JPH04330320A - エアサクションシステム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエアサクションシステ
ムに係り、特に理論空燃比よりも濃側の濃側空燃比の混
合気を供給される内燃機関の高負荷運転状態における排
気浄化性能を運転性の低下を招くことなく向上し得るエ
アサクションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載される内燃機関においては
、エアサクションシステムを備えたものがある。エアサ
クションシステムは、内燃機関の排気通路の排気脈動に
より生ずる負圧を利用し、排気通路に２次空気を供給す
る２次空気通路を備えている。エアサクションシステム
は、２次空気通路により排気通路に２次空気を供給して
排気を二次燃焼させ、排気有害成分であるＨＣやＣＯを
酸化させ、浄化を果たすものである。

【０００３】このようなエアサクションシステムとして
は、図３に示すものがある。図において、１０２は内燃
機関、１０４は吸気通路、１０６は排気通路である。内
燃機関１０２の吸気通路１０４は、上流端のエアクリー
ナ１０８と、このエアクリーナ１０８に連続するスロッ
トルボディ１１０と、このスロットルボディ１１０を内
燃機関１０２に連絡する吸気マニホルド１１２と、によ
り構成される。前記排気通路１０６は、内燃機関１０２
に連絡する排気マニホルド１１４と、この排気マニホル
ド１１４に連続する排気管１１６と、により構成される
。

【０００４】エアサクションシステムは、前記吸気通路
１０４の上流端のエアクリーナ１０８に上流側を連絡す
るとともに、下流側を前記排気通路１０４の排気マニホ
ルド１１４に連絡する２次空気通路１１８を備えている
。この２次空気通路１１８には、排気の逆流を防止する
逆止め弁１２０を設けている。逆止め弁１２０は、逆方
向領域におけ２次空気通路１１８への排気の逆流を阻止
するとともに、順方向領域における排気通路１０６への
２次空気の流通を許容する。また、２次空気通路１１８
の連通する部位よりも下流側の排気通路１０４には、酸
化触媒１２２を設けている。

【０００５】これにより、エアサクションシステムは、
内燃機関１０２の排気通路１０６の排気脈動により生ず
る負圧を利用して、順方向領域において吸気通路１０４
のエアクリーナ１０８から排気通路１０６に２次空気を
供給し、排気を二次燃焼させて排気有害成分であるＨＣ
やＣＯを酸化し、排気浄化を果たす。また、酸化触媒１
２２は、ＨＣやＣＯを酸化して排気浄化を果たす。

【０００６】このようなエアサクションシステムとして
は、特開昭５６−６０８１４号公報に開示のものがある
。この公報に開示のものは、内燃機関の排気通路に設け
た排気センサの検出する排気成分値により前記内燃機関
の吸気通路の空燃比が理論空燃比になるよう制御する空
燃比制御装置を備えるとともに排気通路に三元触媒を備
えた内燃機関において、排気通路に２次空気を供給する
２次空気通路に内燃機関の冷機時に開放動作する開閉弁
手段を設けることにより、内燃機関の冷機時に排気通路
に２次空気を供給してＨＣの燃焼を促進し、三元触媒の
迅速な活性化を図ったものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関は
、高負荷運転状態において、理論空燃比よりも濃側の濃
側空燃比の混合気を供給される。ところが、三元触媒は
、空燃比が理論空燃比付近（ウインドウ）にある場合に
、排気浄化性能を充分に発揮し得るものである。

