JPS6181552A - 車載内燃エンジンの排気浄化装置 - 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】 技術分野 本発明は車載内燃エンジンの排気浄化装置に関する。

背を技術 一般に、車載内燃エンジンの気化器には供給混合気の空
燃比を制御するためにエンジン負荷に応じてエンジンへ
の燃料供給量をＵＡ整するパワーバルブが設けられてい
る。

一方、内燃エンジンの排ガス中の有害成分の１つである
ＮＯｘ　　（窒素酸化物）の発生を抑、１ｒｌｌツるた
めにシリンダ内の燃焼温度の低下を図ることが必要であ
る。そこで、運転性能を損なわない程度に排ガスの一部
を吸気路に戻して再循環させることにより燃焼温度を低
下させる排気還流制（２１Ｉ装置が設けられることがあ
る。

かかるパワーバルブ及び排気還流制（ＩＩ装首丑を排気
浄化装置として備えた内燃エンジンにおいては、従来車
速が所定速度Ｖ＋　　（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以下又
は吸気マニホールド内の＠汁か所定負圧Ｐ＋　　（例え
ば、１５０＋＋＋ｍＨｏ）以下にある加速時の高負荷の
とぎには高出力を（ｑるためにパワーバルブが開弁作動
して空燃比がリッチ化され、例えば１４．７付近の値と
なる。このとき、ＮＯｘの発生濃度が高くなるので排気
還流制御装置はエンジン負荷に比例した大けの排気還流
を行なう。

また車速か所定速度７１以上でかつ吸気マニホールド内
負圧が所定負圧以上にあるときには燃費の向上を図るた
めにパワーバルブが閉弁して空燃比がリーン化され、例
えば、１６．５付近の値となる。このとぎ、排気還流制
御装置は運転性能を確保するためにエンジン負荷に比例
した小量の排気還流を行なう。

このように、エンジン低負荷時にパワーバルブの閉弁に
より空燃比をリーン化するとある程度燃費の向上を図る
ことができる。このときの燃費の向上を十分に図るため
には空燃比を更にリーン化することが必要である。しか
しながら、排気還流中はエンジンの吸入空気量に比例す
る故に空燃比のリーン化により排気還流量が燃料供給１
に対して大となり、運転性能の悪化を招くので燃費の向
上と排ガス浄化の両りを同時に図ることは難しいのであ
る。

Ｒ」し１見」Ｌ 本発明の目的はエンジン低負荷時に運転性能の悪化をＩ
Ｇ来することなく燃費の向上と排気浄化を図った排気浄
化装置を提供することである。

本発明の排気浄化装置はエンジンの負荷状態を３つの負
荷領域に分けて検出して各負荷領域に対応して空燃比及
び排気還流率を設定したことを特徴としている。

１ｉＪ飢 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示した本発明による排気浄化装置において、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、ベンチコリ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の開弁時に絞り弁５の下流に位置する。またベンチュ
リ６にも負圧検出孔９が形成されている。

ベンチュリ６には主燃料供給系のメインノズル１１が開
口し、メインノズル１１からフロート室１２に至るメイ
ン燃料通路１３のメインジェット１４より下流にメイン
エアブリード１５が連通し、またその補助エアブリード
１６も連通している。

一方、絞り弁５近傍の内壁面には低速用燃料供給系のス
ローポート１７及びアイドルポート１８が間口しスロー
ポート１７及びアイドルポート１８はスロー燃料通路１
つを介してメイン燃料通路１３に連通している。またス
ロー燃料通路１９にはスローエアブリード２０及びその
補助エアブリード２１が連通している。補助エアブリー
ド１６゜２１には電磁弁２２．２３が設けられ、電域１
弁２２．２３の駆動時に補助エアブリード１６．２１が
連通され、非駆動時に補助エアブリード１６゜２１が閉
塞される。

またフロート室１２にはパワーバルブ２４が設けられ、
フロート￥１２の燃料がパワーバルブ２４を介してメイ
ン燃料通路１３のメインジェット１４より下流に供給さ
れるようになされている。

