JPS5840246Y2 - 内燃機関のための２次空気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の排気ガス浄化装置の１つである２次
空気供給装置に組み込まれる２次空気制御装置に関する
。

内燃機関の排気系に排気ガス浄化用２次空気を供給する
装置は、大別すると空気管を経て加圧空気を送給する圧
送式と、空気管にリード弁を設けて排気脈動により２次
空気を吸入する吸入式とに分けられる。

これら２次空気供給装置にかいては、内燃機関の減速開
始直後のアフタファイヤ発生防止等から一時的に前記２
次空気の供給を停止する必要があるのが一般的であり、
このような場合、前記空気管には、該管を開閉する２次
空気制御装置が設けられている。

従来の２次空気制御装置の１つは、空気管を開閉するた
めの弁部材であって開放位置に向けての偏倚力を受ける
弁部材と、該弁部材を作動させる機構とを備える。

該作動機構は両側にそれぞれダイヤフラム室を規定する
ダイヤフラムを備えるダイヤフラム機構からなる。

一方のダイヤフラム室には前記弁部材を閉鎖位置に向け
て作動させるべく内燃機関の吸気管負圧が導入され、ま
た他方のダイヤフラム室には直接負圧が導入されること
はなく該ダイヤフラム室は絞りを介して一方のダイヤフ
ラムに連通されている。

前記機関の通常運転時にかいては、前記絞りの連通作用
により前記両ダイヤフラム室内の負圧差は小さいことか
ら、前記弁部材は前記空気管を開放する位置に保持され
、これにより前記空気管を経て２次空気が供給される。

また、前記機関の減速開始時等においては、前記吸気管
負圧が一時的に増大することから、前記弁部材は前記空
気管を閉鎖し、これにより２次空気の供給が一時的に停
止され、アフタファイヤの発生が抑制される。

ところで、アフタファイヤの発生を防止するために２次
空気の供給を停止することは浄化能力の低下を意味する
。

従って、この両者の関係から、２次空気の供給を停止す
る時間の最適値は前記内燃機関の運転状況、例えば前記
機関の暖機前後あるいは減速度合等により異なる。

しかし、従来の前記制御装置によれば、前記他方のダイ
ヤフラム室には直接負圧が導入されることはなく、基本
的には、単一のダイヤフラム室すなわち前記一方のダイ
ヤフラム室に導かれる吸気管負圧のみで前記弁部材の作
動が制御されているため、前記機関の暖機前後あるいは
減速度合の程度に係わらず２次空気の供給停止時間はほ
ぼ一定であり、このため前記機関の運転状況に応じて適
切に２次空気の供給を制御できないという欠点があった
。

特に、前記機関の暖機前後にかいて２次空気の供給停止
時間を可変とする場合、該機関の暖機に要する時間は外
気温に応じて大きく変化し、例えば冬期釦よび夏期に３
ける暖機所用時間は大きく異なることから、アフタファ
イアを確実に防止しかつ効果的に排気ガスを浄化する上
で、前記機関の温度を適切に促え、この機関温度に応答
して前記２次空気の供給停止時間を制御することが重要
となる。

何故ならば、機関の暖機が完了していない状態での減速
運転開始時における２次空気の短時間の供給停止はアフ
タファイヤを生じ、また機関の暖機が完了した状態での
減速運転開始時に耘ける２次空気の長時間の供給停止は
排気ガス浄化能力の不必要な低下を招いてしまうからで
ある。

従って、本考案の目的は、内燃機関の運転状況の変化に
応じて排気ガス浄化用２次空気の適切な制御を可能とす
る２次空気制御装置を提供することにある。

本考案は、内燃機関の排気系へ排気ガス浄化用空気を導
くための空気管に設けられ該管を経る空気流を断続する
ための弁部材釦よび該弁部材から伸びるステムを備える
バルブ機構と、該ノくルブ機構を作動させる機構とを含
み、該作動機構は、ケーシングと、該ケーシング内を第
１３よび第２のダイヤフラム室に区画しかつ前記ステム
が接続されるダイヤフラムと、前記第１および第２のダ
イヤフラム室を連通させる絞りと、前記弁部材を前記排
気系への空気の流れを許す位置へ向けて偏倚させる手段
と、前記弁部材を作動させるべく前記第１および第２の
ダイヤフラム室のそれぞれに前記内燃機関の吸気管負圧
を導入する第１お゛よび第２の負圧導入管と、前記内燃
機関の温度に応答し、該機関の温度が所定値を越えると
前記第１の負圧導入管を連通状態に釦く開閉手段と、前
記第１の負圧導入管に設けられ、前記第１のダイヤフラ
ム室の負圧伝達に時間遅れを与える遅延素子とを備える
ことを特徴とする。

