专利名称：发动机的空燃比控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机的空燃比控制装置，其具备三元催化剂的排气系统与设于发动机的气缸盖上的排气端口连接，根据排放气体中的氧浓度检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器，为了将其检测值反映到空燃比控制上，安装在与上述三元催化剂相比更上游侧的上述排气系统中。
背景技术：
通过安装于与三元催化剂相比更上游侧的排气管中的氧传感器，来控制空燃比这一方法已经公开在例如专利文献1以及专利文献2中。
专利文献1特开昭59-74360号公报专利文献2特开2000-335467号公报在上述专利文献1中所公开的多气缸发动机中，排气系统中，氧传感器安装在从发动机隔离的排气集合管部，在上述专利文献2中所公开的单气缸发动机中，从维护性或传感器保护的观点出发，安装在与发动机主体不发生干涉的空出的空间的排气管中，在任一中，氧传感器均设于与发动机主体的排气端口相离的位置上。
另外，氧传感器是用于根据排放气体中的氧浓度来检测空燃比是否处于浓以及稀的某种状态的装置，如图7所示，从氧传感器输出的电压根据空燃比处于浓以及稀的任一状态而变化。如图8所示，使用该氧传感器的输出电压的空燃比控制，是在与氧传感器的输出相反侧使燃料供给控制量的补正项变化的方法，由此，使空燃比集中在理论空燃比附近。
另一方面，通过三元催化剂的排放气体中的NOX净化率根据浓侧的空燃比而变高，尤其，在发动机的高负荷区域，由于上述净化率变高的区域转换到更浓侧，所以在使用了检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器的上述以往的空燃比控制中，不能提高排放气体中的NOX净化率。这样的问题虽然通过使用线性空燃比传感器可以解决，但线性空燃比传感器价格高，从而会增大成本。
发明内容
本发明鉴于该情况，其目的在于提供一种发动机的空燃比控制装置，该装置使用低价的氧传感器便可以有效地除去排放气体中的NOX。
为了达到上述目的，技术方案1记载的发明是发动机的空燃比控制装置，其中，具备三元催化剂的排气系统与设置在发动机的气缸盖上的排气端口连接，根据排放气体中的氧浓度检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器，为了将其检测值反映到空燃比控制上，安装在与上述三元催化剂相比更上游侧的上述排气系统中，上述发动机的空燃比控制装置其特征在于，上述氧传感器，安装于构成上述排气系统的一部分并与上述排气端口相连的排气管中，其与上述排气端口之间空出上述排气端口的直径的10倍以内的距离。
另外，技术方案2的发明，其特征在于，除了技术方案1记载的构成，搭载上述发动机的两轮摩托车的车身框架，具有头管，其可以控制方向地支撑对前轮进行轴支撑的前叉；车架下舌，其被置于上述发动机的前方，并从上述头管向后下落延伸，上述氧传感器安装在上述车架下舌的附近的上述排气管中。
根据技术方案1的发明，因为氧传感器安装在排气管中，与上述排气端口之间空出上述排气端口的直径的10倍以内的距离，所以成为设于靠近排气端口的位置的氧传感器。而且，本申请的发明者确认到，流过排气系统的排放气体中的残氧量，随着从排气端口相离而逐渐减少，在距排气端口的距离成为该排气端口的直径的10倍的位置附近，在其下游侧，上述残氧量大致一定，根据本发明，通过按照上述方式设定向氧传感器的排气管的安装位置，从而氧传感器的输出向稀侧转移，通过使用该氧传感器的输出的空燃比控制，因为由向浓侧转移的空燃比使燃烧过的排放气体通过三元催化剂，所以可以有效地除去排放气体中的NOX，而且通过将氧传感器设于靠近排气端口的位置，从而可以提高空燃比控制的响应性。
另外，根据技术方案2记载的发明，可以将连于氧传感器上的传感器线缆的缠绕，沿车架下舌展开，从而传感器线缆的保护变得容易，并且容易进行布线。
图1是两轮摩托车的侧视图。
图2是发动机的侧视图。
图3是消音器的纵侧视图。
图4是对应空燃比的变化来表示在发动机的低负荷区域流过三元催化剂后的排放气体中的CO、HC以及NOX的浓度的曲线图。
图5是对应空燃比的变化来表示在发动机的高负荷区域流过三元催化剂后的排放气体中的CO、HC以及NOX的浓度的曲线图。
图6是表示流经排气系统的排放气体中的残氧量的变化的图。
图7是表示氧传感器的输出特性的图。
图8是表示由氧传感器的输出而带来的燃料供给控制量的补正项的变化的图。
图中5-前叉，7-头管，9-车架下舌，20-气缸盖，25-排气端口，26-排气系统，27-排气管，28-三元催化剂，33-氧传感器，E-发动机，F-车身框架，WF-前轮。
具体实施例方式
以下，基于附图所示的本发明的一实施例对本发明的实施方式进行说明。
