JP3379749B2 - 汎用内燃機関の二次空気供給装置 - Google Patents
汎用内燃機関の二次空気供給装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は汎用内燃機関の排気
ガス浄化三元触媒の二次空気供給装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】汎用内燃機関の排気ガス処理技術のなか
に、排気通路中に設置した三元触媒に二次空気を導入し
て排気ガス中の汚染物質の酸化効率を高める技術があ
り、この技術には例えば特開平４−３２５７０９号公
報の「内燃機関の排気浄化方法及び装置」、特開平５
−１１３１１９号公報の「２次空気供給装置付汎用内燃
機関」がある。 【０００３】上記は同公報の図１に示される様に、消
音器２の出口１４ｂ近くに触媒体１６を配置して、排気
脈動によって触媒体１６の下流部に大気を導入し、触媒
体１６の下流部分において、逆流した空気によって酸化
反応を促進するようにしたものである。上記は同公報
の図１に示される様に、排気ガス浄化機能を有する消音
器６に接続する排気パイプ７より長いテールパイプ２１
を消音器６の後端に取付け、高い脈動効果を発揮するよ
うにしたものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記は、逆
流空気量が少なく、高い排気ガス規制値はクリアできな
い。上記は、定格回転数において、最大の脈動を起こ
すように、テールパイプ２１の長さを決定するので、使
用回転数が広い範囲に亘る汎用内燃機関では高い排気ガ
ス浄化効率は望めない。また、コンパクトなものが要求
される汎用内燃機関において、長いテールパイプ２１を
搭載するのは好ましくない。そこで、本発明の目的は、
コンパクトであって、充分な二次空気が供給でき、広い
範囲の回転数に対応できる汎用内燃機関の二次空気供給
装置を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、排気通路中に設けた三元触媒に
二次空気を供給して排気ガスを浄化する排気ガス浄化装
置を備えた汎用内燃機関であり、二次空気をエアポンプ
で強制的に供給し、且つ、このエアポンプの駆動源を吸
排気弁を駆動するカム軸とした汎用内燃機関において、
この汎用内燃機関のシリンダは、シリンダ軸が汎用内燃
機関の底面に対して傾斜させた傾斜シリンダとされ、エ
アポンプは、傾斜シリンダの下方スペースにエアポンプ
の端部が傾斜シリンダの端部より内側になるようにして
配置され、汎用内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉させ
るカムにより、ポンプロッカアームをも揺動させ、この
ポンプロッカアームにより、エアポンプを駆動するよう
にしたことを特徴とする。エアポンプで二次空気を供給
するので、広い範囲の回転数に対応でき、三元触媒に充
分な量の空気を供給することができる。また、カム軸に
よりエアポンプを駆動するので特別な制御装置を設ける
ことなく、必要とするタイミングに応じて二次空気を供
給することができる。加えて、傾斜シリンダを採用し、
この傾斜シリンダの下方スペースにエアポンプを配置し
たので、汎用内燃機関の外形寸法は大きくならない。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る汎用内燃機関の側面図
である。汎用内燃機関１は、図中央のシリンダ２と、シ
リンダ２の下方のエヤポンプ３と、右上部のエアクリー
ナ４と、このエアクリーナ４の下部からエアポンプ３ま
で延びた二次空気吸込パイプ５と、エアポンプ３の左方
から延びた二次空気供給パイプ６と、この二次空気供給
パイプ６の他端を取付ける排気管７と、この排気管７の
先のマフラ８とを備える。マフラ８は内部に三元触媒
（図示せず。）を備える。 【０００７】図２は本発明に係る汎用内燃機関の正面図
であり、前記シリンダ２は底面Ｔに対して右上がりに傾
斜した傾斜シリンダである。以下、傾斜シリンダ２と呼
ぶことにする。この傾斜シリンダ２は、シリンダブロッ
ク１０とシリンダヘッド１１とシリンダヘッドカバー１
２とからなる。シリンダブロック１０は、クランクケー
ス１３と一体に形成したものである。そして、汎用内燃
機関１は、更に上部に燃料タンク１４、中央にクランク
軸１５及びクランクケースカバー１６を備える。 【０００８】図３は図１の３−３線断面図であり、クラ
ンク軸１５にコネクティングロッド１７を介してピスト
ン１８を取付けたことを示し、また、クランク軸１５で
駆動する動弁機構２０を示す。動弁機構２０は、図示せ
ぬ吸気弁及び排気弁２２を開閉駆動する機構であり、ク
ランク軸１５に取付けたクランクギヤ２３と、クランク
ギヤ２３に噛み合うカム用ギヤ２４と、カム用ギヤ２４
