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JPS6014894B2 - 内燃機関の排気ガス浄化用２次空気供給制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化用２次空気供給制御装置

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Publication number
JPS6014894B2
JPS6014894B2 JP51143298A JP14329876A JPS6014894B2 JP S6014894 B2 JPS6014894 B2 JP S6014894B2 JP 51143298 A JP51143298 A JP 51143298A JP 14329876 A JP14329876 A JP 14329876A JP S6014894 B2 JPS6014894 B2 JP S6014894B2
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JP
Japan
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secondary air
negative pressure
valve
air supply
supplied
Prior art date
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Expired
Application number
JP51143298A
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English (en)
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JPS5368311A (en
Inventor
建仁 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP51143298A priority Critical patent/JPS6014894B2/ja
Priority to US05/773,772 priority patent/US4098079A/en
Publication of JPS5368311A publication Critical patent/JPS5368311A/ja
Publication of JPS6014894B2 publication Critical patent/JPS6014894B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関の排気ガス浄化用２次空気供給制御装
置に関する。
従来の技術 排気ガス中の有害成分Ｎ○ｘは特に機関加速運転時に増
大することが知られている。
従って従来より変速ギャが加速時に使用されるロー或い
はセカンド位置にある場合に比較的濃い混合気を機関シ
リング内に供給するようにしてＮＱの発生量を低減せし
め、一方変速ギャがトップ位置にある場合には稀薄混合
気或いは理論混合比附近の空燃比を有する混合気を使用
するようにした内燃機関が公知である。この種の内燃機
関は通常排気ガス中の未燃成分ＨＣ，ＣＯを低減するた
めに酸化触媒を内蔵した触媒コンバータを備えており、
更に触媒コンバータにおける未燃成分の酸化反応を促進
するために排気系に２次空気を供給するための２次空気
供給装置を備えている。排気ガス中の未燃成分ＨＣ，Ｃ
Ｏは濃混合気を使用したときに多量に発生し、従って従
来ではこの多量に発生した未燃成分ＨＣ，ＣＯを酸化す
るのに十分な多量の２次空気を常時機関排気系に供給す
るようにしている。発明が解決しようとする問題点しか
しながらトップギャ走行時には稀薄混合気或いは理論混
合比附近の空燃比を有する混合気が使用されるために未
燃成分ＨＣ，ＣＯの排出量が少なく、従ってこのとき多
量の２次空気が供給されると排気系における２次空気量
が過剰となる。
その結果、排気ガス温度が低下し、触媒床の温度が低下
し、斯くして酸化触媒の浄化性能が著しく低下するとい
う問題を生ずる。問題点を解決するための手段 このような問題点を解決するために本発明では機関の変
速ギャがロー或いはセカンド位置にあるとき濃い混合気
を形成し、変速ギャがトップ位置にあるとき上記混合気
よりも薄い混合気を形成するようにした混合気供給装置
を具え、機関駆動のェアポンプより機関排気系に２次空
気を供繋舎して酸化触媒における未燃成分の酸化反応を
促進するようにした内燃機関において、ェアポンプと機
