JPH0513938Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、機械式過給機（スーパーチヤージ
ヤ）を備えた内燃機関に関し、特にこのような内
燃機関の二次空気供給装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、内燃機関の排気通路に酸素濃度検出
センサを設け、このセンサからの信号に基づいて
空燃比を理論空燃比に近づけるようにフイードバ
ツク制御するシステムにおいて、排気通路に三元
触媒と酸化触媒とを設け、三元触媒で窒素酸化物
（NOx）、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）の
三成分を処理し、そのあと更に三元触媒の直後に
導いた二次空気を利用して酸化触媒でHC及びCO
を浄化する方法が知られている。しかしながら、
このようなシステムを採用した二次空気供給装置
では、二次空気を供給する空気吸引（エアーサク
シヨン）装置または空気噴射（エアーインジエク
シヨン）装置を必要としていた。

ターボチヤージヤやスーパーチヤージヤを備え
た高性能の内燃機関では他の同一排気量の内燃機
関に比べて過給時のガス量が多く、高い浄化能力
を要求される。ターボチヤージヤ付内燃機関にお
いて、吸気通路のターボチヤージヤ下流の過給し
た空気を二次空気として排気通路の触媒の前部に
供給するようにした二次空気供給装置がすでに提
案されている（例えば、実開昭56−15435号、実
開昭56−163712号）。しかしながら、ターボチヤ
ージヤは排気の圧力を利用してタービンを回転さ
せてコンプレツサで吸気を過給しているため系の
応答遅れがあり、特に過渡期において、必要とす
る二次空気の量が充分に触媒に供給されず、二次
空気の量が不足することがありうる。

そこで、機械式過給機（スーパーチヤージヤ）
を備えた内燃機関において、過給後の空気を二次
空気として排気通路の触媒の前部へ供給すること
により、前述の空気吸引（エアーサクシヨン）装
置または空気噴射（エアーインジエクシヨン）装
置を必要とせず、また、ターボチヤージヤの場合
のような系の応答遅れによる二次空気量の不足と
いう問題を解決しようとするものがある（例え
ば、特開昭58−51213号参照）。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のように、内燃機関の燃焼室へ導入され過
給気の一部を二次空気として使用する場合は、二
次空気として排気通路へ分流される空気の圧力や
流量が変動すると、燃焼室へ供給される吸気量も
変動し、良好な燃焼状態が得られないという問題
がある。

特に排気通路に酸素濃度検出センサを設け、空
燃比を高いレベルでフイードバツク制御している
内燃機関においては、その精度を維持するために
も吸気量の脈動的な変動は避ける必要がある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は前記の問題に対処するために、吸気通
路に機械式過給機を備え、排気通路に酸化触媒を
備えた内燃機関において、前記酸化触媒の上流側
に直列にそれとは別体の触媒を設けると共に、前
記過給機の下流の吸気通路から分岐して前記酸化
触媒の前部の排気通路へ二次空気を供給する二次
空気供給通路を設け、更に前記二次空気供給通路
に内燃機関の一部の運転条件で閉成する制御弁を
設け、前記制御弁が閉成している時を除いて、前
記機械式過給機が前記内燃機関へ吸気の過給を行
うと同時に、前記酸化触媒の前部の排気通路へ二
次空気を供給するように構成したことを特徴とす
る機械式過給機付内燃機関の二次空気供給装置を
提供する。

〔作用〕

本考案によれば、排気通路内でアフターフアイ
アを生じるような時に制御弁を閉成して予防する
など、特殊な運転状態において制御弁が閉成され
るが、その以外の通常の運転状態においては制御
弁が閉成されており、機械式過給機によつて加圧
された空気が吸気として機関の燃焼室に流入して
機関の出力を増大させるのと同時に、吸気通路か
ら分岐する二次空気通路により、機械式過給機で
加圧された空気の一部が分流し、酸化触媒の上流
側で排気通路に流入して、過給によつて増加する
COやHC等を浄化するのに役立つ。

酸化触媒の上流側には別体の触媒が直列に接続
されているから、往復動機関の常として機関から
排気通路へ放出される排気が脈動を帯びていて
も、酸化触媒に前置される別体の触媒の中を排ガ
スが通過する間に脈動が減衰して著しく平滑化さ
れるので、二次空気が供給される２つの触媒の接
続点での圧力変動あるいは流量の変動は、あまり
問題にならない程度まで緩和される。したがつ
て、圧力変動が二次空気供給通路を伝わつて吸気
通路に波及し、吸気の圧力あるいは流量に脈動的
変動を及ぼすようなことはなく、吸気はほぼ均等
な圧力のもとで安定に機関へ供給される。

