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JP4238540B2 - Secondary air supply device for internal combustion engine - Google Patents
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JP4238540B2 - Secondary air supply device for internal combustion engine - Google Patents

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JP4238540B2 JP2002240445A JP2002240445A JP4238540B2 JP 4238540 B2 JP4238540 B2 JP 4238540B2 JP 2002240445 A JP2002240445 A JP 2002240445A JP 2002240445 A JP2002240445 A JP 2002240445A JP 4238540 B2 JP4238540 B2 JP 4238540B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の二次空気供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
触媒内に流入する排気ガス中の酸素濃度を目標範囲内に維持するために、触媒上流の排気通路内に二次空気を供給するようにした内燃機関が公知である(特許第2845055号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した内燃機関に限らず一般的に、排気通路内に二次空気を供給するためには空気ポンプを新たに設ける必要がある。従って、構成が複雑になるばかりかコストが高くなるという問題点がある。
【0004】
そこで本発明の目的は、簡単にかつ安価に構成することができる内燃機関の二次空気供給装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、負圧タンク内に負圧を形成するための負圧ポンプを備えた内燃機関において、負圧ポンプを作動させたときに負圧ポンプの吐出口から吐出される空気を触媒上流の排気通路内に二次的に供給するようにした二次空気供給装置であって、前記負圧ポンプの吐出口から吐出される空気中に負圧ポンプの潤滑油が含まれるようになっており、前記負圧ポンプの吐出口と前記触媒上流の排気通路とを互いに接続する吐出空気通路内に、負圧ポンプの吐出口から吐出された空気から潤滑油を分離するオイルセパレータを配置し、前記負圧ポンプの吐出口に吐出側切替弁を接続して該吐出側切替弁により負圧ポンプの吐出口を前記オイルセパレータとオイルパンとのうちいずれか一方に選択的に接続するようにしている。
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、前記オイルセパレータ下流の前記吐出空気通路内に、前記負圧ポンプの吐出口から吐出された空気を蓄えるための空気タンクと、前記触媒上流の排気通路内に供給される二次空気の量を制御するための二次空気制御弁とを順次配置し、前記空気タンクに、該空気タンク内の空気圧を検出する空気圧センサを取り付け、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも高いときには前記吐出側切替弁により前記負圧ポンプの吐出口を前記オイルパンに接続し、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも低いときには前記吐出側切替弁により前記負圧ポンプの吐出口を前記オイルセパレータに接続するようにしている。
また、3番目の発明によれば2番目の発明において、前記負圧ポンプの吸込口に吸込側切替弁を接続して該吸込側切替弁により負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクと大気又は正圧源とのうちいずれか一方に選択的に接続するようにし、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも高いときには前記吸込側切替弁により前記負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクに接続し、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも低いときには前記吸込側切替弁により前記負圧ポンプの吸込口を前記大気又は正圧源に接続するようにしている。
【0006】
また、番目の発明によれば1番目の発明において、前記負圧ポンプが真空式ブレーキ倍力装置の圧力室内に負圧を供給するための負圧ポンプから構成されている。
【0008】
また、番目の発明によれば3番目の発明において、前記吸込側切替弁を、通電されると前記負圧ポンプの吸込口を大気又は正圧源に接続し、通電が停止されると負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクに接続する電気制御式切替弁から構成している。
【0009】
また、番目の発明によれば1番目の発明において、前記負圧ポンプの吸込口に吸込空気制御弁を接続して負圧ポンプの吸込口から吸い込まれる空気の量を該吸込空気制御弁により制御することにより、負圧ポンプの吐出口から吐出される空気の量を制御するようにしている。
【0010】
また、番目の発明によれば1番目の発明において、前記負圧ポンプの吐出口と前記触媒上流の排気通路とを互いに接続する吐出空気通路内に、触媒上流の排気通路に向けてのみ流通可能な逆止弁を配置している。
【0015】
また、番目の発明によれば1番目の発明において、排気通路内に複数の触媒が配置されており、前記負圧ポンプの吐出口から吐出された空気をこれら触媒上流の排気通路内にそれぞれ供給するようにしている。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1を参照すると、圧縮着火式又は火花点火式の機関本体1は例えば四つの気筒1aを具備する。各気筒1aは一方では対応する吸気枝管2を介して共通のサージタンク3に連結され、サージタンク3は吸気ダクト4を介して排気ターボチャージャ5のコンプレッサ6に連結される。吸気ダクト4内にはステップモータ7により駆動されるスロットル弁8が配置される。また、各気筒1aは他方では、共通の排気マニホルド9及び排気管10を介して排気ターボチャージャ5の排気タービン11に連結され、排気タービン11の出口は排気管10aを介し、触媒12を収容したケーシング13に連結され、ケーシング13は排気管10bに連結される。更に、排気マニホルド9とサージタンク3とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路14を介して互いに連結され、EGR通路14内には電気制御式EGR制御弁15が配置される。
【0017】
図2は図1の内燃機関のスロットル開度を示している。図2からわかるように、要求負荷Lが極めて低いときを除いて、スロットル開度はほぼ全開に保持される。言い換えると、ほとんど又はほぼ全ての機関運転状態に亘ってスロットル開度がほぼ全開に保持されるということになる。
【0018】
このようにほとんどの機関運転状態に亘ってスロットル開度がほぼ全開に保持されると、スロットル弁8下流の吸気通路内に負圧がほとんど発生しない。そこで図1に示される内燃機関には、例えば機関駆動式のベーン型負圧ポンプ16が設けられる。
【0019】
本発明による実施例では、負圧ポンプ16はカム駆動軸や、例えばベルトを介して機関本体1のクランクシャフトに連結され、従って機関運転中には常時駆動せしめられている。この負圧ポンプ16の吸込口17には電気制御式吸込側切替弁18が接続され、吸込側切替弁18は一方ではエアフィルタ19を介して大気に接続され、他方では逆止弁20を介し、負圧ポンプ16により形成される負圧を蓄えるための負圧タンク21に接続される。逆止弁20は負圧タンク21から吸込側切替弁18に向けてのみ流通可能になっている。
【0020】
更に、負圧タンク21には、逆止弁22を介して例えば真空式ブレーキ倍力装置23の圧力室が接続される。逆止弁22はブレーキ倍力装置23から負圧タンク21に向けてのみ流通可能になっている。このブレーキ倍力装置23の圧力室はブレーキペダル24が踏み込まれると大気に開放され、ブレーキペダル24が元の位置に戻されると大気から遮断されて負圧タンク21から負圧が供給される。即ち、ブレーキペダル24が操作される毎に、ブレーキ倍力装置23に負圧タンク21内の負圧が供給される。なお、後述するように、EGR制御弁15及び二次空気制御弁31にも負圧タンク21内の負圧が供給されるようになっている。
【0021】
一方、負圧ポンプ16の吐出口25には電気制御式吐出側切替弁26が接続され、吐出側切替弁26は一方ではオイルパン27に直接接続され、他方ではサイクロン型オイルセパレータ28に接続される。オイルセパレータ28の底部に設けられたオイル排出口はオイルパン27に接続され、オイルセパレータ28の頂部に設けられた空気排出口は逆止弁29を介し、負圧ポンプ16から吐出された空気を蓄えるための空気タンク30に接続される。逆止弁29はオイルセパレータ28から空気タンク30に向けてのみ流通可能になっている。
【0022】