関排気系を連結する２次空気供給通路にダイヤフラム式
２次空気供聯合制御弁を設けてダイヤフラムの負圧室に
加わる負圧が小さなときに供給２次空気量を減少せしめ
るように制御し、負圧室を大気連通制御可能な電磁弁を
介してスロット弁全閉位置上流の吸気管内に連結し、電
磁弁のソレノィドを変速位置検出スイッチを介して電源
に接続し、変速位置がトップ位置にあるときには電磁弁
を介して負圧室を大気に蓮通せしめると共に変速位置が
トップ位置にないときには負圧室をスロット弁全閉位置
上流の吸気管内に蓮通せしめるようにしている。
以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明する。
なお、以下本発明をＬＰＧを使用した内燃機関に適用し
た実施例に基づいて説明するが、無論通常のガソリン機
関にも適用でき得ることは云うまでもない。第１図を参
照すると本発明に係る内燃機関は機関本体１と、吸気マ
ニホルド２と、排気マニホルド３と、排気マニホルド３
に連結された排気管４と、排気管４もこ連結された酸化
触媒を包含する触媒コンバータ５と、気化器６と、ェア
フィルタ７を備えたェアクリーナ８と、機関駆動のェァ
ポンプ９を具備する。気化器６は１次室１０ａと２次室
１０ｂからなるＬＰＧ用レギュレータ１０を具えている
。この１次室１０ａは公知のように導管１ １を経てＬ
ＰＧボンベ（図示せず）に連結され、一方２次室１０ｂ
はメインボート１２を経て気化器６のベンチュリー部１
３に開□するメインノズル１４に連結される。また１次
室１０ａはスロポート１５を介してメインボート１２に
連結されており、一方メインボート１２はパワーボート
１６を介してメインノズル１４に連結される。このパワ
ーボート１６内にはパワーバルブ１７が配設されており
、このパワーバルブ１７はピボットピン１８により気化
器６に枢着されたレバー１９に一端部に連結される。一
方、気化器６は更にダイヤフラム２０により隔成された
大気圧室２１と負圧室２２を有するダイヤフラム装置２
３を備えており、上記しバー１９の池端部はこのダイヤ
フラム２０に連結される。ダイヤフラム装置２３の負圧
室２２内の負圧が小さなときパワーバルブ１７はパワー
ボート１６を閉塞しており、一方負圧室２２の負圧が大
きくなるとダイヤフラム２０は圧縮ぱね２４，２５のば
ね力に抗して上昇してパワーバルブ１７を関弁し、それ
によってパワーボート１６からメインノズル１４に燃料
を供給し、濃い混合気を形成する。本発明に係る内燃機
関は更に２次空気供聯合制御弁２６と電磁弁２６ａを具
備する。
２次空気供給制御弁２６はその弁綾内に弁ボート２７に
より膿成された２次空気供給室２８と２次空気返戻室２
９を有する。
ェフポンプ９の吸込側は２次空気導管３０を介してェア
クリーナ８に連結され、一方ヱアポンプ９の吐出側は２
次空気供給導管３１を介して２次空気供給室２８内に連
結される。一方、２次空気返戻室２９は２次空気返戻導
管３２を介してェアクリーナ８内に連結される。また、
２次空気供給室２６は逆止弁３３、ェアマニホルド３４
を介して排気マニホルド３内に連結される。この逆止弁
３３は２次空気供給室２８から排気マニホルド３内に向
う流れのみを許し、従ってェアポンプ９から２次空気供
給室２８内に供給された２次空気は逆止弁３３、ェアマ
ニホルド３４を介して排気マニホルド３内に供給される
。２次空気供給制御弁２６は更にダイヤフラム装置３５
を具備し、このダイヤフラム装置３５はダイヤフラム３
６により隔成された負圧室３７と大気圧室３８を有する
。
２次空気供給室２８内には弁ボート２７の開閉制御をす
る開閉制御弁３９が酌設され、この開閉制御弁３９は弁
ロッド４０を介してダイヤフラム３６に連結される。ダ
イヤフラム装置３５の負圧室３７内の負圧が小さなとき
は開閉制御弁３９が開弁し、従ってェアポンプ９から２
次空気供給室２８内に供給された２次空気の一部が弁ボ
ート２７並びに２次空気返戻導管３２を介してェアクリ
ーナ８内に返戻されるので残りの２次空気が逆止弁３３
並びにェアマニホルド３４を介して排気マニホルド３内
に供給される。一方、負圧室３７内の負圧が大きくなる
とダイヤフラム３６は圧縮ばね４１のばね力に抗して上
昇して関閉制御弁４０は閉弁し、従ってェアポンブ９か
ら２次空気供給室２８内に供給された２次空気の全量が
排気マニホルド３内に供給される。一方、電磁弁２６ａ
はその蟹体内にソレノイド４２と圧力制御室４３を具備
し、この圧力制御室４３は弁ボート４４を介して大気に
蓮通される。
圧力制御室４３内には弁ボート４４の開閉制御を行なう
開閉制御弁４５が配設され、この開閉制御弁４５はソレ
／ィド４２内に配設された可動プランジヤ４６に連結さ
れる。開閉制御弁４５は通常圧縮ばね４７の‘まね力に
