JP5258588B2 - Exhaust secondary air passage structure - Google Patents
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本発明は、直列気筒列を備えるシリンダヘッドに設けられた排気ポートに対して、ポンプから導入される二次エアを供給する排気二次エア通路構造に関する。 The present invention relates to an exhaust secondary air passage structure for supplying secondary air introduced from a pump to an exhaust port provided in a cylinder head having an in-line cylinder row.
特許文献1では、エンジンによる排気ガスの浄化効率を高めるために、制御弁から複数あるシリンダヘッドの各排気ポートへ二次エアを供給するための構造が開示されている。また特許文献1では、排気二次エア通路が排気ポートの近傍に配置されており、排熱によって加熱される。排気を浄化する触媒は、高温時においてより活性化されるために、特許文献1のように二次エアを、該排気ポート近傍の熱で加熱されると好適である。 Patent Document 1 discloses a structure for supplying secondary air from a control valve to each exhaust port of a plurality of cylinder heads in order to increase the exhaust gas purification efficiency of the engine. In Patent Document 1, an exhaust secondary air passage is disposed in the vicinity of the exhaust port and is heated by exhaust heat. Since the catalyst for purifying the exhaust is more activated at a high temperature, it is preferable to heat the secondary air with the heat in the vicinity of the exhaust port as in Patent Document 1.
二次エアを、制御弁(以下、二次エアバルブと称することもある)から排気ポートへ送る通路は、構造の簡便化を図るために、該制御弁を該排気ポート近傍に設けて、該通路を短くすることが考えられる。しかしながら、前記通路を短くすると、二次エアバルブが排気ポートからの熱を受けて、製品寿命に影響することが懸念される。そこで、二次エアバルブをエンジンから離して設けると、二次エアバルブが前記熱の影響を受けることはなくなるものの、二次エアバルブから延在する通路が長くなって、排気ポートの熱で加熱されない、すなわち二次エアが加熱されず、触媒の活性化が停滞することが懸念される。 A passage for sending secondary air from a control valve (hereinafter also referred to as a secondary air valve) to the exhaust port is provided in the vicinity of the exhaust port in order to simplify the structure. It is conceivable to shorten the length. However, if the passage is shortened, there is a concern that the secondary air valve receives heat from the exhaust port and affects the product life. Therefore, if the secondary air valve is provided away from the engine, the secondary air valve will not be affected by the heat, but the passage extending from the secondary air valve becomes long and is not heated by the heat of the exhaust port. There is concern that the secondary air is not heated and the activation of the catalyst is stagnant.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、二次エアバルブが排気ポートから受ける熱を可及的に減少させる排気二次エア通路構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust secondary air passage structure that reduces as much as possible the heat received by the secondary air valve from the exhaust port.
本発明に係る排気二次エア通路構造は、直列気筒列を備えるエンジンのシリンダヘッドに設けられた排気ポートに対して、ポンプから導入される二次エアを供給する排気二次エア通路構造であって、前記シリンダヘッドの吸気ポート側側面に設けられ且つ前記シリンダヘッドのタイミングトレーン室側に配置される二次エアバルブと、前記二次エアバルブから、前記シリンダヘッドの前記タイミングトレーン室側側面に設けられ、前記排気ポート側に向かって延在する側方通路と、前記側方通路から、気筒列方向に沿って前記シリンダヘッドの前記排気ポート側側面又はその近傍に設けられた気筒間通路と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記気筒間通路と前記排気ポートをそれぞれ連通する分岐通路とを有し、前記二次エアバルブのバルブ排出口と前記側方通路とが継合していることを特徴とする。 An exhaust secondary air passage structure according to the present invention is an exhaust secondary air passage structure that supplies secondary air introduced from a pump to an exhaust port provided in a cylinder head of an engine having an in-line cylinder row. Te, a secondary air valve disposed in the timing train chamber side of and the cylinder head provided in the intake port side surface of the cylinder head, from the secondary air valve, is provided in the timing train chamber side surface of the cylinder head , and the side passage extending toward the exhaust port side from the lateral passage, the inter-cylinder passage provided in the exhaust port side or near the side surface of the cylinder head along the cylinder row direction, the provided in the cylinder head, the exhaust ports and the inter-cylinder passage have a branch passage communicating respectively Bal of the secondary air valve And said lateral passage and the discharge port is characterized in that it engagement.