負圧ポンプ16には機関本体1の潤滑油が供給されるようになっており、負圧ポンプ16の吐出口25からは空気と共にこの潤滑油が吐出される。オイルセパレータ28はこのように負圧ポンプ16から吐出された空気に含まれる潤滑油を除去するためのものである。オイルセパレータ28により潤滑油が除去された空気はオイルセパレータ28の頂部に形成された空気排出口を介し、潤滑油はオイルセパレータ28の底部に形成されたオイル排出口を介し、それぞれオイルセパレータ28外に排出される。
【0023】
空気タンク30には、電気制御式二次空気制御弁31及び逆止弁32を介して二次空気供給ノズル33が接続され、この二次空気供給ノズル33は触媒12上流の排気管10aに取り付けられている。逆止弁32は二次空気制御弁31から二次空気供給ノズル33に向けてのみ流通可能になっている。二次空気制御弁31が開弁されると、空気タンク30内に蓄えられている加圧空気が二次空気供給ノズル33から排気管10a内に噴射される。
【0024】
触媒12の排気浄化作用を阻害しない限り、どのような時期に二次空気を供給してもよいが、本発明による実施例では暖機運転中に二次空気を供給するようにしている。即ち、暖機運転中は暖機完了後よりも空気過剰率が低くなるように燃料噴射量が設定されており、このため排気ガス中には比較的多量の未燃HC及びCOが含まれている。従って、このとき二次空気を供給すれば、この多量の未燃HC及びCOを触媒12で酸化することが可能になり、しかもこの酸化反応に伴う発熱作用でもって触媒12の温度を速やかに上昇させることが可能になる。
【0025】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。機関本体1には機関冷却水温を検出するための水温センサ48が取り付けられる。また、負圧タンク21には負圧タンク21内の負圧を検出するための負圧センサ49aが取り付けられ、空気タンク30には空気タンク30内の空気圧PAを検出するための空気圧センサ49bが取り付けられる。更に、アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続される。これらセンサ48,49a,49b,51の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。ここで、空気タンク30内の空気圧PAは空気タンク30内に蓄えられている空気の量を表しており、アクセルペダル50の踏み込み量Lは要求負荷を表している。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路53を介してステップモータ7、EGR制御弁15、吸込側切替弁18、吐出側切替弁26、及び二次空気制御弁31にそれぞれ接続される。
【0026】
本発明による実施例では、吸込側切替弁18及び吐出側切替弁26が例えば図3に示されるような電気制御式切替弁60からそれぞれ構成される。即ち、この切替弁60は図3に示されるように、ケーシング61と、ケーシング61内に収容されたソレノイドコイル62と、ケーシング61内に軸線方向に移動可能に支持された、磁性材料からなる弁体63とを具備する。ケーシング61内において、弁体60の一側には第1室64aが形成され、他側には第2室64bが形成され、これら第1室64a及び第2室64bは弁体63の周面に形成された連通路65によって互いに連通されている。また、第1室64aには入口ポート66及び第1出口ポート67aが接続されており、第2室64bには第2出口ポート67bが接続される。これら第1及び第2出口ポート67a,67bは弁体63の直線軌道上に位置している。なお、図3において68は弁体63を第1出口ポート67aに向けて付勢する圧縮バネを示している。
【0027】
ソレノイドコイル62に通電されると、ソレノイドコイル62の磁気吸引力でもって弁体63が圧縮バネ68のバネ力に抗し図3において右向きに変位し、第1出口ポート67aを開放すると共に第2出口ポート67bを閉塞する。その結果、入口ポート66が第1出口ポート67aに接続される。これに対し、ソレノイドコイル62への通電が停止されると、弁体63が圧縮バネ68のバネ力によって図3において左向きに変位し、第1出口ポート67aを閉塞すると共に第2出口ポート67bを開放する。その結果、入口ポート66が第2出口ポート67bに接続される。このようにして入口ポート66が第1出口ポート67aか又は第2出口ポート67bに接続される。
【0028】
従って、吸込側切替弁18の場合には、入口ポート66に負圧ポンプ16の吸込口17が接続され、第1出口ポート67aにエアフィルタ19を介して大気が接続され、第2出口ポート67bに逆止弁20を介して負圧タンク21が接続されることになる。また、吐出側切替弁26の場合には、入口ポート66に負圧ポンプ16の吐出口25が接続され、第1出口ポート67aにオイルパン27が直接接続され、第2出口ポート67bにオイルセパレータ28が接続されることになる。
【0029】
一方、EGR制御弁15及び二次空気制御弁31は例えば図4に示されるような電気制御式の負圧作動弁70からそれぞれ構成される。即ち、この負圧作動弁70は図4に示されるように、ケーシング71と、ケーシング71内部空間を圧力室72aと流体室72bとに分割するダイヤフラム73と、ダイヤフラム73に固定された弁体74とを具備する。圧力室72aに接続されている圧力ポート75には、例えば図3を参照して上述した切替弁60から構成される電気制御式切替弁76が接続され、この切替弁76は一方ではエアクリーナ77を介して大気に接続され、他方では逆止弁78を介して負圧タンク21に接続される。一方、流体室72bには入口ポート79及び出口ポート80が接続される。なお、図4において81は弁体74を入口ポート79を閉塞する方向に付勢する圧縮バネを示している。
【0030】
切替弁76に通電されると圧力室72aが負圧タンク21に接続され、圧力室72a内に負圧が導かれる。その結果、弁体74が圧縮バネ81のバネ力に抗し図4において上向きに変位し、入口ポート79の内端を開放する。従って、入口ポート79が流体室72bを介し出口ポート80に接続される。これに対し、切替弁76への通電が停止されると、圧力室72aが大気に接続され、圧力室72a内に大気圧が導かれる。その結果、弁体74が圧縮バネ81のバネ力によって図4において下向きに変位し、入口ポート79の内端を閉塞する。従って、入口ポート79と出口ポート80間の連通が遮断される。
【0031】
従って、EGR制御弁15の場合には、入口ポート79に排気マニホルド9が接続され、出口ポート80にサージタンク3が接続されることになる。また、二次空気制御弁31の場合には、入口ポート79に空気タンク30が接続され、出口ポート80に逆止弁32を介して二次空気供給ノズル33が接続されることになる。
【0032】
これまでの説明から明らかなように、負圧ポンプ16の吸込口17は結局のところ、吸込側切替弁18を介して負圧タンク21と大気とのうちいずれか一方に選択的に接続される。吸込口17が負圧タンク21に接続されると、負圧タンク21から比較的少量の空気が吸い込まれ、その結果負圧タンク21内の負圧が増大せしめられる。これに対し、吸込口17が大気に接続されると、比較的多量の空気が負圧ポンプ16内に吸い込まれ、負圧ポンプ16から吐出される。
【0033】
一方、負圧ポンプ16の吐出口25は結局のところ、吐出側切替弁26を介してオイルパン27と空気タンク30とのうちいずれか一方に選択的に接続される。吐出口25がオイルパン27に接続されると、負圧ポンプ16から吐出された空気はオイルパン27内に排出される。これに対し、吐出口25が空気タンク30に接続されると、負圧ポンプ16から吐出された空気が空気タンク30内に蓄えられる。
【0034】
さて、本発明による実施例では、通常は吸込側切替弁18にも吐出側切替弁26にも通電されず、従って負圧ポンプ16の吸込口17は負圧タンク21に接続され、吐出口25はオイルセパレータ28を迂回してオイルパン27に接続される。このようにすると、負圧ポンプ16の負荷を小さく維持しながら、負圧タンク21内に大きな負圧を維持することができる。
【0035】
ところが、二次空気供給ノズル33から二次空気が供給されると、空気タンク30内の空気圧PAが次第に低くなり、次いで空気圧PAが排気管10a内の圧力よりも低くなると、もはや二次空気を供給することができない。
【0036】
そこで本発明による実施例では、空気タンク30内の空気圧PAが許容下限値PALよりも低くなったときには、吐出側切替弁26に一時的に通電して負圧ポンプ16の吐出口25をオイルセパレータ28を介し空気タンク30に接続するようにしている。その結果、負圧ポンプ16から吐出された空気から潤滑油が除去された後に、空気タンク30内に供給される。
【0037】
負圧ポンプ16の吸込口17を負圧タンク21に接続したままでも、吐出口25から空気が吐出される。しかしながら、この場合に吐出口25から吐出される空気の量は比較的少なく、空気タンク30内に空気を目標量だけ補給するのに長時間を要することになる。
【0038】
そこで本発明による実施例では、空気タンク30内に空気を供給すべきときには、吸込側切替弁18に一時的に通電して負圧ポンプ16の吸込口17を大気に接続するようにしている。その結果、吸込口17を介し負圧ポンプ16内に吸い込まれる空気の量を格段に増大させることができ、従って吐出口25から吐出される空気の量を格段に増大させることができる。なお、この場合、負圧ポンプ16の吸込口17を正圧源に接続することもできる。
【0039】
言い換えると、通常は負圧ポンプ16の吸込口17を負圧タンク21に接続しかつ負圧ポンプ16の吐出口25をオイルセパレータ28を迂回してオイルパン27に接続し、空気タンク30内に蓄えられている空気の量が許容最少量よりも少なくなると、吐出口25を空気タンク30に一時的に接続しかつ吸込口17を大気又は正圧源に一時的に接続するようにしているということになる。