により回転するカム軸２５と、カム軸２５のカム２６に
よりタペット２７を介して軸方向移動する排気弁用プッ
シュロッド２８と、プッシュロッド２８により揺動して
排気弁２２を開閉させる排気弁用ロッカアーム２９と、
図示せぬ吸気弁用プッシュロッド並びに吸気弁用ロッカ
アームとからなる。 【０００９】傾斜シリンダ２は、シリンダ軸Ｓが汎用内
燃機関１の底面Ｔに対して角度θ傾いたものである。傾
斜シリンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ３
は、カム軸２５を駆動源とするポンプであり、クランク
ケース１３に一端を取付けたフレーム３１と、フレーム
３１の他端に取付けたケーシング３２と、フレーム３１
とケーシング３２との間をダイアフラム３３と仕切り板
３４とで仕切って形成したポンプ室３５、吸気室３６並
びに排気室３７と、吸気室３６に連通した吸込ノズル３
８と、排気室３７に連通した吐出ノズル３９と、ポンプ
室３５と吸気室３６との間を開閉する吸込バルブ４０
と、ポンプ室３５と排気室３７との間を開閉する吐出バ
ルブ４１と、カム２６の回転により揺動するポンプロッ
カアーム４２と、ポンプロッカアーム４２により軸方向
に移動可能であってダイアフラム３３に取付けたポンプ
軸４３とからなる。４４，４５，４６はリターンばねで
ある。 【００１０】傾斜シリンダ２は汎用内燃機関１の主要部
をなし、大きなスペースを占めるものであり、一方、エ
アポンプ３の吸気量及び排気量は、傾斜シリンダ２の吸
気量及び排気量に比べ非常に小さいものであり、外径寸
法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の下方スペースに
配置したエアポンプ３の端部は傾斜シリンダ２の端部よ
り内側になり、汎用内燃機関１の外形寸法は大きくなら
ない。 【００１１】以上に述べたエアポンプ３の作用を次に説
明する。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係るエ
アポンプの作用説明図である。（ａ）は、吸気中のエア
ポンプ３の内部構造を示すものである。カム２６はカム
軸２５と共に矢印方向に回転してポンプロッカアーム
４２の一端４２ａを押す。ポンプロッカアーム４２は矢
印の方向に回転し、矢印の方向にポンプ軸４３を引
く。このため、ダイアフラム３３が矢印の方向に弾性
変形するので、ポンプ室３５は容積を増し、吸込バルブ
４０が開き、空気は吸込ノズル３８から吸込まれ、吸気
室３６を通りポンプ室３５に流入する。吐出バルブ４１
は閉じたままである。 【００１２】（ｂ）は、吸気と排気の中間の状態のエア
ポンプ３の内部構造を示すものである。カム２６の頂部
２６ａに当接したポンプロッカアーム４２の一端４２ａ
は最も下がった位置にあり、他端４２ｂに引かれたポン
プ軸４３及びポンプ軸４３の先端のダイアフラム３３は
最も後退した位置にあり、ポンプ室３５の容積は最大に
なり、吸気が終わり、排気の直前の状態である。吸込バ
ルブ４０はリターンばね４４により閉じており、また、
吐出バルブ４１も同様に閉じている。 【００１３】（ｃ）は、排気中のエアポンプ３の内部構
造を示すものである。カム２６がカム軸２５と共に矢印
方向に回転すると、カム２６に当接したポンプロッカ
アーム４２の一端４２ａは上がる。ポンプロッカアーム
４２は矢印の方向に回転し、リターンばね４６の復帰
作用によりポンプ軸４３はの方向に動く。ポンプ軸４
３の一端のダイアフラム３３が矢印の方向に動くこと
により、ポンプ室３５は容積を減少し、吐出バルブ４１
が開き、空気はポンプ室３５から流出し、排気室３７を
通り吐出ノズル３９から吐出する。吸込バルブ４０は閉
じたままである。 【００１４】図５は本発明に係る汎用内燃機関の排気ガ
ス浄化システム図である。本発明に係る汎用内燃機関１
は、吸気工程において、白抜きの矢印で示す如くエアク
リーナ４、吸気管１９及び開いた吸気弁２１を介して傾
斜シリンダ２内に吸気し、圧縮及び爆発工程の後、排気
工程において、黒塗りの矢印で示す如く開いた排気弁２
２、排気管７、マフラ８及び三元触媒９を介して排気す
るものである。本発明に係る汎用内燃機関１の排気ガス
浄化システムは、エアポンプ３がエアクリーナ４を通過
した空気を二次空気吸込パイプ５を通じて吸引し、この
空気（この空気を二次空気と呼び破線の矢印で示す。）
を二次空気供給パイプ６を通じて排気管７に供給し、こ
の排気管７を通じてマフラ８の内部に備えた三元触媒９
に接触させることにより、三元触媒９に接触する排気ガ
スの酸化を充分に行なわせ、排気ガスの浄化を高めるも
のである。エアポンプ３で二次空気を供給するので、汎
用内燃機関１の広い範囲の回転数に対応でき、また、三
