JPS6336016A - 内燃機関の２次空気制御装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、排気系統に三元触媒を煽えた内燃機関の排気
浄化に有効な内燃機関の２次空気制御装置に関する。

［従来の技術］ 例えば自動車等の車両に塔載される内燃機関には、排気
中の有害成分（１−１０，Ｃｏ、ＮＯｘ　）Ｗの低減を
目的としてその排気系１騎に三元触媒が配設されている
。上記のような内燃機関において、該内燃機関の運転状
態に応じて、排気系統の三元触媒の上流側に２次空気を
供給すると、排気浄化性能を向上できることが従来より
知られている。

このため、例えば、「空燃比制御装置」　（実開昭５９
−１７７７５６号公報〉等が提案されている。

すなわち、内燃機関の排気系統の３元触媒装置上流に２
次空気供給通路を接続し、該通路に開閉弁を設けると共
に、吸気系絞り弁の小開度状態を検出する手段を設け、
絞り弁小開度時に前記開閉弁を間作＃Ｊざぜ、三元触媒
装置上流の総合空燃比を稀薄化する技術である。

［発明が解決しようとする問題点］ かかる従来技術には、以下のような問題点があった、す
なわち、 （１）　従来技術では、内燃機関のスロットルバルブ開
度が小ざい場合に排気系統に供給される２次空気の吊は
、２次空気供給管に介装された開閉弁の開度必るいは２
次空気の供給時間等に応じて定まる一律の所定量であっ
た。しかし、例えば、車両の発進・７ＪＯ速時等の高負
荷状態において、電子制御式燃料噴射装置を僅えた内燃
機関では吸入空気の輸送遅れやエアフロメータのオーバ
シュート等に起因し、一方、気化器式内燃機関では加速
ポンプの作動により、スロットルバルブの全開状態から
開状態への移行に伴って空燃比が濃い側（Ｒｉｃｈ）に
なり、触媒排気臭気を生じるという問題点があった。こ
れは、三元触媒上流の総合空燃比が薄い側＜　ｌ−ｅ　
ａ　ｎ　）にあるときに、燃料中に含まれるイオウ分が
５００〜６００［°Ｃ］の環境下で三元触媒表面に二Ｍ
（ヒイオウ３０２として付着し、総合空燃比が濃い側（
Ｒｉｃｈ）に変わると、上記二酸化イオウＳＯ２の酸素
が排気中の一酸化炭素ＣＯと結合して二酸化炭素ＣＯ２
となり、残留したイオウＳが水素Ｈと結合してＨ：２８
となり排気と共に排出されるために生じる。

（２）　また、上述のように、内燃機関がアイドル状態
から発進・加速による高負荷状態へ移行するときに、空
燃比は溌い側（Ｒｉｃｈ）に変化するので、三元触媒の
浄化率の低下により、未燃炭化水素（ＨＣ）　、−開化
炭素（Ｃｏ）等の排出４が増加するという問題もあった
。

本発明は、排気系統に三元触媒を備えた内燃機関のスロ
ットルバルブが全開状態から開状態に移ｉ′：ｆＬ、た
ときに、２次空気の供給により総合空燃比を調節して排
気を好適に浄化する内燃機関の２次空気制御装置の提供
を目的とする。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段１ 上記間寵を解決するためになされた本発明は、第１図に
例示するように、 内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ
２と、 タシ部からの指令に従って、上記内燃機関Ｍ１の排気系
坊の三元触媒Ｊ：り上流側に２次空気を供給１−る２次
空気供給手段Ｍ３と、 上記運転状態検出手段Ｍ２が上記内燃機関Ｍ１のスロッ
トルバルブの全開状態を検出したときは、２次空気を供
給する指令を上記２次空気供給手段Ｍ３に出力する制御
手段Ｍ４と、 を具備した内燃機関の２次空気制御装置において、 さらに、上記運転状態検出手段Ｍ２の検出結果に基づい
て上記内燃機関Ｍ１の負荷変化量を算出する負荷変化量
算出手段Ｍ５と、 前記制御手段Ｍ４の２次空気を供給する指令出力停止後
も２次空気の供給を継続する遅延時間を、上記負荷変化
■締出手段Ｍ５の算出した負荷変化量に応じて算出する
遅延時間算出手段Ｍ６と、上記運転状態、検出手段Ｍ２
の検出結果に基づいて上記内燃機関Ｍ１のスロットルバ
ルブが全開状態から開状態に移行したときは、上記遅延
時間算出手段Ｍ６の専用した遅延時間に亘って２次空気
の供給を継続する指令を上記２次空気供給手段Ｍ３に出
力する遅延手段Ｍ７と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の２次空気ｉｉ制御
装置を要旨とするものである。