本考案が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

本考案に係る２次空気制御装置１０は、第１図に示され
ているように、内燃機関１２のための２次空気供給装置
１４に組み込まれる。

図示の例では、２次空気供給装置１４は、一端がエアク
リーナ１６を介して大気に開放し、また他端が内燃機関
１２の排気管１８に連通ずる空気管２０ （ａ 、ｂ
）と、該管に設けられた逆止弁２２とを備える吸入式２
次空気供給装置である。

逆止弁２２は、ケーシング２４と、該ケーシング内を第
１むよび第２のチャンバ２６．２８に区画する隔壁３０
とを備え、該隔壁に設けられた開口３２により両チャン
バ２６．２８は連通されている。

第１のチャンバ２６はフィルタ１６を備える空気管２０
ａを経て大気に連通され、また第２のチャンバ２８は空
気管２０ｂを経て排気管１８に連通されている。

第２のチャンバ２８における前記隔壁３０には、従来よ
く知られているように、空気管２０ｂを経て前記第２の
チャンバ２８内に伝えられる排気脈動に応じて隔壁開口
３２を開閉し、これにより空気管２ｏ（ａｔｂ）を経て
２次空気を排気管１８に吸入するためのリード３４釦よ
び該リードの過大な変形を規制するストッパ３６が固定
されている。

前記制御装置１０は、前記第１のチャンバ２６内に配置
され前記隔壁開口３２を開閉する弁部材３８を備えるバ
ルブ機構４０と、該バルブ機構を作動させる負圧作動機
構４２とを含む。

負圧作動機構４２は、前記逆止弁２２のケーシング２４
と一体的に形成されたケーシング４４内を第１釦よび第
２のチャンバ４６むよび４８に区画するダイヤフラム５
０を備える。

該ダイヤフラムには、前記ケーシング２４を貫通して前
記弁部材３８から前記第２のチャンバ４８内に伸びるス
テム５２が固定されており、またダイヤフラム５０には
該ダイヤフラムの両側に形成された前記両チャンバすな
わち両ダイヤフラム室４６ 、４８を連通するオリフィ
ス５４が設けられている。

第２のダイヤフラム室４８内には、前記弁部材３８に図
中上方へ向けての偏倚力を与えるためのスフリング５６
が配置されており、これにより弁部材３８は、通常、隔
壁開口３２を開放する位置に保持されている。

第１釦よび第２のダイヤフラム室４６，４８のそれぞれ
には、第１．８＝−よび第２の負圧導入管５８゜６０を
経て内燃機関１２の吸気負圧が導入される。

すなわち第２の負圧導入管６０の一端は、第２のダイヤ
フラム室４８に連通され、またその他端は内燃機関１２
に設けられたスロットル弁６２の下流側における吸気管
６４に連通されている。

また、第１の負圧導入管５８の一端は第１のダイヤフラ
ム室４６に連通され、その他端は第２の負圧導入管６０
に連通されている。

前記第１の負圧導入管５８には、内燃機関１２の温度（
エンジンの冷却水温度、潤滑油温度あるいはエンジンル
ームの空気温度）に応答して該管路を開閉する感温バル
ブ６６あ・よび一方向への負圧伝達に時間遅れを与える
遅延弁６８が互いに直列的に設けられている。

該一方向遅延弁に代えてオリフィスを用いることもでき
る。

前記感温バルブ６６は、サーモワックスからなる従来よ
く知られた温度検知部を備え、バルブ６６は前記機関の
温度が低い暖機前にむいては管５８を閉鎖状態に釦く。

また、前記機関１２の温度がある値を越えるとすなわち
機関の暖機後に釦いてはバルブ６６は管５８を開放し、
すなわち絞管を連通状態におき、これにより第１のダイ
ヤフラム室４６は吸気管６４に連通される。

前記遅延弁６８は、従来よく知られているように、オリ
フィス７０お・よび該オリフィスと並列的に配置された
チェックバルブ７２を備え、前記吸気管６４から第１の
ダイヤフラム室４６に向けての負圧の伝達に時間遅れを
与える。

前記機関１０の通常運転時に釦いては、前記吸気管６４
内に大きな負圧が生じることはない。

また、前記機関１０の暖機前後に拘らずすなわちバルブ
６６の動作に拘わらず、負圧作動機構４２のダイヤフラ
ム５０に設けられたオリフィス５４０一連通作用によっ
て両ダイヤフラム室４６，４８の負圧に大きな差が生じ
ることはなく、前記弁部材３８は前記スプリング５６の
偏倚力によって隔壁開口３２を開放する位置に保持され
る。

従って、前記したように、前記機関１２の排気脈動によ
ってリード３４が作動されるとこれに伴なって空気管２
０（ａｔｂ）を経て排気ガス浄化用２次空気が排気管１
８内に吸入される。

