JP2856053B2 - Ｖ型エンジンの２次空気供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載されるＶ型
エンジンの２次空気供給装置、特に、空気を２次空気供
給通路を介して排気路に導くように構成されたＶ型エン
ジンの２次空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車はエンジンの排ガスを各種
の排気浄化装置によって無害化して排出するようにして
いるが、エンジンはその運転状態が大きく変動し、全運
転域で排ガスを完全に無害化することは難しく、各種の
排気浄化装置が組み合わされて使用されている。特に、
エンジン始動時には触媒の活性化が遅れ、排ガス浄化効
率が低く、未燃焼ガス等の有害ガスが排出されやすい。
そこで、メイン触媒の前側に活性化の早いウォームアッ
プ触媒を設け、エンジン始動時の排ガスの無害化を図っ
ている。しかし、このウォームアップ触媒であってもそ
の活性化には所要の暖機時間を要し、ウォームアップ触
媒の活性化までは十分な排ガスの無害化を図れない。そ
こで、そのエンジン始動初期のウォームアップ触媒の活
性化までは排気通路に２次空気を供給して排ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯを再燃焼させ、無害化させる２次空気供給装置
が知られている。

【０００３】この２次空気供給装置は、排気弁の近くの
排気ポートに２次空気を導入し排ガスを再燃焼させ無害
化すると共に触媒の早期活性化を図れ、排気空燃比を均
一化して触媒の浄化効率を向上させることもできる。こ
の２次空気供給装置を備えたＶ型エンジン１は、例え
ば、図２０に示すように、左右のバンク２，３の各気筒
にバンク間空域の吸気マニホールド４より吸気を導入
し、各バンク２，３の各気筒で生じた排ガスを各バンク
２，３の両側端の各排気マニホールド５，６より図示し
ない排気管を介し排出する。この両排気マニホールド
５，６の一部には２次エアパイプ７，８の一端が連通さ
れ、両２次エアパイプ７，８の他端はそれぞれリードバ
ルブ９，１０を介し合流され、カットオフバルブ１１を
経て、エアポンプ１２に連通されている。エアポンプ１
２はエンジン駆動中の所定時に駆動され、エアクリーナ
１３からの新気を両排気マニホールド５，６に強制的に
供給出来るように構成される。

【０００４】更に、特公平２−２２２１１号公報にはＶ
型エンジンのバンク間空域の吸気マニホールドの構成部
材上に一体的に２次空気供給通路の空気取り入れ口及び
空気取り入れ室を形成した構造が開示される。ここで
は、その空気取り入れ室の上部にリードバルブを装着
し、空気取り入れ室よりリードバルブを介して延びるパ
イプ状の２次空気供給通路を各バンク２，３の上方を横
断するように配備し、両２次空気供給通路を排気マニホ
ールド５，６の各分岐路に連通させている。これによっ
て、各分岐路が負圧化した際に空気を排ガス中に供給
し、未撚ガスであるＨＣ，ＣＯを再燃焼させ、排気空燃
比を均一化し、排気路下流の触媒の浄化効率を高め、更
に排ガス温度を高めて触媒の活性化を早めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２０の２
次空気供給装置はエアポンプ１２より延出する２次エア
パイプ７，８が左右のバンク２，３の外側にそれぞれ回
り込み、両排気マニホールド５，６に接続され、２次エ
アパイプの配管に要するスペースを大きく採り、配管が
比較的長く、折曲部も比較的多いことより、圧損が増大
して２次空気の導入量が比較的減少しやすくなる。しか
も、ここでは逆流防止手段が比較的多く成り、コスト的
にもスペース確保の上でも問題が多くなる。他方、特公
平２−２２２１１号公報の２次空気供給装置は、バンク
間空域を利用するが、この場合も、リードバルブより延
びる２次空気供給通路が各バンク２，３の上方を横断す
るように配備され、２次エアパイプの配管に要するスペ
ースを大きく採り、配管が比較的長く問題と成ってい
る。本発明の目的は、排気弁の近くの排気ポートに２次
空気を導入する２次空気供給通路の配管に要するスペー
スをエンジン本体の回りに設ける必要の無い装着性の良
いＶ型エンジンの２次空気供給装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、Ｖ型エンジンにおいて、Ｖバンク間に設
置される吸気マニホールドの内部に設けられた吸気マニ
ホールド内２次空気供給通路と、シリンダヘッド内の排
気ポート近傍に設けられた２次空気供給口と、シリンダ
ヘッド内部に設けられた前記吸気マニホールド内２次空
気供給通路と前記２次空気供給口を結ぶシリンダヘッド
内２次空気供給通路と、を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】エンジン本体の中央部のＶバンク間に位置する
吸気マニホールドの内部に吸気マニホールド内２次空気
供給通路を設け、エンジン本体の外周側に位置する各シ
リンダヘッドの排気ポート近傍部分に排ガスを排気路中
に導入できる２次空気供給口を設け、この２次空気供給
口と吸気マニホールド内２次空気供給通路とを各シリン
ダヘッド内部に設けたシリンダヘッド内２次空気供給通
路で連通するので、エンジン本体の外周外側に配管が突
出しない。