側方通路はタイミングトレーン室側に設けられていることから加熱されにくく、しかも二次エアバルブは吸気ポート側に設けられていることから、二次エアバルブは、排気ポートから受ける熱が可及的に減少し、熱による製品の劣化が抑制される。また、二次エアが、気筒間通路及び分岐通路において、前記排気ポートからの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持することができる。タイミングトレーンは、タイミングチェーン、タイミングベルト又はタイミングギア等、いずれの方式でもよい。 Since the side passage is provided on the timing train chamber side, it is difficult to be heated, and since the secondary air valve is provided on the intake port side, the secondary air valve receives heat from the exhaust port as much as possible. This reduces the deterioration of the product due to heat. Further, the activation of the catalyst can be maintained by heating the secondary air in the inter-cylinder passage and the branch passage with heat from the exhaust port. The timing train may be any system such as a timing chain, a timing belt, or a timing gear.
また、前記エンジンはV型エンジンであって、前記排気二次エア通路構造は二組設けられ、二つの前記二次エアバルブは前記エンジンのV字形状の上方及び側方に突出しない前記V字形状の内側に配設されていることを特徴とする。 Further, the engine is a V-type engine, and the exhaust secondary air passage structure is provided in two sets, and the two secondary air valves do not protrude upward and laterally of the V shape of the engine. It is arrange | positioned inside the inside.
これによって、前記エンジンの上方、側方に、前記二次エアバルブが突出することなく、レイアウト上好適である。 Thus, the secondary air valve does not protrude above and to the side of the engine, which is preferable in terms of layout.
本発明に係る排気二次エア通路構造によれば、吸気ポート近傍に設けられた二次エアバルブは、排気ポートから離間して設けられていることから、前記排気ポートから受ける熱が可及的に減少することで、該熱による前記二次エアバルブの製品劣化が抑制されながらも、二次エアが、気筒間通路及び分岐通路において、前記排気ポートからの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持するという効果を達成することができる。 According to the exhaust secondary air passage structure according to the present invention, the secondary air valve provided in the vicinity of the intake port is provided apart from the exhaust port, so that the heat received from the exhaust port is as much as possible. By reducing the product, the deterioration of the product of the secondary air valve due to the heat is suppressed, but the secondary air is heated by the heat from the exhaust port in the inter-cylinder passage and the branch passage, thereby activating the catalyst. The effect of maintaining can be achieved.
以下、本発明に係る排気二次エア通路構造について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図4を参照しながら説明する。 Hereinafter, an exhaust secondary air passage structure according to the present invention will be described with reference to FIGS.
先ず、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造50が適用されるエンジン10の概略構成について説明する。
First, a schematic configuration of the
