JP2005291150A - 自己圧開閉型ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動エアポンプの吐出圧によって開閉弁を開閉させるものは、（１）電動エアポンプが作動しても開閉弁を閉じた状態に保つことができない、（２）電動エアポンプが停止しても開閉弁を開いた状態に保つことができない、（３）電動エアポンプの運転中に開閉弁の開度を調整できない。
【解決手段】 電動エアポンプ１２の吐出圧を圧力室４４へ導く圧導入路５２を圧力室制御弁５３によって開閉可能に設けた。（１）電動エアポンプ１２が作動しても、圧導入路５２を閉じることにより、開閉弁１３を閉じる状態に保つことができる。（２）電動エアポンプ１２の吐出圧を圧力室４４へ供給した状態で、圧導入路５２を閉じることにより、開閉弁１３を開いた状態に保つことができる。（３）圧力室制御弁５３に３方弁を用いて圧力室４４の圧力を調整することにより、開閉弁１３の開度調整を任意に調整できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧送ポンプの吐出する流体の圧力によって吐出通路の開閉が可能な自己圧開閉型ポンプ装置に関するもので、例えば電動エアポンプ（圧送ポンプの一例）の吐出した二次空気（圧送ポンプの吐出した流体の一例）を排気ガス浄化用の触媒の上流の排気管内に導く二次空気供給システムに用いられて好適な技術である。

（従来の技術）
自己圧開閉型ポンプ装置を用いた技術の一例として、排気ガス浄化用の触媒の上流に２次空気を供給して触媒の暖機を促進させる二次空気供給システムに用いられた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この技術には、電動エアポンプの吐出する吐出圧を、ダイヤフラム（変位部材の一例）で区画される圧力室（ダイヤフラム室）に導いて、ダイヤフラムを吐出圧によって変位させ、そのダイヤフラムの変位力を開閉弁に伝えて、二次空気を触媒の上流に導く二次空気通路を開閉させるエア・スイッチング・バルブ（ＡＳＶ）が開示されている。

（従来技術の不具合）
従来の自己圧開閉型ポンプ装置は、電動エアポンプの吐出圧によってダイヤフラムを変位させて開閉弁を開閉する構造であったため、電動エアポンプが作動すると開閉弁が自動的に開いてしまうとともに、電動エアポンプが停止すると開閉弁が自動的に閉じてしまう。
即ち、従来の自己圧開閉型ポンプ装置は、電動エアポンプが作動しても開閉弁を閉じる状態に保つことができないとともに、電動エアポンプが停止しても開閉弁を開いた状態に保つことができない。
また、開閉弁の開度は、ダイヤフラムの変位量（電動エアポンプの吐出圧）で決定されるものであるため、電動エアポンプの運転中に開閉弁の開度を調整することができない。即ち、開閉弁の開度調整により、吐出圧（吐出量）を調整することができない。

