JPS6319691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の混合気制御装置に係り、
特に、空燃比制御、排気再循環及び三元触媒が併
用された自動車用エンジンに用いるに好適な、減
速時及びアイドリング時に閉じられる排気再循環
量制御弁が配設された排気再循環通路を有し、機
関運転状態に応じて、排気ガスを排気系から吸気
系に還流して混合気に混入する排気再循環手段
と、空燃比を感知する空燃比センサと、該空燃比
センサの出力に応じて、二次空気を前記排気再循
環通路の排気再循環制御弁より排気上流側に供給
する二次空気供給手段とを備えた内燃機関の混合
気制御装置の改良に関する。

内燃機関、特に自動車等の車両に搭載される車
載内燃機関においては、その排気ガス中の有害成
分を低減するため、種々の制御装置が設けられて
いる。このような制御装置の一つに、空燃比制御
と排気再循環を併用した混合気制御装置がある。
これは、例えば第１図に示す如く、エアクリーナ
１０、ベンチユリ１４及び絞り弁１６が形成・配
設された吸気通路１３を有する気化器１２、該気
化器１２で形成された、一次空燃比を有する混合
気を図示されないエンジン本体の各燃焼室に分配
する吸気マニホルド１８、エンジン燃焼室から排
出される排気ガスを再び集める排気マニホルド２
０、三元触媒コンバータ２２が配設された排気管
２１を有する内燃機関において、前記排気マニホ
ルド２０と吸気マニホルド１８とを連通する排気
ガス再循環通路（以下EGR通路と称する）２３
と、該EGR通路２３の途中に配設された、該
EGR通路２３の開口面積を増減する弁体２４ａ、
該弁体２４ａがロツド２４ｂを介して固着された
ダイヤフラム２４ｃ、該ダイヤフラム２４ｃを図
の下方に付勢する圧縮ばね２４ｄ、ダイヤフラム
室２４ｅ、定圧室２４ｆを有してなり、制御負圧
通路２６を介して前記ダイヤフラム室２４ｅに導
入される制御負圧に応じて、排気マニホルド２０
から吸気マニホルド１８に還流される排気ガスの
再循環量（以下EGR量と称する）を制御する排
気ガス再循環量制御弁（以下EGR弁と称する）
２４と、絞り２９が配設された負圧通路２８を介
して、吸気通路１３の絞り弁１６全閉位置直上に
形成されたセンシングポート３０と連通された弁
座３２ａ、該弁座３２ａを開閉可能な弁体３２ｂ
が固着されたダイヤフラム３２ｃ、該ダイヤフラ
ム３２ｃの下方に形成され、排気圧力通路３４を
介して、前記EGR弁２４の定圧室２４ｆと連通
された第１のダイヤフラム室３２ｄ、前記ダイヤ
フラム３２ｃの上方に形成され、大気導入口３２
ｅを介して大気と連通された第２のダイヤフラム
室３２ｆ、前記ダイヤフラム３２ｃを図の下方に
付勢する圧縮ばね３２ｇを有してなり、機関の負
圧に応じて前記センシングポート３０に発生する
吸気負圧に、排気圧力に応じて大気導入口３２ｅ
から大気を混入することにより、制御負圧通路２
６を介して前記EGR弁２４のダイヤフラム室２
４ｅに導入される制御負圧を形成する調圧弁３２
とから構成される排気再循環手段と、排気マニホ
ルド２０に配設され、排気ガス中に残存する酸素
の濃度から、排気系における二次空燃比を感知す
る空燃比センサ３６と、大気導入口３８ａが形成
された弁ボデイ３８ｂ、該弁ボデイ３８ｂの内部
に形成された、下流にリード弁３８ｃが付設され
た弁座３８ｄ、該弁座３８ｄを開閉可能な弁体３
８ｅ、該弁体３８ｅがロツド３８ｆを介して固着
されたダイヤフラム３８ｇ、該ダイヤフラム３８
ｇを図の下方に付勢する圧縮ばね３８ｈ、ダイヤ
フラム室３８ｉを有してなり、負圧通路４０を介
してそのダイヤフラム室３８ｉに吸気管負圧が伝
達されると弁座３８ｄが開かれて、二次空気供給
通路４２を介して前記EGR通路２３のEGR弁２
４より排気上流側に二次空気を供給する二次空気
供給弁３８と、前記二次空気供給弁３８のダイヤ
フラム室３８ｉに通ずる負圧通路４０の途中に配
設され、前記負圧通路４０に、吸気管負圧通路４
５を介して吸気マニホルド１８の吸気管負圧ポー
ト１９から取り出された吸気管負圧、或いは、エ
アフイルタ４４を介して導入された大気圧を導入
する電磁弁４６と、前記空燃比センサ３６の出力
に応じて、該電磁弁４６を切換え制御する電子制
御回路４８から構成される空燃比制御手段と、を
備えたものである。

