JP2014173518A - 汎用エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの外形を大型化させることなく採用することができ，しかも排気系への２次空気の導入を確実に行うことができて排気浄化効果を高め得る汎用エンジンの排気浄化装置を提供する。
【解決手段】クランクケース１と，このクランクケース１の上部に連設されてクランクケース１の一側方へ傾斜するシリンダブロック２とを備える汎用エンジンの排気浄化装置であって，汎用エンジンＥの排気マフラ６内に触媒コンバータＣを配設する一方，排気マフラ６より上流の排気管に２次空気導入管１０の下流端を接続し，この２次空気導入管１０の上流側には専用のエアフィルタ１２を一方向弁１１を介して接続し，エアフィルタ１２をエンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間に配置すると共に，２次空気導入管１０をシリンダブロック２の一側に蛇行して配管した。
【選択図】 図１

Description

本発明は，クランクケースと，このクランクケースの上部に連設されてクランクケースの一側方へ傾斜するシリンダブロックとを備える汎用エンジンの排気浄化装置であって，汎用エンジンの排気マフラ内に触媒コンバータを配設する一方，排気マフラより上流の排気管に２次空気導入管の下流端を接続し，この２次空気導入管の上流側には，エンジンの吸気用エアクリーナから独立した専用のエアフィルタを一方向弁を介して接続し，その一方向弁が，エンジンの排気脈動中の負圧を受けると開弁して前記エアフィルタで濾過された２次空気を前記排気管へ供給するようにした汎用エンジンの排気浄化装置に関する。

従来，車両用エンジンの排気浄化装置としては，エンジンの排気マフラに触媒コンバータを配設する一方，前記触媒コンバータより上流の排気管に２次空気導入管の下流端を接続し，この２次空気導入管の上流側には，エンジンの吸気用エアクリーナから独立した専用のエアフィルタを一方向弁を介して接続し，その一方向弁が，エンジンの排気脈動中の負圧を受けると開弁して前記エアフィルタで濾過された２次空気を排気管へ供給するようにしたものが，例えば特許文献１に開示されるように，既に知られている。

特開平６−２５３７号公報

上記のように，車両用エンジンの排気浄化装置において，排気管に供給する２次空気を濾過するため，専用のエアフィルタを設置すること，即ち，エンジンの吸気を濾過するエアクリーナと，上記２次空気を濾過するエアフィルタとを並設することは，エンジンの吸気脈動と排気脈動との相互干渉を回避して，エンジンの所定の性能を確保する上に有効である。

ところで，そのような排気浄化装置を前記汎用エンジンに採用するには，その外形を極力大型化させないことが要求される。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，エンジンの外形を大型化させることなく採用することができ，しかも排気管への２次空気の導入を確実に行うことができて排気浄化効果を高め得る，汎用エンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，クランクケースと，このクランクケースの上部に連設されてクランクケースの一側方へ傾斜するシリンダブロックとを備える汎用エンジンの排気浄化装置であって，汎用エンジンの排気マフラ内に触媒コンバータを配設する一方，排気マフラより上流の排気管に２次空気導入管の下流端を接続し，この２次空気導入管の上流側には，エンジンの吸気用エアクリーナから独立した専用のエアフィルタを一方向弁を介して接続し，その一方向弁が，エンジンの排気脈動中の負圧を受けると開弁して前記エアフィルタで濾過された２次空気を前記排気管へ供給するようにしたものにおいて，前記エアフィルタをエンジンのクランクケースとシリンダブロックの下面との間に配置する一方，前記２次空気導入管をシリンダブロックの一側に蛇行して配管したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記一方向弁又はその近傍に，周囲温度が所定値以上となることを検出してエンジンの運転を停止させる感温センサを設置したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記一方向弁に，前記２次空気導入管に結露して流下する水滴を外部に排出するドレーン口を開閉可能に設けたことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，２次空気専用のエアフィルタをエンジンのクランクケースとシリンダブロックの下面との間に配置する一方，２次空気導入管をシリンダブロックの一側に蛇行して配管したので，エンジンの吸気脈動と排気脈動とが相互干渉することを防ぎ，エンジンの吸気脈動や慣性効果を利用してエンジンの出力性能を充分に発揮することができると共に，排気脈動を利用して２次空気の排ガスへの供給を確実に行うことができる。

しかも，エンジンのクランクケースとシリンダブロックの下面との間の本来デッドスペースとなる箇所をエアフィルタの設置に有効利用することになり，その設置によるエンジン全体の外形の大型化を抑制することができる。

その上，シリンダブロックの下方に配置されるエアフィルタに付設した一方向弁と，シリンダヘッドに接続される排気管との間の距離が比較的長いこと，一方向弁と排気管とを接続する２次空気導入管がシリンダブロックの一側に沿って蛇行するように配管されることにより，２次空気導入管の全長を充分長く確保することができ，負圧による２次空気の吸気慣性を効果的に利用して，排ガスへの２次空気の供給を，より確実にし，触媒コンバータでの排気無害化反応を効果的に行わせることができる。また２次空気導入管がシリンダブロックの一側に配管されることも，エンジン全体の外形の大型化の抑制に貢献する。