なお、上記では圧送ポンプの一例として電動エアポンプを例に示したが、電動エアポンプを他の圧送ポンプに変更しても、同様の不具合が生じる。
特開平１１−８１９９８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、（１）圧送ポンプが作動しても開閉弁を閉じた状態に保つことができる自己圧開閉型ポンプ装置を提供する、（２）圧送ポンプが停止しても開閉弁を開いた状態に保つことができる自己圧開閉型ポンプ装置を提供する、（３）開閉弁の開度を調整できる自己圧開閉型ポンプ装置を提供することにある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置は、圧送ポンプの吐出圧を圧力室へ導く圧導入路を、圧力室制御弁によって開閉可能に設けたものである。
このように設けられることにより、次の効果を得ることができる。
（１）圧送ポンプが作動しても、圧力室制御弁によって圧導入路を閉じた状態に保つことにより、圧力室の内圧が上昇しないため、開閉弁を閉じた状態に保つことができる。
（２）圧送ポンプの吐出圧を圧力室へ供給した状態で、圧力室制御弁によって圧導入路を閉じることにより、圧送ポンプの動作に関係なく、開閉弁を開いた状態に保つことができる。
（３）圧送ポンプの作動中に、圧力室制御弁によって圧力室の圧力を調整することにより、開閉弁の開度を調整することができる。なお、圧力室の圧力調整上限は、圧送ポンプの吐出圧以下である。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の圧力室制御弁は、圧導入路を開閉切替する２方弁である。
このように、圧力室制御弁として２方弁を用いることにより、圧送ポンプの動作に関係なく圧導入路を開閉できるため、上記「請求項１の手段」で示した（１）、（２）の効果を得ることができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の圧力室制御弁は、圧力室の圧力を制御する３方弁である。
このように、圧力室制御弁として３方弁を用いることにより、圧送ポンプの動作中に圧力室の圧力を調整することができるため、上記「請求項１の手段」で示した（１）、（２）の効果に加えて、（３）の効果も得ることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の圧送ポンプは、電動モータとブロワからなる電動エアポンプである。
このように圧送ポンプとして電動エアポンプを用いることにより、次の効果を得ることができる。
（１）電動エアポンプが作動しても、圧力室制御弁によって圧導入路を閉じた状態に保つことにより、圧力室の内圧が上昇しないため、開閉弁を閉じた状態に保つことができる。
（２）電動エアポンプの吐出圧を圧力室へ供給した状態で、圧力室制御弁によって圧導入路を閉じることにより、電動エアポンプの動作に関係なく、開閉弁を開いた状態に保つことができる。
（３）電動エアポンプの作動中に、圧力室制御弁によって圧力室の圧力を調整することにより、開閉弁の開度を調整することができる。なお、圧力室の圧力調整上限は、電動エアポンプの吐出圧以下である。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置は、変位部材の近傍に弁体が配置されて、電動エアポンプの吐出口から弁体による閉塞部へ至る内部通路の容積が小さく設けられるものである。
このように設けられることにより、電動エアポンプの動作に応じて、内部通路内の内圧が素早く上昇あるいは下降する。これによって、圧力室の内圧を素早く上昇あるいは下降させることができるため、次の効果を得ることができる。
（ａ）気圧の低い高地等においても開閉弁の開閉動作を確実に行うことができる。
（ｂ）開閉弁の開弁応答性および閉弁応答性が良い。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の圧力室制御弁は、電動エアポンプの吐出口から弁体による閉塞部へ至る内部通路の圧力を検出する圧力センサが一体に設けられたものである。
このように、圧力室制御弁に圧力センサが一体化されることにより、圧力室制御弁と圧力センサを１つの取付部に取り付けるだけで済む。また、圧力室制御弁と圧力センサのコネクタを共通化することができる。
また、圧力センサによって電動エアポンプの吐出口から弁体による閉塞部へ至る内部通路の圧力を検出することによって、電動エアポンプの作動状態、および開閉弁の作動状態を検出することができる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の開閉弁は、電動エアポンプの吐出圧が供給される圧力室と大気中に連通する大気室の圧力差で変位する変位部材に相当するダイヤフラムを有したダイヤフラム装置と、ダイヤフラムの変位を弁体に伝える伝達手段とを備えるダイヤフラム式の開閉弁である。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置の伝達手段は、ダイヤフラムと弁体を連結する１つのシャフトであり、このシャフトは電動エアポンプの空気吐出側において電動モータの回転軸と同一軸線上に配置されるものである。そして、ダイヤフラム式の開閉弁と電動エアポンプは、一体化して設けられたものである。
このように設けられたことにより、電動エアポンプとダイヤフラム式の開閉弁を一体化したポンプユニットをコンパクトにできる。これによって、自己圧開閉型ポンプ装置の搭載性が向上するとともに、部品点数の削減、組付け工数の低減を図ることができる。

［請求項９の手段］
請求項９の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置は、電動エアポンプの吐出した二次空気を排気ガス浄化用の触媒の上流の排気管に導く二次空気供給システムに用いられるものである。そして、開閉弁は、電動エアポンプの吐出した二次空気を排気ガス浄化用の触媒の上流の排気管に導く二次空気通路を開閉するものである。
自己圧開閉型ポンプ装置により吐出される空気を二次空気として排気ガス浄化用の触媒の上流に供給することにより、触媒の暖機を促進させることができる。

