(57)【要約】【課題】二次空気供給装置において、空気を排気ポートの最適位置に供給することで排気浄化効率を向上すると共に加工を容易として低コスト化を図る。【解決手段】排気バルブ２２を支持するステムガイド２０の外周部にエア導入リング３１を固定することで、両者の間に下端部が排気ポート１８に連通する二次空気噴射孔３２を設け、二次空気噴射孔３２の上端部に空気供給通路３３を連結し、この空気供給通路３３に所定温度以下で開放する開閉バルブ３４と、空気を導入する電動エアポンプ３５を連結する。【選択図】        図１
2005248841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に設けられた燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが連通して設けられ、前記燃焼室と前記吸気ポートとが吸気バルブにより開閉自在とされ、前記燃焼室と前記排気ポートとが排気バルブにより開閉自在とされた内燃機関において、前記排気バルブまたは該排気バルブを移動自在に支持するステムガイドに、二次空気を前記排気ポートに噴射する二次空気噴射手段が設けられたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の二次空気供給装置において、前記ステムガイドに前記排気ポートに連通する二次空気噴射孔が形成され、該二次空気噴射孔に空気供給手段が連結されたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の二次空気供給装置において、前記二次空気噴射孔は前記燃焼室を指向して形成されたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項４】
請求項２記載の二次空気供給装置において、前記二次空気噴射孔に前記空気供給手段から供給された空気を前記燃焼室に向けて案内するガイド面が設けられたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項５】
請求項１記載の二次空気供給装置において、前記排気バルブに軸部から傘部を通して前記排気ポートに開口する二次空気噴射孔が形成され、該二次空気噴射孔に前記ステムガイドを介して空気供給手段が連結されたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項６】
請求項５記載の二次空気供給装置において、前記ステムガイドにリング形状をなす連結空間部が形成され、該連結空間部と前記二次空気噴射孔とが連通路を介して連通すると共に、前記連結空間部に前記空気供給手段が連結されたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の二次空気供給装置において、前記空気供給手段における空気供給通路に、エンジン温度が予め設定された所定値以下になると開放する開閉バルブが設けられたことを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一つに記載の二次空気供給装置において、前記空気供給手段における空気供給通路に、エンジンの高回転及び高負荷状態で開放する開閉バルブが設けられたことを特徴とする二次空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転状態に応じて必要時に排気ポートに空気を供給する二次空気供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、気筒ごとに燃焼室が設けられており、この各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが連通しており、吸気ポートは吸気バルブの駆動によって開閉され、排気ポートは排気バルブの駆動によって開閉される。また、吸気ポートには吸気マニホールドを介して吸気管が接続される一方、排気ポートには排気マニホールドを介して排気管が接続され、この排気管に触媒が装着されている。そして、各燃焼室には点火プラグが設けられ、各吸気ポートにはインジェクタが設けられている。
【０００３】
従って、吸気管を通して流入した空気は吸気マニホールドを通して吸気ポートに供給され、所定量の燃料がインジェクタからこの吸気ポートに噴射されると、吸気バルブの開放時に空気と燃料との混合気が燃焼室に流入する。そして、ピストンが上昇して燃焼室内の混合気が圧縮され、点火プラグにより点火されることで爆発、膨張が行われる。その後、混合気の燃焼によって発生した排気ガスは排気バルブの開放時に排気ポートに排出され、排気マニホールドから排気管を通し、触媒に浄化されてから大気に放出される。
【０００４】
