JPS6120270Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は排ガス再燃焼装置付エンジンに係るも
のである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an engine equipped with an exhaust gas reburning device.

エンジンにおける排気公害対策の進め方を大別
すると、燃料と空気との混合比率を理論混合比
（理論空燃比）より大としたリーンバーン方式と
逆にこれを理論空燃比より小としたリツチバーン
方式との２種に分けることができる。 The methods of taking measures against exhaust pollution in engines can be roughly divided into lean-burn methods, in which the mixture ratio of fuel and air is greater than the stoichiometric mixture ratio (stoichiometric air-fuel ratio), and rich-burn methods, in which the mixture ratio of fuel and air is lower than the stoichiometric air-fuel ratio. It can be divided into two types.

前者は燃焼温度を抑えることによつてNOXの
排出を低減し、後者は余剰の酸素をなくすことに
よつてこれを低減せんとするもので、後者に比し
前者はCO、HC等の未燃焼成分の排出が少ないと
云う特徴はあるが、いずれにせよサーマルリアク
ター等の如き排ガス再燃焼装置によつてこれを浄
化する必要がある。 The former aims to reduce NOX emissions by suppressing the combustion temperature, and the latter aims to reduce this by eliminating excess oxygen. Although it has the characteristic of emitting fewer components, in any case it is necessary to purify it using an exhaust gas re-combustion device such as a thermal reactor.

所で、リツチバーン方式によれば酸欠状態で燃
焼が進行するのであるから排出されたCO、HC等
の再燃焼浄化のためには２次空気を供給してやら
ねばならず、また燃費的にも不利であるから、リ
ーンバーン方式の方が得策であると言える。しか
しながら、リーンバーン方式では、本質的に
CO、HC等の排出が少ないため、それらの再燃焼
による発熱作用を多く期待することができない
故、再燃焼装置をCO、HC等の再燃焼浄化のため
に必要十分なる温度に保持することが極めて重大
な問題となつて来る。 By the way, according to the rich burn method, combustion proceeds in an oxygen-deficient state, so secondary air must be supplied to purify the emitted CO, HC, etc. by reburning, and it is also disadvantageous in terms of fuel efficiency. Therefore, it can be said that the lean burn method is better. However, the lean burn method essentially
Since the emissions of CO, HC, etc. are small, we cannot expect much exothermic effect from their re-combustion, so it is difficult to maintain the re-combustion device at a temperature necessary and sufficient for re-combustion purification of CO, HC, etc. This is becoming an extremely serious problem.

殊に、エンジンがアイドリング状態あるいは減
速状態にある様な場合には、燃料を絞つているた
め排ガスそのものの温度が低くなつて再燃焼装置
を冷やしてしまうことになり、その後に流入して
来るCO、HC等を再燃焼浄化することができなく
なつてしまうことがある。 In particular, when the engine is idling or decelerating, the exhaust gas itself cools down due to the fuel being throttled down, cooling the afterburner, and the CO that subsequently flows in. , it may become impossible to re-burn and purify HC, etc.

このような問題を解決する方法として例えば特
開昭50−74032号公報に記載された発明のよう
に、多気筒内燃機関の各気筒へ薄混合気を供給す
る燃料供給手段と、機関の負荷状態を検出する検
出手段と、この検出された負荷状態に応じて約半
数の気筒へ燃料を追補する燃料追補手段を備え、
機関の負荷が低下するほど追補燃料を増加させる
ことにより、排気の未燃成分含有率を二次燃焼可
能な領域に保持するようにしたものがある。 As a method to solve such problems, for example, as in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-74032, a fuel supply means for supplying a lean mixture to each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, and a method for supplying a lean mixture to each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, and a method for supplying a lean mixture to each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, and and a fuel supplementary means for supplementing fuel to about half of the cylinders according to the detected load condition,
Some engines are designed to maintain the content of unburned components in the exhaust gas in a range where secondary combustion is possible by increasing supplementary fuel as the engine load decreases.