パワーバルブ２４は受圧室２４ａを有し、受圧室２４ａ
に作用する圧力に応じて開度を変化する。

受圧室２４ａ内の圧力が大気圧に丑しくなるとパワーバ
ルブ２４の開度は全開となり、受圧室２４８内の圧力が
負圧になりその大きさが大になるほどその開度は減少す
る。受圧室２４ａは負圧供給通路２５を介して絞り弁５
下流の吸気マニホールド２６内に連通ずる。負圧供給通
路２５には３方電Ｆｆ１弁２７が設けられている。電磁
弁２７は非駆動時に負圧供給通路２５を連通せしめ、駆
動時に吸気マニホールド２６側のΩ圧供給通路２５を閉
塞し受圧室２４ａ側の負圧供給通路２５を大気に開放す
る。

吸気マニホールド２６内と排気マニホールド３１内とは
排気還流路３２によって連通される。＋ｉト気気流流路
３２は排気還流制御弁３３が設けられている。排気還流
制御弁３３は負圧窄３３ａと、排気還流路３２の一部を
なす弁室３３１）と、負圧１３３　ａの一部を形成する
ダイアフラム３３ｃと、口圧￥３３ａ内に設けられた弁
ばね３３（Ｉと、弁室３３ｂ内に設けられ排気還流路３
２を閉塞するように弁ぽね３３ｄによってダイアフラム
３３ｃを介して付勢されたテーバ状の弁体３３ｅとから
なり、負圧空３３ａに作用する負圧の大きさに応じて排
気還流路３２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該流路断面積が大きくなる。

一方、吸気マニホールド２６には大気吸入口３４から制
御吸気路３５が連通するようになされている。制御吸気
路３５には負圧応動型の調整弁３６及び空気弁３７が設
けられている。調整弁３６及び空気弁３７は負圧空３６
ａ、３７ａと、弁室３６ｂ　、３７ｂ　、ダイアフラム
３６Ｃ，３７０と、弁ばね３６ｄ、３７ｄと、弁体３６
ｅ、３７ｅとから各々なる。負圧空３６ａは制御吸気路
３５に設けられ、負圧空３６ａより下流に弁室３７ｂが
位置している。弁室３７ｂ内の弁体３７ｃは制御吸気路
３５を閉塞するように弁ばね３７ｄによってダイアフラ
ム３７ｃを介して付勢されている。

また１ｉｌｌ　ＩＩＩ吸気路３５の負圧室３６ａより上
流には電磁弁３８が設けられている。この電磁弁３８を
迂回するように補助通路３５ａが形成されている。

補助通路３５ａには絞り４９が設【）られ、電磁弁３８
は非駆動時に制御吸気路３５を閉塞し駆動時に制御吸気
路３５を連通せしめる。空気弁３７の負圧室３７ａは負
圧供給路３９を介して９圧検出ＩＬ　８に連通する。負
圧供給通路３９には３方電磁弁４０Ｂ設けられ、電磁弁
４０は非駆動時に負圧供給通路３９を連通せしめ、駆動
時に負圧検出孔８側の負圧供給通路３９を閉塞しかつ負
圧室３７ａの負圧供給通路３９を大気吸入口４１を介し
て大気に開放する。また電磁弁４０より調整弁３６側の
負圧供給通路３９は負圧供給通路４２を介して排気還流
制御弁３３の負圧空３３ａに連通している。弁室３６ｂ
は負圧供給通路４３を介しＣΩ圧検出孔９に連通する。

負圧供給通路４３にも３方電磁弁４４が設けられ、電磁
弁４４は非駆動時に負圧供給通路４３を連通せしめ、駆
動時に負圧検出孔９側の負圧供給通路４３を閉塞しかつ
弁室３６ｂ側の負圧供給通路４３を大気吸入口３４を介
して大気に開放する。また弁室３６ｂは負圧供給通路３
９と連通ずるようになされ、弁室３６　ｂ内の弁体３６
ｅが弁’ｌ　３６　ｂから負圧供給通路３つへの通路を
閉塞するように弁ばね３６（ｌがダイアフラム３６ｃを
介して弁体３６ｅを付勢している。なお、１−１陣吸気
路３５の負圧ｍ　３６　ａの上流側に絞り４９より流路
断面積が大なる較り４５が、下流側に絞り４６が各々設
けられ、負圧供給通路３９の′；Ｉ２隘弁４０より負圧
検出孔８側に絞り４７が設Ｃ）られ、また負圧供給通路
４３にも絞り４８が設けられている。