このようなエンジンにおいて、低温始動時には、燃焼室が十分に温まっておらずに燃焼状態が良くないため、排気ガス中にＣＯやＨＣなどの未燃成分が残留してしまう。また、燃料を直接燃焼室に噴射する直噴エンジンでは、この未燃成分を触媒で再燃焼させることが困難となっている。そのため、排気ポートに二次空気を供給することで、未燃成分を排気ポートや触媒コで再燃焼して除去することが考えられている。
【０００５】
この場合、シリンダヘッドに二次空気供給通路を形成し、エンジンの低温始動時にこの二次空気供給通路を通して空気を排気ポートに供給するが、空気の供給位置は排気との混合性を考慮すると、排気温度の高い燃焼室近傍で、且つ、壁面から離れたポート中央が望ましい。
【０００６】
排気ポートに二次空気を供給するものとしては、例えば、下記特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１に記載された「エンジンにおける排気浄化装置」は、排気ポートに開口してシリンダヘッドに設けられる２次空気通路にて、その少なくとも下流側通路部分の仮想延長部の一部をシリンダヘッドに圧入された状態のバルブシートと重ねるように、バルブシーツの圧入前にシリンダヘッドに形成することで、２次空気供給通路の加工を容易としたものである。
【０００７】
【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】
【０００８】
上述した特許文献１の「エンジンにおける排気浄化装置」にあっては、２次空気供給通路の下流側通路部分を、燃焼室側への仮想延長部がシリンダヘッドに圧入される前にシート取付座を貫通するように機械加工により形成している。そのため、この加工によりシート取付座に歪が発生する虞があり、シート取付座にバルブシートを適正に圧入することができず、圧入部に隙間が発生した場合には、混合気や排気の漏洩が生じて高い燃焼効率を確保することができないという問題がある。また、２次空気供給通路の下流側通路部分を鋳造により形成する場合には、鋳型が複雑なものとなり、製造コストが増大してしまうという問題がある。更に、この２次空気供給通路は排気ポートの壁面に開口しているため、２次空気は排気ポートの壁面に沿って供給されてポート中央には流動せず、排気との混合性が良くない。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するものであって、空気を排気ポートの最適位置に供給することで排気浄化効率を向上すると共に加工を容易として低コスト化を図った二次空気供給装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の二次空気供給装置は、エンジン本体に設けられた燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが連通して設けられ、前記燃焼室と前記吸気ポートとが吸気バルブにより開閉自在とされ、前記燃焼室と前記排気ポートとが排気バルブにより開閉自在とされた内燃機関において、前記排気バルブまたは該排気バルブを移動自在に支持するステムガイドに、二次空気を前記排気ポートに噴射する二次空気噴射手段が設けられたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の二次空気供給装置では、前記ステムガイドに前記排気ポートに連通する二次空気噴射孔が形成され、該二次空気噴射孔に空気供給手段が連結されたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の二次空気供給装置では、前記二次空気噴射孔は前記燃焼室を指向して形成されたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の二次空気供給装置では、前記二次空気噴射孔に前記空気供給手段から供給された空気を前記燃焼室に向けて案内するガイド面が設けられたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の二次空気供給装置では、前記排気バルブに軸部から傘部を通して前記排気ポートに開口する二次空気噴射孔が形成され、該二次空気噴射孔に前記ステムガイドを介して空気供給手段が連結されたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の二次空気供給装置では、前記ステムガイドにリング形状をなす連結空間部が形成され、該連結空間部と前記二次空気噴射孔とが連通路を介して連通すると共に、前記連結空間部に前記空気供給手段が連結されたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の二次空気供給装置では、前記空気供給手段における空気供給通路に、エンジン温度が予め設定された所定値以下になると開放する開閉バルブが設けられたことを特徴としている。
【００１７】
