(57)【要約】【課題】  簡単な構成で制御弁近傍での凝縮水の生成を抑制する二次空気供給システムを提供する。【解決手段】  供給管１０は、排気管３と接続し、排気通路４と連通する供給通路１１を内部に有する。ポンプ２０は、供給管１０の排気管３とは反対側に設けられ、供給通路１１を経由して排気通路４に空気を供給する。制御弁装置３０は、排気管３とポンプ２０との間に設けられ、供給通路１１を遮断または開放する。逆止弁４０は、排気管３と制御弁装置３０との間に設けられ、供給通路１１を遮断または開放し、排気通路４から制御弁装置３０側への排気の流れを遮断する。また、逆止弁４０は、排気管３と制御弁装置３０との間の供給通路１１のうち、制御弁装置３０よりも排気管３側に設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管の排気通路に空気を供給する二次空気供給システムであって、
前記排気管と接続し、前記排気通路と連通する供給通路を内部に有する供給管と、
前記供給管に設けられ、前記供給通路を経由して前記排気通路に空気を供給するポンプと、
前記排気管と前記ポンプとの間に設けられ、前記供給通路を遮断または開放する制御弁と、
前記排気管と前記制御弁との間に設けられ、前記供給通路を遮断または開放し、前記排気通路から前記制御弁側への排気の流れを遮断可能な排気遮断弁と、を備え、
前記排気遮断弁は、前記排気管と前記制御弁との間の前記供給通路のうち、前記制御弁よりも前記排気管側に設けられていることを特徴とする二次空気供給システム。
【請求項２】
前記排気遮断弁は、前記排気管と前記供給管との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給システム。
【請求項３】
前記排気遮断弁は、前記排気管に対し鉛直方向の上側に設けられていることを特徴とする請求項1または２に記載の二次空気供給システム。
【請求項４】
前記排気遮断弁の近傍に設けられ、前記排気通路側から前記制御弁側への排気の漏れ、または、前記制御弁側から前記排気通路側への空気の漏れを検出する漏れ検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次空気供給システム。
【請求項５】
前記排気遮断弁は、前記制御弁側から前記排気通路側への空気の流れを許容し、前記排気通路側から前記制御弁側への排気の流れを遮断する逆止弁であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に空気を供給する二次空気供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に空気を供給することで、触媒を活性化させる二次空気供給システムが知られている。例えば特許文献１に開示された二次空気供給システムは、薄板からなる逆止弁が備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４０２１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、特許文献１に記載の二次空気供給システムでは、逆止弁が制御弁の近傍に設けられている。このため、内燃機関停止後、供給通路の逆止弁まで到達した排気が冷却されることにより、逆止弁の近傍に凝縮水が生成し易い。この凝縮水は周囲の温度が氷点下になることにより凍結する。ここで、凝縮水が制御弁に付着した場合、凝縮水が凍結することで、内燃機関の再始動時の制御弁の作動が妨げられるおそれがある。
【０００５】
また、特許文献２に記載の二次空気供給システムも同様の問題を有する。
この問題を解決するためには、制御弁の開弁力を高めるために制御弁の作動を駆動する駆動部を大型化にするか、制御弁の弁座に氷結防止のための高価な表面処理が必要となる。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で制御弁近傍での凝縮水の生成を抑制する二次空気供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明によると、二次空気供給システムは、供給管、ポンプ、制御弁、および排気遮断弁を備え、内燃機関の排気管の排気通路に空気を供給する。供給管は、排気管と接続し、排気通路と連通する供給通路を内部に有する。ポンプは、供給管に設けられ、供給通路を経由して排気通路に空気を供給する。制御弁は、排気管とポンプとの間に設けられ、供給通路を遮断または開放する。排気遮断弁は、排気管と制御弁との間に設けられ、供給通路を遮断または開放し、排気通路から制御弁側への排気の流れを遮断可能である。また、排気遮断弁は、排気管と制御弁との間の供給通路のうち、制御弁よりも排気管側に設けられている。
【０００８】
本発明では、排気遮断弁は制御弁よりも排気管側に設けられている。これにより、排気が制御弁の近傍に到達すること抑制することができる。このため、制御弁の近傍に凝縮水が生成することを抑制することができ、凝縮水が制御弁に付着し、かつ凍結することを抑制することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によると、排気遮断弁は、排気管と供給管との間に設けられている。すなわち、排気遮断弁は、排気管の近傍に設けられている。
