JPS641449Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエンジンの二次エア供給装置に関する
ものである。

一般にエンジンの二次エア供給装置は、エンジ
ンの排気通路に二次エアを供給して排気ガス中の
一酸化炭素（CO）、炭化水素（HC）の酸化及び
触媒の酸化・還元反応を促進し、これにより排気
ガスを浄化するための装置である。ところで上記
触媒の排気浄化効率は混合気が理論空燃比の場合
に最も高いものであるが、エンジンの始動時等の
ような冷機状態においては、上記触媒は不活性状
態にあり、このような状態では混合気を理論空燃
比に制御しても該触媒の排気浄化効率は悪いとい
う問題があつた。

そこで、従来、このような問題を解決するよう
にしたものとして、特開昭56−60814号公報に記
載されているように、排気系にO₂センサーを設
け空燃比をフイードバツク制御するエンジンにお
いて、温度作動バルブによりエンジンが冷えてい
るときに触媒に二次エアを供給し、これにより触
媒を急速に活性化して排気浄化効率の向上を図る
ようにしたものがあつた。

本考案はかかる状況において、排気センサーが
不活性状態にあるときはエンジンは冷機状態にあ
つて排気ガス中に未燃焼成分が多く含まれると共
に、触媒が不活性状態にあり、排気センサーが活
性状態になつたときは燃焼温度が高温となつて排
気ガス中のONxが増加すると共に触媒が活性状
態になるという点に着目してなされたものであ
る。

そこで本考案は、排気通路の排気センサーの出
力に基づいて空燃比を制御するエンジンにおい
て、該排気センサーの出力からその活性状態を検
出し、少なくともエンジンの冷間時には上記排気
センサーが不活性状態のときに二次エアの供給量
を増量するとともに、上記排気センサーが活性状
態となつたときに二次エアの増量を停止させるよ
うにすることにより、別途エンジンの冷機状態を
検出するセンサーを設けることなく、エンジン冷
機時の触媒の浄化効率を向上できるエンジンの二
次エア供給装置を提供することを目的としてい
る。

以下本考案の一実施例を図について説明する。
第１図ないし第４図は本考案の一実施例を示し、
図において、１はエンジンであり、該エンジン１
にはこれに混合気を導入する吸気通路２が接続さ
れ、該吸気通路２の上流端にはエアクリーナ３
が、また該エアクリーナ３の下流側には気化器４
がそれぞれ取付けられている。該気化器４にはエ
ンジン１に供給する混合気の空燃比を調整するた
めのアクチユエータ５が設けられており、該アク
チユエータ５としては例えば気化器４のブリード
エア量を増減するソレノイドバルブが用いられて
いる。

また６はエンジン１の排気ガスを外方に排出す
るための排気通路で、該排気通路６には排気セン
サーであるO₂センサー７が配設されており、該
O₂センサー７は排気通路６内の排気ガスの酸素
濃度に比例した電圧を出力するようになつてお
り、また上記排気通路６の上記O₂センサー７下
流には三元触媒よりなる触媒装置８が介設されて
いる。

また上記排気通路６の上記O₂センサー７と触
媒装置８との間には、二次エア供給制御装置９の
二次エア供給通路としての第１，第２供給通路１
０，１１が連通開口しており、該両供給通路１
０，１１の上流端はエアクリーナ３のクリーンサ
イドに連通している。また上記第１，第２供給通
路１０，１１には第１，第２リードバルブ装置１
２，１３が介設され、該両リードバルブ装置１
２，１３は排気通路６内の排気ガス圧力の脈動に
よつて開閉して二次エアを該排気通路６内に導入
するようになつている。

そして上記第２供給通路１１の第２リードバル
ブ装置１３下流には開閉装置１４が介設されてい
る。該開閉装置１４は開閉弁１５とダイヤフラム
装置１６とからなり、上記開閉弁１５内には弁板
１５ａがエア吐出孔１５ｂを開閉自在とするよう
に配設されており、上記弁板１５ａにはダイヤフ
ラム装置１６のピストンロツド１６ａの前端部が
固着され、該ピストンロツド１６ａ後端部はダイ
ヤフラム１６ｂに固着され、また該ダイヤフラム
１６ｂはスプリング１６ｃにより第２図左方に付
勢され、これにより弁板１５ａは上記エア吐出孔
１５ｂ周縁に押圧当接している。

また上記ダイヤフラム１６ｂの第２図左、右側
部分は各々大気圧室１６ｄ，負圧室１６ｅになつ
ており、該負圧室１６ｅには負圧導入通路１７の
下流端が連通され、該負圧導入通路１７の上流端
は上記吸気通路２の気化器４下流に連通してい
る。そして上記負圧導入通路１７には切換装置１
８の切換弁１８ａが介設され、該切換弁１８ａに
はこれを回転駆動するアクチユエータ１８ｂが設
けられており、上記切換弁１８ａはアクチユエー
タ１８ｂで駆動されて上記ダイヤフラム装置１６
の負圧室１６ｅに負圧又は大気圧を切換導入する
ようになつている。

