(57)【要約】【課題】弁体が弁座に着座する際における異音の発生を好適に抑制することのできる逆止弁を備えた二次空気供給装置を提供することにある。【解決手段】逆止弁２００は、大きくは、弁体２０１と、導入管２０ａの一部として構成される狭窄部２０６と、弁体２０１を狭窄部２０６側に付勢する弾性部材としてのスプリング２０３とを備えている。弁体２０１は、その先端部分がテーパ状に形成され、外周部分が全体にわたって狭窄部２０６の内壁に摺接可能な摺動子２０１ａと、この摺動子２０１ａと一体に形成され、前記スプリング２０３の一方の端部が固定される台座２０１ｂとを備えている。一方、狭窄部２０６は、その流路断面積が狭くなるように、導入管２０ａの一部を縮径されて形成されている。また、スプリング２０３のもう一方の端部は導入管２０ａの内壁に設けられた支持リング２０４に固定されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に二次空気を導入するための導入路と、同導入路に設けられて前記排気通路からの逆流を規制する逆止弁とを備えた二次空気供給装置において、前記逆止弁は、前記導入路の流路断面積を部分的に狭める狭窄部と、前記導入路においてその流路方向に変位可能な弁体と、同弁体を弾性支持する弾性部材とを備え、前記弁体がその全周にわたり前記狭窄部の内壁に摺動可能に接触する閉弁状態となることにより前記導入路を閉鎖して前記逆流を規制する二次空気供給装置。
【請求項２】
前記弾性部材は前記二次空気の流れ方向において前記弁体の下流側に配設されるものである
請求項１記載の二次空気供給装置。
【請求項３】
前記弁体は前記二次空気の流れ方向においてその上流側に位置する部分がテーパ状をなす
請求項２記載の二次空気供給装置。
【請求項４】
前記逆止弁は前記導入路を構成する導入管と一体的に形成される
請求項１乃至３のいずれかに記載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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷間始動時等、触媒装置の機能が低下しているときに、エンジンの排気通路に新気（二次空気）を電動ポンプ等によって強制的に導入し、この二次空気により排気に含まれる未燃成分を燃焼させるようにした二次空気供給装置が従来より提案されている。通常、この二次空気供給装置は、ポンプと排気通路とを接続して二次空気を導入する導入路と、この導入路に設けられて排気通路からの排気の逆流を抑制するための逆止弁とを備えている。
【０００３】
図５は、こうした逆止弁についてその一構成例を示している。この例に示される逆止弁５０は、電動ポンプ（図示略）と排気通路とを連通する導入管５１の途中に配設されている。この逆止弁５０は、導入管に接続されるケース５２、同ケース５２の内部を区画するダイヤフラム弁５３、このダイヤフラム弁５３が離着座する弁座５５、並びにダイヤフラム弁５３を弁座５５側に付勢するスプリング５４等を備えている。
【０００４】
電動ポンプにより逆止弁５０のケース５２内に二次空気が供給されると、その圧力によりダイヤフラム弁５３が弁座５５から離間して逆止弁５０が開弁状態となる。その結果、排気通路には電動ポンプから二次空気が導入されるようになる。一方、電動ポンプによる二次空気の供給が停止されると、スプリング５４の付勢力によりダイヤフラム弁５３は弁座５５側に付勢されて同弁座５５に着座する。その結果、逆止弁５０は閉弁状態となり、排気の逆流が規制されるようになる（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２１４９２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の装置では、上記逆止弁５０を備え、同弁５０によって排気通路から電動ポンプ側への排気の逆流を規制するようにしている。しかしながら、上記構成では、ダイヤフラム弁５３が弁座５５に着座するに際してこれらが衝突し、異音の発生する虞がある。また、エンジンの各気筒ではその爆発が間欠的に行われるため、排気通路の排気圧は常に変動している。