【0040】
もっとも、通常は吐出口25を空気タンク30に接続しかつ吸込口17を大気又は正圧源に接続し、吸込口17を負圧タンク21に一時的に接続しかつ吐出口25をオイルセパレータ28を迂回してオイルパン27に一時的に接続するようにすることもできる。
【0041】
負圧ポンプ16は本来、圧力室又は負圧タンク21内に負圧を形成するためのものである。ところが、このように負圧ポンプ16の吸込口17が大気に接続されている場合には、負圧ポンプ16は負圧を形成するためのものではなく、むしろ空気を圧送するためのものである。この負圧ポンプ16は図2を参照して説明したような、吸気通路内に負圧がほとんど形成されない内燃機関には一般的に設けられるものであり、そうすると、本発明による実施例では、排気通路に二次空気を供給するために新たなポンプを設ける必要がないということになる。
【0042】
上述したように、負圧ポンプ16の吸込口17を負圧タンク21に接続したまま、即ち負圧を形成しながら、このとき負圧ポンプ16から吐出される空気を空気タンク30内に蓄えることもできる。このように負圧を形成しているときに負圧ポンプ16から吐出される空気は従来では、オイルパン27に潤滑油と共にいわば捨てられていたものであり、これを利用しようとする考え方はこれまでに存在していない。
【0043】
図5は上述した二次空気供給制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図5を参照すると、まずステップ100では、現在暖機運転中か否かが例えば機関冷却水温に基づいて判別される。現在暖機運転中のときには次いでステップ101に進み、二次空気制御弁31が開弁され、従って触媒12上流の排気管20a内に二次空気が供給される。次いで、暖機運転が完了するとステップ100からステップ102に進み、二次空気制御弁31が閉弁され、二次空気供給が停止される。
【0044】
図6は上述した切替弁制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図6を参照すると、まずステップ120では、空気タンク30内の空気圧PAが許容下限値PALよりも低いか否かが判別される。PA≧PALのときには次いでステップ121に進み、吸込側切替弁18を制御して負圧ポンプ16の吸込口17を負圧タンク21に接続すると共に、吐出側切替弁26を制御して負圧ポンプ16の吐出口25をオイルパン27に直接接続する。その結果、負圧タンク21内に負圧が供給される。これに対し、PA<PALのときには次いでステップ122に進み、吸込側切替弁18を制御して負圧ポンプ16の吸込口17を一定時間だけ大気に接続すると共に、吐出側切替弁26を制御して負圧ポンプ16の吐出口25を一定時間だけオイルセパレータ28に接続する。その結果、空気タンク30内に空気が供給される。
【0045】
ところで、上述したように、吸込側切替弁18によって負圧ポンプ16の吸込口17が大気に接続されると、吸込口17から吸い込まれる空気の量が格段に増大し、それによって負圧ポンプ16の吐出口25から吐出される空気の量が格段に増大する。即ち、吸込側切替弁18は吸込口17から吸い込まれる空気の量、従って吐出口25から吐出される空気の量を制御する作用を有する。
【0046】
吸込口17から吸い込まれる空気の量即ち吐出口25から吐出される空気の量をより精密に制御するために、例えば吸込側切替弁18のデューティ制御を行うこともできる。即ち、周期時間に対する通電時間の割合であるデューティ比が制御される。この場合、デューティ比を大きくすると吸込口17から吸い込まれる空気の量が増大され、デューティ比を小さくすると吸込口17から吸い込まれる空気の量が減少される。
【0047】
同様にして、負圧ポンプ16から空気タンク30に供給される空気の量を制御するために、吐出側切替弁26のデューティ制御を行うこともできる。或いは、触媒12に供給される二次空気の量を制御するために、二次空気制御弁31のデューティ制御を行うこともできる。
【0048】
図7は本発明による別の実施例を示している。この別の実施例では、排気通路内に複数の触媒が直列配置される。具体的には、触媒12下流の排気管10bに、追加の触媒12’を収容したケーシング13’が接続され、ケーシング13’に排気管10cが接続される。排気管10bには追加の触媒12’に二次空気を供給するための追加の二次空気供給ノズル33’が取り付けられ、この追加の二次空気供給ノズル33’は追加の逆止弁32’及び追加の二次空気制御弁31’を介して空気タンク30に接続される。触媒12,12’に二次空気を供給すべきときにはそれぞれ対応する二次空気制御弁31,31’が一時的に開弁される。
【0049】
なお、図7に示される例では、触媒12,12’が互いに直列に配置されているけれども、複数の触媒を互いに並列に配置した場合にも本発明を適用することができる。
【0050】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、負圧ポンプ16の吐出口25から吐出された空気を空気タンク30内に蓄え、空気タンク30内に蓄えられた空気を触媒12に二次空気の形で供給するようにしている。
【0051】
しかしながら、空気タンク30内に蓄えられた空気を別の目的で用いることも可能である。例えば、空気タンク30内の加圧空気を、図8に示されるような電気制御式の正圧作動弁170の正圧源として用いることができる。
【0052】
正圧作動弁170は図8に示されるように、ケーシング171と、ケーシング171内部空間を圧力室172aと流体室172bとに分割するダイヤフラム173と、ダイヤフラム173に固定された弁体174とを具備する。圧力室172aに接続されている圧力ポート175には、例えば図3を参照して上述した切替弁60から構成される電気制御式切替弁176が接続され、この切替弁176は一方ではエアクリーナ177を介して大気に接続され、他方では逆止弁178を介して空気タンク30に接続される。一方、流体室172bには入口ポート179及び出口ポート180が接続される。なお、図8において181は弁体174を出口ポート180と流体室172b間の連通を遮断する方向に付勢する圧縮バネを示している。
【0053】
切替弁176に通電されると圧力室172aが空気タンク30に接続され、圧力室172a内に正圧が導かれる。その結果、弁体174が圧縮バネ181のバネ力に抗し図8において下向きに変位し、出口ポート180を流体室172bに連通する。従って、入口ポート179が流体室172bを介し出口ポート180に接続される。これに対し、切替弁176への通電が停止されると、圧力室172aが大気に接続され、圧力室172a内に大気圧が導かれる。その結果、弁体174が圧縮バネ181のバネ力によって図8において上向きに変位し、出口ポート180と流体室172b間の連通が遮断される。従って、入口ポート179と出口ポート180間の連通が遮断される。
【0054】
EGR制御弁15又は二次空気制御弁31をこのような正圧作動弁から構成することもできる。
【0055】
或いは、空気タンク30内の空気を排気ターボチャージャ5のコンプレッサ6上流の吸気通路内に供給するようにしてもよい。このようにするとコンプレッサ6の圧縮仕事を低減することができる。
【0056】
更に、これまで述べてきた本発明による各実施例では、負圧ポンプ16が例えばベルトを介して内燃機関に連結され、従って常時駆動されるようになっている。しかしながら、負圧ポンプ16を例えば電磁クラッチを介し内燃機関に連結し、負圧ポンプ16を必要なときだけ駆動するようにすることもできる。或いは、負圧ポンプ16を例えば電動ポンプから構成することもできる。
【0057】
【発明の効果】
内燃機関の二次空気供給装置を簡単にかつ安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】スロットル開度を示す線図である。
【図3】電気制御式切替弁の構成を示す図である。
【図4】電気制御式負圧作動弁の構成を示す図である。
【図5】二次空気供給制御を実行するためのフローチャートである。
【図6】切替弁制御を実行するためのフローチャートである。
【図7】本発明による別の実施例を示す図である。
【図8】電気制御式正圧作動弁の構成を示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体
10a…排気管
12…触媒
16…負圧ポンプ
17…負圧ポンプの吸込口
18…吸込側切替弁
20,22,29,32…逆止弁
21…負圧タンク
23…ブレーキ倍力装置
25…負圧ポンプの吐出口
26…吐出側切替弁
27…オイルパン
28…オイルセパレータ
30…空気タンク
31…二次空気制御弁
33…二次空気供給ノズル
