JPH04159428A - 内燃機関の排気浄化装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、排気系に触媒コンバータを備えた内燃機関
の排気浄化装置、特に機関冷間始動直後のＨＣ等を低減
するようにした排気浄化装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の排気中に含まれるＨＣ等の有害成分は、内燃
機関が十分に暖まっていない状部つまり冷間始動直後に
おいて大量に発生ずることが知られているが、排気浄化
の極めて一般的な方法である触媒コンバータによるもの
では、冷間始動直後は触媒コンバータが触媒活性化温度
にまで昇温しでいないことから、十分な排気浄化作用が
得られず、ＨＣ等が外部へ排出されてしまうおそれがあ
る、という不具合がある。

そのため、例えば特開昭５２−２４６１６号公報に見ら
れるように、触媒コンバータを排気系の上流側、例えば
排気ボート出口部に配設し、触媒コンバータの昇温を早
めるようにすることが従来から考えられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のように、触媒コンバータを排
気系の上流側に配設すると、始動直後の昇温は早まる反
面、高速高負荷運転時などに触媒コンバータが高温に晒
され続けるため、触媒コンバータの耐久性が著しく低く
なる、という欠点があった。

尚、特開昭６（１２７７１６号公報には、排気弁の開閉
時期を高負荷運転時に進み側の位相に切り換えるように
したバルブタイミング制御装置が開示されているが、こ
のものでは高負荷時の出力向上には寄与するものの、冷
間時の排気浄化性能の向上は期待できず、特に低負荷運
転を継続したような場合には何ら効果がない。

（課題を解決するための手段） この発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気系に触
媒コンバータを備えた内燃機関の排気浄化装置において
、内燃機関もしくは触媒コンバータの温度を検出する温
度センサと、排気弁の開時期を遅進させる可変バルブタ
イミング機構と、内燃機関の冷間始動後に、上記温度セ
ンサの検出温度が所定温度に達するまで上記可変バルブ
タイミング機構を進み側の位相に制御する制御回路とを
備えたことを特徴としている。

（作用） 内燃機関が冷間状態で始動すると、排気弁に対し設けら
れた可変バルブタイミング機構が進み側の位相に制御さ
れる。

４サイクル内燃機関では、排気弁開時期は膨張行程の途
中に設定されるので、これを早めると、排気系へ流れ出
る排気ガス圧力は高くなり、また排気ガス温度は高くな
る。そのため、触媒コンバータが早期に昇温し、活性化
する。

そして、温度センサの検出温度が所定温度に達すると、
排気弁の開時期は通常の位相に戻される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図であって
、１が内燃機関、２がその吸気通路、３が排気通路をそ
れぞれ示している。

上記排気通路３には、比較的下流側（例えば車両床下位
置）に例えば三元触媒を用いた触媒コンバータ４が介装
されているとともに、更に下流側にマフラ５が配設され
ている。また上記触媒コンバータ４よりも上流側に、空
燃比検出用のＯ，センサ６が取り付けられている。

上記吸気通路２には、スロットル弁７が介装され、かつ
このスロットル弁７より上流側に、例えば熱線式のエア
フロメータ８が介装されている。

尚、９はエアクリーナである。また各気筒の吸気ポート
に向かって、各気筒毎に燃料供給を行う燃料噴射弁ｌＯ
が設けられている。

内燃機関１は、吸気弁１１および排気弁１２がそれぞれ
独立したカムシャフト１３．１４によって駆動されるＤ
ＯＨＣ型の動弁機構を有しており、その排気側カムシャ
フト１４前端部に、後述するように可変バルブタイミン
グ機構の主要部をなす可変バルブタイミングアクチュエ
ータ１５が取り付けられているとともに、該アクチュエ
ータ１５に至る油圧経路に可変バルブタイミング制御弁
１６（第２図参照）が配設されている。

また、この実施例では機関温度として冷却水温を検出す
るようにしており、そのための水温センサ１７が例えば
内燃機関のウォータジャケットに対し取り付けられてい
る。

上記可変バルブタイミング機構の制御回路を構成するコ
ントロールユニット１８は、いわゆるマイクロコンピュ
ータシステムを利用したもので、上記水温センサ１７の
検出信号に基づいて可変バルブタイミング機構の可変バ
ルブタイミング制御弁１６をＯＮ’、ＯＦＦ制御してい
る。尚、このコントロールユニット１８は、同時に、各
種センサの検出信号に基づいて空燃比制御つまり燃料噴
射弁１０の噴射量制御や点火時期制御等、内燃機関１の
種々の制御を総合的に実行するようになっている。

第２図は可変バルブタイミング機構の詳細を示している
。カムシャフト１４の前端に配設された可変バルブタイ
ミングアクチュエータ１５は、カムシャフト１４に取付
ポルト２４によって固着された内筒２１と、外周にタイ
ミングベルト（図示せず）用のカムプーリ部２３を備え
たカップ状の外筒２２とを主体とし、両者が所定角度（
例えば１０°程度）だけ相対回転可能なように嵌合して
いる。そして、内筒２１外周と外筒２２内周との間にリ
ング状のピストン２５が介装されている。

