(57)【要約】【課題】二次エアバルブが、排気ポートから受ける熱を可及的に減少させつつ、二次エアを加熱することで触媒の活性化を維持することを可能にする。【解決手段】排気二次エア通路構造５０は、二次エアバルブ５２と、側方通路５４と、気筒間通路５６と、分岐通路５８とによって構成される。二次エアバルブ５２はシリンダヘッド２０の吸気ポート４２側に、側方通路５４はシリンダヘッド２０のチェーンケース３８側端部に、気筒間通路５６及び分岐通路５８はシリンダヘッド２０の排気ポート４４側近傍に配設される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列気筒列を備えるエンジンのシリンダヘッドに設けられた排気ポートに対して、ポンプから導入される二次エアを供給する排気二次エア通路構造であって、
前記シリンダヘッドの吸気ポート側側面に設けられた二次エアバルブと、
前記二次エアバルブから、前記シリンダヘッドのタイミングトレーン室側側面に設けられ、前記排気ポート側に向かって延在する側方通路と、
前記側方通路から、気筒列方向に沿って前記排気ポート側側面又はその近傍に設けられた気筒間通路と、
前記気筒間通路と前記排気ポートをそれぞれ連通する分岐通路と、
を有することを特徴とする排気二次エア通路構造。
【請求項２】
請求項１記載の排気二次エア通路構造において、
前記エンジンはＶ型エンジンであって、
前記排気二次エア通路構造は二組設けられ、
二つの前記二次エアバルブは前記エンジンのＶ字形状の内側に配設されている
ことを特徴とする排気二次エア通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列気筒列を備えるシリンダヘッドに設けられた排気ポートに対して、ポンプから導入される二次エアを供給する排気二次エア通路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、エンジンによる排気ガスの浄化効率を高めるために、制御弁から複数あるシリンダヘッドの各排気ポートへ二次エアを供給するための構造が開示されている。また特許文献１では、排気二次エア通路が排気ポートの近傍に配置されており、排熱によって加熱される。排気を浄化する触媒は、高温時においてより活性化されるために、特許文献１のように二次エアを、該排気ポート近傍の熱で加熱されると好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次エアを、制御弁（以下、二次エアバルブと称することもある）から排気ポートへ送る通路は、構造の簡便化を図るために、該制御弁を該排気ポート近傍に設けて、該通路を短くすることが考えられる。しかしながら、前記通路を短くすると、二次エアバルブが排気ポートからの熱を受けて、製品寿命に影響することが懸念される。そこで、二次エアバルブをエンジンから離して設けると、二次エアバルブが前記熱の影響を受けることはなくなるものの、二次エアバルブから延在する通路が長くなって、排気ポートの熱で加熱されない、すなわち二次エアが加熱されず、触媒の活性化が停滞することが懸念される。
【０００５】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、二次エアバルブが排気ポートから受ける熱を可及的に減少させる排気二次エア通路構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る排気二次エア通路構造は、直列気筒列を備えるエンジンのシリンダヘッドに設けられた排気ポートに対して、ポンプから導入される二次エアを供給する排気二次エア通路構造であって、前記シリンダヘッドの吸気ポート側側面に設けられた二次エアバルブと、前記二次エアバルブから、前記シリンダヘッドのタイミングトレーン室側側面に設けられ、前記排気ポート側に向かって延在する側方通路と、前記側方通路から、気筒列方向に沿って前記排気ポート側側面又はその近傍に設けられた気筒間通路と、前記気筒間通路と前記排気ポートをそれぞれ連通する分岐通路とを有することを特徴とする。
【０００７】
側方通路はタイミングトレーン室側に設けられていることから加熱されにくく、しかも二次エアバルブは吸気ポート側に設けられていることから、二次エアバルブは、排気ポートから受ける熱が可及的に減少し、熱による製品の劣化が抑制される。また、二次エアが、気筒間通路及び分岐通路において、前記排気ポートからの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持することができる。タイミングトレーンは、タイミングチェーン、タイミングベルト又はタイミングギア等、いずれの方式でもよい。
【０００８】
また、前記エンジンはＶ型エンジンであって、前記排気二次エア通路構造は二組設けられ、二つの前記二次エアバルブは前記エンジンのＶ字形状の内側に配設されていることを特徴とする。
【０００９】
