Secondary air supply

本発明は、排気ポートに空気を供給して、エンジンから排出された排気中に残る未燃焼成分を再燃焼させるための二次空気供給装置に関する。

排ガス規制対策の一つとして用いられるエンジンの二次空気供給装置は、エアクリーナからの空気を排気ポートに供給して、排気ガスに含まれる未燃焼成分を再燃焼させるために用いられる。 この二次空気供給装置は、エアクリーナと排気ポートとを結ぶ二次空気供給通路に、二次空気制御弁とリード弁とを有して構成されている。 二次空気制御弁はエンジンコントロールユニットにより制御され、車速、エンジン回転数、スロットルポジションに応じて開閉される。 また、リード弁は、エアクリーナからの空気を排気ポートに供給するとともに、この排気ポートから排気ガスがエアクリーナに逆流するのを防止するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２０１９３５号公報

しかしながら、従来のエンジンにおいては、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁の配設位置が複雑であるとともに、それぞれを連結する二次空気供給通路の配設も複雑であるため、通路が長くなるとともに、通路をこれらの部材に接続する作業が困難であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、エンジンに対して各部材の配設位置を略直線上に並ぶように構成することにより、通路を短くし、且つ、取り付けを容易にした二次空気供給装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、 第１の本発明に係る二次空気供給装置は、エンジンに取り付けられたエアクリーナとこのエンジンの排気ポートとの間に設けられ、 エアクリーナから供給される空気の流れを制御する二次空気制御弁と、 排気ポートから排出される排気ガスの逆流を防止するためのリード弁と、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁を繋いでエアクリーナから排気ポートに空気を供給する二次空気供給通路（例えば、実施形態における第１二次空気供給管１１４及び第２二次空気供給管１１５）とを有し、側面視において、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁が略同一直線上に配設され、二次空気制御弁は、側面視において、エンジンのシリンダの上方で、且つ、エンジンの変速機ケースの前部から前方に延びる冷却風導入通路の上方に配設されて構成される。

前記課題を解決するために、第２の本発明に係る二次空気供給装置は、 エンジンに取り付けられたエアクリーナとエンジンの排気ポートとの間に設けられ、エアクリーナから供給される空気の流れを制御する二次空気制御弁と、排気ポートから排出される排気ガスの逆流を防止するためのリード弁と、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁を繋いでエアクリーナから排気ポートに空気を供給する二次空気供給通路（例えば、実施形態における第１二次空気供給管１１４及び第２二次空気供給管１１５）とを有し、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁が、エンジンのシリンダ軸線に対して一方の側部に、側面視及び平面視において略同一直線上に配設されるとともに、エンジンのシリンダヘッドカバーとリード弁、エンジンのシリンダブロックと二次空気制御弁とが、それぞれ側面視において重なるように配設されて構成される。

上記第１、第２の本発明において 、二次空気供給通路は、エアクリーナと二次空気制御弁とリード弁とを結ぶ直線上に配設されて構成されることが好ましい。

また、二次空気制御弁は、側面視において、エンジンのシリンダの上方で、且つ、エンジンの変速機ケースの前部から前方に延びる冷却風導入通路の上方に配設されて構成されることが好ましい。

更に、シリンダの側部上面にカムチェーンテンショナが配設され、二次空気制御弁が、カムチェーンテンショナの側方に配設されて構成されることが好ましい。
なお、エンジンは、シリンダヘッドが略水平前方に傾斜し車体に対して揺動自在に支持されるユニットタイプのエンジンであり、二次空気制御弁及びリード弁が、平面視においてエンジンの変速機ケース側で、且つ、変速機ケースよりも前方に配設されて構成されることが好ましい。
また、シリンダヘッドに当該シリンダヘッドを冷却するウォータジャケットが形成されるとともに、エンジンのシリンダブロックには、シリンダ軸線を挟んで一方の側面にカムチェーン、他方の側面に外方に突出する冷却フィンが設けられて構成されることも好ましい。
更に、シリンダヘッドには、排気ポート内の排気ガスの酸素濃度を検出するＯ２センサと、シリンダヘッドを冷却した冷却水をウォータジャケットから排出する冷却水排出パイプと、ウォータジャケット内の冷却水の温度を測定する水温センサとが設けられ、Ｏ２センサ及び水温センサの取り付け方向、並びに冷却水排出パイプの延びる方向は略同一で、且つ、平面視においてエンジンの一側方に略平行に設けられるように構成することも本発明の好ましい構成形態である。