元触媒９に充分な量の空気を供給できる。 【００１５】図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る排気管
内の圧力とエアポンプの空気量の関係を示すグラフであ
る。（ａ）は、図５における排気管７内の排気の圧力脈
動を示し、横軸を時間、縦軸を排気管の圧力（ゲージ
圧）としたものである。点Ａは排気弁２２が開き始めた
時点、点Ｂは排気弁２２が全閉した時点、点Ｃは排気の
脈動が終わった時点、点Ｄは次に排気弁２２が開き始め
た時点、点Ｅは排気弁２２が全閉した時点、点Ｆは排気
の脈動が終わった時点を示し、Ａ−Ｂ間及びＡ−Ｅ間の
正圧のかかる時期をＶ1、Ｂ−Ｃ間及びＥ−Ｆ間の負圧
のかかる時期をＶ2、Ｃ−Ｄ間の大気圧作用下の時期を
Ｖ3とする。 【００１６】（ｂ）は、図４におけるエアポンプ３の吸
込及び吐出空気量を示し、横軸を時間、縦軸をエアポン
プの空気量としたものである。点Ｇは吸込バルブ４０が
開き始めた時点、点Ｈは吸気と排気の中間の時点（図４
（ｂ）で示したポンプロッカアーム６０の一端６０ａが
カム１８の頂部１８ｂに当接した時点）、点Ｉは吐出バ
ルブ４１が全閉した時点、点Ｊは次に吸込バルブ４０が
開き始めた時点、点Ｋは吸気と排気の中間の時点（図４
（ｂ）で示したポンプロッカアーム６０の一端６０ａが
カム１８の頂部１８ｂに当接した時点）、点Ｌは吐出バ
ルブ４１が全閉した時点、Ｇ−Ｈ間及びＪ−Ｋ間のエア
ポンプ３の二次空気吸込時期をＰ1、Ｈ−Ｉ間及びＫ−
Ｌ間のエアポンプ３の二次空気吐出時期をＰ2、Ｉ−Ｊ
間のエアポンプ３の休止時期をＰ3とする。 【００１７】エアポンプ３の吐出時期Ｐ2は、排気管７
内（図５参照）の圧力が負圧である時期Ｖ2と大気圧で
ある時期Ｖ3に重なるので、二次空気を排気管７に供給
するエアポンプ３は、吐出圧力の低いものでよい。従っ
て、カム軸２５によりエアポンプ３を駆動するので特別
な制御装置を設けることなく、必要とするタイミングに
応じて二次空気を供給することができる。 【００１８】図７は本発明に係る汎用内燃機関の第１変
形例図であり、上記図３に示す構成の変形例を示す。汎
用内燃機関５０は上記図３の汎用内燃機関１に対してエ
アポンプのみが異なるものであり、その他のものは汎用
内燃機関１と同符合を付し、その説明を省略する。傾斜
シリンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ５１
は、カム軸２５を駆動源とするポンプであり、クランク
ケース１３に一端を取付けたフレーム５２と、フレーム
５２の他端に取付けたケーシング５３と、ケーシング５
３に取付けたバルブシート５４と、バルブシート５４に
取付けた吸込リードバルブ５５と、吐出リードバルブ５
６と、フレーム５２とケーシング５３とで挟み込んだダ
イアフラム５７と、カム２６の回転により揺動するポン
プロッカアーム５８と、ポンプロッカアーム５８の揺動
により軸方向に移動可能であって一端をダイアフラム５
７に取付けたポンプ軸５９とからなる。６０はリターン
ばねである。 【００１９】傾斜シリンダ２は汎用内燃機関５０の主要
部をなし、大きなスペースを占めるものであり、一方、
エアポンプ５１の吸気量及び排気量は、傾斜シリンダ２
の吸気量及び排気量に比べ非常に小さいものであり、外
径寸法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の下方スペー
スに配置したエアポンプ５１の端部は傾斜シリンダ２の
端部より内側になり、汎用内燃機関５０の外形寸法は大
きくならない。 【００２０】図８は図７の８矢視図であり、エアポンプ
５１の吸込ノズル６１及び吐出ノズル６２の位置を示
す。 【００２１】次にエアポンプ５１の作用を図７に基づき
説明する。エアポンプ５１は、回転するカム軸２５に取
付けたカム２６に一端を当接し、このカム２６の形状に
より揺動するロッカアーム５９の他端がポンプ軸５９を
押し、このポンプ軸５９を介してダイアフラム５７が前
後に動くことによりポンプ作用をする。ダイアフラム５
７が後方に動くことにより、吸込リードバルブ５５が開
き、吸込ノズル６１から空気を吸入する。ダイアフラム
５７が前方に動くことにより、吐出リードバルブ５６が
開き、吐出ノズル６２から空気を吐出する。 【００２２】図９は本発明に係る汎用内燃機関の第２変
形例図であり、上記図３に示す構成の変形例を示す。こ
の汎用内燃機関７０は前記汎用内燃機関１に対してエア
ポンプのみが異なるものであり、その他のものは汎用内
燃機関１と同符合を付し、その説明を省略する。傾斜シ
リンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ７１は、
カム軸２５を駆動源とする所謂ベーンポンプであり、ケ
ーシング７２と、このケーシング７２内を回転するロー
タ７３と、このロータ７３を回転させるポンプ軸７４と
を備える。ケーシング７２は、内部に正面視円形の偏心
