JPH0512628U - ２サイクルエンジンの排気管構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数個の排気ポートを有し、且つ排気系に触
媒を装着する方式において、低速と高速時の排気の吹出
しと触媒による排気ガス浄化を最適に行う。 【構成】 シリンダ３の軸方向に上段と下段の排気ポー
ト１２，１４を設け、上段排気ポート１２には排気マニ
ホールド１５の２つの排気通路１５ａ，１５ｂを連通
し、この２つの排気通路１５ａ，１５ｂの間に、低速時
に遮断し高速時に連通するように切換える排気切換弁２
１を設け、低速と高速時の排気抵抗等を適性化する。ま
た、このように排気通路増減変化により、触媒による排
気ガス浄化も触媒の負担を軽減して良好に行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用の筒内直噴式２サイクルエンジンにおいて、運転条件に応じ て排気抵抗，触媒による排気ガス浄化を可変制御する排気管構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

２サイクルエンジンは、ピストンが下死点に達する前に排気ポートが開いて燃 焼ガスを追い出す、所謂ブローダウンが行われ、この直後に掃気ポートも開いて 新気等の導入による掃気作用を行う構成になっている。従って、ブローダウン時 の燃焼ガスの吹出しが、新気の充填，燃焼の効率や安定性に直接影響することに なる。このことから、排気ポートをシリンダの軸方向に分離して複数個設け、低 速及び高速の広い運転領域においてブローダウン効果を向上することが提案され ている。

【０００３】 また、２サイクルエンジンにおいても、排気ガスに、４サイクルエンジンの場 合と同様の未燃焼成分のＣＯ，ＨＣ等の有害成分が含まれているため、この排気 ガスを所定の基準に低減するように浄化する必要がある。この排気ガス浄化対策 として触媒法の有効性が高いことが知られており、このため排気系に触媒を装着 することが提案されている。ところで、排気系に触媒を装着すると、それは直ち に排気抵抗等を増大してブローダウン効果に影響を与えることになり、このこと から上述の複数排気ポートによるブローダウン効果と、触媒による排気ガス浄化 を、広い運転領域において両立するように構成することが要求される。

【０００４】 従来、上記２サイクルエンジンの排気管構造に関しては、例えば特開昭６２− ７０６１５号公報の先行技術がある。ここで、シリンダの長手方向に複数個の排 気ポートを設け、ピストンには排気制御孔を有するスライドシャッタを装着し、 ピストンの移動に応じてスライドシャッタにより排気ポートを上段から下段に順 次開くことで、燃焼ガスを温度，圧力を複数に分離した状態で排出することが示 されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、複数個の排気ポートを１個ずつ開 いて排出する構成であるから、排気抵抗が常に一定になり、特に高速時の高出力 化を達成することができない。また各排気ポートがそれぞれ排気管に連通してい るので、触媒を装着した場合にその負荷が増大する等の問題がある。

【０００６】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、複数個の排気ポートを有し且つ排 気系に触媒を装着する方式において、低速と高速時の排気の吹出しと触媒による 排気ガス浄化を最適に行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、少なくともシリンダの軸方向に多段の排 気ポートを設けた２サイクルエンジンにおいて、最上段の排気ポートに２つの排 気通路を有する排気マニホールドを連通し、この２つの排気通路の間に、運転条 件により連通または遮断するように切換える排気切換弁を設けるものである。