電磁弁２２，２３．２７，３８．４０．４４の各ソレノ
イドには制御回路５１が接続されている。

制ねｐ回路５１には負圧スイッチ５２．５３、吸気温ス
イッチ５４、冷却水温スイッチ５５及び重速スイッチ５
６が１妾続されている。

負圧スイッチ５２は吸気マニホールド２６内の負圧Ｐｅ
が第１所定圧力Ｐ＋　　（例えば、ｉ５ｏｍｍ）」す）
以下のときオンとなり、負圧スイッチ５３は吸気マニホ
ールド２６内の負圧Ｐ８が第１所定圧力Ｐ１より大なる
第２所定圧力ＰＺ（例えば、３００１１１１１１８（１
）以上のときオンとなる。吸気温スイッチ５４は吸気温
度ＴＡが第１所定温反］−１（例えば、１５℃）以下の
ときオンとなる。冷却水温スイッチ５５は冷却水温ＴＷ
が第２所定温度Ｔ２　　（例えば、４０℃〉以下のとき
オンとなる。

また車速スイッチ５６は車速Ｖが所定速度Ｖ＋（例えば
、１５Ｋｍ／ｈ）以上のときオンとなる。

これらのスイッチ５２ないし５６はオン時に電圧ＶＨの
高レベル信号を出力する。

制御回路５１は第２図に示づように負圧スイッチ５２及
び車速スイッチ５６の各出力レベルの論理積を採るＡＮ
Ｄ回路６１と、車速スイッチ５６の出力に接続されたイ
ンバータ６２と、吸気温スイッチ５４、ＡＮＤ回路６１
及びインバータ６２の各出力レベルの論理和を採る０１
又回路６３と、吸気温スイッチ５４の出力に接続された
インバ−タロ４と、ＯＲ回路６３の出力に接続されたイ
ンバー９６５と、負圧スイッチ５３の出力に接続され、
高レベル信号が供給されてから所定時間（例えば、２ｓ
ｅｃ＞経過すると出力レベルを低レベルから窩レベルに
反転する遅延回路６６と、インバータ６４．６５及び亙
延回路６６の各出力レベルの論理積を採るＡＮＤ回路６
７とを有している。

ＯＲ回路６３の出力には電磁弁２７．３８を駆動する駆
動回路６８が接続され、ＡＮＤ回路６７の出力には電磁
弁２２．２３．４４を駆動する駆りＪ回路６９が接続さ
れている。また冷却水温スイッチ５５゛の出力には゛電
磁弁４０を駆動する駆動回路７０が接続されている。

かかる構成において、先ず、排気還流部分の動作につい
−Ｃ説明する。今、電磁弁３８が駆動され、電磁弁４０
．４４が駆動されていないとする。そしてエンジン４の
運転により負圧検出孔８から負圧供給通路３９及び電磁
弁４０を介して負圧Ｐｃが負圧室３７　ａに作用すると
、その負圧Ｐｃが弁ばね３７（Ｉによる付勢力より大の
とき弁体３７ｅが開弁方向に移動する。空気弁３７が開
弁すると大気が大気吸入口３４から制御吸気路３５を介
して吸気マニホールド２６に流れ込む。大気が通過する
負圧室３６ａの負圧ｐａ及び弁室３７ｂの負圧ｐｂは絞
り４５．４６の絞り比によって定まる。

次に、負圧検出孔９から弁室３６ｂに作用する負圧ｐｖ
と負圧ｐａとの差圧が弁ばね３６ｄによる付勢力より大
のとき弁体３６ｅが開弁方向に移動する。調整弁３６の
開弁により絞り４７を通過した負圧Ｐｃが負圧ｐｖによ
って希釈されて負圧ｐｅとなる。