このような従来の混合気制御装置によれば、排
気圧力及び機関負荷に応じてEGR量が制御され、
機関運転状態に応じた適切な排気再循環が行なわ
れて、排気ガス中の窒素酸化物を効果的に低減で
きると共に、空燃比センサ３６の出力に応じて、
二次空気供給通路４２及びEGR通路２３を介し
て、EGR弁２４が開かれている時には吸気マニ
ホルド１８に、EGR弁２４が閉じられている時
には排気マニホルド２０に供給される二次空気量
が制御されるため、吸気系における一次空燃比の
如何に拘らず、排気系における二次空燃比を理論
空燃比近傍の所定空燃比とすることができ、機関
の運転効率を高め、且つ、排気マニホルド２０の
下流側に配設される三元触媒コンバータ２２にお
ける排気浄化性能を高めることができるという特
徴を有する。しかし従来は、絞り弁１６が閉じら
れる減速時において、失火により排気ガス中の未
燃焼成分が増加して、排気マニホルド２０に配設
された空燃比センサ３６が感知する二次空燃比が
リーンとなると、電子制御回路４８の出力により
電磁弁４６が負圧通路４０に大気を導入するよう
に作動するため、圧縮ばね３８ｈの作用により弁
体３８ｅが図の下方に変位して二次空気供給弁３
８の弁座３８ｄが閉じられてしまい、二次空気が
吸気マニホルド１８及び排気マニホルド２０のい
ずれにも供給されなくなるため、三元触媒コンバ
ータ２２の触媒床が適当な酸化雰囲気となつて、
触媒床温度が高くなり、触媒から臭気が発生した
り、或いは、触媒及び触媒コンバータ容器の損傷
を招くことがあるという問題点を有した。これ
は、機関がアイドリング状態で長時間放置され、
空燃比センサ３６がその活性温度以下に冷却され
て、活性温度以上では、第２図に実線Ａで示す如
くであつた起電力が破線Ｂに示す如く低下し、空
燃比センサ３６からリーン状態と同じ信号のみが
出力されるようになつた場合にも同様である。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、減速時及びアイドリング時に触媒床
温度が上昇することがなく、従つて、触媒から臭
気が発生したり、或いは、触媒及び触媒コンバー
タ容器が損傷することがない内燃機関の混合気制
御装置を提供することを目的とする。

本発明は、減速時及びアイドリング時に閉じら
れる排気再循環量制御弁が配設された排気再循環
通路を有し、機関運転状態に応じて、排気ガスを
排気系から吸気系に還流して混合気に混入する排
気再循環手段と、空燃比を感知する空燃比センサ
と、該空燃比センサの出力に応じて、二次空気を
前記排気再循環通路の排気再循環量制御弁より排
気上流側に供給する二次空気供給手段とを備えた
内燃機関の混合気制御装置において、減速時及び
アイドリング時は、前記空燃比センサの出力に拘
らず、前記二次空気供給手段により、前記排気再
循環通路に二次空気を供給するようにして、前記
目的を達成したものである。