空間７５を形成したものであり、この偏心空間７５の外
周を形成するケーシング内周を７６とする。ロータ７３
は、外周から内部に斜めに形成した溝７３ａ…設け、こ
の溝７３ａの中を摺動して、回転により先端をケーシン
グ内周７６に当てる摺動板７７…を備える。 【００２３】図１０は本発明に係るエアポンプ（第２変
形例）の横断面図であり、クランク室１３に、カム軸２
５の軸方向に形成した開口部１３ａを開け、この開口部
１３ａの外周部にフランジ１３ｂを設け、このフランジ
１３ｂにエアポンプ７１を取付けたことを示す。なお、
一端をロータ７３の中心に差込んだポンプ軸７４を駆動
するのは、他端に取付けたポンプ従動ギヤ７８に噛み合
うカム用ギヤ２４を取付けたカム軸２５である。またカ
ム軸２５を駆動するのはカム用ギヤ２４噛み合うクラン
クギヤ２３（図９参照）を取付けたクランク軸１５であ
る。７９は吸込ノズル、８０は吐出ノズル、８１は蓋で
ある。図９に戻って、傾斜シリンダ２は汎用内燃機関７
０の主要部をなし、大きなスペースを占めるものであ
り、一方、エアポンプ７１の吸気量及び排気量は、傾斜
シリンダ２の吸気量及び排気量に比べ非常に小さいもの
であり、外径寸法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の
下方スペースに配置したエアポンプ７１の端部は傾斜シ
リンダ２の端部より内側になり、汎用内燃機関７０の外
形寸法は大きくならない。エアポンプ７１のポンプ作用
の説明は省略する。 【００２４】 【００２５】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の汎用内燃機関の二次空気供給装置は、
二次空気をエアポンプで強制的に供給するので、広い範
囲の回転数に対応でき、三元触媒に充分な量の空気を供
給できる。また、カム軸によりエアポンプを駆動するの
で特別な制御装置を設けることなく、必要とするタイミ
ングに応じて二次空気を供給することができ、エアポン
プは吐出圧力の低いものでよい。従って、低コスト及び
小スペースで排気ガス浄化機能の良い汎用内燃機関が実
現できる。加えて、傾斜シリンダを採用し、この傾斜シ
リンダの下方スペースにエアポンプを配置したので、汎
用内燃機関の外形寸法は大きくならない。
ガス浄化三元触媒の二次空気供給装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】汎用内燃機関の排気ガス処理技術のなか
に、排気通路中に設置した三元触媒に二次空気を導入し
て排気ガス中の汚染物質の酸化効率を高める技術があ
り、この技術には例えば特開平４−３２５７０９号公
報の「内燃機関の排気浄化方法及び装置」、特開平５
−１１３１１９号公報の「２次空気供給装置付汎用内燃
機関」がある。 【０００３】上記は同公報の図１に示される様に、消
音器２の出口１４ｂ近くに触媒体１６を配置して、排気
脈動によって触媒体１６の下流部に大気を導入し、触媒
体１６の下流部分において、逆流した空気によって酸化
反応を促進するようにしたものである。上記は同公報
の図１に示される様に、排気ガス浄化機能を有する消音
器６に接続する排気パイプ７より長いテールパイプ２１
を消音器６の後端に取付け、高い脈動効果を発揮するよ
うにしたものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記は、逆
流空気量が少なく、高い排気ガス規制値はクリアできな
い。上記は、定格回転数において、最大の脈動を起こ
すように、テールパイプ２１の長さを決定するので、使
用回転数が広い範囲に亘る汎用内燃機関では高い排気ガ
ス浄化効率は望めない。また、コンパクトなものが要求
される汎用内燃機関において、長いテールパイプ２１を
搭載するのは好ましくない。そこで、本発明の目的は、
コンパクトであって、充分な二次空気が供給でき、広い
範囲の回転数に対応できる汎用内燃機関の二次空気供給
装置を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、排気通路中に設けた三元触媒に
二次空気を供給して排気ガスを浄化する排気ガス浄化装
置を備えた汎用内燃機関であり、二次空気をエアポンプ
で強制的に供給し、且つ、このエアポンプの駆動源を吸
排気弁を駆動するカム軸とした汎用内燃機関において、
この汎用内燃機関のシリンダは、シリンダ軸が汎用内燃
機関の底面に対して傾斜させた傾斜シリンダとされ、エ
アポンプは、傾斜シリンダの下方スペースにエアポンプ
の端部が傾斜シリンダの端部より内側になるようにして
配置され、汎用内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉させ
るカムにより、ポンプロッカアームをも揺動させ、この