これによって、前記エンジンの上方、側方に、前記二次エアバルブが突出することなく、レイアウト上好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る排気二次エア通路構造によれば、吸気ポート近傍に設けられた二次エアバルブは、排気ポートから離間して設けられていることから、前記排気ポートから受ける熱が可及的に減少することで、該熱による前記二次エアバルブの製品劣化が抑制されながらも、二次エアが、気筒間通路及び分岐通路において、前記排気ポートからの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持するという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る排気二次エア通路構造を有するエンジンを示す全体斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る排気二次エア通路構造を有するエンジンのチェーンケース側を示す一部省略斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る排気二次エア通路構造を有するシリンダヘッドの概略平面図である。
【図４】シリンダヘッドのタイミングトレーン室側側部における一部省略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る排気二次エア通路構造について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１３】
先ず、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造５０が適用されるエンジン１０の概略構成について説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、エンジン１０は、第１気筒列１２ａと第２気筒列１２ｂが９０°バンクを形成する車両用のＶ型１０気筒エンジンである。エンジン１０は、ベースとなる部分が下側からロアオイルパン１４、アッパオイルパン１６、シリンダブロック１８、シリンダヘッド２０及びヘッドカバー２２の順に積み重ねられて構成されている。シリンダヘッド２０及びヘッドカバー２２は、第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂに対してそれぞれ１つ設けられている。エンジン１０の一方の側方には、トランスミッションが取り付けられる環状リブ２４が形成されている。第２気筒列１２ｂにおけるヘッドカバー２２には、レベルゲージ２６が設けられている。
【００１５】
ロアオイルパン１４には潤滑用のオイルが溜められている。アッパオイルパン１６はロアオイルパン１４とシリンダブロック１８とを接続してクランクケースを構成する部分であり、カウンタウェイトが回転するスペースが確保されている。シリンダブロック１８は、第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂの主要部を構成する側面視Ｙ字形の部分であって、片バンク当たり５つのシリンダを形成している。シリンダにはピストンが昇降するように構成されて、コネクティングロッドを介してクランクシャフト２８を回転させる。各ピストンは、振動を相殺するように異なる位相で回転をする。
【００１６】
図１及び図３に示すように、シリンダヘッド２０は、シリンダ上部を覆って燃焼室を形成するとともに、該燃焼室を開閉するバルブとその動弁機構及び点火プラグ等設けられる部分である。シリンダヘッド２０には、各シリンダの燃焼室に連通する吸気ポート４２及び排気ポート４４が形成されており、各吸気ポート４２は第１気筒列１２ａと第２気筒列１２ｂによって形成されるＶ字形状の内側でインテークマニホールド３０を形成し、各排気ポート４４はＶ字形状の外側でエキゾーストマニホールド３２を形成している。なお、シリンダヘッド２０の排気ポート４４側端部の底部には、複数のオイル落し孔４６がそれぞれ離間して、前記シリンダの軸線方向に穿設されており、シリンダブロック１８、アッパオイルパン１６の順に経由して、ロアオイルパン１４へ連通することで、潤滑用のオイルを回収するための通路としての機能を有している。
【００１７】
インテークマニホールド３０は、図示しないインテークパイプ及びフューエルインジェクタに接続される。エキゾーストマニホールド３２は、第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂ毎に、先端部が１つに集合する５本のエキゾーストパイプ３４に接続されている。５本のエキゾーストパイプ３４は、それぞれ適度な長さになるとともに、第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂの下方部でコンパクトにまとまるように屈曲しており、集合部３４ａに集合している。２つの集合部３４ａは第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂでそれぞれ同方向を指向しており、図示しないマフラー及び触媒に接続される。
【００１８】
