(57)【要約】    【課題】  排気ポートへの二次空気供給口を、二次空気を供給しない通常運転時に極力邪魔にならず、二次空気供給時は再燃焼効果を十分に発揮できるように設定する。    【解決手段】  排気ポート１２の入口部に設けられるバルブシートの圧入溝３１と、これに圧入されるバルブシート３２との間であって、圧入方向に相対する部位に、空隙を形成し、この空隙を、排気の流れ方向に直交する方向に開口する二次空気供給口３５とする。具体的には、バルブシート３２の圧入方向先端側の端面に凹凸を形成して、凸部３３を圧入溝３１の端面３１ａに突き当て、凹部３４による空隙を二次空気供給口３５とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポート内に二次空気を供給する内燃機関の二次空気供給装置において、
排気ポート入口部に設けられるバルブシートの圧入溝と、これに圧入されるバルブシートとの間であって、圧入方向に相対する部位に、空隙を形成し、この空隙を、排気の流れ方向に直交する方向に開口する二次空気供給口とすることを特徴とする内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項２】
前記バルブシートの圧入方向先端側の端面に凹凸を形成して、凸部を前記圧入溝の端面に突き当て、凹部による空隙を二次空気供給口とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項３】
前記二次空気供給口は、円周方向に等間隔に複数設けることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項４】
前記二次空気供給口を囲んで環状の二次空気溜まりを形成することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項５】
前記環状の二次空気溜まりに対し、接線方向に、二次空気供給通路を接続することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項６】
前記圧入溝及び前記バルブシートの圧入方向中間部に圧入量を規制する位置決め用の段差を設けて、前記バルブシートの圧入方向先端側の端面と、これに相対する前記圧入溝の端面との間に、全周にわたる環状の空隙を形成し、この環状の空隙を二次空気供給口とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項７】
前記環状の空隙に対し、接線方向に、二次空気供給通路を接続することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動直後の排気浄化触媒の早期活性化などのため、排気温度を上昇させるべく、排気通路、特に排気ポートに二次空気を供給する内燃機関の二次空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路に二次空気を供給する場合、特許文献１に示されるように、二次空気供給口は、シリンダヘッド内の各気筒の排気ポート内壁に開口させ、排気弁の傘部を指向させている。尚、特許文献１に記載の技術は、二次空気供給通路の形成の自由度を狙ったものである。
【特許文献１】特開２００２−００４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、二次空気供給口を排気ポート内壁に排気弁を指向させて開口させると、二次空気を供給しない通常運転時に、排気の流れに向かって開口部が存在することになるため、排気ポート内の排気の流れを乱し（通気抵抗となり）、出力性能へ悪影響を与えることになる。
また、二次空気供給時は、排気の流れ方向で見れば、排気弁よりは下流側に二次空気供給口が位置するので、二次空気が供給される部位では、排気温度が低下してしまうことが考えられ、二次空気による再燃焼効果を十分に発揮できるとは必ずしも言えない。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑み、二次空気供給口を、二次空気を供給しない通常運転時に極力邪魔にならず、二次空気供給時は再燃焼効果を十分に発揮できるように設定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明では、排気ポート入口部に設けられるバルブシートの圧入溝と、これに圧入されるバルブシートとの間であって、圧入方向に相対する部位に、空隙を形成し、この空隙を、排気の流れ方向に直交する方向に開口する二次空気供給口とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、二次空気供給口が排気の流れ方向に直交する方向に開口するため、二次空気を供給しない通常運転時に、排気ポート内の流れを乱すことが少なくなり、出力性能を向上させることができる。また、排気弁のバルブシートを利用することで、排気温度の低下が最も少ない部位に二次空気を供給することになり、二次空気による再燃焼効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図である。