このため、こうした変動によってダイヤフラム弁５３が振動することがあると、上述したような異音の発生も一層顕著なものとなる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁体が弁座に着座する際における異音の発生を好適に抑制することのできる逆止弁を備えた二次空気供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項１記載の発明は、内燃機関の排気通路に二次空気を導入するための導入路と、同導入路に設けられて前記排気通路からの逆流を規制する逆止弁とを備えた二次空気供給装置において、前記逆止弁は、前記導入路の流路断面積を部分的に狭める狭窄部と、前記導入路においてその流路方向に変位可能な弁体と、同弁体を弾性支持する弾性部材とを備え、前記弁体がその全周にわたり前記狭窄部の内壁に摺動可能に接触する閉弁状態となることにより前記導入路を閉鎖して前記逆流を規制するものであるとしている。
【０００９】
上記構成では、その弁体が全周にわたり狭窄部の内壁と摺動可能に接触することにより、逆止弁が閉弁状態となる。こうした閉弁状態において、弁体とこれが接触する狭窄部の内壁、すなわち、その弁座との間に作用する力の向きは、弁体の摺動方向に対して垂直となっている。したがって、逆止弁が閉弁状態に移行する際に、弁体と弁座（狭窄部の内壁）との間には、摺接力（摩擦力）が発生するだけであり、これらが衝突することに起因する衝突力の発生についてはこれが抑制され、極めて小さなものとなる。したがって、上記構成によれば、二次空気供給装置において、排気脈動に起因して逆止弁の弁体が振動する場合であれ、その閉弁時の異音を好適に抑制することができるようになる。
【００１０】
また、こうした導入路には塵や埃等がデポジットとして狭窄部の内壁に付着することが考えられる。この点、上記構成によれば、こうしたデポジットの付着についても、弁体が狭窄部の内壁と摺接する際にこれを除去することができ、デポジットの付着によって狭窄部の流路面積が減少するのを抑制することができるようになる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の二次空気供給装置において、前記弾性部材は前記二次空気の流れ方向において前記弁体の下流側に配設されるものである。
【００１２】
上記構成によれば、二次空気は、弁体に達する前に弾性部材に衝突することがなく、同弾性部材により二次空気の流れに乱れを与えてしまうことがない。したがって、二次空気を導入路から排気通路側に好適に供給させることができるようになる。
【００１３】
また、さらに請求項３記載の発明のように、請求項２記載の二次空気供給装置において、前記弁体は前記二次空気の流れ方向においてその上流側に位置する部分がテーパ状をなすことが望ましい。
【００１４】
上記構成によれば、狭窄部の内壁とテーパ部分との間はくさび形状になっており、二次空気がこの部分に供給されると、狭窄部の内壁と弁体外周との間には両者を離間させる方向の力が作用するため、この離間力により弁体と上記内壁との摩擦力が減少する。その結果、弁体及び内壁の摩耗を極力抑えつつ、弁体が変位する際の応答性についてもこれを向上させることができるようになる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の二次空気供給装置において、前記逆止弁は前記導入路を構成する導入管と一体的に形成されるものである。
【００１６】
上記構成によれば、導入管とは別の部材に逆止弁を取り付けるようにし、これに導入管を接続するようにした構成と比較して、導入管の設置に際しての自由度を向上させることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る二次空気供給装置を具体化した実施の形態を図１乃至図４を参照し説明する。なお、本実施の形態は、本発明にかかる二次空気供給装置を自動車用のＶ型エンジンに適用するようにしている。
【００１８】