また第１図中３１はO₂センサー７からの電圧
と設定電圧発生回路３２の目標空燃比に対応する
設定電圧とを比較する比較回路、３３は該比較回
路３１の出力を積分する積分回路、３４は該積分
回路３３の出力により上記アクチユエータ５を駆
動する駆動回路である。

そして４０は活性判定回路であり、これは上記
O₂センサー７の出力の単位時間あたりの変化量
を計算し、この計算値が設定値以上のときO₂セ
ンサー７の活性状態を判定するようになつてい
る。

第４図はこの活性判定回路４０のさらに詳細な
ブロツク構成図であり、図において、４１は一定
周期でパルスを発生する発振回路、４２は該発振
回路４１のパルスを1/2に分周する1/2分周回路、
４３は該1/2分周回路４２の出力パルスを所定量
移相する移相回路、４４，４６は各々上記1/2分
周回路４２、移相回路４３の出力パルスの発生時
にO₂センサー７の出力をサンプリングする第１，
第２サンプリング回路、４５，４７は各々上記第
１，第２サンプリング回路４４，４６の出力をホ
ールドする第１，第２ホールド回路である。また
４８は上記発振回路４１の出力パルスを受けた時
第１，第２ホールド回路４５，４７の出力差、即
ちO₂センサー７の出力の単位時間あたりの変化
量を求める演算回路、４９は該演算回路４８によ
る単位時間あたりの変化量が設定電圧発生回路５
０の設定値より大きいとき“１”を出力する比較
回路である。

また３５は上記比較回路４９の出力が“Ｏ”の
ときはこれをそのまま通し、“１”になるとこれ
をホールドし、また、イグニツシヨンスイツチ３
６がオフされると該ホールドを解除するホールド
回路である。

次に動作について説明する。

先ず空燃比の制御について説明すると、O₂セ
ンサー７の検出電圧は空燃比がリツチであるほど
高く、この検出電圧は比較回路３１で設定電圧発
生回路３２の目標空燃比に対応する電圧と比較さ
れ、積分回路３３は上記両者の差を積分して実際
空燃比と目標空燃比との差に応じた出力を発生
し、この出力は駆動回路３４に供給されてここで
増幅され、その出力によりアクチユエータ５が駆
動制御され、このようにしてエンジン１に供給さ
れる混合気の空燃比が目標空燃比にフイードバツ
ク制御されることとなる。

次に二次エアの供給量の制御について説明す
る。ここで第３図はエンジン始動後の時間の経過
とO₂センサー７の出力を示す特性図であり、図
において曲線Ａ，Ｂは各々エンジン１が暖機状
態、冷機状態にある場合のO₂センサー７の出力
特性を示す。

エンジン１を始動すると第１リードバルブ装置
１２が排気ガスの脈動に応じて周期的に開閉し、
該リードバルブ装置１２が開いている二次エアが
第１供給通路１０を通つて排気通路６内に吸入さ
れる。

そしてエンジン１が冷機状態にある場合は、開
閉装置１４が開き、これにより第２リードバルブ
装置１３の開閉に応じて第２供給通路１１からも
二次エアが供給され、排気通路６内に供給される
二次エアの量が増量されることとなる。この動作
をさらに詳細に説明すると、活性判定回路４０で
は、発振回路４１が一定周期（例えば１秒）に１
個のパルスを発生し、1/2分周回路４２が該パル
スを1/2分周して２秒間に１個の分周パルスを発
生してこれを第１サンプリング回路４４に加え、
さらに移相回路４３はは該分周パルスを所定量移
相してこれを第２サンプリング回路４６に加えて
いる。従つてO₂センサー７の出力がこの活性判
定回路４０に入力されると、該O₂センサー７の
出力は上記1/2分周回路４２の出力パルスの発生
時に第１サンプリング回路４４でサンプリングさ
れ、第１ホールド回路４５でそのサンプル値がホ
ールドされる。また上記O₂センサー７の出力は
移相回路４３の出力パルスの発生時に、即ち上記
タイミングより１秒遅れて第２サンプリング回路
４６でサンプリングされ、第２ホールド回路４７
でそのサンプル値がホールドされる。そして演算
回路４８は発振回路４１の出力パルスの入力時に
上記２つのホールド値からO₂センサー７の出力
の単位時間（１秒）あたりの変化量△V₁を演算
して求め、この変化量△V₁は比較回路４９で上
記設定電圧発生回路５０の出力△V₀と比較され
る。そしてこの場合△V₁＜△V₀であるので比較
回路４９の出力は“Ｏ”となつてO₂センサー７
の不活性状態が判定出力され、該出力はホールド
回路３５を通つてアクチユエータ１８ｂに加えら
れる。