图1是适用于本发明的两轮摩托车的侧视图。图2是发动机的侧视图。图3是消音器的纵断侧视图。图4是对应空燃比的变化来表示在发动机的低负荷区域流过三元催化剂后的排放气体中的CO、HC以及NOX的浓度的曲线图。图5是对应空燃比的变化来表示在发动机的高负荷区域流过三元催化剂后的排放气体中的CO、HC以及NOX的浓度的曲线图。图6是表示流经排气系统的排放气体中的残氧量的变化的图。图7是表示氧传感器的输出特性的图。图8是表示由氧传感器的输出产生的燃料供给控制量的补正项的变化的图。
首先，在图1中，该两轮摩托车的车身框架F，具有头管7，其轴支撑前轮WF，并且可以控制方向地支撑连接在方向把手6的前叉5；主框架8，其从该头管7向后下落延伸；车架下舌9，其比该主框架8以更大的倾斜从上述头管7沿向后下落延伸，并且后部大致向水平延伸；在连接主框架8以及车架下舌9的后部间的枢轴板10(pivot plate)上，经由支撑轴14支撑后叉15的前部，使其可以上下摇动，并在该后叉15的后部轴支撑后轮WR。
另外在车身框架F的上部，与后缓冲器单元16的上部相连，该后缓冲器单元16的下部经由连杆机构17与上述后叉15的中间部连结。
在车身框架F上搭载有由单气缸的发动机E以及变速器M构成的动力单元P，从该动力单元P输出的动力，即由变速器M的输出轴18输出的动力，经由链式传动机构19向传向后轮WR。
同时参照图2，连于在上述发动机E所具备的气缸盖20的后部侧面上所设置的吸气端口21上的吸气系统22，包括带有燃料喷射阀23的节气门去24。另外，连接在设于上述气缸盖20的前部侧面的排气端口25上的排放气体系统26，具有排气管27，其上游端连接在上述排气端口25上；消音器30，其内置有三元催化剂28并设于后轮WR的右侧面；连接管29，其连接上述排气管27的下游端以及上述消音器30的上游端之间。
排气管27，弯曲形成为从设在气缸盖20的前部侧面的排气端口25，通过动力单元P的下方向后方延伸出来，设于在后轮WR的右侧所配置的消音器30上的托架31，经由支撑构件32，被车身框架F所支撑。
在图3中，消音器30的罩34，具有圆筒状的罩主体35，其在后轮WR的右侧向后上延伸；圆锥形构件36，其被接合在罩主体35的前端部，且形成为向前方直径逐渐变小的圆锥状；盖构件37，其被接合在上述罩主体35的后端；上述托架31设于罩主体35的上部外面。
在圆锥形构件36内，设有收容三元催化剂28的圆筒状的催化剂盒38，该催化剂盒38的前端部嵌合在圆锥形构件36的前端部。另外，催化剂盒38的中间部由支撑筒39支撑可以滑动，支撑筒39，由固定在圆锥形构件36的中间部内面上的圆锥状的支撑支架40，和将外周固定在圆锥形构件36的后部内面上的圆板状的支撑板41，而支撑固定。而且，上述连接管29的下游端部嵌合在催化剂盒38的前端部，从排气管27经过连接管29向下游侧流动的排放气体，流过三元催化剂28被导入催化剂盒38。
在上述催化剂盒38的后端部，接合了贯通上述支撑板41，并在罩34内前后延伸的导管42的前端部，该导管42的后端，设在盖构件37的附近。而且，设有多个透孔43、43…的有底圆筒状的帽44，嵌合、固定在导管40的后端部上。
在上述罩主体35的内面上，在其前后方向空出间隔，从前方依次固定了第1、第2以及第3隔板45、46、47，贯通这些隔板45、46、47的上述导管42，由各隔板45～47支撑并可以滑动。而且罩34内，通过上述支撑板41，和第1、第2以及第3隔板45～47，和盖构件37，从前方侧依次被划分成第1、第2、第3以及第4膨胀室48、49、50、51。
导管42的后端部，设在第4膨胀室51内，流过三元催化剂28并在导管42内流向后方的排放气体，从多个透孔43、43…流入第4膨胀室51。而且，在第3分隔板47上，设有多个小径连通孔52、52…，流入第4膨胀室51的排放气体，通过这些小径连通孔52、52…被导入第3膨胀室50。
在第1以及第2隔板45、46上，设有两端向第1以及第3膨胀室48、50开口的第1衔接管53，在第1隔板45上，设有两端向第1以及第2膨胀室48、49开口的第2衔接管54。因此被导入第3膨胀室50的排放气体，经过第1衔接管53被导入第1膨胀室48，进一步经过第2衔接管54被导入第2膨胀室49。
在第2隔板46上，固定了使前端向第2膨胀室48开口，并且贯通第3隔板47的排出管55的前端部，该排出管55的后端部，被支撑在罩34的后端的盖构件37上并向后方开口。而且在第4膨胀室51内，排出管55的一部分被外管构件56覆盖，在外管构件56以及排出管55间的环状部分，填充了吸音材57，在对应于外管构件56的部分，在排出管55的管壁上设有多个小孔(未图示)。
