JPH06137143A - エンジンの二次空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスを清浄化させるための二次空気を排
気系へ供給するエアポンプを有するエンジンにおいて、
二次空気供給装置の低コスト化を図る。 【構成】 エンジンの回転数に応じた回転数で回転する
調速軸３４を備えた調速装置３１と排気ガスを清浄化さ
せるための二次空気を排気系へ供給するエアポンプ５２
とを有するエンジンにおいて、前記エアポンプ５２を前
記調速軸３４に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスが流れる排気
系へ二次空気を供給することにより排気ガスを清浄化さ
せるエンジンの二次空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガスを清浄化させ
る方法の一つとしては、特開平４−１３２８１６号公報
や実開平４−６２３１５号公報等に開示されたように、
排気ガスが流れる排気系中に設置されている触媒に対し
て二次空気を供給するようにしたものがある。

【０００３】これらの公報に開示されたエンジンの二次
空気供給装置においては、二次空気を供給するためのエ
アポンプを駆動させる専用の駆動軸が設けられており、
この駆動軸はエンジンのクランクシャフトに対してギヤ
やプーリ等を介して連結されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、エアポンプを
駆動させるための専用の駆動軸、及び、ギヤやプーリ等
が必要であり、コストが高くなっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
エンジンの回転数に応じた回転数で回転する調速軸を備
えた調速装置と排気ガスを清浄化させるための二次空気
を排気系へ供給するエアポンプとを有するエンジンにお
いて、前記エアポンプを前記調速軸に連結した。

【０００６】請求項２記載の発明は、混合気形成部とク
ランク室とを接続した吸気通路と、燃焼室に連通された
吸気ポートと前記クランク室とを接続した過給室とを設
け、ピストンの往復動に伴う前記クランク室内の圧力変
化によって前記吸気通路から前記クランク室内に混合気
を吸入すると共に圧縮された前記クランク室内の混合気
を前記過給室内に吐出させるようにした過給式のエンジ
ンにおいて、前記エンジンの回転数と等しい回転数で回
転する調速軸を備えた調速装置と、前記クランク室内の
圧力を変化させるように摺動するポンプ用ピストンを有
すると共に排気ガスを清浄化させるための二次空気を排
気系へ供給するエアポンプとを設け、前記ポンプ用ピス
トンと前記ピストンとの往復動作を同期させる連結機構
を介して前記調速軸と前記ポンプ用ピストンとを連結し
た。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、調速軸がエアポンプ
の駆動軸として兼用され、エアポンプを駆動させるため
の専用の駆動軸及びこの駆動軸へ動力を伝達するための
ギヤやプーリ等が不要となる。

【０００８】請求項２記載の発明では、ピストンの往復
動に伴うクランク室内の圧力変化によって、混合気形成
部で形成された混合気が吸気通路からクランク室内へ吸
入されると共にクランク室から過給室内へ吐出され、過
給室内には圧縮されて高圧状態となった混合気が蓄えら
れ、過給室内に蓄えられた混合気は吸気行程時において
燃焼室内へ吸入される。一方、エンジンの運転時には調
速装置の調速軸がエンジンの回転数と等しい回転数で回
転し、調速軸に連結機構を介して連結されたポンプ用ピ
ストンを有するエアポンプが駆動され、二次空気が排気
系へ供給されることにより排気ガスが清浄化される。こ
こで、クランク室内の圧力を変化させるように摺動する
ポンプ用ピストンを有するエアポンプを設けることによ
りクランク室の容積が大きくなるが、ポンプ用ピストン
とエンジンのピストンとの往復動作を同期させているた
めにクランク室内での混合気の圧縮比がエアポンプを設
けない場合と同様の値に維持され、過給効率が下がらな
い。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図２は過給式４サイクルエンジンの全体構造
を示したもので、クランクケース１の上部にシリンダ２
が取付けられ、シリンダ２の上部にはシリンダヘッド３
が取付けられている。また、前記クランクケース１の側
面部には、後述する調速装置を取付けるためのケース４
が固定されている。

【００１０】前記クランクケース１内にはクランク室５
が形成されており、このクランク室５内にはクランクシ
ャフト６とカムシャフト７とが回転自在に軸支されてい
る。前記クランクシャフト６には前記シリンダ２内を往
復動するピストン８がコネクティングロッド９を介して
連結され、前記カムシャフト７には吸気弁１０を開閉駆
動させる吸気カム１１と排気弁（図示せず）を開閉駆動
させる排気カム（図示せず）とが固定されている。ま
た、前記クランクシャフト６の一端にはクランクギヤ１
２が圧入固定され、このクランクギヤ１２は前記カムシ
ャフト７の一端に圧入固定されたカムギヤ１３と噛み合
っている。なお、前記カムギヤ１３の歯数は前記クラン
クギヤ１２の歯数の二倍に設定されている。