本発明に係る二次空気供給装置を以上のように構成すると、二次空気供給通路の全長を短くすることが容易になるため、この二次空気供給装置を軽量でコンパクトにすることが可能になり、また、製造コストを安くすることができる。 このとき、エアクリーナ、二次空気制御弁、及び、リード弁を、エンジンのシリンダ軸線に対して一方の側部に配設するとともに、平面視において略同一直線上に配設することにより、二次空気供給通路の取り付けをエンジンの一方の側から行うことができるため、作業が容易になる。 また、二次空気供給通路を、エアクリーナと二次空気制御弁とリード弁とを結ぶ直線上に配設することにより、この二次空気供給通路を短くすることができ、配線作業も容易になる。

また、二次空気制御弁を、側面視において、エンジンのシリンダの上方で、且つ、冷却風導入通路の上方に配設することにより、二次空気制御弁に冷却風が当たりやすくなり、この二次空気制御弁を適切な温度に保つことができる。 さらに、この二次空気制御弁をカムチェーンテンショナの側方に配設することにより、エンジンからの熱をこのカムチェーンテンショナで防いで、より一層二次空気制御弁を適切な温度に保つことができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。 まず、図１を用いて本発明に係る二次空気供給装置が搭載されるスクータ型車両１について説明する。 スクータ型車両１は、車体フレーム２を有しており、この車体フレーム２は、その前部に位置し、上下方向に延びるヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３から下方に延びるダウンフレーム４と、ダウンフレーム４の略中央部から、下方そして後方更に後方斜め上方に延びる左右一対のサイドフレーム５と、これらのサイドフレーム５にサイドプレート６を介して取り付けた円弧状の湾曲フレーム７とから構成される。

ヘッドパイプ３には、図示しないステアリングシャフトが回転自在に取り付けられており、このステアリングシャフトの下端にフロントフォーク８が取り付けられている。 そして、このフロントフォーク８の下端に前輪９が支承されている。 一方、ステアリングシャフトの上端にはハンドルポスト１０が取り付けられており、さらにこのハンドルポスト１０の上端にハンドル１１が取り付けられ、ハンドル１１を操作して、前輪９を操舵可能に構成されている。 また、ヘッドパイプ３から前方に延びるように上部ステー１２及び下部ステー１３が取り付けられており、これらの上部及び下部ステー１２，１３の前端に前かご１４が取り付けられている。

一対のサイドフレーム５の下部で、この一対のサイドフレーム５の間には、燃料タンク１５が取り付けられている。 この燃料タンク１５の後方に位置する湾曲フレーム７の後端にパワーユニット１６の前端が上下にスイング自在に取り付けられるとともに、一方のサイドフレーム５の後端にリヤクッションユニット１７を介してパワーユニット１６の後端が取り付けられている。 ここで、燃料タンク１５には、内部に転倒センサを備える燃料ポンプ１８が設けられており、上部に設けられた給油口（キャップ）１９から燃料が供給可能に構成されている。 また、パワーユニット１６は、エンジン５０、変速機９０、スロットルボディ２１、エアクリーナ２２、エンジン５０から後方に延ばされた排気管２３、及び、この排気管２３の後端に接続されたマフラ２４から構成される。 そして、このパワーユニット１６の後端には後輪２５が取り付けられており、パワーユニット１６により後輪２５が駆動されて、スクータ型車両１が動力を得て走行可能に構成されている。

