JPH07127444A - 内燃機関の2次空気導入制御装置 - Google Patents

内燃機関の2次空気導入制御装置

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JPH07127444A
JPH07127444A JP5271957A JP27195793A JPH07127444A JP H07127444 A JPH07127444 A JP H07127444A JP 5271957 A JP5271957 A JP 5271957A JP 27195793 A JP27195793 A JP 27195793A JP H07127444 A JPH07127444 A JP H07127444A
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introduction
pipe
intake
exhaust
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JP5271957A
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Toshiki Kuroda
俊樹 黒田
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の排気管と吸気管との内部に加熱し
た空気を導入して、噴射燃料の霧化を促進してエンジン
での燃焼効率を高め、エンジンから排出されるHC,C
Oを減少させる。さらに、触媒内での排気ガスとの酸化
反応効率を高めて排気ガス浄化効率を向上させる。 【構成】 排気管6と吸気管2内とに加熱空気の導入を
行い、機関低温時に空燃比が10%〜20%希薄化する
ように吸気管2に加熱空気を送り、燃料の霧化を促進さ
せる。また、高温状態時は機関1を希薄燃焼させ燃料消
費量を低減できる。さらに、触媒温度が所定値以上にな
るまで排気管6内に加熱空気を送り、触媒での排気ガス
浄化を促進させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気管と
吸気管内に導入する空気を充分に加熱して触媒の活性化
を促進すると共に、供給燃料の霧化を促進させ、排気ガ
スの浄化を促進させる内燃機関の2次空気導入制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の制御装置は、例えば特開
昭50−100423号公報に示されており、常温の空
気を排気管内に導入し触媒の温度が高くなると、吸気管
側に空気を送る構造となった装置がある。
【0003】排気管内に空気が導入されると、排気ガス
中の炭化水素(以下、HCと記載する),一酸化炭素
(以下、COと記載する)等を酸化させる化学反応が触
媒で促進されることとなり、反応熱によって触媒が過熱
状態となり破損するため、排気管に送る空気の大半を吸
気管側に送る。したがって、触媒を冷却させ破損を防止
すると共に、機関を希薄燃焼させることによってHC,
COの排出を抑制させる。
【0004】従来の2次空気導入制御装置を図10によ
って説明する。図10は従来の内燃機関の2次空気導入
制御装置を示す構成図である。図において、1は燃焼に
よって有害なHC,CO等を排出する内燃機関(以下、
エンジンと記載する)、2はエンジン1内に空気を送る
吸気管、3は吸気管2内に送られる空気に含まれた塵や
埃を除去するエアクリーナ、4はエンジン1に吸入され
る空気流量を測定するエアフローセンサ、5は吸気管2
に設けられたスロットル弁で、このスロットル弁5はエ
ンジン1に吸入される空気量を吸気管2の通路面積を可
変することにより調整する。
【0005】6はエンジン1の排気口に接続された排気
管で、この排気管6はエンジン1より排出された有害な
排気ガス中のHC,COを化学反応によって浄化する触
媒コンバータ7へ送る。8はエアクリーナ3を通して送
られた空気を加圧して空気導入管9に送るエアポンプ
で、このエアポンプ8はエンジン1によって駆動される
機械式のものや,DC電源によってモータが駆動されて
空気を送る電気式のものが使用されている。10はエア
ポンプ8により吐出された空気を排気管6側と吸気管2
側に切換えて送る切替弁である。
【0006】11は切換弁10から吸気導入管12を通
って吸気管2内に送る空気量を調整する流量制御弁、1
3は切換弁10によって切換えられた空気を排気管6に
送る排気導入管で、この導入管13の終端は排気管6の
空気導入口に接続され、2次空気は導入口より触媒コン
バータ7へ送られる。14は排気ガスを吸気管2に逆流
させないように設けた逆止弁、15は触媒コンバータ7
の温度を検出する温度センサ、16は温度センサ15の
出力に応じて切換弁10と流量制御弁11を制御する制
御器である。
【0007】次に動作について説明する。エアクリーナ
3を通過した清浄な空気は、エアフローセンサ4を通過
してスロットル弁5の開度に応じた量で、吸気管2を通
してエンジン1へ、図示しない燃料噴射装置であるイン
ジェクタから噴射される燃料と共に送られる。この送ら
れた空気と燃料の混合気はエンジン1内で燃焼され、燃
