JPH032663Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） この考案は内燃機関の２次空気供給装置の改良
に関する。

（従来技術） 従来の２次空気供給装置としては、例えば第１
図に示すものが知られている（日産自動車株式会
社 昭和56年９月発行「Ｅ系エンジン整備要領
書」第20頁参照）。同図において、空気を排気系
に導入する２次空気導入通路１の上流開口はエア
クリーナ２に、その下流開口は触媒コンバータ３
より上流のエキゾーストマニホルド４に、それぞ
れ接続され、この上流開口部にはリード弁５が配
設されている。このリード弁５はエキゾーストマ
ニホルド４内の圧力が大気圧より低くなつたとき
開くものである。また、この内燃機関にあつては
冷機時の始動性を向上させるためエアレギユレー
タ６を備えている。すなわち、絞り弁７をバイパ
スしてバイパス通路８を設け、該バイパス通路８
に暖機完了後この通路８を閉じるエアレギユレー
タ６を介設しているのである。このエアレギユレ
ータ６は機関冷機時吸入空気量を量して燃焼の安
定化を図るものである。（始動性を向上させる）。

しかしながら、このような従来の内燃機関の２
次空気供給装置にあつては、リード弁５は排気圧
力の脈動により２次空気導入通路１を開いて新気
をマニホルド４に導入していたため、機関冷機時
における燃焼不安定時期にあつても空気がマニホ
ルド４内に導入されることとなり、該燃焼不安定
時期にミスフアイアが発生すると濃い未燃焼ガス
（CO、HC）とこの空気が混合して触媒コンバー
タ３内で一気に燃焼してしまい触媒温度が必要以
上に上昇して触媒の焼損を招くという問題点が生
じていた。

（考案の目的） そこで、この考案は、エアレギユレータ弁の作
動に応じて燃焼不安定時期に２次空気の導入を制
限することにより、２次空気導入装置の簡単な改
良によつて触媒の焼損を未然に防止することを目
的としている。

（考案の構成） この考案に係る内燃機関の２次空気供給装置
は、触媒コンバータ上流側の排気管と吸気通路の
エアクリーナ部とを連通する２次空気導入通路と
機関の絞り弁をバイパスするバイパス通路とを互
いに一部隣接して形成し、この隣接部に、前記２
次空気導入通路とバイパス通路とを相反的に開閉
する共通の弁体を介装するとともに、機関温度に
応動して機関温度が上昇するほど前記２次空気導
入通路の開度が増大する方向に前記弁体を駆動す
る駆動手段を設け、かつ前記弁体には、その中間
位置にて前記２次空気導入通路とバイパス通路の
双方が略中間開度となるオーバーラツプ期間を設
けた構成である。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第２図及びび第３図Ａ，Ｂはこの考案の一実施
例を示すものである。同図において、１１は機関
の絞り弁をバイパスするバイパス通路を、１２は
２次空気導入通路をそれぞれ示し、これらの両通
路１１，１２は互いに一部隣接してハウジング１
３，１４により形成されている。バイパス通路１
１の上流端は絞り弁の上流の吸気通路に、下流端
は絞り弁の下流の吸気通路にそれぞれ開口、接続
されている。また、２次空気導入通路１２の上流
端は吸気通路の最上流部のエアクリーナに開口し
ており、この上流開口部にはリード弁が配設され
ている。２次空気導入通路１２の下流端は触媒コ
ンバータより上流の排気管、例えばエキゾースト
マニホルドに開口しており、上記リード弁は該マ
ニホルドの排気の圧力や大気圧より低下したとき
開く。すなわち、排気圧力の脈動に応じてリード
弁は開き２次空気導入通路１２よりエキゾースト
マニホルドに新気を導入するものである。１５は
ハウジング１３，１４に軸１６を中心として回動
自在に支持された略半円板状のシヤツタバルブで
あり、シヤツタバルブ１５はバイパス通路１１と
２次空気導入通路１２とを相反的に開閉する共通
の弁体となつている。このシヤツタバルブ１５は
円周方向に所定角度互いに離隔した丸孔１７及び
角孔１８を有している。この丸孔１７及び角孔１
８のなす角度は上記両通路１１，１２が軸１６を
中心としてなす円周方向の角度よりも小さく設定
されている。また、このシヤツタバルブ１５の軸
１６を中心として丸孔１７の略反対側の位置には
突起１５Ａが形成されており、この突起１５Ａは
バイメタル１９の先端に当接している。バイメタ
ル１９の基端は支持部材２０に固着されており、
この支持部材２０は上記ハウジング１４に支持さ
れている。２１は支持部材２０に巻回、支持され
たヒータであり、このヒータ２１は感温部によつ
て機関の冷却水温度が所定温度（例えば70℃）以
上になるとバイメタル１９を加熱して変位（湾
曲）させるものである。すなわち、ヒータ２１は
冷却水温度が上昇するほど後述するようにバイメ
タル１９を介して２次空気導入通路の開度が増大
する方向にシヤツタバルブ１５を駆動する。ま
た、２２はシヤツタバルブ１５を第３図Ａ，Ｂ中
反時計回りの方向に付勢するスプリングであり、
このスプリング２２の一端はシヤツタバルブ１５
に他端はハウジング１４にそれぞれ係止されてい
る。さらに、２３，２４はハウジング１４に突設
されたストツパピンであり、ストツパピン２３は
第３図Ａに示すようにシヤツタバルブ１５の時計
回りの回動を、ストツパピン３２は第３図Ｂに示
すようにシヤツタバルブ１５の反時計回りの回動
をそれぞれ規制している。すなわち、上記シヤツ
タバルブ１５は弁体を構成し、バイメタル１９、
ヒータ２１、スプリング２２は全体として駆動手
段を構成するものである。