又、前記二次空気供給手段を、そのダイヤフラ
ム室に負圧が伝達された時、排気再循環通路に二
次空気を供給するものとし、吸気通路の絞り弁全
閉位置直下に形成されたセンシングポートに負圧
が発生した時に開かれる負圧制御弁を介して、吸
気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達するように
したものである。

或いは、前記二次空気供給手段を、そのダイヤ
フラム室に負圧が伝達された時、排気再循環通路
に二次空気を供給するものとし、吸気通路の絞り
弁全閉位置直上に形成されたセンシングポートに
大気圧が発生した時に開かれる負圧制御弁を介し
て、吸気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達する
ようにしたものである。

又、前記二次空気供給手段を、空燃比センサの
出力に応じて開閉される電磁弁を有し、該電磁弁
を介してそのダイヤフラム室に負圧が伝達された
時、排気再循環通路に二次空気を供給するものと
し、吸気通路の絞り弁全閉位置直下に形成された
センシングポートに負圧が発生した時にオンとな
る負圧スイツチの出力により前記電磁弁を開い
て、吸気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達する
ようにしたものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明の第１実施例は、第３図に示す
如く、前記従来例と同様の、EGR通路２３、
EGR弁２４、制御負圧通路２６、負圧通路２８、
第１のセンシングポート３０、吸気負圧に応じて
制御負圧に対する大気混入量を制御するため、吸
気通路１３のベンチユリ１４と絞り弁１６の間に
形成された第２のセンシングポート５０に発生す
る吸気負圧を負圧通路５２を介して第２のダイヤ
フラム室３２ｆに導入するようにされた調圧弁３
２、排気圧力通路３４、空燃比センサ３６、二次
空気供給弁３８、絞り４１が配設された負圧通路
４０、二次空気供給通路４２、エアフイルタ４
４、吸気管負圧通路４５、電磁弁４６、電子制御
回路４８を備えた内燃機関の混合気制御装置にお
いて、更に、負圧通路５４を介して前記二次空気
供給弁３８のダイヤフラム室３８ｉと連通された
第１のポート５６ａ、吸気管負圧通路５５を介し
て吸気マニホルド１８の吸気管負圧ポート１９と
連通された第２のポート５６ｂ、前記第１のポー
ト５６ａと第２のポート５６ｂを分離するように
配置された弁座５６ｃ、該弁座５６ｃを図の上方
から開閉可能な弁体５６ｄ、該弁体５６ｄがロツ
ド５６ｅを介して固着されたダイヤフラム５６
ｆ、該ダイヤフラム５６ｆを図の下方に付勢する
圧縮ばね５６ｇ、負圧通路５８を介して吸気通路
１３の絞り弁１６全閉位置直下に形成された第３
のセンシングポート６０と連通されたダイヤフラ
ム室５６ｈを有してなり、絞り弁１６が閉じられ
てセンシングポート６０に負圧が発生した時に弁
座５６ｃが開かれる負圧制御弁５６を設けたもの
である。他の点については前記従来例と同様であ
るので説明は省略する。