本発明では、排気遮断弁が排気管の近傍に設けられていることで、凝縮水の生成をさらに抑制することができる。
また、排気管と供給管との間に排気遮断弁を設けることで、通常運転時に排気が供給通路に流れ込むことを抑制することができる。供給通路への排気の流れが遮断されることで、供給管を形成する材料の耐熱性を低減することができ、供給管の製造コストを低減することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、排気遮断弁は、排気管に対し鉛直方向の上側に設けられている。
これにより、排気遮断弁が排気通路の鉛直方向の上側に位置するため、排気中のデポジット等の異物が排気遮断弁に付着し堆積することを抑制することができる。よって、堆積した異物により排気遮断弁の作動が妨げられることを抑制することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明によると、排気遮断弁の近傍に設けられ、排気通路側から制御弁側への排気の漏れ、または、制御弁側から排気通路側への空気の漏れを検出する漏れ検出手段をさらに備える。これにより、排気遮断弁の気密性に関する異常を検出することができる。
【００１２】
請求項５に係る発明によると、排気遮断弁は、制御弁側から排気通路側への空気の流れを許容し、排気通路側から制御弁側への排気の流れを遮断する逆止弁である。
本発明では、逆止弁により排気遮断弁を具現化することで、排気遮断弁の構成を簡単にすることができる。また、逆止弁は、作動時に電力等のエネルギーの消費を必要としないため、システム全体の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の二次空気供給システムの模式図。
【図２】本発明の一実施形態の二次空気供給システムの制御弁を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態の二次空気供給システムの逆止弁を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、二次空気供給システム１は、内燃機関（以下、「エンジン」という。）２の排気管３に接続するよう設けられている。二次空気供給システム１は、車両のエンジン２からの排気が流れる排気通路４に、酸素含有気体としての空気を供給することで、エンジン始動直後の排気中の未燃成分を燃焼させて排気の温度を上昇させ、触媒コンバータ５内の排気浄化のための触媒を素早く加熱して活性化させるのに用いられる。
【００１５】
二次空気供給システム１は、供給管１０、ポンプ２０、制御弁装置３０、排気遮断弁としての逆止弁４０、および検出手段としての流量検出装置６０を備える。
供給管１０は、一端部が排気管３の鉛直方向上側に位置するよう設けられている。供給管１０の他端部は大気に開口されている。供給管１０は内側に、排気通路４と大気とを連通する供給通路１１を有している。
【００１６】
ポンプ２０は、供給管１０に設けられている。ポンプ２０は、電子制御装置（以下、「電子制御装置」を「ＥＣＵ」という）５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、演算手段としてのＣＰＵ、ならびに、記憶手段としてのＲＡＭおよびＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータ等から構成されている。ポンプ２０は、ＥＣＵ５０により駆動され、供給通路１１を経由して排気通路４に大気（空気）を供給する。
【００１７】
制御弁装置３０は、供給管１０のポンプ２０と排気管３との間に設けられている。図２に示すように、ハウジング３１、弁部材３２、可動コア３３および電磁駆動部３４等を有する。
【００１８】
ハウジング３１は、第１ハウジング３１１、および第２ハウジング３１２等を有している。第１ハウジング３１１、および第２ハウジング３１２は、例えば金属により形成されている。第１ハウジング３１１は、内部空間と外部空間とを接続する開口３１４、３１５、３１６を有している。第２ハウジング３１２は、内部空間と外部空間とを接続する開口３１７、３１８を有している。第２ハウジング３１２は、開口３１８の外周縁部が第１ハウジング３１１の開口３１６の外周部に当接するようにして、第１ハウジング３１１に接合されている。
【００１９】
第１ハウジング３１１の開口３１５の内側には、後述する電磁駆動部３４が挿入されている。開口３１４は供給通路１１のポンプ２０側に接続され、開口３１７は供給通路１１の排気通路４側に接続される。これにより、ポンプ２０から吐出された空気は、ハウジング３１の内部空間を経由して排気通路４に供給される。すなわち、ポンプ２０から吐出された空気は、第１ハウジング３１１の開口３１４、開口３１６、第２ハウジング３１２の開口３１８、板部材４１の穴４１１、開口３１７を経由して排気通路４に供給される。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態では、第１ハウジング３１１の開口３１６の外周縁部の第２ハウジング３１２側に、弁座部３１３が形成されている。