【０００８】

【実施例】図１には本発明の一実施例としてのＶ型エン
ジンの２次空気供給装置を備えたＶ型エンジン２０を示
した。このＶ型エンジン２０は６気筒の４バルブＤＯＨ
Ｃエンジンであり、その左右のバンク２２，２３の各気
筒にバンク間空域に配備される吸気マニホールド２４よ
り吸気を導入でき、各バンク２２，２３の各気筒で生じ
た排ガスを各バンク２２，２３の両側端の各排気マニホ
ールド２５，２６より図示しない触媒を装備した排気管
側に排出できる。左右のバンク２２，２３のバンク間空
域に配備される吸気マニホールド２４はその上端に図示
しないサージタンクに連結される上部フランジ２７が形
成され、その左右下部に左右のバンク２２，２３に連結
される下部フランジ２８（図３参照）が形成される。上
部フランジ２７の６つの分岐口２９はそれぞれ下方に向
け分岐路を延出しており、左右に交互に二分された３つ
ずつの各分岐路が左右の下部フランジ２８を通過して左
右のバンク２２，２３の各気筒の吸気ポート３０に連通
するように構成されている。

【０００９】ここで左右のバンク２２，２３に連結され
る下部フランジ２８の下端間には下壁部３１が一体形成
されている。下壁部３１はエンジン長手方向に連続形成
され、その内部には互いに平行な２本の長穴である吸気
マニホールド内２次空気供給通路（以後単に中央路と記
す）３２，３３が形成される。一方の中央路３２の端部
は下壁部３１の端部に支持されるエアカットバルブ付き
リレーバルブ３４に連通するように形成され、他方の中
央路３３はその一端が一方の中央路３２に連通される。
これら両中央路３２，３３は比較的大径に形成され、圧
損無く２次空気を導入できるように構成されている。こ
こで２本の中央路３２，３３が所定の間隔を介し並設さ
れるので、その間隙に干渉物を配備出来るが、場合によ
り、両路を単一の通路として構成しても良い。なお、図
１中の符号ａは各流路形成の際に開口された部分をシー
ルするカップシーリングを示す。

【００１０】下壁部３１内の両中央路３２，３３の一部
は左右のバンク２２，２３のシリンダヘッド３５，３６
内に形成されたシリンダヘッド内２次空気供給通路３
７，３８に連通される。即ち、シリンダヘッド内２次空
気供給通路３７，３８は中央路３２，３３の一部の枝路
に連通する連絡路３７１，３８１とこれら連絡路３７
１，３８１に一部が交差すると共に各バンク内の３つの
気筒の排気ポート３９に対向する分配路３７２，３８２
とで構成される。各連絡路３７１，３８１は図３に示す
ように、左右のシリンダヘッド３５，３６を横断するよ
う形成される。図２に示すように、各分配路３７２，３
８２は、各排気ポート３９の直上を通過してシリンダヘ
ッドの長手方向に長く形成され、各排気ポート３９との
対向部には空気を排気弁ＥＶ側に噴霧出来る２次空気供
給口としての噴射口ｎがそれぞれ形成されている。な
お、ここでの噴射口ｎは各気筒の一方の排気弁ＥＶ側に
のみ形成されているが、両排気弁側に噴射口を形成する
ように構成しても良い。