焼時に発生する有害な排気ガスは排気管6に排出され
る。
【0008】一方、エアポンプ8はエンジン1の回転に
応じて回転し、エアクリーナ3を通過した清浄な空気を
取り込んで加圧して、切換弁10へ送られる。次いで、
切換弁10は触媒コンバータ7の温度が低温状態にある
時には、排気導入管13とエアポンプ8の吐出口とを連
通させ、触媒コンバータ7が過熱状態となった時には、
吸気導入管12とエアポンプ8の吐出口とを連通させる
ように制御器16によって制御信号が与えられ、空気通
路を切換える。
【0009】排気導入管13に送られた空気は、逆止弁
14を介して排気管6と触媒コンバータ7へ導入され
る。また、吸気導入管12に送られた空気は、流量制御
弁11によって制御器16より制御信号を受けてエンジ
ン1が吸入する燃料と空気の混合気空燃比が、理論空燃
比より10%ほど希薄状態となるように空気量を調整さ
れる。この空気導入位置の切換え制御によって排気管6
に導入した空気は、触媒コンバータ7内において、エン
ジン1の排気ガスの有害成分であるHC,COと反応し
て排気ガスを浄化する。また、吸気管2に導入した空気
は、混合器を希薄状態にし燃焼によって発生するHC,
COを減少することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関の2次
空気導入制御装置は以上のように構成されているので、
常温の空気を排気管6内に導入すると、空気温度が低く
排気ガス温を低下させるために、触媒コンバータ7の昇
温を阻害して排気ガス浄化性能を悪化させる。また、空
気を吸気管2に送りエンジン1を希薄燃焼させると、吸
気管2内負圧が低下して、燃料噴射装置から噴射される
燃料の霧化状態が悪くなり、燃焼状態が悪化する。その
ために、不完全燃焼となってHC,COを多く排出する
と共に、不完全燃焼によって機関が失火した場合には、
機関の安定性が失われる等の問題点があった。
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、エンジンの排気管内に導入する
空気を加熱し、排気ガス温度の低下を防止すると共に、
触媒コンバータの急速加熱を図り、触媒コンバータの昇
温を促進させ、排気ガスの浄化反応を促進させる。さら
には、高温の空気を吸気管に送ることによって供給燃料
の霧化を促進でき、特に始動時及び始動直後の暖機時に
は、理論空燃比より濃い混合気が供給されるため、H
C,COの排出量が増加するが、霧化の促進に伴って混
合気を希薄化でき、HC,COは排出を抑制できる。内
燃機関の2次空気導入制御装置を得ることを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る内
燃機関の2次空気導入制御装置は、2次空気を導入して
導入量を制御する空気導入量制御手段と、2次空気を加
熱する加熱手段と、排気管内に空気を導入するために接
続された排気導入管と、空気導入通路への排気ガスの逆
流を防止する逆防止手段と、吸気管内に空気を導入する
ために接続された吸気導入管と、この吸気導入管の通路
面積を可変する流量制御手段と、触媒の活性化状態を判
定する触媒活性化判定手段と、機関の運転状態に応じて
前記導入空気量や加熱容量を調整して空気導入位置を制
御する制御手段とを備え、機関が始動後所定時間を経過
するまで、前記流量制御手段を制御して、吸気管と排気
管との両方に空気を導入し、触媒が活性化するまで排気
管に空気を送るようにしたものである。
【0013】請求項2の発明に係る内燃機関の2次空気
導入制御装置は、2次空気を導入して導入量を制御する
空気導入量制御手段と、2次空気を加熱する加熱手段
と、排気管内に空気を導入するために接続された排気導
入管と、空気導入通路への排気ガスの逆流を防止する逆
流防止手段と、吸気管内に空気を導入するために接続さ
れた吸気導入管と、この吸気導入管の通路面積を可変す
る流量制御手段と、触媒の活性化状態を判定する触媒活
性化判定手段と、触媒温度を検出する温度検出手段と、
機関の運転状態に応じて前記導入空気量や加熱容量を調
整して空気導入位置を制御する制御手段とを備え、触媒
が活性化した後には、触媒温度が所定温度になるまで吸
気管と排気管との両方に加熱空気の導入を行い、所定温
度を越えると吸気管側のみ加熱空気の導入を行うように
したものである。
【0014】請求項3の発明に係る内燃機関の2次空気
導入制御装置は、2次空気を導入して導入量を制御する
空気導入量制御手段と、2次空気を加熱する加熱手段
と、排気管内に空気を導入するために接続された排気導
入管と、空気導入通路への排気ガスの逆流を防止する逆
流防止手段と、吸気管内に空気を導入するために接続さ
れた吸気導入管と、この吸気導入管の通路面積を可変す
る流量制御手段と、触媒の活性化状態を判定する触媒活
性化判定手段と、触媒温度を検出する温度検出手段と、
機関の負荷状態を検出する負荷検出手段と、加速状態を
検出する加速検出手段と、機関の運転状態に応じて前記
導入空気量や加熱容量を調整して空気導入位置を制御す
る制御手段とを備え、前記負荷検出手段と加速検出手段
の少なくとも一方の出力に応じて、吸気管への空気の導
入を禁止するようにしたものである。
