JPS6410655B2

JPS6410655B2 -

Info

Publication number: JPS6410655B2
Application number: JP57217548A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kishida; Yoshinobu Isobe; Fumio Hara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1989-02-22
Also published as: JPS59105950A

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
弁下流に連通する吸気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。

かかる吸気２次空気供給装置においては、２次
空気通路に電磁弁を設け、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電磁弁を開閉せ
しめることにより空燃比が制御される。すなわ
ち、酸素濃度センサの出力信号から実際の空燃比
がリツチかリーンかが判別され、空燃比がリツチ
であると判断したときには２次空気通路が開口さ
れて２次空気が絞り弁下流に供給され、空燃比が
リーンであると判断したときには２次空気通路が
閉塞されて２次空気の供給が停止されるのであ
る。このように電磁弁による２次空気通路の開閉
によつて空燃比が比例（Ｐ）制御されるため空燃
比の制御範囲は２次空気通路の流路断面積の大き
さに応じて定まり、流路断面積を大きくするほど
電磁弁の開弁時と閉弁時とにおける吸気２次空気
量の差が大きくなるため広範囲の空燃比制御が可
能となる。しかしながら、２次空気通路の流路断
面積を大きくすると電磁弁の開弁時と閉弁時とに
おける２次空気量の差によつて設定空燃比に対す
る変動幅が大きくなりエンジン回転数が変動する
等のサージング現象が発生し運転性能が低下する
場合があるという問題点があつた。

そこで、本発明の目的は、運転性能の向上を図
りつつ運転状態に応じて広範囲の空燃比制御を可
能にした吸気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、吸気路
の絞り弁下流に連通する２つの吸気２次空気通路
と、排気系に設けられた酸素濃度センサと、酸素
濃度センサの出力信号レベルに基づいて空燃比を
判定し空燃比信号を発生する判定手段と、吸気２
次空気通路の一方に設けられて空燃比信号に応じ
て開閉する開閉弁と、吸気２次空気通路の他方に
設けられて気圧室内の気圧に応じて他方の吸気２
次空気通路の流路断面積を変化せしめる第１空気
制御弁と、開弁圧を供給する第１気圧源と、閉弁
圧を供給する第２気圧源と、気圧室に連通したサ
ージタンクと、空燃比信号に応じて第１気圧源及
び第２気圧源のいずれか一方のみを択一的にサー
ジタンクに連通せしめる圧力切換手段と、一方の
吸気２次空気通路において開閉弁に対して直列に
設けられた第２空気制御弁と、エンジン主吸入空
気量に応じて第２空気制御弁の開度を変化せしめ
る制御手段とからなることを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図に示した本発明の一実施例たる吸気２次
空気供給装置において、吸入空気は大気吸入口１
からエアフイルタ２、吸気路３を介してエンジン
４に供給されるようになつている。吸気路３には
絞り弁５が設けられ、絞り弁５の上流には気化器
のベンチユリ６が形成され、ベンチユリ６より更
に上流にはチヨーク弁７が設けられている。絞り
弁５近傍の吸気路３の内壁面には負圧検出孔８が
形成され、負圧検出孔８は絞り弁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の下流に位置するようになつている。また
ベンチユリ６にも負圧検出孔９が形成されてい
る。

また絞り弁５の下流、すなわち吸気マニホール
ドとエアフイルタ２の空気吐出口近傍とは吸気２
次空気通路１１によつて連通されるようになされ
ている。２次空気通路１１の途中には２次空気が
分流するように２つの空気制御通路１１ａ，１１
ｂが併設されている。空気制御通路１１ａには空
気制御弁１２が設けられ、空気制御弁１２は負圧
室１２ａと、空気制御通路１１ａの一部をなす弁
室１２ｂと、負圧室１２ａの一部を形成するダイ
アフラム１２ｃと、負圧室１２ａ内に設けられた
弁ばね１２ｄと、弁室１２ｂに設けられ空気制御
通路１１ａを閉塞するように弁ばね１２ｄによつ
てダイアフラム１２ｃを介して付勢された弁体１
２ｅとからなり、負圧室１２ａに作用する負圧の
大きさに応じて空気制御通路１１ａの流路断面積
を変化せしめ負圧の大きさが大となるに従つて流
路断面積が大きくなるようになつている。空気制
御弁１２を迂回するようにオリフイス１３を有す
る空気補正通路１４が設けられており、オリフイ
ス１３はアイドル補正用である。また空気制御弁
１２より下流の空気制御通路１１ａには電磁弁１
５が設けられている。電磁弁１５はソレノイド１
５ａと、空気制御通路１１ａの一部をなす弁室１
５ｂと、弁室１５ｂ内に設けられ、ソレノイド１
５ａと磁気的に結合した弁体１５ｃとからなり、
ソレノイド１５ａの通電時に空気制御通路１１ａ
を連通するようになつている。

