルブ２
０８は、弁座２１２と協働する弁体２１３と、ばね付勢
されたダイアフラム２１４と、負圧室２１５と、大気圧
室２１６とを有し、大気圧室２１６にはスロットル弁２
１７下流の吸気管負圧が信号Ｗ２１８を介して印加され
る。

ダイアフラム２１４には小径のオリフィス２１９が設け
である。エンジンの急減速時には高い吸気管負圧が発生
し、この負圧はアンチ・アフターバーン・バルブ２０８
の負圧室に導入されるので、弁体２１３はその弁座２１
２に当接して２次空気供給通路２０５を遮断し、２次空
気の供給を停止する。しかしダイアフラム２１４にはオ
リフィス２１９が設けであるので、やがて負圧室２１５
内には大気圧室２１６がら空気が流入し、負圧室２１５
内の負圧は減少し、弁体２１３は弁座２１２から離れる
。従って、急減速時にはオリフィス２１９の面積によっ
て定まる一定時間だけ２次空気の供給が停止される訳で
ある。

このアンチ・アフターバーン・バルブ２０８を用いると
、オリフィス２１９の適合次第では、極低温条件までア
フターバーンを防止することができる。

しかしながら、このアンチ・アフターバーン・バルブの
問題点は、エンジンの温度に応じて２次空気供給停止時
間を増減できないということである。

即ち、極低温時（たとえば、−２０℃）向けに、２次空
気供給停止時間が長くなるようにオリフィス１９の口径
を小さく設定しておけば、比較的緩和な低温時（たとえ
ば、０℃）には２次空気供給停止時間が不必要に長くな
り、触媒暖機性能が悪化し、ＩＩＣ、Ｃｏエミッション
が悪化する。また、触媒により排気臭が発生する等の問
題が生じる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、エンジン冷間時における急減速時のア
フターバーンの発生を防止し、３元触媒装置の過熱を防
止しながらも、触媒の温度を過変に上昇させるとともに
、触媒排気臭を低減することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の２次空気制御装置は、機関の減速時を検出する
減速度検出手段と、機関の温度を検出する温度検出手段
と、機関のアイドル運転状態を検出するアイドル状態検
出手段と、２次空気の供給を停止する時間を設定する２
次空気供給停止時間設定手段とを備え、機関冷間時にお
いて機関が急減速するときには機関温度により定まる時
間だけ２次空気の供給を停止することを特徴とするもの
である（第１図）。

〔実施例〕

第２図から第６図を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図において、１２はピストン、１４はコネクティン
グロッド、１６は燃焼室、１８は点火栓、２０は吸気弁
、２１は吸気ボート、２２は排気弁、２３は排気ボート
である。吸気ポート２１は吸気管２４、サージタンク２
６、スロットル弁２８を介してエアフローメータ３０に
接続される。排気ボート２３は排気マニホルド３２、排
気管３４を介して触媒コンバータ３６に接続される。

燃料インジェクタ３８は各気筒毎において吸気ポート２
１の近傍の吸気管２４に取付られる。

４０はディストリビュータで、共通電極は点火装置４２
の点火コイルに接続される。また分配電極は各気筒の点
火栓１８に接続される。

２次空気導入システムはリード弁４４を備えた、所謂エ
アサクションシステムである。リード弁４４はその上流
側が空気フィルタ４６に接続され、下流は２次空気制御
弁４８及びニアサクション通路５０を介して排気マニホ
ルド３２に接続される。

２次空気制御弁４８は常態では閉じており、減速時、ア
イドル時には開放される。

２次空気制御弁４８は、この実施例では、負圧により駆
動されるもので、ダイヤフラム５４を備え、ダイヤフラ
ム５４は負圧通路５６を介して電Ｔ４ｔＬ切替弁５８に
連結される。切替弁５８はダイヤフラム５４を空気フィ
ルタ６０に連通ずる位置と、サージタンク２６に連通ず
る位置とで切り替わる。

