JPS6361494B2 - - Google Patents

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JPS6361494B2
JPS6361494B2 JP56204709A JP20470981A JPS6361494B2 JP S6361494 B2 JPS6361494 B2 JP S6361494B2 JP 56204709 A JP56204709 A JP 56204709A JP 20470981 A JP20470981 A JP 20470981A JP S6361494 B2 JPS6361494 B2 JP S6361494B2
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
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    • F01N3/222—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives using electric valves only
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    • F01N3/227—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives using pneumatically operated valves, e.g. membrane valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動二輪車に搭載された内燃機関の排
気系へ二次空気を供給制御して排ガス中の未燃焼
成分を浄化するようにした自動二輪車の排ガス浄
化装置に関するものである。
一般に前記内燃機関の排ガス浄化手段として、
該機関の排気系へ二次空気を供給して排気系内の
排ガス中に含まれる有害成分を除去するようにし
た排ガス浄化手段が知られているが該機関の暖機
運転中にチヨーク弁、バイスタータ等の始動補助
装置を作動させたまま車両を運転することがあ
り、この場合、始動補助装置の作動に起因して該
機関から比較的多量に排出されるHC、CO等の排
ガス未燃成分と、該排気系へ供給される二次空気
とが活発に反応して排気系の排気管が比較的高温
になり、排気管の外表面に被着させたCrメツキ
等の皮膜が変色、褪色し商品価値を低下させる惧
れがある。
そこでかかる惧れをなくすために例えば特開昭
51−51625号公報に示される如く、四輪自動車に
おいて機関始動時に一律に排気系への二次空気供
給を仰えるようにしたものも提案されてはいる
が、かかる技術を自動二輪車にそのまま適用する
と次のような特有の問題がある。即ち自動二輪車
は、一般に内燃機関が外部に剥き出し又はそれに
近い状態におかれるので、高速運転時には走行風
による十分な空冷効果が期待できるものであり、
従つて前述の如く始動補助装置の作動と二次空気
の十分な供給とに起因して排気系の発熱量が増大
傾向になつても、特に高速運転状態では走行風に
よる十分な空冷効果によつて排気系の過熱が防止
されて前記不具合が発生しないのであるが、前記
従来技術は機関始動時に排気系への二次空気供給
を一律に制限するものであるため、特に高速運転
時には二次空気の供給制限が必要以上に行われる
ことになり、排気浄化対策上好ましいことではな
い。
本発明は上記に鑑み提案されたものであり、自
動二輪車に特有の上記問題を解決して全体として
排気浄化効率を高めることができる、自動二輪車
における内燃機関の排ガス浄化装置を提供するこ
とを目的とする。そしてこの目的を達成するため
に本発明は、車体フレームに内熱機関を搭載し、
この内燃機関の排気系に、該系を流れる排ガスの
浄化用二次空気を供給するようにした、自動二輪
車における内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記排気系に連通される二次空気供給路の途中
に、該供給路を流れる二次空気流量を増減制御す
る二次空気制御弁装置を介装し、この二次空気制
御弁装置には、前記内燃機関の吸気系に設けたチ
ヨーク弁等の始動補助装置が作動状態にあり且つ
車速が設定値以下にある時にだけ前記二次空気制
御弁装置を接続したことを特徴とする。