【００１１】図１のエアカットバルブ付きリレーバルブ
３４は逆止弁機能と電磁式開閉弁としての機能を有し、
この内、電磁式開閉弁として機能する場合、その制御は
コントローラ４０によって行なわれる。同弁にはエア管
４１を介してエアポンプ４２が連結され、エアポンプ４
２にはエアクリーナ４３を介し空気が供給されている。
コントローラ４０は周知の電子制御手段であり、エン
ジン運転情報を適宜の手段によって検出し、そのエンジ
ン運転情報に応じた現運転域があらかじめ設定されてい
る２次空気供給域にあると判断すると、エアカットバル
ブ付きリレーバルブ３４をオンし、エアポンプ４２を作
動させて、各気筒の排気ポート３９に２次空気を供給
し、運転域が外れると同バルブ３４を遮断する。

【００１２】図１のＶ型エンジンに付設された２次空気
供給装置はコントローラ４０に制御されたエアカットバ
ルブ付きリレーバルブ３４がオンされる運転域で、エア
ポンプ４２からの空気を両中央路３２，３３、各連絡路
３７１，３８１及び分配路３７２，３８２を介し各噴射
口ｎより排ガス中に強制的に噴射できる。このため、排
気ポート３９で排ガス中のＨＣ，ＣＯを再燃焼させ、排
ガスの無害化及び排温アップを図り、あるいは排気空燃
比の均一化を行ない、触媒の浄化効率の向上を図ること
ができる。特に、２次空気供給通路の配管に要するスペ
ースをエンジン本体の回りに別途設ける必要が無く、装
着性を向上出来る。図４には本発明の他の実施例として
のＶ型エンジンの２次空気供給装置を装備したＶ型エン
ジン２０ａを示した。Ｖ型エンジン２０ａは図１のエン
ジン２０と比較し、吸気マニホールド内及びシリンダヘ
ッド内２次空気供給通路の構成を除くと同一部材を多く
含み、ここでは同一部材には同一符号を付し重複説明を
略す。

【００１３】Ｖ型エンジン２０ａはその下壁部３１に吸
気マニホールド内２次空気供給通路としての互いに平行
な中央路３２，３３’を備え、両路は中央横路４４によ
って連通される。両中央路３２，３３’に連通されるシ
リンダヘッド内２次空気供給通路は中央路３２，３３’
の各２つの枝路に連通する連絡路３７１，３８１及びシ
リンダ間連絡路３７３，３８３と、これら連絡路３７
１，３８１，３７３，３８３に各２ヵ所が交差すると共
に各バンク内の３つの気筒の排気ポート３９に対向する
分配路３７２，３８２とで構成される。各連絡路３７
１，３８１は左右のバンク２２，２３の後端部及び前端
部に配備され、各シリンダ間連絡路３７３，３８３は左
右のバンク２２，２３の前側２つの気筒間及び後側２つ
の気筒間に配備される。

【００１４】このように、図４のＶ型エンジン２０ａの
２次空気供給装置では、左右のバンク２２，２３毎に、
それぞれ、２本づつの連絡路３７１，３８１，３７３，
３８３が設けられているので、各分配路３７２，３８２
上の位置の相違による各気筒間の圧損差を排除でき、２
次空気供給通路の長さが各気筒毎に相違することによる
２次空気の分配量のずれを排し、均一化させることがで
き、図５に破線で示すようなＨＣ低減効果（図５中の実
線は２次空気供給装置の無い場合の各気筒のＨＣ量を示
す）を各気筒毎に得られる。特に、各気筒の噴射口ｎの
内、中央路３２，３３’に近い噴射口ｎが排気行程にあ
ると、その噴射口ｎより遠い他の気筒の噴射口ｎに対し
て２次空気を供給することに支障を来す可能性があり、
この場合は比較的大容量のポンプを必要としたが、この
ように２本づつの連絡路３７１，３８１，３７３，３８
３が設けられた場合には、上述の不都合は無く、この点
でエアポンプ４２の負荷を比較的小さくできる。