サイドフレーム５の後部にはラゲッジボックス２６及びグラブレール２０が取り付けられている。 ラゲッジボックス２６は、その前部がサイドフレーム５に取り付けられた前側クロスパイプ２７で前側プレート２８を介して支持され、後部がサイドフレーム５に取り付けられた門形フレーム２９で支持される。 また、グラブレール２０は、サイドフレーム５から上方に延びた後部ステー３０で支持される。 なお、ヘルメット３１，３２は、ラゲッジボックス２６内に納められた状態を表している。 また、グラブレール２０の後部には、後部収納ボックス３３が取り付けられる。

このように構成されたスクータ型車両１は、車体前部上部がフロントカバー３４で覆われ、このフロントカバー３４の側部下方に左右のフロントサイドカバー３５が取り付けられる。 このフロントサイドカバー３５には図示しないターンシグナルランプが取り付けられる。 フロントカバー３４の後部にはフロントインナカバー３６が取り付けられ、運転者及び同乗者が足を載せるステップフロア３７の側部がサイドカバー及びアンダーカバー３８で覆われる。 また、ラゲッジボックス２６の上部にはシート３９が取り付けられ、シート３９の下方の周囲がボディカバー及びボディサイドカバー４０で覆われる。 さらに、フロントカバー３４の上部には、ハンドル１１を覆うハンドルカバー４２が取り付けられ、このハンドルカバー４２にはヘッドランプ４３が取り付けられている。 また、前輪９の上方を覆うようにフロントフェンダ４４が取り付けられ、後輪２５の上方を覆うようにリヤフェンダ４５が取り付けられている。

なお、グラブレール２０の下方にはテールランプ４６が配置されており、フロントカバー３４とフロントインナカバー３６の間にはバッテリ４１が格納されている。

次に、パワーユニット１６の詳細について図２〜図５を用いて説明する。 尚、本実施例においては、図２における矢印Ｆの方向を前方とし、図３における矢印Ｕの方向を上方とする。 パワーユニット１６を構成するエンジン５０は、シリンダヘッドカバー５１、シリンダヘッド５２、シリンダブロック５３、及び、クランクケース５４から構成されている。 シリンダブロック５３内にはめ込まれたシリンダスリーブ５５に囲まれて形成されたシリンダ室５５ａには上下に摺動自在にピストン５６が配設されており、このピストン５６は、コンロッド５７を介してクランクケース５４内に回転自在に保持されるクランクシャフト５８に接続されている。 シリンダブロック５３（シリンダスリーブ５５）、シリンダヘッド５２及びピストン５６で形成される燃焼室５９には、吸気口及び排気口を介して、それぞれ吸気ポート６０及び排気ポート６１が連通している。 そして、茸形状の吸気バルブ６２及び茸形状の排気バルブ６３は、一端が弁軸に取り付けられてリテーナに支持され、他端がシリンダヘッド５２に支持されるバルブスプリング６４，６５により、それぞれ吸気口及び排気口を常時閉じる方向に付勢されている。

さらに、シリンダヘッド５２には、吸気バルブ６２及び排気バルブ６３を開閉作動させるためのカムシャフト６６が回転自在に配設されており、このカムシャフト６６が有するカムドリブンスプロケット６７とクランクシャフト５８に配設されたカムドライブスプロケット６８にタイミングチェーン６９が巻き掛けられている。 そのため、クランクシャフト５８の回転に合わせてカムシャフト６６が回転し、このカムシャフト６６に形成されたカム７０，７１がロッカーアーム７２，７３を介して吸気バルブ６２及び排気バルブ６３を押し下げることにより、吸気口及び排気口を開閉する。 また、吸気ポート６０には、インジェクタ７４が設けられており、このインジェクタ７４により燃料が吸気ポート６０内に微粒子化されて噴射される。 さらに、シリンダヘッド５２には点火プラグ７５が取り付けられている。

なお、シリンダブロック５３の側部には、タイミングチェーン６９の張力を調整してカム７０，７１により吸気バルブ６２及び排気バルブ６３を開閉するタイミングを調整するためのカムチェーンテンショナ８４が取り付けられている。

