TWI275699B - Exhaust gas purifying device for engine - Google Patents

Description

1275699 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種引擎之排氣清淨裝置。 【先前技術】 在具有〇2反饋式燃料供給裝置之引擎之排氣清淨裝置， 一般在引擎之排氣管之中途配置三元催化劑，而且在該催 化劑之上游側配置檢測排氣之氧氣濃度之〇2感應器，反饋 控制朝引擎之燃料喷射量，使依據以該〇2感應器檢測之氧 氣濃度求得之檢測空氣燃料比形成理論空氣燃料比。該種 排氣清淨裝置係例如揭示於日本國特開2000-3 1〇116號公 報。 另外’在日本國特開平5-321653號公報，提出在比排氣 管之三元催化劑上游側連接二次空氣導入管，而且在比三 元催化劑下游側配設〇2感應器，藉反饋控制二次空氣量， 提高NOx、CO、HC之清淨率，使依據以〇2感應器檢測之檢 測值求得之檢測空氣燃料比形成理論空氣燃料比，或形成 比此稍佳之空氣燃料比。 但是，上述習知之排氣清淨裝置，由於控制燃料供給量， 使空氣燃料比經常都形成理論空氣燃料比，所以引擎以理 論空氣燃料比附近之較狹小範圍之空氣燃料比運轉。從 而，因運轉領域引擎有時無法充分的得到必要之輸出。為 此，例如上述習知之排氣清淨裝置若適用於排氣量比汽車 用引擎小之機車等之小型車輛用弓丨擎，則存在有因輸出不 足搭乘者之感覺惡化之問題。 99448-950314.doc 1275699 本發明係鑑於上述諸課題而研發者，其目的在於提供一 種可以確實的進行排氣清淨，且可以得到充分之引擎輸出 之引擎之排氣清淨裝置。 另外，其他之目的在於提供一種引擎之排氣清淨裝置， 其係藉由用以取得通過催化劑之排氣之空氣燃料比之檢測 氧氣濃度或/及其他之基礎資料之〇2感應器或/及其他之感 應器，以使得排氣阻力不致於大幅增加者。 φ 【發明内容】 為解決上述課題，本發明之引擎之排氣清淨裝置，其特 徵在於包含：催化劑、二次空氣導入系統、感應器及控制 機構；該催化劑，其係配設於連接於前述引擎之排氣孔之 排氣管内，·該二次空氣導入系統，其係連接於設置在比前 述排氣管之前述催化劑上游側之連接點，因應該連接點產 生之負壓，將二次空氣導入前述排氣管内；該感應器，盆 係、配設於比前述排氣管之前述二次空氣Μ之連接點下游 鲁伯卜檢測為了取得通過前述催化劑之排氣之空氣燃料比之 基礎資料；及該控制機構，其係依據以前述感應器檢測之 基礎資料控制由燃料供給裝置供給至前述引擎之燃料量， 使空氣燃料比形成目標空氣燃料比。 , 基礎資料即使為例如表示排氣之氧氣濃度之資料亦可， ‘ 2 = 燃料比者亦可。另外，目標线燃料比即 使為理确空氣燃料比亦可。進一 夕引擎即使為4行程引擎 亦可。另外，催化劑為氧化催化劑或三元催化劑。進一步， 99448-950314.doc 1275699 感應器即使設置於比催化劑上游側亦可，設置於比催化劑 下游側亦可。 在本發明，τ以將供給至引擎之混合氣設定於空氣燃料 比為10〜14之稱為輸出空氣燃料比之較佳狀態。結果，可 以得到充分之引擎輸出。又’所胃「輸出空氣燃料比」係 意味著表示比理論空氣燃料比14.6(几=1)大幅較佳狀態之 空氣燃料比10〜14。 另外，藉二次线之導人，在催化劑供給目標空氣燃料 比之排氣。從而’藉催化劑可以同時清淨排氣中之吻、 CO、HC。結果，可以充分得到引擎輪出，且可以確實進行 排氣清淨。結果，即使為採用於機車等之小型車輛時，可 以抑制因引擎之輸出不足搭乘著感覺之惡化。 在本發明之-態樣’前述排氣管之下游端部係收容於消 音器内；前述消音器其包含有多數個膨服室；前述感應器 =置成檢測任何前述膨脹室内之前述基礎資料。如此， 藉感應器可以抑制排氣阻力增加。 