JP3020301B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、排気系に二次エアを
供給するようにしたエンジンの排気浄化装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりエンジンにおいては、その排気
浄化の促進を図る手段として、例えば特開平２−２０１
０１４号公報に開示されるように、特定の運転領域にお
いてエンジンの排気系に二次エアを供給して排気中の未
燃成分を酸化除去する技術が知られている。

【０００３】一方、このような二次エアの供給手段とし
てはエアポンプが一般的であり、またこのポンプユニッ
トの駆動方式としてはエンジンにより直接駆動する方式
とモータによって駆動する方式（例えば特開昭６３−８
４３１号公報参照）とがあるが、エンジンルーム内にお
けるレイアウト設計が容易である等のことから後者が多
用される傾向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
モータ駆動式のエアポンプによって二次エアを供給する
場合、エアホンプとモータとを一体化してなるポンプユ
ニットをエンジンルーム内に露出状態で配置するのが従
来一般的であった。

【０００５】一方、モータは、一般に熱に対して弱く、
温度上昇に伴ってその駆動性能が悪化するという特性が
あり、このためこのモータの設置に際しては周囲の熱的
な環境を十分に考慮することが肝要である。

【０００６】しかるに、従来のようにポンプユニットを
エンジンルーム内に露出させて配置した場合には、その
配置構造上、該モータがエンジン熱の影響を受け易い状
態となっており、特にアイドル運転時の如く走行風によ
るモータ冷却がほとんど期待できない条件下においては
その性能低下（即ち、エアポンプを介しての二次エアの
供給性能の低下）が特に顕著となるものであり、到底熱
によるモータの性能低下を考慮しているとは言えないも
のであった。

【０００７】そして、このように最もモータの昇温が懸
念される運転状態（例えば、アイドル運転状態)は、本
来排気浄化という観点から二次エアの供給が最も要求さ
れる領域である。従って、このような運転状態下におい
てモータ性能が十分に発揮できないということは、取り
も直さずエンジンの排気浄化性能の低下に直結するもの
であり、到底看過し得ないものである。

【０００８】そこで本願発明は、排気系に二次エアを供
給するようにしたエンジンの排気浄化装置において、エ
アポンプを駆動するモータの性能をエンジンの運転状態
の如何にかかわらず常時良好に維持して高い排気浄化性
能を確保せんとしてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項１記載の発
明では、モータによって駆動されるエアポンプにより排
気系に二次エアを供給するようにしたエンジンの排気浄
化装置において、ケーシング内にエレメントが収容され
たエアクリーナを備え、該エアクリーナのケーシング
は、上記エレメント上流側の吸気通路に臨んで形成した
エア入口から導入された吸気を上記エレメント下流側の
吸気通路に臨んで形成されたエア出口を通してエンジン
側に供給し得るように構成され、該ケーシング内の上記
エレメント下流側の吸気通路中に上記モータとエアポン
プとを配置し、該ケーシング内のエレメント下流側吸気
通路内の吸気の一部を上記エアポンプに吸入してこれを
二次エアとして排気系に供給し得る如く構成したことを
特徴とする。

【００１０】さらに請求項２記載の発明では、前求項１
記載の発明において、上記ケーシング内のエレメント下
流側の吸気通路が、吸気の一部を上記モータの周囲を通
して上記エアポンプ側に導入せしめ得る如く構成された
ことを特徴としている。

【００１１】

【作用】本願発明ではかかる構成とすることにより、請
求項１記載の発明では、エアポンプとモータとがエアク
リーナのケーシング内の吸気通路中に配置されているこ
とから、エンジンからの熱放射が該エアポンプあるいは
モータに達するのが該ケーシングによって可及的に遮断
されるとともに、該エアポンプあるいはモータは該吸気
通路内を流通する吸気によって効果的に冷却されること
となり、該モータの昇温が可及的に抑制され、その駆動
性能が、例えば走行風の有無にかかわらず常時良好に維
持されることとなる。

【００１２】また請求項２記載の発明では、エアクリー
ナのケーシングによるエンジン熱の遮断作用が得られる
ことは勿論であるが、その他に、エアポンプに吸入され
る吸気がモータの周囲を通って該エアポンプ側に流れる
ことから、吸気によるモータの冷却作用がより一層確実
且つ的確に行なわれるとともに、該モータを冷却して暖
まった吸気がエアポンプに吸入されてこれが排気系に二
次エアとして供給されることから、該二次エアが低温の
まま供給される場合に比してこれによる排気中の未燃成
分の酸化除去作用かより一層促進される。

【００１３】

【発明の効果】従って、本願発明のエンジンの排気浄化
装置によれば、エアクリーナのケーシングによるモータ
に対するエンジン輻射熱の遮断作用と、該エアクリーナ
の吸気通路内を流通する吸気による冷却作用との相乗効
果により、該モータの昇温が可及的に防止され、該モー
タの性能、換言すれば該モータによって駆動されるエア
ポンプによる二次エアの供給作用が常時良好状態に維持
され、高い排気浄化性能が得られる。