図２に示すように、エンジン１０の一方の側方は、チェーンケース（又はタイミングトレーンケース）３８によって覆われており、シリンダブロック１８及びシリンダヘッド２０との間にはタイミングトレーン室３６が形成されている。タイミングトレーン室３６は、燃焼室から離間して設けられているために、各気筒列、すなわちシリンダヘッド２０と比較して低温である。また、タイミングトレーン室３６には、タイミングチェーン、タイミングベルト又はタイミングギア等の動力伝達手段によってクランクシャフト２８の回転を動弁機構に伝達するタイミングトレーン機構が設けられている。タイミングトレーン室３６は、側面がチェーンケース３８で覆われ、上面がヘッドカバー２２によって覆われている。また、タイミングトレーン室３６は、ロアオイルパン１４と連通している。なお、エンジン１０の一方の側方には、オイルの供給口４０が設けられている。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造５０について説明する。
【００２０】
排気二次エア通路構造５０とは、直列気筒列を備えるシリンダヘッド２０に設けられた排気ポート４４に対して、ポンプを用いて外部から二次エアを導入して触媒に供給することで、排気ガスの浄化効率を高めるための構造である。
【００２１】
図３に示すように、排気二次エア通路構造５０は、二次エアバルブ５２と、側方通路５４と、気筒間通路５６と、分岐通路５８とによって構成されている。なお、排気二次エア通路構造５０は、第１気筒列１２ａ及び第２気筒列１２ｂに対してそれぞれ１つ対称構造として設けられているが、第１気筒列１２ａに対して設けられた排気二次エア通路構造５０の説明をもって、第２気筒列１２ｂに対して設けられた排気二次エア通路構造５０の説明を省略する。
【００２２】
二次エアバルブ５２は、エアバルブ本体６０と、エンジン１０近傍の車体フレームに設けられた二次エアポンプ（図示せず）をチューブ等を介して接続するバルブ吸気口６２と、前記側方通路５４と継合しているバルブ排出口６４とによって構成されている。二次エアバルブ５２は、シリンダヘッド２０のタイミングトレーン室３６側における、第１気筒列１２ａと第２気筒列１２ｂによって形成されるＶ字形状の内側に配設されており、上方、側方に突出することなく、レイアウト上好適である。
【００２３】
二次エアバルブ５２は、前記Ｖ字形状の内側であるシリンダヘッド２０の吸気ポート４２側側面、すなわちシリンダヘッド２０の角部に配設されることで、燃焼室によって加熱された排気が通る排気ポート４４から受ける熱の影響を可及的に減少させることができる。結果、二次エアバルブ５２は、熱による製品の劣化を抑制することができる。さらに、二次エアバルブ５２は、各気筒列と比較して低温であるタイミングトレーン室３６側に設けられていることからも、熱による製品の劣化を抑制することができる。なお、二次エアバルブ５２は、排気ガスに、有害成分を多く含む未燃焼ガスが多い場合にオンとなり、該未燃焼ガスの有害成分を燃焼させて無害化を促進する。一方、図示しないマフラーの排気効率が過度な場合、該未燃焼ガスの分量が増加することで、該マフラー内で該未燃焼ガスが燃焼されるアフターバーンと呼ばれる現象が発生し、騒音の発生要因となるために、このような場合は二次エアバルブ５２をオフにする。
【００２４】
エアバルブ本体６０は、弁としての機能を有し、バルブ吸気口６２から流入した二次エアに対し、バルブ排出口６４から側方通路５４へ排出される二次エアの流量を調整する機能を有する。なお、二次エアは、図示しない二次エアポンプによって圧出されるだけではなく、排気ポート４４からの排気の流れによる吸い込み現象によってもエアバルブ本体６０に二次エアが流入することとなる。
【００２５】
側方通路５４は、シリンダヘッド２０のタイミングトレーン室３６側の側部上側における吸気ポート４２側から排気ポート４４側へ、すなわち第１気筒列１２ａの並び方向（図１及び図３の矢印Ａ）及びシリンダの軸線方向に直交する方向に穿設された通路であり、シリンダヘッド２０の吸気ポート４２側から、貫通はしないが排気ポート４４側の端部近傍まで削孔され、形成される。
【００２６】
図４に示すように、側方通路５４は、シリンダヘッド２０のタイミングトレーン室３６側の側壁６６に一体化して内径が０．５ｃｍ〜５．０ｃｍの円筒形状に形成されるが、該内径の中心が該側壁６６の面に位置するように設けられることによって、側方通路５４は、該側壁６６から円弧形状で側方に突出し、凸部６８を形成している。
【００２７】
凸部６８を形成することによって、シリンダヘッド２０のタイミングトレーン室３６側の側壁６６は、より厚みを増すこととなる。結果、シリンダヘッド２０の剛性は向上しながらも、該側壁６６の高さは変わらないため、シリンダヘッド２０とタイミングトレーン室３６との間で、霧化している潤滑用のオイル及び空気が混合したブローバイガスの流れを阻害することはない。一方、側壁６６としての厚みが増し、シリンダヘッド２０とタイミングトレーン室３６とが、より離間することに加え、タイミングトレーン室３６が、シリンダヘッド２０と比較して低温になることによって、ブローバイガスから該オイル分を濾す構造を、ブローバイガスの流れを阻害することはなく得ることができる。また、ブローバイガスからオイル分を濾す構造を有することで、タイミングトレーン室３６内のタイミングチェーンやタイミングギア等の駆動により、該オイルが攪拌されて飛散することが抑制できる。また、タイミングトレーン機構として、タイミングベルトが用いられる場合は、該オイルの流入を防止し、該タイミングベルトの劣化を抑制する。これらによって、前記オイルは凝縮して液化し易くなり、液化したオイルはシリンダヘッド２０底部に溜まることとなる。よって、シリンダヘッド２０底部に設けられたオイル落し孔４６にて潤滑用のオイルの回収がし易くなる。
