JPS6053654A - 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、吸気混合気の空燃比が理論空燃比（例
えば、１４．７：１）とき三元触媒がもつとも有効に作
用することがら空燃比を調整すべく排ガスの濃度及びエ
ンジン運転状態に応じて理論空燃比付近にフィードバッ
ク制御することが行なわれている。この空燃比制御を気
化器絞り弁下流に連通ずる吸気２次空気通路を設りてそ
の２次空気量を制御することにより行うフィードバック
制御用吸気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ｍ度センサの出力信号
から実際の空燃比がすッチかリーンかが判別され、空燃
比がリッ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、空燃比がり
一部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って空燃比が比例
（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気制御弁制御
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
次空気量の差によって理論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ザージンク現象が
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
った。

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−Ｃ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。

本発明の吸気２次空気供給装置においては、内燃エンジ
ンの排気ＳＵがら空燃比を判定して該判定結果を表わす
空燃比信号を発生する判定手段と、気化器絞り弁に連通
する第１及び第２吸気２次空気通路と、第１吸気２次空
気通路に設（プられた第１受圧室の圧力に応じて第１吸
気２次空気通路の流路断面積を変化片しめる第１空気制
御弁と、第２吸気２次空気通路←二設けられて空燃比信
号の内容に応じて第２吸気２次空気通路を開閉り−る開
閉弁と、第２吸気２次空気通路に設りられて絞り弁下流
に連通した第２受圧室の圧力に応じて第２吸気２次空気
通路の流路断面積を変化せしめる第２空気制御弁と、空
燃比信号の内容に応じて各流路断面積が徐々に増大又は
減少するように第１受圧室に制御圧を供給する圧力供給
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りる。

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
装置においては、吸入空気が大気吸入口１からエアクリ
ーナ２、気化器３を介してエンジン４に供給される。気
化器３には絞り弁５が設けられ、絞り弁５の上流にはベ
ンチュリ６が形成され、ベンチュリ６より更に上流には
チョーク弁７が設けられている。絞り弁５近傍には負圧
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。

また絞り弁５の下流、すなわち吸気マニホールド９とエ
アフィルタ２の空気吐出口近傍とは吸気２次空気通路１
１によって連通される。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、１
１ｂが並設されている。空気制御通路１１ａには負圧応
動型の第１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１
２ｂと、負圧室１２ａの一部を形成するダイアフラム１
’２ｃ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によってダイアフラム１２０を介し
て付勢されたテーパ状の弁体１２８からなり、負圧室１
２ａに作用する負圧の大きさに応じて空気制御通路１１
ａの流路断面積を変化せしめ負圧の大きさが大になるに
従って流路断面積が大きくなる。

第１空気制御弁１２の負圧室１２ａには吸気マニホール
ド９内と負圧供給路１７を介して連通ずる。負圧供給路
１７には電磁弁１８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１８１〕内に設りられてソレノイド１８ａと磁気
的に結合した弁体１８ｃとを備えている。弁室１８ｂは
大気圧供給路１９を介して大気と連通し、ソレノイド１
８ａの非通電時には負圧供給路１７が閉塞されると共に
負圧室１２ａ側の負圧供給路１７と大気圧供給路１９と
が弁室１８１）を介して連通される。電磁弁１８より負
圧室１２ａ側の負圧供給路１７にはサージタンク２０が
設けられ、また電磁弁１８より絞り弁５下流側の負圧供
給路１７には一定負圧制御弁２１、ストレージタンク２
２及び逆止弁２３が順に設けられている。一定角圧制御
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
れるためのものであり、−逆止弁２３は絞り弁５下流へ
の気体流のみを通過させる。なお、電磁弁１８を挾んで
両側の負圧供給路１７にはオリフィス２４．２５が各々
設けられ、また大気供給路１９にはオリフィス２６が設
けられている。