［請求項１０の手段］
請求項１０の手段を採用する自己圧開閉型ポンプ装置における開閉弁の弁体は、弁体が開閉する開口のポンプ下流側に着座するものである。
このように設けられることにより、弁体の閉弁時に弁体のポンプ下流側に排気ガスの圧力が加わったとしても、弁体が排気ガスの圧力によって閉弁方向に付勢されるため、閉弁時に排気ガスの圧力によって弁体が開弁する不具合がない。
このため、例えば、弁体の下流に配置した逆止弁に何らかの不具合が生じても、排気ガスが電動エアポンプに逆流する不具合を防止できる。

最良の形態の自己圧開閉型ポンプ装置は、流体を圧縮して吐出する圧送ポンプ（例えば、電動エアポンプ等）と、この圧送ポンプの吐出圧が供給される圧力室（例えば、ダイヤフラム室等）を有し、この圧力室に供給された流体の圧力に応じて変位する変位部材（例えば、ダイヤフラム等）を備え、この変位部材の変位によって圧送ポンプの吐出通路を開閉する弁体を備えた開閉弁と、圧送ポンプの吐出圧を圧力室へ導く圧導入路を、電気的なアクチュエータの作動によって開閉可能な圧力室制御弁（例えば、２方弁、３方弁等）と、アクチュエータを運転条件に応じて制御する制御装置とを具備するものである。

本発明を二次空気供給システムに適用した実施例を図１（ポンプユニットの断面図）、図２（二次空気供給システムの概略構成図）を参照して説明する。

（二次空気供給システムの説明）
エンジン１は、周知なものであり、エアクリーナ２、スロットルバルブ３、インジェクタ４等が配置された吸気管５と、Ｏ₂ センサ６、触媒７、触媒温度センサ８等が配置された排気管９とを備える。
なお、スロットルバルブ３は、乗員によって操作されるアクセル１１の踏み込み量に応じた開度に設定されるものである。また触媒７は、排気ガスの酸化還元反応を促進して排気ガスの浄化を行うものである。

二次空気供給システムは、エンジン１の冷間始動時に触媒７の暖機を促進するために、触媒７の上流の排気管９内に二次空気を強制的に供給するのが主たる目的である。
二次空気供給システムは、電動エアポンプ１２（圧送ポンプの一例）と自己開弁型の開閉弁１３とを一体化してなるポンプユニット１４（自己圧開閉型ポンプ装置に相当する）と、排気ガス逆流防止用の逆止弁１５と、ポンプユニット１４と逆止弁１５とを接続する第１パイプ１６と、逆止弁１５と排気管９とを接続する第２パイプ１７とを備える。

（ポンプユニット１４の説明）
このポンプユニット１４は、図１に示されるように、内部に構成部品を組み込んだ５つのケース（図１の右側から第１〜第５ケース２１〜２５）に覆われるものであり、５つのケースは、ネジ２６、クリップ２７、係止片等で結合されるものである。

電動エアポンプ１２は、電動モータ３０と、ブロワ３１とで構成される。
電動モータ３０を収納する第１ケース２１、第２ケース２２には、大気をブロワ３１の吸入口３２へ導くエアダクト３３が環状に形成されており、そのエアダクト３３内にはブロワ３１に吸引される空気を濾過するフィルタ３４が配置されている。
この実施例１の電動モータ３０は、直流モータ（ＤＣモータ）であり、メカリレー（コイル式リレー）３５を介して車両に搭載されたバッテリ３６と接続可能に設けられ、バッテリ３６に接続されることにより作動する。

メカリレー３５は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置に相当する）３７によって通電制御されるリレーコイルと、このリレーコイルの磁力によって開閉されてバッテリ３６と電動モータ３０の接続を断続するリレースイッチとからなる。
この実施例１では、メカリレー３５を電動エアポンプ１２の外部に設置する例を示すが、メカリレー３５をエアダクト３３内に配置して、エアダクト３３を流れる吸入空気によってメカリレー３５の昇温を抑えるようにしても良い。

