JP4409246B2

JP4409246B2 - Secondary air supply device for general-purpose engine

Info

Publication number: JP4409246B2
Application number: JP2003363624A
Authority: JP
Inventors: 祐則野口
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: JP2005127223A

Description

本発明は、排気中に二次空気を導入して触媒の排気浄化効率を向上する汎用エンジンの二次空気供給装置に関する。 The present invention relates to a secondary air supply device for a general-purpose engine that introduces secondary air into exhaust gas to improve exhaust gas purification efficiency of a catalyst.

近年、発電機や作業機、スノーモービル等の原動機として使用される汎用エンジンにおいては、排ガス規制強化等に伴い、マフラ内に触媒を設けることが検討されている。ところで、この種の汎用エンジンは、様々な使用環境での出力安定性を確保するため、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で運転されることが一般的である。このため、汎用エンジンにおいては、マフラ内に触媒を設けたとしても、その浄化性能が十分に発揮されない場合があり、触媒の浄化効率確保のためには二次空気の導入が不可欠となる。 In recent years, in general-purpose engines used as prime movers such as generators, work machines, and snowmobiles, it has been studied to provide a catalyst in a muffler in accordance with stricter exhaust gas regulations. By the way, this type of general-purpose engine is generally operated at an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to ensure output stability in various usage environments. For this reason, even in the case of a general-purpose engine, even if a catalyst is provided in the muffler, the purification performance may not be sufficiently exhibited, and the introduction of secondary air is indispensable for ensuring the purification efficiency of the catalyst.

これに対処し、例えば、特許文献１に開示されている技術（車両用触媒コンバータの二次空気供給用電動ポンプ）を汎用エンジンに適用し、この電動ポンプを用いて、マフラ内の触媒に二次空気を供給することが考えられる。 To cope with this, for example, the technique disclosed in Patent Document 1 (electric pump for supplying secondary air of a catalytic converter for a vehicle) is applied to a general-purpose engine, and this electric pump is used to apply a catalyst to a catalyst in a muffler. It is conceivable to supply secondary air.

また、例えば、特許文献２，３に開示には、傾斜シリンダ下方のスペースに、カム軸を駆動源とするエアポンプを配置し、排気通路（マフラ）内の三元触媒に二次空気をエアポンプで強制的に供給する技術が開示されている。 Further, for example, in Patent Documents 2 and 3, an air pump having a cam shaft as a drive source is disposed in a space below the tilt cylinder, and secondary air is supplied to the three-way catalyst in the exhaust passage (muffler) by an air pump. A technique for forcibly supplying is disclosed.

また、空冷式の汎用エンジンにおいては、空冷用ファンで発生する冷却風の一部を分岐させ、分岐した冷却風を二次空気としてマフラ内に導入する技術が実用化されている。
特開平５−１７９９４１号公報特開平１１−６２５７４号公報特開平１１−１６６４１５号公報 Also, in air-cooled general-purpose engines, a technology has been put into practical use in which a part of cooling air generated by an air-cooling fan is branched and the branched cooling air is introduced into the muffler as secondary air.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-179941 JP 11-62574 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-166415

しかしながら、上述のように電動ポンプやカム軸駆動のエアポンプ等を汎用エンジンに別途設けることは、構成を複雑化し、部品点数の増加、エンジンの大型化やコストの高騰等を招く虞がある。 However, separately providing an electric pump, a camshaft-driven air pump, or the like as described above in a general-purpose engine may complicate the configuration, leading to an increase in the number of parts, an increase in the size of the engine, and an increase in cost.

一方、空冷用ファンで発生した冷却風の一部を二次空気として使用した場合、構成の複雑化等は回避できるものの、空冷用ファンによる冷却風の風圧は一般に小さく設定されているため、マフラ内に十分な二次空気を供給することが困難であり、さらに、冷却風の分岐によって、エンジンの冷却性能低下を招く虞がある。 On the other hand, when a part of the cooling air generated by the air cooling fan is used as secondary air, although the complexity of the configuration can be avoided, the air pressure of the cooling air by the air cooling fan is generally set to be small. It is difficult to supply a sufficient amount of secondary air, and there is a possibility that the cooling performance of the engine may be reduced due to the branching of the cooling air.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コンパクト且つ安価な構成で排気中への十分な二次空気の導入を可能とし、触媒の排気浄化効率を向上することのできる汎用エンジンの二次空気供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to introduce sufficient secondary air into the exhaust gas with a compact and inexpensive configuration and to improve the exhaust gas purification efficiency of the catalyst. An object is to provide an air supply device.

