JP2511262B2 - エンジンの排気制御装置 - Google Patents

エンジンの排気制御装置

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JP2511262B2 JP4667087A JP4667087A JP2511262B2 JP 2511262 B2 JP2511262 B2 JP 2511262B2 JP 4667087 A JP4667087 A JP 4667087A JP 4667087 A JP4667087 A JP 4667087A JP 2511262 B2 JP2511262 B2 JP 2511262B2
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンの排気口から膨張室に至る排気管
の下流側開口端に排気制御弁を設けたエンジンの排気制
御装置に関するものである。
(発明の背景) 4サイクルエンイン、2サイクルエンジン等では、排
気弁の開閉により排気が間欠的に排気管に導かれ、排気
管内に排気の慣性効果および脈動効果が発生することが
知られている。これらの効果(動的効果という)は、エ
ンジン回転速度により変化する。従って或る回転速度で
この動的効果を最大にして体積効率を高めると、他の回
転速度では動的効果が逆に作用して体積効率が著しく低
下する。このため、高回転域でこの動的効果が最適にな
るように排気系の諸元(排気管長、排気管径など)を設
定した場合には、中速域でトルクの著しい減少(トルク
谷)が発生するという問題があった。
そこで排気管の膨張室への開口端付近に排気流路面積
を変える排気制御弁を設け、体積効率が低下する回転速
度域では流路面積を減少し、他の回転速度域では流路面
積を増大させるようにすることが提案されている(特願
昭60−263752号)。
また多気筒エンジンでは各排気管の下流側を膨張室で
合流させると、気筒間の排気干渉による体積効率の低下
およびトルクの低下を引き起こすことがある。そこで各
排気管毎に排気制御弁を設け、排気干渉による悪影響が
生じる回転速度域でこの制御弁を閉じて排気流路面積を
減少させることが提案されている(特願昭60−263753
号)。
また排気管の背圧を制御することにより燃焼を改善し
たり自己EGR(排気再循環)を制御して排気成分の制御
を行ったりすることも考えられている。
このように、体積効率の向上、燃焼改善、排気成分制
御などの種々の目的で排気管に排気流路面積を変える排
気制御弁を設けることが考えられる。
しかしこの排気制御弁を、排気管の開口に臨む回動可
能な弁体により形成する場合には、この開口と弁体との
間隔を高精度に管理することが必要である。すなわちこ
の間隔が不揃いであると排気制御弁の開口率が不揃いと
なり、正確な制御が困難になるからである。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
排気管の開口と弁体との間隙を高精度に管理でき、製作
性も良好なエンジンの排気制御装置を提供することを目
的とする。
(発明の構成) 本発明によればこの目的は、一端がエンジンの排気口
に接続され他端が膨張室に連通する排気管と、前記排気
管の排気流路面積を変える排気制御弁とを備えるエンジ
ンにおいて、前記排気制御弁は、一対の端板部および中
間部で一体成形されたコ字状部材と、このコ字状部材と
共に前記膨張室を形成する一対の板材と、前記両端板部
に回動自在に保持された弁体とを備え、前記中間部には
前記排気管が接続される開口を形成する一方、前記弁体
は前記開口に近接してこの開口を開閉することを特徴と
するエンジンの排気制御装置により達成される。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例である排気制御弁の分解斜
視図、第2図は同じく平断面図、第3図は第2図におけ
るIII−III断面図、第6図はこの排気制御弁を用いた自
動二輪車の排気系の側面図、第5図はこの排気系を用い
た自動二輪車の側面図である。
第4、5図において符号10は4サイクル4気筒エンジ
ンであり、車体中央付近に搭載されている。このエンジ
ン10はクランクケース12から斜め上前方へのびるシリン