このようにして構成されたエンジン５０において、エアクリーナ２２で清浄にされた空気とインジェクタ７４により噴射された燃料の混合気が吸気ポート６０から燃焼室５９に供給され、ピストン５６で圧縮された後に点火プラグ７５で点火されて燃焼し、ピストン５６を介してクランクシャフト５８を回転させるエネルギーとなり、その後、排気ガスとして排気ポート６１から外部に排出される。

クランクシャフト５８は、右クランクシャフト半体５８ａと左クランクシャフト半体５８ｂとから構成されており、両クランクシャフト半体５８ａ，５８ｂを繋いで配設されたクランクピン７６を介して、コンロッド５７が接続されている。 また、クランクシャフト５８を格納するクランクケース５４は、右ケース半体５４ａ及び左ケース半体５４ｂから構成されており、クランクシャフト５８の一端（右クランクシャフト半体５８ａのジャーナル部）がベアリング７７を介して右ケース半体５４ａに支持され、他端（左クランクシャフト半体５８ｂのジャーナル部）がベアリング７８を介して左ケース半体５４ｂに支持されている。 また、右クランクシャフト半体５８ａのジャーナル部の先端部には、ＡＣＧ７９及び冷却ファン８５が配設されている。

左ケース半体５４ｂの左側部は、後方に延びて変速機ケース８０の一部を構成しておりこの左ケース半体５４ｂの左側面に取り付けられる変速機カバー８１に囲まれる変速機室８２に変速機９０が格納されている。 変速機９０は、変速機室８２内に延びる左クランクシャフト半体５８ｂのジャーナル部の先端部に取り付けられて一体に回転するドライブプーリ９１、変速機室８０の後方に位置してクランクシャフト５８と平行に延びて回転可能に取り付けられたカウンタシャフト９２、カウンタシャフト９２の略中央部にこのカウンタシャフト９２に対して相対回転可能に取り付けられたドリブンプーリ９３、カウンタシャフト９２の左端に取り付けられてドリブンプーリ９３とカウンタシャフト９２とを係脱するクラッチ９４、及び、ドライブプーリ９１及びドリブンプーリ９３に巻き掛けられてドライブプーリ９１の回転をドリブンプーリ９３に伝達する図示しない変速機ベルトから構成される。

ドライブプーリ９１は、クランクシャフト５８の上に一体回転可能なように取り付けられた固定プーリ半体９１ａと、この固定プーリ半体９１ａに対して軸方向に相対移動可能で且つクランクシャフト５８と一体回転可能な可動プーリ半体９１ｂとから構成され、変速機ベルトはこれらの固定プーリ半体９１ａ及び可動プーリ半体９１ｂに挟持される。 一方、ドリブンプーリ９３は、カウンタシャフト９２に相対回転可能に取り付けられた固定プーリ半体９３ａと、固定プーリ半体９３ａに対して軸方向に相対移動可能で且つカウンタシャフト９２に対して相対回転可能な可動プーリ半体９３ｂとから構成され、変速機ベルトはこれらの固定プーリ半体９３ａ及び可動プーリ半体９３ｂに挟持される。 そのため、ドライブプーリ９１及びドリブンプーリ９３のプーリ幅を可変設定することにより、変速機ベルトの両プーリ９１，９３に対する巻き掛け半径を連続的に変化させて変速比を無段階に（連続的に）制御することができる。

カウンタシャフト９２と平行に、アイドルシャフト９５及び後輪２５が取り付けられた後輪シャフト９６が回転可能に取り付けられており、カウンタシャフト９２、アイドルシャフト９５及び後輪シャフト９６に取り付けられたギア列を介してカウンタシャフト９２の回転駆動力が後輪２５に伝達される。 このように、エンジン５０の出力がクランクシャフト５８に伝達され、変速機９０により変速された後、後輪２５に伝達される。

