JP2005163731A - 内燃機関の２次空気供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気通路への２次空気の供給量をより正確に制御することが可能となる内燃機関の２次空気供給装置を提供する。
【解決手段】 ２次空気供給部からの空気を、２次空気供給通路３を介して排気通路に２次空気として供給する内燃機関の２次空気供給装置であって、２次空気供給通路３に、２次空気の流量を制御するための２次空気流量制御部７を設けてなり、２次空気流量制御部７は、２次空気供給通路３を開閉するための弁体１５と弁体１５の開閉操作を行う弁操作機構１６とを有して構成され、弁操作機構１６は、ステッパモータ２２と、ステッパモータ２２のロータ２８に螺合し、回転規制部材３３により回転が規制されて前記ロータ２８の回転によりロータ２８の回転軸方向に移動して弁体１５の開閉操作を行う出力軸と、を有して構成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関の２次空気供給装置に関する。

内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる有害なＨＣやＣＯを低減させるための装置として、内燃機関の２次空気供給装置が知られている。かかる内燃機関の２次空気供給装置は、内燃機関から触媒入口までの間の排気通路に２次空気を供給することにより、排気通路に排出されたＨＣとＣＯの酸化反応を促進させて排気ガスを浄化することにより、大気中に排出されるＨＣやＣＯを低減させるようになっている。なお、２次空気の供給は、ＨＣ、ＣＯが増加しやすい運転条件（具体的には内燃機関の冷間始動時など）において行われている。

従来の内燃機関の２次空気供給装置としては、一定量の２次空気を供給するものがある。しかしながら、２次空気の供給量が多すぎても、供給される２次空気の温度が低いことから、触媒入口の排気温度が低下してしまうため、浄化率の低下を招いてしまう。したがって、排気ガスの浄化率を高めるためには、排気通路への２次空気の供給量の最適制御が重要となる。そこで、排気通路への２次空気供給量の最適制御を目的とした内燃機関の２次空気供給装置として、２次空気の供給源である電動エアポンプからの２次空気の吐出流量を制御することにより２次空気の供給量を制御する内燃機関の２次空気供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２４００３１

上記特許文献１に記載の内燃機関の２次空気供給装置では、２次空気の供給源である電動エアポンプに印可する電圧を制御することによって空気吐出流量を制御している。しかしながら、周囲の温度などの影響により、一定電圧を加えても一定の空気吐出流量とはならないということが懸念される。したがって、電動エアポンプからの２次空気の吐出流量を制御することにより排気通路への２次空気の供給量を制御する場合には、制御流量の精度が悪い。

本発明の目的は、排気通路への２次空気の供給量をより正確に制御することが可能となる内燃機関の２次空気供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、２次空気供給部からの空気を、２次空気供給通路を介して排気通路に２次空気として供給する内燃機関の２次空気供給装置であって、前記２次空気供給通路に、２次空気の流量を制御するための２次空気流量制御部を設けてなり、該２次空気流量制御部は、前記２次空気供給通路を開閉するための弁体と該弁体の開閉操作を行う弁操作機構とを有して構成され、該弁操作機構は、ステッパモータと、該ステッパモータのロータに螺合し、回転規制部材により回転が規制されて前記ロータの回転により前記ロータの回転軸方向に移動して前記弁体の開閉操作を行う出力軸と、を有して構成されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記ステッパモータへの励磁方式を、前記弁操作機構による前記弁体の開閉操作時には２相励磁とし、前記弁体の開閉操作時以外は１相励磁とすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の前記２次空気供給部を、ターボ式エアポンプで構成したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の前記弁操作機構は、前記弁体が前記２次空気供給通路を開いている状態において前記排気通路の圧力が上昇したとき、前記弁体を操作して前記２次空気供給通路を閉じることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１，２，３又は４に記載の前記弁操作機構は、前記弁体によって前記２次空気供給通路を閉じた状態で前記２次空気供給部から空気を供給して該２次空気供給部から前記弁体までの間の前記２次空気供給通路内の圧力を高めた状態で前記弁体を操作して前記２次空気供給通路を開くことを特徴とする。