この実施例１のブロワ３１は、両羽タイプの渦流式ブロワであり、電動モータ３０によって駆動される空気圧送用のインペラ３８と、このインペラ３８を覆うブロワケースとから構成される。このブロワケースは、第２ケース２２と第３ケース２３によって構成される。

（開閉弁１３の説明）
開閉弁１３は、ブロワ３１から吐出された二次空気の圧力によって、ブロワ３１から吐出された二次空気を排気管９に導く二次空気通路４０（吐出通路に相当する）を開閉するものである。
この開閉弁１３は、二次空気通路４０に配置された弁シート部材４１と、この弁シート部材４１に形成された開口４２を開閉する弁体４３とを備える。
この弁体４３をブロワ３１の吐出圧によって変位させる手段は、ブロワ３１の吐出圧が導かれる圧力室４４（ダイヤフラム室）と大気中に連通する大気室４５の圧力差で変位するダイヤフラム４６（変位部材に相当する）を有したダイヤフラム装置４７と、ダイヤフラム４６の変位を弁体４３に伝えるシャフト４８（伝達手段に相当する）とからなる。なお、この実施例１では、弁体４３とシャフト４８が一体の例を示すが、弁体４３とシャフト４８を別部品で設けて１つに組み付けても良い。

ダイヤフラム装置４７は、第３ケース２３と第４ケース２４の間に形成される空間を、第３ケース２３と第４ケース２４の間に挟まれて支持されるダイヤフラム４６によって、電動エアポンプ１２側の圧力室４４と、大気に連通する大気室４５とに区画するものであり、略円盤状のダイヤフラム４６と略円盤状のインペラ３８とは、第３ケース２３の隔壁２３ａを介して対向した状態で接近配置されている。

ダイヤフラム４６は、弾性変形容易なリング状のゴム材４６ａと、そのゴム材４６ａの内側に固定された金属プレート４６ｂとからなり、金属プレート４６ｂの中心には、シャフト４８の一端が固定されている。
また、大気室４５の内部には、圧力室４４の容積が小さくなる方向へ金属プレート４６ｂを付勢するスプリング４９が配置されている。また、弁体４３の反ダイヤフラム装置４７側にも、弁体４３を閉弁方向に付勢するスプリング５０が配置されている。

圧力室４４は、上述したように、第３ケース２３の隔壁２３ａを隔ててブロワ３１のインペラ３８に接近配置されたものであり、ブロワ３１の吐出口５１の近傍に配置されている。
圧力室４４は、ブロワ３１の吐出口５１と圧導入路５２を介して連通可能に設けられており、その圧導入路５２には、圧導入路５２を開閉する圧力室制御弁５３が設けられている。

圧力室制御弁５３は、電気的なアクチュエータの作動によって圧導入路５２を開閉する２方弁であり、この実施例の圧力室制御弁５３は、ＥＣＵ３７によって通電状態が切り替えられるリニヤソレノイド５３ａ（電気的なアクチュエータに相当する）と、このリニヤソレノイド５３ａによって駆動されるバルブ５３ｂとからなる常閉タイプの電磁弁である。
圧力室制御弁５３が圧導入路５２を開くと、ブロワ３１の吐出口５１と圧力室４４とが圧導入路５２を介して連通する。このため、圧力室制御弁５３が圧導入路５２を開き、且つ電動エアポンプ１２が作動すると、ブロワ３１の吐出圧が、圧導入路５２を通って圧力室４４の内部に供給されて圧力室４４の内圧を高めるようになっている。

シャフト４８は、電動モータ３０の回転軸５６と同一軸線上に配置されたものであり、第４ケース２４の隔壁２４ａに支持されたブッシュ（滑り軸受け）５７によって軸方向に摺動自在に支持される。
なお、ブッシュ５７の図１中、左側には、オイルシール５８が装着されており、二次空気通路４０内に混入する可能性のある排気ガスに含まれる油分がブッシュ５７に不着するのを防いでいる。これによって、排気ガスがポンプユニット１４内に侵入した場合であっても、排気ガスに混入する油分によってシャフト４８が固着する不具合を回避できる。