本発明は、フライホイールの一方の面上に配設された空冷用ファンと、クランクケースが対向する上記フライホイールの他方の面上に配設され、上記空冷用ファンよりも発生圧力が高く設定された二次空気用ファンと、上記クランクケースに設けられ、上記二次空気用ファンを収容する二次空気用ファンカバーと、上記二次空気用ファンカバーに連結され、上記二次空気用ファンで送風される空気を二次空気として排気系に導く二次空気導入通路とを備えたことを特徴とする。 The present invention provides an air cooling fan disposed on one surface of the flywheel and a flywheel disposed on the other surface of the flywheel facing the crankcase, and the generated pressure is set higher than that of the air cooling fan. The secondary air fan, the secondary air fan cover provided in the crankcase and accommodating the secondary air fan, and the secondary air fan cover connected to the secondary air fan cover. And a secondary air introduction passage for guiding the air blown to the exhaust system as secondary air.

その際、上記二次空気用ファンカバーには、上記二次空気用ファンに供給する二次空気を取り入れる二次空気取入口が開口されていることが望ましく、上記二次空気用ファンは、ターボファンであることが望ましい。
At this time, the secondary air fan cover preferably has a secondary air intake opening for taking in the secondary air supplied to the secondary air fan, and the secondary air fan is a turbocharger. Desirably a fan.

また、上記二次空気導入通路の中途に、上記排気系側から上記二次空気用ファン側への気体の逆流を阻止する逆止弁を設けることが望ましい。 Further, it is desirable to provide a check valve for preventing a backflow of gas from the exhaust system side to the secondary air fan side in the middle of the secondary air introduction passage.

本発明の汎用エンジンの二次空気供給装置によれば、コンパクト且つ安価な構成で排気中に十分な二次空気を導入することができ、触媒の排気浄化効率を向上することができる。 According to the secondary air supply device for a general-purpose engine of the present invention, sufficient secondary air can be introduced into the exhaust gas with a compact and inexpensive configuration, and the exhaust gas purification efficiency of the catalyst can be improved.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は汎用エンジンの要部を示す概略構成図、図２は汎用エンジンの要部を示す断面図、図３は二次空気用ファンの要部を示す拡大断面図、図４は各ファンで送風される空気の風量と圧力との関係を示す特性図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the main part of a general-purpose engine, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the general-purpose engine, and FIG. 3 shows the main part of a secondary air fan. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the air volume and pressure of air blown by each fan.

図１において、符号１は、発電機や作業機、スノーモービル等の原動機として使用される汎用エンジンであり、同図においては、空冷式のＳＯＨＣエンジンである。このエンジン１は、クランクケース２と一体形成されるシリンダ３が傾斜することで全高が低く構成されており、シリンダ３に固設されるシリンダヘッド５及びロッカカバー６の上部には、触媒７が内蔵されたマフラ８が配設されている。また、シリンダヘッド５には図示しない燃焼室に連通する吸気ポート１０と排気ポート１１とが開口されており、吸気ポート１０が図示しないエアクリーナに連通され、排気ポート１１が排気管１２を介してマフラ８に連通されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a general-purpose engine used as a prime mover such as a generator, a work machine, or a snowmobile. In FIG. 1, it is an air-cooled SOHC engine. The engine 1 is configured such that a cylinder 3 formed integrally with the crankcase 2 is inclined so that the overall height is low, and a catalyst 7 is disposed above the cylinder head 5 and the rocker cover 6 fixed to the cylinder 3. A built-in muffler 8 is provided. The cylinder head 5 has an intake port 10 and an exhaust port 11 communicating with a combustion chamber (not shown). The intake port 10 is connected to an air cleaner (not shown), and the exhaust port 11 is connected to a muffler via an exhaust pipe 12. 8 is communicated.