上記請求項１に記載の発明によれば、前記ステッパモータにパルス信号が入力されると、入力されたパルス信号に応じてロータが回転する。そして、ロータの回転により、出力軸が、ロータの回転軸方向に移動して弁体の開閉操作を行う。ステッパモータは、１パルスあたりのロータの回転角が決まっており、その回転角は、周囲の温度等の要因によって影響を受けることはない。弁体が所望の開度となるようにステッパモータにパルス信号を入力してロータを回転させることにより、弁体を確実に所望の開度で開くことができる。これにより、２次空気の流量即ち排気通路への２次空気の供給量を正確に制御することが可能になるので、触媒の転化効率が向上し、大気中に排出されるＨＣやＣＯを低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、より大きなトルクが必要となる前記弁体の開閉操作時には、ステッパモータへの励磁方式を大きなトルクを得ることができる２相励磁として、開閉操作を行う。その一方で、弁体の開閉操作時以外には、ステッパモータへの励磁方式を、消費電力の少ない１相励磁とすることにより、省電力化を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記ターボ式エアポンプは、ポンプ出口圧が高いほど、消費電力を低減することができるという特性を有している。したがって、ターボ式エアポンプを駆動して該ターボ式エアポンプから２次空気を吐出し、前記２次空気流量制御部によって２次空気の流量制御を行う際に、前記２次空気供給通路内の通気抵抗が高くなり、前記２次空気供給部を構成するターボ式エアポンプのポンプ出口圧が高くなると、ターボ式エアポンプの消費電力を低減することができる。

請求項４に記載の発明によれば、排気通路の圧力が上昇したときに、前記弁体を操作して２次空気供給通路を閉じることにより、排気が弁体よりも先の２次空気供給通路内を逆流することを防止することができる。これにより、従来は２次空気供給通路を開閉するための弁（流量制御は行われていない）の他に、排気通路の圧力上昇時における排気の逆流を防止するための逆流防止弁が、２次空気供給通路に設けられていたものの、この逆流防止弁が不要となる。したがって、弁の数が減るので、２次空気供給の際の２次空気供給通路内の圧力損失を低減することができることから、前記２次空気供給部からの空気の供給圧を低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、前記２次空気供給部から前記弁体までの間の前記２次空気供給通路内の圧力を高めた状態で前記弁体を開くので、必要な量の２次空気を速やかに排気通路に供給することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。

図１は本発明に係る内燃機関の２次空気供給装置の実施の形態の一例が適用されるシステムの全体図、図２はターボ式エアポンプのポンプ出口圧−電流特性を示す図、図３はボルテックス式エアポンプのポンプ出口圧−電流特性を示す図、図４は図１に示す内燃機関の２次空気供給装置を構成する２次空気流量制御部の断面図、図５は弁体の開度と２次空気の流量の関係を示す図である。

本例の内燃機関の２次空気供給装置は、内燃機関１の排気通路２に２次空気を供給するための２次空気供給通路３を有している。この２次空気供給通路３は、排気通路２のマニホールド部分の下流側に装着された排気浄化触媒４の上流側の部分に繋がっている。そして、２次空気供給通路３は、その上流端部にエアフィルタ５を有するとともに、２次空気供給通路３に２次空気を供給するための２次空気供給部を構成する電動エアポンプ６を有している。さらに、２次空気供給通路３には、電動エアポンプ６と排気通路２との間の部分に、電動エアポンプ６から供給された２次空気の排気通路２への流量を制御するための２次空気流量制御部７を有している。なお、符号８は、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）、９はＥＣＭ８からの信号によって電動エアポンプ６への電圧を印可するリレーである。前記ＥＣＭ８には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１０、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１１、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１２等の各種センサからの信号が入力されるようになっている。