以下作用を説明する。絞り弁１６が開かれてい
る通常運転状態においては、従来と同様に、
EGR弁２４の定圧室２４ｆに発生する排気圧力
及びセンシングポート３０，５０に発生する吸気
負圧に応じてEGR弁２４のダイヤフラム室２４
ｅに導入される制御負圧が調整され、EGR弁２
４が所定開度だけ開かれて、機関運転状態に応じ
た排気再循環が行なわれる。又、空燃比センサ３
６で感知される二次空燃比に応じて、空燃比がリ
ツチ側である場合には、電子制御回路４８の出力
により電磁弁４６を介して二次空気供給弁３８の
ダイヤフラム室３８ｉに、吸気管負圧ポート１９
から導入される吸気管負圧が導入され、圧縮ばね
３８ｈに抗して弁体３８ｅが図の上方に変位し
て、二次空気供給弁３８の弁座３８ｄが開かれ、
二次空気供給通路４２、EGR弁２４を介して吸
気マニホルド１８及び排気マニホルド２０に対し
て二次空気が供給され、二次空燃比が理論空燃比
近傍となるようにされる。一方、空燃比センサ３
６で感知される二次空燃比がリーン側である場合
には、電子制御回路４８の出力により電磁弁４６
が切換えられて、二次空気供給弁３８のダイヤフ
ラム室３８ｉには、エアフイルタ４４から導入さ
れる大気が導入される。従つて、圧縮ばね３８ｈ
の作用により弁体３８ｅが図の下方に押し下げら
れ、二次空気供給弁３８の弁座３８ｄが閉じられ
て、吸気マニホルド１８及び排気マニホルド２０
に対する二次空気供給が行なわれなくなり、二次
空燃比が理論空燃比近傍となるようにされる。

この時において、絞り弁１６が開かれている通
常運転状態においては、センシングポート６０に
は、絞り弁１６上流側の大気が作用しているた
め、負圧制御弁５６のダイヤフラム室５６ｈには
大気が導入されており、圧縮ばね５６ｇの作用に
より弁体５６ｄが弁座５６ｃを閉じているため、
二次空気供給弁３８のダイヤフラム室３８ｉに、
負圧通路５４、負圧制御弁５６、吸気管負圧通路
５５を介して吸気管負圧が伝達されることはな
い。

一方、機関運転状態が減速時或いはアイドリン
グ時となり、絞り弁１６が閉じられると、センシ
ングポート６０には吸気管負圧がそのまま伝達さ
れることとなる。従つて、負圧制御弁５６のダイ
ヤフラム室５６ｈには、負圧通路５８を介して吸
気管負圧が伝達されることとなり、圧縮ばね５６
ｇに抗して弁体５６ｄが図の上方に引き上げら
れ、負圧制御弁５６の弁座５６ｃが開かれて、吸
気管負圧ポート１９から導入される吸気管負圧
が、吸気管負圧通路５５、負圧制御弁５６、負圧
通路５４を介して二次空気供給弁３８のダイヤフ
ラム室３８ｉに伝達される。従つて、電磁弁４６
の切換え状態、即ち、空燃比センサ３６の出力状
態の如何に拘らず、圧縮ばね３８ｈに抗して弁体
３８ｅが図の上方に引き上げられ、二次空気供給
弁３８の弁座３８ｄが開かれて、二次空気供給通
路４２を介してEGR通路２３に二次空気が導入
される。尚この時においては、絞り弁１６が閉じ
られているため、第１及び第２のセンシングポー
ト３０，５０にはいずれも大気圧が発生してお
り、EGR弁２４のダイヤフラム室２４ｅには大
気圧が伝達されているため、圧縮ばね２４ｄの作
用によりEGR弁２４は閉じられており、従つて、
EGR通路２３に導入された二次空気は、排気マ
ニホルド２０にのみ供給されることとなる。この
排気マニホルド２０に導入される大量の低温二次
空気により、三元触媒コンバータ２２が冷却さ
れ、触媒から臭気が発生したり、或いは、触媒及
び触媒コンバータ容器が損傷することが防止され
る。又、二次空気が排気マニホルド２０にのみ供
給されるので、減速時或いはアイドリング時に、
吸気系における混合気の一次空燃比が必要以上に
リーン側となることがなく、安定したエンジン回
転が得られる。