弁シート部材４１は、第４ケース２４と第５ケース２５の間に挟まれて支持される。この弁シート部材４１に形成された開口４２は、電動モータ３０の回転軸５６と同一軸線上に設けられている。
弁体４３は、シャフト４８の他端に設けられており、弁シート部材４１のポンプ下流側（図１中、左側）の面（開口４２の周囲）に着座することで、開口４２を閉塞（閉弁）するようになっている。

弁体４３はシャフト４８を介してダイヤフラム４６の近傍に配置され、ブロワ３１の吐出口５１から弁体４３に至る内部通路６１の容積が小さく設けられている。
このように内部通路６１の容積が小さいため、電動エアポンプ１２の作動直後に内部通路６１内の圧力を素早く上昇させることができ、圧力室４４の内圧を素早く上昇させることができる。

圧力室制御弁５３には、内部通路６１の内圧を検出する圧力センサ６２が一体に設けられている。この圧力センサ６２を設けたことにより、電動エアポンプ１２の作動状態を検出することができる。即ち、電動エアポンプ１２の作動中の圧力センサ６２の検出圧が、（１）第１設定圧と第２設定圧（第１設定圧より高い設定圧）の間の場合に、正常運転（電動エアポンプ１２の作動、開閉弁１３の開弁）を検出でき、（２）第１設定圧以下の場合に、電動エアポンプ１２の停止異常を検出でき、（３）第２設定圧以上の場合に、開閉弁１３の閉弁異常を検出できる。
また、上述したように、内部通路６１の容積が小さいため、電動エアポンプ１２の作動直後の吐出圧の変動を圧力センサ６２で正確に検出できる。

（逆止弁１５の説明）
逆止弁１５は、排気管９を流れる排気ガスがポンプユニット１４側に逆流するのを防止するものであり、ポンプユニット１４から吐出される二次空気の圧力によって開弁する薄板バネの金属リード弁６３を用いたものである。しかし、排気ガスの脈動の振動数や排気ガスの流量等によっては、逆止弁１５が正常に作動しなくなり、排気ガスが逆止弁１５を通過してポンプユニット１４側へ逆流する可能性がある。なお、図２に示す符号６４は、金属リード弁６３の最大開度を規制するストッパである。

ここで、逆止弁１５は、排気ガスの熱を受けて熱くなる。これに対し、上述したポンプユニット１４には、耐熱性に劣る部品（例えば、ダイヤフラム４６等）が使用されている。そこで、ポンプユニット１４は、排気管９および逆止弁１５からやや離れた位置に搭載される。このため、ポンプユニット１４の吐出した二次空気を逆止弁１５に送る第１パイプ１６は、やや長めに設けられて、排気熱がポンプユニット１４に伝わりにくくなっている。

（二次空気供給システムの作動説明）
冷間始動時等に触媒７の暖機を促進する運転条件が成立すると、ＥＣＵ３７は、メカリレー３５のリレーコイルと、圧力室制御弁５３のリニヤソレノイド５３ａとを、それぞれ通電（オン）する。すると、ブロワ３１が回転して、ブロワ３１の吐出口５１から空気が吐出されるとともに、圧導入路５２が開き、ブロワ３１の吐出圧が圧力室４４に供給される。
即ち、電動エアポンプ１２の作動と同時に圧力室４４の圧力が上昇して、ダイヤフラム４６が図１中、左側へ変位し、その変位がシャフト４８を介して弁体４３に伝えられて開閉弁１３が開弁する。
これによって、開口４２を通過した二次空気が第１パイプ１６、逆止弁１５、第２パイプ１７を介して排気管９内に強制的に供給され、触媒７の暖機が促進される。

ＥＣＵ３７は、圧力センサ６２により開閉弁１３の開弁を検出すると、あるいはポンプユニット１４の作動開始後の所定時間（開閉弁１３が開弁する時間）が経過すると、圧力室制御弁５３のリニヤソレノイド５３ａの通電を停止（オフ）し、圧導入路５２を閉じる。これによって、圧力室４４の内圧が高い圧力に保たれ、開閉弁１３が開弁した状態に保たれる。