【００１１】前記シリンダヘッド３の上方にはロッカー
カバー１４により囲まれた動弁機構収納空間１５が形成
されており、この動弁機構収納空間１５内には、前記シ
リンダ２内の燃焼室１６と前記シリンダヘッド３に形成
された吸気ポート１７とを開閉させる前記吸気弁１０を
閉弁方向に付勢するスプリング１８や、前記燃焼室１６
と排気ポート（図示せず）とを開閉させる前記排気弁を
閉弁方向に付勢するスプリング（図示せず）や、前記吸
気弁１０及び排気弁を開弁方向へ付勢するロッカーアー
ム１９等からなる動弁機構２０が収納されている。な
お、前記ロッカーアーム１９はアジャストスクリュー２
１によって前記シリンダヘッド３の上部に揺動自在に取
付けられており、ロッカーアーム１９の一端が前記吸気
弁１０及び排気弁の上端部に当接されている。また、ロ
ッカーアーム１９の他端にはプッシュロッド２２の一端
が当接され、プッシュロッド２２の他端はタペット２３
を介して前記吸気カム１１及び排気カムに当接されてい
る。

【００１２】つぎに、混合気を形成する混合気形成部で
あるキャブレター２４と前記クランク室５とが吸気通路
２５によって接続されており、これらの吸気通路２５と
クランク室５との接続部には混合気がクランク室５内へ
吸入されることのみを許容するリードバルブ２６が設け
られている。また、前記クランク室５と前記吸気ポート
１７とが過給室２７によって接続されており、これらの
クランク室５と過給室２７との接続部には混合気が過給
室２７内へ吐出されることのみを許容するリードバルブ
２８が設けられている。

【００１３】前記ケース４の先端部にはカバー２９が取
付けられており、これらのケース４とカバー２９とによ
り囲まれた調速装置収納空間３０が形成されている。そ
して、この調速装置収納空間３０内にはエンジンの回転
数を制御するための調速装置３１が収納されている。こ
の調速装置３１においては、前記ケース４内に圧入固定
された平軸受３２とボールベアリング３３とにより調速
軸３４が回転自在に保持され、調速軸３４の一端側には
前記カムギヤ１３と噛み合った調速ギヤ３５が圧入固定
されている。なお、この調速ギヤ３５の歯数は前記クラ
ンクギヤ１２の歯数と同じに設定されており、従って、
エンジンの回転数（クランクシャフト６の回転数）と調
速軸３４の回転数とは等しく設定されている。また、前
記平軸受３２とボールベアリング３３との間にはカラー
３６が設けられ、ボルト３７により前記ケース４に締付
固定したプレート３８で前記ボールベアリング３３を押
えることにより前記調速軸３４が図１における左方向へ
移動することを規制している。さらに、前記調速軸３４
にはスペーサ３９を介してスパイダー４０が取付けら
れ、クリップ４１により抜止めされている。前記スパイ
ダー４０にはフライウェイト４２がピン４３により回動
自在に取付けられ、フライウェイト４２の一部は前記調
速軸３４に軸方向にそって摺動自在に取付けられたスラ
イダ４４のフランジ部４５に当接されている。

【００１４】前記カバー２９には略Ｌ字形に屈曲したレ
バー４６が回動自在に取付けられており、カバー２９内
に位置するレバー４６の一端には前記スライダ４４の先
端部が当接されている。一方、カバー２９を貫通してカ
バー２９の外側に位置するレバー４６の他端にはスロッ
トルレバー４７の一端がナット４８により締付固定さ
れ、スロットルレバー４７の他端にはリンク４９が連結
されている。そして、このリンク４９が前記キャブレタ
ー２４のスロットルバルブ（図示せず）に連結されてい
る。なお、前記スロットルレバー４７の長手方向略中央
部には、前記レバー４６の一端を前記スライダ４４の先
端部に当接させる方向へ前記レバー４６を付勢するスプ
リング５０の一端が張設されている。

【００１５】ここで、前記調速装置収納空間３０は前記
カバー２９に形成された連通路５１により前記動弁機構
収納空間１５に連通されており、また、前記動弁機構収
納空間１５は前記過給室２７に連通されている。