より弁ボート４４を閉鎖しているが、ソレノィド４２が
付勢されたときプランジャ４６は圧縮ばね４７のばね力
に抗して上昇し、開閉制御弁４５は弁座５６に着座する
。それによって圧力制御室４３は弁ボート４４を介して
大気に蓮通される。圧力制御室４３は一方では負圧導管
４８を介してダイヤフラム装置３５の負圧室３７とダイ
ヤフラム装置２３の負圧室２２に連結され、他方では負
圧導管４９を介して吸気管２内に閉口する負圧ボート５
０に連結される。この負圧ボート５０はスロツトル弁５
１がその全開位置から約９度関弁したときにスロットル
弁５１後流の吸気マニホルド２内の負圧が加わるように
配置される。一方、電磁弁２６ａのソレノィド４２はト
ップスイッチ５２、水温スイッチ５３並びにィグニッシ
ョンスィツチ５４を介して電源５５に接続される。トッ
プスイッチ５２は機関本体１が具備する図示しない変速
機と運動するスイッチで、変速機の変速ギャがトップ位
置を占めたときオン状態になり、その他のときにはオフ
状態にあるスイッチである。一方、水温スイッチ５３は
機関の冷却水温を検出するスイッチで、例えば冷却水温
が５０ｏ以上でオン状態になり、５０ｏ以下でオフ状態
となるスイッチである。従って変速ギャがトップ位置に
ありかつ冷却水温が５０ご０以上になったときにソレノ
ィド４２が付勢されることになる。今、機関の腰機が完
了する前に車輔が運転された場合を考える。
この場合水温スイッチ５３はオフ状態にあるので、たと
え変速ギャがトップ位置にあってもソレノィド４２は付
勢されず、従って開閉制御弁４５は弁ボート４４を閉鎖
し、斯くしてこのときダイヤフラム装置３５の負圧室３
７並びにダイヤフラム装置２３の負圧室２２には負圧ボ
ート５川こおける負圧が常時導かれる。従ってアイドリ
ング時並びにスロツトル弁関度が９度以下の部分負荷運
転時には負圧ボート５０‘こはほぼ大気圧が加わり、従
って気化器６のパワーバルブ１７は閥弁し、一方２次空
気供給制御弁３９は開弁する。従って吸気マニホルド２
内には比較的薄い混合気が供給され、一方ェアポンプ９
から２次空気供Ｖ給室２８内に供給された２次空気の一
部が排気マニホルド３内に供給される。次に、スロツト
ル弁関度が９度以上になると負圧ボート５０に負圧が加
わり、斯し〈て気化器６のパワーバルブ１７は閥弁し、
一方２次空気供給制御弁２６の開閉制御弁３９が閉弁す
る。
従って吸気マニホルド２内には比較的濃い混合気が形成
され、一方ェアポンプ９から２次空気供給室２８内に供
給された２次空気の全量が排気マニホルド３内に供給さ
れる。次にスロットル弁関度がほぼ全開になると負圧ボ
ート５０には再びほぼ大気圧が加わり、従って上記のア
ィドリング時と同機に吸気マニホルド２内には比較的薄
い混合気が供給され、一方ェアポンプ９から２次空気供
給室２８内に供給された２次空気の一部が排気マニホル
ド３内に供給される。
次に機関の暖機が完了した後に車鞠が運転された場合を
考える。
この場合は水温スイッチ５３はオン状態にあり、従って
変速ギヤがトップ位置になるとソレノィド４２は付勢さ
れる。ァィドリング時並びにスロットル弁開度が９度以
下の部分負荷運転時には負圧ポ−ト５川こほぼ大気圧が
加わり、従って電磁弁２６ａの圧力制御室４３内の圧力
は開閉制御弁４５の開閉状態に無関係に、即ち変速ギャ
の変速位置に無関係にほぼ大気圧となる。このとき気化
器６のパワーバルブ１７は閉弁し、一方２次空気供給制
御弁２６の開閉制御弁３９は開弁する。従って吸気マニ
ホルド２内には比較的薄い混合気が供給され、一方ェア
ポンプ９から２次空気供給室２８内に供給された２次空
気の一部が排気マニホルド３内に供給される。次にスロ
ットル弁開度が９度以上になり、更に変速ギャがロー或
いはセカンド位置にある場合、即ち加速運転時には電磁
弁２６ａの開閉制御弁４５は弁ボート４４を閉弁してい
るのでダイヤフラム装置２３の負圧室２２並びにダイヤ
フラム装置３５の負圧室３７には負圧が導かれる。従っ
て気化器６のパワーバルブ１７は関弁し、一方２次空気
供給制御弁２６の開閉制御弁３９が閉弁する。その結果
、吸気マニホルド２内には比較的濃い混合気が形成され
、一方ェアポンプ９から２次空気供給室２８内に供給さ
れた２次空気の全量が排気マニホルド３内に供聯合され
る。一方スロツトル弁関度が９度以上になり、更に変速
ギャがトップ位置にある場合、即ち定速走行時にはトッ
プスイッチ５２がオン状態になるので電磁弁２６ａの開
閉制御弁４５は弁ボート４４を開弁し、斯くして圧力制
御室４３内の圧力は大気圧となる。この結果、気化器６
のパワーバルブ１７は閉弁し、一方２次空気供給制御弁
２６の開閉制御弁３９は関弁する。従って吸気マニホル
ド２内には比較的薄い混合気が供給され、一方ェアポン