另外’關於本發明之其他侧面之引擎之排氣清淨裝置， 其特徵在於包含：催化劑、二次空氣導人系統、消音器、 感應器及控制機構；該催化劑，其係配設於連接於前述引 擎之排氣孔之排氣管内；該二次空氣導入系統，其係連接 於設置在比前述排氣營之舒、+皮 卩轧^之則述催化劑上游側之連接點，將 一次空氣導入前述排氣管内 個膨脹室，前述排氣管之下二…其係具備有多數 ^ ^ ^ /子鈿〇p配置於内部；該感應器， 數個耗室中之任―内部’檢測為了取得通 99448-950314.doc 1275699 過前述催化劑之排氣之空氣燃料比之基礎資料；及該控制 機構其係依據以别述感應器檢測之基礎資料控㈣過前 述催化劑之排氣之空氣燃料比。若依據本發明，可以藉感 應器抑制排氣阻力增加。 在本發明之—態樣’前述感應ϋ係設置成檢測設置於前 述多數個膨脹室中最上游側之膨服室内之前述基礎資料。 如此，藉感應器可以迅速的檢测基礎資料之變化。 另外，在本發明之一態樣，前述排氣管具備有彎曲成口 | 字狀之彎曲部；前述排氣管之下游端部係隨著前述彎曲部 收容於前述消音器内；前述感應器係設置成檢測設置於前 述多數個膨服室中最接近前述引擎側之膨脹室内之前述基 礎資料。如此，在最接近引擎側且最上游側之膨脹室可以 叹置感應器’感應器的配線處理可以容易化。 另外，在本發明之一態樣，前述感應器係設置成檢測由 前述排氣管排出至前述膨脹室之排氣之前述膨脹室内之流 通路徑上之前述基礎資料。如此，藉感應器可以迅速檢測 ί 基礎資料之變化。 ^ ^ ^ 韵述感應器即使设置成檢測設置於前述排氣管 的下游‘邛之開口之别方（排氣之排出方向）之前述基礎資 料亦可。如此，藉感應器更可以迅速的檢測基礎資料之 化° 【實施方式】 以下’依據本發明之實施形態加以說明。 圖1及圖2為用以說明本發明之一實施形態之4衝程引擎 99448.950314.doc 1275699 之排氣清淨裝置之圖。圖1為排氣清淨裝置之模式構成圖， 圖2為配設〇2感應器之消音器部分之剖面圖。該排氣清淨裝 置係例如搭載於機車者。 在此等圖中，引擎（1)係適合於機車之4衝程（行程）引擎， 在連接於該引擎（1)之吸氣孔之吸氣通路（2)，連接著向該吸 氣孔噴射供給燃料之燃料喷射閥（燃料供給裝置）(3)。另 外，在吸氣通路（2)之上游端連接著空氣清淨器（4)。該空氣 清淨器（4)係藉元件（5)將清淨器箱（4a)内劃分成空氣吸入側 | a與吐出側b之構造。 在引擎（1)之排氣孔（未圖示）連接著將排氣氣體排出至外 邛之排氣裝置（6)。該排氣裝置（6)包含有排氣管（排氣管）(7) 與消音器（8);該排氣管（7)，係連接於排氣孔；該消音器（8)， 係連接於排氣管（7)之下游端部（7a)。該排氣管（7)係如圖2 所不，具備有彎曲形成略U字狀所形成之彎曲部（7c)，排氣 官（7)之下游端部（7a)隨著該彎曲部（7c)收容於消音器 内。 瞻具體而言，消音器（8)在内部具有空洞，該空洞藉隔壁（32a) 及隔壁（32b)區劃，在内部形成第i膨脹室（8a)、第2膨脹室 (8c)及第3膨脹室（8d)。而且，藉貫通隔壁（32a)之連通管 (3〇a)，連通第i膨脹室（8a)與第2膨脹室（8c),使排氣氣體可 • 以流通。另外，藉貫通隔壁（32a)及隔壁（32b)之連通管 (3 0b)’連通第2膨脹室（8c)與第3膨脹室（8幻，使排氣氣體可 以流通。另外，在第3膨脹室（8d)之外壁安裝著連通管 (3 0c) ’使第3膨脹室（8d)内之排氣氣體放出至外部。 99448-950314.doc -10- 1275699 • 接著’如圖2所示，在排氣裝置（6)附加排氣清淨裝置。 該排氣清淨裝置，係在比排氣管（7)之消音器（8)上游側部分 内配設二元催化劑（1〇)。藉該排氣管（7)之三元催化劑（1〇) 在上游側形成二次空氣導入口（11)，形成在該導入口（11)連 - 接二次空氣導入口系統之構成。 