JPH0472975B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの排気通路に触媒を設け
て排気ガスを浄化するエンジンの排気浄化装置に
関する。

（従来技術） 上述の触媒は該触媒内での排気ガスの化学反応
を促進させるために、該触媒が活性化する高温に
維持する必要があり、従来例えば、触媒上流の排
気通路に二次空気を供給して排気ガスの燃焼を促
進せしめ、その燃焼熱により触媒の温度を高温化
するようにしているが、触媒は経年によつて劣化
するため、例えば、上述の二次空気の供給を上述
の経年劣化を見越して初期値から多く設定して供
給している。

このため触媒の使用初期時に必要以上の浄化、
すなわち過剰燃焼を起したり、また触媒の温度を
必要以上に高温に維持しなければならないために
経年劣化をより早く生じさせる問題点を有する。

また従来エンジンの高負荷時において触媒の排
気ガス導入側の排気ガス接触面積を大きくする触
媒装置があるが（例えば特開昭55−10018号広
報）、この装置の場合部分的に遮蔽するので、遮
蔽されない他の部分の劣化は前述の場合と同様に
早く生じる問題点を有している。

（発明の目的） この発明の目的は、触媒の経年劣化を抑制し、
有効な浄化率を長期に渡つて得られるエンジンの
排気浄化装置の提供にある。

（発明の構成） この発明は、エンジンの総運転時間が所定値以
上になつたとき、エンジンに供給する混合気の空
燃比を濃化するとともに、二次空気を増量するよ
うに制御するエンジンの排気浄化装置であること
を特徴とする。

（発明の効果） この発明によれば、エンジンの総運転時間が所
定値になるまでは、必要最小限の二次空気を触媒
に供給することで、触媒により排気ガスが必要以
上に過剰燃焼するのを押え、すなわち触媒の熱負
荷を下げて早期の触媒劣化を防止し、エンジンの
総運転時間が所定値になれば、空燃比の濃化と二
次空気の増量によつて燃焼性を上げて、すなわち
熱負荷を高めることで触媒の耐久後の浄化率の低
下割合を小さくし得て、排気ガスの浄化を有効に
行なわせ、もつて長期の使用を得ることができ
る。

（実施例） この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述
する。

図面はエンジンの排気浄化装置を示し、第１図
において、エンジン１はシリンダ２、ピストン
３、シリンダヘツド４を備え、シリンダヘツド４
には吸気通路５と排気通路６とが接続されてい
る。

上述の吸気通路５の上流端には第１エアクリー
ナ７が設けられ、その下流には気化器８が配設さ
れ、れこの気化器８にはエンジン１に供給する混
合気の空燃比を調整するためのソレノイドバルブ
からなるアクチユエータ９が設けられ、このアク
チユエータ９は前述の排気通路６の上流側に設け
られて、排気ガス中の酸素濃度に対応した信号を
出力するO2センサ１０の出力信号に基づいて空
燃比制御回路１１により駆動制御される。

前述の排気通路６の下流にはエンジン１の排気
ガスを浄化する三元触媒の触媒１２が配設され、
この触媒１２にはこの触媒１２の温度を検出する
触媒温度センサ１３が設けられている。

上述の触媒１２の上流側の排気通路６には、こ
の触媒１２に二次空気を供給する二次空気供給通
路１４が開口され、この通路１４の上流端には第
２エアクリーナ１５が設けられ、この下流にはエ
アポンプ１６が配設されせ、このエアポンプ１６
はモータ１７によつて駆動される。

上述のエアポンプ１６の下流の通路１４には分
岐通路１８が形成され、この分岐通路１８は前述
のO2センサ１０の上流近傍の排気通路６に開口
され、分岐通路１８の中間部には印加電圧に比例
して駆動し、通路１８を開閉するリニヤソレノイ
ドバルブ１９が設けられ、このバルブ１９の開放
量に比例した二次空気をO2センサ１０に供給し
て、空燃比をリツチに調整する。

前述のモータ１７およびリニヤソレノイドバル
ブ１９は二次空気制御回路２０によつて制御さ
れ、この制御は前述の触媒温度センサ１３、水温
センサ２１、負圧センサ２２、回転センサ２３、
総走行距離センサ２４とからの出力信号に基づい
て行なわれる。

上述の水温センサ２１はエンジン１１の冷却水
の温度を検知して水温信号を出力し、負圧センサ
２２は吸気通路５の吸気負圧を検知して負圧信号
を出力し、回転センサ２３はエンジン１のクラン
クシヤフト（図示省略）の回転を検知して回転信
号を出力し、総走行距離センサ２４は自動車の総
走行距離を検知して総走行距離信号を出力する。

