JPS6128033Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の排気ガス中に含まれる有
害成分の一酸化炭素CO、炭化水素HC及び窒素酸
化物NOxを総合的に低減させる排気ガス浄化装
置に係り、特に排気系に三元触媒コンバータを備
えて混合気の空燃比制御を行うものに関する。

内燃機関のアイドリング時には燃焼温度が低く
てNOxの発生が少ないので、この場合には主と
してCO，HCを低減させれば良い。そこで従来か
かるアイドリング時には燃料供給系で生成される
混合気を大幅に希薄にしてCO，HCの発生量を未
然に少なくしたものがあるが、このようにする
と、アイドリング時の調整幅が狭くなつて、アイ
ドリング運転を安定化することが難しいと共に燃
焼や排気系のエミツシヨンの安定化も計り得ない
等の欠点がある。

本考案はこのような事情に鑑み、アイドリング
時の混合気を理論空燃比よりやや希薄にして上述
の不安定性を解消すると共に、このアイドリング
時及び所定負荷以上での排気ガス浄化を三元触媒
コンバータ等で充分に行い得るように改良した内
燃機関の排気ガス浄化装置を提供するものであ
る。

この目的のため本考案では、アイドリング時に
混合気を理論空燃比よりやや希薄にすると共に、
排気系に２次空気を導入して三元触媒コンバータ
でCO及びHCを低減し、所定負荷以上では、吸入
管負圧により作動する制御弁を開閉して２次空気
の導入を停止して三元触媒コンバータを還元雰囲
気にすると共に、それに同期して補助燃料を供給
して混合気をほぼ理論空燃比にし、三元触媒コン
バータでCO，HC及びNOxを同時に低減するよう
にしたことを特徴とする。

なお、排気ガス中の有害成分とくに未燃成分を
除去する先行技術例として実開昭51−16122号公
報に記載されているものがあるが、これによれ
ば、燃料供給系に補助燃料供給装置を、排気系に
二次空気導入装置をそれぞれ備えた内燃機関にお
いて、高速、高負荷時には、排気供給通路の逆止
弁の作動が排気ガス圧力の脈動に追従できないこ
と、排気圧が上昇することなどにより排気管への
二次空気供給量が低減するという事態に関連させ
て、補助燃料供給装置の作動始点を高負荷側に移
行させるか、該装置による付加燃料の量を減ずる
手段を設けて、混合気の過濃化率を低下させ、排
気中に含まれる未然成分の増加を抑制している。

以下、図面を参照して本考案の一実施例を具体
的に説明する。

第１図において符号１はエンジン本体であり、
エンジン本体１の排気ポート２に連設する排気管
３に三元触媒コンバータ４が設けられ、三元触媒
コンバータ４の手前の例えば排気ポート２に２次
空気導入装置５が設けられている。この２次空気
導入装置５は、後述するようにアイドリング時に
のみ２次空気を導入するようになつているので、
全気筒の排気系に設ける必要はなく１気筒の排気
系だけでも良いものであり、逆止弁６を有する２
次空気通路７が制御弁８を介してエアフイルタ９
に連通している。制御弁８は作動負圧室１０が通
路１１を経てエンジン本体１の吸気管１２に連通
しており、アイドリング時のように吸入負圧が大
きい場合にのみ、その負圧でダイヤフラム１３を
介して弁体１４を後退することにより弁ポート１
５を開くようになつており、このとき排気ポート
２及び排気管３内の排気脈動による圧力変動でエ
アフイルタ９から２次空気が排気ポート２に導入
される。

また符号１６は気化器であり、ここにスロツト
ル弁１７や補助燃料供給装置１８等が設けられて
いる。この装置１８は第２図に詳記されるよう
に、ピストン室１９の負圧が所定以上になるとピ
ストン２０が上方へ引かれることで、バルブ２１
が上方へ移動して燃料通路２２を閉じることによ
り補助燃料の供給を停止し、負圧が所定以下にな
つたときはスプリング５２によりバルブ２１が下
方へ移動して通路２２を開くことにより補助燃料
を追加供給するようになつている。