そして前記公報には実施例として(i)リアクタ付
４気筒内燃機関のNo.１，４気筒の吸入ポートに燃
料噴射弁を設け、これを負荷信号又はこれを代表
する信号に基づき関数発生器より発する関数信号
に応じてパルス発信器から出力するパルス信号に
よつて燃料を追補するもの、(ii)リアクタ付６気筒
内燃機関の各気筒に電磁式燃料噴射弁を設け、No.
１，２，３とNo.４，５，６の各群を前記関数発生
器からの関数信号に応じて作動する噴射燃料制御
装置によりパルス変換器を介して制御するように
したもの、(iii)リアクタ付６気筒内燃機関のNo.１，
２，３と４，５，６の各群の吸気マニホールド毎
に気化器を備え該気化器には第２のエアブリード
又はメインジエツトのバイパス路に電磁弁を設け
てこれを前記関数発生器により制御するもの等が
挙げられており、これらによつて機関の低負荷時
におけるほど燃料混合気を濃化してCO含有率を
上げ、リアクタにおける二次燃焼反応を起こし易
くしてCO、HCの浄化を行わせようとしている。 In the above publication, as an example, (i) a fuel injection valve is provided at the intake port of the No. 1 and 4 cylinders of a 4-cylinder internal combustion engine with a reactor, and this is injected by a function generator based on a load signal or a signal representing this. (ii) An electromagnetic fuel injection valve is installed in each cylinder of a six-cylinder internal combustion engine with a reactor, and No.
Each group of No. 1, 2, 3 and No. 4, 5, 6 is controlled via a pulse converter by an injection fuel control device that operates according to a function signal from the function generator, (iii ) No.1 6-cylinder internal combustion engine with reactor,
A carburetor is provided for each intake manifold of groups 2, 3, 4, 5, and 6, and the carburetor is provided with a solenoid valve in a second air bleed or a bypass path of the main jet, and this is controlled by the function generator. These methods enrich the fuel mixture and increase the CO content when the engine is under low load, making it easier for secondary combustion reactions to occur in the reactor and purifying CO and HC. I'm trying to get it done.

しかしながら前公報記載の発明では、低速時に
特定気筒又は群毎に燃料噴射弁又は気化器より燃
料を供給して濃混合気とするので、リアクタの温
度低下と再燃焼浄化に必要な温度保持は成される
が、(a)低負荷時には通常の浄化燃料の供給に加え
て燃料噴射弁又は気化器より再燃焼に必要な燃料
を機関に供給するので、燃料消費が大となる、(b)
気化器を用いるものでは上記(iii)にあげた実施例の
如く、いくつかの吸気マニホールド毎に高価な気
化器を設置する必要があるのでコスト高となるほ
か、気化器毎及び気化器間の制御、調整を必要と
するので構造複雑となり、また気化器のエアブリ
ードに電磁弁を設け或いはメインジエツトにバイ
パス路を形成してここに電磁弁を設けるので、既
設の気化器に取り付けることができず、予めこの
ような気化器を製作する必要がありこれもコスト
高をもたらすなどの欠点がある。 However, in the invention described in the previous publication, fuel is supplied from the fuel injector or vaporizer to each specific cylinder or group at low speeds to create a rich mixture, so it is not possible to lower the temperature of the reactor and maintain the temperature necessary for reburning purification. However, (a) at low loads, in addition to the normal supply of purified fuel, fuel necessary for re-combustion is supplied to the engine from the fuel injection valve or carburetor, resulting in high fuel consumption; (b)
For those that use a carburetor, as in the example mentioned in (iii) above, it is necessary to install an expensive carburetor for each intake manifold, which increases the cost. The structure is complicated because it requires control and adjustment, and because a solenoid valve is installed on the air bleed of the carburetor or a bypass path is formed in the main jet and a solenoid valve is installed there, it cannot be installed on an existing carburetor. However, it is necessary to manufacture such a vaporizer in advance, which also has disadvantages such as high cost.