【０００８】このため、前記公報に開示のエアサクショ
ンシステムは、加速運転等の高負荷運転状態において、
排気浄化性能が低下する不都合がある。また、三元触媒
は、空燃比が理論空燃比よりも濃側の濃側空燃比となる
ことにより、熱的負荷を軽減し得るものであるが、前記
の如く、空燃比が理論空燃比付近から外れて濃側空燃比
となることにより、排気浄化性能が低下する不都合があ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような不都合を解消
すべく、この発明は、内燃機関の排気通路に２次空気を
供給する２次空気通路を備えたエアサクションシステム
において、前記内燃機関の排気通路に設けた排気センサ
の検出する排気成分値により前記内燃機関の吸気通路の
空燃比が理論空燃比になるよう制御する空燃比制御装置
を備えるとともに前記排気センサの下流側の排気通路に
三元触媒を備え、この三元触媒よりも上流側の排気通路
に前記２次空気通路の下流側を連絡して設けるとともに
排気温度を検出する排気温度センサを設け、前記排気セ
ンサの検出する排気成分値により前記吸気通路の空燃比
が理論空燃比よりも濃側の濃側空燃比であり前記排気温
度センサの検出する排気温度が所定温度以下である場合
に前記２次空気通路の２次空気流量を調整して前記三元
触媒よりも上流側の排気通路の空燃比が理論空燃比にな
るよう制御される流量調整手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】この発明の構成によれば、流量調整手段によっ
て、排気センサの検出する排気成分値により吸気通路の
空燃比が理論空燃比よりも濃側の濃側空燃比であり、排
気温度センサの検出する排気温度が所定温度以下である
場合に、２次空気通路の２次空気流量を調整して三元触
媒よりも上流側の排気通路の空燃比が理論空燃比になる
よう制御することにより、加速運転等の高負荷運転状態
において、三元触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃
比に制御することができる。

【００１１】

【実施例】次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。

【００１２】図１・図２は、この発明の実施例を示すも
のである。図１において、２は内燃機関、４は吸気通路
、６は排気通路である。この内燃機関２の吸気通路４は
、上流端のエアクリーナ８と、このエアクリーナ８に連
続するスロットルボディ１０と、このスロットルボディ
１０を内燃機関２に連絡する吸気マニホルド１２と、に
より構成される。前記排気通路６は、内燃機関２に連絡
する排気マニホルド１４と、この排気マニホルド１４に
連続する排気管１６と、により構成される。

【００１３】エアサクションシステムは、前記吸気通路
４の上流端のエアクリーナ８に上流側を連絡するととも
に、下流側を前記排気通路４の排気マニホルド１４に連
絡する２次空気通路１８を備えている。この２次空気通
路１８には、排気の逆流を防止する逆止め弁２０を設け
ている。逆止め弁２０は、逆方向領域におけ２次空気通
路１８への排気の逆流を阻止するとともに、順方向領域
における排気通路６への２次空気の流通を許容する。

【００１４】このような、エアサクションシステムにお
いて、内燃機関２は、空燃比制御装置２２及び三元触媒
２４を備えている。空燃比制御装置２２は、内燃機関２
の燃料系として、スロットルボディ１０の上流側の吸気
通路４に単一の燃料噴射弁２６を備えている。この燃料
噴射弁２６は、制御部２８に接続されている。制御部２
８には、スロットルボディ１０に設けスロットルバルブ
３０の開度を検出するスロットルセンサ３２と、吸気通
路４の吸気圧力を検出する圧力センサ３４と、排気通路
６の排気成分値を検出すべく排気マニホルド１４に設け
た排気センサたる酸素センサ３６と、が接続されている
。なお、符号３８は点火コイル、符号４０はバッテリで
ある。

【００１５】これにより、空燃比制御装置２２は、制御
部２８によって、スロットルセンサ３２の検出するスロ
ットルバルブ３０の開度と、圧力センサ３４の検出する
吸気通路４の吸気圧力とにより、内燃機関２の運転状態
に応じて吸気通路４の空燃比が要求空燃比になるよう燃
料噴射弁２６を制御するとともに、排気通路６に設けた
酸素センサ３６の検出する排気成分値である酸素濃度に
より、吸気通路４の空燃比が理論空燃比になるよう燃料
噴射弁２６を制御する。

【００１６】また、前記三元触媒２４は、空燃比制御装
置２２を構成する酸素センサ３６の下流側の排気通路６
を構成する排気管１６に設けられている。この三元触媒
２４よりも上流側の排気通路６には、前記２次空気通路
１８の下流側を連絡して設けるとともに、排気温度を検
出する排気温度センサ４２を設けている。

【００１７】前記２次空気通路１８には、流量調整手段
４４を設けている。流量調整手段４４は、この実施例に
おいては、逆止め弁２０の上流側の２次空気通路１８に
開閉弁機構４６を設けている。開閉弁機構４６は、本体
内４８にダイヤフラム５０により負圧室５２を区画して
設け、ダイヤフラム５０に２次空気通路１８を開閉する
開閉弁体５４を設けるとともにこの開閉弁体５４により
２次空気通路１８を閉鎖する方向にダイヤフラム５０を
付勢する閉鎖バネ５６を設けている。