すると該アクチユエータ１８ｂは切換弁１８ａ
を負圧導入側に回動し、これにより吸気通路２の
負圧が負圧導入通路１７を通つてダイヤフラム装
置１６の負圧室１６ｅに導入される。すると弁板
１５ａがピストンロツド１６ａによつて第２図右
方に引かれてエア吐出孔１５ｂを開き、その結
果、エンジン１の排気ガスの脈動に応じて第２リ
ードバルブ装置１３が周期的に開閉し、該第２リ
ードバルブ装置１３が開いている間二次エアが吸
入されて排気通路６に吸入される二次エアが増量
されることとなる。そして該二次エアの増量によ
つて触媒装置８の温度が上昇して該触媒装置８の
浄化効率が向上することとなる。

またエンジン１が暖機状態になると、活性判定
回路４０の演算回路４８はO₂センサー７の出力
の１秒間あたりの変化量△V₂を出力し、比較回
路４９ではこの場合△V₂＞△V₀であるのでその
出力は“１”となつてO₂センサー７の活性状態
が判定出力され、該出力“１”はホールド回路３
５にホールドされるとともにアクチユエータ１８
ｂに加えられる。すると該アクチユエータ１８ｂ
は切換弁１８ａを大気圧導入側に回動し、これに
よりダイヤフラム装置１６の負圧室１６ｅに大気
圧が導入されて弁板１５ａがピストンロツド１６
ａに押されて吐出孔１５ｂを閉じ、その結果第２
供給通路１１からの二次エアの供給は停止され
る。

また一旦O₂センサー７が活性化すると比較回
路４９の出力“１”はホールド回路３５によつて
ホールドされ、以後O₂センサー７の出力の変化
量△Ｖが△Ｖ＜△V₀となつても比較回路４９の
出力“Ｏ”がアクチユエータ１８ｂに加えられる
ことはなく、従つてその後開閉装置１４が開くこ
とはない。またイグニツシヨンスイツチ３６をオ
フするとこれにより上記ホールド回路３５のホー
ルドは解除され、その後上記動作を繰り返すこと
となる。

このように構成され動作する本実施例装置で
は、O₂センサー７の出力の単位時間あたりの変
化量によりエンジン１の冷機状態を判定し、該冷
機時には二次エアの供給量を増量するようにした
ので、別途エンジンの冷機状態を検出する検出装
置を設けることなくエンジン１の冷機時における
触媒装置８の排気浄化効率を向上できる。

なお、上記実施例ではO₂センサー７が活性化
したらただちに二次エアの増量を停止したが、触
媒装置８はO₂センサー７が活性化してしばらく
経過した後活性化するものであるから、O₂セン
サー７が活性化してから所定時間経過した後上記
二次エアの増量を停止するようにしても良い。

以上のように本考案に係るエンジンの二次エア
供給装置によれば、排気センサーの出力に基いて
空燃比を帰還制御し、排気通路に触媒を介設し該
触媒の上流側に二次エアを供給するエンジンにお
て、上記排気センサーの出力により該排気センサ
ーの活性状態を検出し、少なくともエンジンの冷
間時には、該排気センサーが不活性状態のときに
上記二次エアの供給量を増量するとともに、該排
気センサーが活性状態となつたときに、二次エア
の増量を停止させるようにしたので、別途エンジ
ンの冷機状態の検出装置を設けることなく、触媒
によるエンジン冷機時の排気ガス未燃焼成分の浄
化効率を向上でき、燃焼温度が高温になつたとき
以後には二次空気の供給を減少させて触媒を還元
雰囲気のもとで反応させて冷間時の早期から
NOxの浄化効率を向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例によるエンジンの二
次エア供給装置の概略構成図、第２図はその開閉
装置部分の断面図、第３図はその排気センサーの
出力特性図、第４図はその活性判定回路のブロツ
ク図である。 １……エンジン、６……排気通路、７……排気
センサー、８……触媒、１０，１１……第１、第
２供給通路、９……二次エア供給制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に、該排気通路内の排気ガ
   スの排気濃度に対応した電気信号を出力する排気
   センサーを配設し、該排気センサーからの出力信
   号に応じて空燃比を帰還制御する一方、上記排気
   センサー下流の排気通路に触媒を介設するととも
   に、上記排気センサーと触媒との間の排気通路に
   二次エアを供給する二次エア供給通路を設けたエ
   ンジンにおいて、上記排気センサーの出力信号を
   受けて該排気センサーの活性状態を検出し、少な
   くともエンジンの冷間時には上記排気センサーが
   不活性状態のときに上記二次エア供給通路から供
   給される二次エアの量を増量させるとともに上記
   排気センサーが活性状態となつたときに二次エア
   の増量を停止させる二次エア供給制御装置を設け
   たことを特徴とするエンジンの二次エア供給装
   置。