常態では、切替弁５８はダイヤフラム５４を大気圧側に
接続し、このとき２次空気制御弁４８は閉弁するため２
次空気の導入は行われない。切替弁５８を励磁すること
によりダイヤフラム５４はサージタンク２６の負圧に連
通され、２次空気制御弁４８が開弁され、２次空気の導
入が行われる。

制御回路（ＥＣＵ）６４はこの発明による空燃比制御を
行なうためのものであり、マイクロコンピュータシステ
ムとして構成される。制御回路６４はマイクロプロセシ
ングユニソト（ＭＰＵ）６６と、メモリ６８と、入力ポ
ートロ９と、出力ポードア０と、これらの要素を接続す
るバス７１とより構成される。入力ポートロ９は各セン
サに接続され、エンジン運転条件信号が入力される。エ
アフローメータ３０からは吸入空気ＩＱに応じた信号が
入力される。ディストリビュータ４０にはクランク角セ
ンサ７２　、７４が取付けられ、分配軸の回転、即ちク
ランク軸の回転に応じたパルス信号が得られる。

即ち、第１のクランク角センサ７２はエンジンの１回転
、即ち７２０°ＣＡ毎のパルス信号Ｇを発生し、第２の
クランク角センサ７４は３０°ＣＡ毎のパルス信号を発
生し、エンジン回転数ＮＥを知ることができる。

空燃比センサ（例えば０□センサ又はリーンセンサ）７
５は排気管３４において２次空気導入通路５０の下流で
、触媒コンバータ３６の上流に設置される。空燃比セン
サ７５はなるべく排気マニホルド３２から離れて配置さ
れ、排気ガスの熱的な影響から遮断することができる。

アイドルスイッチ７８はスロットル弁２８に連結され、
スロットル弁２８がアイドル位置のときＯＮされる。冷
却水温センサ７９はエンジン冷却水温に応じた信号を出
力する。

メモリ６８にはこの発明に従って空燃比制御及び２次空
気制御を行うプログラムが格納されている。

第３図は２次空気制御ルーチンのフローチャート・を示
す。制御回路（ＥＣＵ）　６４がこの制御ルーチンを実
行することにより本発明の２次空気制御装置が実現され
る。この制御ルーチンは一定時間毎に実行される。先ず
、ステップ８０では、冷却水温センサ７９からの信号に
より、エンジン冷却水温ＴＨＷが３５℃以下か否かを判
別し、水温がそれ以上であればステップ８７で電磁切替
弁５８をＯＦＦ位置にすることにより２次空気供給（以
下、Ａｓ）を停止する。冷却水温が３５°Ｃ以下であれ
ば、ステップ８１でアイドルスイッチ（アイドル５Ｗ）
７ＢがＯＮか否かを判定する。アイドルスイッチがＯＦ
Ｆであればステップ８８で２次空気供給停止時間計測用
カウンタＣをゼロにリセットし、ステップ８９で電磁切
替弁５８をＯＮにして２次空気制御弁４８を開弁させた
後、この制御ルーチンを終了する。カウンタＣは２次空
気供給を停止する時間を計測するためのものである。ア
イドルスイッチ７８がＯＮの場合には、ステップ８２で
２次空気を供給中であるか否かを判定する。

２次空気供給停止中のときにはステップ８５に進み、２
次空気供給中の場合にはステップ８３に進む。ステップ
８３では、エンジンの減速度を表すパラメータとしてΔ
Ｑ／Ｎを取り込む。

ΔＱ／Ｎはエンリフ１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｈの
変化率であり、第４図の計算ルーチンにより計算され、
メモリ６８に格納されているものである。即ち、ΔＱ／
Ｎは、前回までのＱ／Ｎ値のなまじ値（Ｑ／Ｎ　−Ｍ）
から今回のＱ／Ｎ値を減じたものとしで計算され、Ｑ／
Ｎなまじ値Ｑ／Ｎ−Ｍは として定義される。