本発明の二次空気供給装置では、前記空気供給手段における空気供給通路に、エンジンの高回転及び高負荷状態で開放する開閉バルブが設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の二次空気供給装置によれば、排気バルブまたはこの排気バルブを移動自在に支持するステムガイドに、二次空気を排気ポートに噴射する二次空気噴射手段を設けたので、排気バルブまたはステムガイドを用いて二次空気噴射手段により空気を排気ポートの最適位置に供給することができ、排気浄化効率を向上することができると共に、排気ポートに壁面に二次空気の供給孔を形成する必要はなく、加工を容易として低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる二次空気供給装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施例１の二次空気供給装置の作用説明図、図４は、実施例１の二次空気供給装置が適用されたエンジンの概略図である。
【００２１】
実施例１において、図１に示すように、エンジン１１は火花点火式のガソリンエンジンであって、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が締結されており、このシリンダブロック１２に形成されたシリンダボア１４にピストン１５が上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１５はコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトに連結されている。
【００２２】
燃焼室１６は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１５により構成されており、燃焼室１６の上部には吸気ポート１７及び排気ポート１８が連通している。そして、シリンダヘッド１３にはステムガイド１９，２０を介して吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が軸方向に移動自在に支持されている。この吸気バルブ２１及び排気バルブ２２は下端部が吸気ポート１７及び排気ポート１８に位置し、図示しないバルブスプリングにより閉止方向に付勢されている。従って、この吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９と燃焼室１６、この燃焼室１６と排気ポート２０とを開閉することができる。そして、吸気ポート１９には吸気マニホールドを介して吸気管が連結され、その入口部にエアクリーナが装着されると共に、その下流側にスロットルバルブが装着されている。一方、排気ポート２０には排気マニホールドを介して排気管が連結され、下流部に触媒装置が装着されている。そして、吸気ポート１９にガソリン燃料を噴射するインジェクタ２３装着されると共に、燃焼室１６の上方に位置して点火プラグ２４が装着されている。
【００２３】
車両にはエンジン１１などを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）が設けられ、このＥＣＵはこのエンジン１１の総合的な制御を行う。即ち、ＥＣＵは、検出したエンジン回転数、吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン冷却水温などのエンジン１１の運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ２３及び点火プラグ２４などを制御可能となっている。具体的には、エンジン回転数と吸入空気量に基づいて燃料噴射量が設定され、スロットル開度、アクセル開度、エンジン冷却水温などの運転状態変化に基づいて補正される。
【００２４】
また、実施例１では、エンジン１１の低温始動時などに、二次空気を排気ポート１８に供給することで排気浄化性能を向上させる二次空気供給装置が設けられている。即ち、本実施例の二次空気供給装置において、図１及び図２に示すように、排気バルブ２２はリング形状をなすステムガイド２０により移動自在に支持されており、このステムガイド２０の外周部にはエア導入リング３１が固定されており、このエア導入リング３１がシリンダヘッド１３に固定されている。
【００２５】
このエア導入リング３１は、内径がステムガイド２０の外径とほぼ同径をなす上取付部３１ａと、内径がステムガイド２０の外径より大径のエア導入部３１ｂとを有しており、取付部３１ａがステムガイド２０の外周面に嵌合して固定されている。そして、エア導入リング３１のエア導入部３１ｂの内周面とステムガイド２０の外周面との間に二次空気噴射手段としての二次空気噴射孔３２が設けられる。この二次空気噴射孔３２は、リング形状の空間部であり、下端部が排気ポート１８に連通しており、燃焼室１６を指向するように形成されている。
【００２６】