【００１８】開閉弁機構４６の負圧室５２は、負圧通路
５８により吸気マニホルド１２の吸気通路４に連絡され
ている。負圧通路５８には、負圧切換弁機構６０を設け
ている。負圧切換弁機構６０は、前記負圧室５２側の第
１負圧通路５８−１に、吸気マニホルド１２側のマニホ
ルド側負圧通路５８−２と大気孔６２とを選択的に切換
連絡する切換弁体６４を設け、この切換弁体６４を切換
駆動する切換ソレノイド６６を設けている。切換ソレノ
イド６６は、前記制御部２８に接続されている。

【００１９】これにより、制御部２８は、前記酸素セン
サ３６及び排気温度センサ４２の検出値にしたがって、
負圧切換弁機構６０の切換ソレノイド６６に電源を給排
して切換弁体６４を動作させ、開閉弁機構４６の負圧室
５２に負圧と大気圧とを選択的に供給してダイヤフラム
５０を動作させ、開閉弁体５４を変位させて２次空気通
路１８を開閉することにより、２次空気流量を調整する
。

【００２０】このように、流量調整手段４４は、制御部
２８によって、前記酸素センサ４２の検出する排気成分
値により吸気通路４の空燃比が理論空燃比よりも濃側の
濃側空燃比であり、前記排気温度センサ４２の検出する
排気温度が三元触媒２４や酸素センサ３６の劣化を来さ
ない所定温度以下である場合に、２次空気通路１８の２
次空気流量を調整して三元触媒２４よりも上流側の排気
通路６の空燃比が理論空燃比になるよう制御される。な
お、２次空気は、２次空気通路１８の逆止め弁２０によ
って、逆方向領域におけ２次空気通路１８への排気の逆
流を阻止されるとともに、順方向領域における排気通路
６への２次空気の流通を許容される。したがって、流量
調整手段４４は、順方向領域において、２次空気通路１
８の２次空気流量を調整して三元触媒２４よりも上流側
の排気通路６の空燃比が理論空燃比になるよう制御され
る。

【００２１】次に作用を説明する。

【００２２】内燃機関２の加速運転時等以外の運転状態
、例えば、アイドル運転状態において、空燃比制御装置
２２は、制御部２８によって、スロットルセンサ３２の
検出するスロットルバルブ３０の開度と、圧力センサ３
４の検出する吸気通路４の吸気圧力とにより、吸気通路
４の空燃比が理論空燃比になるよう燃料噴射弁２６を制
御する。このとき、三元触媒２４は、流入する排気の空
燃比が理論空燃比に制御されていることにより、排気浄
化性能を充分に発揮することができる。

【００２３】また、このとき、酸素センサ３６の検出す
る酸素濃度により吸気通路４の空燃比が理論空燃比であ
るので、制御部２８は、流量調整手段４４の負圧切換弁
機構６０により閉弁弁機構４６の負圧室５２に大気圧を
供給させ、２次空気通路１８を閉鎖して排気通路６への
２次空気の供給を阻止している。これにより、空燃比が
理論空燃比よりも薄側の薄側空燃比となることを防止で
き、三元触媒２４等の劣化を防止できる。

【００２４】内燃機関２の加速運転時等の高負荷運転状
態において、酸素センサ３６の検出する酸素濃度により
吸気通路４の空燃比が理論空燃比よりも濃側の濃側空燃
比であり、排気温度センサ４２の検出する排気温度が所
定温度以下である場合に、制御部２８は、流量調整手段
４４の負圧切換弁機構６０により開閉弁機構４６の負圧
室５２に負圧と大気圧とを選択的に供給してダイヤフラ
ム５０を動作させ、開閉弁体５０を変位させて２次空気
通路１８を開閉することにより、三元触媒２４よりも上
流側の排気通路６の空燃比が理論空燃比になるよう２次
空気流量を調整する。

【００２５】これにより、流量調整手段４４は、加速運
転時等の高負荷運転状態において、逆止め弁２０による
順方向領域で三元触媒２４に流入する排気の空燃比を理
論空燃比に制御することができる。

【００２６】このため、理論空燃比よりも濃側の濃側空
燃比の混合気を供給される内燃機関２の加速時等の高負
荷運転状態において、三元触媒２４に流入する排気の空
燃比を理論空燃比に制御し得ることにより、排気浄化性
能を向上することができる。また、高負荷運転状態にお
いて、吸気通路４の空燃比を理論空燃比に制御すること
なく、三元触媒２４の排気浄化性能を向上することがで
きることにより、運転性の低下を招くこともない。