しかも、本考案においては、スロツトルバルブ
の下流側の吸気通路に機械式過給機を備えると共
に、過給機の下流側の吸気通路から酸化触媒の前
部の排気通路へ二次空気を送る二次空気供給通路
を分岐させているので、スロツトルバルブによつ
て計量された吸入空気量の一部が二次空気として
排気通路へ供給されることになる。

したがつて、通常行われるように、スロツトル
バルブの開度に依存して変化する吸入空気量に応
じて燃料噴射量を制御すれば、排気の空燃比を適
正な値に保つために必要な二次空気供給量が自動
的に得られるでの、二次空気供給のための複雑な
制御を行う必要がない。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本考案の実施例を詳
細に説明する。

第１図は本考案の実施例１の概略図である。第
１図において、この内燃機関は機械式過給機を備
えており、１は内燃機関本体、２は吸気通路、３
は排気通路、４はエアークリーナ、５はスロツト
ルバルブ、６は機械式過給機（スーパーチヤージ
ヤ）、７は燃料噴射弁、８は内燃機関のクランク
シヤフトに取付られたプーリ、９は過給機に取付
けられたプーリ、１０はベルト、１１は吸気弁、
１２は排気弁、１３および１４は排気通路３の触
媒コンバータ内に設けた三元触媒と酸化触媒であ
る。また、１５は過給機６の下流の吸気通路部分
２ｂに設けた圧力センサ、１６は内燃機関のクラ
ンク角センサ、１７は排気通路３の触媒の上流に
設けた酸素濃度検出センサであり、これらのセン
サによる検出値は電子式制御装置（ECU）２０
に入力される。

吸入空気はエアークリーナ４から流入し、スロ
ツトルバルブ５で空気量を調整され、過給機６で
過給されて後、電子式制御装置（ECU）２０か
らの指令に基づいて吸入空気量に応じて燃料噴射
弁７から噴射された燃料と混合されて、内燃機関
の燃焼室１ａに流入する。燃料噴射量は、圧力セ
ンサ１５及びクランク角センサ１６の信号に基づ
いて予めECU２０内で記憶されたデータをベー
スに演算され燃料噴射弁７より噴射される。ま
た、酸素濃度検出センサ１７の信号もECU２０
に入力されているので、燃料噴射量は空燃比がい
わゆる理論空燃比に近づくように制御される。

吸入空気を過給する機械駆動式過給機６は、例
えばルーツ式過給機であつて、ハウジング内でポ
ンプ作用をすることにより吸入空気を過給するも
のである。ルーツポンプに代えてベーンポンプか
ら成る過給機であつてもよいことは勿論である。
過給機６は、それのプーリ９、ベルト１０、及び
クランクシヤフトのプーリ８を介し内燃機関１に
連結されており、内燃機関の回転数に対応した回
転数で回転される。しかしながら、過給機６のプ
ーリ９に適切なクラツチ（図示せず）を設け、内
燃機関１から過給機６への駆動力を適宜断続させ
るようにするのが一般的である。

第１図の実施例では、図から明らかなように、
スロツトルバルブ５は過給機６の上流側にあり、
スロツトルバルブ５の下流側でかつ過給機６の上
流側の吸気通路部分２ａと、過給機６の下流で内
燃機関の燃焼室１ａの上流の吸気通路部分２ｂと
の間をバイパスするバイパス通路２１を設ける。
そして、このバイパス通路２１の途中に過給圧制
御弁２２を設ける。この過給圧制御弁２２は、、
例えば周知のダイヤフラム式制御弁として構成す
ることができ、負圧通路２３より導いた過給機６
内の圧力で開閉制御することができる。更に、第
２バイパス通路２４が過給機６と吸気通路部分２
ｂとの間に設けられ、この第２バイパス通路２４
に電磁弁で構成した第２過給圧制御弁２５が設け
られている。この第２過給圧制御弁２５はECU
２０により開閉制御される。

電子式制御装置（ECU）２０はまたエアーフ
ロメータ（図示せず）で測定した吸入空気量及び
クランク角度センサ１６で測定した内燃機関の回
転数に基づいて内燃機関の負荷を演算し検出す
る。

内燃機関の負荷が低い時には、バイパス通路２
１の制御弁２２を開く。従つて、過給機６の下流
の過給空気がバイパス通路２１を通り吸気通路部
分２ｂから吸気通路部分２ａへ戻り、過給圧が弱
められる。一方、内燃機関の負荷が高い時は、電
子式制御装置（ECU）２０はバイパス通路２１
の過給制御弁２２を閉じるように制御する。これ
により、過給機６の下流の吸気通路部分２ｂの過
給圧は上昇する。