【００１５】このため、エアカットバルブ付きリレーバ
ルブ３４がオンされ各分配路３７２，３８２の各噴射口
ｎより排ガス中に２次空気が強制的に噴射された際に、
むらなく各排気ポート３９で排ガス中のＨＣ，ＣＯを再
燃焼させ、排ガスの無害化及び排温アップを図り、ある
いは排気空燃比の均一化を行ない、触媒の浄化効率の向
上を図ることができる。なお、図６（ａ）、（ｂ）には
図４のＶ型エンジン２０ａの装備された車両を所定車速
パターンで走行させた際のＨＣ排出量の変化特性を破線
で示した。ここでも、実線で２次空気供給装置の無い場
合のＨＣ排出量を示した。これより明らかなように、図
４のＶ型エンジン２０ａは特に始動開始直後のＨＣの低
減効果が顕著であることが明らかと成っている。図７に
は本発明の他の実施例としてのＶ型エンジンの２次空気
供給装置を装備したＶ型エンジン２０ｂを示した。Ｖ型
エンジン２０ｂは図１のエンジン２０と比較し、吸気マ
ニホールド内及びシリンダヘッド内２次空気供給通路の
構成を除くと同一部材を多く含み、ここでは同一部材に
は同一符号を付し重複説明を略す。

【００１６】Ｖ型エンジン２０ｂはその下壁部３１に吸
気マニホールド内２次空気供給通路としての互いに平行
な中央路４５，４６を備え、両路は下壁部３１を横断す
る４つの中央横路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄによ
って互いに連通される。特に、中央横路４４ａ，４４ｃ
の各端部の枝路ｃは左バンクのシリンダヘッド３５の２
つの連絡路３７３’，３７１’の端部に連通し、中央横
路４４ｂ，４４ｄの各端部の枝路ｃは右バンクのシリン
ダヘッド３６の２つの連絡路３８１’，３８３’の端部
に連通するように形成される。更に、これら連絡路３７
１’，３７３’に分配路３７２が交差し、連絡路３８
１’，３８３’に分配路３８２が交差するように形成さ
れる。各連絡路３７１’，３７３’，３８１’，３８
３’は左右のシリンダヘッド３５，３６の前後端近傍に
配備され、同部を横断するよう形成される。図８に示す
ように、各分配路３７２，３８２は、各排気ポート３９
の直上を通過してシリンダヘッド３５の長手方向に長く
形成され、各排気ポート３９との対向部には空気を排気
弁ＥＶ側に噴霧出来る噴射口ｎがそれぞれ形成されてい
る。

【００１７】このように、図７のＶ型エンジン２０ｂの
２次空気供給装置では、左右のシリンダヘッド３５，３
６毎に、それぞれ２本づつの連絡路３７１，３８１，３
７３，３８３が設けられ、各気筒間の圧損差を排除で
き、２次空気の分配量のずれを排し、均一化させること
ができ、むらなく各排気ポート３９で排ガス中のＨＣ，
ＣＯを再燃焼させ、排ガスの無害化及び排温アップを図
り、あるいは排気空燃比の均一化を行ない、触媒の浄化
効率の向上を図ることができる。特に、中央横路４４
ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄはそれぞれ対向する各枝路
ｃを同一加工工程で加工出来、各枝路ｃには左右のシリ
ンダヘッド３５，３６の各連絡路３７１’，３７３’，
３８１’，３８３’の端部が連通し、各枝路ｃを加工後
にシールする必要が無く、この点で、加工工程削減、部
品数削減及び組立て工程の低減によるコスト低減を図れ
る。

