JPS6223562A - 内燃機関の排気浄化システム - 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】 本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

一般に、内燃機関にあっては、排気ガス中に含気成分の
除去対策として、機関排気系にリアクタ（リアクタ機能
を有する排気マニホルドも含む）や触媒装置等の再燃焼
装置を付設し、これらＩＣ，Ｃ０を再燃焼除去するよう
にしている。この再燃焼装置によれば、再燃焼装置に流
入する排気中の燃焼成分がおおいほどＨＣ，Ｇｏの再燃
焼効率が良い。従ってＨＣ，Ｃｏの浄化の面からは機関
に供給される混合気を濃化して排気中のＩＣ９Ｃｏを多
くすればよいが、反面このようにすると燃費が悪化する
ため、燃費の面からは機関の燃料供給装置で比較的薄い
空燃比の混合気を供給するのが好ましい。

ところで、機関の運転状態を一定に保って運転する所謂
定常運転時には、前記供給混合気の空燃比を比較的薄く
設定しても燃焼の安定性がよいので燃焼室から排出され
る排気エミッションが比較的良好にされることと、加え
て該再燃焼装置内の温度が比較的高温に確保されること
から、再燃焼装置を通過した後の排気中のＨＣ，Ｃｏを
可及的に低減できる。ところが、機関の加速運転時と、
加速運段階では、定常運転時に比して機関の燃焼の安定
性が悪くなり機関から排出される燃焼成分である１１ｃ
、　Ｃ０ｆｉがある程度増大する一方、かかる運転時は
定常運転時に較べて再燃焼装置内の温度が低下する傾向
にあり、しかも排気ガスの容量は多くなるので第１図に
示すようにかかる運転時では定常運転時に比し、再燃焼
装置で除去し切れないで大気に放出されるＩＣ，Ｃｏが
増大してしまう不具合がある。特に、内燃機関でも自動
車用機関では、前述の運転は専ら市街地走行時に行われ
るため、大気汚染防止の上からかかる点の改善が強く要
望されている。また、定常運転が行なわれる郊外走行時
には燃費の向上を計ることが大切である。

本発明はかかる事情に鑑み、機関の加速運転時と、加速
運転から定常運転に移行した場合の定常運転の初期段階
に定常運転時よりも濃い混合気を供給することにより、
機関から排出される燃焼成分であるＨＣ，Ｃ０ｆｆ１を
積極的に増大させ、再燃焼装置でこれらＨＣ，Ｃｏの燃
焼を著しく促進させて前記運転時にあっても再燃焼装置
内の温度を確保し、該再燃焼装置を有効に機能させ機関
の全運転範囲にわたってＩＩＣ，Ｃｏの排出を可及的に
小とすると共に機関の長時間の定常運転時には薄い混合
気を供給することにより機関の燃費の向上を計り両者の
調和を計った排気浄化システムを提供するらのである。

ここで本発明で特に狙いとする機関の加速運転時と、加
速運転から定常運転に移行した場合の定常運転の初期段
階のことを以下“加速運転時と、加速直後の定常運転時
”と称す。以下本発明の実施例を図面と共に詳述する。

第２図において、Ａはエアクリーナ、Ｂは気化器、Ｃは
吸気マニホルド、Ｄは機関本体、Ｅは変速機、Ｆは再燃
焼装置としてのりアクタを示し、該リアクタＦの前流に
は通路Ｇを介して機関運転状態に合わせて所定量の二次
空気が供給され、この二次空気の供給の下で機関りから
排出されるＨＣ。

ＣＯを効率よく酸化反応し得るように構成されている。

ここで、本発明にあっては、機関の加速運転時と、加速
直後の定常運転時に供給混合気の空燃比を定常運転時に
おける空燃比よりも濃くする空燃比制御装置Ｈを設けで
ある。この空燃比制御装置Ｈは、機関の加速運転状態に
なる直前の運転状態および又は加速運転状態を検出する
検出手段Ｉと、気化器Ｂの補助空気量を、前記検出手段
Ｉの検出信号に基いて制御する制御手段Ｊと、前記検出
信号の消失後も制御手段Ｊの制御作動を所定時間持続さ
せる持続手段にとから構成されている。