図２に示すように、クランクケース２の側部に設けられた開口部２ａにはメインベアリングカバー１５が取り付けられ、これらクランクケース２とメインベアリングカバー１５とによって形成されたクランク室１６の内部にはクランクシャフト１７が配設されている。クランクシャフト１７は、クランクケース２及びメインベアリングカバー１５にそれぞれ圧入固定されたメインベアリング１８を介して支承されており、クランクケース２の壁部から外部に延出するクランクシャフト１７の端部にはフライホイール１９が固設されている。 As shown in FIG. 2, a main bearing cover 15 is attached to the opening 2 a provided on the side portion of the crankcase 2, and the crankcase 16 formed by the crankcase 2 and the main bearing cover 15 is provided inside the crankcase 16. Is provided with a crankshaft 17. The crankshaft 17 is supported via a main bearing 18 that is press-fitted and fixed to the crankcase 2 and the main bearing cover 15. The crankshaft 17 extends outward from the wall portion of the crankcase 2. A flywheel 19 is fixed.

フライホイール１９外側面には、空冷用ファン２０が設けられている。本形態において、空冷用ファン２０は、フライホイール１９をロータとするシロッコファンで構成され、この空冷用ファン２０は、クランクケース２に固設する空冷用ファンカバー２１内に収容されている。空冷用ファンカバー２１は、エンジン１の側部をクランクケース２からシリンダ３にかけて覆うよう構成されており（図１参照）、さらに、空冷用ファンカバー２１には、空冷用ファン２０に臨む冷却風取入口（図示せず）が開口されている。 An air cooling fan 20 is provided on the outer surface of the flywheel 19. In this embodiment, the air cooling fan 20 is configured by a sirocco fan having a flywheel 19 as a rotor, and this air cooling fan 20 is accommodated in an air cooling fan cover 21 fixed to the crankcase 2. The air cooling fan cover 21 is configured to cover the side portion of the engine 1 from the crankcase 2 to the cylinder 3 (see FIG. 1). Further, the air cooling fan cover 21 has cooling air facing the air cooling fan 20. An intake (not shown) is opened.

一方、フライホイール１９の内側面には、二次空気用ファン２５が設けられている。本形態において、二次空気用ファン２５は、フライホイール１９をロータとするターボファンで構成され、この二次空気用ファン２５は、フライホイール１９の内側面に対向してクランクケース２に固設する二次空気用ファンカバー２６内に収容されている。二次空気用ファンカバー２６には、二次空気用ファン２５に臨む二次空気取入口２７が開口されており（図３参照）、さらに、二次空気用ファンカバー２６の内部を排気管１２（排気系）に連通する二次空気導入通路２８が連結されている（図１参照）。また、二次空気導入通路２８の中途には、排気管１２側から二次空気用ファン２５側への気体の逆流を阻止する逆止弁２９が設けられている。 On the other hand, a secondary air fan 25 is provided on the inner surface of the flywheel 19. In this embodiment, the secondary air fan 25 is constituted by a turbo fan having the flywheel 19 as a rotor, and the secondary air fan 25 is fixed to the crankcase 2 so as to face the inner surface of the flywheel 19. The secondary air fan cover 26 is accommodated. The secondary air fan cover 26 is opened with a secondary air intake 27 that faces the secondary air fan 25 (see FIG. 3). Further, the interior of the secondary air fan cover 26 is exhausted to the exhaust pipe 12. A secondary air introduction passage 28 communicating with the (exhaust system) is connected (see FIG. 1). A check valve 29 is provided in the middle of the secondary air introduction passage 28 to prevent the backflow of gas from the exhaust pipe 12 side to the secondary air fan 25 side.

ここで、図４に示すように、空冷用ファン２０は、シロッコファンで構成されることにより、図４に破線で示すように、その送風が風量を重視した設定となっており、一方、二次空気用ファン２５は、ターボファンで構成されることにより、図４に実線で示すように、その送風が圧力を重視した設定となっている。すなわち、二次空気用ファン２５により送風される空気は、空冷用ファン２０によるものよりも、相対的に圧力が高く設定されている。 Here, as shown in FIG. 4, the air cooling fan 20 is configured by a sirocco fan, so that the air flow is set with an emphasis on the air volume as shown by a broken line in FIG. 4. The secondary air fan 25 is constituted by a turbo fan, and as shown by a solid line in FIG. That is, the pressure of the air blown by the secondary air fan 25 is set to be relatively higher than that of the air cooling fan 20.

