JPS59190460A - 内燃エンジンの吸気２次空気供給装置 - 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】 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、供給混合気の空燃比が理論空燃比（例
えば、１４．７：１）（−１近のとき三元触媒がちつと
も有効に作用することから空燃比を排ガスの組成及びエ
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。

吸気２次空気供給装置としては、受圧室内の気体圧の大
きさに応じて通路断面積を変化せしめる空気制御弁を吸
気２次空気通路に設（プ、１〕［ガス中の酸素濃度を酸
素濃度センサによって検出して該酸素濃度から実際の空
燃比を判定し、空燃比がリッチにあるときには空気制御
弁を閉弁せしめ得る第１制御圧を上記受圧室に供給して
流路断面積を徐々に増大させ、空燃比がリーンにあると
ぎには空気制御弁を閉弁けしめ得る第２制御圧を受圧室
に供給して流路断面積を徐々に減少させてニューマヂッ
ク方式の積分動作によって空燃比制御をなず装置が本出
願人によって既に提案されている。

かかる吸気２次空気供給装置においては、酸素濃度セン
サとしていわゆる流し込みタイプのセンサが用いられる
ことがある。流し込みタイプの酸素濃度センサの出力電
圧は雰囲気がリーンになるほど降下するようになってい
る。ところで、エンジンの冷間時には酸素濃度センサ自
身も低温であるため内部抵抗が大きくセンサは不活性状
態である故にリーン雰囲気下があっても酸素濃度センサ
の出力電圧は閾値電圧以下ずなわら理論空燃化に対応す
る基準電圧以下に低下しない。酸素濃度センサの出力電
圧ＶＯ２は暖機に従ってリッチ雰囲気下であれば第１図
の実線Ａの如く降下し、リーン雰囲気下であれば第１図
の破線Ｂの如く基準電圧Ｖｒ以下に降下するのである。

よって、リーン雰囲気下において基準電圧Ｖｒより小な
る活性化判定電圧Ｖ１に達しなければ酸素濃度センサが
活性化したと言えず理論空燃比への空燃比制御を行なう
ことができない。しかしながら、エンジンの冷間時には
酸素濃度センサの出力電圧は基準電圧以上であるので空
燃比がリッチであると判別されて空気制御弁の受圧室に
第１制御圧が供給され続【）る。故に、空気制御弁は全
開となり吸気２次空気が条苗にエンジンに供給されるの
で空燃比はオーバリーン（はぼ１８）となり運転性能が
悪化してしまうのである。

そこＣ１本発明の目的は、冷機時にお【ブる運転性能の
向」二を図った吸気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次空気供給装置は冷機時には空気制
御弁の開度を中間開度に保持ぽしめるようになされてい
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２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ｄ３いては、吸入空気は大気吸入口１からエアク
リーナ２、吸気路３を介してエンジン４に供給されるＪ
：うになっている。吸気路３には絞り弁５が設置ノられ
、絞り弁５の上流には気化器のベンチュリ６が形成され
、ベンチュリ６より更に−Ｆ流にはチョーク弁７が設け
られている。絞り弁５下流の吸気路３の内壁面には負圧
検出孔８が形成され、またベンチコリ６にも負圧検出孔
９が形成されＣいる。

絞り弁５の下流、ずなわち吸気マニホールドとエアクリ
ーナ２の空気吐出口近傍とは吸気２次空気通路１１によ
って連通されるようになされている。吸気２次空気通路
１１には空気制御弁１２が設けられ、空気制御弁１２は
上記受圧字に相当する負圧Ｗ１２ａと、吸気２次空気通
路１１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１２１）に設けられ吸気
２次空気通路１１を閉塞するように弁ばね１２ｄによっ
てダイアフラム１２ｃを介して付勢されＩｃ弁体１２ｅ
とからなり、負圧室１２ａに作用する負圧の大きさに応
じて吸気２次空気通路１１の流路断面積を変化けしめ、
負圧の大きさが大になるに従って流路断面積が大きくな
るようになっている。

空気制御弁１２の負圧室１２ａには３方電磁弁１３から
圧力通路１４を介して気体圧が供給されるようになされ
ている。電磁弁１３はソレノイド１３ａと、負圧室１２
ａと圧ツノ通路１４を介して連通した弁室１３ｂと、弁
室１３ｂ内に設けられてソレノイド１３ａと磁気的に結
合した弁体１３Ｃとを備えている。弁室１３ｂは上記第
１制御圧を発生ずる負圧制御部３１と負圧通路１５を介
して連通するようになされ、また吸気２次空気通路１１
の空気制御弁１２より上流とも大気圧通路１６を介して
連通づるにうになされている。ソレノイド１３の非通電
時には負圧通路１５側が閉塞されかつ圧力通路１４と大
気圧通路１６とが弁室１３１１を介して連通し、通電時
には大気圧通路１６側が閉塞されかつ圧力通路１４と負
圧通路１５とが連通ずる。なｄ３、負圧通路１５にはＡ
リフイス１７が設りられ、また大気圧通路１６にはＡリ
フイス１９が設りられている。

