JPS628331Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の排気系に設けた三元触媒
より上流側における空燃比が略理論空燃比になる
ように気化器の空燃比をフイードバツク制御する
システムと排気系への２次空気供給システムと、
排気ガスの一部を吸気系に還流するシステムとを
備えた排気ガス浄化装置に関するものである。

近時、内燃機関の排気ガス中のNO_Xを低減する
ために、排気ガスの一部を吸気系に還流すること
が行なわれ、また、排気ガスの浄化に、NO_X、
CO及びHCの三元有害成分に対して同時に作用す
る三元触媒が使用されている。この場合三元触媒
は、これより上流側の空燃比を略理論空燃比にし
たとき、三元有害成分を高い浄化率で浄化できる
特性を有するから、三元触媒の上流側に酸素濃度
等の空燃比を検出する排気センサーを設け、該排
気センサーにより機関への燃料量や気化器のエア
ブリードへの空気量を増減することにより、排気
センサー箇所の空燃比を略理論空燃比にフイード
バツク制御することが行なわれる。しかしこの空
燃比のフイードバツク制御を機関の全運転域にわ
たつて行なうことはスロツトル弁を閉じた運転域
（特にアイドリング運転域）において燃焼が不安
定になることに基因して、排気センサー箇所の空
燃比が大きく変動し、これに応じて制御される吸
気混合気の空燃比も大きく変動することになるか
ら、アイドリング運転時におけるフイードバツク
制御が著しく不安定になると共に、機関のアイド
リング運転も著しく不調になるのであつた。

そこで、空燃比のフイードバツク制御に際して
従来は、スロツトル弁を閉じた状態では、フイー
ドバツク制御のカツトによつて吸気混合気の空燃
比を当初に設定した空燃比（理論空燃比より稍リ
ツチ目）にしてアイドリング運転を安定化する一
方、排気系には三元触媒上流側の空燃比が略理論
空燃比になるように２次空気を供給することによ
り、三元触媒で高浄化を図るようにしているが、
従来のものは、アイドリング時における２次空気
の供給を、吸気への還流排気ガスを取出すために
排気系に接続した通路とは別に２次空気供給通路
を排気系に接続し、該２次空気供給通路中に設け
た２次空気制御弁を、吸気管負圧等によつて作動
するダイヤフラム等を用いたアクチエータにて開
くことで行なつているので、排気系への接続部が
著しく複雑で接続のためのスペースが増大するば
かりか、２次空気制御弁に開閉作動用のアクチエ
ータが必要で２次空気制御弁が複雑で且つ大型に
なるのであつた。

本考案は、このように三元触媒に対する空燃比
のフイードバツクシステムと、排気系への２次空
気供給システムと、排気ガスの還流システムとを
備えた内燃機関において、スロツトル弁を閉じた
状態では、吸気系への排気ガスの還流は行わず、
排気系への２次空気の供給はスロツトル弁を閉じ
たときに必要であることに鑑み、排気系から吸気
系への排気ガス還流通路に２次空気供給通路を接
続して、排気ガス還流通路の一部を２次空気供給
通路の一部に共用する一方、２次空気供給通路に
おける２次空気制御弁を、前記排気ガス還流通路
における排気ガスの流れで負圧が増大することに
応じて閉じるような簡単な構成にすることによ
り、前記従来の欠点を解消したものである。

以下実施例について説明すると、図において１
は内燃機関を示し、該機関１の吸気ポート２には
吸気マニホールド３を介してエアクリーナ４付き
気化器５が、排気ポート６には排気マニホールド
７を介してモノリス式等の三元触媒を内蔵して成
る排気浄化装置８が各々接続されている。

前記気化器５は、メインノズル９へのメイン系
燃料通路１０と、アイドルポート１１及びスロー
ポート１２へのスロー系燃料通路１３とに各々エ
アブリードポート１４，１５を備え、且つ気化器
５におけるスロツトル弁１６には、当該スロツト
ル弁１６を全閉（アイドル開度）にしたときON
になるスロツトルスイツチ１７を設ける一方、前
記排気マニホールド７には排気ガス中のO₂，
CO，CO₂，HC又はNO_X濃度を検出する排気セン
サー１８が設けられている。

１９はダイヤフラム式の排気ガス還流制御弁
で、該排気ガス還流制御弁１９の入口はオリフイ
ス２０付き還流通路２１を介して前記排気マニホ
ールド７における排気センサー１８より上流側
に、出口は還流通路２２を介して吸気マニホール
ド３に各々接続され、排気ガス還流制御弁１９に
おける弁体２３はダイヤフラム室２４内のばね２
５にて常閉方向に付勢されている。