本発明の第２の特徴によれば，一方向弁又はその近傍に，周囲温度が所定値以上となることを検出してエンジンの運転を停止させる感温センサを設置したので，一方向弁の故障により，一方向弁が排ガスの侵入により所定温度以上に過熱すると，感温センサが作動して，エンジンの運転を停止し，上記過熱による周辺機器の故障を防ぐことができる。

本発明の第３の特徴によれば，一方向弁に，前記２次空気導入管に結露して流下する水滴を外部に排出するドレーン口を開閉可能に設けたので，２次空気導入管の内壁で結露が生じ，それによる水滴が一方向弁まで流下して溜まったときには，ドレーン口を開けることにより，上記水滴を外部に排出することができる。

本発明の実施形態に係る汎用エンジンの側面図。 図１の２矢視図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず図１及び図２において，発電機その他の各種作業機を駆動するための汎用エンジンＥは，下端に据え付けフランジ１ａを有するクランクケース１と，このクランクケース１の上部に連設されてクランクケース１の一側方へ傾斜するシリンダブロック２と，このシリンダブロック２の上端に連設されるシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３の，吸気ポートが開口する一側面には気化器４が取り付けられ，この気化器４の空気入口に，エンジンＥの吸気を濾過するエアクリーナ８が接続される。上記据え付けフランジ１ａは，エンジンＥを支持する作業機のフレームＦ上に取り付けられる。

またシリンダヘッド３の，排気ポートが開口する他側面には，直列する第１及び第２排気管５ａ，５ｂを介して排気マフラ６の排気入口管２３が接続され，排気マフラ６は，シリンダヘッド３及びシリンダブロック２の直上に配置される。この排気マフラ６の，排気管５ａと反対側の端部にはステー２１が設けられており，このステー２１は，クランクケース１に突設されるブラケット２２に支持される。排気マフラ６内には，これを通過する排ガスを浄化する触媒コンバータＣが配設される。図２中，符号２４は排気出口管であって，排気マフラ６の，排気入口管２３が配設される側の端面に開口する。

また作業機のフレームＦに支持される燃料タンク７は，上記排気マフラ６の一側方及びエアクリーナ８の直上に配置される。

前記第１排気管５ａに２次空気導入管１０の下流端が接続され，この２次空気導入管１０の上流端には，一方向弁１１を介して専用のエアフィルタ１２が接続される。２次空気導入管１０の中間部は，シリンダブロック２に取り付けられるパイプホルダ４９により保持される。

エアフィルタ１２は，それが有する一対のブラケット１３，１３をシリンダブロック２及びシリンダヘッド４にボルトで締結することで固定されると共に，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間のスペースに配置される。このエアフィルタ１２は，その空気入口１２ａが排気マフラ６の排気出口管２４と同一方向を指向するように構成される。

一方向弁１１は，排気脈動に敏感に応動するリード弁で構成され，エンジンＥの排気脈動の正圧を受けると閉弁し，負圧を受けると開弁するようになっている。この一方向弁１１は，エアフィルタ１２の一側壁に取り付けられる。

第１排気管５ａの中間部には，その内部と連通する２次空気入口１４ａを有する接続フランジ１４が一体に接続される。２次空気導入管１０は銅製であり，その下流端の接続フランジ１５が上記接続フランジ１４にボルト結合され，そしてシリンダヘッド３及びシリンダブロック２の一側面に沿って蛇行するように配置され，これにより２次空気導入管１０の管長が極力長く設定される。この２次空気導入管１０の上流端は，一方向弁１１の出口管１６にゴムチューブ１７を介して接続される。このようにゴムチューブ１７をジョイントとして使用するので，２次空気導入管１０の一方向弁１１への接続を容易に行うことができる。

一方向弁１１又はその近傍に，周囲温度が所定値以上となることを検出してエンジンＥの運転を停止させる感温センサ１８が付設される。また一方向弁１１には，２次空気導入管１０の内壁に結露して流下する水滴を外部に排出するドレーン口１９が設けられ，それは通常，ドレーンボルト１９により閉鎖される。而して，蛇行する２次空気導入管１０の各部は，その内壁に結露した水滴が停滞しないよう，水平に，もしくは下り勾配を付して配置される。

次に，この実施形態の作用について説明する。

エンジンＥの運転中，その燃焼室から第１及び第２排気管５ａ，５ｂに排出された排ガスは，排気マフラ６内を通過中に騒音されと共に，触媒コンバータＣによって，排ガス中のＨＣ及びＣＯ₂ が酸化反応により無害化され，またＮＯｘは還元反応により無害化されるもので，それらの無害化反応を促進すべく，エンジンＥの排気脈動を利用して２次空気が上記排ガス中に次のように供給される。

エンジンＥの排気行程で第１排気管５ａ内で発生する排気脈動の正圧が２次空気導入管１０を経て一方向弁１１に伝達すると，一方向弁１１は閉弁して，その正圧のエアフィルタ１２側への伝達を阻止する。次に，排気脈動の負圧が，２次空気導入管１０を経て一方向弁１１に伝達すると，一方向弁１１は開弁して，エアフィルタ１２へ伝達し，それに伴ない大気がエアフィルタ１２に引き込まれ，濾過され，一方向弁１１及び２次空気導入管１０を通して第１排気管５内に吸入され，第１及び第２管５ｂを通して排気マフラ６に供給されて排ガスと良好に混合した上で触媒コンバータＣに供給されることになり，前記無害化反応を効果的に促進することができる。