ステップ８３の次にステップ８４に進み、ΔＱ／Ｎが−
Ｃｏ以下であるか否かを判定する。ここで、Ｃｏは正の
値を有する設定値であって、単位はｌ／ｒｅｖである。

ΔＱ／Ｎ≧−Ｃｏの場合にはステップ８８に進む。ΔＱ
／Ｎ＜−Ｃｏの場合には、ステップ８５に進み、カウン
タＣをインクレメントした後、ステップ８６においてカ
ウンタＣの値が設定値Ｃｃｕｔより小さいか否かを判定
する。

設定値Ｃｃｕｔは冷却水温ＴＨＷに応じて変化する設定
値であり、後述する第５図のルーチンにより冷却水温に
応して設定されるものである。Ｎｏの場合にはステップ
８８に進む。ＹＥＳの場合には、ステップ８７で電磁切
替弁５８をＯＦＦにした後、制御ルーチンを終える。

第５図のフローチャートは２次空気供給（ＡＳ）停止時
間（前記設定値Ｃｃｕｔに対応する）を設定するだめの
ルーチンを示す。ステ、ツブ９０では冷却水温センサ７
９からの信号により冷却水温Ｔ　ＨＷを読み、ステップ
９１では第６図のマツプから冷却水温に対応する設定値
Ｃｃｕｔを求める。第６図から分かるように、設定値Ｃ
ｃｕｔは冷却水温が低い程大きくなるように設定される
。

要するに、第３図の制御ルーチンを実行することにより
、冷却水温ＴＨＷが３５℃以下の場合でエンジンが急激
に減速状態になったとき（アイドルスイッチがＯＮとな
り、ΔＱ／Ｎ値が設定値−Ｃｏより小さくなったとき）
には、冷却水温に応じて変化する時間（カウンタ設定値
Ｃｃｕｔに相当）だけ２次空気の供給が停止される。

〔発明の効果〕

このように、本発明は、機関冷間時に排気系に２次空気
を供給する内燃機関において、機関の減速度を検出する
減速度検出手段と、機関の温度を検出する温度検出手段
と、機関のアイドル運転状態を検出するアイドル状態検
出手段と、２次空気の供給を停止する時間を設定する２
次空気供給停止時間設定手段とを備え、機関冷間時にお
いて機関が急減速するときには機関温度により定まる可
変時間だけ２次空気の供給を停止するようにしたので、
アフターバーンを防止しながらも、３元触媒の温度を適
度に上昇させ、かつ、触媒の過熱を防止することができ
る。また、異常な排気臭の発生を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２次空気制御装置の機能的ブロック図
、第２図は本発明に実施例の断面図で制御回路はブロッ
ク図として示してあり、第３図は２次空気制御ルーチン
のフローチャート、第４図はΔＱ／Ｎ計算ルーチンのフ
ローチャート、第５図は２次空気供給停止時間設定ルー
チンのフローチャート、第６図は冷却水温に対するカウ
ンタ設定値Ｃｃｕｔの一例を示すマツプ、第７図は従来
のアンチ・アフターバーン・バルブを備えた２次空気制
御装置の模式図である。 ３４：排気管、 ３６：触媒コンバータ、 ４８：２次空気制御弁、 ５０：２次空気供給管、 ５８：電磁切替弁、 ６４：制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関冷間時に排気系に２次空気を供給する内燃機関にお
   いて、機関の減速度を検出する減速度検出手段と、機関
   の温度を検出する温度検出手段と、機関のアイドル運転
   状態を検出するアイドル状態検出手段と、２次空気の供
   給を停止する時間を設定する２次空気供給停止時間設定
   手段とを備え、機関冷間時において機関が急減速すると
   きには機関温度により定まる時間だけ２次空気の供給を
   停止することを特徴とする２次空気制御装置。