前記電動エアポンプ６としては、例えばモータで駆動するターボ式エアポンプに代表される遠心式のエアポンプや、ボルテックス式エアポンプなどを挙げることができる。

ここで、ターボ式エアポンプ及びボルテックス式エアポンプのポンプ出口圧−電流特性について説明する。図２に示すように、ターボ式エアポンプは、ポンプ出口部の圧力が高くなるに従い、ターボ式エアポンプに流れる電流値が下がるという特性を有している。その一方、図３に示すように、ボルテックス式エアポンプは、ポンプ出口部の圧力が高くなるに従い、ボルテックス式エアポンプに流れる電流値が上がるという特性を有している。

このような特性から、電動エアポンプ６としてはターボ式エアポンプを用いることが望ましい。その理由は、電動エアポンプ６から２次空気を吐出して前記２次空気流量制御部７によって２次空気の流量制御を行う際に、２次空気供給通路３内の通気抵抗が高くなり、電動エアポンプ６のポンプ出口圧が高くなった場合に消費電力を低減することができるからである。

前記２次空気流量制御部７は、電動エアポンプ６が作動して排気通路２に２次空気を供給するときにのみ流路を開くようになっており、排気通路２に２次空気を供給しない場合にあっては、排気通路２が負圧の時に電動エアポンプ６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、流路を閉じるようになっている。また、この２次空気流量制御部７は、電動エアポンプ６を作動するとともに２次空気流量制御部７によって２次空気の流量を制御しているとき（流路を開いているとき）に走行モードになったときに、流路を閉じるようになっている。これにより、走行モードになって排気通路２の内圧が高くなり、電動エアポンプ６の最大突出圧を上回った場合に、排気通路２から２次空気供給通路３内を排気が逆流することを防止することができるようになっている。これらの２次空気流量制御部７の動作は、ＥＣＭ８からの信号によって行われるようになっている。

２次空気流量制御部７の具体的構成について、図４を参照して詳細に説明する。なお、図４において、符号１３は電動エアポンプ６側、符号１４は排気通路２側を示している。

２次空気流量制御部７は、２次空気供給通路３を開閉するための弁体１５と該弁体１５の開閉操作を行う弁操作機構１６とを有して構成されており、ＥＣＭ８からの信号により弁操作機構１６が動作して弁体１５の開閉操作が行われるようになっている。

前記弁体１５について詳しく説明すると、この弁体１５は、該弁体１５よりも電動エアポンプ６側の２次空気供給通路３に設けられたステンレス製のシート部材１７に当接して２次空気の流路となる２次空気供給通路３を閉じ、シート部材１７から離れて２次空気の流路となる２次空気供給通路３を開くようになっている。この弁体１５は、弁棒１８の先端部に該弁棒１８と一体に設けられている。

次に前記弁操作機構１６について詳しく説明する。この弁操作機構１６は、２次空気供給通路３を有する２次空気供給管１９の一部に形成された取り付け部２０に、ボディ２１を介して取り付けられたステッパモータ２２を有している。ステッパモータ２２の取り付け構造についてより具体的に説明すると、ステッパモータ２２のモータハウジング２３がボディ２１にねじ２４によって取り付けられ、さらにこのねじ２４によってボディ２１が２次空気供給管１９の前記取り付け部２０に取り付けられている。

前記ステッパモータ２２の構成について具体的に説明すると、ステッパモータ２２は、モータハウジング２３内に設けられたコイル２５ａ，２５ｂを備えており、このコイル２５ａ，２５ｂにはターミナル２６ａ，２６ｂから供給されるパルス信号が通電されるようになっている。また、モータハウジング２３内には、外周面に永久磁石２７を有するロータ２８が設けられており、このロータ２８は、モータハウジング２３内の軸受２９と前記ボディ２１に設けられた軸受３０とにより、モータハウジング２３内に回転自在に支持されている。そして、ロータ２８は、前記コイル２５ａ，２５ｂにパルス信号が通電されると、ステップ的に回転するようになっている。