プ９から２次空気供給室２８内に供給された２次空気の
一部が排気マニホルド３内に供給される。次にスロット
ル弁関度がほぼ全開になると負圧ボート５０１こほぼ大
気圧が加わり、従って電磁弁２６ａの圧力制御室４３内
の圧力は開閉制御弁４５の開閉状態に無関係にほぼ大気
圧となる。
このとき気化器６のパワーバルブ１７は閉弁し、一方２
次空気供給制御弁２６の開閉制御弁３９は開弁する。従
って吸気マニホルド２内には比較的薄い混合気が供給さ
れ、一方ェアポンプ９から２次空気供給室２８内に供給
された２次空気の一部が排気マニホルド３内に供給され
る。第２図は本発明による内燃機関を具えた車廟におい
てａにその走行パターンを示し、ｂに２次空気供給量を
示している。
第２図ｂにおいて１は２次空気供給制御弁２６の開閉制
御弁３９が閉弁し、斯くして多量の２次空気が排気マニ
ホルド３内に供給される場合を示し、一方０‘ま開閉制
御弁３９が開弁し、少量の２次空気が排気マニホルド３
内に供給される場合を示している。なお第２図ａの縦軸
は車輪の速度Ｖ（物／ｈｒ）を示す。第２図ａにおいて
、区間Ａは変速ギャがロー位置にあるときの加速運転を
示し、区間Ｅは変速ギャがロー位置、続いてセカンド位
置にあるときの加速運転を示し、区間日は変速ギャがセ
カンド位置にあるときの加速運転を示している。このよ
うな加速運転時には前述したように吸気マニホルド２内
に濃混合気が供給され、従って第２図ｂに示すように多
量の２次空気が排気マニホルド３内に供Ｖ給される。一
方、区間Ｂは変速ギャがセカンド位置にあるときの定速
走行状態を示し、区間Ｆは変速ギャがトップ位置にある
ときの定速走行状態を示している。更に各区間Ｃ，Ｇ，
１は夫々減速運転時を示し、また区間Ｄはアイドリング
時を示している。これらの区間Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，１
では前述したように吸気マニホルド２内に比較的薄い混
合気が供給され、従って第２図ｂに示すように少量の２
次空気が排気マニホルド３内に供聯合される。発明の効
果本発明によれば変速ギャがトップ位置にあり変速ギャ
がロー或いはセカンド位置にあるときよりも薄い混合気
が供給されているときには機関排気系に供給される２次
空気量が減少せしめられる。
その結果、触媒床の温度低下を阻止でき、触媒床の温度
を４５０００程度から５５０００程度に維持できるので
触媒コンパ一外こおける末燃成分ＨＣ，ＣＯの浄化率を
８０％から９０％の高い浄化率に維持することができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による内燃機関を図解的に示した図、第
２図は車輪走行時における２次空気量の変化を示したグ
ラフである。 ２……吸気マニホルド、３……排気マニホルド、５・・
・・・・触媒コンバータ、６・・・・・・気化器、９・
・・…エアポンプ、１０……レギユレータ、２６……２
次空気供給制御弁、２７・・・・・・電磁弁、５２・・
・・・・トップスイッチ、５３・・・・・・水温スイッ
チ。 峯ー図第２図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 機関の変速ギヤがロー或いはセカンド位置にあると
    き濃い混合気を形成し、変速ギヤがトツプ位置にあると
    き上記混合気よりも薄い混合気を形成するようにした混
    合気供給装置を具え、機関駆動のエアポンプより機関排
    気系に２次空気を供給して酸化触媒における未燃成分の
    酸化反応を促進するようにした内燃機関において、上記
    エアポンプと機関排気系を連結する２次空気供給通路に
    ダイヤフラム式２次空気供給制御弁を設けて該ダイヤフ
    ラムの負圧室に加わる負圧が小さなときに供給２次空気
    量を減少せしめるように制御し、該負圧室を大気連通制
    御可能な電磁弁を介してスロツトル弁全閉位置上流の吸
    気管内に連結し、該電磁弁のソレノイドを変速位置検出
    スイツチを介して電源に接続し、変速位置がトツプ位置
    にあるときには該電磁弁を介して該負圧室を大気に連通
    せしめると共に変速位置がトツプ位置にないときには該
    負圧室をスロツトル弁全閉位置上流の吸気管内に連通せ
    しめるようにした内燃機関の排気ガス浄化用２次空気供
    給制御装置。
JP51143298A 1976-12-01 1976-12-01 内燃機関の排気ガス浄化用２次空気供給制御装置 Expired JPS6014894B2 (ja)

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