又’即使將三元催化劑（1 〇)配置於如圖2之2點虛線所示 之排氣管（7)之消音器（8)内之部分亦可。 二次空氣導入系統係以二次空氣導入管（丨2)連通連接空 # 氣清淨器（4)之吐出側b與二次空氣導入口（11)，形成使導引 閥（13)介於該二次空氣導入管（12)之中途作為逆止閥之功 能之構成。 導引閥（13)僅容許二次空氣由空氣清淨器（4)側向排氣管 (7)側流動，阻止朝相反方向之流動。具體而言，利用引擎 (1)之吸氣閥及排氣閥（未圖示）之開關，藉排氣脈動，在排 氣管（7)内（包含二次空氣導入口（連接點）（11)之部分）產生 負壓。而且，藉該負壓打開導引閥（13)，空氣清淨器（4)之 _ 吐出側b之空氣形成被吸引至排氣管（7)内。 另外，在比排氣管（7)之二次空氣導入管（12)之連接點下 游側，具體而言在比三元催化劑（10)下游側配設著〇2感應 器（14)。該〇2感應器之基部係配設於在消音器（8)内由第i 膨脹室（8a)區劃所形成感應器室（8b)内，且02感應器（14)之 檢測部（14a)係配置成對向於排氣管（7)之下游端口（7b)。〇2 感應器（14)之檢測部（14a)之位置，係位於由排氣管（7)排出 至第1膨脹室（8a)之排氣氣體之消音器（8)内之流通路徑 99448-950314.doc • 11 - 1275699 ^為此’在〇2感應器（14)之檢測部（14a)經常連接新的排 孔體^可以提昇檢測精度。又，在此設置對向於排氣管 之下為端σ (7b)之檢測部（叫，㈣感應^ (⑷檢測下 游端口（7响方（排氣之排出方向）之氧氣濃度，但即使使檢 、'（a)位置於消音器⑻内之其他所在亦可^該情形，若 才欢/則# (14a)位置於連通管（3Ga)與連通管⑼b)之上游側 ’下私側之端部等、肖音器⑻内之排氣氣體之流通路徑上 亦適合。、另外’在此雖使用檢測氧氣濃度之〇2感應器（14)， 作為用以檢測為了取得排氣之空氣燃料比之基礎資料之感 應器’但即使為檢測空氣燃料比之空氣燃料比感應器亦可' :本實施形態’如上述由於將〇2感應器(14)配置於由消 曰益（8)之第1膨脹室（8a)·成之傳感室⑽），所以可以抑 制因排氣熱之料。料，G2錢印4)作料觀零件可 以露出於消音器(8)之外方’可以防止消音器(8)之周圍美觀 之惡化。另外’可以防止〇2感應器（14)因惡作劇與外力而 破損。進一步，另外由於將A感應器（14)配設於消音器（8) 内’所以與配置於排氣管⑺内之情形相比，可以縮小排氣 阻力。 本實施形態之裝置包含控制器（15)，該控制器（15)係因應 檢測〇2感應器（14)之排氣中之氧氣濃度，控制燃料噴射量 使空氣燃料比形成目標空氣燃料比。 在此在本實施形態，來自二次空氣導入系統之二次空氣 導入量，係藉導引閥（13)之容量與二次空氣導入管（12)之通 路阻力等之機械的特性固定於所決定之值。一方面，針^ 99448-950314.doc -12- 1275699 , 燃料噴射量，控制器（15)依據引擎旋轉數、節流閥之開度算 出基本燃料喷射量。而且，依據導入二次空氣後之排氣中 之氧氣濃度所求得之混合氣之空氣燃料比，修正成略理論 空氣燃料比。為此，供給至引擎（1)之混合氣之空氣燃料比 • 形成10〜14之所謂輸出空氣燃料比，結果，可以得到充分 - 之引擎輸出。藉此，在機車等之小型車兩用引擎，若提供 本實施形態之裝置，則可以抑制因輸出不足搭乘者之感覺 惡化。 φ 另外’在本實施形態，在比配設於排氣管（7)内之三元催 化劑（10)上游側連通連接二次空氣導入管（12)，藉排氣脈動 將二次空氣導入排氣中，藉此，將供給至三元催化劑（i 〇) 之排氣之空氣燃料比作成略理論空氣燃料比。為此，藉三 元催化劑（10)可以同時清淨排氣中之N〇x、CO、HC之三者， 可以確保與習知同樣之排氣清淨性能。 