ここで、ステッパモータ２２への励磁方式は、ロータ２８を回転させて後述のように弁体１５を開閉操作するときには、より大きなトルクが必要となることから、大きなトルクを得ることができる２相励磁とし、大きなトルクを必要としない弁体１５の開閉操作時以外の時（例えば、ロータ２８を固定して、弁体１５を一定の開度で固定するとき）には、消費電力の少ない１相励磁とする。このような励磁方式は、ステッパモータ２２を、定電圧駆動で駆動させる場合又は定電流駆動で駆動させる場合の何れの場合にも適用するものであり、また、前記ステッパモータ２２のコイル２５ａ又は２５ｂに対し、電流を流す方向が常に一方向であるユニポーラ駆動、又は電流を流す方向が双方向であるバイポーラ駆動の何れの場合にも適用されるものである。

前記ロータ２８には、その回転軸線と同軸のねじ孔３１が設けられており、このねじ孔３１には、アクチュエータロッド３２が、その一端側の部分に設けられた雄ねじ部３２ａにおいて螺合している。アクチュエータロッド３２の他端側の部分には、カット面３２ｂが形成されて断面が略Ｄ字形状となっている回転規制部３２ｃが形成されている。この回転規制部３２ｃは、ボディ２１に設けられたブッシュ（請求項にいう回転規制部材）３３の中空部３３ａ内を摺動自在となっている。この中空部３３ａは回転規制部３２ｃの断面形状とほぼ同形状（略Ｄ字形状）となっており、ロータ２８の回転に伴い、該ロータ２８のねじ孔３１に雄ねじ部３２ａが螺合するアクチュエータロッド３２が回転してしまうことが規制されるようになっている。このようにして回転規制部材３３によって回転が規制されたアクチュエータロッド３２は、ロータ２８の回転によって該ロータ２８の回転軸方向に移動するようになっている。アクチュエータロッド３２は、前記弁棒１８と一直線上に設けられており、ロータ２８の回転によって弁棒１８の方向に移動することにより、アクチュエータロッド３２の他端部によって弁棒１８が押圧されて該弁棒１８と一体に設けられた弁体１５がシート部材１７から離れて２次空気供給通路３を開くようになっており、また、ロータ２８が逆方向に回転してアクチュエータロッド３２が弁棒１８への押圧を開放する方向に移動することにより、後述するばねの付勢力によって弁棒１８がアクチュエータロッド３２に追随して閉弁方向に移動して弁体１５がシート部材１７に押しつけられ２次空気供給通路３が閉じられるようになっている。したがって、アクチュエータロッド３２と弁棒１８は、ロータ２８の回転によって弁体１５の開閉操作を行う出力軸を構成している。そして、アクチュエータロッド３２の移動量により、弁体１５とシート部材１７との隙間量が変化し、これによって電動エアポンプ側１３から排気通路側１４に流れる２次空気の流量を調整することができるようになっている。

２次空気供給通路３と取り付け部２０との境界部分には、前記２次空気供給通路３の一部を構成する弁支持部材３４が設けられている。この弁支持部材３４には、前記弁棒１８が摺動自在に貫通する貫通孔３５が形成されている。弁支持部材３４と前記ボディ２１との間には空間部３６が形成されており、この空間部３６には弁棒１８の先端部分が位置するとともに、前記アクチュエータロッド３２の他端側の先端部（回転規制部３２ｃの先端部）が位置している。なお、一直線上に設けられているアクチュエータロッド３２と弁棒１８は、この空間部３６において、アクチュエータロッド３２の他端側の先端部によって弁棒１８の先端部が押圧されるようになっている。

前記空間部３６に位置する弁棒１８の先端部分には、前記弁支持部材３４との間にばね３７が介装されたばね受け部材３８が取り付けられている。このばね受け部材３８は、その中央部分に設けられた嵌合孔３８ａに弁棒１８の先端部分を嵌合固定させることにより、弁棒１８に取り付けられている。

前記弁支持部材３４とばね受け部材３８との間に介装されたばね３７は圧縮ばねであり、弁棒１８をその先端方向に付勢するようになっている。これにより、弁棒１８及び該弁棒１８と一体の弁体１５が２次空気供給通路３内において支持され、且つ弁体１５がシート部材１７に押しつけられるようになっている。ばね３７のばね荷重は、２次空気供給通路３内の圧力が電動エアポンプ６の最大突出圧となったときに、その圧力によって弁体１５が開いてしまわないようなばね荷重となっている。