図1及び図2に示すように、エンジン10は、第1気筒列12aと第2気筒列12bが90°バンクを形成する車両用のV型10気筒エンジンである。エンジン10は、ベースとなる部分が下側からロアオイルパン14、アッパオイルパン16、シリンダブロック18、シリンダヘッド20及びヘッドカバー22の順に積み重ねられて構成されている。シリンダヘッド20及びヘッドカバー22は、第1気筒列12a及び第2気筒列12bに対してそれぞれ1つ設けられている。エンジン10の一方の側方には、トランスミッションが取り付けられる環状リブ24が形成されている。第2気筒列12bにおけるヘッドカバー22には、レベルゲージ26が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ロアオイルパン14には潤滑用のオイルが溜められている。アッパオイルパン16はロアオイルパン14とシリンダブロック18とを接続してクランクケースを構成する部分であり、カウンタウェイトが回転するスペースが確保されている。シリンダブロック18は、第1気筒列12a及び第2気筒列12bの主要部を構成する側面視Y字形の部分であって、片バンク当たり5つのシリンダを形成している。シリンダにはピストンが昇降するように構成されて、コネクティングロッドを介してクランクシャフト28を回転させる。各ピストンは、振動を相殺するように異なる位相で回転をする。
The
図1及び図3に示すように、シリンダヘッド20は、シリンダ上部を覆って燃焼室を形成するとともに、該燃焼室を開閉するバルブとその動弁機構及び点火プラグ等が設けられる部分である。シリンダヘッド20には、各シリンダの燃焼室に連通する吸気ポート42及び排気ポート44が形成されており、各吸気ポート42は第1気筒列12aと第2気筒列12bによって形成されるV字形状の内側でインテークマニホールド30を形成し、各排気ポート44はV字形状の外側でエキゾーストマニホールド32を形成している。なお、シリンダヘッド20の排気ポート44側端部の底部には、複数のオイル落し孔46がそれぞれ離間して、前記シリンダの軸線方向に穿設されており、シリンダブロック18、アッパオイルパン16の順に経由して、ロアオイルパン14へ連通することで、潤滑用のオイルを回収するための通路としての機能を有している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
インテークマニホールド30は、図示しないインテークパイプ及びフューエルインジェクタに接続される。エキゾーストマニホールド32は、第1気筒列12a及び第2気筒列12b毎に、先端部が1つに集合する5本のエキゾーストパイプ34に接続されている。5本のエキゾーストパイプ34は、それぞれ適度な長さになるとともに、第1気筒列12a及び第2気筒列12bの下方部でコンパクトにまとまるように屈曲しており、集合部34aに集合している。2つの集合部34aは第1気筒列12a及び第2気筒列12bでそれぞれ同方向を指向しており、図示しないマフラー及び触媒に接続される。
The
図2に示すように、エンジン10の一方の側方は、チェーンケース(又はタイミングトレーンケース)38によって覆われており、シリンダブロック18及びシリンダヘッド20との間にはタイミングトレーン室36が形成されている。タイミングトレーン室36は、燃焼室から離間して設けられているために、各気筒列、すなわちシリンダヘッド20と比較して低温である。また、タイミングトレーン室36には、タイミングチェーン、タイミングベルト又はタイミングギア等の動力伝達手段によってクランクシャフト28の回転を動弁機構に伝達するタイミングトレーン機構が設けられている。タイミングトレーン室36は、側面がチェーンケース38で覆われ、上面がヘッドカバー22によって覆われている。また、タイミングトレーン室36は、ロアオイルパン14と連通している。なお、エンジン10の一方の側方には、オイルの供給口40が設けられている。
As shown in FIG. 2, one side of the
次に、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造50について説明する。
Next, the exhaust secondary
排気二次エア通路構造50とは、直列気筒列を備えるシリンダヘッド20に設けられた排気ポート44に対して、ポンプを用いて外部から二次エアを導入して触媒に供給することで、排気ガスの浄化効率を高めるための構造である。
The exhaust secondary
図3に示すように、排気二次エア通路構造50は、二次エアバルブ52と、側方通路54と、気筒間通路56と、分岐通路58とによって構成されている。なお、排気二次エア通路構造50は、第1気筒列12a及び第2気筒列12bに対してそれぞれ1つ対称構造として設けられているが、第1気筒列12aに対して設けられた排気二次エア通路構造50の説明をもって、第2気筒列12bに対して設けられた排気二次エア通路構造50の説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the exhaust secondary
二次エアバルブ52は、エアバルブ本体60と、エンジン10近傍の車体フレームに設けられた二次エアポンプ(図示せず)をチューブ等を介して接続するバルブ吸気口62と、前記側方通路54と継合しているバルブ排出口64とによって構成されている。二次エアバルブ52は、シリンダヘッド20のタイミングトレーン室36側における、第1気筒列12aと第2気筒列12bによって形成されるV字形状の内側に配設されており、上方、側方に突出することなく、レイアウト上好適である。
The