排気通路３の排気コンバータ内には、前述のよ
うに、三元触媒１３と酸化触媒１４とが少し間隔
をおいて設けられている。そして、過給機６の下
流の吸気通路部分２ｂから二次空気供給通路３０
を介して三元触媒１３と酸化触媒１４との間に二
次空気が供給される。二次空気供給通路３０には
ダイヤフラム式二次空気制御弁３１が設けられて
おり、この二次空気制御弁３１は、ECU２０か
らの信号で開閉制御される電磁弁３３によつて吸
気通路部分２ｂの圧力が導入されることにより、
開閉制御される。なお、二次空気制御弁３１は、
内燃機関の排気通路３内でアフターフアイアを起
こしそうな一部運転域のみ閉じるように制御され
る。

負荷が高い時、即ち、過給制御弁２２が閉じて
いて過給が行なわれている時は、二次空気制御弁
３１は開いていて、過給された空気の一部が二次
空気として二次空気制御弁３１を経て排気通路３
の三元触媒１３と酸化触媒１４との間に供給され
る。二次空気は主として酸化触媒１４にて酸化反
応を起こし、排気ガス（主として炭化水素
（HC）と一酸化炭素（CO））を浄化する。この
時、三元触媒１３も排気ガスの浄化作用をしてい
るが、幾分か還元作用をし主には窒素酸化物
（NOx）を処理する傾向にある。

負荷が低い時、即ち、過給制御弁２２が開いて
いて過給が行なわれていない時或いは過給が抑制
されている時は、二次空気制御弁３１が開いてい
ても、過給機６の下流の吸気圧（正圧）が低いの
で、二次空気は供給されない。しかしながら、排
気ガスは酸素濃度検出センサ１７で絶えず理論空
燃比に近づくよう制御されているので、三元触媒
１３により三成分であるHC，CO，NOxが浄化
される。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、機械式過
給機（スーパーチヤージヤ）を備えた内燃機関に
おいて、過給後の空気の過給圧を利用してこの過
給空気を二次空気として直ちに排気通路の触媒の
前部へ供給しているので、空気吸引（エアーサク
シヨン）装置または空気噴射（エアーインジエク
シヨン）装置を必要とせず、また、ターボチヤー
ジヤの場合のような系の応答遅れによる二次空気
量の不足という問題を解決しうるのである。

本考案においては特に、スロツトルバルブの下
流側の吸気通路から分岐している二次空気供給通
路が、酸化触媒とその上流側に直列に設けられる
別体の触媒との間に接続されるため、スロツトル
バルブによつて計量された吸入空気量の一部が二
次空気として排気通路へ供給されるので、通常行
われるように、スロツトルバルブの開度に依存し
て変化する吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御
すれば、排気の空燃比を適正な値に保つために必
要な二次空気供給量が自動的に得られることにな
り、二次空気供給のための複雑な制御を行う必要
がない。

更に、排気の脈動は酸化触媒に前置される別体
の触媒によつて平滑化されるので、脈動が二次空
気供給通路を伝つて吸気通路へ波及して、吸気に
変動を生じさせるおそれはなくなり、吸気の状態
が安定して良好な燃焼状態が得られ、高精度の空
燃比フイードバツク制御等が可能となる利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例１の概略図である。 １……内燃機関本体、２……吸気通路、３……
排気通路、５……スロツトルバルブ、６……機械
式過給機、１３……三元触媒、１４……酸化触
媒、２０……電子式制御装置（ECU）、２１……
バイパス通路、２２……過給圧制御弁、３０……
二次空気供給通路、３１……二次空気制御弁、３
３……負圧制御弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ スロツトルバルブの下流側の吸気通路に機械
   式過給機を備え、排気通路に酸化触媒を備えた
   内燃機関において、前記酸化触媒の上流側に直
   列にそれとは別体の触媒を設けると共に、前記
   過給機の下流の吸気通路から分岐して前記酸化
   触媒の前部の排気通路へ二次空気を供給する二
   次空気供給通路を設け、更に前記二次空気供給
   通路に内燃機関の一部の運転条件で閉成する制
   御弁を設け、前記制御弁が閉成している時を除
   いて、前記機械式過給機が前記内燃機関へ吸気
   の過給を行なうと同時に、前記酸化触媒の前部
   の排気通路へ二次空気を供給するように構成し
   たことを特徴とする機械式過給機付内燃機関の
   二次空気供給装置。 ２ 酸化触媒の上流の排気通路に三元触媒を設
   け、二次空気を該三元触媒と前記酸化触媒との
   間に供給するようにした実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の装置。