又’在圖2，在消音器（8)内設置傳感室（8b)，由該處〇2 感應器（14)之檢測部（14a)延出至第1膨脹室（8a)，但如圖3 _ 所示’在配置於機車之後輪（34)之侧方之消音器（8)之外側 面下方直接設置〇2感應器（14)，由該處檢測部即使作成延 出於第1膨脹室（8a)内亦可。該情形，由排氣管（7)之下游端 部（7a)排出之排氣’若直接吹氣於ο:感應器（14)之檢測部亦 適當。 另外，如圖4所示，在消音器（8)之外側面中後輪（34)側之 部分直接設置〇2感應器（14)，由該處作成檢測部延出於第i 膨脹室（8a)亦可。該情形，為了保護露出於消音器（8)外部 99448-950314.doc -13- 1275699 .之〇2感應器（14)的一部，期望設置導板（36)。進一步，如圖 5所示，在筒狀之消音器（8)之車輛前方側之端面設置〇2感 應器（14)，由該處作成檢測部延出於第丨膨脹室（8a)亦可。 該情形，在消音器（8)之外側部透過指示構件（38)設置保護 • 板（40)，使搭乘者不會接觸於變高溫之消音器（8)，而且進 . 一步將保護板（4〇)延長至車輛前方，若掩蔽〇2感應器（14) 之基部’則有助於車輛美觀的提昇。又，圖3乃至圖5中， 與圖2相同符號係表示相同或相當部分。 # 其次，圖6為用以說明本發明之其他實施形態之4衝程之 排氣清淨裝置之模式構成圖。同圖中，與圖1相同符號係表 示相同或相當部分。 同圖所示之排氣之清淨裝置，在連接於排氣孔之排氣管 (7)内配設三元催化劑（10)，在比該三元催化劑（1〇)下游侧配 汉〇2感應器（14) ’並且構成在上游侧連通連接導入二次空 氣之二次空氣導入管（12)，基本之構造係與圖丨者相同。 但，在二次空氣導入管（12)之中途介設著空氣泵（2〇)，在 _ 遠空氣泵（20)的下流側介設著流量調節閥（21)。 接著，控制器（15)係控制由燃料噴射閥（3)之燃料噴射 篁，使供給至引擎（1)之混合氣之空氣燃料比形成輸出空氣 燃料比，而且開關流量調節閥（21)，使依據比上述三元催化 劑（1〇)下游側之排氣中之〇2濃度之空氣燃料比形成略理論 • 空虱燃料比，藉此，構成控制供給至排氣管（7)内之二次空 氣量。 在本實施形態，由於控制燃料噴射量，使供給至引擎（1) 99448-950314.doc • 14- Ϊ275699 =此口氣之空氣燃料比形成輸出空氣燃料比，而且控制二 :二氣Ϊ，使依據比三元催化劑（1〇)下游側之排氣中之 辰度之空氣燃料比形成略理論空氣燃料比，所以可以得到 充分之引擎輸出與排氣清淨性能。 另外，由於不僅控制燃料噴射量亦控制二次空氣量，所 乂也可以將朝引擎之混合氣作為理論空氣燃料比，停止導 入一次空氣，如此控制的情形，通常可以改善維持排氣清 淨性能之燃料。 _ 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之一實施形態之4衝程引擎之排氣清淨裝置 之模式構成圖。 圖2為圖1之排氣清淨裝置配設〇2感應器之消音器部分之 剖面圖。 圖3a、b為排氣清淨裝置之ο:感應器之其他安裝例之模式 圖。U)為配設A感應器之消音器部分之模式剖面圖。^) _ 為由車輛前方看消音器部分之模式圖。 圖4a、b為排氣清淨裝置之ο:感應器之進一步其他安裝例 之模式圖。（a)為配設〇2感應器之消音器部分之模式剖面 圖。（b)為由車輛前方看消音器部分之模式圖。 圖5a、b為排氣清淨裝置之〇2感應器之進一步其他安裳例 之模式圖。（a)為配設〇2感應器之消音器部分之模式剖面 圖。（b)為由車輛前方看消音器部分之模式圖。 圖6為本發明之其他實施形態之4衝程引擎之排氣清淨裝 置之模式構成圖。 