【００１６】つぎに、この過給式４サイクルエンジンに
は、排気ガスを清浄化させるための二次空気を排気系に
設けられている触媒（図示せず）へ供給するためのエア
ポンプ５２が設けられている。そして、このエアポンプ
５２は、前記クランクケース１に固定されたシリンダ５
３、このシリンダ５３内を往復動するポンプ用ピストン
５４、シリンダ５３の先端部に固定されると共にリード
バルブ５５，５６が取付けられたリードバルブ取付プレ
ート５７、吸入口５８と吐出口５９とが形成されると共
にリードバルブ取付プレート５７を覆うリードバルブケ
ース６０等によって形成され、前記ポンプ用ピストン５
４は往復動作に伴って前記クランク室５内の圧力を変化
させるように配置されている。また、前記ポンプ用ピス
トン５４にはコネクティングロッド６１の一端がピスト
ンピン６２によって連結され、コネクティングロッド６
１の他端が前記調速軸３４の一端に形成されたフランジ
部６３にピン６４によって連結されている。そして、こ
れらのフランジ部６３とピン６４とコネクティングロッ
ド６１とピストンピン６２とによって前記ポンプ用ピス
トン５４とピストン８との往復動作を同期させる連結機
構６５が形成されている。

【００１７】このような構成において、エンジンの圧縮
行程時と排気行程時とにおいては、ピストン８の上昇に
伴ってクランク室５の容積が増大すると共にクランク室
５内の圧力が低下し、リードバルブ２６が開弁されると
共にキャブレター２４において形成された混合気がクラ
ンク室５内へ吸入される。また、エンジンの爆発行程時
と吸入行程時とにおいては、ピストン８の下降に伴って
クランク室５の容積が減少すると共にクランク室５内の
圧力が上昇し、リードバルブ２８が開弁されると共にク
ランク室５内の混合気が過給室２７内へ吐出される。従
って、過給室２７内には圧縮されて高圧状態となった混
合気が蓄えられ、この高圧状態となった混合気は吸気弁
１０が開弁する吸気行程時に燃焼室１６内へ吸入され
る。

【００１８】なお、燃料には予め潤滑油が混入されてお
り、キャブレター２４にて混合気が形成される際に潤滑
油も霧状となり、この霧状になった潤滑油を含んだ混合
気がクランク室５内に吸入されることによりクランク室
５内の各部が潤滑される。また、高圧状態の混合気が蓄
えられる過給室２７が動弁機構収納空間１５と調速装置
収納空間３０とに連通されているため、混合気が動弁機
構収納空間１５や調速装置収納空間３０内へ流入するこ
とによりこの混合気中に含まれる潤滑油によって動弁機
構２０や調速装置３１が潤滑される。

【００１９】つぎに、調速軸３４がクランクシャフト６
の回転数と同じ回転数で回転しており、クランクシャフ
ト６の回転数が変動（上昇又は下降）した場合には調速
軸３４の回転数も変動し、調速軸３４の回転数変動に伴
ってフライウェイト４２の回動量が変化すると共にスラ
イダ４４が摺動する。そして、スライダ４４の摺動動作
はレバー４６やスロットルレバー４７及びリンク４９を
介してキャブレター２４のスロットルバルブに伝えら
れ、スロットルバルブの開弁量が増減されることにより
混合気の供給量が増減され、クランクシャフト６の回転
数が元の回転数に戻る。即ち、調速装置３１によってエ
ンジン回転数が自動的に調整される。

【００２０】つぎに、調速軸３４の回転に伴ない、この
調速軸３４に連結機構６５を介して連結されているポン
プ用ピストン５４がシリンダ５３内を往復動する。そし
て、ポンプ用ピストン５４の下降時においてリードバル
ブ５５が開弁されると共に外部からの空気が吸入口５８
を通ってシリンダ５３内に吸入される。また、ポンプ用
ピストン５４の上昇時においてはリードバルブ５５が閉
弁されると共にリードバルブ５６が開弁され、シリンダ
５３内の空気が二次空気として吐出口５９から排気系の
触媒へ向けて吐出される。そして、触媒へ二次空気を供
給することにより触媒の性能が向上し、触媒による排気
ガスの浄化性能が向上する。

【００２１】ここで、エアポンプ５２のポンプ用ピスト
ン５４を連結機構６５を介して調速軸３４に連結してい
るため、エアポンプ５２を駆動するための専用の駆動軸
及びその駆動軸に動力を伝達するギヤやプーリ等が不要
となり、排気系へ二次空気を供給するための装置が低コ
ストにて実現できる。

【００２２】つぎに、過給式４サイクルエンジンにおけ
る出力向上のポイントはクランク室５内での混合気の圧
縮比を高めて過給効率を上げることである。しかし、二
次空気を供給するためのエアポンプ５２をクランク室５
に臨ませた状態で設けることにより、クランク室５の容
積が増大してピストン８の摺動動作によるクランク室５
内での混合気の圧縮比は低下する状態となるが、クラン
クシャフト６と調速軸３４との回転数が同一であり、か
つ、クランクシャフト６に連結されたピストン８と調速
軸３４に連結されたポンプ用ピストン５４との往復動作
が同期されているため、実際にはクランク室５内での混
合気の圧縮比が下がらず過給効率も低下しない。