ダ14を有する。排気系は、シリンダ14の前面からクラン
クケース12の下方にのびる4本の排気管16(16a〜16d)
と、排気管16の後端に接続され各排気管16の排気を集合
する排気制御弁18と、この排気制御弁18から排気を消音
器20に導く集合管22とを備える。
排気制御弁18は、平面視略コ字状に形成されたコ字状
部材24と、このコ字状部材24と共に膨張室26を形成する
上下一対の板金製の板材28、30と、弁体32とを備える。
この弁体32は両端の弁軸32a、32aと、両弁軸32aを中心
とする断面円弧状の弁板32bとが一体成形されたもので
あり、例えば耐熱ステンレス鋼により鋳造される。コ字
状部材24は両端の端板部24a、24aと、これをつなぐ中間
部24bとが一体成形されたものであり、例えば耐熱ステ
ンレス鋼により鋳造したり、引抜き成形されたチャネル
材を切断したり、あるいは厚板を折曲して作られる。両
端板部24a,24aには弁体32の円形の着脱孔34、34が切削
加工され、この着脱孔34の切削円の一部が中間部24bに
重なっている。このため2つの着脱孔34、34を一方から
他方に向って切削加工する際に、ドリル等の工具の刃が
そのまま中間部24bに断面三ヶ月状の凹溝36を着脱孔34
と同径かつ同軸に形成することになる。従って着脱孔34
と凹溝36との加工精度は極めて高いものとなる。この中
間部24bには、凹溝36を横断する長方形の4つの開口38
(38a〜38d)が形成されている。前記弁体32は一方の着
脱孔34から膨張室26内へ挿入され、その弁軸32a、32aは
この着脱孔34,34に固定された軸受板40,40に回動自在に
軸支されている。この結果弁体32は着脱孔34の中心を中
心にして回動する。左側の弁軸32aは左側の軸受板40を
貫通し、この突出端にプーリ42が固定されている。
前記4本の排気管16の下流端は断面長方形に形成さ
れ、これらの下流端は取付板44に固着されている。すな
わちこの取付板44は周縁のみがコ字状部材24の中間部24
b前面に密着し中央部分が中間部24bから離れるようにプ
レス加工され、前記各排気管16はこの中央部分を貫通し
て各排気管16の外周が中間部24b側から取付板44に溶接
されている。この取付板44は各排気管16の突出端を中間
部24bの各開口38に挿入しつつ中間部24bの前面に密着さ
れ、この取付板44の外周縁が外側から中間部24に溶接さ
れる。
このようにコ字状部材24に着脱孔34と凹溝36とを同時
に加工し、この着脱孔34の中心を中心とするように弁体
32を保持することにより、開口38と弁体32との組立精度
を著しく高めることができる。
プーリ42はワイヤを介してサーボモータ(共に図示せ
ず)によってエンジン10の回転速度に対応して回動さ
れ、排気制御弁18はエンジン10の低中速域で閉じ、高速
域で開くように制御される。
排気制御弁18は第4図に示すように集合管22において
車体フレーム46に取付けられている。すなわち車体フレ
ーム46はエンジン10の後部に沿って下方にのびる左右一
対の垂下部48(一方のみ図示)を備え、両垂下部48をつ
なぐクロスメンバ50にはブラケット52が固着されてい
る。このブラケット52にはリンク54と垂下板56とが共締
めされ、この垂下板56の下端には前記集合管22に固着さ
れたブラケット58が防振ゴムを介して固定されている。
第5図で60はリヤアームであり、その前端は車体フレ
ーム46の垂下部48に軸支され、後端に後輪62が取付けら
れている。前記リンク54の回動端は左右一対のリンク64
によってリヤアーム60に連結されている。なおリンク54
の回動端には緩衝器(図示せず)の下端が軸支される支
持アーム66が突設されている。
なお第5図において、68は前輪、70は操向ハンドル、
72は燃料タンク、74は運転シートである。
従って排気管16の径および長さなどを、エンジン10が
高速域で体積効率が高くなるように設定した場合には、
排気制御弁18は中速域で閉じ、高速域で開くようにサー
ボモータで駆動される。
すなわちエンジン10の排気弁の開弁による正の圧力波
は音速で排気管16内を伝播し、その膨張室26への開口38
における急激な膨張により発生する負の圧力波が排気管
16を音速で逆方向に伝播してエンジン10の排気弁に引き