図１は、二次空気供給装置１０の概略図である。エアクリーナ１１の下流側には吸気管１４が接続され、更にこの吸気管１４はサージタンク１２を介して、各シリンダ１３の燃焼室１７に接続されている。また、エアクリーナ１１には、導入管２０を介して電動ポンプ２２、開閉弁２３がそれぞれ順に接続されている。更に、開閉弁２３は二股に分岐した導入管２０（導入管２０ａ，２０ｂ）を介してその下流側の各排気マニホルド１６にそれぞれ接続されている。この排気マニホルド１６の下流側には排気を浄化するための触媒装置１９が設けられている。そして、導入管２０ａ，２０ｂにおいて、排気マニホルド１６と開閉弁２３との間の部分には、それら導入管２０ａ，２０ｂ内での排気の逆流を規制する逆止弁２００がそれぞれ設けられている。
【００１９】
図２は、この二次空気供給装置１０の逆止弁２００についてその断面構造を示している。尚、導入管２０ａ，２０ｂにそれぞれ設けられた逆止弁２００についてはその構造が同一であるため、一方の導入管２０ａに設けられた逆止弁２００についてのみ以下では説明する。
【００２０】
この逆止弁２００は、大きくは、弁体２０１と、導入管２０ａの一部として構成される狭窄部２０６と、弁体２０１を狭窄部２０６側に付勢する弾性部材としてのスプリング２０３とを備えている。弁体２０１は、その先端部分がテーパ状に形成され、外周部分が全体にわたって狭窄部２０６の内壁に摺接可能な摺動子２０１ａと、この摺動子２０１ａと一体に形成され、前記スプリング２０３の一方の端部が固定される台座２０１ｂとを備えている。一方、狭窄部２０６は、その流路断面積が狭くなるように、導入管２０ａの一部を縮径されて形成されている。また、スプリング２０３のもう一方の端部は導入管２０ａの内壁に設けられた支持リング２０４に固定されている。
【００２１】
図３は台座２０１ｂの平面構造を示している。同図に示されるように、台座２０１ｂには、流通孔２０５が複数形成されている。電動ポンプ２２から送られる二次空気は導入管２０及び逆止弁２００の内部を介して各シリンダ１３の燃焼室１７に供給される。
【００２２】
次に、こうした二次空気供給装置１０に設けられている逆止弁２００の開閉動作を図２及び図４を参照し説明する。
図２は、逆止弁２００の閉弁状態を示している。この閉弁状態においては、弁体２０１の摺動子２０１ａは、狭窄部２０６の内壁に摺動可能に接触している。開閉弁２３が閉じている場合、二次空気は供給されていない。したがってこうした状態では、排気が逆止弁２００のスプリング２０３側から狭窄部２０６側へと逆流しようとする。しかし、弁体２０１と狭窄部２０６の内壁とが接触しているため、弁体２０１と狭窄部２０６の内壁との隙間はシールされ、排気の逆流は抑制される。なお、このように排気がスプリング２０３側から狭窄部２０６側へと弁体２０１を押圧する場合、スプリング２０３が延伸され、弁体２０１の摺動子２０１ａが狭窄部２０６の内壁よりも上流側（電動ポンプ２２側）にまで移動し、同摺動子２０１ａと導入管２０ａとの間に隙間が形成されることが考えられる。しかし、こうした場合であっても、排気の逆流が生じないように、予めスプリング２０３の弾性率や弁体２０１と狭窄部２０６の内周面との接触面等が設定されている。
【００２３】
次に、図４に示すように、開閉弁２３が開き二次空気が逆止弁２００に供給されると、弁体２０１が押圧され、開弁状態となる。
狭窄部２０６を通過した二次空気は、図３で示したように台座２０１ｂに形成されている流通孔２０５を通り排気マニホルド１６に供給される。また、開閉弁２３が閉じ二次空気の供給がなくなると、図２に示したように再び逆止弁２００は閉弁状態となり、排気の逆流を上述したように抑制するようになる。なお、スプリング２０３が最も収縮した場合においても、台座２０１ｂと支持リング２０４または台座２０１ｂとスプリング２０３とが接触することのないように予め設定されている。
【００２４】
さて、このようにして、図２に示したように、その弁体２０１（正確には摺動子２０１ａ）が全周にわたり狭窄部２０６の内壁と摺動可能に接触している。こうした閉弁状態において、弁体２０１とこれが接触する狭窄部２０６の内壁、すなわち、その弁座（狭窄部２０６の内壁）との間に作用する力の向きは、弁体２０１の摺動方向に対して垂直となっている。したがって、逆止弁２００が閉弁状態に移行する際に、弁体２０１と上記内壁との間には、摺接力（摩擦力）が発生するだけであり、これらが衝突することに起因する衝突力の発生についてはこれが抑制され、極めて小さなものとなる。したがって、こうした逆止弁２００によれば、二次空気供給装置１０において、排気脈動に起因して逆止弁２００の弁体２０１が振動する場合であれ、その閉弁時の異音を好適に抑制することができるようになる。