【０００８】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン運転時の排気行程で先ず最上段の排気ポートが開 くと、高温，高圧の大部分の燃焼ガスが排出されるが、このとき運転条件により 排気切換弁の切換動作で排気通路の通路面積が変化される。例えば、低速時に排 気量が少ない場合は１つの排気通路で排気され、高速時に排気量が増大すると２ つの排気通路で排気され、いすれも排気抵抗等が適性化する。また、このように 排気通路が増減変化されることで、触媒による浄化も負担を軽減して良好に行う ことが可能になる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、本考案の２ サイクルエンジンとして、筒内直噴式の場合について説明する。符号１は筒内直 噴式２サイクルエンジンであり、エンジン本体２のシリンダ３にピストン４が移 動可能に挿入され、燃焼室５に燃料を高圧で直接噴射するインジェクタ６と点火 プラグ７が取付けられる。シリンダ３の途中には複数個の掃気ポート８が開口し て配置され、これらの掃気ポート８がシリンダ３の周囲で縦スワール等を生じる ように形成される掃気通路９に連通する。また、給気系には空気のみを加圧して 強制的に供給する掃気ポンプ１０が設けられ、この掃気ポンプ１０を有する給気 通路１１が上記掃気通路９に連通してある。

【００１０】 排気系においては、シリンダ３の途中の掃気ポート８と略同一位置に、ブロー ダウン用として高温，高圧の燃焼ガスを排出する上段排気ポート１２が開口して 設けられ、この上段排気ポート１２にはその閉じタイミングを適正に設定する排 気ロータリ弁１３が設置されている。また、上段排気ポート１２より下死点側に ずれた位置に、燃焼ガスと新気の混合したものを排出する下段排気ポート１４が 同様に開口して設けられ、これらの上，下段排気ポート１２，１４は１本の排気 マニホールド１５に連通する。

【００１１】 排気マニホールド１５は、図２に示すように方形の筒状に形成され、その内部 の一部が２つの仕切り１６，１７により上段排気通路１５ａ、中段排気通路１５ ｂ及び下段排気通路１５ｃに区画される。ここで特に上段排気通路１５ａの断面 積や長さは、低，中速時の排気の動的効果や抵抗が最適になるように設定され、 この上段排気通路１５ａに第１の触媒１８が設置され、排気マニホールド１５の 下流の集合部１５ｄに第２の触媒１９が設置されている。また、上部仕切り１６ の上流側には連通孔２０が設けられて、この連通孔２０に排気切換弁２１が上段 と中段の排気通路１５ａ，１５ｂを連通または遮断するように設置される。排気 切換弁２１は、負圧ダイヤフラム等のアクチュエータ２２を有して制御ユニット ２３からの信号で切換動作するものであり、エンジン運転条件の例えば低速時に は遮断し、高速時には連通する。

【００１２】 ここで、多気筒エンジンの場合は、例えば各気筒毎に第１の触媒１８が各別に 設けられ、全ての気筒で第２の触媒１９が共通に設けられている。またこれらの 触媒１８，１９は、いずれも未燃焼成分のＣＯ，ＨＣを酸化反応させることが可 能になっている。

【００１３】 次に、この実施例の作用について説明する。先ず、エンジン運転時にピストン ４が上死点から下降すると、先ず、上段排気ポート１２が開き、主として高温， 高圧の燃焼ガスがそのガス圧により排出される。次いで、ピストン４により掃気 ポート８が開いて掃気ポンプ１０により空気のみがシリンダ３に強制的に供給さ れ、この空気流はシリンダ３内部で縦スワールを生じる。このとき、ピストン４ により下段排気ポート１４も開き、残りの燃焼ガスが縦スワールの空気流により 効率良く押出されるのであり、こうしてシリンダ３の内部には新しい空気を満た すように掃気作用される。そしてピストン４が下死点から上昇する際に、下段排 気ポート１４、掃気ポート８が閉じ、更に上段排気ポート１２は排気ロータリ弁 １３により早目に閉じて燃料噴射の時期を早く設定することが可能になる。

【００１４】 そこで低速時には、上記掃気行程の後にピストン４の上昇に伴いシリンダ３の 空気が圧縮され、点火直前にインジェクタ６により燃料が噴射され、この燃料の 濃混合気に点火プラグ７で着火して良好に成層燃焼されるのであり、この燃焼後 に排気行程に移行する。またこのような条件では、排気切換弁２１が遮断動作さ れる。このため、上段排気ポート１２が開いた際の比較的少量の燃焼ガスはすべ て排気マニホールド１５の上段排気通路１５ａを通って、過度のブローダウンを 抑えると共に適正な通路抵抗で排出され、且つ第１の触媒１８に導入して浄化さ れる。また下段排気ポート１４からの燃焼ガスと空気は、排気マニホールド１５ の下段排気通路１５ｃを通って排出され、これと上記第１の触媒１８で浄化され た排気は集合部１５ｄで混合して酸化等が促進され、その後第２の触媒１９に導 入して一層有効に浄化される。