49b…空気圧センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary air supply device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In order to maintain the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst within the target range, an internal combustion engine is known in which secondary air is supplied into the exhaust passage upstream of the catalyst (see Japanese Patent No. 2845055). ).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, not only the above-described internal combustion engine but generally, it is necessary to newly provide an air pump in order to supply secondary air into the exhaust passage. Therefore, there is a problem that the configuration is complicated and the cost is increased.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary air supply device for an internal combustion engine that can be configured easily and inexpensively.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, in an internal combustion engine having a negative pressure pump for forming a negative pressure in a negative pressure tank, the negative pressure pump is operated when the negative pressure pump is operated. Secondary air supply device for secondary supply of air discharged from the discharge port into the exhaust passage upstream of the catalystThe negative pressure pump lubricating oil is contained in the air discharged from the discharge port of the negative pressure pump, and the discharge port of the negative pressure pump and the exhaust passage upstream of the catalyst are connected to each other. An oil separator that separates lubricating oil from the air discharged from the discharge port of the negative pressure pump is disposed in the discharge air passage to be connected, and a discharge side switching valve is connected to the discharge port of the negative pressure pump to connect the discharge side A switching valve selectively connects the discharge port of the negative pressure pump to either the oil separator or the oil pan.is doing.
  According to a second invention, in the first invention, an air tank for storing air discharged from a discharge port of the negative pressure pump in the discharge air passage downstream of the oil separator, and the catalyst upstream A secondary air control valve for controlling the amount of secondary air supplied into the exhaust passage of the air tank, and an air pressure sensor for detecting the air pressure in the air tank is attached to the air tank, and the air When the air pressure in the tank is higher than the allowable lower limit value, the discharge side switching valve connects the discharge port of the negative pressure pump to the oil pan, and when the air pressure in the air tank is lower than the allowable lower limit value, the discharge side The discharge port of the negative pressure pump is connected to the oil separator by a switching valve.
  According to a third invention, in the second invention, a suction side switching valve is connected to the suction port of the negative pressure pump, and the suction side switching valve causes the suction port of the negative pressure pump to be connected to the negative pressure tank and the atmosphere. Alternatively, when the air pressure in the air tank is higher than the allowable lower limit value, the suction side switching valve causes the suction port of the negative pressure pump to be connected to the negative pressure source. The suction port of the negative pressure pump is connected to the atmosphere or the positive pressure source by the suction side switching valve when the air pressure in the air tank is lower than the allowable lower limit value.
[0006]
  Also,4According to a second aspect, in the first aspect, the negative pressure pump is composed of a negative pressure pump for supplying negative pressure into the pressure chamber of the vacuum brake booster.
[0008]
  Also,5According to the third invention, in the third invention, when the suction side switching valve is energized, the suction port of the negative pressure pump is connected to the atmosphere or a positive pressure source, and when the energization is stopped, It comprises an electrically controlled switching valve that connects the suction port to the negative pressure tank.
[0009]
  Also,6According to the second invention, in the first invention, a suction air control valve is connected to the suction port of the negative pressure pump, and the amount of air sucked from the suction port of the negative pressure pump is controlled by the suction air control valve. Thus, the amount of air discharged from the discharge port of the negative pressure pump is controlled.