ポンプロッカアームにより、エアポンプを駆動するよう
にしたことを特徴とする。エアポンプで二次空気を供給
するので、広い範囲の回転数に対応でき、三元触媒に充
分な量の空気を供給することができる。また、カム軸に
よりエアポンプを駆動するので特別な制御装置を設ける
ことなく、必要とするタイミングに応じて二次空気を供
給することができる。加えて、傾斜シリンダを採用し、
この傾斜シリンダの下方スペースにエアポンプを配置し
たので、汎用内燃機関の外形寸法は大きくならない。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る汎用内燃機関の側面図
である。汎用内燃機関１は、図中央のシリンダ２と、シ
リンダ２の下方のエヤポンプ３と、右上部のエアクリー
ナ４と、このエアクリーナ４の下部からエアポンプ３ま
で延びた二次空気吸込パイプ５と、エアポンプ３の左方
から延びた二次空気供給パイプ６と、この二次空気供給
パイプ６の他端を取付ける排気管７と、この排気管７の
先のマフラ８とを備える。マフラ８は内部に三元触媒
（図示せず。）を備える。 【０００７】図２は本発明に係る汎用内燃機関の正面図
であり、前記シリンダ２は底面Ｔに対して右上がりに傾
斜した傾斜シリンダである。以下、傾斜シリンダ２と呼
ぶことにする。この傾斜シリンダ２は、シリンダブロッ
ク１０とシリンダヘッド１１とシリンダヘッドカバー１
２とからなる。シリンダブロック１０は、クランクケー
ス１３と一体に形成したものである。そして、汎用内燃
機関１は、更に上部に燃料タンク１４、中央にクランク
軸１５及びクランクケースカバー１６を備える。 【０００８】図３は図１の３−３線断面図であり、クラ
ンク軸１５にコネクティングロッド１７を介してピスト
ン１８を取付けたことを示し、また、クランク軸１５で
駆動する動弁機構２０を示す。動弁機構２０は、図示せ
ぬ吸気弁及び排気弁２２を開閉駆動する機構であり、ク
ランク軸１５に取付けたクランクギヤ２３と、クランク
ギヤ２３に噛み合うカム用ギヤ２４と、カム用ギヤ２４
により回転するカム軸２５と、カム軸２５のカム２６に
よりタペット２７を介して軸方向移動する排気弁用プッ
シュロッド２８と、プッシュロッド２８により揺動して
排気弁２２を開閉させる排気弁用ロッカアーム２９と、
図示せぬ吸気弁用プッシュロッド並びに吸気弁用ロッカ
アームとからなる。 【０００９】傾斜シリンダ２は、シリンダ軸Ｓが汎用内
燃機関１の底面Ｔに対して角度θ傾いたものである。傾
斜シリンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ３
は、カム軸２５を駆動源とするポンプであり、クランク
ケース１３に一端を取付けたフレーム３１と、フレーム
３１の他端に取付けたケーシング３２と、フレーム３１
とケーシング３２との間をダイアフラム３３と仕切り板
３４とで仕切って形成したポンプ室３５、吸気室３６並
びに排気室３７と、吸気室３６に連通した吸込ノズル３
８と、排気室３７に連通した吐出ノズル３９と、ポンプ
室３５と吸気室３６との間を開閉する吸込バルブ４０
と、ポンプ室３５と排気室３７との間を開閉する吐出バ
ルブ４１と、カム２６の回転により揺動するポンプロッ
カアーム４２と、ポンプロッカアーム４２により軸方向
に移動可能であってダイアフラム３３に取付けたポンプ
軸４３とからなる。４４，４５，４６はリターンばねで
ある。 【００１０】傾斜シリンダ２は汎用内燃機関１の主要部
をなし、大きなスペースを占めるものであり、一方、エ
アポンプ３の吸気量及び排気量は、傾斜シリンダ２の吸
気量及び排気量に比べ非常に小さいものであり、外径寸
法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の下方スペースに
配置したエアポンプ３の端部は傾斜シリンダ２の端部よ
り内側になり、汎用内燃機関１の外形寸法は大きくなら
ない。 【００１１】以上に述べたエアポンプ３の作用を次に説
明する。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係るエ
アポンプの作用説明図である。（ａ）は、吸気中のエア
ポンプ３の内部構造を示すものである。カム２６はカム
軸２５と共に矢印方向に回転してポンプロッカアーム
４２の一端４２ａを押す。ポンプロッカアーム４２は矢
印の方向に回転し、矢印の方向にポンプ軸４３を引
く。このため、ダイアフラム３３が矢印の方向に弾性
変形するので、ポンプ室３５は容積を増し、吸込バルブ
４０が開き、空気は吸込ノズル３８から吸込まれ、吸気
室３６を通りポンプ室３５に流入する。吐出バルブ４１
は閉じたままである。 【００１２】（ｂ）は、吸気と排気の中間の状態のエア
ポンプ３の内部構造を示すものである。カム２６の頂部
２６ａに当接したポンプロッカアーム４２の一端４２ａ