次いで、負圧供給通路３９における負圧Ｐｃの低下、す
なわち負圧ｐｅの低下により空気弁３７の開度が減少し
て制御吸気路３５を流れる空気■ら減少する。この空気
量の減少により負圧Ｗ３６ａの負圧ｐａが低下して調整
弁３６は閉弁状態となる。そして、負圧ｐｃが再び上昇
して上記の動作が繰り返され、この繰り返し動作が高速
で行なわれるため負圧ｐｖとＰｅとの圧力比が負圧１）
　ｄとｐｂとの圧力比に等しくなるのである。

よって、エンジン４の主吸気量が少ないときには負圧ｐ
ａが負圧Ｐｖより大であるので調整弁３６の開度は大き
くなり負圧ｐｅは低くなり、主吸気量が大なるに従って
負圧ｐｖが大きくなるため調整弁３６の開度が小さくな
り負圧ｐｅは高くなる。負圧Ｐｅは負圧室３７ａと共に
電磁弁４０の不作動時に負圧室３３ａに作用して空気弁
３７及び排気還流制御弁３３を開弁せしめるため制御吸
気路３５を流れる空気ωと電磁弁４０の不作動時に排気
還流路３２を流れる排気還流用とは比例し、また制ｉ２
［ｌ吸気路３５を流れる空気量はエンジン４への主吸気
量に比例するので主吸気ωと排気還流ｍとが比例する。

故に、負圧ｐｅは主吸気量に比例した大きさの負圧とな
り、排気還流においては常に所定排気還流率をなすこと
ができ、その排気還流率はβ圧Ｐｖとｐｃとの圧力比、
寸なわら絞り／１５．４６の絞り比により決定される。

次に、制御回路５１においては、車速が所定速度ｖ１以
下のとき車速スイッチ５６がオフどなり、インバータ６
２の入力レベルが低レベルとなるつ故に、インバータ６
２から高レベル信号がＯＲ回路６３に供給されるのでＯ
Ｒ回路６３の出力レベルが高レベルになる。吸気温が所
定温度Ｔ１以下のとぎ吸気温スイッチ５４がオンとなり
、吸気温スイッチ５４から高レベル信号がＯＲ回路６３
に供給されるのでＯＲ回路６３の出力レベルが高レベル
になる。また車速が所定速度７１以上になりかつ吸気マ
ニホールド２６内の負圧Ｐ８が第１所定圧力Ｐ１以下の
ときＡＮＤ回路６１の各入力レベルが高レベルとなり、
ＡＮＤ回路６１から高レベル信号がＯＲ回路６３に供給
されるのでＯＲ回路６３の出力レベルが高レベルとなる
。

このようにＯＲ回路６３が高レベル信号を出力すると、
その高レベル信号が駆動信号として駆動回路６８に供給
されるので駆動回路６８が電磁弁２７．３８を駆動する
。電磁弁２７の駆動時には電磁弁２７によって負圧供給
通路２５の吸気マニホールド側が閉塞されかつパワーバ
ルブ２４側の負圧供給通路２５が大気に開放される。故
に、パワーバルブ２４の負圧室２４　ａには大気圧が作
用するのでパワーバルブ２４は閉弁し、フロート室１２
からの燃料はメインジェット１４と共にパワーバルブ２
４を介してメインノズル１１から吸出されるため燃料供
給量が増加する。一方、電磁弁の３８の駆動により１ｉ
ｌｌ　御吸気路３５が連通する。

空気弁３７が閉弁じていると、大気吸入口３４からの大
気は補助通路３５ａの絞り４９を介さず制御吸気路３５
を流れる。調整弁３６の負圧室３６ａに大気は絞り４５
のみを介して流入する。この場合、絞り４５．４６の絞
り比によって負圧ｐｖとＰｅとの圧力比が定ま、す、負
圧室３６ａの負圧ｐａが制御吸気路３５の閉塞時に絞り
４９を大気が通過した場合に比べて低下するので負圧ｐ
ｖによる負圧Ｐｃの希釈型が低下する。よって、負圧Ｐ
ｅが高くなりかつエンジン４への主吸気量に比例するの
で排気還流制御弁３３の開度が大きくなり、排気還流率
が増加して負荷比例の大なる排気還流が行なわれる。