【0015】請求項4の発明に係る内燃機関の2次空気
導入制御装置は、2次空気を導入して導入量を制御する
空気導入量制御手段と、2次空気を加熱する加熱手段
と、排気管内に空気を導入するために接続された排気導
入管と、空気導入通路への排気ガスの逆流を防止する逆
流防止手段と、吸気管内に空気を導入するために接続さ
れた吸気導入管と、この吸気導入管の通路面積を可変す
る流量制御手段と、触媒の活性化状態を判定する触媒活
性化判定手段と、触媒温度を検出する温度検出手段と、
機関の運転状態に応じて前記導入空気量や加熱容量を調
整して空気導入位置を制御する制御手段とを備え、吸気
管と排気管に空気を導入するようにして、少なくとも前
記吸気導入管を流れる空気量を、任意の時間間隔で変化
させるように前記流量制御手段を制御するようにしたも
のである。
【0016】
【作用】請求項1の発明においては、排気管に導入する
加熱空気を吸気管へ送る吸気導入管と流量制御手段とを
備えて、機関が始動後所定時間経過するまで、加熱空気
を吸気管内と排気管内の両方に導入することによって、
一般に燃料が多く噴射され濃く設定されている機関低温
時において噴射燃料の霧化を促進でき、機関での燃焼性
能を向上できるため、燃料消費量を低減できると共に、
有害成分であるHC,COの排出量を減少させることが
できる。さらに、排気管内に導入された加熱空気によっ
て、排気ガス中のHC,COの酸化反応を促進させ、発
生する反応熱と加熱空気によって触媒コンバータの早期
活性化を図り、触媒コンバータでの排気ガス浄化効率を
高め、大気中に排出される有害成分を低減させることが
できる。
【0017】請求項2の発明においては、排気管に導入
する加熱空気を吸気管へ送る吸気導入管と、流量制御手
段と、触媒温度を検出する温度検出手段とを備えて、触
媒コンバータが活性化した後に所定温度まで、加熱空気
を吸気管内と排気管内との両方に導入し、触媒が所定温
度に到達すると排気管内への空気導入を禁止して、吸気
管側にのみ加熱空気の導入を行うことによって、触媒コ
ンバータの過熱による破損を防止でき、燃料噴射装置か
ら噴射された燃料が霧化されずに吸気管の壁面に付着す
ることを防止できる。さらに、吸気管内への加熱空気導
入は、燃料の霧化促進によって希薄燃焼が可能となり、
燃料消費量を低減でき、有害成分であるHC,COの排
出量も減少させることができる。また、触媒が所定温度
になるまでは、排気管内に導入された加熱空気によっ
て、触媒コンバータで排気ガス中のHC,COの酸化反
応を促進させ、大気中に排出される有害成分を低減させ
ることができる。
【0018】請求項3の発明においては、請求項2の制
御装置に加え、機関の負荷検出手段と加速検出手段とを
備えて、この両手段の少なくとも一方の出力に応じて吸
気管への空気導入を禁止するようにしたことによって、
高負荷運転時に希薄燃焼によるトルク低下を防止でき
る。また、加速時に吸気管内の空気が急に燃焼室に吸入
されるため希薄化するが、2次空気の導入により希薄化
が進んだ場合の失火を防止できる。
【0019】請求項4の発明においては、排気管に導入
する加熱空気を吸気管へ送る吸気導入管と、流量制御手
段と、空気導入位置を制御する制御手段とを備えて、吸
気導入管を流れる加熱空気の量を、任意の時間間隔で変
化(以下、変調と記載する)させるように前記流量制御
手段を制御するようにしたことによって、機関より排出
される排気ガス空燃比を、任意の時間間隔で濃く/薄く
( Rich / Lean )反転できる。したがって触媒コンバ
ータでの浄化性能が最大限に得られるウインド領域を交
差するようになるため、触媒コンバータの協奏吸着効果
が得られ排気ガス中のHC,COの浄化を促進させる。
また、吸気管と排気管に送る変調導入空気の変調位相
を、180deg ずらすことによって、排気空燃比が濃い
ときに排気導入空気を多く供給でき、薄いときは減少さ
せることになり、効率の良い排気管内への空気導入が行
える。よって、触媒コンバータで排気ガス中のHC,C
Oの酸化反応を促進させ、大気中に排出される有害成分
を低減させることができる。
【0020】
【実施例】
実施例1.以下、請求項1の発明の一実施例について説
明する。図1は全体構成を示す構成図、図2は制御タイ
ミングを示すタイミングチャート、図3は制御上の流れ
を説明するフローチャートであり、前記従来のものと同
一または相当部分には同一符号を付して説明を省略す
る。
【0021】図において、17はエアポンプ8からの空
気を適切な量に調整する2次空気調整弁で、負圧によっ
てダイヤフラムを作動させて開度を可変する機械式のも
のや,電磁式のソレノイド弁や,ステッピングモータ弁
などが使用されている。これらエアポンプ8と2次空気
調整弁17とによって空気導入量制御手段が構成されて
いる。また、エアポンプ8は電気式のものであり、外部
からの信号によってポンプ吐出空気量が可変できる場合
には、前記2次空気調整弁17は使用しなくとも空気導
入制御手段が構成できることは言うまでもない。この空
気導入量制御手段からの空気は加熱手段に送られる。
【0022】18は加熱器で、例えばDC電源が供給さ
れると抵抗体に電流が流れ発熱するものである。加熱器