ところで，排ガスに混入する２次空気は，エンジンＥのエアクリーナ８から独立する専用のエアフィルタ１２で濾過されるので，エンジンＥの吸気脈動と排気脈動とが相互干渉することを防ぎ，エンジンＥの吸気脈動や慣性効果を利用してエンジンＥの出力性能を充分に発揮することができると共に，排気脈動を利用して２次空気の排ガスへの供給を確実に行うことができる。

しかも，エアフィルタ１２は，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間に配置されるので，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間の本来デッドスペースとなる箇所をエアフィルタ１２の設置に有効利用することになり，その設置によるエンジンＥ全体の外形の大型化を抑制することができる。

その上，シリンダブロック２の下方に配置されるエアフィルタ１２に付設した一方向弁１１と，シリンダヘッド３に接続される第１排気管５ａとの間の距離が比較的長いこと，一方向弁１１と第１排気管５ａとを接続する２次空気導入管１０がシリンダブロック２の一側に沿って蛇行するように配管されることにより，２次空気導入管１０の全長を充分長く確保することができ，負圧による２次空気の吸気慣性を効果的に利用して，排ガスへの２次空気の供給を確実にし，触媒コンバータＣでの前記無害化反応を，より効果的に行わせることができる。また２次空気導入管１０がシリンダブロック２の一側に配管されることも，エンジンＥ全体の外形の大型化の抑制に貢献する。

万一，一方向弁１１が故障して開き放しとなり，このため，排ガスが２次空気導入管１０を経てエアフィルタ１２側まで侵入してきて，エアフィルタ１２の空気入口１２ａから大気に放出されることが生じても，その空気入口１２ａは，排気マフラ６のテールパイプ４３の排気出口と同方向を向いており，一般的に排気マフラ６の排気出口には障害物を対置させていないから，上記空気入口１２ａから放出される排ガスも障害物に触れるようなことはない。

また排ガスの一方向弁１１側への侵入により，一方向弁１１が所定温度以上に過熱すると，一方向弁１１又はその近傍に設置した感温センサ１８が作動して，エンジンＥの運転を停止するので，上記過熱による周辺機器の故障を防ぐことができる。

エンジンＥの運転停止後，２次空気導入管１０の内壁で結露が生じ，それによる水滴が一方向弁１１まで流下して溜まったときには，ドレーン口１９を開けば，上記水滴をドレーン口１９から外部に排出することができる。

尚，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設計変更が可能である。例えば，２次空気導入管１０の下流端部は，排気管５ａの下流側の第２管５ｂに接続することもできるが，２次空気を排ガスと良く混合させるには，排気管５ａに接続する方が効果的である。また第１及び第２排気管５ａ，５ｂを鋳造等により一体成形することもできる。

Ｃ・・・・・触媒コンバータ
Ｅ・・・・・エンジン
１・・・・・クランクケース
２・・・・・シリンダブロック
８・・・・・エアクリーナ
１０・・・・２次空気導入管
１１・・・・一方向弁
１２・・・・エアフィルタ
１８・・・・感温センサ
１９・・・・ドレーン口

Claims (3)

1. クランクケース（１）と，このクランクケース（１）の上部に連設されてクランクケース（１）の一側方へ傾斜するシリンダブロック（２）とを備える汎用エンジンの排気浄化装置であって，汎用エンジン（Ｅ）の排気マフラ（６）内に触媒コンバータ（Ｃ）を配設する一方，排気マフラ（６）より上流の排気管（５ａ）に２次空気導入管（１０）の下流端を接続し，この２次空気導入管（１０）の上流側には，エンジン（Ｅ）の吸気用エアクリーナ（８）から独立した専用のエアフィルタ（１２）を一方向弁（１１）を介して接続し，その一方向弁（１１）が，エンジン（Ｅ）の排気脈動中の負圧を受けると開弁して前記エアフィルタ（１２）で濾過された２次空気を前記排気管（５ａ）へ供給するようにしたものにおいて，
   前記エアフィルタ（１２）をエンジン（Ｅ）のクランクケース（１）とシリンダブロック（２）の下面との間に配置する一方，前記２次空気導入管（１０）をシリンダブロック（２）の一側に蛇行して配管したことを特徴とする，汎用エンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１記載の汎用エンジンの排気浄化装置において，
   前記一方向弁（１１）又はその近傍に，周囲温度が所定値以上となることを検出してエンジン（Ｅ）の運転を停止させる感温センサ（１８）を設置したことを特徴とする，汎用エンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１又は２記載の汎用エンジンの排気浄化装置において，
   前記一方向弁（１１）に，前記２次空気導入管（１０）に結露して流下する水滴を外部に排出するドレーン口（１９）を開閉可能に設けたことを特徴とする，汎用エンジンの排気浄化装置。

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