運転状態検出手段Ｍ２とは、内燃）幾関Ｍ１の運転状態
を検出するものである。例えば、スロットルバルブの開
閉を検出するアイドルスイッチ、スロットルバルブ開度
を検出するスロットルポジションセンナ、燃料噴射時間
を記憶するメモリ等により実現できる。

２次空気供給手段Ｍ３とは、内燃機関Ｍ１の排気系統の
三元触媒より上流側に２次空気を供給するものである。

例えば、エアクリーナと排気管とを接続する２次空気供
給管、該２次空気供給管に介装されてその流量を調節す
る制御弁およびリード弁を協え、排気の脈動に応じて２
次空気を供給することにより実現できる。また、例えば
、エアポンプ、該エアポンプと排気管とを接続する２次
空気供給管および該２次空気供給管に介装された逆止弁
から成り、エアポンプにより２次空気を排気管に圧送す
るよう構成してもよい。

制御手段Ｍ４とは、スロットルバルブが全開状態におる
ときに２次空気を供給する指令を出力するものである。

例えば、スロットルバルブ全開時には２次空気を供給し
、該スロットルバルブが全開状態から開状態に移行する
と、直ちに、または所定時間後に２次空気を停止する指
令を出力するよう構成してもよい。

負荷変化量算出手段Ｍ５とは、内燃機関１の負荷変化量
を算出するものである。例えば、燃料噴射量の所定時間
内の変化を算出することにより実現できる。また例えば
、スロットルバルブ開度の所定時間内の変化を算出する
ものであってもよい。

遅延時間算出手段Ｍ６とは、負荷変化量に応じて遅延時
間を算出するものである。例えば、負荷変化量の増加に
伴って遅延時間を延長するよう規定したマツプまたは演
算式により実現できる。

遅延手段Ｍ７とは内燃機関Ｍ１のスロットルバルブが全
開状態から開状態に移行したときに、遅延時間に亘って
２次空気の供給を継続する指令を出力するものである。

上記制御手段Ｍ４、負荷変化量算出手段Ｍ５、遅延時間
算出手段Ｍ６および遅延手段Ｍ７は、例えば各々独立し
たディスクリートな論理回路により実現できる。また例
えば、周知のＣＰＵを始めとしてＲＯＭ’、ＲＡＭおよ
びその他の周辺回路素子と共に論理演紳回路として構成
され、予め定められた処理手順に従って上記各手段を実
現するものであってしよい。

［作用］ 本発明の内燃機関の２次空気制御装置は、第１図に例示
するように、内燃機関Ｍ１のスロットルバルブの全開状
態を運転状態検出手段Ｍ２が検出したときは、制御手段
Ｍ４が２次空気供給手段Ｍ３に２次空気を供給する指令
を出力するが、一方、上記内燃機関Ｍ１のスロットルバ
ルブ開度が全開状態から開状態に移行したときは、上記
運転状態検出手段Ｍ２の検出結果に基づいて負荷変化量
算出手段Ｍ５の算出した負荷変化量に応じた遅延時間を
遅延時間算出手段Ｍ６は算出し、該遅延時間に口って遅
延手段Ｍ７が２次空気供給手段Ｍ３に２次空気の供給を
継続する指令を出力するよう働く。

ずなわら、内燃機関Ｍ１のスロットルバルブ開度が全開
状態から開状態に移行したときは、２次空気の供給を継
続する遅延時間が内燃機関Ｍ１の負荷変化量に応じて変
更されるのである。