一方、空気制御通路１１ｂには負圧応動型の第２空気制
御弁１３が設（プられている。第２空気制御弁１３は第
２受圧室をなす口圧室１３ａと、空気制御通路１１ｂの
一部をなづ゛弁室１３ｂと、負圧室１３ａの一部を形成
するダイアフラム１３Ｃと、負圧室１３ａ内に設【プら
れた弁ばね１３ｄと、弁室１３ｂ内に設けられ空気制御
通路１１ｂを開口するように弁ばね１３ｄによってダイ
アフラム１３ｃを介して付勢されたテーパ状の弁体１３
ｅと、弁室１３ｂ内に設けられ弁体１３ｅと共に空気制
御通路１１ｂの流路断面積を定める弁座１３［とからな
る。負圧室１３ａは吸気マニホールド９内と負圧供給路
２７を介して連通しており、負圧室１３ａに供給される
負圧の大きさに応じて空気制御通路１１ｂの流路断面積
が変化し、供給負圧の大きさが大になるに従って流路断
面積が小さくなる。第２空気制御弁１３を迂回するよう
にオリフィス１４を有する空気補正通路１５が設けられ
ており、オリフィス１４はアイドル補正用である。また
第２空気制御弁１３より下流の空気制御通路１１ｂには
電磁弁１６が設けられている。電磁弁１６はソレノイド
１６ａと、空気制御通路１１ｂの一部をなす弁室１６ｂ
と、弁室１６ｂ内に設けられソレノイド１６ａと磁気的
に結合した弁体１６ｃとからなり、ソレノイド１６の非
通電時に空気制御通路１１ｂを閉塞する。

ソレノイド１６ａ、１８ａには駆動回路３２或いは３１
を介して制御回路３３が接続されている。

制御回路３３には排気マニホールド３４に設けられた酸
素濃度センサ３５が接続されている。酸素濃度センサ３
５は排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力電圧ＶＯ
２を発生し、酸素濃度がリッチに表るに従って出力電圧
ＶＯ２が上昇する。

制御回路３３には伯に吸気温センサ３６及び負圧スイッ
チ３７が接続されている。吸気温センサ３６はエアクリ
ーナ２近傍に設【ブられ吸気温度が所定温度ｔ１以上に
なると内蔵のバイメタルスイッチがオンとなり電圧ＶＨ
の高レベル信号を発生ずる。負圧スイッチ３７はエンジ
ン負荷を検出すべく設【）られ受圧室３７ａの負圧の大
きさが所定圧力以下にあるときオンとなり電圧Ｖ＋−＋
の高レベル信号を発生する。受圧室３７ａは負圧検出孔
８と負圧供給路３８を介して連通しており、負圧ＰＣが
受圧室３７ａに供給される。

制御回路３３は第２図に示すように酸素濃度センサ３５
の出力電圧ＶＯ２を理論空燃比に対応する所定電圧ｖ１
と比較する比較器４１と、負圧スイッチ３７の出力端に
接続されたインバータ４２と、比較器４１、インバータ
４２及び吸気温センサ３６の各出力レベルの論理積を採
るＡＮＤ回路４３とからなり、ＡＮＤ回路４３の出力信
号が駆　１動回路３１．３２に供給される。

次に、かかる構成の本発明の吸気２次空気供給装置の動
作を説明する。

先ず、制御回路３３にａ３いては、酸素濃度センサ３５
の出力電圧ＶＯ２が所定電圧Ｖ＋Ｊ：り犬（Ｖｏ　２≧
Ｖ＋　）となる場合には空燃比がリッチであり、比較器
４１の出力レベルは高レベルとなる。出力電圧ＶＯ２が
所定電圧ｖ１より小（Ｖ。

２＜Ｖｌ＞となる場合には空燃比がリーンであり、比較
器４１の出力は低レベルとなる。ここで、ＡＮＤ回路４
３の比較器４１がらの入力以外の２人力レベルが共に高
レベルであるとでる。ターなわら、吸気温度が所定温度
（１以上にあり吸気温度センサ３４の出力が高レベルに
なっており、負圧スイッチ３７への供給負圧Ｐｃの大き
さが所定圧ツノ以上にあり、負圧スイッチ３７がオフで
あるためインバータ４２の出力レベルが高レベルになっ
た場合である。この場合、ＡＮＤ回路４３の出力レベル
は比較器４１の出力レベル変化に等しくなり、酸素濃度
センソー３５の出力レベルがら空燃比がすッヂであると
判断されたときにはＡＮＤ回路７！１３の出力レベルが
高レベルとなり、その高レベルがリッチ信号として駆動
回路３１．３２に供給される。また空燃比がリーンであ
ると判断されたときにはＡＮＤ回路４３の出力レベルが
低レベルとなり、その低レベルがリーン信号として駆動
回路３１．３２に供給される。