また、シリンダヘッド１３には、先端部がこの二次空気噴射孔３２の上端部に連通する空気供給手段としての空気供給通路３３が設けられており、この空気供給通路３３には開閉バルブ３４を介して電動エアポンプ３５が連結されている。この開閉バルブ３４は形状記憶合金製の弁体３４ａが内蔵され、シリンダヘッド１３の温度に応じて弁体３４ａが変形し通路を開閉可能となっている。また、電動エアポンプ３５は、例えば、吸気管の上流端部に装着されたエアクリーナが取り込んだ空気の一部を空気供給通路３３に導入するものである。
【００２７】
従って、エンジン１１の低温始動時など、シリンダヘッド１３が温まっておらず、その温度が予め設定された所定値以下（例えば、５０℃以下）であると、図３に示すように、開閉バルブ３４の弁体３４ａが小さく変形して通路を開放する。そのため、電動エアポンプ３５により空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入され、更に、この空気供給通路３３から二次空気噴射孔３２に供給され、排気ポート１８に燃焼室１６を指向するように二次空気が噴射される。
【００２８】
この二次空気噴射孔３２から排気ポート１８に噴射された二次空気は、排気バルブ２２が開放されたときに燃焼室１６から排出された排気ガスと衝突して良好に混合するため、含有するＣＯやＨＣなどの未燃ガスがこの二次空気により燃焼することとなり、排気管への未燃ガスの排出量を低減することができる。
【００２９】
その後、エンジン１１が始動して燃焼室内で数サイクルの行程が完了すると、シリンダヘッド１３の温度が上昇し、シリンダヘッド１３の温度が所定値を超えると、図１に示すように、開閉バルブ３４の弁体３４ａが大きく変形して通路を閉止する。そのため、空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入されることはなく、二次空気噴射孔３２から排気ポート１８への二次空気の噴射が停止する。
【００３０】
このように実施例１の二次空気供給装置にあっては、排気バルブ２２を支持するステムガイド２０の外周部にエア導入リング３１を固定することで、両者の間に下端部が排気ポート１８に連通する二次空気噴射孔３２を設け、二次空気噴射孔３２の上端部に空気供給通路３３を連結し、この空気供給通路３３に所定温度以下で開放する開閉バルブ３４と、空気を導入する電動エアポンプ３５を連結している。
【００３１】
従って、エンジン１１の低温始動時など、シリンダヘッド１３が低温であるときには、開閉バルブ３４が開放するため、電動エアポンプ３５により空気がこの開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入され、この空気供給通路３３から二次空気噴射孔３２に供給され、排気ポート１８に噴射されることとなる。そのため、燃焼室１６から排出された排気ガスに対して、二次空気噴射孔３２から噴射された二次空気が正面から衝突し、両者が良好に混合し、排気ガスに含有するＣＯやＨＣなどの未燃ガスがこの二次空気により燃焼することとなり、排気管への未燃ガスの排出量を低減して有害物質の外部放出量を抑制することができ、排気浄化効率を向上することができる。
【００３２】
また、排気バルブ２２のステムガイド２０の外周部にエア導入リング３１を固定することで二次空気噴射孔３２を設けている。従って、二次空気を燃焼室１６に向けて供給することができると共に、排気ポート１８の壁面から離れた中央部に供給することができ、この二次空気を高温の排気ガスと混合させることができ、含有する未燃ガスを効率的に燃焼して浄化することができる。
【００３３】
更に、二次空気噴射孔３２をステムガイド２０に設けたことで、排気ポート１８に壁面やバルブシート取付座などに二次空気の供給孔を形成する必要はなく、二次空気噴射孔の加工を容易として製造コストを低減することができる。
【００３４】
なお、この実施例１では、排気バルブ２２のステムガイド２０にエア導入リング３１を固定して二次空気噴射孔３２を設けたが、ステムガイド２０に直接二次空気噴射孔を形成しても良い。また、燃焼室１６から排出される排気ガスの流動を邪魔しないように、ステムガイド２０及びエア導入リング３１を燃焼室１６側に延長し、二次空気を更に燃焼室１６の近傍で排気ポート１８の中央部に供給するようにしても良い。
【実施例２】
【００３５】
図５は、本発明の実施例２に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３６】