ソレノイド１３ａには駆動回路２１を介して制御回路２
２が接続されている。制御回路２２にはエンジン４のり
１気路１０に設けられた酸素濃度ヒンサ２３が接続され
ている。酸素濃度センサ２３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にうになっている。

負圧制御部３１は負圧応動型の調整弁３２及び空気弁３
３から構成され、調整弁３２及び空気弁３３は負圧室３
２ａ　、３３ａと弁ｆｆ１３２１）、３３ｂと、ダイア
フラム３２ｃ、３３ｃと、弁ばね３２ｄ、３３ｄと、弁
体３２ｅ、３３ｅとから各々なる。負圧室３２ａはフィ
ルタ付の人気吸入口３４から絞り弁５の下流に至る制御
吸気路３５の途中に設りられ、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３３
ｅは制御吸気路３５を閉塞づるように弁ばね３３ｄにＪ
：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３６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３２１１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３２Ｃを介して弁体３２ｅを（＝Ｉ勢している。

なお、制御吸気路３５の負圧室３２ａの上流側にオリフ
ィス３８．３９が、下流側にＡリフイス４０が各々設【
プられ、負圧通路３６にはオリフィス４１が設（プられ
、また負圧通路３７にはオリフィス４２が設（プられて
いる。オリフィス４１より弁ｆｆ３２ｂ及び負圧室３３
ａ側の負圧通路３６と負圧通路１５とが連通している。

Ａリフイス３９はオリフィス３８Ｊ、りも人気吸入口３
４側に位置してＪ′３す、オリフィス３９を迂回覆るよ
うに補助制御吸気路４３が設りられている。補助制御吸
気路４３には電磁弁４４が設置′ｊられ、電磁弁４４の
ソレノイド４４．ａには駆動回路／４５を介して制御回
路４６が接続されている。電磁弁４４はソレノイド４４
ａへの非通電時に補助制御吸気路４３を連通せしめ、ソ
レノイド４／ｌａへの通電時に閉弁じて補助制御吸気路
４３を閉塞せしめる。

一方、エンジン４の冷却水温を検出覆るために冷ｕ１水
渇センサ４７が設（プられている。冷Ｎ１水温センサ４
７は冷Ｍ１水温に応じたレベルの出力電圧を発生し、そ
の出力電圧は制御回路４６に供給されるようになされＣ
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Ｐｓが負圧室３３ａに作用すると、その負
圧Ｐｅが弁ばね３３ｄによる付勢力より内のとき弁体３
３ｅが開弁方向に移動づる。

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３２ａの負圧Ｐ１及び弁室
３３ｂの負圧Ｐ２はオリフィス３８．３９及び電磁弁４
４とＡリフイス４０との絞り比によって定まる。

次に、負圧検出孔９から弁室３２ｂに作用する負圧Ｐｖ
と負圧Ｐ＋　どの差圧が弁ばね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の一部がオリフィス４１を通過し
た負圧Ｐ８を希″！Ｊ？　Ｌ、て負圧ｐｅとなり電磁弁
１３の作動時（こ【よ負圧室１２ａに作用する。

次いで、負圧ｐｅの低下により空気弁３３の１ｉｆ１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４１６゜ぞして、負圧ｐｅ
が再び上昇して上記と同様の動作が繰り返され、この繰
り返し動作が高速で′１１われるため負圧１）ｙとｐｅ
との圧力比が負圧Ｐ１とＰ２どの圧力比に等しくなるの
である。

よって、エンジン４の主吸気量が少な０とき（こは負圧
Ｐ１が負圧ｐｖより人であるため調整弁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
って負圧ｐｖが大きくなるため調整弁３２の開度が小さ
くなり負圧ｐｃは高くなる。負圧ｐｅは負圧室３３ａと
共に電磁弁１３の作動時に負圧室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１３の作動時（こ吸気２次
空気通路１１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１
２の開弁によって吸気２次空気通路１１を流れる２次空
気量が比例づる。故に負圧ｐｅは主吸気量に比例して２
次空気をエンジン吸気路３の絞り弁５下流に導入させる
第１制御圧となる。