２６は排圧調整弁で、大気連通室２７と排圧室
２８とを区成するダイヤフラム２９を備え、その
大気連通室２７はオリフイス３０付き通路３１を
介してエアクリーナ４のクリーンサイド等の大気
連通箇所に連通させると共に、ダイヤフラム２９
のフラツプ３２にて開閉する連通管３３を備え、
ばね３４にて連通管３３を常時開いた状態に保持
する一方、排圧室２８は還流通路２１中の制御弁
１９とオリフイス２０との間に通路３５を介して
接続され、また、前記連通管３３は通路３６を介
して排気ガス還流制御弁１９のダイヤフラム室２
４に接続されると共に、オリフイス３７付き負圧
取出通路３８を介して前記気化器５におけるスロ
ツトル弁１６の閉位置より適宜上流側の部位に設
けた還流ポート３９に接続されている。

４０は空燃比制御用のアクチエータを示し、該
アクチエータ４０における可動体４１には、弁室
４２内に開口する２つのポート４３，４４を開閉
するための２つの針弁４５，４６を備え、弁室４
２は空気導入通路４７を介して前記エアクリーナ
４のクリーンサイド等の大気連通箇所に、第１の
ポート４３はエアブリード通路４８を介して前記
メイン系燃料通路１０のエアブリードポート１４
に、第２のポート４４はエアブリード通路４９を
介して前記スロー系燃料通路１３のエアブリード
ポート１５に各々接続されている。この場合第１
のポート４３とその針弁４５とは、アクチエータ
４０の作動停止のときにおいて、気化器５の空燃
比がリーンになるように設定され、また、第２の
ポート４４とその針弁４６とは、アクチエータ４
０の作動停止のときにおいてスロー又はアイドル
ポートによる空燃比が理論空燃比より稍リツチに
なるように設定されている。

５０は前記排気センサー１８及びスロツトルス
イツチ１７からの信号を入力とする制御回路で、
該制御回路５０は排気センサー１８の出力と制御
目標値とを比較して、これに応じて前記アクチエ
ータ４０を作動するもので、例えば、排気センサ
ー１８がO₂濃度を検出するものである場合にお
いて、これによつて検出したO₂濃度が理論空燃
比のときのO₂濃度を越えているとき、排気セン
サー箇所の空燃比は理論空燃比よりリーンである
から、アクチエータ４０における両ポート４３，
４４を閉じ、また、排気センサー１８で検出した
O₂濃度が前記と逆であるときは、アクチエータ
４０における両ポート４３，４４を開くようにし
て、排気センサー１８箇所の空燃比が略理論空燃
比になるようにフイードバツク制御するものであ
り、また、制御回路５０はスロツトルスイツチ１
７からのON信号に基づき、アクチエータ４０の
作動を停止する。

５１は２次空気供給装置で、該２次空気供給装
置５１は、一端が２次空気用エアクリーナ５２又
は前記エアクリーナ４のダーテイーサイド等の大
気連通箇所に接続された２次空気供給通路５３
と、該通路５３中に設けた詳しくは後述する逆止
弁５４及び２次空気制御弁５５とからなり、前記
２次空気供給通路５３の他端を、前記排気マニホ
ールド７から還流制御弁１９への還流通路２１に
接続する。

そして、前記逆止弁５４を、弁匣５４ａ内にお
ける弁孔５４ｂ付き弁座５４ｃに弾性弁体５４ｄ
の一端を取付け、機関のアイドリング時等におけ
る排気マニホールド７内の排気脈動にて弾性弁体
５４ｄが開閉するものに構成する（但し符号５４
ｅは弾性弁体５４ｄに対するストツパー）一方、
前記２次空気制御弁５５を、弁匣５５ａ内に開口
の弁座５５ｂに対し近接して設けた通孔５５ｃ付
き弁体５５ｄをばね５５ｅで常時開いた状態に保
持すると共に、還流通路２１内を排気ガスが吸気
マニホールド３に向つて流れるときの負圧にて、
弁体５５ｄが弁座５５ｂを閉じるように構成す
る。この場合、逆止弁５４の弁匣５４ａと２次空
気制御弁５５の弁匣５５ａとを共用に、換言すれ
ば一つの弁匣内に逆止弁と２次空気制御弁との両
方を設けたものにしても良い。なお、２次空気供
給装置５３の排気ガスの還流通路２１への接続開
口位置は、還流通路２１の排気系への接続部位に
近い所にするのが、排気脈動の影響を受け易くて
望ましい。