これを、第３図により具体的に説明すると、気化器Ｂの
メイン、スロー両エアブリード２．３にはそれぞれ補助
エアブリード４．５が設けられそして、これら両補助エ
アブリード４．５に制御手段Ｊとして燃料流出量を間接
的に制御する開閉弁、例えば機関の定常運転時に補助エ
アブリード４゜５を開放し、加速運転時と、加速直後の
定常運転時に該補助エアブリード４，５を閉塞するよう
に作動される電磁弁６．６を介装しである。

つまり、この気化器Ｂは、メイン、スロー燃料ジェット
７ａ、　８ａ、メインスローエアブリードジェッ等の径
の設定により、電磁弁６．６が全開となる定常運転時に
は、燃費性能および排気エミッション等の良化を目的と
して、メインノズル９あるいはスロー系ボート１０（ア
イドルボート１０ａ、スローボートｌＯｂを含む）から
流出する燃料量を、比較的薄い空燃比の混合気例えば空
燃比が１４〜１７程度の混合気が得られるように設定さ
れ、また電磁弁６゜６が全開となる加速運転時と、加速
直後の定常運転時には空燃比が１１〜１３程度の比較的
濃い混合気が得られ、かかる運転時に機関から排出され
る燃焼成分である）Ｉｃ、　ＣＯ量を積極的に増大し得
るように設定しである。１１は吸気通路、１２はベンチ
ュリ、１３はスロットルバルブ、１４はスロットルバル
ブ】３下流の吸気通路１１に開口した負圧取出口１５か
ら取出される吸入負圧の変化により開閉作動するパワー
装置、１６はフロート室、７はメイン燃料通路、８はス
ロー燃料通路である。

次に、検出手段Ｉとして、本実施例にあってはクラッチ
３０（本図ではクラッチペダルを示す）の作動通常機関
の加速時は、速度レンジに見合って変速機Ｅのギヤ位置
を選択するものであり、またこのようなギヤ位置の選択
操作にはクラッチの断・接操作を伴うものであるから、
このクラッチの作動状態を検出することにより容易に機
関の加速運転状態になる直前の状態および加速運転中の
状態を判定できる。この検出スイッチ３１はクラッチ３
０を切離した時、つまりクラッチペダルを踏込んだ時に
オン作動して、バッテリＬの電圧を後記する持続手段に
の電磁弁５０に印加してコイル５０ａを励磁し、弁体５
０ｂを開弁作動させる。また、クラッチ３０が接続され
るとスイッチ３１はオフ作動し、電磁弁５０のコイル５
Ｑａを消磁して弁体５０ｂを閉弁作動させる。

持続手段には、負圧源例えば機関吸気系から取出される
吸入負圧が蓄圧され、かつ該負圧が徐々に稀釈されるよ
うに大気開放口５２にオリフィス５３を設けた負圧タン
ク５１と、該負圧タンク５１と前記負圧取出口１５とを
連通する負圧通路５４に介装され、検出スイッチ３１に
より開閉される電磁弁５０と、負圧タンク５１内の負圧
変化に応動してオン、オフ作動し、前述の補助エアブリ
ード４．５に介装した電磁弁６，６を開閉作動させる負
圧作動型のスイッチ５５とから構成されている。前記ス
イッチＳ５は、負圧室５５ａに作用する負圧タンク５１
内の負圧が、例えばＯ〜−５０ｍ１１１ｇでオン作動し
、負圧値（絶対値）がこれ以上に増大するとダイヤフラ
ム５５ｂを介して作動ロッド５５ｃを牽引してオフ作動
するよう７こなっている。５６は負圧タンク５１と電磁
弁５０との間の負圧通路５４に介装したチェック弁、Ｍ
はイグニションスイッチを示す。ここで、前記持続手段
には、市街地走行状態に相当する運転パターンを基本と
して、通常使用される加速運転パターンを想定して時定
数が設定される。

かかる構成により、機関の加速時に速度レンジに見合っ
て変速機Ｅのギヤ位置を切換えるために、クラッチ３０
を切離すと（クラッチ３０を切離す時は図外のアクセル
ペダルの踏込みが解除され、スロットルバルブ１３は全
閉状態となってスロットルバルブ１３下流に負圧値の高
い機関吸入負圧が発生する。）、検出スイッチ３１がオ
ン作動して持続手段にの電磁弁５０が開弁作動する。こ
の結果、負圧タンク５１には負圧通路５４を介して負圧
値の高い機関吸入負圧が蓄圧され、スイッチ５５をオフ
作動させる。