エンジン１の吸気通路２には、吸気マニホールド３の入口側に位置させて、吸入空気量を制御する電制スロットル弁４が設置されている。電制スロットル弁４は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。但し、アクセルペダルにワイヤ等で連結された機械式のスロットル弁を用いてもよい。
【０００８】
吸気マニホールド３の出口側のブランチ部には、各気筒の吸気ポート５に燃料を噴射する燃料噴射弁６が取付けられている。燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２０からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号により、そのパルス幅によって定められる時間、ソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射する。
電制スロットル弁４の制御を受けた空気と、燃料噴射弁６から噴射された燃料は、吸気弁７が開いたときに、エンジン１の燃焼室８に吸入される。
【０００９】
燃焼室８内に吸入された空気と燃料は、混合気を形成し、ＥＣＵ２０により制御される点火時期にて、点火プラグ９により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁１０を介して、排気通路１１（排気ポート１２）へ排出される。排気通路１１は、シリンダヘッド内に気筒毎に形成される排気ポート１２、これらの出口側に接続される排気マニホールド１３などから構成されており、排気マニホールド１３の集合部下流に排気浄化触媒１４が設けられている。
【００１０】
ここで、排気浄化触媒１４上流の排気通路１１、特に排気の高温部であるシリンダヘッド内の各気筒の排気ポート１２へ二次空気を供給すべく、電動式エアポンプ１５が設けられ、その吐出側は、遮断弁１６を介し、更に分配用の配管（ギャラリー）１７を介して、シリンダヘッド内に気筒毎に形成される二次空気供給通路１８に接続されている。
各気筒の二次空気供給通路１８の出口側の二次空気供給口（噴口）は、シリンダヘッド内の各気筒の排気ポート１２における排気弁１０のバルブシート近傍に開口している。二次空気供給口（噴口）の詳細構造については後述する。
【００１１】
ＥＣＵ２０には、アクセルペダルセンサ２１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ２２により検出されるエンジン回転数Ｎｅ、エアフローメータ２３により検出される吸入空気量Ｑａ、水温センサ２４により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗ、空燃比センサ２５により検出される排気空燃比、触媒温度センサ２６により検出される触媒温度Ｔｃなどが必要に応じて入力されている。
【００１２】
ＥＣＵ２０は、これらの入力信号より検出されるエンジン運転条件に基づいて、電制スロットル弁４の開度、燃料噴射弁６の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ９の点火時期などを制御する。また、エアポンプ１５、遮断弁１６の作動を制御する。尚、遮断弁１６はエアポンプ１５のＯＮ時に開、ＯＦＦ時に閉とするもので、エアポンプ１５自体がＯＦＦ時の遮断機能を有しているときは省略できる。図１中のＢはエアポンプ１５の電源となるバッテリを示している。
【００１３】
ここにおいて、始動直後などで触媒昇温要求がある場合、例えば、触媒温度センサ２６により検出される触媒温度Ｔｃが所定の活性温度より低い場合に、エンジン側の空燃比をリッチに設定して、排気ポート１２に多量の未燃燃料を排出させた状態で、エアポンプ１５をＯＮにすると共に、遮断弁１６を開いて、排気ポート１２に二次空気を供給する。すなわち、排気ポート１２に多量の未燃燃料を排出させ、これを二次空気の供給により再燃焼させることにより、排気温度を上昇させ、触媒１４の早期活性化を図る。
【００１４】
次に排気ポート１２への二次空気供給口の詳細構造について、図２〜図４により説明する。
図２は排気ポート入口部の断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４はバルブシートの斜視図である。
排気ポート１２の入口部（燃焼室８側の端部）に、バルブシートの圧入溝３１が形成され、この圧入溝３１に排気弁用のバルブシート３２を圧入するが、バルブシート３２の圧入方向先端側の端面に図４に示されるように凹凸（凸部３３及び凹部３４）を形成して、凸部３３を圧入溝３１の端面３１ａに突き当てる。これにより、バルブシート３２の凹部３４と、圧入溝３１の端面３１ａとの間に、空隙を形成し、この空隙を排気の流れ方向に直交する方向に開口する二次空気供給口３５とする。
【００１５】
ここで、前記凹凸を円周方向に等間隔で形成することにより、二次空気供給口３５は円周方向に等間隔で複数（この例では４個）設ける。
また、二次空気供給口３５を囲んで、圧入溝３１の側に、環状の二次空気溜まり３６を形成し、この環状の二次空気溜まり３６に対し、接線方向に、二次空気供給通路１８を接続する。
【００１６】