次に、制御回路２２の動作を第３図の動作フロー図に従
って説明覆る。

制御回路２２はイグニッションスイッヂ（図示せず）が
オンとなって電源が供給されると、先ず、酸素濃度セン
サ２３の出力電圧レベルを読み取る（ステップ１）。酸
素温度センサ２３は流し込みタイプのセンサであり、雰
囲気がリーンになるに従って出力電圧ＶＯ２が降下づる
にうになっている。酸素温度センサ２３（の出力電圧Ｖ
Ｏ２を読み取り後、この出力電圧ＶＯ２から混合気の空
燃比を判別するくステップ２）。この判別動作において
は酸素ｍ度ロンザ２３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って空燃
比がリッ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
比をリッチ方向に制御すべくリーン信号を駆動回路２１
に供給づる（ステップ３）。一方、ＶＯ２≧Ｖ「の場合
には空燃比がリッ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２１にリッチ信号を供給する（
ステップ４）。

このように制御回路２２から駆動回路２１にリーン信号
又はリッチ信号が供給されると、駆動回路２１はリーン
信号に応じてソレノイド１３ａの非通電により電磁弁１
３を不作動状態にせしめ、またリッチ信号に応じてソレ
ノイド１３ａへの通電により電磁弁１３を作動状態にせ
しめる。

今、制御回路２２の出力がリーン信号力日らリッチ信号
に反転したとづると、電磁弁１３は作動状態となり、大
気圧通路１６側を閉塞して圧力通路１４ど負圧通路１５
とを連通せしめる。そうづると、負圧制御部３１から負
圧ｐｅがＡリフイス１７を介して負圧室１２ａに供給さ
れる故に負圧室１２ａ内の負圧は徐々に負圧ｐｅに近つ
ぎ、空気制御弁１２の開度づ−なわち吸気２次空気通路
１１の流路断面積が徐々に増大して２次空気量が増大す
る。

負圧室１２ａ内の負１［が負圧１）　ｅと等しくなると
吸気２次空気通路１１を流れる２次空気量が主吸気量に
比例し、エンジン４に主吸気量に比例した量の２次空気
が供給される。

次に、制御回路２２の出力がリッチ信号からリーン信号
に反転すると、電磁弁１３は不作動状態となり、負圧通
路１５側を閉塞して圧力通路１４と大気圧通路１６とを
連通せしめる。そうすると、大気圧がオリフィス１９を
介して負圧室１２ａに供給される故に負圧室１２ａの負
圧は徐々に大気圧に近づき吸気２次空気通路１１の流路
断面積が徐々に減少し２次空気量も減少する。負圧室１
２ａ内の圧力が大気圧とほぼ等しくなると空気制御弁１
２は閉弁して吸気２次空気通路１１を閉塞せしめる故１
に２次空気のエンジン４への供給が停止づる。

よって、空燃比を理論空燃比に制御する場合、第４図（
ａ）に示りようにリッチ信号とリーン信号とが交互に連
通して発生づるため空気制御弁１２の開度は第４回出）
に示すようにリッチ信号発生時には増大しリーン信号発
生時には減少づる。故に、吸気２次空気通路１１の流路
断面積及び２次空気１１も同様に変化りるので空燃比制
御中心値が理論空燃比となるのである。

次に、本発明による吸気２次空気供給装置においＣ、エ
ンジン４の冷間時における動作を説明づ−る。

エンジン４の冷間時には酸素濃度レンリ−２３が不活性
状態である故に酸素濃度センサ２３の出力電圧ＶＯ２は
基準電圧Ｖｒより人である。にって、制御回路２２がリ
ッチ１５号を発生し続（プるため空気制御弁１２の負圧
室１２ａに負圧制御部３１から負圧Ｐｅが負圧通路１５
、電磁弁１３及び圧ツノ通路１４を介して供給される。

一方、エンジン４の冷間時には冷却水温センサ４７の出
力電圧ＶｔＷが所定電圧Ｖ１以下となる。

制御回路４６はこの出力電圧Ｖｔｗが所定電圧■１以下
に低下しているときには閉弁信号を駆動回路４５に供給
し、この閉弁信号に応じて駆動回路４５からソレノイド
４４ａに重用が供給されることにより電磁弁４４が閉弁
する。電磁弁４４の閉弁によって補助制御吸気路４３が
閉塞されて制御吸気路３５の流路断面積が減少づるため
電磁弁４４の開弁時に比して空気量の割合が減少し空気
弁３２の開度が増加するので負圧ＰＢの負圧通路３７へ
のリーク最も増加する故に負圧ｐｅは減少して空気制御
弁１２を中間開度にせしめる大きさとなる。