したがつて、この２次空気導入装置にあつて
は、機関の冷機時（冷却水温度が所定温度より低
い場合）は、ヒータ２１が加熱されず、バイメタ
ル１９は未変位の状態にある。その結果バイメタ
ル１９に付勢されてシヤツタバルブ１５はストツ
パピン２３に当接するＡ位置まで回動し、角孔１
８によつてバイパス通路１１を連通させる。ま
た、このとき、シヤツタバルブ１５は２次空気導
入通路１２の連通を遮断している。この状態を第
３図Ａに示している。よつて、万一、ミスフアイ
アにより濃い未燃焼ガスが排出されても２次空気
が導入されていないので、触媒コンバータでの異
常燃焼が防止される。

一方、機関の暖機が完了すると（冷却水温度が
上記所定温度以上に上昇すると）、ヒータ２１の
加熱も完了しバイメタル１９は所定量だけ変位
（湾曲）する。その結果、スプリング２２に引張
されてシヤツタバルブ１５はストツパピン２４に
当接するＢ位置まで回動し、丸孔１７によつて２
次空気導入通路１２を連通させる。また、このと
き、バイパス通路１１は遮断される。この回動角
度（Ａ，Ｂ両位置間のなす角度）は上記丸孔１７
と角孔１８とがなす角度と等しく設定されてい
る。この結果、排気の圧力に応動してリード弁が
開閉し２次空気導入通路１２より排気管（エキゾ
ーストマニホルド）に新気が供給され未燃焼ガス
（CO、HC）の酸化が促進されることになる。ま
た、このとき、暖機後あるためバイパス通路１１
は閉止され、絞り弁の開閉により吸気通路から機
関燃焼室に空気が供給される。この状態は第３図
Ｂに示されている。また、第５図に示すように、
シヤツタバルブ１５は冷却水温度が所定温度以上
になり前記Ｂ位置に回動するまでの間の位置にお
いて、バイパス通路１１と２次空気導入通路１２
の双方が略中間開度となるオーバーラツプ期間を
有している。このため、バイパス通路が閉じるま
での間に、すなわち、機関が暖機状態になりつつ
あるとき、２次空気導入通路が開き始めるので、
２次空気をより早めにエキゾーストマニホールド
に供給して触媒内温度を早く高めることができ
る。

このように本実施例では、単一のシヤツタバル
ブ１５および駆動手段によつて同時に２次空気導
入通路１２とバイパス通路１１を開閉することが
できるので、暖機完了前の燃焼不安定時期におい
て、排気ガス中への２次空気の導入を簡単な構成
で防止でき、触媒の焼損を未然に防止することが
できる。また、構造を簡略化でき、各通路１１，
１２の開閉時期の精度も向上させることができ
る。さらに、シヤツタバルブ１５（弁体）および
駆動手段を交換するだけで種々の要求（運転状
態）特性に対応できる。

第４図はこの考案の他の実施例を示している。
この実施例は弁体、駆動手段として上記実施例に
おけるバイメタリスプリング、シヤツタバルブに
代えてサーモワツクス、スプール弁を用いたもの
であり、さらに、稀薄燃焼（空燃比が16以上）機
関に適用する好適な２次空気の制御例である。

第４図において、ウオータジヤケツト壁３１に
固着されたハウジング３２内にはスプール弁３３
が図中上下動自在に収納されており、スプール弁
３３はスプリング３４により下方に付勢されてい
る。ハウジング３２内下端部には先端（下端）が
ウオータジヤケツトの冷却水Ｗ中に突出する感温
部３５が配設され、この感温部３５の上端部を取
り囲んでサーモワツクス３６が収納され、さら
に、このワツクス３６と上記スプール弁３３の下
端との間には合成ゴム３７が挾装されている。ス
プール弁３３は、上記スプリング３４を係止する
上部ピストン３３Ａと、合成ゴム３７に当接する
下部ピストン３３Ｂと、これらの両ピストン３３
Ａ，３３Ｂを連結する小径のロツド３３Ｃと、か
らなり、この上部ピストン３３Ａには断面略Ｌ字
形の連通孔３８が、ロツド３３Ｃの周囲には通路
３９が、それぞれ形成されている。ハウジング３
２の側壁にはバイパス通路４１の入口４１Ａと出
口４１Ｂが形成され、これらの入口４１Ａと出口
４１Ｂとは通路３９により連通可能とされてい
る。すなわち、スプール弁３３が図示のように下
限位置にあるときバイパス通路４１は連通し、ス
プール弁３３がサーモワツクス３６の膨張により
上昇するとバイパス通路４１は下部ピストン３３
Ｂにより遮断されるのである。また、２次空気導
入通路４２の入口４２Ａおよび出口４２Ｂはハウ
ジング３２の上壁および側壁にそれぞれ形成さ
れ、これらの入口４２Ａと出口４２Ｂとは上記連
通孔３８により連通可能とされている。すなわ
ち、スプール弁３３が所定高さまで上昇すると連
通孔３８により２次空気導入通路４２は連通する
が、スプール弁３３がさらに上昇してストツパ４
３に当接する上限位置にあるときは該通路４２は
遮断されるのである。なお、４４は下部ピストン
３３Ｂに嵌着したシール材である。よつて、上記
スプール弁３３はエアレギユレータ弁を構成す
る。