触媒７の温度が上昇すると、ＥＣＵ３７は、メカリレー３５のリレーコイルの通電を停止して、電動モータ３０の運転を停止させる。すると、ブロワ３１の吐出圧が低下する。この時、ＥＣＵ３７は、圧力室制御弁５３のリニヤソレノイド５３ａを所定時間（開閉弁１３が閉弁する時間）に亘って通電（オン）し、圧導入路５２を所定時間開く。
これによって、吐出圧の低下したブロワ３１の吐出側と圧力室４４とが連通して、圧力室４４の内圧が下降する。すると、スプリング４９、５０の復元力によってダイヤフラム４６、弁体４３が図１中、右側へ変位して開閉弁１３が閉弁する。

（実施例１の効果）
実施例１の二次空気供給システムに搭載される自己圧開閉型のポンプユニット１４は、上述したように、電動エアポンプ１２の吐出圧をダイヤフラム装置４７の圧力室４４へ導く圧導入路５２を、圧力室制御弁５３によって開閉するように設けられている。
このため、電動エアポンプ１２が作動しても、圧力室制御弁５３によって圧導入路５２を閉じた状態にすることにより、圧力室４４の内圧が上昇しないため、開閉弁１３を閉じた状態に保つことができる。

また、電動エアポンプ１２の吐出圧を圧力室４４へ供給した状態で、圧力室制御弁５３によって圧導入路５２を閉じることにより、圧力室４４の内圧を高い状態に保つことができ、電動エアポンプ１２の動作に関係なく、開閉弁１３を開いた状態に保つことができる。
具体的に、この実施例１では、電動エアポンプ１２が作動し、開閉弁１３が開弁すると、ＥＣＵ３７が圧力室制御弁５３の通電を停止して、圧導入路５２を閉じて、圧力室４４の内圧を高い状態に保ち、開閉弁１３を開弁状態に保つ。これによって、開閉弁１３の開弁中における圧力室制御弁５３の消費電流を抑えることができる。

実施例１のポンプユニット１４は、圧力室４４が電動エアポンプ１２の吐出口５１の近傍に配置され、且つ内部通路６１の容積が小さいため、電動エアポンプ１２の動作に応じて、圧力室４４の内圧を素早く上昇あるいは下降させることができる。これによって、開閉弁１３の開弁応答性および閉弁応答性が優れるとともに、気圧の低い高地等においても開閉弁１３の開閉動作を確実に行うことができる。

圧力室制御弁５３と一体に圧力センサ６２を設け、圧力室制御弁５３と圧力センサ６２を一体化したことにより、圧力室制御弁５３と圧力センサ６２を１つの取付部に取り付けるだけで済む。また、圧力室制御弁５３と圧力センサ６２のコネクタ６５を共通化することができる。
また、圧力センサ６２によって電動エアポンプ１２の吐出口５１から弁体４３による閉塞部へ至る内部通路６１の圧力を検出することによって、電動エアポンプ１２の作動状態、および開閉弁１３の作動状態を検出する自己診断を実施できる。
さらに、内部通路６１の容積が小さく設けられることにより、電動エアポンプ１２の吐出口５１の変動を応答性良く検出できる。

実施例１のポンプユニット１４は、弁体４３、シャフト４８、ダイヤフラム装置４７、ブロワ３１、電動モータ３０を同一軸線上に近接配置して、一体化したものであるため、ポンプユニット１４をコンパクトにできる。これによって、ポンプユニット１４の車両搭載性が向上するとともに、部品点数の削減、組付け工数の低減を図ることができる。
開閉弁１３の弁体４３が開口４２のポンプ下流側に着座するように設けられることにより、弁体４３の閉弁時に弁体４３のポンプ下流側に排気ガスの圧力が加わったとしても、弁体４３が排気ガスの圧力によって閉弁方向に付勢されるため、閉弁時に排気ガスの圧力によって弁体４３が開弁する不具合がない。
このため、例えば、弁体４３の下流に配置した逆止弁１５に何らかの不具合が生じても、排気ガスが電動エアポンプ１２に逆流しない。