[0010]
  Also,7According to the second invention, in the first invention, in the discharge air passage that connects the discharge port of the negative pressure pump and the exhaust passage upstream of the catalyst to each other, the reverse flow that can only flow toward the exhaust passage upstream of the catalyst. A stop valve is provided.
[0015]
  Also,8According to the second invention, in the first invention, a plurality of catalysts are arranged in the exhaust passage, and the air discharged from the discharge port of the negative pressure pump is respectively supplied into the exhaust passage upstream of the catalyst. I have to.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Referring to FIG. 1, a compression ignition type or spark ignition type engine body 1 includes, for example, four cylinders 1a. Each cylinder 1 a is connected on the one hand to a common surge tank 3 via a corresponding intake branch pipe 2, and the surge tank 3 is connected to a compressor 6 of an exhaust turbocharger 5 via an intake duct 4. A throttle valve 8 driven by a step motor 7 is disposed in the intake duct 4. Also, each cylinder 1a has a common exhaust manifold 9 and on the other hand.ExhaustThe exhaust turbine 11 is connected to the exhaust turbine 11 of the exhaust turbocharger 5 via the trachea 10, the outlet of the exhaust turbine 11 is connected to the casing 13 containing the catalyst 12 via the exhaust pipe 10a, and the casing 13 is connected to the exhaust pipe 10b. . Further, the exhaust manifold 9 and the surge tank 3 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 14, and an electrically controlled EGR control valve 15 is disposed in the EGR passage 14.
[0017]
FIG. 2 shows the throttle opening of the internal combustion engine of FIG. As can be seen from FIG. 2, the throttle opening is kept almost fully open except when the required load L is very low. In other words, the throttle opening is held almost fully open over almost or almost all engine operating states.
[0018]
In this way, when the throttle opening is kept almost fully open over most engine operating states, almost no negative pressure is generated in the intake passage downstream of the throttle valve 8. Therefore, for example, an engine driven vane negative pressure pump 16 is provided in the internal combustion engine shown in FIG.
[0019]
In the embodiment according to the present invention, the negative pressure pump 16 is connected to the crankshaft of the engine body 1 via a cam drive shaft or a belt, for example, and is therefore always driven during engine operation. An electrically controlled suction side switching valve 18 is connected to the suction port 17 of the negative pressure pump 16, and the suction side switching valve 18 is connected to the atmosphere via an air filter 19 on the one hand, and via a check valve 20 on the other hand. The negative pressure tank 16 is connected to a negative pressure tank 21 for storing a negative pressure. The check valve 20 can only flow from the negative pressure tank 21 toward the suction side switching valve 18.
[0020]
Further, a pressure chamber of, for example, a vacuum brake booster 23 is connected to the negative pressure tank 21 via a check valve 22. The check valve 22 can only flow from the brake booster 23 toward the negative pressure tank 21. The pressure chamber of the brake booster 23 is released to the atmosphere when the brake pedal 24 is depressed, and is cut off from the atmosphere when the brake pedal 24 is returned to its original position, and negative pressure is supplied from the negative pressure tank 21. That is, every time the brake pedal 24 is operated, the negative pressure in the negative pressure tank 21 is supplied to the brake booster 23. As will be described later, the negative pressure in the negative pressure tank 21 is also supplied to the EGR control valve 15 and the secondary air control valve 31.
[0021]
On the other hand, an electrically controlled discharge side switching valve 26 is connected to the discharge port 25 of the negative pressure pump 16, and the discharge side switching valve 26 is directly connected to an oil pan 27 on the one hand and connected to a cyclone type oil separator 28 on the other hand. The The oil discharge port provided at the bottom of the oil separator 28 is connected to the oil pan 27, and the air discharge port provided at the top of the oil separator 28 passes air discharged from the negative pressure pump 16 through the check valve 29. It is connected to an air tank 30 for storing. The check valve 29 can only flow from the oil separator 28 toward the air tank 30.
[0022]
The negative pressure pump 16 is supplied with lubricating oil from the engine body 1, and this lubricating oil is discharged from the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 together with air. The oil separator 28 is for removing the lubricating oil contained in the air discharged from the negative pressure pump 16 in this way. The air from which the lubricating oil has been removed by the oil separator 28 passes through an air discharge port formed at the top of the oil separator 28, and the lubricating oil passes through an oil discharge port formed at the bottom of the oil separator 28, respectively. To be discharged.
[0023]
A secondary air supply nozzle 33 is connected to the air tank 30 via an electrically controlled secondary air control valve 31 and a check valve 32, and this secondary air supply nozzle 33 is attached to the exhaust pipe 10 a upstream of the catalyst 12. It has been. The check valve 32 can only flow from the secondary air control valve 31 toward the secondary air supply nozzle 33. When the secondary air control valve 31 is opened, the pressurized air stored in the air tank 30 is injected from the secondary air supply nozzle 33 into the exhaust pipe 10a.
[0024]
As long as the exhaust purification action of the catalyst 12 is not inhibited, the secondary air may be supplied at any time, but in the embodiment according to the present invention, the secondary air is supplied during the warm-up operation. That is, during the warm-up operation, the fuel injection amount is set so that the excess air ratio is lower than after the warm-up is completed, and therefore, the exhaust gas contains a relatively large amount of unburned HC and CO. Yes. Therefore, if secondary air is supplied at this time, it becomes possible to oxidize this large amount of unburned HC and CO with the catalyst 12, and the temperature of the catalyst 12 is quickly raised by the exothermic action accompanying this oxidation reaction. It becomes possible to make it.
[0025]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46 It comprises. A water temperature sensor 48 for detecting the engine cooling water temperature is attached to the engine body 1. A negative pressure sensor 49a for detecting the negative pressure in the negative pressure tank 21 is attached to the negative pressure tank 21, and an air pressure sensor 49b for detecting the air pressure PA in the air tank 30 is attached to the air tank 30. It is attached. Further, a load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50. The output signals of these sensors 48, 49a, 49b, 51 are input to the input port 45 via corresponding AD converters 47, respectively. Here, the air pressure PA in the air tank 30 represents the amount of air stored in the air tank 30, and the depression amount L of the accelerator pedal 50 represents the required load. Further, the input port 45 is connected with a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. On the other hand, the output port 46 is connected to the step motor 7, the EGR control valve 15, the suction side switching valve 18, the discharge side switching valve 26, and the secondary air control valve 31 through corresponding drive circuits 53.
[0026]
In the embodiment according to the present invention, the suction side switching valve 18 and the discharge side switching valve 26 are each composed of an electrically controlled switching valve 60 as shown in FIG. 3, for example. That is, as shown in FIG. 3, the switching valve 60 is a valve made of a magnetic material supported in a casing 61, a solenoid coil 62 accommodated in the casing 61, and movable in the axial direction in the casing 61. And a body 63. In the casing 61, a first chamber 64 a is formed on one side of the valve body 60, and a second chamber 64 b is formed on the other side. The first chamber 64 a and the second chamber 64 b are circumferential surfaces of the valve body 63. Communicating with each other by a communication passage 65 formed in the above. An inlet port 66 and a first outlet port 67a are connected to the first chamber 64a, and a second outlet port 67b is connected to the second chamber 64b. These first and second outlet ports 67 a and 67 b are located on a linear track of the valve body 63. In FIG. 3, reference numeral 68 denotes a compression spring that urges the valve body 63 toward the first outlet port 67a.