したがつて、この実施例では、冷却水温度が所
定温度より低い場合は、第４図に示すように、サ
ーモワツクス３６は収縮しており、スプール弁３
３はスプリング３４に付勢されて下限位置にあ
る。その結果、バイパス通路４１は連通し、２次
空気導入通路４２は遮断されている。したがつ
て、前記実施例と同様にバイパス通路４１からの
空気により機関回転数は上昇し、また、エキゾー
ストマニホルドへの２次空気は遮断され触媒コン
バータでの異常燃焼は防止される。この後、暖機
運転により冷却水温度が徐々に上昇するとこれに
伴つてサーモワツクス３６は徐々に膨張しスプー
ル弁３３を押し上げる。冷却水温度が所定温度以
上になるとスプール弁３３は所定高さまで上昇し
てバイパス通路４１を遮断し、２次空気導入通路
４２を連通させる。その結果、バイパス通路４１
からの空気の供給は停止され、エキゾーストマニ
ホルドにはリード弁の作動により該通路４２より
２次空気が導入され、、触媒コンバータにて未燃
焼ガス（CO、HC）が燃焼（酸化）される。さら
に、冷却水温度が上昇するとサーモワツクス３６
はさらに膨張しスプール弁３３は押し上げられて
ストツパ４３に当接する。この結果、２次空気導
入通路４２は再び遮断され、エキゾーストマニホ
ルドへの２次空気の導入は停止される。これは、
稀薄燃焼方式を採用した場合には、触媒コンバー
タで未燃焼ガスを酸化するのに充分な酸素が排気
ガス中に含まれているため、２次空気を導入する
とかえつて触媒コンバータの入口温度が低下して
しまい排気エミツシヨンが悪化することを防止す
るためである。

第５図は上記各実施例における空気流量と運転
時間（走行時間）との関係を示すもので、実線
x₁，x₂が２次空気導入通路１２，４２からの流量
を、破線y₁，y₂がバイパス通路１１，４１からの
流量を、それぞれ示している。

（効果） 以上説明してきたように、この考案によれば、
暖機完了前の燃焼不安定期において排気ガス中へ
の２次空気の導入を簡単な構成で防止でき、触媒
の焼損を未然に防止できるという効果がある。

また、単一の弁体および駆動手段によつてバイ
パス通路と２次空気導入通路を開閉しているの
で、構造を簡略化でき、各通路の開閉時期の精度
を向上させることができる。さらに、弁体および
駆動手段を交換するだけで種々の要求（運転状
態）特性に対応することができる。

さらに、また、バイパス通路が閉じる途中にお
いて（機関が暖機状態になりつつある状態におい
て）２次空気導入通路が開き始めるので、２次空
気をより早く供給することができ、触媒内温度を
早く高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の２次空気供給装置を
示すその全体構成図である。第２図および第３図
Ａ，Ｂはこの考案に係る内燃機関の２次空気供給
装置の一実施例を示すもので、第２図はその要部
断面図、第３図Ａ，Ｂは該装置の作動状態を示す
第２図の−矢視図である。第４図はこの考案
の他の実施例を示す要部断面図である。第５図は
上記各実施例における作用を説明するための各通
路の流量と運転時間との関係を示す図である。 １１，４１……バイパス通路、１２，４２……
２次空気導入通路、１５……シヤツタバルブ（弁
体）、｛１９……バイメタル、２１……ヒータ、２
２……スプリング、｝（駆動手段）、３３……スプ
ール弁（弁体）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 触媒コンバータ上流側の排気管と吸気通路のエ
   アクリーナ部とを連通する２次空気導入通路と機
   関の絞り弁をバイパスするバイパス通路とを互い
   に一部隣接して形成し、この隣接部に、前記２次
   空気導入通路とバイパス通路とを相反的に開閉す
   る共通の弁体を介装するとともに、機関温度に応
   動して機関温度が上昇するほど前記２次空気導入
   通路の開度が増大する方向に前記弁体を駆動する
   駆動手段を設け、かつ前記弁体には、その中間位
   置にて前記２次空気導入通路とバイパス通路の双
   方が略中間開度となるオーバーラツプ期間を設け
   たことを特徴とする内燃機関の２次空気供給装
   置。