(57)【要約】【課題】  二次空気導入通路に作用する排気の熱伝達を抑制する。【解決手段】  排気ポート２に接続され、排気ポート２内に二次空気を供給する二次空気供給通路５と、二次空気供給通路５内に介装され、二次空気供給通路５内の二次空気の流れを制御する逆止弁６と、を有する内燃機関の二次空気供給装置４において、二次空気供給通路５には、排気ポート２に接続される一端部５ａから逆止弁６が介装された位置までの間に、排気脈動を減衰させて排気脈動による制御弁への熱伝達を抑制する拡張通路部９が設けられている。【選択図】図１
2007247529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に接続され、排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給通路と、二次空気供給通路内に介装され、二次空気供給通路内の二次空気の流れを制御する制御弁と、を有する内燃機関の二次空気供給装置において、
二次空気供給通路には、排気通路に接続される一端部から制御弁が介装された位置までの間に、排気脈動を減衰させて排気脈動による制御弁への熱伝達を抑制する熱伝達抑制手段が設けられてい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】
二次空気供給通路は、一般通路部と一般通路部よりも通路断面積が大きい拡張通路部と、を有し、拡張通路部により熱伝達抑制手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項３】
拡張通路部の通路断面積は、一般通路部の通路断面積に対して５倍以上の大きさになるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項４】
拡張通路部は、円筒形状を呈し、拡張通路部の軸方向に沿った長さをＬ１とし、拡張通路部の円形通路断面の直径をＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２が１〜１／４の範囲内となるよう形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の二次空気供給装置。
【請求項５】
熱伝達抑制手段は、排気脈動の減衰特性のピーク周波数が、排気温度が高くなる高回転時に対応するよう設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに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、内燃機関の二次空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気マニホールドの複数のブランチ部の内部に、二次空気導入通路を介して二次空気が導入された構造が開示されてる。
【特許文献１】特開平１０−２６０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、二次空気を排気通路に導入することにより排気性能の改善を図る場合には、排気性能の改善を図ろうとする程、二次空気の要求供給量も大きくなる傾向があり、二次空気導入通路の通路断面積を大きくする必要がある。
【０００４】
しかしながら、二次空気導入通路の通路断面積を単に大きくすると、二次空気導入通路内で、排気脈動の振幅が大きくなり、その結果、制御弁により二次空気導入通路内に二次空気の流れが無いような場合であっても、排気の熱の伝達が促進される。そのため、二次空気導入通路に設けられた制御弁等の各種部品が高温状態になり、これら各種部品の機能信頼性に悪影響を及ぼす虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は、排気通路に接続され、排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給通路と、二次空気供給通路内に介装され、二次空気供給通路内の二次空気の流れを制御する制御弁と、を有する内燃機関の二次空気供給装置において、二次空気供給通路には、排気通路に接続される一端部から制御弁が介装された位置までの間に、排気脈動を減衰させて排気脈動による制御弁への熱伝達を抑制する熱伝達抑制手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、二次空気供給通路の上流側への排気の熱の伝達を抑制することができるので、制御弁や二次空気供給通路の上流側の許容耐熱温度を低く設定することができ、製造コストを安価にすることができる。また、排気通路から制御弁までの通路長さを短くすることが可能となりレイアウトの自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明に係る内燃機関の二次空気供給装置の概略構成を示す説明図、図２は、本発明に係る内燃機関の二次空気供給装置が適用されたシリンダヘッドの要部断面図である。