このスイッチ５５のオフ作動により電磁弁６，６のコイ
ル６ａ、　６ａが消磁され、弁体６ｂ、　６ｂが補助エ
アブリード４．５を閉塞してエアブリード量、即ち、補
助空気１を減らして間接的にメインノズル９もしくはス
ロー系ポー）１０から流出する燃料量を増大して混合気
を所定の濃い空燃比（Ａ／Ｆ＝１１〜１３）に制御する
。ここで変速機Ｅのギヤ位置切換え操作が完了してクラ
ッチ３０が接続され、検出スイッチ３１がオフ作動して
持続手段にの電磁弁５０が閉弁作動しても、負圧タンク
５１内の負圧はオリフィス５３により徐々に稀釈される
ため、ある所定時間前記スイッチ５５のオフ作動が持続
され、従って電磁弁６，６の閉弁状態が保持されて前述
の燃料制御作用が持続される。のって、加速時にクラッ
チ３０の断・接操作が連続的に行われた場合でも電なる
ことがなく、また、特に機関の加速運転に続く定常運転
の初期段階までこの燃料増量作用が持続することになり
、かかる加速運転時と、加速直後の定常運転時に空燃比
が濃化されて、機関りの燃焼室から排出される燃焼成分
であるＨＣ，Ｃｏ量を積極的に増大してリアクタＦでこ
れらＩＩＣ，Ｃｏの酸化反応を適量な二次空気の導入の
もとで促進させる結果、この酸化発熱反応により該リア
クタＦ内の温度を高温に確保できＩＩｃ、　Ｃｏの浄化
効率を高く維持できるのである。また、特に検出手段■
としてクラッチ３０の作動状態を検出するスイッチ３１
を用いることにより、加速運転以前で既にクラッチ３０
が切離されるため、該加速運転以前がら空燃比かあらか
じめ濃化されることになり、リアクタＦ内の温度上昇を
速かに行なうことができる。

なお、前述において、メイン、スロー両エアブリード２
．３に補助エアブリード４．５を接続して、これら両補
助エアブリード４，５に制御手段Ｊとし、ての電磁弁６
．６を介装しているが、この補助Ｔ７ブＩＩ　−Ｋ　）
−常譜＃はメイン　スローエアプリ−ド２，３の何れか
一方に設けるだけでもよい。

第４．５図は検出手段■の他の実施例を夫々示すもので
ある。第４図は該検出手段■として変速機Ｅのトップギ
ヤ位置より低速の速度レンジに変速機Ｅが切換えられた
ときに検出信号を発するギヤスイッチ３２を用いた例で
ある。これは、一般の自動車等においてトップギヤ以上
の高速レンジを使用する走行状態のうち最初の短時間を
除く走行状態は定常運転時であり、トップギヤより低速
レンジを使用する走行状態は加速運転時を代表する走行
状態であるからである。例えば変速機が前進４速の場合
には、変速機が４速（トップ）位置に操作されたときに
同図に示すように、コントロールロッド３３の４３３ａ
にギヤスイッチ３２のロッド３４がばね３５の弾発力に
より落ち込んで、導体３６による端子３７と３７との導
通が遮断されており、トップ以外のギヤ位置（１，２，
３速）ではロッド３４先端がコントロールロッド３３の
周面に衝接し、ロッド３４がばね３５の弾発力に抗して
下動され、端子３７と３７とが導体３６を介して導通さ
れ、前述の如き検出信号を発するのである。

変速機が前進３速の場合には、第３速かトップギヤとな
り第１速、第２速か低速レンジとなる。

また、変速機がオーバドライブ付の前進５速の場合には
、第４速をトップギヤとし、第５速はトップギヤ以上の
高速レンジ、第３速乃至第１速を低速レンジとするので
ある。