以下、図面により本発明を自動二輪車用内燃機
関に実施した場合の実施例について説明する。
第１図において自動二輪車Vhの車体フレーム
Ｆ上部には燃料タンクＴおよびシートＳが支承さ
れ、またその前後には、前，後車輪Wf，Wrが懸
架されており、それらによつて囲まれる空間内に
おいて、車体フレームＦには後車輪Wrの駆動用
内燃機関Ｅが横向きに搭載されている。
第２図において機関本体１のシリンダヘツド２
には、その後半部にピストン３上の燃焼室４に連
通する吸気ポート５が、またその前半部に前記燃
焼室４に連通する排気ポート６が形成され、前記
吸気ポート５は、機関本体１の後面に開口し、ま
た排気ポート６は、機関本体１の前面に開口して
いる。吸気ポート５には、第１図に示すように機
関本体１の後方に配設されるキヤブレタ７、エア
クリーナ８等の吸気系Inが接続され、また前記排
気ポート６には排気管９、排気マフラー１０等の
排気系Exが接続され、排気マフラー１０の途中
には排気浄化用三元触媒１１（TWC）が介装さ
れている。またシリンダヘツド２には通常のよう
に吸，排気ポート５，６の、燃焼室４側開口端を
開閉する、吸，排気弁１２，１３が設けられ、そ
れらは弁ばね１４と動弁機構１５との協働によつ
て開閉作動される。シリンダヘツド２には、吸，
排気弁１２，１３間で点火プラグＰが設けられ
る。
前記シリンダヘツド２の排気弁１３上をパツキ
ン材１６を介して被覆するヘツドカバー１７に
は、排気脈動圧応動式の逆止弁すなわちリード弁
Ｌが設けられる。
ヘツドカバー１７には弁室１８が形成され、こ
の弁室１８内の耐熱パツキン１９を介してリード
弁体２０が収納され、このリード弁体２０は取付
ねじ２１によりヘツドカバー１７に取付板２２を
介して固着される。リード弁体２０には弁孔２３
が穿設され、またその弁孔２３を開閉するリード
２４の開度を制限するリードストツパ２５が止め
ねじ２６により固着されている。
機関本体１のシリンダヘツド２およびヘツドカ
バー１７にはそれらに跨つて二次空気通路２７が
形成されており、この通路２７の上端は前記リー
ド弁Ｌの弁室１８の流出口２８に連通され、また
その下端は排気ポート６の、排気弁１３近傍に連
通されている。
またシリンダヘツド２とヘツドカバー１７間に
跨る二次空気通路２７は、それらの組付時にその
途中が接続管３０によつて気密に接続され、その
接続管３０はシリンダヘツド２とヘツドカバー１
７の組付の際の案内部材に兼用される。
前記リード弁Ｌの弁室１８に開口される、その
流入口２９には、前記エアクリーナ８の清浄室に
連通される二次空気供給路３１が連通される。
機関Ｅの運転により、排気ポート６内の排気脈
動圧によつて生じる負圧力は、リード２４を間歇
的に開弁し、エアクリーナ８からの二次空気を二
次空気供給路３１、リード弁Ｌ、および二次空気
通路２７を通つて排気ポート６内に導入すること
ができる。
前記二次空記供給路３１の途中には、排気ポー
ト６へ供給される二次空気流量を制御する二次空
気制御弁装置Ｖが介装されている。この制御弁装
置Ｖは、機関Ｅの減速、あるいはスナツプ運転時
に閉弁されて排気系への二次空気の供給を概ね断
つようにした第１制御弁V1と、吸気系Inに介装
されたチヨーク弁Vc等の始動補助装置が作動さ
れるとともに機関Ｅの低速運転時に開弁されて、
排気系Exへの二次空気の供給量を減量制御する
ようにした第２制御弁V2とより構成される。
前記第１，第２制御弁V1，V2の組込まれる単
一の弁函３２は、車体フレームＦに固着されるブ
ラケツト５０にラバーマウント５１および取付ピ
ン５２を介して支持される。弁函３２には二次空
気の流入ポート３３と流出ポート３４とが並列し
て開口され、前記流入ポート３３には、前記二次
空気供給路３１の、エアクリーナ８（第１図）に
連なる上流側通路３１ｕが連通され、また前記流
出ポート３４には、二次空気供給路３１の、リー
ド弁Ｌに連なる下流側通路３１ｄが連通される。
弁函３２内には、弁通路３５が形成され、この弁
通路３５内には、第１，第２弁口３６，３７が形
成され、これらの弁口３６，３７を通して流入ポ
ート３３と流出ポート３４とが連通される。
第１弁口３６は第１制御弁V1によつて開閉制
御され、第２弁口３７は第２制御弁V2によつて
開閉制御される。
次に第１制御弁V1の構造を説明すると、弁通
路３５内には、前記第１弁口３６を開閉する第１
弁体３８が収容され、この弁体３８に連結される