【０００９】
図１及び図２に示すように、シリンダヘッド１に形成された各気筒の排気ポート２には、二次空気噴射孔３を介して二次空気供給装置４の構成要素の一つである二次空気供給通路５がそれぞれ接続されている。
【００１０】
二次空気供給通路５は、各気筒の排気ポート２に接続される一端部５ａが、シリンダヘッド１に機械加工もしくはシリンダヘッド１の鋳造時に同時に形成されている。つまり、二次空気噴射孔３は、二次空気供給通路５の一端部５ａと排気ポート２を連通するよう形成されている。尚、図１における１１は排気弁である。
【００１１】
二次空気供給通路５の二次空気上流側は、シリンダヘッド１とは別体の管路部材等によって構成されていると共に、二次空気供給通路５内の二次空気の流れを制御する制御弁としての逆止弁６が介装されている。この逆止弁６は、２次空気供給通路５から排気ポート２へ向かう流れのみを許容するものである。
【００１２】
そして、逆止弁６の二次空気上流側には、通路開閉弁１０と二次空気を強制的に排気ポート２に圧送する二次空気ポンプ７が配置されている。
【００１３】
通路開閉弁１０は、二次空気ポンプ７の二次空気下流側に位置し、二次空気ポンプ７が作動して空気を供給するときのみ開弁し、排気ポート２内圧が負圧のときに二次ポンプ７内部を通過して大気から空気を吸入することのないよう二次空気ポンプ７の非作動時は閉弁している。
【００１４】
尚、逆止弁６、通路開閉弁１０及び二次空気ポンプ７も二次空気供給装置４の構成要素の一つである。
【００１５】
二次空気供給通路５は、通路断面積が略一定の一般通路部８と、一般通路部８よりも通路断面積が大きい熱伝達抑制手段としての拡張通路部９と、を有している。上記一端部５ａを含む一般通路部８は、断面円形で通路断面積が通路長手方向で略一定となるよう形成されている。
【００１６】
拡張通路部９は、円筒形状を呈して逆止弁６と二次空気供給通路５の一端部５ａとの間に位置するよう形成されている。
【００１７】
この拡張通路部９は、一般通路部８に対して、急激に通路断面積を変化させることで、排気ポート２からの排気脈動を減衰させて排気脈動による逆止弁６及び二次空気ポンプ７等の拡張通路部９よりも二次空気上流側に位置する部材への熱伝達を抑制するために設けられたものである。
【００１８】
また、図３に示すように、一般通路部８の通路断面積をＳ１、拡張通路部９の通路断面積をＳ２とすると、Ｓ２／Ｓ１が５以上、より詳しくはＳ２／Ｓ１が５〜１０以上の値となるように、拡張通路部９が形成されている。
【００１９】
さらに、拡張通路部９の軸方向に沿った長さをＬ１とし、拡張通路部９の円形断面の直径をＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２が１〜０．２５の範囲内となるように、拡張通路部９が形成されている。
【００２０】
このように構成された二次空気供給装置４においては、拡張通路部９において二次空気供給通路５の通路断面積が拡大しているので、二次空気を供給する際に圧力損失を減らして、二次空気の供給量を相対的に増やすことができ、排気性能の改善や、二次空気ポンプ７の小型化によるレイアウト自由度の向上及びコスト低減を実現することができる。
【００２１】
また、拡張通路部９により、二次空気供給通路５の上流側への排気の熱の伝達を抑制することができるので、逆止弁６や二次空気供給通路５の上流側に位置する部材の許容耐熱温度を相対的に低く設定することが可能となり、製造コストを安価にすることができる。また、排気ポート２から逆止弁６までの通路長さを短くすることが可能となり、更なるレイアウト自由度の向上を図ることができる。
【００２２】
また、一般通路部８の通路断面積をＳ１、拡張通路部９の通路断面積をＳ２としたときに、面積比であるＳ２／Ｓ１が５以上となるように拡張通路部９が形成されているので、効果的に排気脈動を減衰させることができ、拡張通路部９の二次空気上流側に位置する逆止弁６や二次空気ポンプ７等を排気の熱から保護することができる。
【００２３】
そして、拡張通路部９の軸方向に沿った長さをＬ１とし、拡張通路部９の円形断面の直径をＬ２としたときに、Ｌ１／Ｌ２が１〜０．２５の範囲内となるように拡張通路部９が形成されているので、幅広い回転数領域の排気脈動を減衰可能となり、様々な回転数で使用されるエンジンに対して適用可能となる。
【００２４】
拡張通路部９で排気脈動を減衰させる際には、上述のＳ２／Ｓ１の値、Ｌ１／Ｌ２の値をチューニングし、減衰特性のピーク周波数が、排気温度が高くなる高回転時に対応するよう設定すると、高回転域のおける二次空気供給通路５上流側への熱伝達を効果的に回避することができる。例えば、上述した実施形態のように、二次空気供給通路５が四つの気筒の各排気ポートに接続され、排気温度が６０００ｒｐｍで最高温度となるような４ストロークエンジンの場合、次式（１）のように、減衰特性のピーク周波数が２００Ｈｚとなるように設定する。