実施例２の二次空気供給装置において、図５に示すように、排気バルブ２２を支持するステムガイド２０の外周部にはエア導入リング４１が固定されており、このエア導入リング４１は、内径がステムガイド２０の外径とほぼ同径をなす取付部４１ａと、内径がステムガイド２０の外径より大径のエア導入部４１ｂとを有しており、取付部４１ａがステムガイド２０の外周面に嵌合して固定されている。このエア導入部４１ｂは、燃焼室１６の中心側（図５にて右側）におけるエア導入リング４１の内周面が三角形をなして凹んでおり、ステムガイド２０の外周面との間に二次空気噴射手段としての二次空気噴射孔４２が設けられる。この二次空気噴射孔４２は、三角形状の空間部であり、導入された空気を燃焼室１６に向けて案内するガイド面４２ａが設けられ、下端部が排気ポート１８に連通し、燃焼室１６を指向している。そして、二次空気噴射孔４２は空気供給通路３３が連通し、この空気供給通路３３に開閉バルブ３４、電動エアポンプ３５が連結されている。
【００３７】
従って、エンジン１１の低温始動時には、シリンダヘッド１３が所定値以下であり、開閉バルブ３４の弁体３４ａが小さく変形して通路を開放するため、電動エアポンプ３５により空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入され、この空気供給通路３３から二次空気噴射孔４２に供給され、この二次空気噴射孔４２から排気ポート１８に向けて二次空気が噴射される。
【００３８】
このとき、空気供給通路３３から二次空気噴射孔４２に供給された二次空気は、ガイド面４２に案内されて下方に向けられ、燃焼室１６の近傍における排気ポート１８に噴射される。そのため、二次空気噴射孔４２から排気ポート１８に噴射された二次空気は、排気バルブ２２が開放されたときに燃焼室１６から排出された排気ガスと直ちに衝突して良好に混合することとなり、含有する未燃ガスが効率よく燃焼し、排気管への排出量を低減することができる。
【００３９】
その後、エンジン１１が始動して燃焼室内で数サイクルの行程が完了し、シリンダヘッド１３の温度が所定値を超えると、開閉バルブ３４が通路を閉止するため、空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入されることはなく、二次空気噴射孔４２から排気ポート１８への二次空気の噴射が停止する。
【００４０】
このように実施例２の二次空気供給装置にあっては、排気バルブ２２を支持するステムガイド２０の外周部にエア導入リング４１を固定することで、両者の間にガイド面４２aを有して三角形状をなし、下端部が排気ポート１８に連通する二次空気噴射孔４２を設けている。
【００４１】
従って、エンジン１１の低温始動時など、シリンダヘッド１３が低温であるときには、開閉バルブ３４が開放するために空気が空気供給通路３３に導入され、この空気供給通路３３から二次空気噴射孔４２に供給され、ガイド面４２により下方に案内されて燃焼室１６の近傍における排気ポート１８に噴射されることとなる。そのため、燃焼室１６から排出された排気ガスに対して、二次空気噴射孔４２から噴射された二次空気が燃焼室１６の近傍で衝突することとなり、両者が良好に混合して排気ガスに含有する未燃ガスを効率的に燃焼することができ、排気管への未燃ガスの排出量を確実に低減して有害物質の外部放出量を抑制することができる。
【００４２】
なお、この実施例２では、二次空気噴射孔４２を、ガイド面４２aを有する三角形状に形成したが、その形状に限定されるものではなく、空気供給通路３３から二次空気噴射孔４２に供給された空気を燃焼室１６の近傍における排気ポート１８に案内できるようなガイド面を有する形状であれば良い。
【実施例３】
【００４３】
図６は、本発明の実施例３に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図、図７は、図６のVII−VII断面図、図８は、図６のVIII−VIII断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４４】
実施例３の二次空気供給装置において、図６乃至図８に示すように、排気バルブ５１は、シリンダヘッド１３に取付けられたステムガイド５２により移動自在に支持されている。この排気バルブ５１は、軸部５１ａの中心部に軸方向に沿って空気供給孔５３が形成されると共に、放射状をなして複数の連通孔５４が形成され、傘部５１ｂに二次空気噴射手段として放射状をなす複数の二次空気噴射孔５５が形成されている。各連通孔５４は、基端部が空気供給孔５３に連通し、先端部が外方に開口している。また、各二次空気噴射孔５５は、基端部が空気供給孔５３の下端部に連通し、先端部が排気ポート１８に開口している。この場合、排気バルブ５１は稼動中に周方向に回動するため、各連通孔５４及び各二次空気噴射孔５５は、この排気バルブ５１の周方向に均等間隔で複数形成することが望ましい。
【００４５】
ステムガイド５２は、内周面を一部凹ませてリング形状をなす連結空間部５６が形成されており、排気バルブ５１の各連通孔５４の先端部がこの連結空間部５６に開口している。この場合、排気バルブ５１が上下動しても連通孔５４と連結空間部５６との連通状態が常時維持されるように、排気バルブ５１のストロークに応じて連結空間部５６の上下長さが設定されている。そして、連結空間部５６には空気供給通路３３が連通し、この空気供給通路３３に開閉バルブ３４、電動エアポンプ３５が連結されている。なお、排気バルブ５１の上昇位置（排気ポート１８の閉止位置）では、空気供給通路３３と連通孔５４との位置がほぼ一致するようにすることが望ましい。