空気制御弁１２の負圧室１２ａに作用する負圧
は制御手段としての負圧制御部３１によつて制御
される。

負圧制御部３１は負圧応動型の調整弁３２及び
空気弁３３から構成され、調整弁３２及び空気弁
３３は負圧室３２ａ，３３ａと弁室３２ｂ，３３
ｂと、ダイアフラム３２ｃ，３３ｃと、弁ばね３
２ｄ，３３ｂと、弁体３２ｅ，３３ｅとから各々
なる。負圧室３２ａはフイルタ付の大気吸入口３
４から絞り弁５の下流に至る制御吸気路３５の途
中に設けられ、負圧室３２ａより下流の制御吸気
路３５に弁室３３ｂが位置している。弁体３３ｅ
は制御吸気路３５を閉塞するように弁ばね３３ｄ
によつてダイアフラム３３ｃを介して付勢されて
いる。負圧室３３ａは負圧検出孔８と負圧通路３
６を介して連通し、弁室３２ｂは負圧検出孔９と
負圧通路３７を介して連通している。また弁室３
２ｂは負圧通路３６と連通するようになされ弁体
３２ｅが弁室３２ｂから負圧通路３６への通路を
閉塞するように弁ばね３２ｄがダイアフラム３２
ｃを介して弁体３２ｅを付勢している。なお、制
御吸気路３５の負圧室３２ａの上流側に第３オリ
フイス３８が、下流側に第４オリフイス３９が
各々設けられ、負圧通路３６には第１オリフイス
４０が設けられ、また負圧通路３７には第２オリ
フイス４１が設けられている。

オリフイス４０より弁室３２ｂ及び負圧室３３
ａ側の負圧通路３６が負圧室１２ａと負圧供給路
４２を介して連通している。

一方、空気制御通路１１ｂには空気制御弁１６
が設けられ、空気制御弁１６は空気制御弁１２と
同様に構成され、気圧室としての負圧室１６ａ、
弁室１６ｂ、ダイアフラム１６ｃ、弁ばね１６ｄ
及び弁体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空気制御通路１１ｂの
流路断面積を変化せしめ負圧の大きさが大になる
に従つて流路断面積が大きくなるようになつてい
る。

負圧室１６ａは絞り弁５下流と負圧供給路１７
を介して連通するようになされている。負圧供給
路１７には圧力切換手段として作用する電磁弁１
８が設けられ、電磁弁１８はソレノイド１８ａ
と、負圧供給路１７の一部をなす弁室１８ｂと、
弁室１８ｂ内に設けられてソレノイド１８ａと磁
気的に結合した弁体１８ｃとを備えている。弁室
１８ｂは空気制御弁１２，１６より上流の２次空
気通路１１と開弁圧としての大気圧を供給する大
気圧供給路１９を介して連通するようになされ、
ソレノイド１８ａの非通電時には負圧供給路１７
を閉塞すると共に負圧室１６ａ側の負圧供給路１
７と大気圧供給路１９とが弁室１８ｂを介して連
通されるようになされている。この負圧Prが空
気制御弁１６を開弁させる開弁圧として作用す
る。なお、負圧供給路１７の電磁弁１８を挾んで
両側にオリフイス４４，５５が各々設けられ、ま
た大気圧供給路１９にもオリフイス５６が設けら
れている。電磁弁１８より負圧室１６ａ側の負圧
供給路１７にはサージタンク２０が設けられ、電
磁弁１８より絞り弁５下流側には一定負圧制御弁
２１が設けられている。一定負圧制御弁２１は絞
り弁５下流負圧の大きさが所定の大きさ以上にあ
るとき該負圧を所定の大きさの負圧Prに安定化
させるようになつている。