この補助燃料供給装置１８のピストン室１９は
通路２３、電磁開閉弁２４、通路２５を経て前記
の吸入負圧を取出している通路１１に連通されて
いる。電磁開閉弁２４はコイル２６の一方がバツ
テリー２７に接続されると共に、その他方が通路
１１に設けられたブーストスイツチ２８に接続さ
れており、アイドリング時、吸入負圧が大きくて
ブーストスイツチ２８がオンになると、電磁開閉
弁２４が通電して通路１１の大きい負圧を通路２
５、その電磁開閉弁２４、通路２３を介して上記
ピストン室１９に導き、所定負荷以上では吸入負
圧の低下によりブーストスイツチ２８がオフする
ため、電磁開閉弁２４から大気圧が通路２３を介
してピストン室１９に導かれる。従つてアイドリ
ング時には２次空気導入装置５により２次空気の
導入が行われるが、補助燃料供給装置１８による
燃料補給は行われなくなり、所定負荷以上になる
と逆に２次空気導入装置５による２次空気の導入
が停止して補助燃料供給装置１８による燃料の追
加が行われ、且つこれらは共通の吸入負圧で同期
して切換制御される。

通路１１の吸入負圧はそこから分岐した通路２
９により更にデイストリビユータ３０の真空進角
装置３１における進角側作動負圧室３２の側に供
給されており、これにより点火時期が運転状態に
応じて自動的に進角制御される。

更にEGR装置３３が排気系の例えば排気ポー
ト２から通路３４、２つのEGRバルブ３５，３
６、通路３７を介して排気ガスの一部を吸気管１
２に還流するように設けられている。一方の
EGRバルブ３５は作動負圧室３８が通路３９に
より気化器１６のスロツトル弁１７のアイドリン
グ位置の直上流で、所定開度以上では下流に位置
する負圧口４０に連通しておりこれによりアイド
リングと全開を除く運転状態においてこのEGR
バルブ３５によりEGR作用される。また他方の
EGRバルブ３６は作動負圧室４１が通路４２、
電磁開閉弁４３、通路４４を経て気化器１６の上
記負圧口４０の上流側の負圧口４５に連通してい
る。電磁開閉弁４３はコイル４６の一方がバツテ
リー２７に接続すると共に、その他方が温度及び
車速スイツチ側に接続されており、エンジン水温
が所定値以下で、かつ車速が所定値以上のときは
通電して、大気を通路４２を経てEGRバルブ３
６の作動負圧室４１に導くので、この場合には
EGRバルブ３６が閉じてEGR作用しなくなる。
一方水温が所定値以上で車速が所定値以下の最も
多く使用される運転状態では、電磁開閉弁４３が
非通電となり通路４２と４４を連通するようにな
り、これによりスロツトル弁１７の開度に応じた
負圧がEGRバルブ３６の作動負圧室４１に導か
れ、EGRバルブ３５と共にEGR作用する。

かくして本考案は上述のように構成されている
ので、アイドリング時には補助燃料供給装置１８
のピストン室１９に大きい吸入負圧が導かれて補
助燃料は供給しないが、このとき気化器１６のア
イドリング燃料供給系により混合気が理論空燃比
よりやや希薄の、空燃比が例えば16〜17位にされ
る。またこのようなアイドリング時、２次空気導
入装置５の制御弁８における作動負圧室１０に大
きい吸入負圧が作用して排気系に２次空気を導入
しているので、三元触媒コンバータ４は酸化雰囲
気になり、これにより排気ガス中に比較的多く含
まれるCO，HCが三元触媒コンバータ４で充分酸
化処理して低減される。更に点火時期が進角側で
作動して起動性が良化され、気化器１６の負圧口
４０，４５がスロツトル弁１７の上流側になつて
大気圧が供給されるので両EGRバルブ３５，３
６が閉じてEGR作用しない。従つてかかるアイ
ドリング時には上述のように混合気が理論空燃比
よりやや薄い状態なので点火時期が進角され、
EGR作用しない等の相互作用で運転性が非常に
安定した良いものになる。

次いで所定負荷以上では、２次空気導入装置５
の制御弁８における作動負圧室１０の負圧が低下
して２次空気は導入されなくなり、これにより三
元触媒コンバータ４は還元雰囲気になる。一方こ
のとき同期して補助燃料供給装置１８のピストン
室１９に電磁開閉弁２４により大気圧が供給さ
れ、補助燃料を供給するようになるので、気化器
１６においてはメーン燃料系とこの燃料の追加供
給で混合気がほぼ理論空燃比にされ、こうして排
気ガス中のCO，HC，NOxが同時に三元触媒コン
バータ４で処理して低減される。

