JPS6034793Y2 - 空気ポンプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、自動車用エンジン等のレシプロエンジンに
付設される空気ポンプ装置に関するものである。

排ガス浄化のために触媒あるいはサーマルリアクタ等の
排ガス浄化装置を排気系に介装されたエンジンでは、同
排ガス浄化装置に２次空気を供給するためのエアポンプ
の付設を必要とする場合がある。

このエアポンプとして構造簡単で安価なものが実公昭４
７−２０９９４号公報に開示されている。

ところが、同公報に開示されたエアポンプではクランク
室とダイアフラム室とが単にパイプで連通されているの
みであるため、エンジンオイルが同パイプを介してダイ
アフラム室まで侵入してダイアプラムの劣化を早めたり
、またパイプ内部のオイル付着やオイル流れによりクラ
ンク室の圧力変動を有効に上記ダイアフラム室に伝達で
きない等の不具合がある。

本考案は上記に鑑み提唱されたもので、多気筒エンジン
のクランクケース内に発生する変動圧力が空気通路を介
して導入される圧力室と、同圧力室に導入された変動圧
力を受けて作動する差圧応動体と、同差圧応動体の作動
により空気を吐出するポンプ室と、上記クランクケース
内を上記圧力室へ同圧力室の下方から連通ずる他の空気
通路とを具備し、上記両空気通路の圧力室への開口が対
向するように配設されていることを特徴とする空気ポン
プ装置を要旨とするものである。

本考案によれば、上記両空気通路の圧力室への開口を対
向させたのでクランクケースから伝達される圧力空気が
圧力室内で正面衝突することによりオイル分離効果が得
られ、同圧力室内に侵入したオイルが圧力応動体まで達
して同圧力応動体の劣化を早めることを防止でき、また
上記性の空気通路を圧力室の下方から連通させたので同
圧力室内で分離したオイルが同地の空気通路を介してク
ランクケースへ戻されることにより少なくとも上記空気
通路内のオイル付着やオイル流れを防止できクランクケ
ース内の圧力変動を確実に上記圧力室へ伝達できる等の
効果を奏するものである。

次に、本考案を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第１図に示す本考案の一実施例において、自動車用火花
点火式多気筒内燃機関の本体１０は主としてシリンダブ
ロック１２及びシリンダヘッド１４から構成され、シリ
ンダヘッド１４の一側には吸気マニホルド１６が固着さ
れるとともに他側には排気マニホルド１８が固着されて
いる。

吸気マニホルド１６の上端開口部には従来一般の気化器
２０が接続され、さらに気化器２０の上方にはエアクリ
ーナ２２が取付けられている。

エアクリーナ２２、気化器２０及び吸気マニホルド１６
は主吸気通路２４を形成し、同通路２４はシリンダヘッ
ド１４に形成された吸気ポート２６に接続され、同ポー
ト２６は燃焼室２８を形成するシリンダヘッド１４の半
球形状凹面３０に開口され、同開口は主吸気弁３２によ
り開閉される。

燃焼室２８は上記半球形状凹面３０と、シリンダブロッ
ク１２に形成されたシリンダ３４の内周面３６と、同内
周面３６上を摺動するピストン３８の頂面４０とにより
限界されて構成されている。

また、上記半球形状凹面３０には、排気弁４２により開
閉される排気ポート４４が開口されるとともに、噴射孔
４６及び図示しない点火プラグが配設されている。

噴射孔４６は副吸気弁４８を介して副吸気通路５０に接
続され、同副吸気通路５０の上流側は主吸気通路２４に
介装されたスロットル弁５２との関係で決定される主吸
気通路２４の特定の通路壁に開口された２個の開口５４
．５６に接続されている。

気化器２０内に形成された主吸気通路２４には上流側よ
り下流側に向けて順番に、チョーク弁５８ベンチユリ６
０及び上記スロットル弁５２が介装され、エアクリーナ
２２には円環状のクリーナエレメント６２が介装されて
いる。

また排気ポート４４には排ガスの一部を主吸気通路２４
に還流する排ガス還流通路６４の一端が接続され、同通
路６４の他端は主吸気通路２４のスロットル弁５２より
下流側に接続されている。