二次エアバルブ52は、前記V字形状の内側であるシリンダヘッド20の吸気ポート42側側面、すなわちシリンダヘッド20の角部に配設されることで、燃焼室によって加熱された排気が通る排気ポート44から受ける熱の影響を可及的に減少させることができる。結果、二次エアバルブ52は、熱による製品の劣化を抑制することができる。さらに、二次エアバルブ52は、各気筒列と比較して低温であるタイミングトレーン室36側に設けられていることからも、熱による製品の劣化を抑制することができる。なお、二次エアバルブ52は、排気ガスに、有害成分を多く含む未燃焼ガスが多い場合にオンとなり、該未燃焼ガスの有害成分を燃焼させて無害化を促進する。一方、図示しないマフラーの排気効率が過度な場合、該未燃焼ガスの分量が増加することで、該マフラー内で該未燃焼ガスが燃焼されるアフターバーンと呼ばれる現象が発生し、騒音の発生要因となるために、このような場合は二次エアバルブ52をオフにする。
The
エアバルブ本体60は、弁としての機能を有し、バルブ吸気口62から流入した二次エアに対し、バルブ排出口64から側方通路54へ排出される二次エアの流量を調整する機能を有する。なお、二次エアは、図示しない二次エアポンプによって圧出されるだけではなく、排気ポート44からの排気の流れによる吸い込み現象によってもエアバルブ本体60に二次エアが流入することとなる。
The air valve
側方通路54は、シリンダヘッド20のタイミングトレーン室36側の側部上側における吸気ポート42側から排気ポート44側へ、すなわち第1気筒列12aの並び方向(図1及び図3の矢印A)及びシリンダの軸線方向に直交する方向に穿設された通路であり、シリンダヘッド20の吸気ポート42側から、貫通はしないが排気ポート44側の端部近傍まで削孔され、形成される。
The
図4に示すように、側方通路54は、シリンダヘッド20のタイミングトレーン室36側の側壁66に一体化して内径が0.5cm〜5.0cmの円筒形状に形成されるが、該内径の中心が該側壁66の面に位置するように設けられることによって、側方通路54は、該側壁66から円弧形状で側方に突出し、凸部68を形成している。
As shown in FIG. 4, the
凸部68を形成することによって、シリンダヘッド20のタイミングトレーン室36側の側壁66は、より厚みを増すこととなる。結果、シリンダヘッド20の剛性は向上しながらも、該側壁66の高さは変わらないため、シリンダヘッド20とタイミングトレーン室36との間で、霧化している潤滑用のオイル及び空気が混合したブローバイガスの流れを阻害することはない。一方、側壁66としての厚みが増し、シリンダヘッド20とタイミングトレーン室36とが、より離間することに加え、タイミングトレーン室36が、シリンダヘッド20と比較して低温になることによって、ブローバイガスから該オイル分を濾す構造を、ブローバイガスの流れを阻害することはなく得ることができる。また、ブローバイガスからオイル分を濾す構造を有することで、タイミングトレーン室36内のタイミングチェーンやタイミングギア等の駆動により、該オイルが攪拌されて飛散することが抑制できる。また、タイミングトレーン機構として、タイミングベルトが用いられる場合は、該オイルの流入を防止し、該タイミングベルトの劣化を抑制する。これらによって、前記オイルは凝縮して液化し易くなり、液化したオイルはシリンダヘッド20底部に溜まることとなる。よって、シリンダヘッド20底部に設けられたオイル落し孔46にて潤滑用のオイルの回収がし易くなる。
By forming the
なお、ブローバイガスは、シリンダヘッド20の排気ポート44によって加熱されるが、シリンダヘッド20からタイミングトレーン室36方向へブローバイガスが移動し、側方通路54と接することで該側方通路54がある程度加熱され、結果、側方通路54を流れる二次エアも加熱されることとなり、触媒を活性化させることもできる。ただし、ブローバイガスによる加熱が、二次エアバルブ52の劣化に影響するほどには熱せられない。また、側方通路54は、側壁66に一体化して形成されることで、チェーンケース38との間にタイミングトレーン室36を介することとなる。よって、仮に排気二次エア通路構造50内に排気ポート44から高温のガスが逆流しても、チェーンケース38が熱によって受ける影響を可及的に減少させることができる。
The blow-by gas is heated by the exhaust port 44 of the
気筒間通路56は、シリンダヘッド20の排気ポート44側の端部上側を貫通して、第1気筒列12aの並び方向と平行に穿設され、両端をボルト48によって封止された通路である。気筒間通路56は、側方通路54と同径の円筒形状を有し、側方通路54におけるシリンダヘッド20の排気ポート44側端部にて直交して連通している。燃焼室で加熱された排気からの熱の影響を受けて、気筒間通路56で加熱されることで、該気筒間通路56を流れる二次エアも同時に加熱されて、触媒を活性化させることができる。なお、気筒間通路56は、シリンダヘッド20の排気ポート44側の端部に必ずしも設けられる必要はなく、該端部近傍であればよい。
The
また、側方通路54及び気筒間通路56は共に、シリンダヘッド20と一体化して形成され、シリンダヘッド20とヘッドカバー22との接合部分からは離間しており、該接合部分に与える熱的影響を可及的に減少させることができる。ヘッドカバー22のシリンダヘッド20に対する密封機能は熱によって劣化するが、前記接合部分が熱により受ける影響が可及的に減少することにより、該密封機能の劣化を抑制することができる。
Further, both the
分岐通路58は、第1気筒列12aの各気筒に対応して(この場合5本)設けられ、気筒間通路56に連通した通路である。分岐通路58は、側方通路54及び気筒間通路56と比べて細径で、排気ポート44と気筒間通路56とをそれぞれ連通している。これによって、二次エアは、排気ポート44に吐出され、排気ガスと混合されて、図示しない触媒へと送られる。分岐通路58においても、二次エアは気筒間通路56と同様に加熱されることで、触媒を活性化させることができる。