Ｅコンビバルブ（弁体４３を電動アクチュエータによって直接的に駆動する開閉弁）を用いないため、Ｅコンビバルブの作動電力、およびこのＥコンビバルブを通電制御する制御リレー（ＩＣリレー、メカリレー等）の作動電力が消費されない。
また、Ｅコンビバルブを用いないため、このＥコンビバルブを通電制御する制御リレーが不要になる。
さらに、Ｅコンビバルブの制御リレーを廃止できることから、二次空気供給システムに用いられるリード線６６（電気配線）の数を少なくできる。即ち、Ｅコンビバルブの制御リレー用のリード線の数を減らすことができる。
このように、リード線６６の数を減らすことにより、コストを低減できるとともに、リード線間抵抗の低減を図ることができ、電動エアポンプ１２（電動モータ３０）に供給される電圧ドロップを低減できる。

一方、Ｅコンビバルブを用いた場合、電動エアポンプ１２の作動状態を検出する際、電動エアポンプ１２の作動時にＥコンビバルブを切り替えて、圧力センサ６２の検出する圧力差によって電動エアポンプ１２の作動状態を検出する。このため、Ｅコンビバルブを用いた技術では、電動エアポンプ１２の作動状態を確認するロジックが複雑になる不具合があった。
これに対し、この実施例の二次空気供給システムでは、Ｅコンビバルブの切り替えロジックが不要であるため、電動エアポンプ１２の作動状態を確認するロジックを簡単にできる。

上記の実施例１では、圧力室制御弁５３の一例として、圧導入路５２を開閉する２方弁（具体的には、常閉タイプの電磁弁）を用いる例を示した。
これに対し、この実施例２は、圧力室制御弁５３として、圧力室４４の圧力を制御する３方弁を用いるものである。３方弁は、圧力室４４とブロワ３１の下流の連通部の開度調整と、圧力室４４と大気の連通部の開度調整とを行うことで、圧力室４４の内圧を大気圧〜ブロワ３１の吐出圧の間で可変するものである。なお、この場合、ＥＣＵ３７は、デューティ比制御等を用いて３方弁の開度調整を行うものである。
このように、圧力室制御弁５３として、圧力室４４の圧力を制御する３方弁を用いることにより、電動エアポンプ１２の作動中に圧力室４４の圧力を調整して、開閉弁１３の開度調整を任意に設定することができる。

（変形例）
上記の実施例では、電動モータ３０の通電制御にメカリレー３５を用いる例を示したが、半導体スイッチング素子を用いたＩＣリレーを用いても良い。このようにＩＣリレーに置き換えることにより、高速スイッチングが可能となり、電動モータ３０のＰＷＭ制御が可能となる。そして、電動モータ３０をＰＷＭ制御することにより、電動エアポンプ１２の吐出流量をシステムニーズに応じて可変することが可能になる。ここで、ＩＣリレーを用いてＰＷＭ制御を実施する場合、ＩＣリレーが発熱するが、ＩＣリレーをエアダクト３３内に配置して、エアダクト３３を流れる吸入空気によってＩＣリレーを冷却するようにしても良い。

上記の実施例では、シャフト４８を電動モータ３０の回転軸５６の同一軸線上に配置した例を示したが、シャフト４８は電動モータ３０の回転軸５６の同一軸線上で無くても良い。
上記の実施例では、電動エアポンプ１２と開閉弁１３を一体化した例を示したが、別部品で設けてダクトで接続しても良い。
上記の実施例では、伝達手段の一例として１つのシャフト４８のみを用いる例を示したが、ギア、カム、リンク等の複数の部品を用いてダイヤフラム４６の変位を弁体４３に伝えるように設けても良い。
上記の実施例では、変位部材としてダイヤフラム４６を用いた例を示したが、ベローズなど、他の変位部材を用いても良い。