次にこのように構成された内燃機関の２次空気供給装置によって排気通路２に２次空気を供給するときの作用について説明する。

内燃機関の２次空気供給装置は、排気通路２への２次空気の供給が必要な運転条件、具体的には内燃機関の冷間始動時から一定時間の間において動作し２次空気を供給する。なお、２次空気の供給が必要ではない運転条件のときには、弁体１５はシート部材１７に押しつけられて２次空気供給通路３を閉じた状態にある。

排気通路２に２次空気として供給される空気は、ＥＣＭ８からの信号によってリレー９が電動エアポンプ６に電圧を印加し、これによって電動エアポンプ６が作動することにより２次空気供給通路３に供給される。電動エアポンプ６から吐出される空気の量については、特に制御が行われているわけではなく定量的に２次空気供給通路３に供給される。

電動エアポンプ６は、排気通路２への２次空気の供給が必要になる前に予め動作しておくことが好ましく、これにより、シート部材１７に押しつけられて２次空気供給通路３を閉じている弁体１５から電動エアポンプ６までの間の前記２次空気供給通路３内の圧力を高めておくことが好ましい。これにより、弁体１５を開くと、２次空気を速やかに排気通路２に供給することができる。

電動エアポンプ６から供給された２次空気は、ＥＣＭ８からの信号によって弁操作機構１６が弁体１５を操作してシート部材１７から弁体１５が離れ２次空気供給通路３を開くことにより、排気通路２に供給される。弁体１５の操作（開弁操作）は次のようにして行われる。すなわち、ターミナル２６ａ，２６ｂから供給されるパルス信号をコイル２５ａ，２５ｂに通電してロータ２８を回転させる。このとき、ステッパモータ２２への励磁方式は２相励磁とする。そして、ロータ２８はパルス信号に応じてステップ的に回転するとともに、かかるロータ２８の回転により、回転規制部材３３で回転が規制されたアクチュエータロッド３２がロータ２８の回転軸方向に移動する。このとき、ロータ２８は、該ロータ２８の回転によりアクチュエータロッド３２が弁棒１８を押圧する方向に移動するような方向に回転させる。これにより、アクチュエータロッド３２が、弁棒１８の先端部をばね３７の付勢力に抗して押圧し、弁棒１８の先端部に一体に設けられた弁体１５がシート部材１７から離れて２次空気供給通路３が開かれる。

２次空気供給通路３から排気通路２への２次空気の供給量の調整は次のようにして行う。

先ず、排気通路２に供給すべき２次空気の量を決定する。具体的には、回転速度センサ１０、エアフローメータ１１、冷却水温度センサ１２などからＥＣＭ８に入力された入力データを基にして、目標の２次空燃比（目標の２次空燃比は、触媒の添加効率を最大にする空燃比に設定されている）となるような２次空気量が計算される。そして、弁体１５の開度、すなわち、弁体１５とシート部材１７との間の隙間量と、その隙間を流れる２次空気の流量は、図５に示すように、比例関係にあることから、前記のようにして決定された２次空気量が排気通路２に供給されるよう弁体１５の開度を調節することにより排気通路２に供給される２次空気の流量制御を行う。

弁体１５の開度は、アクチュエータロッド３２のロータ回転軸方向への移動量を調節することにより調節する。アクチュエータロッド３２のロータ回転軸方向への移動量は、ロータ２８の回転量によって決まることから、ステッパモータ２２のコイル２５ａ，２５ｂには、アクチュエータロッド３２が所望の量だけ移動するようにロータ２８が回転するよう、ターミナル２６ａ，２６ｂからパルス信号が通電される。なお、弁体１５を一定の開度で固定させるべく、ロータ２８を固定する場合には、ステッパモータ２２への励磁方式を１相励磁とする。