[0027]
When the solenoid coil 62 is energized, the valve element 63 is displaced to the right in FIG. 3 against the spring force of the compression spring 68 by the magnetic attraction force of the solenoid coil 62 to open the first outlet port 67a and the second. The outlet port 67b is closed. As a result, the inlet port 66 is connected to the first outlet port 67a. On the other hand, when the energization to the solenoid coil 62 is stopped, the valve body 63 is displaced leftward in FIG. 3 by the spring force of the compression spring 68 to close the first outlet port 67a and to open the second outlet port 67b. Open. As a result, the inlet port 66 is connected to the second outlet port 67b. In this way, the inlet port 66 is connected to the first outlet port 67a or the second outlet port 67b.
[0028]
Therefore, in the case of the suction side switching valve 18, the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the inlet port 66, the atmosphere is connected to the first outlet port 67a via the air filter 19, and the second outlet port 67b. Thus, the negative pressure tank 21 is connected via the check valve 20. In the case of the discharge side switching valve 26, the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 is connected to the inlet port 66, the oil pan 27 is directly connected to the first outlet port 67a, and the oil separator is connected to the second outlet port 67b. 28 will be connected.
[0029]
On the other hand, the EGR control valve 15 and the secondary air control valve 31 are each composed of, for example, an electrically controlled negative pressure operating valve 70 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the negative pressure operating valve 70 includes a casing 71, a diaphragm 73 that divides the internal space of the casing 71 into a pressure chamber 72 a and a fluid chamber 72 b, and a valve body 74 that is fixed to the diaphragm 73. It comprises. The pressure port 75 connected to the pressure chamber 72a is connected to, for example, an electrically controlled switching valve 76 constituted by the switching valve 60 described above with reference to FIG. And is connected to the negative pressure tank 21 via a check valve 78 on the other side. On the other hand, an inlet port 79 and an outlet port 80 are connected to the fluid chamber 72b. In FIG. 4, reference numeral 81 denotes a compression spring that urges the valve body 74 in a direction to close the inlet port 79.
[0030]
When the switching valve 76 is energized, the pressure chamber 72a is connected to the negative pressure tank 21, and negative pressure is introduced into the pressure chamber 72a. As a result, the valve body 74 is displaced upward in FIG. 4 against the spring force of the compression spring 81 and opens the inner end of the inlet port 79. Accordingly, the inlet port 79 is connected to the outlet port 80 via the fluid chamber 72b. On the other hand, when the energization to the switching valve 76 is stopped, the pressure chamber 72a is connected to the atmosphere, and atmospheric pressure is introduced into the pressure chamber 72a. As a result, the valve body 74 is displaced downward in FIG. 4 by the spring force of the compression spring 81 and closes the inner end of the inlet port 79. Therefore, the communication between the inlet port 79 and the outlet port 80 is blocked.
[0031]
Therefore, in the case of the EGR control valve 15, the exhaust manifold 9 is connected to the inlet port 79 and the surge tank 3 is connected to the outlet port 80. In the case of the secondary air control valve 31, the air tank 30 is connected to the inlet port 79, and the secondary air supply nozzle 33 is connected to the outlet port 80 via the check valve 32.
[0032]
As apparent from the above description, the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is eventually selectively connected to either the negative pressure tank 21 or the atmosphere via the suction side switching valve 18. . When the suction port 17 is connected to the negative pressure tank 21, a relatively small amount of air is sucked from the negative pressure tank 21, and as a result, the negative pressure in the negative pressure tank 21 is increased. On the other hand, when the suction port 17 is connected to the atmosphere, a relatively large amount of air is sucked into the negative pressure pump 16 and discharged from the negative pressure pump 16.
[0033]
On the other hand, the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 is eventually selectively connected to either the oil pan 27 or the air tank 30 via the discharge side switching valve 26. When the discharge port 25 is connected to the oil pan 27, the air discharged from the negative pressure pump 16 is discharged into the oil pan 27. On the other hand, when the discharge port 25 is connected to the air tank 30, the air discharged from the negative pressure pump 16 is stored in the air tank 30.
[0034]
In the embodiment according to the present invention, normally, neither the suction side switching valve 18 nor the discharge side switching valve 26 is energized. Therefore, the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the negative pressure tank 21, and the discharge port 25. Is bypassed through the oil separator 28 and connected to the oil pan 27. In this way, a large negative pressure can be maintained in the negative pressure tank 21 while maintaining a small load on the negative pressure pump 16.
[0035]
However, when the secondary air is supplied from the secondary air supply nozzle 33, the air pressure PA in the air tank 30 gradually decreases, and then when the air pressure PA becomes lower than the pressure in the exhaust pipe 10a, the secondary air is no longer supplied. It cannot be supplied.
[0036]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the air pressure PA in the air tank 30 becomes lower than the allowable lower limit value PAL, the discharge side switching valve 26 is temporarily energized to connect the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 to the oil separator. 28 is connected to the air tank 30. As a result, the lubricating oil is removed from the air discharged from the negative pressure pump 16 and then supplied into the air tank 30.
[0037]
Even when the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the negative pressure tank 21, air is discharged from the discharge port 25. However, in this case, the amount of air discharged from the discharge port 25 is relatively small, and it takes a long time to replenish air into the air tank 30 by a target amount.
[0038]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when air is to be supplied into the air tank 30, the suction side switching valve 18 is temporarily energized to connect the suction port 17 of the negative pressure pump 16 to the atmosphere. As a result, the amount of air sucked into the negative pressure pump 16 via the suction port 17 can be significantly increased, and therefore the amount of air discharged from the discharge port 25 can be significantly increased. In this case, the suction port 17 of the negative pressure pump 16 can be connected to a positive pressure source.
[0039]
In other words, normally, the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the negative pressure tank 21, and the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 is connected to the oil pan 27, bypassing the oil separator 28, and into the air tank 30. When the amount of stored air is less than the minimum allowable amount, the discharge port 25 is temporarily connected to the air tank 30 and the suction port 17 is temporarily connected to the atmosphere or a positive pressure source. It will be.
[0040]
However, normally, the discharge port 25 is connected to the air tank 30, the suction port 17 is connected to the atmosphere or a positive pressure source, the suction port 17 is temporarily connected to the negative pressure tank 21, and the discharge port 25 is connected to the oil separator 28. Can be temporarily connected to the oil pan 27.