上記のごとく、排気ポート１２の入口部に設けられるバルブシートの圧入溝３１と、これに圧入されるバルブシート３２との間であって、圧入方向に相対する部位に、空隙を形成し、この空隙を、排気の流れ方向に直交する方向に開口する二次空気供給口３５とすることにより、次のような効果が得られる。
（１）二次空気供給口３５が排気の流れ方向に直交する方向に開口するため、二次空気を供給しない通常運転時に、排気ポート１２内の流れを乱すことが少なくなり、出力性能を向上させることができる。
【００１７】
（２）排気弁のバルブシート３２を利用することで、簡単に実現可能となる。
（３）排気弁のバルブシート３２を利用することで、排気温度の低下が最も少ない部位に二次空気を供給することになり、二次空気による再燃焼効果を高めることができる。
（４）排気弁の近傍は排気の乱れが大きく、供給される二次空気との混合が促進されることも、再燃焼効果を高めることに大きく寄与する。
【００１８】
また、本実施形態によれば、バルブシート３２の圧入方向先端側の端面に凹凸を形成して、凸部３３を圧入溝３１の端面３１ａに突き当て、凹部３４による空隙を二次空気供給口３５とすることにより、バルブシート３２を利用して、所望の二次空気供給口３５を簡単に実現できる。
また、本実施形態によれば、前記二次空気供給口３５は、円周方向に等間隔に複数設けるにより、二次空気を均等に供給できる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、前記二次空気供給口３５を囲んで環状の二次空気溜まり３６を形成することにより、二次空気をより均等に供給できる。
また、本実施形態によれば、前記環状の二次空気溜まり３６に対し、接線方向に、二次空気供給通路１８を接続することにより、図３に示されるように、二次空気供給通路１８からの二次空気を排気ポート１２の略全周から均等に供給できる。
【００２０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図５は他の実施形態の排気ポート入口部の断面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態では、排気ポート１３の入口部（燃焼室８側の端部）に、バルブシートの圧入溝３１が形成され、この圧入溝３１に排気弁用のバルブシート３２を圧入するが、圧入溝３１及びバルブシート３２の圧入方向中間部に圧入量を規制する位置決め用の段差３７を設ける。すなわち、圧入溝３１の入口側に段差３７を設け、バルブシート３２にも段差（３７）を設けて、これらを突き当てる。こうして、バルブシート３２の圧入方向先端側の端面３２ａと、これに相対する圧入溝３１の端面３１ａとの間に、全周にわたる環状の空隙を形成し、この環状の空隙を二次空気供給口３８とする。そして、この環状の空隙に対し、接線方向に、二次空気供給通路１８を接続する。
【００２１】
本実施形態においても、前述の実施形態と同様に、上記（１）〜（４）の効果が得られる。
また、特に本実施形態によれば、前記圧入溝３１及び前記バルブシート３２の圧入方向中間部に圧入量を規制する位置決め用の段差３７を設けて、前記バルブシート３２の圧入方向先端側の端面３２ａと、これに相対する前記圧入溝３１の端面３１ａとの間に、全周にわたる環状の空隙を形成し、この環状の空隙を二次空気供給口３８とすることにより、バルブシート３２を利用して、全周にわたる所望の二次空気供給口３８を簡単に実現できる。
【００２２】
また、特に本実施形態によれば、前記環状の空隙に対し、接線方向に、二次空気供給通路１８を接続することにより、図６に示されるように、二次空気供給通路１８からの二次空気を排気ポート１２の略全周から均等に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】排気ポート入口部の断面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】バルブシートの斜視図
【図５】他の実施形態を示す排気ポート入口部の断面図
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図
【符号の説明】
【００２４】
１  エンジン
２  吸気通路
３  吸気マニホールド
４  電制スロットル弁  
５  吸気ポート
６  燃料噴射弁
７  吸気弁
８  燃焼室
９  点火プラグ
１０  排気弁
１１  排気通路
１２  排気ポート
１３  排気マニホールド
１４  排気浄化触媒
１５  電動式エアポンプ
１６  遮断弁
１７  配管（ギャラリー）
１８  二次空気供給通路
２０  ＥＣＵ
２１  アクセルペダルセンサ
２２  クランク角センサ
２３  エアフローメータ
２４  水温センサ
２５  空燃比センサ
２６  触媒温度センサ
３１  バルブシートの圧入溝
３１ａ  圧入溝の端面
３２  バルブシート
３２ａ  バルブシートの端面
３３  凸部
３４  凹部
３５  二次空気供給口（空隙）
３６  二次空気溜まり
３７  段差
３８  二次空気供給口（環状の空隙）
【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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