なお、触媒の転化効率をより高めるために、次のような制御を行ってもよい。すなわち、排気通路２内の排気浄化触媒４の入口部分に空燃比センサ３９を設け、この空燃比センサ３９を用いて２次空燃比、すなわち排気通路２に２次空気がどの程度導入されているかを検出する。そして、このようにして検出された２次空燃比と前記目標の２次空燃比とを比較して偏差を求め、この偏差から目標の２次空燃比に要する２次空気補正量を算出した後、その量が排気通路２に供給されるよう前記２次空気流量制御部によって２次空気の流量制御を行う。これにより、目標の２次空燃比と誤差が生じていた場合であっても、必要な２次空気の供給量が補正されて目標の２次空燃比とすることができ、触媒の転化効率をより高めることができる。

排気通路２に２次空気を供給する必要がなくなったときには、弁操作機構１６により弁体１５を操作して弁体１５をシート部材１７に押しつけて２次空気供給通路３を閉じる。閉弁操作は、以下のようにして行われる。すなわち、弁体１５が開く方向とは逆方向にロータ２８が回転するようにターミナル２６ａ，２６ｂからパルス信号をコイル２５ａ，２５ｂに通電してロータ２８を回転させる。このとき、ステッパモータ２２への励磁方式は２相励磁とする。そして、かかるロータ２８の回転により、アクチュエータロッド３２は弁棒１８への押圧を解除する方向に移動し、これによってばね３７の付勢力により弁棒１８はアクチュエータロッド３２に追随して閉弁方向に移動して弁棒１８と一体の弁体１５がシート部材１７に押しつけられて２次空気供給通路３が閉じられる。

なお、弁体１５を開いている場合において走行モードに入ったとき、排気通路２内の圧力が高くなり、排気通路２から排気が２次空気供給通路３内を逆流するおそれがある。したがって、このような排気の逆流を防止するため、弁体１５を開いている場合において走行モードに入ったときには、ＥＣＭ８からの信号によって弁操作機構１６を動作させ、閉弁動作を行う。このとき、シート部材１７は弁体１５に対して符号１３側（電動エアポンプ６側）に設けられており、かかるシート部材１７に弁体１５が押しつけられているので、排気通路２内の圧力が高くなっても弁体１５が開いてしまうことはない。

以上説明した本例の内燃機関の２次空気供給装置によれば、前記ステッパモータ２２は１パルスあたりのロータの回転角が決まっており、その回転角は、周囲の温度等の要因によって影響を受けることはないので、弁体１５が所望の開度となるようにステッパモータ２２にパルス信号を入力してロータ２８を回転させることにより、弁体１５を所望の開度で開くことができる。これにより、２次空気の流量、即ち２次空気の排気通路２への供給量を正確に制御することが可能になるので、触媒の転化効率が向上し、大気中に排出されるＨＣやＣＯを低減することが可能となる。

また、ステッパモータ２２への励磁方式は、より大きなトルクが必要となる弁体１５の開閉操作時には、２相励磁とし、弁体１５の開閉操作時以外には、１相励磁とするので、弁体１５の開閉操作時においては大きなトルクを得ることができる一方で、大きなトルクを必要としない弁体１５の開閉操作時以外には、１相励磁とするので、省電力化を図ることができる。

また、電動エアポンプ６がターボ式エアポンプである場合には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、電動エアポンプ６から空気を吐出して排気通路２に２次空気を供給する際に、２次空気供給通路３内の弁体１５によって流量が制御されるため、通気抵抗が高くなり、これに伴って電動エアポンプ６の出口圧が高くなる。ターボ式エアポンプは、ポンプ出口圧が高いほど、消費電力を低減することができるという特性を有しているので、このように電動エアポンプ６の出口圧が高くなった場合には、その消費電力を低減することができる。