【００２７】また、たとえ加速運転時等の高負荷運転状
態であっても、逆方向領域では、流量調整手段４４によ
る排気通路６への２次空気の供給を逆止め弁２０により
阻止している。このため、排気の逆流による不都合を回
避することができる。

【００２８】なお、この実施例においては、開閉弁機構
４６と負圧切換弁機構６０とからなる流量調整手段４４
を例示したが、図２に示す如く、デューティ制御される
制御弁機構６８を設けることもできる。この制御弁機構
６８は、２次空気通路１８に対して出没されるテーパ状
の制御弁体７０と、２次空気通路１８を閉鎖する方向に
前記制御弁体７０を押進付勢する閉鎖ばね７２と、２次
空気通路１８を開放する方向に前記制御弁体７０を牽引
付勢する制御ソレノイド７４と、から構成される。この
制御弁機構６８の制御ソレノイド７４を制御部２８に接
続し、前記の如く、酸素センサ３６の検出する酸素濃度
により吸気通路４の空燃比が理論空燃比よりも濃側の濃
側空燃比であり、排気温度センサ４２の検出する排気温
度が所定温度以下である場合に、流量調整手段４４の制
御弁機構６８により２次空気通路１８を開閉して三元触
媒２４よりも上流側の排気通路６の空燃比が理論空燃比
になるよう２次空気流量を調整することもできる。

【００２９】このように、流量調整手段４４をデューテ
ィ制御される制御弁機構６８とすることにより、前述実
施例と同様の効果を奏し得て、さらに、制御弁機構６８
によってデューティ制御することにより、２次空気流量
をさらに細かく制御することができ、制御精度を向上す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】このように、この発明によれば、加速運
転時等の高負荷運転状態において、三元触媒に流入する
排気の空燃比を理論空燃比に制御することができる。

【００３１】このため、理論空燃比よりも濃側の濃側空
燃比の混合気を供給される内燃機関の加速運転時等の高
負荷運転状態において、三元触媒に流入する排気の空燃
比を理論空燃比に制御し得ることにより排気浄化性能を
向上し得て、また、高負荷運転状態において、吸気通路
の空燃比を理論空燃比に制御することなく、三元触媒の
排気浄化性能を向上し得ることにより、運転性の低下を
招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すエアサクションシステ
ムの概略構成図である。

【図２】流量調整手段の別の実施例を示す断面図である
。

【図３】従来例を示すエアサクションシステムの概略構
成図である。

【符号の説明】

２　　内燃機関 ４　　吸気通路 ６　　排気通路 ８　　エアクリーナ １０　　スロットルボディ １２　　吸気マニホルド １４　　排気マニホルド １６　　排気管 １８　　２次空気通路 ２０　　逆止め弁 ２２　　空燃比制御装置 ２４　　三元触媒 ２６　　燃料噴射弁 ２８　　制御部 ３０　　スロットルバルブ ３２　　スロットルセンサ ３４　　圧力センサ ３６　　酸素センサ ４２　　排気温度センサ ４４　　流量調整手段 ４６　　開閉弁機構 ６０　　負圧切換弁機構 ６８　　制御弁機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の排気通路に２次空気を供給
   する２次空気通路を備えたエアサクションシステムにお
   いて、前記内燃機関の排気通路に設けた排気センサの検
   出する排気成分値により前記内燃機関の吸気通路の空燃
   比が理論空燃比になるよう制御する空燃比制御装置を備
   えるとともに前記排気センサの下流側の排気通路に三元
   触媒を備え、この三元触媒よりも上流側の排気通路に前
   記２次空気通路の下流側を連絡して設けるとともに排気
   温度を検出する排気温度センサを設け、前記排気センサ
   の検出する排気成分値により前記吸気通路の空燃比が理
   論空燃比よりも濃側の濃側空燃比であり前記排気温度セ
   ンサの検出する排気温度が所定温度以下である場合に前
   記２次空気通路の２次空気流量を調整して前記三元触媒
   よりも上流側の排気通路の空燃比が理論空燃比になるよ
   う制御される流量調整手段を設けたことを特徴とするエ
   アサクションシステム。