【００２８】
なお、ブローバイガスは、シリンダヘッド２０の排気ポート４４によって加熱されるが、シリンダヘッド２０からタイミングトレーン室３６方向へブローバイガスが移動し、側方通路５４と接することで該側方通路５４がある程度加熱され、結果、側方通路５４を流れる二次エアも加熱されることとなり、触媒を活性化させることもできる。ただし、ブローバイガスによる加熱が、二次エアバルブ５２の劣化に影響するほどには熱せられない。また、側方通路５４は、側壁６６に一体化して形成されることで、チェーンケース３８との間にタイミングトレーン室３６を介することとなる。よって、仮に排気二次エア通路構造５０内に排気ポート４４から高温のガスが逆流しても、チェーンケース３８が熱によって受ける影響を可及的に減少させることができる。
【００２９】
気筒間通路５６は、シリンダヘッド２０の排気ポート４４側の端部上側を貫通して、第１気筒列１２ａの並び方向と平行に穿設され、両端をボルト４８によって封止された通路である。気筒間通路５６は、側方通路５４と同径の円筒形状を有し、側方通路５４におけるシリンダヘッド２０の排気ポート４４側端部にて直交して連通している。燃焼室で加熱された排気からの熱の影響を受けて、気筒間通路５６で加熱されることで、該気筒間通路５６を流れる二次エアも同時に加熱されて、触媒を活性化させることができる。なお、気筒間通路５６は、シリンダヘッド２０の排気ポート４４側の端部に必ずしも設けられる必要はなく、該端部近傍であればよい。
【００３０】
また、側方通路５４及び気筒間通路５６は共に、シリンダヘッド２０と一体化して形成され、シリンダヘッド２０とヘッドカバー２２との接合部分からは離間しており、該接合部分に与える熱的影響を可及的に減少させることができる。ヘッドカバー２２のシリンダヘッド２０に対する密封機能は熱によって劣化するが、前記接合部分が熱により受ける影響が可及的に減少することにより、該密封機能の劣化を抑制することができる。
【００３１】
分岐通路５８は、第１気筒列１２ａの各気筒に対応して（この場合５本）設けられ、気筒間通路５６に連通した通路である。分岐通路５８は、側方通路５４及び気筒間通路５６と比べて細径で、排気ポート４４と気筒間通路５６とをそれぞれ連通している。これによって、二次エアは、排気ポート４４に吐出され、排気ガスと混合されて、図示しない触媒へと送られる。分岐通路５８においても、二次エアは気筒間通路５６と同様に加熱されることで、触媒を活性化させることができる。
【００３２】
上述したように、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造５０によれば、二次エアバルブ５２は、排気ポート４４から受ける熱が可及的に減少することで、熱による製品劣化が抑制されながらも、二次エアが側方通路５４、気筒間通路５６、及び分岐通路５８において、排気ポート４４からの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持するという効果を達成することができる。
【００３３】
本発明に係る排気二次エア通路構造は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３４】
１０…エンジン                    １２ａ…第１気筒列
１２ｂ…第２気筒列                １４…ロアオイルパン
１６…アッパオイルパン            １８…シリンダブロック
２０…シリンダヘッド              ２２…ヘッドカバー
２４…環状リブ                    ２６…レベルゲージ
２８…クランクシャフト            ３０…インテークマニホールド
３２…エキゾーストマニホールド    ３４…エキゾーストパイプ
３４ａ…集合部                    ３６…タイミングトレーン室
３８…チェーンケース              ４０…供給口
４２…吸気ポート                  ４４…排気ポート
４６…オイル落し孔                ４８…ボルト
５０…排気二次エア通路構造        ５２…二次エアバルブ
５４…側方通路                    ５６…気筒間通路
５８…分岐通路                    ６０…エアバルブ本体
６２…バルブ吸気口                ６４…バルブ排出口
６６…側壁                        ６８…凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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