ソレノイド１５ａ，１８ａには駆動回路５１或
いは５２を介して制御回路５３が接続されてい
る。制御回路５３にはエンジン４の排気路１０に
設けられた酸素濃度センサ５４が接続されてい
る。酸素濃度センサ５４は排ガス中の酸素濃度に
応じたレベルの電圧を発生するようになつてい
る。

かかる構成の本発明による吸気２次空気供給装
置において、先ず、負圧制御部３１の動作を説明
する。

エンジン４の運転により負圧検出孔８から負圧
通路３６を介して負圧Pcが負圧室３３ａに作用
すると、その負圧Pcが弁ばね３３ｄによる付勢
力より大のとき弁体３３ｅが開弁方向に移動す
る。空気弁３３が開弁すると大気吸入口３４から
制御吸気路３５を介して外気が絞り弁５下流の吸
気路３へ流れ込む。この外気が通過する負圧室３
２ａの負圧P₁及び弁室３３ｂの負圧P₂はオリフ
イス３８，３９の絞り比によつて定まる。

次に、負圧検出孔９から弁室３２ｂに作用する
負圧Pvと負圧P₁との差圧が弁ばね３２ｄによる
付勢力より大のとき弁体３２ｅが開弁方向に移動
する。調整弁３２の開弁により負圧Pvの一部が
オリフイス４０を通過した負圧を希釈して負圧
Peとなり負圧室１２ａに作用する。

次いで、負圧Peの低下により空気弁３３の開
度が減少して制御吸気路３５を流れる空気量も減
少する。この空気量の減少により負圧室３２ａの
負圧P₁が低下して調整弁３２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なわれる
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４の主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３２
の開度は大きくなり負圧Peは低くなり、主吸気
量が多くなるに従つて負圧Pvが大きくなるため
調整弁３２の開度が小さくなり負圧Peは高くな
る。負圧Peは負圧室３３ａと共に負圧室１２ａ
に作用して空気弁３３、空気制御弁１２を開弁せ
しめるため制御吸気路３５を流れる空気量と電磁
弁１５の開弁時に空気制御通路１１ａを流れる２
次空気量とは比例し、また吸気路３内を流れるエ
ンジン４への主吸気量と空気制御弁１２の開弁に
よつて空気制御通路１１ａを流れる２次空気量と
が比例する。故に、負圧Peは主吸気量に比例し
た大きさの負圧となる。

次に、制御回路５３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５３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５４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５４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５４の出力電圧
Vo₂を読み取り後、この出力電圧Vo₂から混合気
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５４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
リーンであると判別して空燃比をリツチ方向に制
御すべくリーン信号を駆動回路５１，５２に供給
する（ステツプ３）。一方、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
方向に制御すべく駆動回路５１，５２にリツチ信
号を供給する（ステツプ４）。なお、上記したリ
ーン信号及びリツチ信号が空燃比信号である。