弁部材３２は、軸部３２１と弁部３２２とからなる。軸部３２１は金属により棒状に形成されている。弁部３２２は金属により円板状に形成され、軸部３２１の一方の端部と一体に設けられている。弁部３２２は、軸部３２１が開口３１６に挿通された状態で、弁座部３１３に当接可能である。
【００２１】
弁部材３２は、弁部３２２が弁座部３１３から離間し開弁することで、ポンプ２０側から排気通路４側への空気の流れを許容する。一方、弁部材３２は、弁部３２２が弁座部３１３に当接し閉弁することで、ポンプ２０側から排気通路４側への空気の流れを遮断する。
可動コア３３は、磁性材料により略円筒状に形成され、弁部材３２の軸部３２１の弁部３２２とは反対側の端部に設けられている。
【００２２】
電磁駆動部３４は、固定コア３４１、コイル３４２およびヨーク３４３等を有している。固定コア３４１は、磁性材料により略円筒状に形成され、第１ハウジング３１１の開口３１５の内側に固定されている。固定コア３４１は、内側に可動コア３３を軸方向へ往復移動可能に収容している。これにより、弁部材３２は、可動コア３３とともに軸方向へ往復移動可能である。可動コア３３の弁部３２２側には、付勢部材３４４が設けられている。付勢部材３４４は、可動コア３３を弁部材３２の閉弁方向に付勢している。
【００２３】
コイル３４２は、略円筒状に形成され、固定コア３４１の径外側に設けられている。ヨーク３４３は、磁性材料により略円筒状に形成され、固定コア３４１およびコイル３４２の径外側に設けられている。ヨーク３４３は、コイル３４２を覆うようにして設けられ、両端部が固定コア３４１に当接している。
【００２４】
コイル３４２には、ＥＣＵ５０に接続され、ＥＣＵ５０の指令により電力が供給される。コイル３４２に接続するターミナル３４５を経由してコイル３４２に電力が供給されると、コイル３４２に磁束が生じ、可動コア３３、固定コア３４１およびヨーク３４３に磁気回路が形成されることで磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア３３は、付勢部材３４４の付勢力に抗して弁部材３２の開弁方向に吸引される。可動コア３３が弁部材３２の開弁方向に吸引されて移動すると、弁部材３２の弁部３２２が弁座部３１３から離間し開弁する。弁部材３２が開弁しているとき、コイル３４２への電力の供給が停止されると上記磁気吸引力が消滅し、可動コア３３は、付勢部材３４４の付勢力により弁部材３２の閉弁方向に移動する。これにより、弁部材３２の弁部３２２が弁座部３１３に当接し閉弁する。このように、ＥＣＵ５０は、コイル３４２に供給する電力を調節することにより、弁部材３２の開弁および閉弁に関する作動を制御可能である。
【００２５】
このように、電磁駆動部３４は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コア３３とともに弁部材３２を開弁方向に吸引する。ここで、弁部材３２、可動コア３３、電磁駆動部３４、および弁座部３１３は、特許請求の範囲における「制御弁」を構成する。
【００２６】
逆止弁４０は、図３に示すように、排気管３と供給管１０との間に設けられ、板部材４１、リード板４２、および規制部材４３を有する。
板部材４１は、供給管１０の排気管３側の開口を塞ぐようにして設けられている。これにより、板部材４１は、供給管１０と排気管３との間に挟み込まれた状態となる。板部材４１の中央には穴４１１が形成されている。
【００２７】
板部材４１の排気通路４側の面の穴４１１の外周には、環状のシール部４４が設けられている。シール部４４は、例えばゴムにより形成されている。
【００２８】
リード板４２は、例えばステンレス等の金属薄板により形成されている。そのため、リード板４２は、一方の面側から圧力を加えると他方の面側へ変形可能である。リード板４２は、シール部４４に当接可能に設けられている。本実施形態では、リード板４２には、フッ素樹脂によるコーティングが施されている。
【００２９】
規制部材４３は、例えばステンレス等の金属板を折り曲げ加工することにより形成されている。規制部材４３は、リード板４２より板厚が大きく設定されている。規制部材４３は、リード板４２の排気通路４側に設けられている。規制部材４３は、固定部４３１、中間部４３２および延伸部４３３を有している。
【００３０】
固定部４３１は、板部材４１との間にリード板４２の外縁部４２１を挟み込むようにして、ねじ７により板部材４１に固定されている。これにより、リード板４２の外縁部４２１は、固定部４３１によって板部材４１に固定されている。中間部４３２は、固定部４３１からリード板４２とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成されている。延伸部４３３は、中間部４３２の固定部４３１とは反対側の端部からリード板４２に対し略平行となるように延伸するよう形成されている。延伸部４３３には、穴４３４が形成されている。
【００３１】