本発明の第２実施例を第４図に示す。本実施例
は、前記第１実施例と同様の、EGR通路２３、
EGR弁２４、制御負圧通路２６、負圧通路２８、
第１及び第２のセンシングポート３０，５０、調
圧弁３２、排気圧力通路３４、空燃比センサ３
６、二次空気供給弁３８、負圧通路４０、二次空
気供給通路４２、エアフイルタ４４、吸気管負圧
通路４５、電磁弁４６、電子制御回路４８を備え
た内燃機関の混合気制御装置において、負圧通路
５４を介して前記二次空気供給弁３８のダイヤフ
ラム室３８ｉと連通された第１のポート６２ａ、
吸気管負圧通路５５を介して吸気マニホルド１８
に形成された吸気管負圧ポート１９と連通された
第２のポート６２ｂ、該第１のポート６２ａ及び
第２のポート６２ｂを分離するように形成された
弁座６２ｃ、該弁座６２ｃを図の下方から開閉可
能な弁体６２ｄ、該弁体６２ｄがロツド６２ｅを
介して固着されたダイヤフラム６２ｆ、該ダイヤ
フラム６２ｆを図の下方に付勢する圧縮ばね６２
ｇ、負圧通路６８を介して前記第１のセンシング
ポート３０に連通されたダイヤフラム室６２ｈを
有してなり、絞り弁１６が閉じられて第１のセン
シングポート３０に大気圧が発生した時に弁座６
２ｃが開かれる負圧制御弁６２を設けたものであ
る。他の点については前記従来例と同様であるの
で説明は省略する。

本実施例においては、減速時或いはアイドリン
グ時に絞り弁１６が閉じられると、第１のセンシ
ングポート３０、負圧通路６８を介して負圧制御
弁６２のダイヤフラム室６２ｈに大気圧が伝達さ
れ、これにより、圧縮ばね６２ｇの作用で弁体６
２ｄが図の下方に変位し、弁座６２ｃが開かれ
て、電磁弁４６の切換え状態、即ち、空燃比セン
サ３６の出力状態の如何に拘らず、二次空気供給
弁３８のダイヤフラム室３８ｉに、吸気管負圧通
路５５、負圧制御弁６２、負圧通路５４を介し
て、吸気管負圧ポート１９に発生する吸気管負圧
が伝達され、圧縮ばね３８ｈに抗して弁体３８ｅ
が図の上方に変位し、弁座３８ｄが開かれて、二
次空気供給通路４２、EGR通路２３を介して、
排気マニホルド２０のみに二次空気が供給される
ものである。

本実施例においては、第３のセンシングポート
を省略できるので、構成が第１実施例より単純で
ある。

本発明の第３実施例を第５図に示す。本実施例
は、前記従来例と同様の、EGR通路２３、EGR
弁２４、制御負圧通路２６、負圧通路２８、セン
シングポート３０，５０、調圧弁３２、排気圧力
通路３４、空燃比センサ３６、二次空気供給弁３
８、負圧通路４０、二次空気供給通路４２、エア
フイルタ４４、吸気管負圧通路４５、電磁弁４
６、電子制御回路４８を備えた内燃機関の混合気
制御装置において、更に、吸気通路１３の絞り弁
１６全閉位置直下に形成された第３のセンシング
ポート６０に発生する負圧を感知し、該負圧が所
定値以上になつた時オンとなる負圧スイツチ７０
を設け、該負圧スイツチ７０の出力を前記電子制
御回路４８に入力して、該負圧スイツチ７０の出
力がオンである減速時或いはアイドリング時に
は、前記空燃比センサ３６の出力状態の如何に拘
らず、二次空気供給弁３８のダイヤフラム室３８
ｉと連通された負圧通路４０に、吸気管負圧通路
４５より入力される吸気管負圧を伝達するよう電
磁弁４６を制御するようにしたものである。他の
点及び動作については前記各実施例と同様である
ので説明は省略する。