[0041]
The negative pressure pump 16 is originally for forming a negative pressure in the pressure chamber or the negative pressure tank 21. However, when the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the atmosphere as described above, the negative pressure pump 16 is not for forming a negative pressure, but rather for pumping air. . The negative pressure pump 16 is generally provided in an internal combustion engine in which a negative pressure is hardly formed in the intake passage as described with reference to FIG. 2. This means that it is not necessary to provide a new pump for supplying secondary air to the passage.
[0042]
As described above, the air discharged from the negative pressure pump 16 at this time is stored in the air tank 30 while the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the negative pressure tank 21, that is, a negative pressure is formed. You can also. In this way, the air discharged from the negative pressure pump 16 when the negative pressure is formed has been conventionally discarded in the oil pan 27 together with the lubricating oil. Does not exist until.
[0043]
FIG. 5 shows a routine for executing the above-described secondary air supply control. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 5, first, at step 100, it is determined based on, for example, the engine coolant temperature whether or not the engine is currently warming up. When the engine is currently warming up, the routine proceeds to step 101 where the secondary air control valve 31 is opened, so that secondary air is supplied into the exhaust pipe 20a upstream of the catalyst 12. Next, when the warm-up operation is completed, the process proceeds from step 100 to step 102, the secondary air control valve 31 is closed, and the secondary air supply is stopped.
[0044]
FIG. 6 shows a routine for executing the switching valve control described above. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 6, first, in step 120, it is determined whether or not the air pressure PA in the air tank 30 is lower than the allowable lower limit value PAL. When PA ≧ PAL, the routine proceeds to step 121 where the suction side switching valve 18 is controlled to connect the suction port 17 of the negative pressure pump 16 to the negative pressure tank 21 and the discharge side switching valve 26 is controlled to control the negative pressure pump. The 16 discharge ports 25 are directly connected to the oil pan 27. As a result, negative pressure is supplied into the negative pressure tank 21. On the other hand, when PA <PAL, the routine proceeds to step 122 where the suction side switching valve 18 is controlled to connect the suction port 17 of the negative pressure pump 16 to the atmosphere for a predetermined time and the discharge side switching valve 26 is controlled. Thus, the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 is connected to the oil separator 28 for a predetermined time. As a result, air is supplied into the air tank 30.
[0045]
By the way, as described above, when the suction port 17 of the negative pressure pump 16 is connected to the atmosphere by the suction side switching valve 18, the amount of air sucked from the suction port 17 is remarkably increased, and thereby the negative pressure pump 16. The amount of air discharged from the discharge port 25 is significantly increased. That is, the suction side switching valve 18 has an action of controlling the amount of air sucked from the suction port 17, and hence the amount of air discharged from the discharge port 25.
[0046]
In order to more precisely control the amount of air sucked from the suction port 17, that is, the amount of air discharged from the discharge port 25, for example, duty control of the suction side switching valve 18 can be performed. That is, the duty ratio that is the ratio of the energization time to the cycle time is controlled. In this case, when the duty ratio is increased, the amount of air sucked from the suction port 17 is increased, and when the duty ratio is decreased, the amount of air sucked from the suction port 17 is decreased.
[0047]
Similarly, in order to control the amount of air supplied from the negative pressure pump 16 to the air tank 30, the duty control of the discharge side switching valve 26 can be performed. Alternatively, the duty control of the secondary air control valve 31 can be performed to control the amount of secondary air supplied to the catalyst 12.
[0048]
FIG. 7 shows another embodiment according to the present invention. In this alternative embodiment, a plurality of catalysts are arranged in series in the exhaust passage. Specifically, a casing 13 ′ containing an additional catalyst 12 ′ is connected to the exhaust pipe 10 b downstream of the catalyst 12, and the exhaust pipe 10 c is connected to the casing 13 ′. The exhaust pipe 10b is equipped with an additional secondary air supply nozzle 33 'for supplying secondary air to the additional catalyst 12', and this additional secondary air supply nozzle 33 'is connected to an additional check valve 32'. And an additional secondary air control valve 31 'connected to the air tank 30. When secondary air is to be supplied to the catalysts 12, 12 ', the corresponding secondary air control valves 31, 31' are temporarily opened.
[0049]
In the example shown in FIG. 7, the catalysts 12 and 12 ′ are arranged in series with each other, but the present invention can also be applied to a case where a plurality of catalysts are arranged in parallel with each other.
[0050]
In each of the embodiments according to the present invention described so far, the air discharged from the discharge port 25 of the negative pressure pump 16 is stored in the air tank 30, and the air stored in the air tank 30 is stored in the catalyst 12 as secondary air. It is made to supply in the form of.
[0051]
However, the air stored in the air tank 30 can be used for another purpose. For example, the pressurized air in the air tank 30 can be used as a positive pressure source of an electrically controlled positive pressure operating valve 170 as shown in FIG.
[0052]
As shown in FIG. 8, the positive pressure operating valve 170 includes a casing 171, a diaphragm 173 that divides the internal space of the casing 171 into a pressure chamber 172 a and a fluid chamber 172 b, and a valve body 174 that is fixed to the diaphragm 173. To do. The pressure port 175 connected to the pressure chamber 172a is connected to, for example, an electrically controlled switching valve 176 composed of the switching valve 60 described above with reference to FIG. 3, and the switching valve 176 has an air cleaner 177 on the one hand. And is connected to the air tank 30 via a check valve 178 on the other hand. On the other hand, an inlet port 179 and an outlet port 180 are connected to the fluid chamber 172b. In FIG. 8, reference numeral 181 denotes a compression spring that urges the valve body 174 in a direction to block communication between the outlet port 180 and the fluid chamber 172b.
[0053]
When the switching valve 176 is energized, the pressure chamber 172a is connected to the air tank 30, and a positive pressure is introduced into the pressure chamber 172a. As a result, the valve element 174 resists the spring force of the compression spring 181 and is displaced downward in FIG. 8 to connect the outlet port 180 to the fluid chamber 172b. Accordingly, the inlet port 179 is connected to the outlet port 180 via the fluid chamber 172b. On the other hand, when the energization to the switching valve 176 is stopped, the pressure chamber 172a is connected to the atmosphere, and atmospheric pressure is introduced into the pressure chamber 172a. As a result, the valve body 174 is displaced upward in FIG. 8 by the spring force of the compression spring 181, and the communication between the outlet port 180 and the fluid chamber 172b is blocked. Accordingly, communication between the inlet port 179 and the outlet port 180 is blocked.
[0054]
The EGR control valve 15 or the secondary air control valve 31 can also be constituted by such a positive pressure operation valve.
[0055]
Alternatively, the air in the air tank 30 may be supplied into the intake passage upstream of the compressor 6 of the exhaust turbocharger 5. In this way, the compression work of the compressor 6 can be reduced.
[0056]
Further, in each of the embodiments according to the present invention described so far, the negative pressure pump 16 is connected to the internal combustion engine, for example, via a belt, and is therefore always driven. However, it is also possible to connect the negative pressure pump 16 to the internal combustion engine through an electromagnetic clutch, for example, so that the negative pressure pump 16 is driven only when necessary. Alternatively, the negative pressure pump 16 can be constituted by an electric pump, for example.