18によって加熱された空気は、吸気導入管12と排気
導入管13とに送られる。14Aは排気ガスが吸気管2
に逆流しないように排気導入管13の途中に設けた逆流
防止手段である逆止弁、11Aは吸気管2に送られる空
気量を調整する流量制御手段である流量制御弁である。
排気導入管13に送られた加熱空気は、逆止弁14Aを
介して排気管6の空気導入口から触媒コンバータ7へ送
られる。また、吸気導入管12に送られた加熱空気は、
流量制御弁11Aによって流量制御されて吸気管2に送
られる。
【0023】19は触媒活性化判定手段で、例えば触媒
担体の温度を検出する温度センサ20の出力が所定値以
上や,触媒コンバータ7の出入口のガス温を検出する入
口ガス温センサ21と出口ガス温センサ22との出力差
が所定値以内のとき,またはガスセンサ23の出力から
浄化効率を求めて効率が所定値以上となったとき等に触
媒が活性化したと判断する。16Aはエンジン1の運転
状態を検出する各種センサの信号S1〜S4を受けて空
気導入制御手段であるエアポンプ8と,2次空気調整弁
17と,加熱手段である加熱器18と,流量制御手段で
ある流量制御弁11Aとに制御信号S5〜S8を出力し
て制御する制御器である。
【0024】24はエンジン1の回転に応じて周期の異
なる矩形波を出力するクランク角センサ、25はガスセ
ンサで、雰囲気中の酸素濃度や排気ガス成分に応じて信
号を出力するものが使用されている。これらセンサ2
4,25の出力は制御器16Aに送られてエンジン1の
運転状態を判断するためのパラメータとなる。
【0025】次に動作について説明する。はじめに、ス
テップ301で触媒の担体温度を検出する温度センサ2
0から得られた絶対温度や、触媒入口ガス温センサ21
と触媒出口ガス温センサ22から得られた温度差や,触
媒後のガスセンサの出力から得られた浄化効率などか
ら、触媒活性化判定手段19にて触媒の活性化状態を検
出して、触媒不活性時に2次空気の導入制御を行うよう
にステップ302に移る。
【0026】ステップ302では、制御器16Aからエ
アポンプ8や2次空気調整弁17に信号S5,S6を送
り空気の導入を開始して、さらに加熱器18に信号S7
を送り空気加熱を開始する。この時、エアポンプ8と2
次空気調整弁17から送られる空気量と加熱器18との
加熱容量は、エンジン1の運転状態を示すエアフローセ
ンサ4の出力S1と、スロットル弁5のスロットル開度
センサ(図示せず)の出力S2と、クランク角センサ2
4の出力S3と、ガスセンサ25の出力S4などを受け
て、制御器16Aによって最適値が求められ、最適量に
制御されるようになっている。
【0027】ステップ302で加熱2次空気の導入が開
始され、エンジン1の始動時にスタータ信号(図示せ
ず)が制御器16Aに送られ、始動時よりタイマー機能
によってカウントされた値によって始動後経過時間
(T)が求められている。次にステップ303におい
て、予め決定されメモリに記憶されている始動後の吸気
管空気導入所定時間(T1)と始動後経過時間(T)と
が比較され、所定時間(T1)経過している場合には、
ステップ305に移行して吸気管2側への加熱空気の導
入は行われずに、排気管6のみ加熱空気の導入制御が実
施される。
【0028】ステップ303の比較結果が、始動後時間
(T)が所定時間(T1)に達していない場合には、ス
テップ304が実行されて、流量制御弁11Aを制御す
る制御信号S8が制御器16Aより送られ吸気導入管1
2が解放される。したがって、加熱空気が吸気導入管1
2を介して吸気管2に送られて、一般に燃料が多く噴射
され空燃比が濃く設定される機関低温時において噴射燃
料の霧化を促進でき、機関での燃焼性能を向上して、有
害成分であるHC,COの排出量を減少させることがで
きる。この時、吸気管2内に導入される空気量は、エン
ジン1の燃焼室内に供給される混合気の空燃比が、通常
時の10〜20%薄くなるように制御器16Aによって
決定され調整される。空気量の決定は、機関温度や始動
後時間によって予め決定された量をメモリから読み込む
場合や、エアフローセンサ4の出力やガスセンサ25の
出力などによって決定される。
【0029】次に、ステップ305が実施されて、加熱
空気が逆止弁14Aを介して排気導入管13より排気管
6内に導入される。排気管6内に導入された加熱空気
は、排気ガス温度を低下させることなく排気ガスと混合
されて、高温の混合ガスが触媒コンバータ7に送ること
ができ、排気ガス中の有害成分であるHC,COと反応
して触媒コンバータ7の早期活性化を図り、ガス浄化効
率を高めて排気ガスを浄化できる。即ち、触媒コンバー
タ7に送られた排気ガスと空気の混合ガスにはHCやC
O等と、加熱空気中の酸素等が含まれている。そのた
め、触媒コンバータ7では高温の混合ガスが化学反応作
用によってH2O ,CO2 等に転化させて排気ガスの浄化を
促進する。
【0030】実施例2.上記実施例1では触媒の不活性
状態でのみ加熱空気の導入を制御する場合について説明
した。図4は請求項2の発明の一実施例について説明す
る構成図、図5は制御タイミングを示すタイミングチャ
ート、図6は制御上の流れを説明するフローチャートで
あり、前記実施例1と同一または相当部分には同一符号