第２図イはエンジン１の運転状態と二次空気の
供給量との関係を示す特性図であつて、領域Ａ〜
Ｄはそれぞれ同量の二次空気供給を必要とする領
域を示し、その供給量は低負荷低回転領域では、
排気量の増加に対応して二次空気量も増加される
ことにより、触媒１２の排気ガス浄化の作用を有
効化させると共に、高負荷高回転領域では、二次
空気量も少なくして触媒１２の加熱を抑制して、
触媒１２の耐久性を向上させるように領域Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの順に二次空気の供給量が多くなつて
いる。

なお領域Ｅは二次空気の供給を停止する領域で
ある。そして各領域Ａ〜Ｄにおける二次空気供給
量はエンジン１の運転状態に対応させて後述する
メモリのマツプに記憶されている。

第３図は前述の二次空気制御回路２０の詳細を
示す。前述の触媒１２は使用によつて経年劣化が
あるため、経年に対応して浄化率を高める必要が
ある。この浄化率を高めるには、触媒１２での燃
焼を多くし触媒１２を活性化することで可能とな
り、未燃焼の燃料を触媒１２に多く供給すること
で行ない得る。

一方、触媒１２の使用経年はエンジン１の総運
転時間に置き換えてみることができ、またこの総
運転時間は自動車の総走行距離に置き換えて見る
ことができる。

メモリ２５には総走行距離に対応して係数K2
がストアされ、この係数K2は触媒１２の経年に
対応してこれに供給される燃料を増加させるもの
であり、第２図ハに示すように、初期では係数
K2は１であつて総走行距離が長くなるに比例し
て大きな値になるように設定されている。

係数演算回路２６は総走行距離センサ２４から
の出力信号に対応する係数K2をメモリ２５から
読出し、印加電圧演算回路２７は読出した係数
K2に基づいてリニヤソレノイドバルブ１９を駆
動する印加電圧値を演算し、この印加電圧値によ
りリニヤソレノイドバルブ駆動回路２８を介して
リニヤソレノイドバルブ１９が駆動される。

上述のリニヤソレノイドバルブ１９が駆動され
ると、前述した分岐通路１８が触媒１２の経年劣
化に対応して開放され、その開放量に対応した二
次空気が後述の制御でエアポンプ１６が駆動され
ることでO2センサ１０の上流側に供給される。

上述のO2センサ１０は二次空気が供給される
ことによつて上記二次空気が供給される以前の空
燃比に比べて空燃比がリーンであると検知するの
で、この検知信号が空燃比制御回路１１に入力さ
れることによつて、この制御回路１１は上記二次
空気が供給される以前の空燃比に比べて空燃比が
リツチになるように気化器８のアクチユエータ９
を制御する。

その結果、排気ガス中には触媒１２の経年劣化
に対応して未燃焼燃料が多く供給されることにな
る。

二次空気供給のためのモータ１７の駆動制御は
エンジン１の運転状態に対応して行なう。すなわ
ち、負圧センサ２２からの吸気負圧信号と、回転
センサ２３からのエンジン回転信号とによつて基
本制御信号発生回路２９はエンジン１の運転状態
を判定する。

一方、マツプ３０には前述の第２図イで示した
運転領域Ａ〜Ｄに対応させて二次空気供給量が記
憶されており、上述の基本制御信号発生回路２９
は判定した運転状態の二次空気供給量をマツプ３
０から読出し、読出した供給量に対応する制御信
号を発生する。

一方、エンジン１の温度が低いとき、マツプ３
０で設定された二次空気供給量の値で二次空気を
供給すると触媒１２での燃焼性が低下して浄化率
が低下する。そのためにエンジン１の冷却水の温
度が設定温度t0以下では、水温が低くなるにした
がつて二次空気供給量が多くなるように係数K1
が設定され、この係数K1は第２図ロに示される
ように、設定温度t0以上では１、それ以下では水
温が低くなるに比例して多くなる値に設定されて
いる。

関数回路３１は上述の係数K1を水温の関数と
して記憶し、水温センサ２１からの水温信号に基
づいて係数K1に対応する制御信号を出力する。

演算回路３２は前段の基本制御信号発生回路２
９で算出した二次空気の基本供給量に対応する制
御信号を関数回路３１から出力される係数K1に
対応した補正信号に基づいてほ性し、この補正し
た制御信号でゲート回路３３、駆動回路３４を介
してモータ１７が駆動制御される。

モータ１７がエンジン１の運転状態に対応して
駆動されることにより、アエポンプ１６は必要量
の二次空気を二次空気供給通路１４を介して触媒
１２に供給し、触媒１２はこの通路１４から供給
される二次空気と、前述の分岐通路１８から供給
される総走行距離りに対応した二次空気とによつ
て排気ガスを燃焼し浄化する。