駆動回路３１．３２はリーン信号に応じてソレノイド１
６８．１８ａの非通電により電磁弁１６゜１８を不作動
状態にし、リッチ信号に応じてソレノイド１６ａ、１８
ａへの通電により電磁弁１６゜１８を作動状態にする。

先ず電磁弁１６．１８の不作動状態には電磁弁１６によ
って空気制御通路１１ｂ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空１２ａ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１２ａ内の負圧は徐々に低下し第１空気制御弁
１２の弁体１２ｅが閉弁方向に移動するため空気制御通
路１１ａも閉塞される。空気制御通路１１８．１１ｂの
閉塞時には吸気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ッチ方向に
制御される。

次に、電磁弁１６；１８が不作動状態から作動状態にな
ると、電磁弁１６が直らに開弁じ、第２空気制御弁１３
の開度に応じた量の２次空気が空気制御通路１１ｂを流
れ始める。第２空気制御弁１３の負圧室１３ａにはエン
ジン負荷に変じで変化する吸気マニホールド９内負圧が
作用しているので第２空気制御弁１３の開度はエンジン
負荷に応じて変化し、エンジン負荷が大なるほど負圧の
大きさが減少づ゛るため開度が増大する。また電磁弁１
８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１２ａに負圧ｐ
ｒが供給されることになる。故に、負圧空１２ａ内の圧
ノＪは徐々に負圧Ｐｒに近づくため第１空気制御弁１２
の開度は徐々に増大し、空気制御通路１１ａを流れる２
次空気量も徐々に増大する。よって、空気制御通路１１
８．１１ｂを各々流れる２次空気を加算した量の２次空
気が吸気２次空気通路１１を介しノてエンジン４に供給
される。なお、負圧室１２ａへの負圧ｐｒ供給直前の負
圧室１２ａ内の圧力がほぼ大気圧に等しい場合、負圧Ｐ
ｒの供給によって第１空気制御弁１２が開弁じて空気制
御通路１１ａに２次空気が流れ始め、その後、上記の如
く２次空気量が徐々に増大する。次いで、電磁弁１６．
１８が作動状態から不作動状態になると、電磁弁１６の
閉弁によって直ちに空気制御通路１１ｂ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ｌしめ
ると共に負圧室１２ａ側の負圧供給路１７と大気圧供給
路１９とを連通せしめる。故に、口圧室１２ａには大気
圧が供給されることになり、負圧室１２ａ内の圧力は徐
々に大気圧に近づくため第１空気制御弁１２の開度が徐
々に減少し、空気制御通路１１ａの流路断面積が徐々に
減少して２次空気量も減少する。よって、空気制御通路
１１ｂが閉塞されても２次空気は空気制御通路１１ａに
よって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。

従って、空燃比を理論空燃比にフィードバック制卸する
場合、リッ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次空気量が第
３図（ａ）に示すようにリッ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（１）制御が
行なわれる。空気制御通路１１ｂにおいては２次空気が
第３図（ｂ）に示すように断続的に流れかつその２次空
気量はエンジン負荷に応じて変化するのである。よって
、吸気２次空気通路１１を流れる２次空気量は第３図（
Ｃ）に示すように空気制御通路ｊ’１　ａ　、　１’１
　ｂを流れる２次空気量を加算したｍとなる。ただし、
エンジンの運転状態に応じてリーン信号及びリッチ信号
の各発生周期が異なるので２次空気ｍの変化も異なる。