上記の実施例では、電動モータ３０として直流モータを用いる例を示したが、交流モータを用いても良い。
上記の実施例では、二次空気供給システムのポンプユニット１４に本発明を適用した例を示したが、圧送ポンプ（実施例では電動エアポンプ１２）の吐出する流体（実施例ではエア）の圧力によって変位部材（実施例ではダイヤフラム４６）を変位させて、その変位部材の変位エネルギーを弁体４３に伝えて開閉弁１３を開閉する自己圧開閉型ポンプ装置であれば、本発明を適用することができる。

ポンプユニットの断面図である。 二次空気供給システムの概略構成図である。

符号の説明

７ 触媒
９ 排気管
１２ 電動エアポンプ（圧送ポンプ）
１３ 開閉弁
１４ ポンプユニット（自己圧開閉型ポンプ装置）
３０ 電動モータ
３１ ブロワ
３７ ＥＣＵ（制御装置）
４０ 二次空気通路（吐出通路） ４２ 弁体が開閉する開口
４３ 弁体
４４ 圧力室 ４５ 大気室
４６ ダイヤフラム（変位部材）
４７ ダイヤフラム装置
４８ シャフト（伝達手段）
５１ 電動エアポンプの吐出口
５２ 圧導入路
５３ 圧力室制御弁
５３ａ リニヤソレノイド（電気的なアクチュエータ）
５６ 電動モータの回転軸
６１ 内部通路
６２ 圧力センサ

Claims (10)

1. （ａ）流体を圧縮して吐出する圧送ポンプと、
   （ｂ）この圧送ポンプの吐出圧が供給される圧力室を有し、この圧力室に供給された流体の圧力に応じて変位する変位部材を備え、この変位部材の変位によって前記圧送ポンプの吐出通路を開閉する弁体を備えた開閉弁と、
   （ｃ）前記圧送ポンプの吐出圧を前記圧力室へ導く圧導入路を、電気的なアクチュエータの作動によって開閉可能な圧力室制御弁と、
   （ｄ）前記アクチュエータを運転条件に応じて制御する制御装置と、
   を具備する自己圧開閉型ポンプ装置。
2. 請求項２に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記圧力室制御弁は、前記圧導入路を開閉切替する２方弁であることを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
3. 請求項２に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記圧力室制御弁は、前記圧力室の圧力を制御する３方弁であることを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記圧送ポンプは、電動モータとブロワからなる電動エアポンプであることを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
5. 請求項４に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記変位部材の近傍に前記弁体が配置されて、前記電動エアポンプの吐出口から前記弁体による閉塞部へ至る内部通路の容積が小さく設けられることを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記圧力室制御弁は、前記電動エアポンプの吐出口から前記弁体による閉塞部へ至る内部通路の圧力を検出する圧力センサが一体に設けられたことを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
7. 請求項４〜請求項６のいずれかに記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記開閉弁は、
   前記電動エアポンプの吐出圧が供給される前記圧力室と大気中に連通する大気室の圧力差で変位する前記変位部材に相当するダイヤフラムを有したダイヤフラム装置と、
   前記ダイヤフラムの変位を前記弁体に伝える伝達手段と、
   を備えることを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
8. 請求項７に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   前記伝達手段は、前記ダイヤフラムと前記弁体を連結する１つのシャフトであり、
   このシャフトは前記電動エアポンプの空気吐出側において前記電動モータの回転軸と同一軸線上に配置されるものであり、
   前記ダイヤフラム装置を含む前記開閉弁と前記電動エアポンプは、一体化して設けられたことを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
9. 請求項４〜請求項８のいずれかに記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
   この自己圧開閉型ポンプ装置は、前記電動エアポンプの吐出した二次空気を排気ガス浄化用の触媒の上流の排気管に導く二次空気供給システムに用いられるものであり、
   前記開閉弁は、前記電動エアポンプの吐出した二次空気を排気ガス浄化用の触媒の上流の前記排気管に導く二次空気通路を開閉することを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
10. 請求項９に記載の自己圧開閉型ポンプ装置において、
    前記弁体は、その弁体が開閉する開口のポンプ下流側に着座するように設けられたことを特徴とする自己圧開閉型ポンプ装置。
    

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