よって、エンジン４の冷間時には吸気２次空気量が制限
されるので空燃比を気化器のベース空燃比（１３）に近
づ【プることができるのである。

このように、本発明の吸気２次空気供給装置にＪ５いて
は、エンジンの冷間時には空気制御弁の開度を中間開度
に保持せしめるようになされているため空燃比のオーバ
リーンを回避づ−ることができる故に運転性能の向上を
図ることができるのである。

まｌ〔、第２図に示した本発明による吸気２次空気供給
装冒においＣは、空気制御弁を中間開度に保持させるた
めに受圧室に供給する負圧の大きさが吸気量に応じて変
化する故に中間開度の変化によって中間開度にＪ３（プ
る２次空気量も吸気用に比例しで変化さけることができ
るという利点もある。

なお、本発明の吸気２次空気供給装置においては、エン
ジン冷間時を上記実施例の如くエンジン冷ｕ＋水温から
判断することに限らず吸気温度、酸素濃度センサの不活
性状態、エンジン始動後の経過時間又は触媒温度等から
判断しても良いのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は流し込みタイプの酸素濃度センサの暖機時の出
力電圧特性を示す図、第２図は本発明の実施例を示す構
成図、第３図は第２図の装置中の制御回路の動作を示す
フロー図、第４図は第２図の装置中の空気制御弁の開度
変化を示づ図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・吸気路　　　５・・・・・・絞り弁６・
・・・・・ベンチュリ ８．９・・・・・・負圧検出孔 １０・・・・・・排気路 １１・・・・・・吸気２次空気通路 １２・・・・・・空気制御弁 １３．４／ｌ・・・・・・電磁弁 １４・・・・・・圧力通路 １５．３６．３７・・・・・・負圧通路１６・・・・・
・大気圧通路 １７．１９．３８ないし４２・・・・・・オリフィス２
３・・・・・・酸素温度センサ ３１・・・・・・負圧制御部 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤村元彦 Ｏ２ Ｖ＋ Ｖ＋ 第３図 第１図 ■ ＼ Ｂ　　　−−−−−−−一 時間 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　内燃エンジンの絞り弁下流に連通づる吸気２次
   空気通路に設りられ受圧室内の気体圧の大きさに応じて
   前記吸気２次空気通路の流路断面積を変化せしめる空気
   制御弁と、エンジンの排気の組成がら空燃比を判定して
   空燃比信号を発生ずる判定手段と、前記空燃比信号の内
   容に応じて前記空気制御弁の開度を制御する制御手段と
   を含み、前記エンジンの冷間時には前記空気制御弁の開
   度を中間開度に保持せしめるようになされていることを
   特徴とする吸気２次空気供給装置。 く２）　前記判定手段はυ１気系に設（プられた流し込
   みタイプの酸素温度センサを有し、該酸素濃度臼ンザの
   出力電圧レベルがら空燃比を判定するように、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空気制御弁を開弁せしめる
   ための第１制御圧を発生づる第１制御圧発生源と、前記
   空気制御弁を閉弁せしめるための第２制御圧を発生する
   第２制御圧発生源と、前記空燃比信号の内容に応じて前
   記第１又は第２制御圧のいずれか一方を前記受圧室に供
   給する連通手段とからなり、前記冷間時の前記第１制御
   圧は前記エンジンの暖機後に比して総合的に減少するよ
   うになされていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の吸気２次空気供給装置。 （４）　前記第１制御圧発生源はエンジン吸気路の絞り
   弁近傍又は絞り弁下流Ｊ二り延出した第１負圧通路ど、
   前記絞り弁上流のベンヂュリ内部から延出した第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１負圧室が前記制御吸気路の途中に設りられ第
   １弁掌が前記第２負圧通路に連通され前記第１負圧室と
   前記第１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
   連通され第２弁室が前記第１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２負圧室と前記第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、前記第２負圧室に作用
   する負圧を前記第１制御圧として出力しかつ前記冷間時
   に前記第１負正室より上流の制御吸気路の流路断面積を
   減少せしめ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３項記載の吸気２次空気供給装置。 （５）　前記冷間時はエンジン冷却水温、吸気温、前記
   酸素濃度センサの不活性状態、エンジン始動後の経過時
   間及び排気系に設（プられた触媒の温度の少なくとも１
   つに基づいて検出され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。