本実施例においては、負圧制御弁を設ける必要
がなく、構成が更に単純である。

以上説明した通り、本発明によれば、減速時及
びアイドリング時には、空燃比センサで感知され
る空燃比に拘らず、大量の二次空気が排気マニホ
ルドのみに供給されるため、触媒床が冷却され、
触媒床温度の上昇が防止されて、触媒から臭気が
発生したり、或いは、触媒及び触媒コンバータ容
器が損傷することがない。又、二次空気をEGR
通路のEGR弁より排気上流側に供給するように
しているため、減速時及びアイドリング時には、
別体の制御装置を用いることなく、二次空気を確
実に排気系のみに供給することができ、安定した
エンジン回転が得られる等の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の混合気制御装置の一例が配設
された内燃機関の要部を示す、一部断面図を含む
管路図、第２図は、空燃比センサの起電力の温度
による変化を示す線図、第３図は、本発明に係る
空燃比制御装置の第１実施例が配設された内燃機
関の要部を示す、一部断面図を含む管路図、第４
図は、同じく第２実施例が配設された内燃機関の
要部を示す、一部断面図を含む管路図、第５図
は、同じく第３実施例が配設された内燃機関の要
部を示す、一部断面図を含む管路図である。 １２……気化器、１３……吸気通路、１６……
絞り弁、１８……吸気マニホルド、２０……排気
マニホルド、２３……排気ガス再循環通路
（EGR通路）、２４……排気ガス再循環量制御弁
（EGR弁）、２６……制御負圧通路、２８……負
圧通路、３０，６０……センシングポート、３２
……調圧弁、３４……排気圧力通路、３６……空
燃比センサ、３８……二次空気供給弁、３８ｉ…
…ダイヤフラム室、４２……二次空気供給通路、
４５，５５……吸気管負圧通路、４６……電磁
弁、４８……電子制御回路、５６，６２……負圧
制御弁、７０……負圧スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 減速時及びアイドリング時に閉じられる排気
   再循環量制御弁が配設された排気再循環通路を有
   し、機関運転状態に応じて、排気ガスを排気系か
   ら吸気系に還流して混合気に混入する排気再循環
   手段と、空燃比を感知する空燃比センサと、該空
   燃比センサの出力に応じて、二次空気を前記排気
   再循環通路の排気再循環制御弁より排気上流側に
   供給する二次空気供給手段とを備えた内燃機関の
   混合気制御装置において、減速時及びアイドリン
   グ時は、前記空燃比センサの出力に拘らず、前記
   二次空気供給手段により、前記排気再循環通路に
   二次空気を供給するようにしたことを特徴とする
   内燃機関の混合気制御装置。 ２ 前記二次空気供給手段が、そのダイヤフラム
   室に負圧が伝達された時、排気再循環通路に二次
   空気を供給するものとされ、吸気通路の絞り弁全
   閉位置直下に形成されたセンシングポートに負圧
   が発生した時に開かれる負圧制御弁を介して、吸
   気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達するように
   されている特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関の混合気制御装置。 ３ 前記二次空気供給手段が、そのダイヤフラム
   室に負圧が伝達された時、排気再循環通路に二次
   空気を供給するものとされ、吸気通路の絞り弁全
   閉位置直上に形成されたセンシングポートに大気
   圧が発生した時に開かれる負圧制御弁を介して、
   吸気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達するよう
   にされている特許請求の範囲第１項に記載の内燃
   機関の混合気制御装置。 ４ 前記二次空気供給手段が、空燃比センサの出
   力に応じて開閉される電磁弁を有し、該電磁弁を
   介してそのダイヤフラム室に負圧が伝達された
   時、排気再循環通路に二次空気を供給するものと
   され、吸気通路の絞り弁全閉位置直下に形成され
   たセンシングポートに負圧が発生した時にオンと
   なる負圧スイツチの出力により前記電磁弁を開い
   て、吸気管負圧を前記ダイヤフラム室に伝達する
   ようにされている特許請求の範囲第１項に記載の
   内燃機関の混合気制御装置。