99448-950314.doc -15- 1275699 【主要元件符號說明】 1 引擎 2 吸氣通路 3 燃料喷射閥 4 空氣清淨器 4a 清淨器箱 5 元件 6 排氣裝置 7 排氣管 7a 下游端部 7b 下游端口 7c 彎曲部 8 消音器 8a 第1膨脹室 8b 感應器室 8c 第2膨脹室 8d 第3膨脹室 10 三元催化劑 11 二次空氣導入口 12 二次空氣導入管 13 導引閥 14 〇2感應器 14a 檢測部 15 控制器 99448-950314.doc -16- 1275699 20 21 30a、30b、30c 32a、32b 34 36 38 40 a

b 空氣泵 流量調節閥 連通管 隔壁 後輪 導板 指不構件 保護板 空氣吸入側 吐出側 99448-950314.doc -17-

Claims (1)

1275699 十、申請專利範圍： ~ 1. 一種引擎之排氣清淨裝置，其特徵在於： 包含： 催化劑，其係配設於連接於前述引擎之排氣孔之排氣 管内； 二次空氣導入系統，其係連接於設置在比前述排氣管 之前述催化劑更上游側之連接點，因應該連接點所產生 之負壓，將二次空氣導入前述排氣管内； g 感應器，其係配設於比前述排氣管之前述二次空氣導 入系統之連接點更下游側，檢測用以取得通過前述催化 劑之排氣之空氣燃料比之基礎資料；及 控制機構，其係控制由燃料供給裝置供給至前述引擎 之燃料量，以使依據以前述感應器檢測之基礎資料之空 氣燃料比成為目標空氣燃料比。 2. 如請求項1之引擎之排氣清淨裝置，其中前述目標空氣燃 料比為理論空氣燃料比。 • 3·如請求項1之引擎之排氣清淨裝置，其中前述排氣管之下 游端部係收容於消音器内； 前述消音器其包含有多數個膨脹室； 别述感應器係設置成檢測任一前述膨脹室内之前述基 礎資料。 4· 一種引擎之排氣清淨裝置，其特徵在於： • 包含： 催化劑，其係配設於連接於前述引擎之排氣孔之排氣 99448-950314.doc 1275699 管内； 其係連接於設置在比前述排氣管 之連接點，將一次空氣導入前述 二次空氣導入系統， 之前述催化劑更上游側 排氣管内； 肖曰器丨係具備有多數個膨脹室 游端部係配置於内部； …之下 ^感應益，其係在前述多數個膨脹室中之任—者之内

部’檢測用以取得通過前述催化劑之排氣之空氣燃料比 之基礎資料； 控制機構，其係依據以前述感應器檢測之基礎資料， 控制通過前述催化劑之排氣之空氣燃料比。 5. 如請求項3或4之引擎之排氣清淨裝置中前述感應器 係設置成檢測前述多數個膨脹室中設置於最上游侧之膨 脹室内之前述基礎資料。 6. 如請求項3或4之引擎之排氣清淨裝£，其中前述排氣管 具備有彎曲成U字狀之彎曲部； 則述排氣官之下游端部係與前述彎曲部共同收容於前 述消音器内； W述感應器係設置成檢測前述多數個膨脹室中設置於 最接近前述引擎側之膨脹室内之前述基礎資料。 7·如明求項3或4之引擎之排氣清淨裝置，其中前述感應器 係設置成檢測由前述排氣管排出至前述膨脹室之排氣之 前述膨服室内之流通路徑上之前述基礎資料。 8·如睛求項7之引擎之排氣清淨裝置，其中前述感應器係設 99448-950314.doc 1275699 置成檢測設置於前述排氣管的下游端部之開口前方之前 述基礎資料。

99448-950314.doc 1275699 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 引擎 2 吸氣通路 3 燃料喷射閥 4 空氣清淨器 4a 清淨器箱 5 元件 6 排氣裝置 7 排氣管 8 消音器 10 三元催化劑 11 二次空氣導入口 12 二次空氣導入管 13 導引閥 14 〇2感應器 15 控制器 a 空氣吸入側 b 吐出側 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 99448-950314.doc