本考案はこれらの点に鑑み案出されたものであ
つて、上記リーンバーン方式によるエンジンのア
イドリング時あるいは減速時において、特定の気
筒に対して空気量を減少させてリツチバーン方式
をとらせ、CO、HC等の排出を促がしてその再燃
焼による発熱により上記温度の確保を図り、常に
清浄な排ガスが得られしかも燃料消費少ないエン
ジンを比較的構造簡単で安価に提供せんとする。 The present invention was devised in view of these points, and it reduces the amount of air in a specific cylinder to use the rich burn method when the engine is idling or decelerating due to the lean burn method described above. To provide an engine with a relatively simple structure and low cost that can always produce clean exhaust gas and consume less fuel by promoting the discharge of HC, HC, etc. and securing the above temperature by heat generation from re-combustion.

前記目的を達成するため本考案はエアクリーナ
より気化器をバイパスし、各分岐管により一部気
筒と他気筒に接続する空気管にスロツトル弁と連
動する調整弁を設け、前記分岐管の一方にアイド
リング又は減速状態を検出する手段の信号により
閉塞される制御弁を設け、前記状態時、前記制御
弁を設けない分岐管に接続した気筒では理論空燃
比より大きい値を保持したまま、前記制御弁を設
けた分岐管に接続した気筒では理論空燃比より小
なる値をとるようにしてなることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention bypasses the carburetor from the air cleaner, and installs a regulating valve in conjunction with a throttle valve in the air pipe connected to some cylinders and other cylinders by each branch pipe, and provides an idling valve in one of the branch pipes. Alternatively, a control valve is provided that is closed by a signal from a means for detecting a deceleration state, and in the above state, the control valve is closed while maintaining a value larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the cylinder connected to the branch pipe where the control valve is not provided. The gist is that the air-fuel ratio in the cylinder connected to the provided branch pipe is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.

以下図示せる本考案の一実施例について詳説す
るに、１はリーンバーン方式をとる多気筒エンジ
ン、２は燃焼室（気筒）、３は吸気弁、４は排気
弁である。該燃焼室２には吸気弁３、吸気ポート
５、吸気管６等を介して気化器７より混合気が供
給されるようになつており、また該燃焼室２から
の排ガスは排気弁４及び排気ポート８を介してサ
ーマルリアクターの如き排ガス再燃焼装置９に至
り、そこで再燃焼浄化されるようになつている。
尚、１０はエアクリーナー、１１はポートライナ
ー、１２は排気管である。 An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described in detail below. Reference numeral 1 indicates a multi-cylinder engine employing a lean burn system, 2 a combustion chamber (cylinder), 3 an intake valve, and 4 an exhaust valve. A mixture is supplied to the combustion chamber 2 from a carburetor 7 via an intake valve 3, an intake port 5, an intake pipe 6, etc., and exhaust gas from the combustion chamber 2 is supplied to an exhaust valve 4 and an intake pipe 6. The exhaust gas flows through an exhaust port 8 to an exhaust gas re-combustion device 9 such as a thermal reactor, where it is re-combusted and purified.
Note that 10 is an air cleaner, 11 is a port liner, and 12 is an exhaust pipe.