すなわち、車速が所定速度ｖ１以下のとき、吸気温が第
１所定温度ＴＩ以下のとき、或いは車速が所定速度Ｖ＋
以上でも吸気マニホールド２６内の負圧Ｐｓが第１所定
圧力Ｐ１以下のときにはパワーバルブ２４によるエンジ
ン４への燃料供給量の増加により空燃比がリッチ化され
て例えば、１４．７に制御され、負荷比例で大なる排気
還流が行なわれる。

車速が所定速度７１以上で吸気マニホールド２６内の負
圧Ｐａが第１所定圧力Ｐ１以上にあり、また吸気温が第
１所定温度Ｔ＋以上にあるときにはＯＲ回路６３の各入
力レベルが低レベルとなるのでＯＲ回路６３の出力レベ
ルが低レベルとなる。

このとき、駆動回路６８は電磁弁２７−、３８の駆動を
停止する。電磁弁２７の駆動停止時には負圧供給通路２
５が連通し、吸気マニホールド２６内の負圧Ｐ８が負圧
供給通路２５を介してパワーバルブ２４の負圧室２５ａ
に供給されるのでパワーバルブ２４が閉弁する。故に、
−フロート室１２からの燃料はメインジェット１４のみ
を介してメインノズル１１から吸出され、通常の燃料供
給が行なわれるので空燃比はリーン化され気化器Ｊ３の
ベース空燃比（例えば、１６．５＞となる。また電磁弁
３８の駆動停止時には電磁弁３８によって制御吸気路３
５が閉塞されるので大気は補助通路３５ａを通過し絞り
４つによって負荷比例で小なる排気還流がｉテなわれる
。

次いで、車速が所定速度Ｖ＋以上で吸気マニホールド２
６内の負圧Ｐ８が第２所定圧力Ｐ２以上に高くなると、
負圧スイッチ５３がオンとなり、負圧スイッチ５３から
遅延回２８６６に高ベル信号が供給される。遅延回路６
６ｂは負圧スイッチ５３の出力信号に対してヒステリシ
スを持たせるために工々けられ高レベル信号が所定時間
以上供給され続けると高レベル信号をＡＮＤ回路６７に
供給する。このとき、吸気温が所定温度Ｔ１以上になる
と吸気温スイッチ５４がオフとなりインバークロ４の入
力レベルが低レベルとなるのでインバータ６４からもｎ
レベル信号がＡＮＤ回路６７に供給される。また、イン
バータ６５からち昌レベル信号がＡＮＤ回路６７に供給
されるのでＡＮＤ回路６７の出力レベルが高レベルにな
る。故に、駆動回路６９は電磁弁２２，２３．４４を駆
動する。

電磁弁２２．２３の駆動により補助エアブリード１６．
２１が各々連通し大気がメインエアブリード１５及びス
ローエアブリード２０と共に？＋ｌｉ助エアブリード１
６．２１に流入する。よって、主燃料供給系及び低速燃
料供給系両方とも供給混合気の空気の割合が増加し空燃
比がよりリーン化され例えば、１８に制御される。また
電磁弁４４の駆動により負圧検出孔９側の負圧供給通路
４３が閉塞されかつ弁室３６ｂ側の負圧供給通路４３が
大気吸入口３４を介して大気に開放される。そうすると
、負圧検出孔９からの負圧ｐｖの弁ｖ３６１１への作用
が停止し大気圧が負圧供給通路４３を介して弁室３６ｂ
に作用するので調整弁３６はＵｎ弁し負圧Ｐｃが大気圧
によって希釈されるので負圧ＰＯの大きさが更に低下し
、はぼ一定となる。よって、排気還流制御弁３３の開度
は非常に小さくなり少量の排気還流となる。