【００１５】 次いで、高速時には、圧縮行程において排気ロータリ弁１３が閉じた直後にイ ンジェクタ６により早目に燃料噴射して予混合され、この混合気に点火プラグ７ で着火して良好に均一燃焼される。そしてこの条件では、排気行程で排気切換弁 ２１が、アクチュエータ２２により連通側に切換わり、通路面積が増大変化され る。そこで上段排気ポート１２からの多量の燃焼ガスは、排気マニホールド１５ の上段と中段の排気通路１５ａ，１５ｂを通り、排気抵抗の小さい状態で排出さ れることになり、これに伴い掃気作用が促進して掃気、充填効率を向上する。こ とき、上段排気通路１５ａを通過する燃焼ガスのみが第１の触媒１８に導入し、 負担の少ない状態で浄化される。そしてこの第１の触媒１８で浄化された排気， 及び中段と下段の排気通路１５ｂ，１５ｃに排出される燃焼ガスは、集合部１５ ｄで混合されて第２の触媒１９に導入し、有効に浄化されるのである。

【００１６】 以上、本考案の実施例について説明したが、これのみに限定されない。例えば 排気ロータリ弁や触媒が無い場合に、筒内直噴式以外のエンジンの場合にも、同 様に適応できる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、２サイクルエンジンの排気系に排気ポ ートが多段化して設けられる方式において、大部分の燃焼ガスを排出する最上段 の排気ポートからの排気通路が、運転条件により通路面積を可変するように構成 されているので、低速時にはブローダウンが抑制されて、排気に伴う放射音が低 減する。また高速時には、排気抵抗が低減して掃気等の効率が良くなり、出力が 向上する。触媒は、常に燃焼ガスを排出する上段排気通路と、全ての排気の集合 部にそれぞれ設置されるので、全ての運転条件で有効に排気ガス浄化することが でき、高速時には上記通路面積の増大変化により上段排気通路の触媒の負担が軽 減して好ましい。上段排気通路の触媒は低温活性触媒を採用することができ、こ れにより低速での浄化効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る２サイクルエンジンの排気管構造
の実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１ 筒内直噴式２サイクルエンジン ２ エンジン本体 ３ シリンダ １２ 上段排気ポート １４ 下段排気ポート １５ 排気マニホールド １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 排気通路 １５ｄ 集合部 １８，１９ 触媒 ２１ 排気切換弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 7/08 Ｂ 7114−3Ｇ Ｆ０２Ｂ 27/06 Ｂ 7367−3Ｇ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともシリンダの軸方向に多段の排
   気ポートを設けた２サイクルエンジンにおいて、最上段
   の排気ポートに２つの排気通路を有する排気マニホール
   ドを連通し、この２つの排気通路の間に、運転条件によ
   り連通または遮断するように切換える排気切換弁を設け
   ることを特徴とする２サイクルエンジンの排気管構造。
2. 【請求項２】 上記排気切換弁は、低速時に遮断し、高
   速時に連通するよう切換動作することを特徴とする請求
   項１記載の２サイクルエンジンの排気管構造。
3. 【請求項３】 上記排気マニホールドは、上段排気ポー
   トと常に連通する上段排気通路と、排気切換弁により上
   段排気ポートと連通する中段排気通路と、下段排気ポー
   トと連通する下段排気通路とを有し、上段排気通路に第
   １の触媒が設置され、全ての排気通路の下流側の集合部
   に第２の触媒が設置されることを特徴とする請求項１記
   載の２サイクルエンジンの排気管構造。