【００２５】
また、こうした狭窄部２０６の内壁には、二次空気に含まれている塵や埃等がデポジットとして付着することが考えられる。この点、上記逆止弁２００によれば、こうしたデポジットの付着についても、弁体２０１が狭窄部２０６の内壁と摺接する際にこれを除去することができ、デポジットの付着によって狭窄部２０６の流路面積が減少するのを抑制することができるようになる。
【００２６】
さらに、例えばスプリング２０３を弁体２０１よりも上流側（電動ポンプ２２側）に配設するようにした構成とは異なり、二次空気は、弁体２０１に達する前にスプリング２０３に衝突することがなく、スプリング２０３により二次空気の流れに乱れを与えてしまうことがない。したがって、二次空気を導入管２０ａ，２０ｂから排気マニホルド１６側に好適に供給させることができるようになる。
【００２７】
加えて、狭窄部２０６の内壁と弁体２０１（摺動子２０１ａ）のテーパ部分との間はくさび形状になっており、二次空気がこの部分に供給されると、狭窄部２０６の内壁と弁体２０１の外周との間には両者を離間させる方向の力が作用する。したがって、弁体２０１と上記内壁との摩擦力が減少し、弁体２０１および上記内壁との摩耗を極力抑えつつ、弁体２０１が変位する際の応答性についてもこれを向上させることができるようになる。
【００２８】
さらに加えて、導入管２０ａ，２０ｂとは別の部材に逆止弁２００を取り付けるようにし、これに導入管２０ａ，２０ｂを接続するようにした構成と比較して、導入管２０ａ，２０ｂの設置に際しての自由度を向上させることができるようになる。
【００２９】
以上説明した実施の形態は更に、次のように変更することもできる。
・逆止弁２００と導入管２０ａ，２０ｂとを必ずしも一体的に形成する必要はない。つまり、逆止弁２００が別体に形成された場合であっても、導入管２０ａ，２０ｂの配置に際して規制されることのないような構成であればよい。
【００３０】
・弁体２０１の先端部を必ずしもテーパ状に構成する必要はない。例えば、その先端部が球形の一部をなすような形状であっても、二次空気の流れを乱すことはない。
【００３１】
・弁体２０１を支持する部材として必ずしもスプリング２０３を用いることはない。弁体２０１が狭窄部２０６の内壁に対して摺動可能な動作を行えるものであればよい。
【００３２】
・スプリング２０３を二次空気の流れ方向において弁体２０１の上流側に配設してもよい。ただし、この場合、スプリング２０３は二次空気の流れを妨げないようにする必要がある。なお、二次空気はスプリング２０３側から弁体２０１に供給されるため、上記テーパ形状は、弁体２０１のスプリング２０３側に形成されることが望ましい。
【００３３】
次に、上記実施の形態及び変更例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記二次空気の流れ方向において、その上流側に位置する前記弁体の一部分が、その上流側に向かうにつれて縮径するように形成される請求項１乃至４のいずれかに記載の二次空気供給装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る二次空気供給装置の概略図。
【図２】上記実施の形態に係る逆止弁の断面図。
【図３】上記逆止弁の台座の平面図。
【図４】上記逆止弁の変位態様を示した断面図。
【図５】従来の逆止弁を示した断面図。
【符号の説明】
１０…二次空気供給装置、１１…エアクリーナ、１２…サージタンク、１３…シリンダ、１４…吸気管、１６…排気マニホルド、１７…燃焼室、１９…触媒装置、２０，２０ａ，２０ｂ…導入管、２２…電動ポンプ、２３…開閉弁、５０，２００…逆止弁、２０１…弁体、２０１ａ…摺動子、２０１ｂ…台座、５４，２０３…スプリング、２０４…支持リング、２０５…流通孔、２０６…狭窄部、５２…ケース、５３…ダイヤフラム弁、５５…弁座。
【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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