【００１８】図７のＶ型エンジン２０ｂは、左右のシリ
ンダヘッド３５，３６にそれぞれ２本づつの連絡路３７
１’，３８１’，３７３’，３８３’が設けられていた
が、この内、左右のシリンダヘッド３５，３６の連絡路
３７３’，３８３’を排除し、これに代えて、図７中に
２点鎖線で示したようにシリンダ間連絡路３７３”，３
８３”を設けたＶ型エンジン２０ｂ’（図７中のＶ型エ
ンジン２０ｂを代用し、図示を略す）を構成しても良
い。この場合の同Ｖ型エンジン２０ｂ’の吸気マニホー
ルド２４の具体的な構造を図９乃至図１５に示し、左右
のバンク２２，２３の内の左バンクのシリンダヘッド３
５を図１６乃至図１９に示した。ここで吸気マニホール
ド２４はその上端に図示しないサージタンクに連結され
る上部フランジ２７を形成され、その左右下部に左右の
シリンダヘッド３５，３６に連結される下部フランジ２
８（図１１参照）を形成される。上部フランジ２７には
６つの分岐口２９が形成され、各分岐口は図１２に示す
ように、それぞれ下方に向け分岐路ＩＭを延出してお
り、左右に交互に二分された３つずつの各分岐路ＩＭが
左右の下部フランジ２８を通過して左右のシリンダヘッ
ド３５，３６の吸気ポート３０（図１７参照）に連通す
るように構成されている。

【００１９】ここで左右のシリンダヘッド３５，３６に
連結される下部フランジ２８の下端間には下壁部３１が
一体形成されている。図９乃至図１５に示すように、下
壁部３１はシリンダヘッド長手方向に連続形成され、そ
の内部には互いに平行な２本の中央路４５，４６が形成
される。なお、図９中の符号４７はＥＧＲ通路を示し、
図１２に示すような噴口４７１より分岐路ＩＭの新気に
排ガスを再循環し、ＮＯ_X低減を図っており、図１３に
示すような符号４８，４８はブローバイガスを吸気路に
導入する通路であり周知のＰＣＶバルブ（図示しない）
に連通されている。

【００２０】図１０に示すように、一方の中央路４５の
端部は上向きに屈曲して、上向き開口４５１が形成され
同部にエアカットバルブ付きリレーバルブ３４’に連通
するように形成される。図１１に示すように、両中央路
４５，４６は下壁部３１を横断する４つの中央横路４４
ａ’，４４ｂ’，４４ｃ’，４４ｄ’によって互いに連
通され、中央横路４４ｂ’，４４ｄ’の各端部の枝路ｃ
は左バンクのシリンダヘッド３５の２つの連絡路３７
３”，３７１”（図１６参照）の端部に連通し、中央横
路４４ｂ，４４ｄの各端部の枝路ｃは右バンクのシリン
ダヘッド３６の２つの連絡路３８１’，３８３”の端部
に連通するように形成される。更に、これら連絡路３７
１’，３７３”の他端側には分配路３７２が交差し、連
絡路３８１’，３８３”の他端側には分配路３８２が交
差するように形成される。図１６に示すように、各シリ
ンダヘッド３５は３つの気筒の各上部に配備される図示
しない点火プラグの取付け穴５０、図示しない吸排気バ
ルブの取付け穴５１、図示しないラッシュアジャスター
の取付け穴５２や、図示しない吸排気カム軸の軸受５３
等が形成され、それらとの干渉を避ける位置に連絡路３
７１’，３７３”や分配路３７２が形成される。