従って本発明の内燃機関の２次空気制御装置は、スロッ
トルバルブ開度が全開状態から開状態に移行したときで
ら、空燃比の濃い側（Ｒｉｃｈ）への変化を抑制するよ
う働く。以上のように本発明の各構成要素か作用するこ
とにより、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例１ 次に、本発明の好適な一実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。本発明一実施例であるエンジンの２次空気制
御装首のシステム構成を第２図に示す。

エンジンの２次空気制御装置１は、４気筒のエンジン２
、該エンジン２の排気系統に２次空気を供給する２次空
気供給装置３およびこれらを制御する電子制御装置（以
下単にＥＣＵと呼ぶ。）４から構成されている。

エンジン２の吸気系統は、エアクリーナ５、該エアクリ
ーナ５から吸入空気を導入する吸気管６、吸入空気量を
調節するスロットルバルブ７、吸気マニホールド８を備
え、エンジン２の機関本体９に吸入空気を供給する。機
関本体９には各気筒に対応して燃料噴射弁１０，１１，
１２．１３が配設され、燃料を供給する。一方、エンジ
ン２の排気系統は、排気マニホールド１４、排気管１５
を有し、機関本体９から三元触媒１６に排気を導く。

２次空気供給装置３は、上記エアクリーナ５から２次空
気を導入する２次空気導入管１７、エンジン２の運転状
態に応じて排気系統への２次空気供給を制御する２次空
気制御弁（以下単にＡＳＶと呼ぶ。）１８．２次空気管
路１９、排気の脈動に応じて開閉するリード弁２０、上
記排気マニホールド１４に開口して２次空気を供給する
２次空気供給管２１、上記ＡＳＶ１８のダイレフラム室
１８ａと上記スロットルバルブ７の下流近傍に開口した
スロットルボート２２との間に介装されてＦＣＵ４から
の制御信号により開閉する負圧切換弁（以下単にＶＳＶ
と呼ぶ。）２３を備え、ＥＣＵ４の制御に基づいてエン
ジン２の排気マニホールド１４に２次空気を供給する。

Ｖなわち、ｖＳＶ２３が非励磁（ＯＦＦ）とされた場合
は、ＡｓＶ１８のダイヤフラム室１８ａには大気圧が導
入されてＡＳＶ１８は閉状態となり、排気マニホールド
１４に２次空気は供給されない。一方、ＶＳＶ２３が励
磁（ＯＮ）された場合は、ＡＳＶ１８のダイヤフラム室
１８ａにはスロットルポート２２から吸気管負圧が導入
されてＡＳＶ１８は開状態となり、排気マニホールド１
４に２次空気が供給される。

エンジン２は検出器として、吸入空気量を検出するエア
７０メータ３１、スロットルバルブ７の開度を検出する
と共にアイドルスイッチを内蔵したスロットルポジショ
ンセンサ３２、エンジン２の回転速度を検出する回転速
度センサ３３、排気中の残存酸素濃度を検出する酸素濃
度センサ３４を煤える。

上記各センサの検出信号はＥＣＵ４に入力され該ＥＣＵ
４は燃料噴射弁１０，１１，１２．１３およびＶＳＶ２
３を駆動制御する。ＥＣＵ４は、ＣＰＵ４ａ、ＲＯＭ４
ｂ、ＲＡＭ４ｃを中心に論理演算回路として構成され、
コモンバス４ｄを介して入力部４ｅおよび出力部４ｆに
接続されて外部との入出力を行なう。

次に、上記ＥＣＵ４の実行する２次空気制御処理を第３
図のフローチャー１へに基づいて説明する。

本２次空気制御処理は、ＥＣＵ４の起動に伴って所定時
間毎に繰り返して実行される。

ステップ１００では、スロットルポジションレン（す３
２の検出結果に基づいてアイドルスイッチ信号がハイレ
ベル（ＯＮ＞であるか否かを判定し、肯定判断されると
、ステップ１１０に、一方、否定判断されるとステップ
１２０に各々進む。エンジン２のス［」ットルバルブ７
が全閉状態にあるとき、例えばアイドル状態、減速状態
にあるときに実行されるステップ１１０では、５Ｖ２３
を励磁（ＯＮ）Ｌ、てＡＳＶ１８を開状態とする処理が
行なわれる。本ステップ１１０の処理によりエンジン２
の排気マニホールド１４に２次空気が供給される。その
後、一旦本２次空気制御処理を終了する。