同様の趣旨により、自動変速機を使用する内燃機関にあ
っては、第５図に示すように、トップギヤに制御された
状態のときに油圧が上昇する自動変速機Ｅ′内のコント
ロールバルブ（図示せず）の油圧系統３８に圧力スイッ
チ３９を設けている。この圧力スイッチ３９は油圧室３
９ａが所定圧（トップギヤ時の圧力）のときに大気及び
ばね３９ｂ力に打勝ってダイヤフラム３９ｃを上方へ変
位して接点３９ｄをオフとし、トップギヤより低速レン
ジに切換えられたときの該油圧系統３８の降圧によりダ
イヤフラム３９ｃが下方へ変位して接点３９ｄをオンし
、検出信号を発するのである。

なお、検出手段としてはスロットル開度センサやアクセ
ルペダル回動位置センサあるいは機関吸入負圧センサを
利用することも可能である。

前記実施例では制御手段Ｊとして、電磁弁を用いて気化
器Ｂの補助空気量を制御するようにした場合を示したが
、この他負圧作動弁を用いることもできる。第６図に示
す実施例はかかる負圧作動弁を用いて補助空気量を制御
するようにしたもので、気化器Ｂのエアブリード（メイ
ンエアブリード２のみの場合を示す）に設けた補助エア
ブリード４に、加速運転時と、加速直後の定常運転時に
負圧室２５ａに所定値の機関吸入負圧が導入されること
によりダイヤプラム２５ｂを介して弁体２５ｃを進出さ
せ、該補助エアブリード４を閉塞する負圧作動弁２５を
介装しである。この実施例の場合、第３図に示す持続手
段にのスイッチ５５が不要となり、負圧タンク５１と負
圧作動弁２５の負圧室２５ａを連通ずればよい。なお、
この実施例の場合負圧タンク５１の大気開放口５２に設
けたオリフィス５３の替りに、焼結合金を以ってオリフ
ィスと等価の機能をさせる二２が−Ｆｌｘ−またｍ＝の
ようにオリフィスとして焼結合金を利用すればオリフィ
スに比して有効通気面積を可及的に小とでき、従って、
負圧タンク５１の容量を小さくして所定の持続作用を得
ることができる。第７図に示す実施例にあっては、第６
図に示した実施例において、持続手段にとして負圧取出
口１５と負圧作動弁２５の負圧室２５ａとを連通する負
圧通路５４に、チェック弁５７ａと焼結合金からなるオ
リフィス５７ｂとを内蔵した弁装置５７と、検出手段Ｉ
により作動される大気開口ポート５８ａを有する三方電
磁弁５８とを介装して構成したちのである。

前記弁装置５７は機関吸入負圧が導入されると、チェッ
ク弁５７ａを開いてこの吸入負圧を速かに負圧作動弁２
５の負圧室２５ａに導入するが、大気が導入された場合
にはチェック弁５７ａが密閉し、焼結合金からなるオリ
フィス５７ｂにより大気による前記負圧室２５ａ内の負
圧の稀釈時間を長引かせ、該負圧作動弁２５の閉動作用
を所定時間持続させるものである。

つまり、この実施例の場合機関の加速運転時に、検出手
段■が検出作用すると、三方電磁弁５８は大気開口ボー
ト５８ａを閉塞する一方、負圧通路５４を開放し、この
結果、機関吸入負圧は弁装置５７のチェック弁５７ａを
経て負圧作動弁２５の負圧室２５ａに導入され、弁体２
５ｃにより補助エアブリード４を閉塞して流出燃料里を
増大させる。そして、検出手段■の検出作用が停止する
と、三方電磁弁５８は負圧通路５４を遮断する一方、大
気開口ポート５８ａと弁装置５７側の通路とを連通して
大気を導入するようになるが、焼結合金５７ｂによりこ
の大気の流通が著しく制約を受け、っまり負圧作動弁２
５の負圧室２５ａ内の負圧の稀釈時間が長引き、該負圧
作動弁２５の閉弁作動を所定時間持続させるのである。

一方、制御手段に電磁弁を用いる場合に採用できる持続
手段の他の実施例としては、第８図に示す電気的タイマ
ー回路または第９図に示す機械−電気的タイマー回路が
ある。

第８図に示す電気的タイマー回路は、バッテリＬ、イグ
ニッションスイッチ開１電磁弁６及び検出スイッチＩを
含む回路内に、抵抗５９とコンデンサ６０とからなる時
定数回路６Ｉ及びスイッチングトランジスタ６２を組合
わせたもので、検出スイッチＩがオンからオフに切換っ
た後も、時定数回路６１で定められた所定時間の間はス
イッチングトランジスタ６２がオン状態を維持し、電磁
弁６の通電を持続するのである。