なお、このようなパワーユニット１６を作動させると、発熱するため各部を冷却する必要がある。 そのため、シリンダヘッド５２に対しては、内部に冷却水を流して冷却するウォータジャケット１２２を形成して、この冷却水により冷却し、シリンダブロック５３に対しては、側部で外方に突出する複数の冷却フィン８６を形成して、この冷却フィン８６からシリンダブロック５３で発生した熱を放出させ、また、変速機ケース８０に対しては、この変速ケース８０の前部に、前方に延びて変速機室８２内に外気を取入れる冷却風導入通路８３を設けて冷却するように構成されている。

それでは、以上のように構成されたスクータ型車両１に用いられる二次空気供給装置１００について説明する。 二次空気供給装置１００は、排気ポート６１に空気を送り込んで、燃焼室５９から排出される排気ガスに含まれる未燃焼成分を再燃焼させるものであり、エアクリーナ２２から供給される空気の流れを制御する二次空気制御弁１０１、排気ポート６１から排気ガスが二次空気制御弁１０１等に逆流するのを防止するとともに排気ポート６１内部の負圧によって開弁するリード弁１０２、及び、これらを繋ぐ、第１及び第２二次空気供給管１１４，１１５から構成される。

二次空気制御弁１０１は、二次空気吸入パイプ１０３及び二次空気吐出パイプ１０４を有し、本体部１０５内に設けられたソレノイドバルブを開閉して二次空気吸入パイプ１０３から流入して二次空気吐出パイプ１０４から流出する空気の流れを制御する。 なお、ソレノイドバルブの制御は、図示しないエンジンコントロールユニットからの電気信号がコネクタ１０６に繋がれたケーブルより送られて行われる。 この二次空気制御弁１０１は、本体部１０５に取り付けられたブラケット１１７を介してシリンダブロック５３の上側部に、このシリンダブロック５３から離隔を有して取り付けられており、また、カムチェーンテンショナ８４の側方に取り付けられている。

シリンダヘッドカバー５１の上部には、外方に突出して開口するバルブ収容部１０７が形成されており、このバルブ収容部１０７で囲まれて内部にバルブ収容室１０８が形成されている。 このバルブ収容室１０８の底部には、シリンダヘッドカバー５１内に形成された上部通路（図示せず）が連通している。 一方、シリンダヘッド５２内には排気ポート６１に連通した下部通路１１８が形成されており、シリンダヘッド５２にシリンダヘッドカバー５１が取り付けられたときに、上部通路と下部通路１１８が連通して二次空気が排気ポート６１に供給される通路が形成される。

バルブ収容室１０８の上部にはリード弁１０２が取り付けられており、このときこのリード弁１０２のリードはバルブ収容室１０８側に位置するように配設されている。 そして、リード弁１０２の側方でバルブ収容部１０７の側部に、リードバルブカバー１０９が取り付けられる。 このリードバルブカバー１０９は、後方が開放した内部空間１１０が形成されており、空気取入れパイプ１１１がリードバルブ１０２と略平行に延びて形成され内部空間１１０と連通している。 なお、リードバルブカバー１０９は、このリードバルブカバー１０９に形成された取り付け部１１２，１１２がボルト等によりシリンダヘッドカバー５１に締結されている。

エアクリーナ２２の前部には、このエアクリーナ２２で清浄にされた空気を吐出するための二次空気供給パイプ１１３が形成されており、この二次空気供給パイプ１１３と二次空気制御弁１０１の二次空気吸入パイプ１０３とが第１二次空気供給管１１４により接続されている。 また、二次空気制御弁１０１の二次空気吐出パイプ１０４とリードバルブカバー１０９に形成された空気取入れパイプ１１１が第２二次空気供給管１１５により接続されている。