は最も下がった位置にあり、他端４２ｂに引かれたポン
プ軸４３及びポンプ軸４３の先端のダイアフラム３３は
最も後退した位置にあり、ポンプ室３５の容積は最大に
なり、吸気が終わり、排気の直前の状態である。吸込バ
ルブ４０はリターンばね４４により閉じており、また、
吐出バルブ４１も同様に閉じている。 【００１３】（ｃ）は、排気中のエアポンプ３の内部構
造を示すものである。カム２６がカム軸２５と共に矢印
方向に回転すると、カム２６に当接したポンプロッカ
アーム４２の一端４２ａは上がる。ポンプロッカアーム
４２は矢印の方向に回転し、リターンばね４６の復帰
作用によりポンプ軸４３はの方向に動く。ポンプ軸４
３の一端のダイアフラム３３が矢印の方向に動くこと
により、ポンプ室３５は容積を減少し、吐出バルブ４１
が開き、空気はポンプ室３５から流出し、排気室３７を
通り吐出ノズル３９から吐出する。吸込バルブ４０は閉
じたままである。 【００１４】図５は本発明に係る汎用内燃機関の排気ガ
ス浄化システム図である。本発明に係る汎用内燃機関１
は、吸気工程において、白抜きの矢印で示す如くエアク
リーナ４、吸気管１９及び開いた吸気弁２１を介して傾
斜シリンダ２内に吸気し、圧縮及び爆発工程の後、排気
工程において、黒塗りの矢印で示す如く開いた排気弁２
２、排気管７、マフラ８及び三元触媒９を介して排気す
るものである。本発明に係る汎用内燃機関１の排気ガス
浄化システムは、エアポンプ３がエアクリーナ４を通過
した空気を二次空気吸込パイプ５を通じて吸引し、この
空気（この空気を二次空気と呼び破線の矢印で示す。）
を二次空気供給パイプ６を通じて排気管７に供給し、こ
の排気管７を通じてマフラ８の内部に備えた三元触媒９
に接触させることにより、三元触媒９に接触する排気ガ
スの酸化を充分に行なわせ、排気ガスの浄化を高めるも
のである。エアポンプ３で二次空気を供給するので、汎
用内燃機関１の広い範囲の回転数に対応でき、また、三
元触媒９に充分な量の空気を供給できる。 【００１５】図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る排気管
内の圧力とエアポンプの空気量の関係を示すグラフであ
る。（ａ）は、図５における排気管７内の排気の圧力脈
動を示し、横軸を時間、縦軸を排気管の圧力（ゲージ
圧）としたものである。点Ａは排気弁２２が開き始めた
時点、点Ｂは排気弁２２が全閉した時点、点Ｃは排気の
脈動が終わった時点、点Ｄは次に排気弁２２が開き始め
た時点、点Ｅは排気弁２２が全閉した時点、点Ｆは排気
の脈動が終わった時点を示し、Ａ−Ｂ間及びＡ−Ｅ間の
正圧のかかる時期をＶ1、Ｂ−Ｃ間及びＥ−Ｆ間の負圧
のかかる時期をＶ2、Ｃ−Ｄ間の大気圧作用下の時期を
Ｖ3とする。 【００１６】（ｂ）は、図４におけるエアポンプ３の吸
込及び吐出空気量を示し、横軸を時間、縦軸をエアポン
プの空気量としたものである。点Ｇは吸込バルブ４０が
開き始めた時点、点Ｈは吸気と排気の中間の時点（図４
（ｂ）で示したポンプロッカアーム６０の一端６０ａが
カム１８の頂部１８ｂに当接した時点）、点Ｉは吐出バ
ルブ４１が全閉した時点、点Ｊは次に吸込バルブ４０が
開き始めた時点、点Ｋは吸気と排気の中間の時点（図４
（ｂ）で示したポンプロッカアーム６０の一端６０ａが
カム１８の頂部１８ｂに当接した時点）、点Ｌは吐出バ
ルブ４１が全閉した時点、Ｇ−Ｈ間及びＪ−Ｋ間のエア
ポンプ３の二次空気吸込時期をＰ1、Ｈ−Ｉ間及びＫ−
Ｌ間のエアポンプ３の二次空気吐出時期をＰ2、Ｉ−Ｊ
間のエアポンプ３の休止時期をＰ3とする。 【００１７】エアポンプ３の吐出時期Ｐ2は、排気管７
内（図５参照）の圧力が負圧である時期Ｖ2と大気圧で
ある時期Ｖ3に重なるので、二次空気を排気管７に供給
するエアポンプ３は、吐出圧力の低いものでよい。従っ
て、カム軸２５によりエアポンプ３を駆動するので特別
な制御装置を設けることなく、必要とするタイミングに
応じて二次空気を供給することができる。 【００１８】図７は本発明に係る汎用内燃機関の第１変
形例図であり、上記図３に示す構成の変形例を示す。汎
用内燃機関５０は上記図３の汎用内燃機関１に対してエ
アポンプのみが異なるものであり、その他のものは汎用
内燃機関１と同符合を付し、その説明を省略する。傾斜
シリンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ５１
は、カム軸２５を駆動源とするポンプであり、クランク
ケース１３に一端を取付けたフレーム５２と、フレーム
５２の他端に取付けたケーシング５３と、ケーシング５
３に取付けたバルブシート５４と、バルブシート５４に
取付けた吸込リードバルブ５５と、吐出リードバルブ５
６と、フレーム５２とケーシング５３とで挟み込んだダ
イアフラム５７と、カム２６の回転により揺動するポン
プロッカアーム５８と、ポンプロッカアーム５８の揺動