[0057]
【The invention's effect】
A secondary air supply device for an internal combustion engine can be configured easily and inexpensively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing a throttle opening.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an electrically controlled switching valve.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an electrically controlled negative pressure operating valve.
FIG. 5 is a flowchart for executing secondary air supply control;
FIG. 6 is a flowchart for executing switching valve control.
FIG. 7 shows another embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an electrically controlled positive pressure operating valve.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine body
10a ... exhaust pipe
12 ... Catalyst
16 ... Negative pressure pump
17 ... Negative pressure pump inlet
18 ... Suction side switching valve
20, 22, 29, 32 ... check valves
21 ... Negative pressure tank
23 ... Brake booster
25 ... Discharge port of negative pressure pump
26: Discharge side switching valve
27 ... Oil pan
28 ... Oil separator
30 ... Air tank
31 ... Secondary air control valve
33 ... Secondary air supply nozzle
49b ... Air pressure sensor

Claims (8)

負圧タンク内に負圧を形成するための負圧ポンプを備えた内燃機関において、負圧ポンプを作動させたときに負圧ポンプの吐出口から吐出される空気を触媒上流の排気通路内に二次的に供給するようにした二次空気供給装置であって、前記負圧ポンプの吐出口から吐出される空気中に負圧ポンプの潤滑油が含まれるようになっており、前記負圧ポンプの吐出口と前記触媒上流の排気通路とを互いに接続する吐出空気通路内に、負圧ポンプの吐出口から吐出された空気から潤滑油を分離するオイルセパレータを配置し、前記負圧ポンプの吐出口に吐出側切替弁を接続して該吐出側切替弁により負圧ポンプの吐出口を前記オイルセパレータとオイルパンとのうちいずれか一方に選択的に接続するようにした内燃機関の二次空気供給装置In an internal combustion engine equipped with a negative pressure pump for forming a negative pressure in a negative pressure tank, air discharged from the discharge port of the negative pressure pump when the negative pressure pump is operated enters the exhaust passage upstream of the catalyst. A secondary air supply device configured to supply secondaryly , wherein the negative pressure pump lubricating oil is contained in the air discharged from the discharge port of the negative pressure pump, and the negative pressure An oil separator that separates lubricating oil from air discharged from the discharge port of the negative pressure pump is disposed in a discharge air passage that connects the discharge port of the pump and the exhaust passage upstream of the catalyst, and the negative pressure pump A secondary of an internal combustion engine in which a discharge side switching valve is connected to the discharge port, and the discharge port of the negative pressure pump is selectively connected to either the oil separator or the oil pan by the discharge side switching valve Air supply device . 前記オイルセパレータ下流の前記吐出空気通路内に、前記負圧ポンプの吐出口から吐出された空気を蓄えるための空気タンクと、前記触媒上流の排気通路内に供給される二次空気の量を制御するための二次空気制御弁とを順次配置し、前記空気タンクに、該空気タンク内の空気圧を検出する空気圧センサを取り付け、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも高いときには前記吐出側切替弁により前記負圧ポンプの吐出口を前記オイルパンに接続し、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも低いときには前記吐出側切替弁により前記負圧ポンプの吐出口を前記オイルセパレータに接続するようにした請求項1に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 An air tank for storing air discharged from the discharge port of the negative pressure pump in the discharge air passage downstream of the oil separator and the amount of secondary air supplied into the exhaust passage upstream of the catalyst are controlled. A secondary air control valve for controlling the air tank, and an air pressure sensor for detecting the air pressure in the air tank is attached to the air tank. When the air pressure in the air tank is higher than the allowable lower limit value, the discharge side The discharge port of the negative pressure pump is connected to the oil pan by a switching valve, and when the air pressure in the air tank is lower than the allowable lower limit value, the discharge port of the negative pressure pump is connected to the oil separator by the discharge side switching valve. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the secondary air supply device is connected. 前記負圧ポンプの吸込口に吸込側切替弁を接続して該吸込側切替弁により負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクと大気又は正圧源とのうちいずれか一方に選択的に接続するようにし、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも高いときには前記吸込側切替弁により前記負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクに接続し、前記空気タンク内の空気圧が許容下限値よりも低いときには前記吸込側切替弁により前記負圧ポンプの吸込口を前記大気又は正圧源に接続するようにした請求項2に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 A suction side switching valve is connected to the suction port of the negative pressure pump, and the suction side switching valve selectively connects the suction port of the negative pressure pump to either the negative pressure tank and the atmosphere or a positive pressure source. When the air pressure in the air tank is higher than the allowable lower limit value, the suction side switching valve connects the suction port of the negative pressure pump to the negative pressure tank, and the air pressure in the air tank is lower than the allowable lower limit value. 3. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein when the pressure is lower, the suction port of the negative pressure pump is connected to the atmosphere or a positive pressure source by the suction side switching valve . 前記負圧ポンプが真空式ブレーキ倍力装置の圧力室内に負圧を供給するための負圧ポンプから構成されている請求項1に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 2. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the negative pressure pump comprises a negative pressure pump for supplying a negative pressure into a pressure chamber of a vacuum brake booster . 前記吸込側切替弁を、通電されると前記負圧ポンプの吸込口を大気又は正圧源に接続し、通電が停止されると負圧ポンプの吸込口を前記負圧タンクに接続する電気制御式切替弁から構成した請求項3に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 Electrical control that connects the suction port of the negative pressure pump to the atmosphere or a positive pressure source when energized, and connects the suction port of the negative pressure pump to the negative pressure tank when energization is stopped. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the secondary air supply device is constituted by a type switching valve . 前記負圧ポンプの吸込口に吸込空気制御弁を接続して負圧ポンプの吸込口から吸い込まれる空気の量を該吸込空気制御弁により制御することにより、負圧ポンプの吐出口から吐出される空気の量を制御するようにした請求項1に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 A suction air control valve is connected to the suction port of the negative pressure pump, and the amount of air sucked from the suction port of the negative pressure pump is controlled by the suction air control valve, thereby being discharged from the discharge port of the negative pressure pump. 2. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of air is controlled . 前記負圧ポンプの吐出口と前記触媒上流の排気通路とを互いに接続する吐出空気通路内に、触媒上流の排気通路に向けてのみ流通可能な逆止弁を配置した請求項1に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a check valve capable of flowing only toward the exhaust passage upstream of the catalyst is disposed in a discharge air passage connecting the discharge port of the negative pressure pump and the exhaust passage upstream of the catalyst. Engine secondary air supply device. 排気通路内に複数の触媒が配置されており、前記負圧ポンプの吐出口から吐出された空気をこれら触媒上流の排気通路内にそれぞれ供給するようにした請求項1に記載の内燃機関の二次空気供給装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1 , wherein a plurality of catalysts are arranged in the exhaust passage, and the air discharged from the discharge port of the negative pressure pump is supplied to the exhaust passage upstream of the catalysts. Secondary air supply device.
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