前記機関１２の暖機前において該機関が減速運転に移行
すると、この減速運転により吸気管６４内の負圧が急激
に増大する。

この吸気管負圧は管６０を経て第２のダイヤフラム室４
８に導かれるが、他方、管５８はバルブ６６により閉鎖
状態におかれているため第１のダイヤフラム室４６に管
５８を経て負圧が導入されることはない。

このため第１のダイヤフラム室４６内の負圧に比較して
第２のダイヤフラム室４８内の負圧は大きくなり、その
結果前記オリフィスの連通作用によって両ダイヤフラム
室４６，４８の負圧がほぼ平衡になる迄弁部材３８は前
記スプリング５６の偏倚力に打ち勝って隔壁開口３２を
閉じる位置、すなわち前記空気管２０ａ 、２０ｂを経
る前記排気管１８への２次空気の供給を妨げる位置に保
持され、これにより前記機関の減速開始と同時に一時的
に前記した２次空気の供給が停止される。

この際、両ダイヤフラム室４６，４８の負圧の平衡は前
記オリフィス５４によってのみ図られることから２次空
気の供給停止時間は比較的長く、これにより暖機前の減
速開始後に生じやすいアフタファイヤの発生を有効に防
止することができる。

前記した供給停止時間はオリフィス５４の径、第１のダ
イヤフラム室４６の容積スプリング５６の作用力等を考
慮することにより適切に調節される。

他方、前記機関１２の暖機後に釦ける減速運転への移行
時では、前記バルブ６６が第１の負圧導入管５８を連通
状態におく。

従って、吸気管負圧は管６０を経て第２のダイヤフラム
室４８に導かれると同様に一方向遅延弁６８が設けられ
た管５８を経て第１のダイヤフラム室４６にも導かれる
。

その結果、前記した両ダイヤフラム室４６゜４８の負圧
平衡時間は機関１２の暖機前のそれに比較して短くなり
、弁部材３８が隔壁開口３２を一時的に閉じる時間は暖
機前に比較して短かくなる。

従って、比較的アウタファイアが発生しにくい機関１２
の暖機後の減速開始には２次空気の供給停止時間を短か
くすることができ、これにより効果的に排気ガスの浄化
を図ることができる。

第１図では、両ダイヤフラム室４６，４８を連通させる
絞りすなわちオリフィス５４をダイヤフラム５０に設け
た例を示したが、第２図に示すように絞り５４′をダイ
ヤフラム機構本体の外部に設けることができ、また必要
に応じて絞り５４′を第２のダイヤフラム室４８から第
１のダイヤフラム室４６への負圧伝達に時間遅れを与え
る前記したと同様な一方向遅延弁とすることができる。

第３図には、前記感温パルプ６６に代えて電磁弁７４お
よび温度感知スイッチ７６を用いた例が示されている。

電磁弁７４は第１の負圧導入管５８に設けられ、該導入
管を開閉するすなわち管の連通を断続するためのプラン
ジャ７８卦よび該プランジャを作動させるための電磁コ
イル８０を備える。

プランジャ７８は、通常、管５８を連通させる位置に偏
倚され、前記電磁コイル８０は通電によりプランジャ７
８を管５８の閉鎖位置に向は作動させる。

電磁コイル８０は前記スイッチ７６を経て電源８２に接
続されている。

前記スイッチ７６はバイメタル等からなり、内燃機関１
２の温度が低い場合電磁コイル８０−・の通電を許し、
内燃機関１２の温度が上昇しである値を越えると電磁コ
イル８０への通電を阻止する。

従って、第１図について説明した感温バルブ６６と同様
、電磁弁７４は内燃機関１２の暖機前においては管５Ｂ
を閉鎖状態におき、また暖機後においては管５８を連通
状態におく。

第４図には、本考案に係る制御装置１０′を圧送式２次
空気供給装置１４′に組み込んだ例が示されている。

この圧送式２次空気供給装置１４′によれば、従来よぐ
知られているように、内燃機関１２によりエアポンプ８
４が駆動されると該ポンプの作動によりエアフィルタ８
６を経て取り入れられた空気が排気ガス浄化用２次空気
として空気導入管２０’ａ ｔ ２ ｏ’ｂを経て内燃
機関１２の排気管１８に圧送される。

空気導入管２０’ａ Ｆ ２ ｏ’ｂはケーシング８８
のチャンバ９０を介して連通されており、該チャンバは
前記ケーシング８８の弁座９４に形成された開口９２を
経て大気に開放されている。

前記制御装置１０′は、前記チャンバ９０内に配置され
前記開口９２を開閉するための弁部材３８′釦よび該弁
部材から伸びるスラム５２′を備えるパルプ機構４０′
と、該バルブ機構を作動させる前記したと同様な負圧作
動機構４２′とを含む。