上記排ガス還流通路６４の途中には流量を制御する弁６
６が介装され、向弁６６は機関の運転状態に応じて開閉
制御される。

上記弁６６はスロットル弁５２の開度に応じて機械的に
連動させて開閉される弁、主吸気通路２４の特定位置に
発生する負圧あるいは排気通路に発生する排圧等の変化
に応じて作動するダイヤプラム式アクチュエータにより
開閉される弁、機関温度に応じて開閉される弁、機関の
回転数に応じて開閉されるソレノイド弁等種々の制御弁
が必要に応じて、単独で、あるいは組合せにより採用さ
れるものである。

ところで、排気ポート４４に接続された排気マニホルド
１Ｂの下端集合部は、拝気管６８を介して触媒コンバー
タ７０に接続され、同コンバータ７０はさらに拝気管７
２に接続され、同排気管７２は図示しない排気マフラを
介して大気に開放されている。

上記触媒コンバータ７０には二次空気供給管７４の一端
が接続され、間管７４の他端はブースタポンプ７６に接
続されている。

同ブースタポンプ７６はシリンダブロック１２により形
成されたクランク室７８内に発生する変動圧を作動源と
するダイアプラムポンプである。

そこで、次に上記作動源とダイアプラムポンプとの詳細
を第１図〜第４図により説明する。

上記機関本体１０のシリンダブロック１２には、上方に
上記シリンダ３４を含む４つのシリンダ３４，８０，８
２，８４が形成されるとともに、下方にはクランクシャ
フト８６の軸受８８を形成するため実質的に平行に配置
された複数の仕切壁９０，９２，９４．９６，９Ｂが形
成され、各仕切壁間の上方はそれぞれ各シリンダ３４，
８０．８２．８４に連通ずるとともに、下方はオイルパ
ン１００内に開口している。

本実施例においては、ポンプ７６を作動するための変動
圧を発生するため、シリンダ３４を挾んだ両仕切壁９０
．９２の下端間に仕切板１０２が固着され、同仕切板１
０２は連接棒１０４と、クランクシャフト８６の１クラ
ンク１０６を内蔵し、シリンダ３４のピストン３８より
下側の両仕切壁９０．９２に挾まれた空間を、他の仕切
壁間及びオイルパン１００内と隔絶している。

上記仕切板１０２は図示しないボルトにより両仕切壁９
０．９２の下端面に固着されるとともに、湾曲した底板
１０８と１対の側板１１０とから構成され、側板１１０
の底板１０８付近には排油孔１１２が穿設されている。

ブースタポンプ７６は、上部のエアフィーダ部１１４と
下部のオイルセパレータ部１１６とから構成され、エア
フィーダ部１１４はボディ１１８とカバー１２０とによ
り形成された室内がダイヤフラム１２２．セパレータ１
２４．リード弁取付板１２６およびボディ１１８の内部
中央に突設された仕切板１２８により５つの室１３０，
１３２．１３４，１３６及び１３８に仕切られている。

室１３０はカバー１２０の中央部に形成された開口１４
０によりカバー１４２により形成されたオイルセパレー
タの室内に連通している。

室１３２はセパレータ１２４の中央に設けられた開口１
４４を介して室１３４に連通し、室１３４はリード弁１
４６により開閉される多数の孔１４８を介して室１３８
に連通ずるとともに、リード弁１５０により開閉される
多数の孔１５２を介して室１３６に連通している。

リード弁１４６は室１３４から室１３８への空気の流通
を可能とし、リード弁１５０は室１３６から室１３４へ
の空気の流通を可能とするようにそれぞれねじ１５４に
より弁取付板１２６上に配設されている。

室１３６には空気供給口１５６が設けられ、同供給口１
５６は二次空気供給管１５８を介してエアクリーナ２２
に接続されている。

一方、室１３８には空気供給口１６０が設けられ、同供
給口１６０は上記空気供給管７４の他端に接続されてい
る。

オイルセパレータ部１１６は、カバー１４２により形成
された室内が上下に並行に配置されたバッフルプレート
１６２，１６４によって３室１６６．１６８及び１７０
に区画され、最上部の室１６６は上記開口１４０を介し
てエアフィーダ部１１４の室１３０に連通するとともに
、バッフルプレート１６２に穿設された複数の開口１７
２を介して中間部の室１６８に連通している。

バッフルプレート１６２の下面には室１７０内のおいて
下方に向けて開口する位置において略直角に管１７６が
接続され、室１６８と室１７０とはバッフルプレート１
６４に設けられた開口１７７及びバッフルプレート１６
４と管１７６との図示しない隙間を介して連通している
。