従って、以上の動作を図に表わすと、大気温が常温なら
ば第３図に示すように車速か所定速度Ｖ１以下のとき、
又は車速が所定速度１１以上でも吸気マニホールド内負
圧Ｐ８が第１所定圧力Ｐ１以下のときにはエンジン負荷
は高負荷であり、空燃比は気化器のベース空燃比よりリ
ッチ化され、排気還流は負荷比例の大ＥＧＲ（排気還流
）となる。車速が所定速度Ｖ１以上でかつ吸気マニホー
ルド内負圧Ｐｓが第１所定圧力Ｐ１以上で第２所定圧力
Ｐ２以下のときには中負荷であり、空燃比はベース空燃
比、すなわち理論空燃比より僅かにリーンにされ、排気
還流は負荷比例の小Ｅ　Ｇ　Ｒとなる。また車速が所定
速度１１以上でかつ吸気マニホールド内負圧Ｐａが第２
所定圧力Ｐ２以上のときにはエンジン負荷は低負荷であ
る。

一方、冷却水温が第２所定温度Ｔ２以下のときには冷却
水温スイッチ５５がオンとなり、冷部水温スイッチ５５
から高レベル信号が駆動回路７０に供給されるので駆動
回路７０が電磁弁４ｏを駆動する。電磁弁４０の駆動に
より負圧検出孔８側の負圧供給通路３９が閉塞されかつ
負圧室３７ａ及び負圧供給通路４２側の負圧供給通路３
９が大気に開放される。そうすると、負圧検出孔８から
の負圧Ｐｃの供給が停止され大気圧が負圧供給通路３９
．４２を介して排気還流制御弁３３の負圧室３３ａに作
用するので排気還流制御弁３３が閉弁し排気還流路３２
を閉塞せしめる。よって、排気還流が停止する。

発明の効果 このように、本発明の排気浄化装置においては、エンジ
ン負荷を第１負荷領域、第１餉荷領域より高負荷の第２
負荷領域、第１負荷領域より低負荷の第３負荷領域の３
領域に分けて検出し各負荷領域に応じて空燃比及び排気
還流率を設定するように構成されているのでエンジン低
負荷時に運転性の悪化を招来することなく燃費の向上及
び刊気浄化を図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す概略層成図、第２図は第
１図の装置中の制御回路の具体的構成を示すブロック図
、第３図は各負荷領域における制御状態を示す図である
。 主要部分の符号の説明 ３・・・・・・気化器　　　　５・・・・・・絞り弁６
・・・・・・ベンチュリ　　７・・・・・・チョーク弁
１１・・・・・・メインノズル １２・・・・・・フロート室 １３・・・・・・メイン燃料通路 １５・・・・・・メインエアブリード １６．２１・・・・・・補助エアブリード１９・・・・
・・スロー燃料通路 ２０・・・・・・スローエアブリード ２２．２３，２７．３８．４０．４４ ・・・・・・電磁弁 ２４・・・・・・パワーバルブ ２６・・・・・・吸気マニホールド ３１・・・・・・排気マニホールド ３２・・・・・・排気還流路 ３３・・・・・・排気還流制御弁 ３５・・・・・・制御吸気路 ３６・・・・・・調整弁 ３７・・・・・・空気弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両の複数の運転パラメータを検出し該検出結果に基づ
   いてエンジン負荷を判別しエンジン負荷が第１負荷領域
   に属するとき空燃比を基準値を目標値として制御しかつ
   排気還流を所定還流率でなしエンジン負荷が第１負荷領
   域より高負荷の第２負荷領域に属するとき空燃比を前記
   基準値より小なる値を目標値として制御しかつ排気還流
   を所定還流率より大なる還流率でなしエンジン負荷が前
   記第１負荷領域より低負荷の第３頁負荷領域に属すると
   き空燃比を前記基準値より大なる値を目標値として制御
   かつ排気還流を前記所定還流率より小なる還流率でなす
   ことを特徴とする排気浄化装置。