一方、エンジン２のスロットルバルブ７が開状態におる
とき、例えば発進加速時に実行されるステップ１２０で
は、ＲＡＭ４Ｃから燃１′１噴射時間ＴＰを入力する処
理が行なわれる。続くステップ１３０では、所定時間下
１経過するまで清明した後、ステップ１４０に進む。ス
テップ１４０では、再び燃料噴射時間ＴＰを入力する処
理が行なわれる。次にステップ１５０に進み、上記ステ
ップ１２０．１４０で入力した燃料噴射時間丁Ｐ変化量
を演算する処理が行なわれる。続くステップ１６０では
、上記ステップ１５０で求めた燃料噴射時間ＴＰ変化量
に基づいて遅延時間下りを算出する処理が行なわれる。

ここで燃料噴射時間ＴＰ変化量とｄ延時間ＴＤとは第４
図に示すような関係がある。すなわら、燃料噴射時間Ｔ
Ｐ変化吊の増加に伴って遅延時間ＴＤは延長される。Ｅ
ＣＵ４は、第４図に示すようなマツプを予めＲＯＭ４ｂ
内に記憶しており、燃料噴射時間ＴＰ変化早から上記マ
ツプに従って遅延時間下りを篩用する。次にステップ１
７０に）Ｗみ、アイドルスイッチ信号がロウレベル（Ｏ
ＦＦ＞になったときから遅延時間下Ｄ経過するまで清明
した後、ステップ１８０に進む。ステップ１８０では、
ＶＳＶ２３を非励磁（ＯＦＦ＞としてＡＳＶ１８を閉状
態とする処理が行なわれる。本ステップ１８０の処理に
よりエンジン２の排気マニホールド１４への２次空気の
供給が停止される。その後、一旦本２次空気制御処理を
終了する。以後、本２次空気制御処理は上記ステップ１
００〜１８０を繰り返して実行する。

次に、上記制御の様子の一例を第５図に示すタイミング
チャートに従って説明する。スロットルバルブ７が全開
状態にある間は、アイドルスイッチ信号はハイレベル（
ＯＮ）となっている。このため、ＡＳＶ１８は開状態と
なり、２次空気が供給される（ステップ１１０）。やが
て時刻ｔ１において、発進・加速に伴いスロットルバル
ブ７が開状態に移行すると、アイドルスイッチ信号はロ
ウレベル（ＯＦＦ）となる。このため、まず時刻ｔ１に
おける燃料噴射時間ＴＰ１を検出しくステップ１２０）
　、所定時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２において再び燃料噴
射時間ＴＰ２を検出する（ステップゴ３０，１４０＞次
に、アイドルスイッチ信号がロウレベル（ＯＦＦ＞とな
ったときから、上記両燃料噴射時間ＴＰ１．ＴＰ２の変
化量に応じて定まる遅延時間ＴＤ経過後の時刻ｔ３にお
いて、ＡＳＶ１８は開状態となり、２次空気の供給が停
止される（ステップ１５０，１６０，１７０．１８０＞
。以後、上述のようなＡＳＶ１８の開閉制御が繰り返さ
れる。

なお本実施例において、エンジン２が内燃機関Ｍ１に、
エアフロメータ３１とスロットルポジションセンサ３２
と回転速度センサ３３とが運転状態検出手段Ｍ２に、２
次空気供給装置３が２次空気供給手段Ｍ３に各々該当す
る。また、ＥＣＵ４および該ＥＣＵ４の実行する処理の
うち、ステップ１１０か制御手段Ｍ４として、（ステッ
プ１２０．１３０，１４０，１５０）が負荷変化吊痺出
手段Ｍ５として、ステップ１６０が遅延時間算出手段Ｍ
６として、（ステップ１７０，１８０）が遅延手段Ｍ７
として各々機能する。

以上説明したように本実施例は、スロットルバルブが全
開状態から開状態に移行したときは、燃料噴射時間変化
量に応じて定まる遅延時間に亘って２次空気の供給を継
続するよう構成されている。