また、弁体１５が開いているときに、排気通路２の圧力が上昇するような場合であっても、前記弁体１５を操作して２次空気供給通路３を閉じることから、排気が弁体１５よりも先の２次空気供給通路３内を逆流することを防止することができる。これにより、従来は２次空気供給通路を開閉するための弁（この弁は流量制御を行うものではなく、単に２次空気供給通路を開いたり閉じたりするだけのものである）の他に、排気通路の圧力上昇時における排気の逆流を防止するための逆流防止弁が、２次空気供給通路に設けられていたものの、この逆流防止弁が不要となる。したがって、弁の数が減るので、２次空気供給の際の２次空気供給通路３内の圧力損失を低減することができることから、電動エアポンプ６からの空気の供給圧を低減することができ、これによって電動エアポンプ６の小型化を図ることができる。そして、弁を２つ設ける必要がないことから、コストを低減することができる。

また、電動エアポンプ６から弁体１５までの間の２次空気供給通路３内の圧力を高めた状態で弁体１５を開くことにより、必要な量の２次空気を速やかに排気通路２に供給することができる。

本発明に係る内燃機関の２次空気供給装置の実施の形態の一例が適用されるシステムの全体図。 ターボ式エアポンプのポンプ出口圧−電流特性を示す図。 ボルテックス式エアポンプのポンプ出口圧−電流特性を示す図。 図１に示す内燃機関の２次空気供給装置を構成する２次空気流量制御部の断面図。 弁体の開度と２次空気の流量の関係を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ ２次空気供給通路
４ 排気浄化触媒
５ エアフィルタ
６ 電動エアポンプ
７ ２次空気流量制御部
８ ＥＣＭ
９ リレー
１０ 回転速度センサ
１１ エアフローメータ
１２ 冷却水温度センサ
１３ 電動エアポンプ側
１４ 排気通路側
１５ 弁体
１６ 弁操作機構
１７ シート部材
１８ 弁棒
１９ ２次空気供給管
２０ 取り付け部
２１ ボディ
２２ ステッパモータ
２３ モータハウジング
２４ ねじ
２５ａ，２５ｂ コイル
２６ａ，２６ｂ ターミナル
２７ 永久磁石
２８ ロータ
２９，３０ 軸受
３１ ねじ孔
３２ アクチュエータロッド
３２ａ 雄ねじ部
３２ｂ カット面
３２ｃ 回転規制部
３３ 回転規制部材
３３ａ 中空部
３４ 弁支持部材
３５ 貫通孔
３６ 空間部
３７ ばね
３８ ばね受け部材
３８ａ 嵌合孔
３９ 空燃比センサ

Claims (5)

1. ２次空気供給部からの空気を、２次空気供給通路を介して排気通路に２次空気として供給する内燃機関の２次空気供給装置であって、
   前記２次空気供給通路に、２次空気の流量を制御するための２次空気流量制御部を設けてなり、
   該２次空気流量制御部は、前記２次空気供給通路を開閉するための弁体と該弁体の開閉操作を行う弁操作機構とを有して構成され、
   該弁操作機構は、ステッパモータと、該ステッパモータのロータに螺合し、回転規制部材により回転が規制されて前記ロータの回転により前記ロータの回転軸方向に移動して前記弁体の開閉操作を行う出力軸と、を有して構成される
   ことを特徴とする内燃機関の２次空気供給装置。
2. 前記ステッパモータへの励磁方式を、前記弁操作機構による前記弁体の開閉操作時には２相励磁とし、前記弁体の開閉操作時以外は１相励磁とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の２次空気供給装置。
3. 前記２次空気供給部を、ターボ式エアポンプで構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の２次空気供給装置。
4. 前記弁操作機構は、前記弁体が前記２次空気供給通路を開いている状態において前記排気通路の圧力が上昇したとき、前記弁体を操作して前記２次空気供給通路を閉じる
   ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の内燃機関の２次空気供給装置。
5. 前記弁操作機構は、前記弁体によって前記２次空気供給通路を閉じた状態で前記２次空気供給部から空気を供給して該２次空気供給部から前記弁体までの間の前記２次空気供給通路内の圧力を高めた状態で前記弁体を操作して前記２次空気供給通路を開く
   ことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の内燃機関の２次空気供給装置。

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