【００１４】また、このようなモータの昇温防止作用
は、エアクリーナ内に吸気の流れが存在する限りその程
度に多少の差はあるとしても、エンジンの運転状態(例
えば、エンジン回転数あるいは走行風の有無等)にほと
んど影響されないため、例えばアイドル運転時の如く走
行風によるモータ冷却作用が期待できない状態であって
も該モータを適正温度以下に維持してその性能保持を図
ることができ、その結果、アイドル運転領域においても
排気系へ二次エアを十分に供給して高い排気浄化性能を
得ることが可能となる。

【００１５】また、特に請求項２記載の排気浄化装置に
よれば、モータの周囲に吸気を確実に流して該モータの
昇温抑制作用をより確実ならしめることができるととも
に、二次エアとしてモータの冷却によって比較的昇温し
た吸気を供給して該二次エアによる未燃成分の酸化作用
をより促進せしめ得ることから、より一層高い排気浄化
性能の確保が可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本願発明の好適な
実施例を説明すると、図１〜図３において符号１は後述
するエアクリーナであり、さらにこのエアクリーナ１の
内部には本願発明の排気浄化装置の要部を構成する後述
のポンプユニット７が収納配置されている。

【００１７】上記エアクリーナ１は、下端側が開口され
た略矩形容器状に一体形成されているとともにその下端
縁にフランジ２３を形成した上側ケーシング２１と、上
端側が開口された略矩形容器状に一体形成されていると
ともにその上端緑にフランジ２４を形成した下側ケーシ
ング２２とからなる二分割式のケーシング２を備えると
ともに、該各フランジ２３，２４の間に略厚板平板状形
態を有するエレメント３が挟持されて構成されており、
その内部は該エレメント３によって、その下側に位置す
る第１室１１（特許請求の範囲中の上流側吸気通路に該
当する）と、その上側に位置する第２室１２（特許請求
の範囲中の下流側吸気通路に該当する）とに区画されて
いる。そして、上記第１室１１にはエア入口４が、また
上記第２室１２にはエア出口５がそれぞれ形成されてい
る。尚、この上側ケーシング２１と下側ケーシング２２
とは、上記各フランジ２３，２４間に跨って取り付けた
複数のクランプ３０，３０，・・によって分離可能に衡
合合体されている。

【００１８】さらに、上記ケーシング２の上側ケーシン
グ２１は、その上記エア出口５の側方に位置する隅部
に、該上側ケーシング２１の前面壁２１ａと天井壁２１
ｂと中間壁２１ｃ及び底面壁２１ｄによって上記第２室
１２から区画された第３室１３（後述のポンプユニット
７の配置空間となる）を形成するとともに、さらにこの
第３室１３の上記前面壁２１ａ寄り位置には該前面壁２
１ａと隔壁２１ｅとによって該第３室１３から区画され
て上下方向に延びる第４室１４を形成している。そし
て、上記第３室１３は、上記底面壁２１ｄに形成した第
１通気口１６を介して第２室１２に連通せしめられると
ともに、上記隔壁２１ｅの上部に形成した第２通気口１
７を介して上記第４室１４に連通せしめられている。さ
らに、上記隔壁２１ｅの上下方向中間位置には、後述の
エアポンプ８への空気取入口となる第３通気口１８が形
成されている。

【００１９】上記ポンプユニット７は、エアポンプ８と
これを駆動するモータ９とを一体化して構成されるもの
であって、上記第３室１３内に配置され、且つそのエア
ポンプ８の空気取入口（図示省略）を上記隔壁２１ｅの
第３通気口１８に重合連通させた状態で該隔壁２１ｅに
固定されている。そして、このポンプユニット７の取付
状態においては、上記第１通気口１６がモータ９の直下
方に位置し、また上記第２通気口１７が該モータ９の上
方に位置するように該第１通気口１６及び第２通気口１
７の形成位置が設定されている。尚、上記エアポンプ８
の出口部には、ケーシング２の外方に延出する二次エア
出口６が取り付けられている。また、上記エア出口５に
はエアフローセンサ３１が装着されている。

【００２０】続いて、以上のように構成した場合におけ
るエアクリーナ１内の空気の流れを説明すると、エンジ
ンの運転に伴ってエア入口４からエアクリーナ１内に吸
入される空気Ａは、各図に矢印で示すように、先ず第１
室１１からエレメント３を通過して第２室１２側に導入
されるとともに、該エレメント３を通過する際に混入不
純物が捕集除去されて清浄な吸気とされる。

【００２１】さらに、この第２室１２内の清浄な吸気
は、エンジンの運転状態が非二次エア供給領域である場
合にはその全量が矢印Ａ₁で示すようにそのままエア出
口５からエアフローセンサ３１を介してエンジンの作動
室側に供給される。一方、エンジンの運転状態が二次エ
ア供給領域である場合には、主流吸気Ａ₁と分流吸気Ａ₂
とに分流される。そして、主流吸気Ａ₁は、エア出口５
からエンジン側に供給され、また分流吸気Ａ₂は第１通
気口１６を通って第２室１２から第３室１３内に導入さ
れた後、さらに第２通気口１７から第４室１４内に入っ
て第３通気口１８から上記エアポンプ８に吸入され、二
次エアとして上記二次エア出口６を介して排気系に供給
されるものである。