を付して説明を省略する。図において、26は排気導入
管13の途中に設けられたカット弁で、負圧によってダ
イヤフラムを作動させて開度を可変する機械式のもの
や,電磁式のソレノイド弁や,ステッピングモータ弁な
どがある。
【0031】次に動作について説明する。はじめに、ス
テップ601で制御器16Aからエアポンプ8や2次空
気調整弁17に信号S5,S6を送り2次空気の導入を
開始して、さらに加熱器18に信号S7を送り空気の加
熱を開始する。次にステップ602に移行して、触媒活
性化判定手段19にて触媒の活性化状態を検出して、触
媒不活性時には実施例1で説明した制御を行うために、
ステップ603に移行して制御する。
【0032】ステップ602で触媒活性状態と判断した
場合には、ステップ606が実行されて、触媒コンバー
タ7の担体温度を検出する温度センサ20の出力から、
制御器16Aによって触媒の担体絶対温(K)を検出す
る。そして、検出された温度が予め決定されメモリに記
憶された触媒過熱限界所定温度(K1)を越えているか
否かを判断し、担体絶対温(K)が所定温度(K1)以
上であれば、排気管6内への加熱空気の導入を停止す
る。空気導入の停止は、制御器16Aからカット弁26
に信号S9が送られ、排気導入管13と加熱器18との
連通を遮断する。そして、ステップ608にて吸気管2
内の空気導入のみ行うようになる。したがって、触媒コ
ンバータ7の過熱による破損を防止できる。
【0033】また、担体絶対温(K)が所定温度(K
1)以上であれば、ステップ607にて排気管6内の加
熱空気の導入を行うように、カット弁26を開き加熱空
気を排気導入管13に送る。続いてステップ608へ平
行して実行され、吸気管2内の空気導入を行うように制
御器16Aより流量制御弁11Aを制御する制御信号S
8が送られ、吸気導入管12が解放される。したがっ
て、加熱空気が吸気導入管12を介して吸気管2に送ら
れて、燃料噴射装置から噴射された燃料が霧化されずに
吸気管2の壁面に付着することを防止できる。さらに、
吸気管2内への加熱空気の導入は燃料の霧化促進によっ
て希薄燃料が可能となり、燃料消費量を低減できる。さ
らに、有害成分であるHC,COの排出量を減少させる
ことができる。
【0034】実施例3.以上の実施例では触媒活性後は
常時の吸気管2内に加熱空気を導入する場合について説
明した。しかし、図7に示すようにスロットル弁5を急
に開き加速した場合には、吸気管2にあるサージタンク
(図示せず)にたまった空気が急激に吸入されるため混
合気の空燃比が希薄化する。また、図8に示す高負荷高
回転域のエンリッチゾーンで機関が運転される場合に
は、一般的にトルクを上昇させるために濃い空燃比とな
るように燃料供給が行われるが、吸気管2内に空気の導
入を行うと希薄燃焼によりトルクが低下する。したがっ
て、この問題を解決する請求項3の実施例について説明
する。
【0035】この実施例の構成は上記実施例2の構成を
用いて、新たに加速状態を検出する加速検出手段と、機
関の負荷状態を検出する負荷検出手段を、制御器16A
内に追加して、前記加速検出手段と負荷検出手段の少な
くともどちらか一方の出力に応じて流量制御弁11Aを
制御する。加速検出手段は、例えばスロットル弁5の開
度を検出するスロットル開度センサや,エアフローセン
サ4などがある。また、負荷検出手段には、エンジン1
の吸入空気量を測定するエアフローセンサ4などがあ
る。また、負荷検出手段には、エンジン1の吸入空気量
を測定するエアフローセンサ4や,吸気管2内の圧力を
測定するブーストセンサ(図示せず)の出力とクランク
角センサ24の出力とから検出したエンジン回転数から
負荷状態を検出する。
【0036】次に動作について説明する。エアポンプ8
で加圧して2次空気調整弁17によって最適導入量に調
整された空気が加熱器18で加熱され、排気管6へは逆
止弁14Aを介して排気導入管13を通して送り込まれ
る。また、吸気管2へは流量制御弁11Aによって調整
された加熱空気が送り込まれる。この時、加速検出手段
によって加速と判断した場合、もしくは負荷検出手段が
高負荷状態と判断した場合には、制御器16Aより流量
制御弁11Aの空気通路開口面積をゼロとするように制
御信号S8が送られ、吸気導入管12が封鎖される。し
たがって、加熱空気は吸気導入管12を流れず吸気管2
には導入されない。
【0037】実施例4.以上の実施例では2次空気を排
気管6と吸気管2内に一定量導入する場合について説明
した。以下、導入空気量に変調を加えて、加熱空気の導
入を制御する請求項4の発明の一実施例について説明す
る。この実施例の構成は上記実施例2の構成を用いてお
り、制御器16Aにより流量制御弁11Aを強制的に駆
動させ、吸気導入管12を流れる空気に変調を与える。
この時、吸気管2内に導入される空気量が増加すると同
時に、2次空気の空気導入量制御手段からの吐出空気量
を増加させるようにした場合には、排気管6内の導入空
気量は減少されずに、吸気管2内の導入空気のみが変調
される。また、空気導入量制御手段からの吐出空気量を
固定させると、図9に示すように吸気管2と排気管6と
のそれぞれの導入空気に変調が与えられ、周期位相を1