このピストン２５は、内周面および外周面にへりカルギ
ヤ状の螺条を有し、これらが同様に内筒２１外周面およ
び外筒２２内周面に形成した螺条と噛み合っている。こ
のへりカルギヤ状の噛合によって、該ピストン２５の軸
方向の移動に伴い、内筒２１と外筒２２とが相対回転す
るのである。尚、上記カムプーリ部２３は図示せぬタイ
ミングベルトを介してクランクプーリに連動するように
なっている。

また上記ピストン２５は、リターンスプリング２６によ
って前方へ常時付勢されており、かつこの付勢力と対抗
するように、ピストン２５と外筒２２前端面との間に油
圧室２７が画成されている。

一方、カムシャフト１４には軸方向に沿って潤滑油通路
２８が設けられており、取付ボルト２４内の油路２９を
介して上記油圧室２７が上記潤滑油通路２８に連通して
いる。また上記潤滑油通路２８には、カムジャーナル部
（図示せず）および連通孔２８ａを介してシリンダヘッ
ド側から高圧潤滑油が常時供給されている。

可変バルブタイミング制御弁１６は、上記潤滑油通路２
８と低圧側のドレンボート３５との間を開閉することに
よって上記可変バルブタイミングアクチュエータＩ５に
作用する油圧をＯＮ、ＯＦＦ的に制御するものであって
、連通孔３０が開口した円筒状のバルブケース３１と、
このバルブケース３１内を摺動して上記連通孔３０を開
閉するプランジャ３２と、該プランジャ３２を上記連通
孔３０の開方向へ付勢するリターンスプリング３３と、
このリターンスプリング３３の付勢力に抗して上記プラ
ンジャ３２を閉方向へ摺動させるソレノイド３４とから
構成されている。

次に上記実施例の作用について説明する。

内燃機関１が始動した後、水温センサ１７にて検出され
た冷却水温が所定温度以下である場合には、コントロー
ルユニット１８の制御信号に基づいてソレノイド３４が
ＯＮ作動し、連通孔３０か閉塞される。そのため、潤滑
油通路２８内の油圧ひいては油圧室２７内の油圧が高圧
となり、ピストン２５がリターンスプリング２６の付勢
力に抗して摺動する。これにより、内筒２１が外筒２２
に対し相対回転し、クランク角に対する排気側カムシャ
ツ）１４の位相が例えば１０°程度進み側へ変化する。

従って、排気弁１２の開閉時期は、第３図の破線（イ）
に示すように初期状態のときよりも早められ、その結果
、通常の開閉時期の場合に比して排気系へ流れ出る排気
ガス温度が高くなる。これによって、排気通路３におけ
る触媒コンバータ４の昇温か早められ、早期に活性化温
度に達して、排気エミッションとりわけ低温時に問題と
なるＨＣの清浄化を図ることができる。

そして、機関冷却水温が所定温度に達したら、可変バル
ブタイミング制御弁１６のソレノイド３４がＯＦＦとな
り、潤滑油通路２８内の油圧が解放される。そのため、
ピストン２５がリターンスプリング２６の付勢力によっ
て初期位置に戻り、内筒２１が外筒２２に対し逆方向に
相対回転して初期の位相となる。つまり排気弁の開閉時
期は、第３図の実線（ロ）に示す通常の開閉時期となり
、過度に高温の排気ガスが排出され続けることはない。

第４図は、−例として車両床下位置に配置した触媒コン
バータ４の冷間始動後の昇温特性、詳しくは触媒コンバ
ータ人口温度の変化を、従来のもの（実線）と比較して
示したものである。この例では、始動から３０秒経過時
点まで排気弁開閉時期を進み側の位相に制御しているが
、このように非常に短時間の位相制御により触媒コンバ
ータ４の温度を速やかに上昇させることができ、ＨＣ等
の低減が図れる。

尚、上記実施例では機関温度として冷却水温を検出する
ようにしているが、これに代えて油温や排気温等を用い
ることもできる。また触媒コンバータ４の温度そのもの
を検出して排気弁開閉時期の位相制御を行うようにして
も良い。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の排気浄化装置は、冷間始動後に排気弁の開時期を早め
ることで触媒コンバータの早期昇温を図るようにしたの
で、触媒の活性化が大幅に促進され、機関低温時に増加
し易い排気エミッション、特にＨＣの大幅な低減が図れ
る。また、それだけ触媒コンバータを排気系の下流側に
配置することが可能となり、過度に高温に晒されること
がないため、触媒コンバータの耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は可変バルブタイミング機構を示す断面図、第３図はこ
の実施例の吸排気弁のバルブリフト特性図、第４図は冷
間始動後における触媒コンバータの入口温度の変化を従
来のものと比較して示す特性図である。 ｌ・・・内燃機関、４・・・触媒コンバータ、１４・・
・排気側カムシャフト、１５・・・可変バルブタイミン
グアクチュエータ、１６・・・可変バルブタイミング制
御弁、１７・・・水温センサ、ＩＳ・・・コントロール
ユニット。 第２図 ｊＵ　　　　　、）１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気系に触媒コンバータを備えた内燃機関の排気
   浄化装置において、内燃機関もしくは触媒コンバータの
   温度を検出する温度センサと、排気弁の開時期を遅進さ
   せる可変バルブタイミング機構と、内燃機関の冷間始動
   後に、上記温度センサの検出温度が所定温度に達するま
   で上記可変バルブタイミング機構を進み側の位相に制御
   する制御回路とを備えたことを特徴とする内燃機関の排
   気浄化装置。