駆動回路５１，５２はリーン信号に応じてソレ
ノイド１５ａ，１８ａの非通電により電磁弁１
５，１８を不作動状態にし、リツチ信号に応じて
ソレノイド１５ａ，１８ａへの通電により電磁弁
１５，１８を作動状態にする。先ず電磁弁１５，
１８が不作動状態には電磁弁１５によつて空気制
御通路１１ａが閉塞され、また電磁弁１８が負圧
供給路１７を閉塞せしめると共に負圧室１６ａ側
の負圧供給路１７と大気圧供給路１９とを連通せ
しめるので負圧室１６ａ内の負圧は低下し空気制
御弁１６の弁体１６ｅが閉弁方向に移動するため
空気制御通路１１ｂも閉塞される。空気制御通路
１１ａ，１１ｂの閉塞時には２次空気通路１１か
ら２次空気がエンジン４に供給されないため混合
気の空燃比はリツチ方向に制御される。次に電磁
弁１５，１８が不作動状態から作動状態になる
と、電磁弁１５が直ちに開弁して空気制御弁１２
の開度に応じた量、すなわち主吸気量に比例した
量の２次空気が空気制御通路１１ａに流れる。一
方、電磁弁１８が負圧供給路１７を連通せしめる
と共に大気圧供給路１９への通路を閉塞せしめる
ので負圧室１６ａに負圧Prが供給されることに
なり、負圧室１６ａ内の圧力は徐々に負圧Prに
近づくため空気制御弁１６が開弁して空気制御通
路１１ｂにも２次空気が流れ始める。負圧室１６
ａ内の負圧が負圧Prに近づくに従つて空気制御
弁１６の開度すなわち空気供給通路の流路断面積
が徐々に増大して２次空気量も増大する。よつ
て、空気制御通路１１ａ，１１ｂを流れる２次空
気が加算されて２次空気通路１１を介してエンジ
ン４へ供給されるため混合気の空燃比はリーン方
向に制御され、エンジン４への供給される２次空
気量は時間と共に増加する。次いで、電磁弁１
５，１８が作動状態から不作動状態になると、電
磁弁１５の閉弁によつて直ちに空気制御通路１１
ａが閉塞され、また電磁弁１８が上記同様に負圧
供給路１７を閉塞せしめると共に負圧室１６ａ側
の負圧供給路１７と大気圧供給路１９とを連通せ
しめるので負圧室１６ａには大気圧が供給される
ことになり、負圧室１６ａ内の圧力は徐々に大気
圧に近づくため空気制御通路１１ｂの流路断面積
が徐々に減少して２次空気量も減少する。よつ
て、空気制御通路１１ａが閉塞されても２次空気
は空気制御通路１１ｂによつて２次空気通路１１
を介してエンジン４に供給され、その２次空気量
は時間と共に減少するのである。

従つて、空燃比を設定空燃比に制御する場合、
リツチ信号とリーン信号とが交互に連続して発生
するため空気制御通路１１ａにおいては２次空気
が第３図ａに示すように断続的に流れ２次空気量
が比例（Ｐ）制御される。また空気制御通路１１
ｂにおいては２次空気量が第３図ｂに示すように
リツチ信号の存在時には増大しリーン信号の存在
時には減少するので積分(I)制御が行われる。よつ
て、２次空気通路１１を流れる２次空気量は第３
図ｃに示すように比例制御分と積分制御分とが加
算された量となる。

なお、制御回路５３はエンジン４のアイドル状
態、減速状態或いは加速状態等の特殊な運転状態
を各種のセンサ（図示せず）によつて検出して該
検出時には酸素濃度センサ５４の出力信号レベル
に拘らずにリツチ信号或いはリーン信号を発生し
て電磁弁１５，１８を作動状態、或いは不作動状
態にせしめるのである。また運転状態によつては
駆動回路５１にリツチ信号を、駆動回路５２にリ
ーン信号を供給して電磁弁１５のみを作動状態に
せしめ、主吸気量に比例した量の２次空気をエン
ジン４に供給して比例制御のみが行なわれるよう
にしても良い。

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、絞り弁下流に連通する２つの吸気２次
空気通路が設けられて一方の吸気２次空気通路を
流れる２次空気量をリツチ信号に応じて開閉弁に
よつて比例制御し、他方の吸気２次空気通路を流
れる２次空気量を一定負圧がリツチ信号に応じて
負圧室に供給される空気制御弁によつて積分制御
することにより空燃比制御が行われるため比例制
御による２次空気の制御量を小さくしかつ積分制
御による２次空気の制御量を大きくすれば、比例
制御による空燃比の変動幅を減少させることがで
きると共に空燃比の制御範囲を広く設定すること
もできるのである。よつて、サージング現象を防
止することができ、またエミツシヨンコントロー
ルが容易となるため運転性能の向上が図れるので
ある。更に構成が簡単でかつ低コストがあるとい
う利点もある。