在此参照图1以及图2，在排气系统26中，在与三元催化剂28，即消音器30相比的更上游侧，为了将检测值反映在空燃比控制上而安装了氧传感器33，如图7所示，该氧传感器根据排放气体中的氧浓度，根据空然比为浓以及稀的任一状态，而使输出电压变化，在排气系统26中，在比三元催化剂28更上游侧的排气管27中，位于车身框架F的车架下舌9的附近安装了上述氧传感器33。而且，连于氧传感器33上的传感器线缆59，使其一部分沿车架下舌9向乘车用座位60的下方延伸出来，并和设于乘车用座位60的下方所形成的空间中的控制单元(未图示)相连接。
但是，如图4以及图5所示，通过三元催化剂28的排放气体中的CO、HC的净化率，随着空燃比(A/F)变为稀侧而变高，对此排放气体中的NOX净化率随着空燃比(A/F)变为浓侧而变高，尤其如图5所示，在发动机E的高负荷区域，从NOX净化率变高的区域向更浓侧转移。
在此，如图4所示，通过排气系统26的排放气体中的残氧量，随着与排气端口25相离而逐渐减少，在距排气端口25的距离成为该排气端口25的直径D的10倍的位置附近，在其下游侧，上述残氧量大致一定，将用于检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器33设在上述残氧量为一定的区域中，如图8所示，则使用氧传感器33的输出电压的空燃比控制，在与氧传感器33的输出相反侧，使来自燃料喷射阀23的燃料喷射控制量的补正项发生变化，并使空燃比集中在理论空燃比附近，所以可以提高排放气体中NOX净化率。
因此，根据本发明，氧传感器33安装于排气管27中，并且与排气端口25之间空出排气端口25的直径D的10倍以内的距离L，从而氧传感器33，输出残氧量多的一侧，即稀一侧的电压。
接着，对本实施例的作用进行说明，因为氧传感器33安装于排气管27中，并且与发动机E的气缸盖20的排气端口25之间空出排气端口25的直径D的10倍以内的距离L，所以成为了氧传感器33设在靠近排气端口25的位置。
而且，因为通过排气系统25的排放气体中的残氧量，随着从排气端口25分离而逐渐减少，在距排气端口25的距离成为该排气端口25的直径D的10倍以内的位置附近，在其下游侧，上述残氧量大致一定，所以若按照上述方式设定氧传感器33的向排气管27的安装位置，则氧传感器33的输出向稀侧转移，通过使用该氧传感器33的输出的空燃比控制，如图5的箭头所示，通过向稀侧转移的空燃比，从而燃烧过的排气通过三元催化剂28。
所以无需使用高价的线性空燃比传感器，使用根据排放气体中的氧浓度来检测空燃比是否处于浓以及稀的某种状态的现有的低价的氧传感器33，便可以通过三元催化剂28有效地除去排放气体中的NOX，而且通过在靠近排气端口25的位置配置氧传感器33，可以提高空燃比控制的响应性。
另外，因为位于车身框架F的车架下舌9的附近将上述氧传感器33安装在排气管27中，所以可以将连于氧传感器33上的传感器线缆59的缠绕，沿车架下舌9展开，从而传感器线缆59的保护变得容易，并且容易进行布线。
以上，虽然对本发明的实施例进行了说明，但本发明并非限定于上述实施例，在不超脱专利申请的范围所记载的本发明的情况下也可以进行各种设计的变更。
例如，在上述实施例中，虽然对将本发明适用于单气缸的发动机E的情况进行了说明，但本发明也可以适用于多气缸的发动机。
权利要求
1.一种发动机的空燃比控制装置，具有三元催化剂(28)的排气系统(26)与设在发动机(E)的气缸盖(20)上的排气端口(25)连接，根据排放气体中的氧浓度来检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器(33)，为了将其检测值反映在空燃比控制上，在与所述三元催化剂(28)相比更上游侧，安装在所述排气系统(26)中，其特征在于，所述氧传感器(33)安装在构成排气系统(26)的一部分并与排气端口(25)相连的排气管(27)中，与所述排气端口(25)之间空出所述排气端口(25)的直径的10倍以内的距离。
2.根据权利要求1所述的发动机的空燃比控制装置，其特征在于，搭载所述发动机(E)的两轮摩托车的车身框架(F)，具有头管(7)，其可以控制方向地支撑对前轮(WF)进行轴支撑的前叉(5)；车架下舌(9)，其从该头管(7)向后下落延伸；所述氧传感器(33)，在所述车架下舌(9)的附近，安装在所述排气管(27)中。
全文摘要
本发明提供一种发动机的空燃比控制装置，其中，具备三元催化剂的排气系统与设于发动机的气缸盖的排气端口连接，为了将检测值反映在空燃比控制上，根据排放气体中的氧浓度来检测空燃比处于浓以及稀的任一状态的氧传感器，安装在比三元催化剂更上游侧的排气系统上，这样，使用低价的氧传感器即可有效地除去排放气体中的NO
文档编号G01N27/409GK1782351SQ200510127188
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月28日 优先权日2004年11月30日
发明者阿部尊, 菊池一纪, 国府志朗 申请人:本田技研工业株式会社