80deg ずらすことができる。
【0038】次に動作について説明する。エアポンプ8
で加圧して2次空気調整弁17によって最適導入量に調
整された空気が加熱器18で加熱され、排気管6へは逆
止弁14Aを介して排気導入管13を通して送り込まれ
る。また、吸気管2へは流量制御弁11Aによって調整
された加熱空気が送り込まれる。この時、吸気管2に送
られる空気量に変調を与えるため、制御器16Aより流
量制御弁11Aへ制御信号S8が送られ、流量制御弁1
1Aの空気通路を強制的にON/OFFさせ、吸気導入
管12を流れる加熱吸気が、任意の時間間隔で変化させ
るように流量制御弁11Aを制御する。
【0039】変調の周期(T2)は、制御器16Aのメ
モリ内に予め記憶されており、ON/OFFのデューテ
ィは50%としてある。また、変調の周期やデューティ
は、機関温度やガスセンサ出力に応じて補正するように
なっている。変調空気量の増減量は、機関内空燃比(A
/F)が理論空燃比に対して、10〜20%濃く/薄く
( Rich / lean )になるようになっている。したがっ
て、機関より排出される排気ガス空燃比を、任意の時間
間隔で Rich / lean 反転である。したがって、触媒コ
ンバータ7での浄化性能が最大限に得られるウインド領
域を交差するようになるため、触媒コンバータ7の協奏
吸着効果が得られ排気ガス中のHC,COの浄化を促進
させる。
【0040】また、吸気管2と排気管6とに送る変調空
気量の周期位相を、180deg ずらすよう流量制御弁1
1Aを制御することによって、排気空燃比が濃いときに
2次空気を多く供給でき、薄いときは2次空気を減少さ
せることになるため、効率の良い排気管6内の空気の導
入が行え、触媒コンバータ7で排気ガス中のHC,CO
の酸化反応を促進させる。
【0041】実施例5.上記実施例1では触媒コンバー
タ7の活性化判定を触媒活性化判定手段の出力から行っ
ているが、始動後タイマのカウント値が予め設定した所
定値となるまで、即ち所定時間経過した時に触媒活性化
と判断しても良い。但し、前記所定値は始動時の機関温
度や,吸気温等によるテーブル値として制御器16Aの
メモリに記憶されている。
【0042】実施例6.以上の実施例では逆止弁14A
を加熱器18の下流に設置しているが、排気管6を流れ
る排気ガスが逆流しない構成であれば、加熱手段上流ま
たは空気導入量制御手段の上流に備えても良い。
【0043】実施例7.上記実施例2では制御器16A
から制御信号を受けて、カット弁26をON/OFFす
るようにしたが、加熱空気通路を排気導入管13の流出
から吸気導入管12の流出に切換える3方弁を排気導入
管13の途中に設けても、カット弁26と同様の機能が
得られる。
【0044】実施例8.以上の実施例では制御器16A
はエンジン1の運転状態を示す制御信号S1,S2,S
3,S4を受けて、空気導入量制御手段や加熱手段を制
御する構成となっているが、エンジン1の各種温度やバ
ッテリ(図示せず)電圧や大気圧等により補正した制御
信号を出力するようにしても良い。また、制御器16A
はエンジン1の燃料噴射制御,点火制御,回転調整制御
等を行うエンジン制御器(図示せず)と一体構成として
も良い。
【0045】実施例9.以上の実施例ではエアポンプ8
の吸入側はエアクリーナ3の下流に接続されているが、
直接大気から吸入しても良く、専用のクリーナを設けて
吸気管2とは別に吸入口を設けても良い。
【0046】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、機関が始動後
所定時間を経過するまで流量制御手段を制御して吸気管
と排気管との両方に空気を導入して触媒が活性化するま
で排気管に空気を送るようにしたので、機関低温時にお
いて噴射燃料の霧化を促進でき、機関での燃焼性能を向
上できるために燃料消費量を低減できると共に、有害成
分であるHC,COの排出量を減少させることができ
る。さらに、排気管内に導入された加熱空気によって排
気ガス中のHC,COの酸化反応を促進させ、発生する
反応熱と加熱空気とによって触媒コンバータの早期活性
化を図り、触媒コンバータでの排気ガス浄化効率を高
め、大気中に排出される有害成分を低減させることがで
きるという効果がある。
【0047】請求項2の発明によれば、触媒が活性化し
た後には触媒温度が所定温度になるまで吸気管と排気管
とに加熱空気の導入を行い、所定温度を越えると吸気管
側のみ加熱空気を導入するようにしたので、、触媒コン
バータの過熱による破損を防止でき、燃料噴射装置から
噴射された燃料が霧化されずに吸気管の壁面に付着する
ことを防止できる。さらに、吸気管内への加熱空気の導
入は燃料の霧化促進によって希薄燃焼が可能となり、燃
料消費量を低減でき、有害成分であるHC,COの排出
量が減少できる。さらに、触媒活性化後は排気管内に導
入された加熱空気によって、触媒コンバータで排気ガス
中のHC,COの酸化反応を促進させ、大気中に排出さ
れる有害成分を低減させることができるという効果があ
る。
【0048】請求項3の発明によれば、負荷検出手段と
加速検出手段との少なくとも一方の出力に応じて吸気管
への空気の導入を禁止するようにしたので、高負荷時に