【００２１】即ち、各連絡路３７１’，３７３’，３８
１’，３８３’は左右のシリンダヘッド３５，３６の前
後端近傍に配備され、同部を横断するよう形成される。
図８に示すように、各分配路３７２，３８２は、各排気
ポート３９の直上を通過してシリンダヘッド３５の長手
方向に長く形成され、各排気ポート３９との対向部には
空気を排気弁ＥＶ側に噴霧出来る噴射口ｎがそれぞれ形
成されている。このように、図７乃至図１９に沿って説
明したＶ型エンジン２０ｂ’の２次空気供給装置も図７
のＶ型エンジン２０ｂと同様に、各気筒間の圧損差を排
除でき、むらなく各排気ポート３９で排ガス中のＨＣ，
ＣＯを再燃焼させ、排ガスの無害化及び排温アップを図
り、あるいは排気空燃比の均一化を行ない、触媒の浄化
効率の向上を図ることができ、特に、中央横路４４
ａ’，４４ｂ’，４４ｃ’，４４ｄ’はそれぞれの枝路
ｃを同一加工工程で加工出来、各枝路ｃを各連絡路３７
１’，３７３”，３８１’，３８３”に連通し、各枝路
ｃのシールを必要とせず、加工工程削減、部品数削減及
び組立て工程の低減によるコスト低減を図れる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明は、Ｖ形エンジン
のＶバンク間に配置された吸気マニホールド内の吸気マ
ニホールド内２次空気供給通路と、シリンダヘッドの排
気ポート近傍に設けられた２次空気供給口とをシリンダ
ヘッド内部に設けたシリンダヘッド内２次空気供給通路
で結ぶので、２次空気供給配管を比較的短く構成でき、
しかも、シリンダヘッドの外周外側より２次空気供給配
管が突出しないので、装着性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのＶ型エンジンの２次
空気供給装置を装備したＶ型エンジンの要部概略構成図
である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線部分拡大断面図である。

【図３】図１のＶ型エンジンの概略部分側面図である。

【図４】本発明の他の実施例としての２次空気供給装置
を装備したＶ型エンジンの要部概略構成図である。

【図５】図４のＶ型エンジンの各気筒のＨＣ排出量の特
性線図である。

【図６】（ａ）は図４のＶ型エンジンのＨＣ排出量の特
性線図、（ｂ）は車速の変化線図である。

【図７】本発明の他の実施例としての２次空気供給装置
を装備したＶ型エンジンの要部概略構成図である。

【図８】図７のＸ’−Ｘ’線部分拡大断面図である。

【図９】本発明の他の実施例としての２次空気供給装置
を装備したＶ型エンジンの吸気マニホールドの平面図で
ある。

【図１０】図９の吸気マニホールドの側面図である。

【図１１】図９の吸気マニホールドの底面図である。

【図１２】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【図１３】図９のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１４】図９の吸気マニホールドのＡＡ視側面図であ
る。

【図１５】図９の吸気マニホールドのＢＢ視側面図であ
る。

【図１６】本発明の他の実施例としての２次空気供給装
置を装備したＶ型エンジンのシリンダヘッドの平面図で
ある。

【図１７】図１６のシリンダヘッドの側面図である。

【図１８】図１６のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１９】図１６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図２０】従来の２次空気供給装置を装備したＶ型エン
ジンの概略平面図である。

【符号の説明】

２０ Ｖ型エンジン ２４ 吸気マニホールド ２７ 上部フランジ ２９ 分岐口 ３０ 吸気ポート ３２ 中央路 ３３ 中央路 ３４ エアカットバルブ付きリレーバルブ ３９ 排気ポート ３７１ 連絡路 ３７２ 連絡路 ３７３’ 連絡路 ３７３ シリンダ間連絡路 ３７３” シリンダ間連絡路 ４５ 中央路 ４６ 中央路 ｎ 噴射口

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｖ型エンジンにおいて、Ｖバンク間に設置
   される吸気マニホールドの内部に設けられた吸気マニホ
   ールド内２次空気供給通路と、シリンダヘッド内の排気
   ポート近傍に設けられた２次空気供給口と、シリンダヘ
   ッド内部に設けられた前記吸気マニホールド内２次空気
   供給通路と前記２次空気供給口を結ぶシリンダヘッド内
   ２次空気供給通路と、を有することを特徴とするＶ型エ
   ンジンの２次空気供給装置。