このため、燃料噴射時間変化量の程度に応じた時間に亘
って２次空気の供給が続けられるので、三元触媒に流入
する段階の１聡合空燃比が濃い側（Ｒｉ　ｃ　ｈ　）に
なることはなく、触媒表面に付着したイオウの排出を生
じない。したがって、触媒排気臭気の発生を防止できる
。

また、総合空燃比が濃い側（Ｒｉ　ｃｈ）に移行しない
ので、三元触媒は有効に作用し、排気中の未燃炭化水素
１−Ｉ　Ｃ１−酸化炭素ＣＯの排出量を減少できる。

さらに、上述のように三元触媒を、その浄化率が最適な
状態で使用できるので、排気浄化の信頼性も向上する。

また、エンジンの負荷増加の程度を燃料噴射時間変化量
に基づいて算出しているので、実際の空燃比の変動を正
確に把握し、総合空燃比の濃い側（Ｒｉｃｈ）への移行
防止に最適な量の２次空気を供給することができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
１ｑることは勿論でおる。

発明の効果 以上詳記したように本発明の内燃機関の２次空気制御装
置は、内燃機関のスロワ１〜ルバルブの全開状態を運転
状態検出手段が検出すると制御手段は２次空気を供給す
る指令を２次空気供給手段に出力するが、一方、スロラ
ミ−ルバル１間度が全開状態から開状態に移行すると１
、負荷変化量締出手段の算出した負荷変化量に応じた遅
延時間を遅延時間算出手段は算出し、該遅延時間に亘っ
て２次空気の供給を継続する指令を遅延手段か２次空気
供給手段に出力するよう構成されている。このため、例
えば車両の発進・加速時等、スロットルバルブが全開状
態から開状態に移行したときでも、負荷変化の程度に応
じた遅延時間に亘って２次空気が供給されるので、三元
触媒上流側の所謂総合空燃比は濃い側（Ｒｉｃｈ）に変
化せず、触媒排気臭気の発生を防止できるという優れた
効果を奏する。

また、上述のように所謂総合空燃比は濃い側（Ｒｉｃｈ
）に移行しないため、三元触媒の浄化率は向上し、排気
中の未燃炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯの排出量を
低減することができる。

さらに、三元触媒の特性を有効に発揮させられるので、
効率的で信頼性の高い排気浄化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第２図は本発明一実施例のシステム構成図、第３図は
同じくその制御を示すフローチセート、第４図は同じく
そのマツプを示すグラフ、第５図は同じくその制御を示
すタイミングチャートである。 Ｍｌ・・・内燃機関 Ｍ２・・・運転状態検出手段 Ｍ３・・・２次空気供給手段 Ｍ４・・・制御手段 Ｍ５・・・負荷変化量算出手段 Ｍ６・・・遅延時間算出手段 Ｍｌ・・・遅延手段 １・・・エンジンの２次空気制御装置 ２・・・エンジン ３・・・２次空気供給装首 ４・・・電子制御装置（ＥＣＵ） ４ａ・・・ＣＰＵ ３１・・・エアフロメータ ３２・・・スロットルポジションセンサ３３・・・回転
速度セン゛す゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 外部からの指令に従つて、上記内燃機関の排気系統の三
   元触媒より上流側に２次空気を供給する２次空気供給手
   段と、 上記運転状態検出手段が上記内燃機関のスロットルバル
   ブの全閉状態を検出したときは、２次空気を供給する指
   令を上記２次空気供給手段に出力する制御手段と、 を具備した内燃機関の２次空気制御装置において、 さらに、上記運転状態検出手段の検出結果に基づいて上
   記内燃機関の負荷変化量を算出する負荷変化量算出手段
   と、 前記制御手段の２次空気を供給する指令出力停止後も２
   次空気の供給を継続する遅延時間を、上記負荷変化量算
   出手段の算出した負荷変化量に応じて算出する遅延時間
   算出手段と、 上記運転状態検出手段の検出結果に基づいて上記内燃機
   関のスロットルバルブが全閉状態から開状態に移行した
   ときは、上記遅延時間算出手段の算出した遅延時間に亘
   って２次空気の供給を継続する指令を上記２次空気供給
   手段に出力する遅延手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の２次空気制御装置
   。