希薄燃焼によるトルク低下を防止できる。また、加速時
に吸気管内の空気が急に燃焼室に吸入されるため希薄化
するが、2次空気の導入により希薄化が進んだ場合の失
火を防止できるという効果がある。
【0049】請求項4の発明によれば、吸気管と排気管
とに空気を導入するようにして吸気導入管を流れる空気
量を任意の時間間隔で変化させるように流量制御手段を
制御するようにしたので、任意の時間間隔で Rich / h
ean 反転できる。触媒コンバータでの浄化性能が最大限
に得られるウインド領域を交差するようになるために、
触媒コンバータの協奏吸着効果が得られ、排気ガス中の
HC,COの浄化を促進させる。また、吸気管と排気管
とに送る変調導入空気の変調位相を180degずらすこ
とによって排気空燃比が濃いときに排気管の導入空気を
多く供給でき、薄いときは減少させることになり、効率
の良い排気管内の空気の導入が行える。よって、触媒コ
ンバータで排気ガス中のHC,COの酸化反応を促進さ
せ、大気中に排出される有害成分を低減させることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による内燃機関の2次空気
導入制御装置の構成を示す構成図である。
【図2】図1の制御タイミングを説明するタイミングチ
ャートである。
【図3】図1の制御動作の流れを説明するフローチャー
トである。
【図4】この発明の実施例2による内燃機関の2次空気
導入制御装置の構成を示す構成図である。
【図5】図4の制御タイミングを説明するタイミングチ
ャートである。
【図6】図4の制御動作の流れを説明するフローチャー
トである。
【図7】この発明の実施例3を示すものでかつ加速時の
スロットル開度と空燃比との関係からLeanスパイク現象
を示す図である。
【図8】この発明の実施例3を示すものでかつ高負荷高
回転域の空燃比が濃く設定されているエンリッチゾーン
を示す図である。
【図9】この発明の実施例4による2次空気変調導入時
の空気量と変調位相と機関空燃比の関係を示す図であ
る。
【図10】従来の内燃機関の2次空気導入制御装置の構
成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 吸気管 3 エアクリーナ 6 排気管 7 触媒コンバータ 8 エアポンプ 11A 流量制御弁 12 吸気導入管 14A 逆止弁 13 排気導入管 16A 制御器 17 2次空気調整弁 18 加熱器 19 活性化判定器 20 触媒担体温センサ 21 触媒入口ガス温センサ 22 触媒出口ガス温センサ 23 ガスセンサ 24 クランク角センサ 25 ガスセンサ 26 カット弁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】変調の周期(T2)は、制御器16Aのメ
モリ内に予め記憶されており、ON/OFFのデューテ
ィは50%としてある。また、変調の周期やデューティ
は、機関温度やガスセンサ出力に応じて補正するように
なっている。変調空気量の増減量は、機関内空燃比(A
/F)が理論空燃比に対して、10〜20%濃く/薄く
( Rich / Lean )になるようになっている。したがっ
て、機関より排出される排気ガス空燃比を、任意の時間
間隔で Rich / Lean 反転でる。したがって、触媒コ
ンバータ7での浄化性能が最大限に得られるウインド領
域を交差するようになるため、触媒コンバータ7の協奏
吸着効果が得られ排気ガス中のHC,COの浄化を促進
させる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0049
【補正方法】変更
【補正内容】
【0049】請求項4の発明によれば、吸気管と排気管
とに空気を導入するようにして吸気導入管を流れる空気
量を任意の時間間隔で変化させるように流量制御手段を
制御するようにしたので、任意の時間間隔で Rich / L
ean 反転できる。触媒コンバータでの浄化性能が最大限
に得られるウインド領域を交差するようになるために、
触媒コンバータの協奏吸着効果が得られ、排気ガス中の
HC,COの浄化を促進させる。また、吸気管と排気管
とに送る変調導入空気の変調位相を180degずらすこ
とによって排気空燃比が濃いときに排気管の導入空気を
多く供給でき、薄いときは減少させることになり、効率
の良い排気管内の空気の導入が行える。よって、触媒コ
ンバータで排気ガス中のHC,COの酸化反応を促進さ
せ、大気中に排出される有害成分を低減させることがで
きるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 23/12 A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関に2次空気を導入する内燃機関
    の2次空気導入制御装置において、2次空気を導入して
    導入量を制御する空気導入量制御手段と、2次空気を加
    熱する加熱手段と、排気管内に空気を導入するために接
    続された排気導入管と、空気導入通路への排気ガスの逆
    流を防止する逆流防止手段と、吸気管内に空気を導入す