[数１]
６０００×４／２／６０＝２００
尚、上述した実施形態における二次空気供給装置４は、二次空気ポンプ７により排気ポート２に二次空気を圧送可能ないわゆる強制供給方式の二次空気供給装置であるが、上述した実施形態のおいて逆止弁６の上流側が大気開放されたいわゆる自然吸入方式の二次空気供給装置とすることも可能である。二次空気供給装置を上述の自然吸入方式にした場合には、逆止弁６は、排気ポート２内が負圧の場合のみ開いて空気を吸入することになる。
【００２５】
また、二次空気供給通路５はシリンダヘッド１内の排気ポート２に接続されるものに限定されるものではなく、二次空気供給通路５は、排気通路に介装される排気浄化用の触媒の排気上流側で排気通路に対して接続されていればよい。
【００２６】
そして、二次空気供給通路５の一端部５ａはシリンダヘッド１内に形成されたものに限定されるものではなく、例えば、二次空気供給通路５の一端部５ａを金属性のパイプで構成し、この金属パイプを排気マニホールドに隣接して配置し、排気マニホールドの各分岐管と上記金属パイプとを接続するよう構成することも可能である。
【００２７】
また、二次空気供給通路５に配置される制御弁は逆止弁６に限定されるものではなく、少なくとも２次空気供給通路５から排気ポート２へ向かう流れのみを許容するように制御される電磁弁を用いることも可能である。
【００２８】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００２９】
（１）  排気通路に接続され、排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給通路と、二次空気供給通路内に介装され、二次空気供給通路内の二次空気の流れを制御する制御弁と、を有する内燃機関の二次空気供給装置において、二次空気供給通路には、排気通路に接続される一端部から制御弁が介装された位置までの間に、排気脈動を減衰させて排気脈動による制御弁への熱伝達を抑制する熱伝達抑制手段が設けられている。これによって、二次空気供給通路の上流側への排気の熱の伝達を抑制することができるので、制御弁や二次空気供給通路の上流側の許容耐熱温度を低く設定することができ、製造コストを安価にすることができる。また、排気通路から制御弁までの通路長さを短くすることが可能となりレイアウトの自由度が向上する。
【００３０】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の二次空気供給装置において、二次空気供給通路は、一般通路部と一般通路部よりも通路断面積が大きい拡張通路部と、を有し、拡張通路部により熱伝達抑制手段が構成されている。このように、拡張通路部を設けることで、二次空気の圧力損失を減らし、排気通路に供給される二次空気量を増やせるため、排気性能の改善することができる。
【００３１】
（３）  上記（２）に記載の内燃機関の二次空気供給装置において、拡張通路部の通路断面積は、一般通路部の通路断面積に対して５倍以上の大きさになるよう設定されている。これによって、効果的に排気脈動を減衰させることができる。
【００３２】
（４）  上記（２）または（３）に記載の内燃機関の二次空気供給装置において、拡張通路部は、円筒形状を呈し、拡張通路部の軸方向に沿った長さをＬ１とし、拡張通路部の円形通路断面の直径をＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２が１〜１／４の範囲内となるよう形成されている。これによって、幅広い回転数領域の排気脈動を減衰可能となり、様々な回転数で使用されるエンジンに対して適用可能となる。
【００３３】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の二次空気供給装置において、熱伝達抑制手段は、排気脈動の減衰特性のピーク周波数が、排気温度が高くなる高回転時に対応するよう設定されている。これによって、高回転域のおける二次空気供給通路上流側への熱伝達を効果的に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る内燃機関の二次空気供給装置の概略構成を示す説明図。
【図２】本発明に係る内燃機関の二次空気供給装置が適用されたシリンダヘッドの要部断面図。
【図３】（ａ）は本発明に係る内燃機関の二次空気供給装置の拡張通路部と一般通路部とを模式的に示した説明図、（ｂ）は拡張通路部の断面に相当する説明図であって図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った位置の断面に相当する説明図。
【符号の説明】
【００３５】
４…二次空気供給装置
５…二次空気供給通路
６…逆止弁
８…一般通路部
９…拡張通路部
【図１】
2007247529.tif 000003
【図２】
2007247529.tif 000004
【図３】
2007247529.tif 000005