弁杆４０は、弁函３２内の壁面４１に設けた案内
スリーブ４２に往復摺動できるように貫通支持さ
れる。弁通路３５の壁面４１と弁体３８間に弁ば
ね４３が縮接され、この弁ばね４３の弾発力は、
第１弁体３８を開くように偏倚させる。
また第１弁体３８にはリーク孔４４が穿設さ
れ、この第１弁体３８の閉成時でもそのリーク孔
４４を通して多少の二次空気が二次空気供給路３
１を通つて排気系Exに供給されるようになつて
いる。
弁通路３５に壁面４１を隔てて第１負圧作動器
A1が設けられる。この作動器A1はダイヤフラム
４６と、これによつて区画される大気圧室ａと負
圧室ｂとを有する。前記弁杆４０の一端は第１負
圧作動器A1内に突出され、ダイヤフラム４６に
連結されている。大気圧室ａは、大気通路４７お
よび弁通路３５を介して上流側通路３１ｕに連通
され、また前記負圧室ｂは負圧回路Cvを介して
キヤブレタ７の絞り弁Vthよりも下流側の吸気路
に連通され、該吸気路内の吸気負圧が作用するよ
うになつている。
大気圧室ａ内において、前記壁面４１の端部
と、弁杆４０の端部とに、ゴム、合成樹脂材等の
可撓性材料よりなるブーツ４８の両端が気密に結
合され、このブーツ４８によつて前記大気圧室ａ
と弁通路３５とが気密に遮断されており、案内ス
リーブ４２と弁杆４０間の間隙を通過する空気が
大気圧ａへ流入しないようになつている。
次に前記第２制御弁V2の構造を説明すると、
二次空気供給路３１の連通する、前記弁通路３５
の一側に第２負圧作動器A2が設けられ、該作動
器A2はダイヤフラム５３と、これにより区画さ
れる大気圧室a′と負圧室b′とを有する。前気大気
圧室a′は常時上流側通路３１ｕに連通するととも
に第２弁口３７を介して前記弁通路３５に連通さ
れる。ダイヤフラム５３の大気圧室a′に対面する
一側面には前記第２弁口３７を開閉する第２弁体
３９が固着される。負圧室b′内には、ダイヤフラ
ム５３を第２弁口３７に向けて変移するように附
勢するダイヤフラムばね５４が縮設される。負圧
室b′内の負圧力が高まるとダイヤフラムばね５４
の弾発力に抗して第２弁体３９はダイヤフラム５
３とともに第２弁口３７から離れて該第２弁口３
７を開く。
弁函３２の一側（第２図右側）には取付ねじ５
５によつてステー５６が固着され、このステー５
６には、切換弁、すなわちソレノイド弁５７が支
持される。このソレノイド弁５７は、第１，第２
流入ポート５８，５９を相対向して開口するとと
もにそれらの間に一つの流出ポート６０を開口し
た弁主体６１の弁室６６内に、前記第１，第２流
入ポート５８，５９を交互に開閉し得る弁体６２
およびこの弁体６２を、第２流入ポート５９の閉
じ方向に附勢する弁ばね６３とを収容し、さらに
弁主体６１を囲んで、前記弁ばね６３のばね力に
抗して弁体６２を、第２流入ポート５９の開き方
向に附勢するソレノイド６４を設けて構成され、
前記第１流入ポート５８はキヤブレタ７の絞り弁
Vthよりも下流の吸気路に開口される負圧取出ポ
ート６５に連通する負圧回路Cvに連通され、ま
た前記第２流入ポート５９には大気通路６７が連
通され、この大気通路６７の他端は弁函３２壁に
穿設した大気取入ポート６８を介して、弁函３２
内の大気圧室a′に連通される。さらに弁函３２壁
にはリーク孔７０が穿設され、このリーク孔７０
は第２弁体３９の閉成時にも、弁通路３５と大気
圧室a′とを連通し、大気を弁通路３５側にリーク
するようになつている。
また前記流出ポート６０は弁函３２に形成した
通路６９を介して第２制御弁V2の負圧室b′に連
通される。
前記ソレノイド６４に連なる電源回路７１の途
中には自動二輪車の車速を検出して開閉される開
閉スイツチ７２とチヨーク弁Vcの作動を検出し
て開閉される開閉スイツチ７３とが直列に接続さ
れ、開閉スイツチ７２は車速が一定値（例えば
20K／Ｈ）以下になつた時閉弁され、また開閉ス
イツチ７３はチヨーク弁Vcの閉弁時に閉じるよ
うになつている。而して前記ソレノイド弁５７、
電源回路７１、および開閉スイツチ７２，７３は
第２制御弁V2、すなわち二次空気制御弁装置Ｖ
を閉弁制御する制御装置Ｃを構成している。
チヨーク弁Vcは乗車姿勢のまま運転者が容易
に操作できるように燃料タンクＴ前方の車体フレ
ームＦに、その操作部が取付けられたチヨークワ
イヤーWcによつて開閉作動されるが、前記開閉
スイツチ７３はこのワイヤーWcの作動ストロー
クを検出して開閉するように、ワイヤーWcの途
