(57)【要約】【課題】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。【解決手段】負圧ポンプ１６の吸込口１７を、吸込側切替弁１８を介して大気と負圧タンク２１とのうちいずれか一方に選択的に接続し、負圧ポンプ１６の吐出口２５を、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する。二次空気供給ノズル３３を触媒１２上流の排気管１０ａ内に取り付けると共に、二次空気制御弁３１を介して空気タンク３０に接続し、空気タンク３０内に蓄えられている空気を触媒１２に供給する。通常は吸込口１７を負圧タンク２１に接続し、吐出口２５をオイルパン２７に接続する。空気タンク３０内の空気の量が許容最少量よりも少なくなると、吸込口１７を大気に接続し、吐出口２５を空気タンク３０に接続して吐出口２５から吐出される空気を空気タンク３０内に蓄える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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た請求項１に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
前記負圧ポンプの吐出口と前記二次空気制御弁との間の前記吐出空気通路内に、負圧ポンプの吐出口から吐出された空気を蓄えるための空気タンクを配置した請求項７に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項９】
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た請求項８に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項１０】
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、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た請求項１に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【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ている。
【０００６】
また、２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。
【０００７】
また、３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ている。
【０００８】
また、４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、５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、６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。
【００１１】
また、７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を配置している。
【００１２】
また、８番目の発明によれば７番目の発明において、前記負圧ポンプの吐出口と前記二次空気制御弁との間の前記吐出空気通路内に、負圧ポンプの吐出口から吐出された空気を蓄えるための空気タンクを配置している。
【００１３】
また、９番目の発明によれば８番目の発明において、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ている。
【００１４】
また、１０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、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ている。
【００１５】
また、１１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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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