返す。この開口38に対向する弁体32が開口38を閉じてい
れば、排気弁の開弁による正の圧力波はこの弁体32で反
射され正の圧力波として音速で排気弁に引き返す。従っ
て動的効果が逆に作用する中速域において排気流路面積
を約1/2とするように弁体32を制御すれば、開口38によ
り発生して引き返す負の圧力波と、弁体32により反射さ
れる正の圧力波との和は零となる。この時には脈動効果
が打ち消され、中速域での体積効率の低下(トルク谷の
発生)を抑制できる。
またこの排気制御弁18を気筒間の排気干渉によるトル
ク低下を防止する目的で用いる場合には、排気干渉によ
るトルク低下の著しい回転領域でこの弁体32が開口38を
閉じるようにすればよい。なお低速域でこの排気制御弁
20を閉じる場合には、排気制御弁18は排気流路面積を70
〜90%程度絞って30〜10%程度にするものが使用可能で
ある。
第6、7、8図は弁体の他の実施零を示す斜視図であ
る。第6図の弁体132は弁板132bと別に弁軸132a,132aを
つなぐ連結棒132cを一体形成したものである。この実施
例によれば弁体132を鋳造する場合や排気による熱変形
を小さくでき、コ字状部材の開口と弁体132との間隙精
度が一層高くなる。この場合、連結棒132cの断面形状を
弁体全開時に排気の流れに沿う方向に偏平にすれば排気
抵抗が減少して望ましい。
第7図の弁体232は連結棒232cと弁板232bとをつなぐ
リブ232dを適宜位置に設けたものであり、弁体232の変
形をさらに小さくすることができる。
第8図の弁体332は円柱に弁軸332aの中心軸を横断す
る窓332cを設け、この中心軸に対して対称となるように
弁板322bを一対形成したものである。この実施例によれ
ば弁体332は中心軸に対して対称なので鋳造歪みや熱変
形はさらに小さくなる。
(発明の効果) 本発明は以上のように、膨張室をコ字状部材と一対の
板材とで形成し、このコ字状部材の両端板部に保持した
弁体をこのコ字状部材の中間部に設けた開口に対向させ
たものであるから、弁体と開口との相対位置を高精度に
維持でき、排気制御弁の開口率を高精度に管理すること
ができる。またコ字状部材および弁体の加工精度と、こ
の弁体の取付精度を高く管理すればすむので、製作性も
良好である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である排気制御弁の分解斜視
図、第2図は同じく平断面図、第3図は第2図における
III−III断面図、第4図はこの排気制御弁を用いた自動
二輪車の排気系の側面図、第5図はこの排気系を用いた
自動二輪車の側面図である。 また第6、7、8図は弁体の他の実施例を示す斜視図で
ある。 10……エンジン、 16……排気管、 18……排気制御弁、 24……コ字状部材、 24a……端板部、 24b……中間部、 26……膨張室、 28,30……板材、 32,132,232,332……弁体、 32a,132a,232a,332a……弁軸、 32b,132b,232b,332b……弁板、 34……着脱孔、 36……凹溝、 38……開口。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端がエンジンの排気口に接続され他端が
    膨張室に連通する排気管と、前記排気管の排気流路面積
    を変える排気制御弁とを備えるエンジンにおいて、 前記排気制御弁は、一対の端板部および中間部で一体成
    形されたコ字状部材と、このコ字状部材と共に前記膨張
    室を形成する一対の板材と、前記両端板部に回動自在に
    保持された弁体とを備え、前記中間部には前記排気管が
    接続される開口を形成する一方、前記弁体は前記開口に
    近接してこの開口を開閉することを特徴とするエンジン
    の排気制御装置。
  2. 【請求項2】前記弁体は弁軸を中心とする断面円弧状の
    弁板を備え、前記端板部に形成した前記弁体の着脱孔と
    同径かつ同軸の凹溝が前記中間部に形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のエンジンの排
    気制御装置。
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