【００２２】ところで、このポンプユニット７による二
次エアの供給性能は、モータ９の性能によって大きく左
右されるものであり、またこのモータ９の性能そのもの
はその温度上昇に伴って低下するものであるため、二次
エア供給性能を常時良好に維持しようとすれば該モータ
９の昇温を可及的に抑制する必要があることは既述の通
りである。

【００２３】この場合、この実施例においては、ポンプ
ユニット７をエアクリーナ１のケーシング２内のしかも
第２室１２からさらに区画された第３室１３内に配置し
ていることから、たとえ該エアクリーナ１がエンジンル
ーム内の比較的エンジンに近い位置に配置されていたと
しても、該エンジンからの輻射熱がこのケーシング２あ
るいは第３室１３を構成する各壁によって遮断され、エ
ンジン輻射熱によって昇温されるということがほとんど
なくなる。

【００２４】また、このような輻射熱は遮断されたとし
ても、熱伝導によってケーシング２側からモータ９への
熱が伝達されることから、この伝導熱を受けて該モータ
９は昇温することになる。ところが、この場合この実施
例のものにおいては、第３室１３内に導入される比較的
低温の吸気Ａ₂がモータ９の周囲をその下方側から上方
側に向って流れることから、該モータ９はこの吸気Ａ₂
によって効果的に冷却されることから、該モータ９は伝
導熱の存在にもかかわらず常時適正温度以下にその温度
が保持されることとなる。

【００２５】このような輻射熱の遮断効果と、吸気によ
る冷却効果との相乗作用により、モータ９はエンジンの
運転状態の如何にかかわらず（例えば、エンジン回転数
の大小あるいは走行風の有無等にかかわらず）常時適正
温度(適正の駆動性能が得られるような温度）に維持さ
れることとなり、その結果、二次エアの供給が適正に且
つ安定的に行なわれ、高水準の排気浄化性能か常時維持
される。

【００２６】また一方、二次エアそのものに着目すれ
ば、吸気は第３室１３を通過する際にモータ９の熱によ
って適度に昇温された状態でエアポンプ８に吸入され、
二次エアとして排気系に供給されるものであることか
ら、例えば該二次エアが低温状態のまま排気系に供給さ
れる場合に比してその活性が高く、従って排気系におけ
る未燃成分の酸化除去作用がより一層促進され、さらに
高い排気浄化性能が期待できる。さらに、この実施例に
おいては、ポンプユニット７が、エア入口４からエア出
口５へ向かう主流吸気Ａ₁の流れに対して側方に外れた
位置に設けられているため、該ポンプユニット７がエア
クリーナ１内の流れに対して抵抗とならず、このため該
エアクリーナ１のケーシング２の内部にポンプユニット
７を配置した構成にもかかわらず、エンジンヘの効率的
な吸気導入が可能ならしめられる。

【００２７】また、ポンプユニット７をエレメント３の
下流側に配置していることから、該ポンプユニット７に
は該エレメント３によって清浄化された吸気が導入さ
れ、二次エア内にちり、ほこり等の異物か混入すること
がなく、このため二次エアノズル(図示省略)の目詰まり
の発生が確実に防止され、二次エアによる排気浄化性能
がより一層促進されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例にかかるエンジンの排気浄化
装置におけるエアクリーナ部の正面図である。

【図２】図１のII−II矢視図である。

【図３】図１のIII−III縦断面図である。

【符号の説明】

１ エアクリーナ ２ ケーシング ３ エレメント ４ エア入口 ５ エア出口 ６ 二次エア出口 ７ ポンプユニット ８ エアポンプ ９ モータ １１ 第１室（エレメント上流側吸気通路） １２ 第２室（エレメント下流側吸気通路） １３ 第３室 １４ 第４室 ２１ 上側ケーシング ２２ 下側ケーシング ２３，２４ フランジ ２５ 隔壁 ３０ クランプ ３１ エアフローセンサ

フロントページの続き (72)発明者 田中 一穂 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−8431（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−132316（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−201014（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/32 F02M 35/024

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって駆動されるエアポンプに
   より排気系に二次エアを供給するようにしたエンジンの
   排気浄化装置であって、ケーシング内にエレメントが収
   容されたエアクリーナを備え、該エアクリーナのケーシ
   ングは、上記エレメント上流側の吸気通路に臨んで形成
   したエア入口から導入された吸気を上記エレメント下流
   側の吸気通路に臨んで形成されたエア出口を通してエン
   ジン側に供給し得るように構成され、該ケーシング内の
   上記エレメント下流側の吸気通路中に上記モータとエア
   ポンプとを配置し、該ケーシング内のエレメント下流側
   吸気通路内の吸気の一部を上記エアポンプに吸入してこ
   れを二次エアとして排気系に供給し得る如く構成したこ
   とを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記ケーシング内の
   エレメント下流側の吸気通路が、吸気の一部を上記モー
   タの周囲を通して上記エアポンプ側に導入せしめ得る如
   く構成されていることを特徴とするエンジンの排気浄化
   装置。