ところで、室１６６と１６８との連通孔である開口１７
２と、室１６８と１７０との連通孔である開口及び隙間
とは室１６６と１７０との直線的な連通をさけるために
管１７４の軸線を中心とする回転方向に対して相互に位
置がずらされて配設されている。

管１７６はシリンダ３４に連通ずる上記隔絶された空間
に空気通路１７８を介して連通され、室１７０の下端に
設けられた管１８０は空気通路１８２を介して、同様に
上記隔絶された空間の上記空気通路１７８が開口する位
置より下側に連通している。

なお、カバー１２０の上面及びセパレータ１２４の下面
には弾性材から戒るストッパ１８４，１８６が突設され
、ダイヤフラム１２２は上記両ストッパ間を変動する。

次に、上記構成を有する実施例の作用効果について詳細
に説明する。

機関駆動状態において、エアクリーナ２２より主吸気通
路２４に吸入された空気の大部分が気化器２０において
燃料と所定の空燃比に混合されて吸気ポート２６より燃
焼室２８に吸入される一方、上記吸入空気の一部は微量
の燃料を含んだ状態でボー）５４．５６より副吸気通路
５０を通って噴射孔４６より燃焼室２８内に墳射される
。

この噴射孔からの噴射量及び噴流の速度は主としてスロ
ットル弁５２の開度すなわち機関に負荷に応じて変化し
、スロットル開度が小さいアイドリング時あるいは軽負
荷時にはスロットル弁５２の絞り作用により主吸気通路
２４より供給される混合気量が少なく、燃焼室２８には
吸気行程時鳥負圧が発生し、一方、主吸気通路２４のス
ロットル弁５２より上流側は略大気圧または低負圧であ
るため、圧力差により多量の空気又は希薄混合気が噴射
孔４６より強力に噴射され、この噴出流は、スパークギ
ャップまたはその近傍を通過することによりその電極が
清掃され、また同ギャップ周囲の既燃ガスが掃気される
とともに、吸気ポート２６より吸入された混合気に強力
なスワール及びタービレンスを与え、このスワール及び
タービレンスは圧縮行程中にも残存し、混合気と空気と
を適度に混合するとともに、点火後の火焔伝播を助ける
役目をする。

上記着火性の向上及び燃焼速度の増大により、通常の燃
焼方式に比して稀薄燃焼限界が飛躍的に伸び、燃費も改
善される。

従って、気化器２０は通常の気化器に比して全体的にリ
ーン側にオフセットされるとともに、定常走行状態にお
いては常に理論空燃比よりリーン側となるように調整さ
れているため、パイプ７４より触媒コンバータ７０に２
次空気として追加する空気量は少量でよく、このため、
パイプ７４に空気を送り出すエアポンプとしては簡素な
ものを使用することが可能となる。

次に、ブースタポンプ７６作用について説明する。

今、ピストン３８が下降すると、仕切壁９０゜９２及び
仕切板１０２により囲まれたクランク室内の空気は圧縮
され、一部の空気は排油孔１１２等の隙間より油出する
が高圧となり、同高圧空気は空気通路１７８及び１８２
を通ってブースタポンプ７６のオイルセパレータ部１１
６内の室１７０に伝達される。

一方、ピストン３８が上昇すると、上記ランク室内の空
気は膨張し、外部より排油孔１１２等の隙間を通ってク
ランク室内に一部の空気が流入する低圧となり、同低圧
空気は同様に室１７０に伝達される。

ところで、空気通路１７８を通って導びかれる高圧空気
は管１７６を通って管１７４より管１８０方向に指向し
て室１７０内に噴射され、一方、空気通路１８２を通っ
て導びかれる高圧空気は管１８０より管１７４方向に指
向して室１７０内に噴射され、両噴射空気は室１７０内
で正面衝突し、上記高圧空気中に含まれた油分が分離さ
れる。

室１７０に伝達された空気圧はバッフルプレート１６４
の開口１７８及び同プレート１６４と管１７６との隙間
を介して室１６８に伝達され、さらにバッフルプレート
１６２の開口１７２を介して室１６６に伝達され、その
後カバー１２０の開口１４０よりエアフィーダ部１１４
の室１３０に伝達されてダイヤフラム１２２を押圧また
は吸引する。

室１７０に導びかれた空気中の油分はバッフルプレート
１６４，１６２及びカバー１２０の介在により空気圧が
室１３０に伝達される途中においてさらに分離される。

機関の１回転毎に室１３０の圧力が高圧から低圧に１回
変動し、圧力が上昇するとダイヤフラム１２２は第３図
上方に押圧され、それに伴って室１３２及び室１３４内
の空気が圧縮される。