【００４６】
従って、エンジン１１の低温始動時には、シリンダヘッド１３が所定値以下であり、開閉バルブ３４の弁体３４ａが小さく変形して通路を開放するため、電動エアポンプ３５により空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入され、この空気供給通路３３から連結空間部５６に導入され、各連通孔５４を介して空気供給孔５３に供給されて排気バルブ５１内を下方に移動し、各二次空気噴射孔４２から排気ポート１８に向けて二次空気が噴射される。
【００４７】
このとき、各二次空気噴射孔４２から噴射された二次空気は、燃焼室１６の近傍における排気ポート１８に噴射されることで、排気バルブ２２が開放されたときに燃焼室１６から排出された高温の排気ガスと直ちに衝突し、且つ、排気バルブ５１が高速で上下動しながら二次空気を噴射することで排気ガスとの混合が促進される。そのため、二次空気は排気ポート１８で排気ガスと良好に混合し、含有する未燃ガスが効率よく燃焼し、排気管への排出量を低減することができる。
【００４８】
その後、エンジン１１が始動して燃焼室内で数サイクルの行程が完了し、シリンダヘッド１３の温度が所定値を超えると、開閉バルブ３４が通路を閉止するため、空気が開閉バルブ３４を通して空気供給通路３３に導入されることはなく、二次空気噴射孔５５から排気ポート１８への二次空気の噴射が停止する。
【００４９】
このように実施例３の二次空気供給装置にあっては、排気バルブ５１の内部に空気供給孔５３を形成すると共に、傘部５１ｂに排気ポート１８に連通する放射状をなす複数の二次空気噴射孔５５を形成する一方、ステムガイド５２に空気供給通路３３が連結される連結空間部５６を形成し、この連結空間部５６と排気バルブ５１の各連通孔５４を介して空気供給孔５３と連通している。
【００５０】
従って、エンジン１１の低温始動時など、シリンダヘッド１３が低温であるときには、開閉バルブ３４が開放するために空気が空気供給通路３３から連結空間部５６に導入され、連通孔５４及び空気供給孔５３を介して各空気噴射孔５５に供給され、燃焼室１６の近傍における排気ポート１８に噴射される。そのため、燃焼室１６から排出された高温の排気ガスに二次空気を衝突させることができ、この空気と排気ガスを良好に混合して排気ガスに含有する未燃ガスを効率的に燃焼することができ、排気管への未燃ガスの排出量を確実に低減して有害物質の外部放出量を抑制することができる。
【００５１】
なお、この実施例３では、連通孔５４及び二次空気噴射孔５５を周方向に４つ形成したが、その数に限定されるものではなく、１つでもよく、２つ以上であれば周方向に均等間隔で形成すればよい。また、二次空気噴射孔５５の形成位置は、排気バルブ５１における傘部の表面としたが、排気バルブ５１や排気ポート１８の形状に合わせて、噴射する二次空気が高温の排気ガスと混合しやすい位置に設ければよいものである。
【００５２】
また、上述した実施例１，２，３にて、二次空気噴射孔３２，４２、５５をそれぞれ一つ設けたが、複数も受けてもよく、更に、ステムガイドと排気バルブの両方に設けても良い。更に、上述した実施例１，２，３では、シリンダヘッド１３の温度に応じて開閉する開閉バルブ３４を形状記憶合金製の弁体３４ａにより構成したが、シリンダヘッド１３の外部に設けてもよく、また、電磁バルブとしてエンジン水温を検出して開閉操作するようにしても良い。
【実施例４】
【００５３】
図９は、本発明の実施例４に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５４】
実施例４の二次空気供給装置において、図９に示すように、排気バルブ５１は内部に空気供給孔５３が形成され、上部に複数の連通孔５４が形成され、下部に複数の二次空気噴射孔５５が形成されている。ステムガイド５２は内側に連結空間部５６が形成され、排気バルブ５１の各連通孔５４が開口している。そして、この連結空間部５６に空気供給通路３３が連通し、この空気供給通路３３には電磁バルブ６１及び電動エアポンプ３５が装着されている。この電磁バルブ６１はＥＣＵ６２により開閉制御可能であり、ＥＣＵ６２はエンジン１１の運転状態、つまり、エンジン１１の高回転及び高負荷状態で電磁バルブ６１開放する。具体的には、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数以上で、且つ、スロットル開度θが所定開度以上であるときに、電磁バルブ６１を開放している。なお、エンジンの高負荷状態の判定をスロットル開度θとしたが、アクセル開度、吸入空気量、筒内圧、体積効率などを用いてもよい。