また、本発明の吸気２次空気供給装置を備えた
車載内燃エンジンにおいては、車両の発進時には
絞り弁下流の負圧が高く、一定負圧が得られるた
め発進時のリツチ信号の発生と共に即座に空気制
御弁の負圧室に一定負圧が作用する。よつて、発
進時のリーン方向の空燃比制御指令に対する応答
性が向上し空燃比が設定空燃比になるまでの時間
遅れを短縮できるため発進時の排ガス中の有害成
分（CO、HC）を低減させることができるのであ
る。

更に、本発明においては、主吸入空気量に応じ
て開度が変化する空気制御弁を開閉弁に対して直
列に一方の吸気２次空気通路に設けたことによ
り、主吸入空気量に応じた吸気２次空気量を開閉
弁の開閉によりオン・オフ制御することによつて
応答性の向上を図ると共に開閉弁と空気制御弁と
の直列構成により吸気２次空気量をエンジン低負
荷から高負荷までの広範囲に亘つて空燃比を適正
に補正することができる。

【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動作を示すフロー
図、第３図ａないしｃは第１図の装置の２次空気
量の制御動作を示す波形図である。主要部分の符号の説明、１……大気吸入口、２
……エアフイルタ、３……吸気路、５……絞り
弁、６……ベンチユリ、８，９……負圧検出孔、
１０……排気路、１１……２次空気通路、１１
ａ，１１ｂ……空気制御通路、１２，１６……空
気制御弁、１５，１８……電磁弁、１７，４２…
…負圧供給路、２１……一定負圧制御弁、３１…
…負圧制御部。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃エンジン吸気路の絞り弁下流に連通する
２つの吸気２次空気通路と、排気系に設けられた
酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサの出力信
号レベルに基づいて空燃比を判定し空燃比信号を
発生する判定手段と、前記吸気２次空気通路の一
方に設けられて前記空燃比信号に応じて開閉する
開閉弁と、前記吸気２次空気通路の他方に設けら
れて気圧室内の気圧に応じて前記他方の吸気２次
空気通路の流路断面積を変化せしめる第１空気制
御弁と、開弁圧を供給する第１気圧源と、閉弁圧
を供給する第２気圧源と、前記気圧室に連通した
サージタンクと、前記空燃比信号に応じて前記第
１気圧源及び第２気圧源のいずれか一方のみを択
一的に前記サージタンクに連通せしめる圧力切換
手段と、前記一方の吸気２次空気通路において前
記開閉弁に対して直列に設けられた第２空気制御
弁と、エンジン主吸入空気量に応じて前記第２空
気制御弁の開度を変化せしめる制御手段とからな
ることを特徴とする吸気２次空気供給装置。２前記制御手段は前記吸気路の絞り弁近傍又は
絞り弁下流の負圧及び前記ベンチユリ内部の負圧
に基づいた制御負圧を発生し、前記第２空気制御
弁が前記制御負圧に応じてその開度を変化するこ
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前記制御手段は前記吸気路の絞り弁近傍又は
絞り弁下流より延出し第１オリフイスを有する第
１負圧通路と、前記ベンチユリ内部から延出し第
２オリフイスを有する第２負圧通路と、大気吸入
口から前記絞り弁下流に至る制御吸気路と、第３
負圧室が前記制御吸気路の途中に設けられ第３弁
室が前記第２負圧通路に連通され前記第３負圧室
と前記第３弁室との圧力差に応じて前記第１負圧
通路と前記第２負圧通路とを前記第３弁室を介し
て連通せしめる負圧応動型調整弁と、前記第３負
圧室より前記大気吸入口側の前記制御吸気路に設
けられた第３オリフイスと、第４負圧室が前記第
１負圧通路に連通され第４弁室が前記第３負圧室
より下流の前記制御吸気路の途中に設けられ前記
第４負圧室と前記第４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、前記第３負圧室と第４弁室との間の前記
制御吸気路に設けられた第４オリフイスとからな
り、前記第４負圧室に作用する負圧を前記制御負
圧として出力す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２項記載の吸気２次空気
供給装置。