例えばクルーズ運転状態にＪ′３いて【よ、リーン信号
とリッヂ信号とが交互に急速に発生し、空気制御通路１
１ａを流れる２次空気量はほぼ一定となり、主に空気制
御通路１１ｂを断続的に流れる２次空気量によって空燃
比が理論空燃比付近に制御される。また加速運転状態に
おいては、主に空気制御通路１１ａを流れて増大する２
次空気量によって空燃比が理論空燃比に制御される。

次に、吸気温度が所定湿度１１以下に場合には吸気温セ
ンサ３６の出力レベルが低レベルとなるため酸素濃度セ
ンナ３５の出力レベル変化に拘らずＡＮＤ回路４３の出
力レベルが低レベルとなる。

また低速運転時、アイドル運転時等のエンジン低負荷時
の場合には絞り弁５がほぼ閉弁するので負圧ｐｃの大き
さが所定圧力以下となる。故に、負圧スイッチ３７がオ
ンとなり、インバータ４２の出力レベルが低レベルとな
るため、この場合もＡＮＤ回路４３の出力レベルが低レ
ベルとなる。よって、空燃比がリッチであってもリーン
信号が駆動回路３１．３２に供給されて空燃比の制御状
態はフィードバック制御からオープンループ制御に移行
する。オープンループ制御・においては電磁弁１６．１
８が共に不作動状態となり吸気２次空気通路１１が閉塞
されているので空燃比は理論空燃比よりリッチ側に割り
Ｉされる。

このように、本発明の吸気２次空気供給装置においては
、絞り弁下流に連通ずる２つの吸気２次空気通路が設（
プられて一方の吸気２次空気通路を流れる２次空気量が
空燃比信号の内容に応じて徐々に増大又は減少されて積
分制御され、また空燃比信号の内容に応じて開閉弁によ
って２次空気が断続的に他方の吸気２次空気通路を流れ
その２次空気量が吸気マニホールド内角圧の大きさに応
じて変化する。故に、一方の吸気２次空気通路を流れる
２次空気の積分制御量を大きくしかつ他方の吸気２次空
気通路を断続的に流れる２次空気の制御量を小さくすれ
ば、開閉弁による空燃比の変動幅を減少さぜることがで
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。よって、ザージング現象を防止することが
でき、またエミッショ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１＝め発進時のリッチ信
号の発生と共に即座に第１空気制御弁の負圧室に一定負
圧が作用する。よって、発進時のリーン方向の空燃比制
御指令に対Ｊ−る応答性が向上し空燃比が理論空燃比に
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、Ｉ・Ｃ）を低減さ才ることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示′１Ｊ−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ｆａ）ないい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・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・気化器　５・・・・・・絞り弁６・・・
・・・ベンチュリ ７・・・・・・チョーク弁 ９・・・・・・吸気マニホールド １１・・・・・・吸気２次空気通路 １２．１３・・・・・・吸気２次空気制御弁１６．１８
・・・・・・電磁弁 ２１・・・・・・一定負圧制御弁 ３４・・・・・・排気マニホールド ３５・・・・・・酸素ｍ度センサ ３６・・・・・・吸気温センサ ３７・・・・・・負圧スイッチ ３８・・・・・・三元触媒 出願人　本Ｈ］技研工業株式会社 代理人　弁理士　藤村元彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンの排気の濃度がら空燃比を判定して該判定
   結果を表わす空燃比信号を発生する判定手段と、気化器
   絞り弁下流に連通ずる第１及び第２吸気２次空気通路と
   、前記第１吸気２次空気通路に設（プられて第１受圧室
   の圧力に応じて前記第１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、前記第２吸気２次空
   気通路に設けられて前記空燃比信号の内容に応じて前記
   第２吸気２次空気通路を開閉する開閉弁と、前記第２吸
   気２次空気通路に設けられて前記絞り弁下流に連通した
   第２受圧至の圧力に応じて前記第２吸気２次空気通路の
   流路断面積を変化せしめる第２空気制御弁と、前記空燃
   比信号の内容に応じて前記各流路断面積が徐々に増大又
   は減少するように前記第１受圧室に制御圧を供給する圧
   力供給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。