により軸方向に移動可能であって一端をダイアフラム５
７に取付けたポンプ軸５９とからなる。６０はリターン
ばねである。 【００１９】傾斜シリンダ２は汎用内燃機関５０の主要
部をなし、大きなスペースを占めるものであり、一方、
エアポンプ５１の吸気量及び排気量は、傾斜シリンダ２
の吸気量及び排気量に比べ非常に小さいものであり、外
径寸法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の下方スペー
スに配置したエアポンプ５１の端部は傾斜シリンダ２の
端部より内側になり、汎用内燃機関５０の外形寸法は大
きくならない。 【００２０】図８は図７の８矢視図であり、エアポンプ
５１の吸込ノズル６１及び吐出ノズル６２の位置を示
す。 【００２１】次にエアポンプ５１の作用を図７に基づき
説明する。エアポンプ５１は、回転するカム軸２５に取
付けたカム２６に一端を当接し、このカム２６の形状に
より揺動するロッカアーム５９の他端がポンプ軸５９を
押し、このポンプ軸５９を介してダイアフラム５７が前
後に動くことによりポンプ作用をする。ダイアフラム５
７が後方に動くことにより、吸込リードバルブ５５が開
き、吸込ノズル６１から空気を吸入する。ダイアフラム
５７が前方に動くことにより、吐出リードバルブ５６が
開き、吐出ノズル６２から空気を吐出する。 【００２２】図９は本発明に係る汎用内燃機関の第２変
形例図であり、上記図３に示す構成の変形例を示す。こ
の汎用内燃機関７０は前記汎用内燃機関１に対してエア
ポンプのみが異なるものであり、その他のものは汎用内
燃機関１と同符合を付し、その説明を省略する。傾斜シ
リンダ２の下方スペースに配置したエアポンプ７１は、
カム軸２５を駆動源とする所謂ベーンポンプであり、ケ
ーシング７２と、このケーシング７２内を回転するロー
タ７３と、このロータ７３を回転させるポンプ軸７４と
を備える。ケーシング７２は、内部に正面視円形の偏心
空間７５を形成したものであり、この偏心空間７５の外
周を形成するケーシング内周を７６とする。ロータ７３
は、外周から内部に斜めに形成した溝７３ａ…設け、こ
の溝７３ａの中を摺動して、回転により先端をケーシン
グ内周７６に当てる摺動板７７…を備える。 【００２３】図１０は本発明に係るエアポンプ（第２変
形例）の横断面図であり、クランク室１３に、カム軸２
５の軸方向に形成した開口部１３ａを開け、この開口部
１３ａの外周部にフランジ１３ｂを設け、このフランジ
１３ｂにエアポンプ７１を取付けたことを示す。なお、
一端をロータ７３の中心に差込んだポンプ軸７４を駆動
するのは、他端に取付けたポンプ従動ギヤ７８に噛み合
うカム用ギヤ２４を取付けたカム軸２５である。またカ
ム軸２５を駆動するのはカム用ギヤ２４噛み合うクラン
クギヤ２３（図９参照）を取付けたクランク軸１５であ
る。７９は吸込ノズル、８０は吐出ノズル、８１は蓋で
ある。図９に戻って、傾斜シリンダ２は汎用内燃機関７
０の主要部をなし、大きなスペースを占めるものであ
り、一方、エアポンプ７１の吸気量及び排気量は、傾斜
シリンダ２の吸気量及び排気量に比べ非常に小さいもの
であり、外径寸法も小さく、従って、傾斜シリンダ２の
下方スペースに配置したエアポンプ７１の端部は傾斜シ
リンダ２の端部より内側になり、汎用内燃機関７０の外
形寸法は大きくならない。エアポンプ７１のポンプ作用
の説明は省略する。 【００２４】 【００２５】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の汎用内燃機関の二次空気供給装置は、
二次空気をエアポンプで強制的に供給するので、広い範
囲の回転数に対応でき、三元触媒に充分な量の空気を供
給できる。また、カム軸によりエアポンプを駆動するの
で特別な制御装置を設けることなく、必要とするタイミ
ングに応じて二次空気を供給することができ、エアポン
プは吐出圧力の低いものでよい。従って、低コスト及び
小スペースで排気ガス浄化機能の良い汎用内燃機関が実
現できる。加えて、傾斜シリンダを採用し、この傾斜シ
リンダの下方スペースにエアポンプを配置したので、汎
用内燃機関の外形寸法は大きくならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汎用内燃機関の側面図
【図２】本発明に係る汎用内燃機関の正面図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】本発明に係るエアポンプの作用説明図
【図５】本発明に係る汎用内燃機関の排気ガス浄化シス
テム図 【図６】本発明に係る排気管内の圧力とエアポンプの空
気量のグラフ 【図７】本発明に係る汎用内燃機関の第１変形例図 【図８】図７の８矢視図 【図９】本発明に係る汎用内燃機関の第２変形例図 【図１０】本発明に係るエアポンプ（第２変形例）の横