更にこのとき水温が所定値以下で充分暖機され
ないで走行したり、または車速が所定値以上で加
速されるような場合には、電磁開閉弁４３により
EGRバルブ３６が閉じて一方のEGRバルブ３５
により少量EGRが行われ、運転性を損うことな
くNOxの排出が低減される。しかるに、水温が
所定値以上で充分暖機されていると共に車速が所
定値以下で通常の運転状態にある場合には、
EGRバルブ３６の作動負圧室４１にも気化器１
６の負圧口４５から負圧が供給されてEGRバル
ブ３５と共に多量のEGRを行うようになり、こ
れによりNOxの排出低減が促進される。

なお、２次空気導入装置５の制御弁は第３図に
おいて符号４７で示されるように電磁式に構成さ
れブーストスイツチ４８で吸入負圧を検出してそ
の大小に伴つてオン・オフすることによりコイル
４９を通電、非通電して、弁体５０によりエアフ
イルタ側の弁ポート５１を開閉すべく構成するこ
ともできる。

なお、２次空気導入装置の制御弁を作動させる
負圧管を独立させてスロツトル弁のアイドリング
位置の下流で所定開度では上流に位置する個所で
吸入管に接続しても良い。

以上述べたように本考案によると、アイドリン
グ時に混合気が理論空燃比よりやや薄目にされる
ので、アイドリング運転やエミツシヨンが安定化
すると共に、調整が容易になる。このことは特に
スポーツ仕様、AT仕様の如くアイドリングの幅
広い安定化が要求されている場合に有効である。
またこの時の排気ガスの浄化は２次空気を導入し
た三元触媒コンバータ４でCO及びHCの浄化を充
分に行われ得る。更に２次空気の導入の有無と補
助燃料の供給の有無が同期して行われるので、補
助燃料が供給されるときに２次空気が導入された
り、またはその逆の作用が行われる等の不都合は
生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関の排気ガス浄化
装置の一実施例を示す構成図、第２図は第１図Ａ
部の拡大断面図、第３図は２次空気導入装置の制
御弁の他の実施例を示す構成図である。 １……エンジン本体、２……排気ポート、３…
…排気管、４……三元触媒コンバータ、５……２
次空気導入装置、６……逆止弁、７……２次空気
通路、８……制御弁、９……エアフイルタ、１０
……作動負圧室、１１……通路、１２……吸気
管、１３……ダイアフラム、１４……弁体、１５
……弁ポート、１６……気化器、１７……スロツ
トル弁、１８……補助燃料供給装置、１９……ピ
ストン室、２０……ピストン、２１……バルブ、
２２……燃料通路、２３……通路、２４……電磁
開閉弁、２５……通路、２６……コイル、２７…
…バツテリー、２８……ブーストスイツチ、２９
……通路、３０……デイストリビユータ、３１…
…真空進角装置、３２……進角側作動負圧室、３
３……EGR装置、３４……通路、３５，３６…
…EGRバルブ、３７……通路、３８，４１……
作動負圧室、３９，４２，４４……通路、４０，
４５……負圧口、４３……電磁開閉弁、４６……
コイル、４７……制御弁、４８……ブーストスイ
ツチ、４９……コイル、５０……弁体、５１……
弁ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の燃料供給系に補助燃料供給装置を設
   け、排気系に、吸気管負圧により作動する制御弁
   を備える２次空気導入装置と三元触媒コンバータ
   を設け、アイドリング時には、前記燃料供給系で
   混合気を理論空燃比よりやや希薄にすると共に前
   記排気系に２次空気を導入して前記三元触媒コン
   バータを特に酸化処理可能にし、所定負荷以上で
   は、前記制御弁を閉塞して２次空気の導入を停止
   して前記三元触媒コンバータを還元雰囲気にする
   と共に、それに同期して前記燃料供給系に補助燃
   料を供給し混合気をほぼ理論空燃比にするように
   構成したことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄
   化装置。