以上のように構成されたエンジン５０において、エアクリーナ２２で清浄な状態にされた空気が、第１二次空気供給管１１４、二次空気制御弁１０１、第２二次空気供給管１１５を通って空気取入れパイプ１１１からリードバルブカバー１０９の内部空間１１０に導入され、リード弁１０２のリードを押し下げてバルブ収容室１０８に入り、上部及び下部通路１１８を経て排気ポート６１に供給される。 なお、エンジンコントロールユニットは、スクータ型車両１の車速、エンジン回転数、及び、スロットルポジション等に代表される車両状態に基づいて二次空気制御弁１０１の開閉を制御する。 また、リード弁１０２のリードは、上述のようにバルブ収容室１０８内に位置するように取り付けられているため、二次空気が供給されて排気ポート６１内の未燃焼成分が再燃焼されたことによりこの排気ポート６１内の圧力が高くなっても、この排気が二次空気制御弁１０１等へ逆流することはない。

このとき、図３から明らかなように、エアクリーナ２２（二次空気供給パイプ１１３）、二次空気制御弁１０１、及び、リード弁１０２は、側面視において略同一直線上に並ぶように配設されている。 そのため、これらを繋ぐ第１及び第２二次空気供給管（以下、まとめて「二次空気供給通路」と呼ぶ）１１４，１１５の全長を短くすることが容易になるため、二次空気供給装置１００を軽量でコンパクトにすることが可能となり、また、製造コストを安くすることができる。 また、図２から明らかなように、エアクリーナ２２（二次空気供給パイプ１１３）、二次空気制御弁１０１、及び、リード弁１０２は、エンジン５０のシリンダ軸線に対して一方側（左側）に配設されるとともに、平面視においても、略同一直線上に並ぶように配設されている。 このように配設することにより、二次空気供給通路１１４，１１５の取り付けを、エンジン５０の一方の側から行うことができるため、配線作業が容易になる。 なお、二次空気供給通路１１４，１１５をエアクリーナ２２、二次空気制御弁１０１及びリード弁１０２が並ぶ直線上に配設することにより、この二次空気供給通路１１４，１１５を短くすることができるとともに、配線作業も容易になる。

また、二次空気制御弁１０１は、図３から明らかなように、変速機ケース８０内に外気を取り込む冷却風導入通路８３の上方に配設されているため、この二次空気制御弁１０１にも外気（冷却風）が当たりやすく、適切な温度に保つことができる。 さらに、上述のように、二次空気制御弁１０１は、ブラケット１１７を介してシリンダブロック５３の側部で、且つ、カムチェーンテンショナ８４の側方に取り付けられているため、エンジン５０からの熱をカムチェーンテンショナ８４で防いで、より一層、二次空気制御弁１０１を適切な温度に保つことができる。

なお、本実施例で示すようにクランクケース５４がクランクシャフト５８の延びる方向に左右に二分割する左右割構造である場合、このクランクケース５４に二次空気制御弁１０１を取り付けることが困難となるが、上述のようにこの二次空気制御弁１０１は、ブラケット１１７を介してシリンダブロック５３に取り付けられているため、容易に取り付け可能である。

ところで、本実施例に示すエンジン５０においては、排気ポート６１内の排気ガスの酸素濃度を検出するＯ２センサ１１６や、シリンダヘッド５２を冷却した冷却水をウォータジャケット１２２から排出する冷却水排出パイプ１２１及びウォータジャケット１２２内の冷却水の温度を測定する水温センサ１１９が取り付けられているが、図５に示すように、これらのセンサ１１６，１１９の取り付け方向や冷却水排出パイプ１２１が延びる方向は略同一で、且つ、平面視において略平行になっている。 そのため、これらのセンサ１１６，１１９の取り付けや、冷却水排出パイプ１２１に冷却水排出管（図示せず）を取り付けるときは、エンジンの一方側から作業できるため取り付け作業が容易となる。

本発明に係る二次空気供給装置が取り付けられるスクータ型車両の側面図である。

パワーユニットの平面図である。

パワーユニットの左側面図である。

パワーユニットの右側面図である。

シリンダヘッドの断面図である。

符号の説明

２２ エアクリーナ５０ エンジン６１ 排気ポート８０ 変速機ケース８２ 冷却風導入通路８４ カムチェーンテンショナ１００ 二次空気供給装置１０１ 二次空気制御弁１０２ リード弁１１４，１１５ 第１及び第２二次空気供給管（二次空気供給通路）