このような構成において、空冷用ファン２０は、エンジン１の駆動時に、図示しない冷却風取入口から空冷用ファンカバー２１内に空気を導入し、圧縮する。そして、この空冷用ファン２０による圧縮空気は、空冷用ファンカバー２１に沿ってシリンダ３方向に送風され、冷却風としてエンジン１の各部に供給される。その際、空冷用ファン２０による冷却風の風量が大きく設定されているため、エンジン１の各部は十分に冷却される。 In such a configuration, when the engine 1 is driven, the air cooling fan 20 introduces air into the air cooling fan cover 21 from a cooling air intake port (not shown) and compresses it. The compressed air from the air cooling fan 20 is blown in the direction of the cylinder 3 along the air cooling fan cover 21 and supplied to each part of the engine 1 as cooling air. At that time, since the amount of cooling air by the air cooling fan 20 is set large, each part of the engine 1 is sufficiently cooled.

一方、二次空気用ファン２５は、エンジン１の駆動時に、二次空気取入口２７から二次空気用ファンカバー２６内に空気を導入し、圧縮する。この二次空気用ファン２５による圧縮空気は、二次空気導入通路２８を介して、排気管１２に二次空気として導かれる。その際、二次空気用ファン２５による二次空気の圧力が高く設定されているため、排気圧に抗して排気管１２内に導入される二次空気の流量が十分に確保され、触媒７による浄化性能が向上される。 On the other hand, the secondary air fan 25 introduces air into the secondary air fan cover 26 from the secondary air inlet 27 and compresses it when the engine 1 is driven. The compressed air from the secondary air fan 25 is guided as secondary air to the exhaust pipe 12 through the secondary air introduction passage 28. At this time, since the secondary air pressure by the secondary air fan 25 is set high, the flow rate of the secondary air introduced into the exhaust pipe 12 against the exhaust pressure is sufficiently secured, and the catalyst 7 The purification performance by is improved.

このような形態によれば、排気系への二次空気を発生させる二次空気用ファン２５をエンジン１の各部に冷却風を供給する空冷用ファン２０とともにフライホイール１９に配設し、二次空気用ファン２５により送風される空気を二次空気導入通路２８を介して排気系に導く構成としたので、コンパクト且つ安価な構成で排気中に十分な二次空気を導入することができる。すなわち、二次空気用ファン２５をフライホイール１９に配設し、フライホイール１９を空冷用ファン２０及び二次空気用ファン２５のロータとして共用することにより、エンジン１の複雑化や大型化を招くことなく異なる二系統のファン２０，２５を構成することができ、さらに、各ファン２０，２５の特性を個別に設定することにより、エンジン１の冷却と排気系への二次空気の供給に要求される各要件を両立することができる。 According to such a configuration, the secondary air fan 25 that generates secondary air to the exhaust system is disposed on the flywheel 19 together with the air cooling fan 20 that supplies cooling air to each part of the engine 1, and the secondary air Since the air blown by the air fan 25 is guided to the exhaust system via the secondary air introduction passage 28, sufficient secondary air can be introduced into the exhaust gas with a compact and inexpensive configuration. That is, the secondary air fan 25 is disposed on the flywheel 19, and the flywheel 19 is used as a rotor for the air cooling fan 20 and the secondary air fan 25, thereby complicating and increasing the size of the engine 1. The fan 20 and 25 of two different systems can be configured without any change, and further, the characteristics of each fan 20 and 25 are individually set, so that the cooling of the engine 1 and the supply of secondary air to the exhaust system are required. It is possible to satisfy both requirements.