この時、リード弁１５０が閉じてリード弁１４６が開き
、室１３４内の空気は孔１４８．室１３８、空気供給口
１６０を介して二次空気供給管７４に吐出される。

室１３０内の圧力が低下すると、ダイヤフラム１２２は
第３図下方に変位し、室１３２の容積が増大されてリー
ド弁１４６は閉じるとともにり−ド弁１５０が開き、エ
アクリーナ２２により浄化された大気が二次空気供給管
１５８、空気供給口１５６、室１３６及び孔１５２を介
して室１３４内に吸入される。

上記ブースタポンプ７６の吐出量特性は、ダイヤフラム
１２２の径、質量、ストローク量、室１３２．１３４の
容積等を変更することにより容易に好適な特性とするこ
とができるが、本実施例においては第５図に示すごとき
流量特性が得られるように調整されている。

なお、第５図において実線Ａは全開出力線を示す。

ところで、上記ブースタポンプ７６においては、その作
動変動圧としてシリンダ３４下部に発生する変動圧のみ
を利用しているが、それではブースタポンプ７６からの
二次空気吐出量が少ない場合には、他のシリンダ下部に
発生する変動圧との組合せで二次空気供給用のブースタ
ポンプを作動するように構成すればよい。

この場合、例えばシリンダ３４のピストン３Ｂと、シリ
ンダ８２のピストンとはクランク角１８００の位相ずれ
を有しているため、上記両シリンダ３４．８２の各々の
下部に発生する変動圧は、その高圧時と低圧時とが常に
逆になるため、ブースタポンプとしては２枚のダイヤフ
ラムを利用し、一方のダイヤフラムにより仕切られた両
室を圧力室とし、各圧力室に上記各々の変動圧を導びき
、上記ダイヤフラムの変位に連通される他方のダイヤプ
ラムを一側壁として形成されたポンプ室より二次空気供
給管７４に空気を吐出する構成となる。

オイルセパレータ１１６の室１７０内に流入した空気中
の油分は両管１７４及び１８０から噴射される空気の正
面衝突及び２枚のバッフルプレート１６２，１６４の作
用により分離され、分離された油は流下して管１８０よ
り空気通路１８２を通ってクランク室７８内に戻される
。

上記実施例によれば、油のダイヤフラム１２２を作動す
る室１３０内への浸入が防止されて、ダイヤフラム１２
２の耐久性が向上するとともに、少なくとも空気通路１
７８内は油の付着や油流によって塞がれることなく、空
気圧変動が確実に伝播され、ポンプ性能の低下が防止さ
れる。

なお、上記実施例においては空気通路１８２を、クラン
ク室７８内の潤滑油面より上方に開口しているが、同空
気通路１８２のクランク室７８内への開口位置は油面下
であっても、室１３０内への油の浸入及び、油による空
気通路１７８内の空気流通の阻害は十分防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す概略図、第２図は上記
一実施例におけるシリンダロック部の断面図、第３図は
上記実施例におけるダイヤプラムポンプの拡大断面図、
第４図は第３図のＴＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図は上記
ダイヤフラムポンプの吐出量特性線図である。 １０：機関本体、１２ニジリンダロツク、７０：触媒コ
ンバータ、７４：二次空気供給管、７６：ブースタポン
プ、７８：クランク室、１゜２：仕切板、１１４：エア
フィーダ部、１１６：オイルセパレータ部、１２２：ダ
イヤフラム、１２６：リード弁取付板、１３０，１３２
，１３４．１３６．１３８：室、１４Ｇ、１４４：開口
、１４６，１５０： リード弁、１４８，１５２：孔、
１５６，１６０空気供給口、１５８二二次空気供給管、
１６２，１６４：バッフルプレート、１６６、 １６８
． １７０：室、１７２，１７７：開口、１７４，１７
６．１８０：管、１７８゜１８２：空気通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多気筒エンジンのクランクケース内に発生する変動圧力
   が空気通路を介して導入される圧力室と、同圧力室に導
   入された変動圧力を受けて作動する差圧応動体と、同差
   圧応動体の作動により空気を吐出するポンプ室と、上記
   クランクケース内を上記圧力室へ同圧力室の下方から連
   通ずる他の空気通路・とを具備し、上記両空気通路の圧
   力室への開口が対向するように配設されていることを特
   徴とする空気ポンプ装置。