【００５５】
従って、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数未満であったり、スロットル開度θが所定開度未満であるとき、ＥＣＵ６２はエンジン１１が高回転で且つ高負荷状態でないと判定し、電磁バルブ６１を閉止している。そのため、空気が電磁バルブ６１を通して空気供給通路３３に導入されず、二次空気は二次空気噴射孔５５から排気ポート１８に噴射されない。そして、ドライバの運転操作によりエンジン１１の運転状態が変化し、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数以上で、且つ、スロットル開度θが所定開度以上になると、ＥＣＵ６２はエンジン１１が高回転で且つ高負荷状態であると判定し、電磁バルブ６１を開放する。すると、空気が電磁バルブ６１を通して空気供給通路３３に導入され、この空気供給通路３３から連結空間部５６、各連通孔５４、空気供給孔５３を介して各二次空気噴射孔４２に供給され、排気ポート１８に向けて二次空気が噴射される。
【００５６】
このとき、エンジン１１は高回転高負荷状態で運転されているため、常時高温の排気ガスにさらされている排気バルブ５１も高温状態となるが、内部（連通孔５４、空気供給孔５３、二次空気噴射孔４２）を低温の空気が流動するために排気バルブ５１が冷却され、溶融などの不具合を防止することができる。なお、二次空気噴射孔４２から排気ポート１８に噴射された二次空気は、排気ガスと混合してから排出される。
【００５７】
このように実施例４の二次空気供給装置にあっては、排気バルブ５１の内部に空気供給孔５３、連通孔５４、二次空気噴射孔５５を形成すると共に、ステムガイド５２連結空間部５６を形成し、この連結空間部５６に空気供給通路３３を介して電磁バルブ６１、電動エアポンプ３５を連結し、ＥＣＵ６２がエンジン１１の高回転及び高負荷状態を判定すると電磁バルブ６１開放するようにしている。
【００５８】
従って、エンジン１１の高回転高負荷状態では、排気バルブ５１の連通孔５４、空気供給孔５３、二次空気噴射孔４２に低温の空気が流動することとなり、排気ガスにより高温となった排気バルブ５１を冷却し、溶融などの不具合を防止することができる。そのため、排気バルブ５１の燃料冷却をやめて不要な燃料噴射を停止することで、空燃比のリーン化が可能となり、燃費を向上することができると共に、排気ガスのクリーン化を図ることができる。
【００５９】
なお、上述した各実施例では、空気供給手段を空気供給通路３３、開閉バルブ３４，６２、電動エアポンプ３５等により構成し、吸気管の上流端部に装着されたエアクリーナが取り込んだ空気の一部を導入するようにしたが、これに限らず、吸気管の途中を分岐して空気供給通路３３に連結したり、別途空気取入口を設けるようにしても良い。
【００６０】
また、実施例１，２，３と実施例４とを組み合わせ、エンジンの低温始動時に、排気ポートに二次空気を供給して未燃ガスの燃焼を促進させると共に、エンジンの高回転高負荷時に、排気バルブ内に二次空気を流動して冷却させるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる二次空気供給装置は、排気バルブまたはステムガイドに二次空気を排気ポートに噴射する二次空気噴射手段を設けたものであり、いずれの形式の内燃機関に適用しても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】実施例１の二次空気供給装置の作用説明図である。
【図４】実施例１の二次空気供給装置が適用されたエンジンの概略図である。
【図５】本発明の実施例２に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】図６のVIII−VIII断面図である。
【図９】本発明の実施例４に係る二次空気供給装置を表す排気ポートの断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  エンジン
１３  シリンダヘッド
１６  燃焼室
１８  排気ポート
２０、５２  ステムガイド
２２、５１  排気バルブ
３１，４１  エア導入リング
３２，４２，５５  二次空気噴射孔(二次空気噴射手段)
３３  空気供給通路(空気供給手段)
３４  開閉バルブ
３５  電動エアポンプ
４２ａ  ガイド面
５３  空気供給孔
５４  連通孔
５６  連結空間部
６１  電子制御ユニット，ＥＣＵ
６２  電磁バルブ（開閉バルブ）
【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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【図９】
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