断面図 【符号の説明】 １，５０，７０…汎用内燃機関、３，５１，７１…エア
ポンプ、５…二次空気吸入パイプ、６…二次空気供給パ
イプ、７…排気管、８…マフラ、９…三元触媒、２５…
カム軸、２１…吸気弁、２２…排気弁。
テム図 【図６】本発明に係る排気管内の圧力とエアポンプの空
気量のグラフ 【図７】本発明に係る汎用内燃機関の第１変形例図 【図８】図７の８矢視図 【図９】本発明に係る汎用内燃機関の第２変形例図 【図１０】本発明に係るエアポンプ（第２変形例）の横
断面図 【符号の説明】 １，５０，７０…汎用内燃機関、３，５１，７１…エア
ポンプ、５…二次空気吸入パイプ、６…二次空気供給パ
イプ、７…排気管、８…マフラ、９…三元触媒、２５…
カム軸、２１…吸気弁、２２…排気弁。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 海老原 直
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(56)参考文献 実開 平５−75432（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭52−123223（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭50−60413（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/32
F01N 3/22
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 排気通路中に設けた三元触媒に二次空気
を供給して排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備え
た汎用内燃機関であり、前記二次空気をエアポンプで強
制的に供給し、且つ、このエアポンプの駆動源を吸排気
弁を駆動するカム軸とした汎用内燃機関において、 この汎用内燃機関のシリンダは、シリンダ軸が汎用内燃
機関の底面に対して傾斜させた傾斜シリンダとされ、 前記エアポンプは、傾斜シリンダの下方スペースにエア
ポンプの端部が傾斜シリンダの端部より内側になるよう
にして配置され、 汎用内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉させるカムによ
り、ポンプロッカアームをも揺動させ、このポンプロッ
カアームにより、前記エアポンプを駆動するようにした
ことを特徴とする汎用内燃機関の二次空気供給装置。
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|---|---|---|---|
| JP21357997A JP3379749B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 汎用内燃機関の二次空気供給装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21357997A JP3379749B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 汎用内燃機関の二次空気供給装置 |
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| US3877229A (en) * | 1972-11-15 | 1975-04-15 | Cornell Res Foundation Inc | Combustion means for a low-pollution engine |
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| FR2298005A1 (fr) * | 1975-01-15 | 1976-08-13 | Peugeot & Renault | Procede et dispositif de recyclage au carburateur de vapeurs d'hydrocarbures |
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- 1997-08-07 JP JP21357997A patent/JP3379749B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-08-06 US US09/130,269 patent/US5983632A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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