【００２３】なお、クランク室５での混合気の圧縮比は
下記のように表わすことができる。 圧縮比＝（Ｖ_C＋Ｖ_D1＋Ｖ_D2）／Ｖ_C 但し、Ｖ_C ：ピストン８とポンプ用ピストン５４とが下
死点時のクランク室５全体の容積 Ｖ_D1：過給式４サイクルエンジンの排気量（ピストン８
の行程容積） Ｖ_D2：エアポンプ５２の排気量（ポンプ用ピストン５４
の行程容積） 上式からわかるように、エアポンプ５２を設けることに
よりＶ_C が増加するが、分子にエアポンプ５２の排気量
Ｖ_D2が加えられるため、圧縮比はエアポンプ５２を設け
ない場合に比べて変化が少なく、エアポンプ５２を設け
たことによる過給効率の低下が防止される。

【００２４】なお、本実施例においては、調速装置収納
空間３０と過給室２７とを動弁機構収納空間１５を介し
て連通させたものを例に挙げて説明したが、調速装置収
納空間３０と過給室２７とを直接連通させてもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は上述のように、エ
ンジンの回転数に応じた回転数で回転する調速軸を備え
た調速装置と排気ガスを清浄化させるための二次空気を
排気系へ供給するエアポンプとを有するエンジンにおい
て、前記エアポンプを前記調速軸に連結したので、エア
ポンプを駆動させるための専用の駆動軸及びこの駆動軸
へ動力を伝達するためのギヤやプーリ等が不要となり、
低コストの二次空気供給装置を得るができる等の効果を
有する。

【００２６】請求項２記載の発明は上述のように、ピス
トンの往復動に伴うクランク室内の圧力変化によって混
合気形成部で形成された混合気をクランク室内へ吸入す
ると共に圧縮されたクランク室の混合気を過給室内へ吐
出させ、過給室内に高圧状態で蓄えられた混合気を燃焼
室へ吸入させるようにした過給式のエンジンにおいて、
前記エンジンの回転数と等しい回転数で回転する調速軸
を備えた調速装置と、前記クランク室内の圧力を変化さ
せるように摺動するポンプ用ピストンを有すると共に排
気ガスを清浄化させるための二次空気を排気系へ供給す
るエアポンプとを設け、前記ポンプ用ピストンと前記ピ
ストンとの往復動作を同期させる連結機構を介して前記
調速軸と前記ポンプ用ピストンとを連結したので、エア
ポンプを駆動させるための専用の駆動軸及びこの駆動軸
へ動力を伝達するためのギヤやプーリ等が不要となり、
低コストの二次空気供給装置を得るができ、さらに、ク
ランク室内の圧力を変化させるように摺動するポンプ用
ピストンを有するエアポンプを設けることによりクラン
ク室の容積が大きくなるが、ポンプ用ピストンとエンジ
ンのピストンとの往復動作を同期させているためにクラ
ンク室内での混合気の圧縮比がエアポンプを設けない場
合と同様の値に維持することができると共に過給効率の
低下を防止することができ、過給式としたことによるエ
ンジンの高出力を維持することができる等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示した縦断正面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図３におけるＺ方向矢視図である。

【符号の説明】

５ クランク室 ８ ピストン １６ 燃焼室 １７ 吸気ポート ２４ 混合気形成部 ２５ 吸気通路 ２７ 過給室 ３１ 調速装置 ３４ 調速軸 ５２ エアポンプ ５４ ポンプ用ピストン ６５ 連結機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転数に応じた回転数で回転
   する調速軸を備えた調速装置と排気ガスを清浄化させる
   ための二次空気を排気系へ供給するエアポンプとを有す
   るエンジンにおいて、前記エアポンプを前記調速軸に連
   結したことを特徴とするエンジンの二次空気供給装置。
2. 【請求項２】 混合気形成部とクランク室とを接続した
   吸気通路と、燃焼室に連通された吸気ポートと前記クラ
   ンク室とを接続した過給室とを設け、ピストンの往復動
   に伴う前記クランク室内の圧力変化によって前記吸気通
   路から前記クランク室内に混合気を吸入すると共に圧縮
   された前記クランク室内の混合気を前記過給室内に吐出
   させるようにした過給式のエンジンにおいて、前記エン
   ジンの回転数と等しい回転数で回転する調速軸を備えた
   調速装置と、前記クランク室内の圧力を変化させるよう
   に摺動するポンプ用ピストンを有すると共に排気ガスを
   清浄化させるための二次空気を排気系へ供給するエアポ
   ンプとを設け、前記ポンプ用ピストンと前記ピストンと
   の往復動作を同期させる連結機構を介して前記調速軸と
   前記ポンプ用ピストンとを連結したことを特徴とするエ
   ンジンの二次空気供給装置。