触媒１２は上述の燃焼が行なわれて温度が高く
なり過ぎると焼損するために、設定された温度以
上になると排気ガスの燃焼を一時停止させる必要
がある。

設定電圧発生回路３５は上述の設定温度に対応
する電圧を発生し、比較回路３６はこの設定電圧
と触媒温度センサ１３からの温度検知信号の電圧
とを比較し、触媒１２の温度が設定された温度以
上になると比較回路３６から信号が発せられて前
述のゲート回路３３を閉じる。そのためモータ１
７は駆動されないので、二次空気は触媒１２に供
給されないため、燃焼が停止され、触媒１２によ
る排気ガスの過剰燃焼が防止され、触媒１２の焼
損が防止される。

このように構成される排気浄化装置は触媒１２
の使用経年を自動車の総走行距離で検知し、使用
経年に比例した係数K2を初期値を１にして設定
し、経年に対応して空燃比を濃化するように空燃
比制御回路１１を制御すると共に、分岐通路１８
から供給される経年に対応した二次空気を、二次
空気供給通路１４から供給される基本的な二次空
気に加えることによつて触媒１２の経年劣化に対
処させている。

このとき、マツプ３０に格納される各運転領域
Ａ〜Ｄの基本二次空気量は触媒１２の経年劣化を
見越して設定する必要はなく必要最小限の量でよ
い。

その結果、第４図に示すように、触媒１２は初
期の浄化率を高く耐久後には低下するも、通常、
高い浄化率を必要最小限の浄化率に押えて浄化す
るために、矢印で示すように耐久後の浄化率の低
下を小さくし得、劣化の経年が長くなり、その寿
命が長くなる。

なお、上述の実施例では触媒１２の使用経年を
自動車の総走行距離で見ているが、エンジン１の
総運転時間を計時してもよい。

また、二次空気制御回路２０はアナログコンピ
ユータにより構成したものを示したが、上記回路
２０はデジタルコンピユータにより構成してもよ
い。

加えて、総走行距離が所定値以上のときには二
次空気供給通路から供給する二次空気を増量して
もよい。

また、上記二次空気の増量率は、触媒が還元触
媒のときには燃料の増量率よりも小さく、三元触
媒のときには上記燃料の増量率と同等に、そして
酸化触媒のときには上記燃料の増量率より大きく
すれば、各々の触媒での反応を良好に保つことが
できる。

この発明の構成と実施例との反応において、二
次空気供給装置は、二次空気供給通路１４、第２
エアクリーナ１５、エアポンプ１６、モータ１
７、および二次空気制御回路２０に対応し、エン
ジン総運転時間検知手段は総走行距離センサ２
４、に対応し、空燃比調整手段は気化器８および
アクチユエータ９に対応し、二次空気調整手段は
二次空気制御回路２０で制御されるモータ１７，
リニヤソレノイドバルブ１９、およびモータ１７
に駆動されるエアポンプ１６に対応し制御回路
は、O2センサ１０、空燃比制御回路１１、メモ
リ２５、係数演算回路２６、印加電圧演算回路２
７、リニヤソレノイドバルブ駆動回路２８に対応
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はエ
ンジンの排気浄化装置の構成図。第２図イ，ロ，
ハはエンジン運転領域の二次空気供給量の特性、
係数K1，K2の特性を示す図。第３図は二次空気
制御回路のブロツク図。第４図は触媒の経年劣化
を示す図である。 １……エンジン、６……排気通路、１０……
O2センサ、１１……空燃比制御回路、１２……
触媒、１４……二次空気供給通路、１６……エア
ポンプ、１７……モータ、１８……分岐通路、１
９……リニヤソレノイドバルブ、２０……二次空
気制御回路、２２……負圧センサ、２３……回転
センサ、２４……総走行距離センサ、２６……係
数演算回路、２９……基本制御信号発生回路、３
０……マツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気通路に配設され、排気ガスを
   浄化する触媒と、 上記触媒の上流の排気通路に二次空気を供給す
   る二次空気供給装置と、 エンジンの総運転時間を検知するエンジン総運
   転時間検知手段と、 エンジンに供給される混合気の空燃比を調整す
   る空燃比調整手段と、 二次空気の空気量を調整する二次空気調整手段
   と、 前記エンジン総運転時間検知手段の出力を受け
   エンジンの総運転時間が所定値以上のとき混合気
   の空燃比を濃化するように上記空燃比調整手段を
   制御するとともに、二次空気を増量するように前
   記二次空気調整手段を制御する制御手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。