リード板４２は、供給通路１１内の空気の圧力が排気通路４内の排気の圧力より大きくなると、外縁部４２１とは反対側が湾曲するよう変形しシール部４４から離間する。このとき、供給通路１１から排気通路４への空気の流れが許容される。なお、本実施形態では、リード板４２にフッ素樹脂によるコーティングが施されているため、リード板４２とシール部４４との貼り付きが抑制されている。
【００３２】
一方、リード板４２は、排気通路４内の排気の圧力が供給通路１１内の空気の圧力より大きくなると、外縁部４２１とは反対側がシール部４４に当接する。このとき、排気通路４から供給通路１１への排気の流れが遮断される。
【００３３】
このように、リード板４２は、供給通路１１内の空気と排気通路４内の排気との圧力差により湾曲するよう変形し、外縁部４２１とは反対側がシール部４４から離間し開弁することで、供給通路１１から排気通路４への空気の流れを許容する。一方、リード板４２は、外縁部４２１とは反対側がシール部４４に当接し閉弁することで、排気通路４から供給通路１１への排気の流れを遮断する。
規制部材４３は、リード板４２の開弁時、延伸部４３３がリード板４２に当接することでリード板４２の過度の変形を規制する。
【００３４】
流量検出装置６０は、ＥＣＵ５０に電気的に接続され、供給管１０において、逆止弁４０の近傍の制御弁装置３０側に設けられている。流量検出装置６０は、供給通路１１内において、逆止弁４０の近傍の流体の流量を検出し、ＥＣＵ５０に検出結果を送信する。ＥＣＵ５０は、流量検出装置６０の信号に基づいて、逆止弁４０の閉弁時において、排気通路４から制御弁装置３０側への排気の漏れ、または、制御弁装置３０側から排気通路４側への空気の漏れを検出し、逆止弁４０の閉弁状態の気密性を判断する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、逆止弁４０は、制御弁装置３０と排気管３との間の供給通路１１のうち、排気管３側に設けられている。これにより、排気が制御弁装置３０の近傍に到達すること抑制することができる。このため、制御弁装置３０の近傍に凝縮水が生成することを抑制することができ、凝縮水が制御弁装置３０に付着し、かつ凍結することを抑制することができる。
【００３６】
また、構成が簡単な逆止弁４０を用いることにより、逆止弁４０の作動時に電力等のエネルギーの消費を必要としないため、システム全体の消費電力を低減することができる。
【００３７】
本実施形態では、逆止弁４０は、供給管１０と排気管３との間に設けられているため、通常運転時に排気が供給通路１１に流れ込むことを抑制することができる。これにより、供給通路１１への排気の流れが遮断されることで、供給管１０を形成する材料の耐熱性を低減することができ、供給管１０の製造コストを低減することができる。
また、排気遮断弁が排気管の近傍に設けられていることで、凝縮水の生成をさらに抑制することができる。  
【００３８】
本実施形態では、逆止弁４０は、排気管３に対し鉛直方向の上側に設けられている。これにより、排気中のデポジット等の異物が逆止弁４０に付着し体積することを抑制することができる。よって、堆積した異物により逆止弁４０の作動が妨げられることを抑制することができる。
【００３９】
本実施形態では、逆止弁４０の近傍に流量検出装置６０が設けられている。これにより、逆止弁４０の気密性に関する異常を検出することができる。
【００４０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、二次空気供給システムは大気（空気）を供給する。これに対し、他の実施形態では、二次空気供給システムは、助燃可能な気体であればどのような気体を供給しても構わない。
【００４１】
上記実施形態では、排気遮断弁は排気管と供給管との間に設けられている。これに対し、他の実施形態では、供給管において制御弁より排気管側に近い位置であれば排気遮断弁を何処に設けても良い。
【００４２】
上記実施形態では、排気遮断弁は、排気管に対し鉛直方向の上側に設けられている。これに対し、他の実施形態では、排気管に対し鉛直方向の上側に限らず、排気遮断弁を排気管の何処に設けても良い。
【００４３】
上記実施形態では、漏れ検出手段として流量検出装置を用いる例を示した。これに対し他の実施形態では、漏れ検出手段として圧力検出手段を用い、供給通路内の圧力と排気通路内の圧力との差圧を検出することにより漏れを検出することとしても良い。また、他の実施形態では、漏れ検出手段を備えなくても良い。
【００４４】
上記実施形態では、排気遮断弁として逆止弁を用いる例を示した。これに対し、他の実施形態では、排気遮断弁として切換弁、ニードル弁、またはバタフライ弁等を用いることとしても良い。
【００４５】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ・・・二次空気供給システム、
２  ・・・内燃機関（エンジン）、
３  ・・・排気管、
４  ・・・排気通路、
１０・・・供給管、
１１・・・供給通路、
２０・・・ポンプ、
３０・・・制御弁装置、
４０・・・逆止弁（排気遮断弁）、
６０・・・流量検出装置（漏れ検出手段）。
【図１】
2013104374.tif 000003
【図２】
2013104374.tif 000004
【図３】
2013104374.tif 000005