中に組込まれている。
次に本発明の実施例の作用について説明する。
まずチヨーク弁Vcが閉弁作動されることのない
機関の運転状態において機関の減速運転時に、キ
ヤブレタ７の絞り弁Vthはその開度が小さく、該
絞り弁Vthよりも下流の高い吸気負圧（450mmHg
以上）は負圧回路Cvを通つて第１制御弁V1の負
圧室ｂに作用し、ダイヤフラム４６を第２図左方
に吸引変移させ第１弁体３８は第１弁口３６を閉
じる。このの場合必要最小限度の二次空気が第１
弁体３８のリーク孔４４より下流側通路３１ｄを
通つて排気ポート６へ供給されるが、これは未燃
焼成分の燃焼を促進する程度で、実質的な排気ポ
ート６への二次空気の供給は行われず、アフタバ
ーニング現象の発生を防止する。この場合、三元
触媒１１の雰囲気が理論空燃比附近になれば、該
触媒１１は還元および酸化作用をなして排気中の
HC，COおよびNOxを浄化する。
機関が通常運転域に入ると、絞り弁Vth以後の
吸気負圧が次第に低くなり、負圧室ｂ内の負圧力
も低くなつて第１弁体３８は弁ばね４３の弾発力
によつて開弁されて第１弁口３６の開状態に保
つ。また、チヨーク弁Vcの閉弁時に閉じる開閉
スイツチ７３は開であるので、車速を検出する開
閉スイツチ７２の開閉に関係することなくソレノ
イド弁５７の弁体６２は第２流入ポート５９を閉
じており、絞り弁Vth下流の吸気負圧は負圧回路
Cv、第１流入ポート５８、流出ポート６０を通
つて第２制御弁V2の負圧室b′内に作用し、第２
弁体３９を弁ばね５４に抗して開弁させ（95mm
Hg以上の負圧で開くように設定）、第２弁体３７
も開状態に保たれる。
したがつて機関Ｅの常用運転域では、第１，第
２制御弁V1，V2の弁口３６，３７は何れも開口
されるので、二次空気供給路３１が連通状態とな
り、リード弁Ｌをエアクリーナ８（第１図）を介
して大気に連通させる。
一方内燃機関Ｅの運転により発生する排気脈動
圧は二次空気通路２７を通つてリード弁Ｌに達し
てこれを開弁し、エアクリーナ８からの清浄空気
は二次空気供給路３１および前述のように開弁状
態にある二次空気制御弁装置Ｖを通してリード弁
Ｌに導かれ、そこより二次空気通路２７を通して
排気ポート６に導入される。
排気ポート６内の導入二次空気は、排ガス内に
混入し、排気ポート６および排気管９内において
排気中に混在するHC，COを一部酸化させ、さら
に二次空気の混入した排気は排気マフラ１０より
三元触媒１１に供給されることとなり、該触媒１
１を酸化雰囲気とし、これにより主として排気中
のCO、およびHCを酸化しCO2およびH2Oに変え
る酸化触媒として作用させることができる。
機関Ｅの絞り弁Vth開度を大きくしてそれが加
速、高速運転域に入ると、絞り弁Vthよりも下流
の吸気路内の吸気負圧が減じ、ソレノイド弁５７
を介して第２制御弁V2の負圧室b′に作用する負
圧力も低負圧（95mmHg以下）になり、ダイヤフ
ラム５３はダイヤフラムばね５４の弾発力によつ
て第２図左方に変移し、第２弁体３９は第２弁口
３７を閉じるに至る。
而して、第２制御弁V2の第２弁口３７は、第
２弁体３９によつて閉じられるので、多くの二次
空気は排気系Exに供給されず、必要最小限度の
二次空気がリーク孔７０のみより第１弁口３６を
通つて下流側通路３１ｄへと流れ排気ポート６に
供給される。
したがつて機関Ｅの加速、高速運転域では、排
気系Exに二次空気が殆んど供給されないように
することにより、三元触媒１１を還元雰囲気とし
て主として前記運転域で多く発生するNOxを無
害なN2，O2に変換して還元除去することができ
る。次に、チヨーク弁Vcを作動させる暖機運転
時には、開閉スイツチ７３が閉じ、さらに車速が
設定値（20K／Ｈ）以下になると、車速センサの
開閉スイツチ７２が閉じるので、ソレノイド弁５
７のソレノイド６４が励磁され、弁体６２が第２
図下方に吸引されて第１流入ポート５８を閉じる
と同時に第２流入ポート５９を開く。したがつて
大気圧室a′内の大気は、大気取入ポート６８、大
気通路６７、ソレノイド弁５７を通つて第２制御
弁V2の負圧室b′内に流入し、ダイヤフラムばね
５４はダイヤフラム５３とともに第２弁体３９を
第２図左方に変移して第２弁口３７を閉じ、二次
空気供給路３１は遮断される。
したがつて、排気系Exが走行風によつて充分
冷却されない低速運転域では、排気系Exへ排出
された濃い未燃焼成分HC，COはリーク孔７０の