負圧作動機構４２′は、第１図に示したと同一でありこ
れを構成する同一部分については同一符号にプライムが
付されている。

−従って、前記制御装置１０′
によれば、前記したと同様、前記機関１２０通常運転時
においては、前記弁部材３８′が開口９２を閉じる位置
に保持されることから、前記空気管２０′ａを経て送ら
れる加圧空気は前記空気管２０′ｂを経て排気管１８に
送給される。

また、前記機関１２の減速運転への移行時においては、
負圧作動機構４２′の作動じより弁部材が一時的に開口
９２を開放し、これにより前記ポンプ８４から前記空気
管２０′ａを経る加圧空気は開口９２から外部に排出さ
れることから、排気系たる前記排気管１８への前記加圧
空気の供給が妨げられ、その結果、前記排気系への加圧
空気の送給が一時的に停止される。

しかも第１図について説明したと同様、負圧作動機構４
２′により機関の暖機前にトける２次空気の供給停止時
間は暖機後におけるそれよりも長かく設定することがで
き、これにより機関１２の運転状況の変化に応じて適切
な２次空気の供給制御をなすことができる。

本考案によれば、前記したように、比較的単純な構成に
より内燃機関の運転状況の変化に応じて排気ガス浄化用
２次空気を適切に制御することができる。

また、前記機関の減速運転時において該機関の吸気系に
浄化空気が供給されることはなく、この吸気系への浄化
空気の供給によって前記機関の減速運転時にその吸気負
圧が弱められることは”ない。

従って、前記機関のエンジンブレーキ機能を損なうこと
なく、前記２次空気の供給によりアフタファイアを招く
ことなく効果的に排気ガス中の未燃焼ガス戒分を燃焼さ
せることができる。

さらに、本考案によれば、負圧の導入により２次空気の
供給を妨げる位置へ向けての作用力を前記弁部材に与え
るための前記ダイヤフラム室への負圧の導入は、内燃機
関の温度に応動する前記開閉子段により制御されること
から、外気温の変化によって変動する暖機所用時間の長
短に拘らず、２次空気供給停止時間の切換え時点を前記
機関の暖機完了時に常に正しく合わせることができる。

従って、暖機所用時間が大きく異なる例えば冬期釦よび
夏期を含む年間を通じて、アフタファイアを招くことな
く効果的に排気ガスを浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る２次空気制御装置を示す縦断面図
であり、第２図ないし第４図は本考案に係るそれぞれ他
の実施例を示す第１図と同様な図面である。 １２・・・内燃機関、１８−・・排気管、２０ （ａ
ｊｂ） ｊ２０’ （ａ ｙ ｂ ） ”・空気管、３
８ 、３８’・・・弁部材、４０．４０’・・・バルブ
機構、４２，４２’・・・作動機構、４４．４４’・・
・ケーシング、４６，４６’・・・第１のダイヤフラム
室、４８．４８’・・・第２のダイヤフラム室、５０，
５０’・・・ダイヤフラム、５２，５２’・・・ステム
、５４，５４’・・・絞り、５６，５６’・・・偏倚手
段、５８．５８’・・・第１の負圧導入管、６０，６０
’・・・第２の負圧導入管、６４・・・吸気管、６６．
６６’。 ７４．７６・・・開閉手段、６８ 、６８’・・・遅延
素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の排気系へ排気ガス浄化用空気を導くための空
   気管に設けられる２次空気制御装置であって、前記空気
   管を経る空気流を断続するための弁部材および該弁部材
   から伸びるステムを備えるパルプ機構と、該バルブ機構
   を作動させる機構とを含み、該作動機構はケーシングと
   、該ケーシング内を第トおよび第２のダイヤフラム室に
   区画しかつ負圧の導入により前記空気管を経る前記排気
   系への２次空気の供給を妨げる位置へ向けての作用力を
   前記弁部材に与えるための前記第２のダイヤフラム室の
   側で前記ステムが接続されるダイヤフラムと、前記第１
   および第２のダイヤフラム室を連通させる絞りと、前記
   空気管を経る前記排気系への２次空気の供給を許す位置
   へ向けて前記弁部材を偏倚させる手段と、前記弁部材を
   作動させるべく前記第１および第２のダイヤフラム室の
   それぞれに前記内燃機関の吸気管負圧を導入する第１お
   よび第２の負圧導入管と、前記内燃機関の温度に応答し
   、該機関の温度が所定値を越えると前記第１の負圧導入
   管を連通状態におく開閉手段と、前記第１の負圧管に設
   けられ、前記第１のダイヤフラム室への負圧伝達に時間
   遅れを与える遅延素子とを備える、内燃機関のための２
   次空気制御装置。