第９図に示す機械−電気タイマー回路は、前記時定数回
路６１とスイッチングトランジスタ６２の代りに、自己
保持型リレースイッチ６３、ヒータバイメタルスイッチ
６４等の機械的スイッチを組合わせたものである。検出
スイッチ■のオンにより電磁弁６に通電を行い、該検出
スイッチ■のオフ後も継続して通電を行なう自己保持型
リレー６３の作用と、通電により発熱するヒータ６４ａ
により加熱されて所定時間後に変形して接点６４ｂをオ
フするバイメタル６４ｃの作用とにより、検出スイッチ
Ｉのオフ後も所定時間の間電磁弁６をオン状態に持続す
るのである。

尚、これらの場合にあっては、回路に直接電磁弁を接続
する代りに、リレースイッチ等を回路内に介装し、この
リレースイッチを介して電磁弁を作動するようにしても
よいことは勿論である。

なお、前述において、機関の定常運転時を基準として気
化器から供給される吸入混合気を所定の薄い空燃比に設
定し、加速運転時と、加速直後の定常運転時に補助空気
量の制御により燃料流出量を間接的に増大して濃い空燃
比が得られるようにしたが、加速運転時と、加速直後の
定常運転時を基準にして所定の濃い空燃比の混合気が供
給されるように設定し、定常運転時に補助空気を供給し
て空燃比を薄くするようにしてもよい。

更に前記各実施例では気化器の補助エアブリードからの
補助空気量の制御により、加速運転時と、加速直後の定
常運転時に空燃比を濃化するようにしているが、気化器
の吸気マニホルド近傍、即ち、スロットルバルブ下流に
補助空気を供給するようにして、その供給制御を行わる
ようにしてもよく、この場合でも補助空気の流量制御は
検出手段と持続手段の協働作用によって行わせる。

し１１−非才るに大発明によれば、機関の加速運転状態
になる直前の状態および又は加速運転状態を検出手段に
より検出し、そして、この検出信号の消失後も持続手段
により該検出信号を持続させて制御手段を作動し、気化
器の補助空気量を制御して空燃比を濃化するため、専ら
市街地走行時の運転状態である機関の加速運転時は勿論
定常運転の初期段階に、定常運転よりも吸入混合気の空
燃比を農＜シて、機関から排出される燃焼成分であるＨ
Ｃ，Ｃ０ｊｋを積極的に増大させ、再燃焼装置での酸化
発熱反応を活発に行わせるので、かかる運転時にあって
も再燃焼装置内の温度を十分に高めＩＣ。

ＣＯを効率よく除去できるものであり、そして、専ら郊
外走行時の運転状態である定常運転時には燃費並びに排
気エミッションの良化を図れる所定の薄い空燃比の混合
気を供給することができ、従って、再燃焼装置の機能向
上と機関燃費特性の向上とを実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関のＩＩｃ、　Ｃｏ排出最を示す特性図、第
２図は本発明システムの系統図、第３図は本発明の第１
実施例の説明図、第４．５図はそれぞれ各界なる検出手
段の説明図、第６図、第７図はそれぞれ各界なる制御手
段の説明図、第８図、第９図はそれぞれ各界なる持続手
段の説明図である。 Ｂ・・・気化器、Ｄ・・・機関本体、Ｅ・・・変速機、
Ｆ・・・再燃焼装置、Ｈ・・空燃比制御装置、■・・検
出手段、Ｊ・・・制御手段、Ｋ・・持続手段。 第１図 時同− 第２図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気系に再燃焼装置を備えた自動車用内燃機関に
   おいて、加速運転時と、加速直後の定常運転時における
   供給混合気の空燃比を定常運転時の空燃比よりも濃くす
   るような空燃比制御装置を設けてなり、該空燃比制御装
   置は加速運転状態になる直前の状態および又は加速運転
   状態を検出して検出信号を発生する検出手段と、前記検
   出信号の消失後も該検出信号を持続させる持続手段と、
   この持続手段からの信号を受けて開閉作動し、気化器の
   補助空気量を制御して空燃比を濃化する弁装置である制
   御手段とを有していることを特徴とする内燃機関の排気
   浄化システム。