みより排気ポート６に供給される二次空気と反応
するのみであり、排気系Exが充分冷却されなく
ても排気管を変色させることがない。
ついで、車速が設定値（20K／Ｈ）以上になる
と開閉スイツチ７２が開となり、ソレノイド弁５
７のソレノイド６４が消磁され、弁体６２が弁ば
ね６３に附勢され、第２流入ポート５９を閉じる
ので、第２弁体３９は負圧室b′内に作用する吸気
負圧に従つて開放される。このとき、排気系Ex
へ排出される濃い未燃焼成分HC，COと、排気ポ
ート６へ供給される二次空気が活発に反応して排
気管９の温度は高くなるが、充分な走行風によつ
て冷却されるので排気系の排気管の変色を招くこ
とはない。
尚、上記実施例において、第２制御弁V2の閉
弁時に、二次空気供給路３１が完全に遮断される
ようにしてもよい。また前記開閉スイツチ７３は
チヨーク弁Vcの代りにバイスタータの作動で閉
じるように構成してもよい。
以上のように本発明によれば、内燃機関の排気
系に、そこを流れる排ガスの浄化用二次空気を供
給するようにした排ガス浄化装置において、前記
排気系に連通される二次空気供給路の途中に、該
供給路を流れる二次空気流量を増減制御する二次
空気制御装置を介在し、この二次空気制御弁装置
には、前記内燃機関の吸気系に設けたチヨーク弁
等の始動補助装置が作動状態にあり且つ車速が設
定置以下にある時にだけ前記二次空気制御弁装置
を閉弁制御する制御装置を接続したので、チヨー
ク弁等の始動補助装置が作動状態にあり、且つ自
動二輪車の車速が設定値以下のときには、排気系
に供給される二次空気の流量を減量もしくはその
供給を遮断し、排気系の排気管、排気マフラの熱
による変色、褪色を未然に防止することができ、
排気系の寿命延長を図ることができるとともに自
動二輪車全体の外観上の体裁を損なうことがなく
長くその商品価値を保つことができる。
またチヨーク弁等の始動保助装置が作動中であ
つても、自動二輪車の車速が設定値を越えると直
ちに排気系への二次空気の前記供給制限が解除さ
れるので、始動補助装置が作動中にある高速運転
状態においては、排気系への二次空気の十分な供
給によつて高い排気浄化効率を維持することがで
き、またこの間、始動補助装置の作動と二次空気
の十分な供給とにより排気系の発熱量が増加傾向
にあつても、特に自動二輪車の高速走行状態では
走行風による排気系に対する極めて高い空冷効果
が期待できるから、排気系が過熱して排気管等を
変色、褪色させるような惧れはない。
さらに自動二輪車の車速が設定値以下であつて
も始動補助装置が作動していなければ、排気系へ
の二次空気の前記供給制限が解除されるので、始
動補助装置が作動していない低速運転状態におい
ても、排気系への二次空気の十分な供給によつて
高い排気浄化効率を維持することができ、またこ
の間、走行風による排気系に対する高い空冷効果
が期待できなくても、特に始動補助装置の非作動
時には機関から排出される未燃成分が元々少ない
から、排気系が過熱して排気等を変色、褪色させ
るような惧れはない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置を備えた自動二輪車の側面
図、第２図は本発明装置の縦断側面図である。 Ｃ…制御装置、Ｅ…内燃機関、Ex…排気系、
Ｆ…車体フレーム、In…吸気系、Ｖ…二次空気制
御弁装置、Vc…チヨーク弁、３１…二次空気供
給路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 車体フレームＦに内燃機関Ｅを搭載し、この
    内燃機関Ｅの排気系Exに、該系Exを流れる排ガ
    スの浄化用二次空気を供給するようにした、自動
    二輪車における内燃機関の排ガス浄化装置におい
    て、前記排気系Exに連通される二次空気供給路
    ３１の途中に、該供給路３１を流れる二次空気流
    量を増減制御する二次空気制御弁装置Ｖを介装
    し、この二次空気制御弁装置Ｖには、前記内燃機
    関Ｅの吸気系Inに設けたチヨーク弁Vc等の始動
    補助装置が作動状態にあり且つ車速が設定値以下
    にある時にだけ前記二次空気制御弁装置Ｖを閉弁
    制御する制御装置Ｃを接続したことを特徴とす
    る、自動二輪車における内燃機関の排ガス浄化装
    置。
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