そして該エンジン１には、気化器７で生成され
る混合気を希釈して前記リーンバーン方式をなさ
しめるために、気化器７をバイパスしてエアクリ
ーナー１０と吸気管６とを連絡する空気管１３が
配設されており、該管１３中には気化器７のスロ
ツトル弁１４と連動する調整弁１５を設けて、エ
ンジンの運転状況に応じて適切に、しかも燃焼室
２に供給される混合気の濃度が常時理論空燃比よ
り薄くなるよう空気量が調整されている。このよ
うに、該エンジン１に於てはリーンバーン方式を
とるため、排ガスに２次空気の供給を成さずと
も、再燃焼浄化装置を適切に保温しておくことに
よりCO、HC等を再燃焼浄化することができるの
である。また、図示実施例は４気筒エンジンの例
であるが、気筒着火順序がNo.（＃）１、No.（＃）
３、No.（＃）４、No.（＃）２となる場合にはその
奇数番目の気筒となる＃１、＃４気筒に連なる吸
気管６と偶数番目の気筒となる＃２、＃３気筒に
連なる吸気管６′とが独立させてあつて（４気筒
の例）、前記空気管１３も下方において分岐管１
６，１７により夫々吸気管６，６′に連なつてい
る。この一方の分岐管１７中には制御弁１８が特
に設けてあり、通常は開放するも、エンジン１が
アイドリングあるいは減速状態にあるときはこれ
をスイツチ１９にて検出し、一方の分岐管１７を
閉塞して吸気管６′に対する空気の供給を停止す
ることができるようになつている。 The engine 1 includes an air pipe that bypasses the carburetor 7 and connects the air cleaner 10 and the intake pipe 6 in order to dilute the air-fuel mixture generated in the carburetor 7 and perform the lean burn method. 13 is disposed in the pipe 13, and a regulating valve 15 which is interlocked with the throttle valve 14 of the carburetor 7 is provided in the pipe 13 so that the mixture can be appropriately supplied to the combustion chamber 2 according to the operating conditions of the engine. The amount of air is adjusted so that the concentration of air is always thinner than the stoichiometric air-fuel ratio. In this way, since the engine 1 uses a lean burn system, CO, HC, etc. can be regenerated by keeping the afterburning purification device appropriately warm, even without supplying secondary air to the exhaust gas. It can be purified by combustion. Furthermore, although the illustrated embodiment is an example of a four-cylinder engine, the cylinder ignition order is No. (#) 1, No. (#)
3. In the case of No. (#) 4, No. (#) 2, the intake pipes 6 are connected to the #1 and #4 cylinders which are the odd numbered cylinders, and #2 and #3 which are the even numbered cylinders. The intake pipes 6' connected to the cylinders are separate (in the case of a four-cylinder engine), and the air pipes 13 are also connected to the branch pipes 1 at the bottom.
6 and 17 are connected to intake pipes 6 and 6', respectively. A control valve 18 is especially provided in this one branch pipe 17, and although it is normally open, when the engine 1 is idling or decelerating, this is detected by a switch 19, and the one branch pipe 17 is opened. It can be closed to stop the supply of air to the intake pipe 6'.

尚、２０はバツテリで、上記制御弁１８はスイ
ツチ１９がONしたとき電磁的に作動する。 Note that 20 is a battery, and the control valve 18 is electromagnetically operated when the switch 19 is turned on.

以上の如き構成の本考案エンジンにあつては、
一定回転以上の通常の運転状態では、気化器にて
生成された混合気が空気管１３を介して調整弁１
５により調整されて供給される空気によつて運転
状態に応じ希釈され、リーンバーン方式をとつて
いる。従つて、燃焼温度を抑えてNOXの排出の
低減が図られ、且つ排ガス中のCO、HC等の未燃
焼成分は必要十分なる温度に保持されている再燃
焼装置９において再燃焼浄化される。 In the engine of the present invention having the above configuration,
In normal operating conditions above a certain rotation, the air-fuel mixture generated in the carburetor is passed through the air pipe 13 to the regulating valve 1.
The air is diluted according to the operating conditions by the air adjusted and supplied by No. 5, and a lean burn system is adopted. Therefore, the combustion temperature is suppressed to reduce NOX emissions, and unburned components such as CO and HC in the exhaust gas are reburned and purified in the reburning device 9, which is maintained at a necessary and sufficient temperature.

この状態からエンジン１が減速あるいはアイド
リングに移ると、この状態をスイツチ１９が検出
し、制御弁１８をもつて一方の分岐管１７を閉塞
することになる。 When the engine 1 shifts from this state to deceleration or idling, the switch 19 detects this state and uses the control valve 18 to close one branch pipe 17.