この構成において、スロツトル弁１６を全閉し
た運転域では、還流ポート３９がスロツトル弁１
６より上流側に位置して、還流制御弁１９のダイ
ヤフラム室２４は略大気圧になるので、その弁体
２３は開らかず従つて吸気系への排気ガスの還流
は行なわれず、排気ガス還流カツトの状態になる
が、スロツトル弁１６を開らけば還流ポート３９
における負圧は大きくなり、この負圧が排圧調整
弁２６の大気連通室２７に伝わり、大気連通室２
７は前記負圧と大気圧との間の負圧値になる一
方、排気圧力が上昇すればそのダイヤフラム２９
は連通管３３を閉じ、還流ポート３９の負圧が通
路３６を介して還流制御弁１９のダイヤフラム室
２４に作用するから、その弁体２３は開いて排気
ガスが吸気系に還流される。この排気ガスの還流
により還流通路２１への２次空気供給装置５３の
接続部での負圧が還流カツト時よりも大きくなる
ことにより、これに連通する２次空気制御弁５５
における弁体５５ｄがその弁座５５ｂに負圧で接
当して閉じるから、吸気系への排気ガスの還流時
には、２次空気供給通路５３からの２次空気の供
給は行なわれず２次空気供給カツトの状態になる
一方、排気浄化装置８の上流箇所の空燃比は、排
気センサー１８の支配下におかれて、略理論空燃
比になるようにフイードバツク制御されるのであ
る。

そして、スロツトル弁１６を閉じると、スロツ
トルスイツチ１７のONによつて空燃比制御用ア
クチエー４０へのフイードバツクがカツトされ
て、吸気混合気の空燃比がリツチになる一方、排
気ガス還流カツトになつて、還流通路２１への２
次空気供給通路５３の接続部での負圧は排気ガス
の還流時よりも小さくなるから、２次空気制御弁
５５における弁体５５ｄはそのばね５５ｅ力によ
つて開き、その上流側における逆止弁５４には、
排気マニホールド７内における排気脈動が伝わつ
て、その弾性弁板５４ｄが排気脈動に応じて開閉
することになる。従つてスロツトル弁の閉によつ
て吸気混合気の空燃比が理論空燃比より稍リツチ
になると同時に、排気ガス還流カツトになつて排
気系には２次空気が供給されるから、排気浄化装
置８の上流側における空燃比は２次空気の供給に
よつて略理論空燃比になるのである。なお、接続
部に発生する負圧により、排気系への２次空気の
供給と、吸気系への排気ガスの再循環とが同時に
行なわれる領域も存在する。

以上の通り本考案は、吸気系への排気ガスの還
流システムと、排気系への２次空気供給システム
と、三元触媒に対する空燃比のフイードバツクシ
ステムとを備えたものにおいて、スロツトル弁を
閉じた運転域で吸気混合気の空燃比を理論空燃比
より稍リツチにしてアイドリング運転を安定化す
る一方、排気系に２次空気を供給して三元触媒に
よる高浄化を達するに際して、排気系への２次空
気供給通路を、排気ガス還流制御弁と排気系とを
つなぐ還流通路に接続することにより、当該還流
通路の一部を２次空気供給通路の一部に共用でき
るから、排気系には排気ガスの還流通路を接続す
るだけで良くて従来のように２つの通路を別々に
接続する必要がなくて、排気系に対する接続部の
構造が著しく簡単になると共に、接続のためのス
ペース及び接続のための部品点数を少なくできる
のである。

そして、前記のように還流通路の一部を、２次
空気供給通路の一部に供用するに際して、本考案
は、２次空気供給通路中に、前記還流通路内の負
圧が大きいとき閉じる弁体を備えて成る２次空気
制御弁を設けたことにより、排気系に対する２次
空気の供給は、還流通路を介して吸気系に排気ガ
スの還流が行なわれているときには自動的にカツ
トされるから、排気ガスの還流を行う運転域にお
いて２次空気の供給を同時に行うことによる弊
害、つまり、排気ガスの還流による効果の低減、
及び空燃比のフイードバツク制御の誤作動の発生
を確実に防止できるのである。

しかも、本考案は、２次空気制御弁を前記排気
ガスの還流通路への２次空気供給通路の接続部位
に発生する負圧の変化に応じて開閉するように構
成したから、２次空気制御弁に従来のように吸気
負圧等による開閉作動用のアクチエータを設ける
必要がなく、２次空気制御弁が著しく簡単で且つ
小型化できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す図、第２図は２
次空気供給用逆止弁と２次空気制御弁の拡大断面
図である。 １……内燃機関、３……吸気マニホールド、５
……気化器、７……排気マニホールド、８……排
気浄化装置、２１，２２……還流通路、１９……
排気ガス還流制御弁、２６……排圧調整弁、１８
……排気センサー、４０……空燃比制御用アクチ
エータ、５３……２次空気供給通路、５４……逆
止弁、５５……２次空気制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の排気系の三元触媒箇所における空燃
   比が略理論空燃比になるように気化器における空
   燃比をフイードバツク制御するシステムと、排気
   系への２次空気供給システムと、排気ガスの一部
   を吸気系に還流するシステムとを備えた内燃機関
   において、その排気系への２次空気供給通路を、
   排気系から吸気系への排気ガスの還流通路に接続
   し、該２次空気供給通路には、排気系の排気脈動
   に応じて開閉する逆止弁を設けると共に、その下
   流側に前記還流通路内の負圧が大きいとき閉じる
   弁体を備えて成る２次空気制御弁を設けたことを
   特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。