The
上述したように、本実施の形態に係る排気二次エア通路構造50によれば、二次エアバルブ52は、排気ポート44から受ける熱が可及的に減少することで、熱による製品劣化が抑制されながらも、二次エアが側方通路54、気筒間通路56、及び分岐通路58において、排気ポート44からの熱で加熱されることで触媒の活性化を維持するという効果を達成することができる。
As described above, according to the exhaust secondary
本発明に係る排気二次エア通路構造は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The exhaust secondary air passage structure according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…エンジン 12a…第1気筒列
12b…第2気筒列 14…ロアオイルパン
16…アッパオイルパン 18…シリンダブロック
20…シリンダヘッド 22…ヘッドカバー
24…環状リブ 26…レベルゲージ
28…クランクシャフト 30…インテークマニホールド
32…エキゾーストマニホールド 34…エキゾーストパイプ
34a…集合部 36…タイミングトレーン室
38…チェーンケース 40…供給口
42…吸気ポート 44…排気ポート
46…オイル落し孔 48…ボルト
50…排気二次エア通路構造 52…二次エアバルブ
54…側方通路 56…気筒間通路
58…分岐通路 60…エアバルブ本体
62…バルブ吸気口 64…バルブ排出口
66…側壁 68…凸部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記シリンダヘッドの吸気ポート側側面に設けられ且つ前記シリンダヘッドのタイミングトレーン室側に配置される二次エアバルブと、
前記二次エアバルブから、前記シリンダヘッドの前記タイミングトレーン室側側面に設けられ、前記排気ポート側に向かって延在する側方通路と、
前記側方通路から、気筒列方向に沿って前記シリンダヘッドの前記排気ポート側側面又はその近傍に設けられた気筒間通路と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記気筒間通路と前記排気ポートをそれぞれ連通する分岐通路と、
を有し、
前記二次エアバルブのバルブ排出口と前記側方通路とが継合していることを特徴とする排気二次エア通路構造。 An exhaust secondary air passage structure for supplying secondary air introduced from a pump to an exhaust port provided in a cylinder head of an engine having an in-line cylinder row,
A secondary air valve provided on the side of the intake port of the cylinder head and disposed on the timing train chamber side of the cylinder head ;
From the secondary air valve, it is provided in the timing train chamber side surface of the cylinder head, and the side passage extending toward the exhaust port side,
An inter-cylinder passage provided on the exhaust port side surface of the cylinder head or in the vicinity thereof along the cylinder row direction from the side passage;
A branch passage provided in the cylinder head and communicating with the inter-cylinder passage and the exhaust port;
I have a,
An exhaust secondary air passage structure , wherein a valve discharge port of the secondary air valve and the side passage are joined .
前記エンジンはV型エンジンであって、
前記排気二次エア通路構造は二組設けられ、
二つの前記二次エアバルブは前記エンジンのV字形状の上方及び側方に突出しない前記V字形状の内側に配設されている
ことを特徴とする排気二次エア通路構造。 The exhaust secondary air passage structure according to claim 1,
The engine is a V-type engine,
Two sets of the exhaust secondary air passage structure are provided,
The two secondary air valves are disposed on the V-shaped upper side of the engine and on the inner side of the V-shaped so as not to protrude sideways .
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