その際、空冷用ファン２０と二次空気用ファン２５とをフライホイール１９の異なる面上に配設することにより、両ファン２０，２５に対する設計の自由度を向上することができる。特に、十分な風量が要求される空冷用ファン２０の有効径等を効果的に確保することができる。 At this time, by disposing the air cooling fan 20 and the secondary air fan 25 on different surfaces of the flywheel 19, the degree of design freedom for the fans 20 and 25 can be improved. In particular, the effective diameter of the air cooling fan 20 that requires a sufficient air volume can be effectively ensured.

また、二次空気用ファン２５をターボファンで構成することにより、小径のファンで十分な発生圧力を確保することができる。さらに、二次空気導入通路２８に逆止弁２９を設けることにより、二次空気用ファン２５側への燃焼ガスの逆流を的確に防止することができる。 Further, by forming the secondary air fan 25 with a turbo fan, a sufficient generated pressure can be secured with a small-diameter fan. Further, by providing the check valve 29 in the secondary air introduction passage 28, the backflow of the combustion gas to the secondary air fan 25 side can be accurately prevented.

なお、本発明は上記形態に限定されることなく、発明を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述の形態においては、空冷用ファン２０と二次空気用ファン２５とをフライホイール１９の異なる面上に配設した一例について説明したが、両ファン２０，２５をフライホイール１９の同一面上に配設する構成としてもよい。また、二次空気用ファン２５による発生圧力が排気圧に対して十分に高く設定できる場合には、逆止弁２９を廃止してもよい。また、二次空気導入通路２８の排気系への連通は、排気管１２に対するものに限定されるものではなく、例えば、マフラ８や排気ポート１１に対して行われてもよいことは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the said form, A various change is possible in the range which does not deviate from invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the air cooling fan 20 and the secondary air fan 25 are disposed on different surfaces of the flywheel 19 has been described, but both the fans 20 and 25 are disposed on the same surface of the flywheel 19. It is good also as a structure arrange | positioned above. If the pressure generated by the secondary air fan 25 can be set sufficiently higher than the exhaust pressure, the check valve 29 may be eliminated. Further, the communication of the secondary air introduction passage 28 with the exhaust system is not limited to that with respect to the exhaust pipe 12 and may be performed with respect to the muffler 8 or the exhaust port 11, for example. .

汎用エンジンの要部を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing the main parts of a general-purpose engine 汎用エンジンの要部を示す断面図Sectional view showing the main parts of a general-purpose engine 二次空気用ファンの要部を示す拡大断面図Enlarged sectional view showing the main part of the fan for secondary air 各ファンで送風される空気の風量と圧力との関係を示す特性図Characteristic diagram showing the relationship between air volume and pressure of air blown by each fan

Explanation of symbols

１ … エンジン
７ … 触媒
８ … マフラ（排気系）
１１ … 排気ポート（排気系）
１２ … 排気管（排気系）
１９ … フライホイール
２０ … 空冷用ファン
２５ … 二次空気用ファン
２８ … 二次空気導入通路
２９ … 逆止弁
代理人弁理士伊藤進 1 ... Engine 7 ... Catalyst 8 ... Muffler (exhaust system)
11 ... Exhaust port (exhaust system)
12 ... Exhaust pipe (exhaust system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Flywheel 20 ... Air cooling fan 25 ... Secondary air fan 28 ... Secondary air introduction passage 29 ... Check valve
Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims

An air cooling fan disposed on one side of the flywheel;
A secondary air fan that is disposed on the other surface of the flywheel facing the crankcase and has a generated pressure higher than that of the air cooling fan;
A secondary air fan cover provided in the crankcase and accommodating the secondary air fan;
And a secondary air introduction passage connected to the secondary air fan cover and guiding the air blown by the secondary air fan as secondary air to an exhaust system. Air supply device.

2. The secondary air for a general-purpose engine according to claim 1, wherein the secondary air fan cover has a secondary air intake opening for taking in the secondary air supplied to the secondary air fan. Feeding device.

The secondary air supply device for a general-purpose engine according to claim 1 or 2, wherein the secondary air fan is a turbo fan.

The check valve according to any one of claims 1 to 3, wherein a check valve for preventing a backflow of gas from the exhaust system side to the secondary air fan side is provided in the middle of the secondary air introduction passage. A secondary air supply device for a general-purpose engine according to claim 1.