    るために接続された吸気導入管と、この吸気導入管の通
    路面積を可変する流量制御手段と、触媒の活性化状態を
    判定する触媒活性化判定手段と、機関の運転状態に応じ
    て前記導入空気量や加熱容量を調整して空気導入位置を
    制御する制御手段とを備え、 機関が始動後所定時間を経過するまで、前記流量制御手
    段を制御して、吸気管と排気管との両方に空気を導入
    し、触媒が活性化するまで排気管に空気を送るようにし
    たことを特徴とする内燃機関の2次空気導入制御装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関に2次空気を導入する内燃機関
    の2次空気導入制御装置において、2次空気を導入して
    導入量を制御する空気導入量制御手段と、2次空気を加
    熱する加熱手段と、排気管内に空気を導入するために接
    続された排気導入管と、空気導入通路への排気ガスの逆
    流を防止する逆流防止手段と、吸気管内に空気を導入す
    るために接続された吸気導入管と、この吸気導入管の通
    路面積を可変する流量制御手段と、触媒の活性化状態を
    判定する触媒活性化判定手段と、触媒温度を検出する温
    度検出手段と、機関の運転状態に応じて前記導入空気量
    や加熱容量を調整して空気導入位置を制御する制御手段
    とを備え、 触媒が活性化した後には、触媒温度が所定温度になるま
    で吸気管と排気管との両方に加熱空気の導入を行い、所
    定温度を越えると吸気管側のみ加熱空気の導入を行うよ
    うにしたことを特徴とする内燃機関の2次空気導入制御
    装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関に2次空気を導入する内燃機関
    の2次空気導入制御装置において、2次空気を導入して
    導入量を制御する空気導入制御手段と、2次空気を加熱
    する加熱手段と、排気管内に空気を導入するために接続
    された排気導入管と、空気導入通路への排気ガスの逆流
    を防止する逆流防止手段と、吸気管内に空気を導入する
    ために接続された吸気導入管と、この吸気導入管の通路
    面積を可変する流量制御手段と、触媒の活性化状態を判
    定する触媒活性化判定手段と、触媒温度を検出する温度
    検出手段と、機関の負荷状態を検出する負荷検出手段
    と、加速状態を検出する加速検出手段と、機関の運転状
    態に応じて前記導入空気量や加熱容量を調整して空気導
    入位置を制御する制御手段とを備え、 前記負荷検出手段と加速検出手段の少なくとも一方の出
    力に応じて、吸気管への空気の導入を禁止するようにし
    たことを特徴とする請求項2の内燃機関の2次空気導入
    制御装置。
  4. 【請求項4】 内燃機関に2次空気を導入する内燃機関
    の2次空気導入制御装置において、2次空気を導入して
    導入量を制御する空気導入量手段と、2次空気を加熱す
    る加熱手段と、排気管内に空気を導入するために接続さ
    れた排気導入管と、空気導入通路への排気ガスの逆流を
    防止する逆流防止手段と、吸気管内に空気を導入するた
    めに接続された吸気導入管と、この吸気導入管の通路面
    積を可変する流量制御手段と、触媒の活性化状態を判定
    する触媒活性化判定手段と、触媒温度を検出する温度検
    出手段と、機関の運転状態に応じて前記導入空気量や加
    熱容量を調整して空気導入位置を制御する制御手段とを
    備え、 吸気管と排気管とに空気を導入するようにして、少なく
    とも前記吸気導入管を流れる空気量を、任意の時間間隔
    で変化させるように、前記流量制御手段を制御するよう
    にしたことを特徴とする内燃機関の2次空気導入制御装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077062A (ko) * 1997-04-16 1998-11-16 김영귀 배기관의 촉매향상장치
EP1046807A3 (de) * 1999-04-20 2001-03-21 TWIN-TEC Entwicklungsgesellschaft für emissionsreduzierende Technologien mbH Sekundärluftzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077062A (ko) * 1997-04-16 1998-11-16 김영귀 배기관의 촉매향상장치
EP1046807A3 (de) * 1999-04-20 2001-03-21 TWIN-TEC Entwicklungsgesellschaft für emissionsreduzierende Technologien mbH Sekundärluftzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

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