すると、＃１、＃４気筒に連なる吸気管６には
依然として空気管１３からの空気が供給されてい
る故、リーンバーン方式がとられていて、NOX
の発生が抑えられているが、一方上述のようにし
て制御弁１８の作動により吸気管１３からの空気
の供給を断たれた＃２、＃３気筒にあつては、混
合気濃度が理論空燃比より濃くなつてリツチバー
ン方式をとるようになり、前述と同様にここでも
NOXの排出は抑制されている。そして通常この
状態では排ガスの温度が下つて再燃焼装置９に於
ける温度がCO、HC等の再燃焼浄化に必要な温度
を保持し得なくなつてしまうが、本考案にあつて
は、上述の如く＃２、＃３気筒に対してはリツチ
バーン方式をとらせているから、ここでは酸欠状
態での燃焼に基づき多量のCO、HC等の未燃焼成
分が生成され、これらが再燃焼装置９内で燃焼す
ることによつて上記温度の確保が図れるのであ
る。 Then, since air from the air pipe 13 is still being supplied to the intake pipe 6 connected to the #1 and #4 cylinders, a lean burn system is being adopted, and NOX
On the other hand, in the case of cylinders #2 and #3, where the air supply from the intake pipe 13 was cut off by the operation of the control valve 18 as described above, the mixture concentration reached the stoichiometric empty air. It becomes richer than the fuel ratio and adopts the rich burn method, and as mentioned above, here as well.
NOX emissions are suppressed. Normally, in this state, the temperature of the exhaust gas decreases and the temperature in the afterburner 9 cannot maintain the temperature necessary for the afterburning purification of CO, HC, etc. However, in the case of the present invention, the above-mentioned Since the rich burn method is used for the #2 and #3 cylinders, a large amount of unburned components such as CO and HC are generated due to combustion in an oxygen-deficient state, and these are sent to the reburning device. The above temperature can be ensured by burning in the 9.

即ち、上記エンジンでは＃１、＃３、＃４、
＃２の順に着火燃焼が行われるので、夫々の気筒
の燃焼室２内にはリーン−リツチ−リーン−リツ
チの混合気が導入され、従つて再燃焼装置９には
ほゞ等容量のリーン及びリツチバーンによる排気
ガスが交互に導かれる。これによつて各気筒から
のNOXの排出は少なくなり、かつ再燃焼装置内
では温度のCO、HCの生成を伴う再燃焼が行われ
ることとなる。そしてこれらの未燃焼成分の再燃
焼成分の再燃焼にはリーンバーン方式をとつてい
る＃１、＃４気筒の余剰酸素が利用されるから、
２次空気の供給は不要である。しかも、エンジン
１はこの状態に於ても全体としてはリーンバーン
方式をとつているのである。 That is, in the above engine, #1, #3, #4,
Since ignition combustion is performed in the order of #2, a lean-rich-lean-rich mixture is introduced into the combustion chamber 2 of each cylinder, and therefore, the afterburner 9 has approximately equal volumes of lean and rich mixtures. Exhaust gas from rich burns is alternately guided. As a result, NOX emissions from each cylinder are reduced, and re-combustion occurs in the re-combustion device with the production of CO and HC at high temperatures. And for the re-burning of these unburned components, surplus oxygen from the #1 and #4 cylinders, which are using the lean burn system, is used.
No secondary air supply is required. Moreover, even in this state, the engine 1 as a whole employs a lean burn system.

以上の如く本考案排ガス再燃焼装置付エンジン
はエアクリーナより気化器をバイパスし、各分岐
管により一部気筒と他気筒に接続する空気管にス
ロツトル弁と連動する調整弁を設け、前記分岐管
の一方にアイドリング又は減速状態を検出する手
段の信号により閉塞される制御弁を設け、前記状
態時、前記制御弁を設けない分岐管に接続した気
筒では理論空燃比より大きい値を保持したまま、
前記制御弁を設けた分岐管に接続した気筒では理
論空燃比より小なる値をとるようにしてなるの
で、(i)＃１、＃３、＃４、＃２の着火に前記各気
筒ではリーン、リツチ、リーン、リツチとほぼ等
量の燃焼が行われ、各気筒から再燃焼装置へ導か
れる排ガスもCO、HCの薄いガスと、濃いガスと
が交互に排出されるので極めて効率よく、再燃焼
室の温度低下が防止でき、しかもその温度を再燃
焼浄化に必要かつ十分な程度に保持できるので、
排気管に排出されるガスは常に正常なガスとする
ことができる。(ii)車両の減速時およびアイドリン
グ時においても一部気筒の燃料を追補するのでは
なく、一部気筒の吸気２次空気を遮断する方法を
とつたので、燃費的にもきわめて有利となる、(iii)
高価なキヤブレータを複数個用いることもなく、
構造簡単できわめて安価な再燃焼装置付エンジン
が得られる等の効果がある。 As described above, the engine with the exhaust gas reburning device of the present invention bypasses the carburetor from the air cleaner, and the air pipes connected to some cylinders and other cylinders by each branch pipe are provided with a regulating valve that interlocks with the throttle valve. A control valve is provided on one side that is closed by a signal from a means for detecting an idling or deceleration state, and in the above state, a cylinder connected to a branch pipe without the control valve maintains a value larger than the stoichiometric air-fuel ratio;
Since the cylinders connected to the branch pipe in which the control valve is installed have a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, (i) the ignition of #1, #3, #4, and #2 requires lean in each cylinder; , rich, lean, and rich combustion takes place, and the exhaust gas led from each cylinder to the reburning device is extremely efficient, as thin gases such as CO and HC and rich gases are alternately discharged. It is possible to prevent the temperature of the combustion chamber from decreasing, and to maintain the temperature at a level necessary and sufficient for reburning and purification.
The gas discharged into the exhaust pipe can always be normal gas. (ii) Rather than supplementing fuel to some cylinders when the vehicle is decelerating or idling, we have adopted a method of blocking the intake secondary air of some cylinders, which is extremely advantageous in terms of fuel efficiency. (iii)
No need to use multiple expensive carburetors,
This has the advantage of providing an engine with a reburning device that is simple in structure and extremely inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本考案の一実施例を示す説明図である。 １；エンジン、６，６′；吸気管、７；気化
器、９；排ガス再燃焼装置、１０；エアクリー
ナ、１３；空気管、１５；調整弁、１６，１７；
分岐管、１８；制御弁、１９；スイツチ。 The figure is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. 1; Engine, 6, 6'; Intake pipe, 7; Carburetor, 9; Exhaust gas re-combustion device, 10; Air cleaner, 13; Air pipe, 15; Regulating valve, 16, 17;
Branch pipe, 18; control valve, 19; switch.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] エアクリーナより気化器をバイパスし、各分岐
管により一部気筒と他気筒に接続する空気管にス
ロツトル弁と連動する調整弁を設け、前記分岐管
の一方にアイドリング又は減速状態を検出する手
段の信号により閉塞される制御弁を設け、前記状
態時、前記制御弁を設けない分岐管に接続した気
筒では理論空燃比より大きい値を保持したまま、
前記制御弁を設けた分岐管に接続した気筒では理
論空燃比より小なる値をとるようにしてなる排ガ
ス再燃焼装置付エンジン。 An air pipe that bypasses the carburetor from the air cleaner and is connected to some cylinders and other cylinders by each branch pipe is provided with an adjustment valve that interlocks with a throttle valve, and a signal of a means for detecting an idling or deceleration state is provided on one of the branch pipes. A control valve is provided which is closed by the control valve, and in the above state, the air-fuel ratio is maintained at a value larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the cylinder connected to the branch pipe where the control valve is not provided.
An engine equipped with an exhaust gas reburning device, in which a cylinder connected to a branch pipe provided with the control valve has a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.