JP2905831B2 - 多気筒エンジンの排気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排気管集合部までの実質的な排気管長をエン
ジン回転数に応じて変える多気筒エンジンの排気制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、高回転高出力型の４サイクル４気筒エンジンに
採用される排気制御装置としては、４本の排気管を１本
に集合させる集合部で排気通路をバルブ等によって切替
え、排気管集合部までの実質的な排気管長をエンジン回
転数に応じて変えて全回転域にわたって高出力が得られ
るように構成したものがある。この種の排気制御装置は
例えば特開昭63−147919号公報、特開平１−134024号公
報に開示されている。これらの公報に開示されたものは
いずれも、４本の排気管が連通される集合容器を備えて
おり、４本の排気管を集合容器の前端部で一度に集合さ
せる高速回転用排気通路（４−１型の排気通路）と、４
本の排気管を集合容器内で２本ずつ集合させて集合容器
の後端部でこれらをさらに１本に集合させる低，中速回
転用排気通路（４−２−１型の排気通路）とをバルブ等
によって切り換えるように構成されていた。そして、前
記特開昭63−147919号公報に開示されたものは、集合容
器として対角線が上下左右方向に位置づけられた角筒状
のものが使用され、この集合容器に内部を左右２室に画
成する上下一対の可動セパレーターが設けられていた。
なお、左右両気室には４本の排気管のうち２本がそれぞ
れ連通されていた。すなわち、可動セパーレータによっ
て集合容器を画成させると４−２−１型の排気通路が得
られ、可動セパレーターを開くと４−１型の排気通路が
得られる。また、特開平１−134024号公報に開示された
ものは、集合容器内に４−２−１型の排気通路と、４−
１型の排気通路とが予め形成され、各排気管からの排気
は上下一対の流路切替え弁によって前記各排気通路に導
かれるように構成されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上述した両排気制御装置は、排気通路を切
替えるために弁部材が２個必要で、各弁部材を連動させ
なければならないために駆動機構が複雑になるという問
題があった。また、２個の弁部材を連動させるための駆
動機構によって装置全体として大型化してしまう。さら
に、特開昭63−147919号公報に開示された排気制御装置
のように可動セパレーターを用いたのでは、上記の可動
セパレーターどうしを対接させた際に対接部分に微小な
隙間が開きやすい関係から、集合容器内を確実に２室に
画成することが困難で、必ずしも高出力を得られるもの
ではなかった。そして、可動セパレーターを内蔵する集
合容器は、対角線が上下左右方向に位置づけられている
ために集合容器と路面との間隔が小さくなってしまう。
また、弁部材を１個使用する排気制御装置としては実開
昭55−25602号公報に開示されたものがある。この公報
に示された排気制御装置は、並列する２本の排気管を集
合する集合筒が１枚の隔壁を介し隣接して一対設けら
れ、この隔壁の一部には連通孔が形成され、この連通孔
は１個の切替え弁によって開閉されるようになってい
る。切替え弁は隔壁上に位置する回転軸を備え、軸の半
径方向に延びる板状をしており、同公報の第１図におい
て反時計方向に揺動し先端が一方の集合筒の内壁に当接
してこの流路を閉じ、逆に時計方向に揺動し選択が隔壁
に設けられるストッパに当接して連通孔を閉じ、切替え
弁自体で隔壁を構成して構造を簡略化している。しか
し、この切替え弁は一方の集合筒の内壁に当接して排気
を遮断するような弁の外形にするとともに、更に時計方
向に揺動して弁の先端が隔壁のストッパに当接したとき
隔壁の連通孔内にぴったり収まるような外形にする必要
がある。しかし、製造上、連通孔と弁の間には隙間を設
けなくては双方が干渉して連通孔内に弁を収めることは
できないから、この隙間から排気が漏洩しこれも高出力
を得るのに難点がある。

また、弁は両方の集合筒を流れる排気から熱を受け、
温度が上昇するから、軸受部が過度に加熱されて作動不
良を起こし易いという問題もある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る多気筒エンジンの排気制御装置は、多気
筒エンジンの気筒に連通された各排気管を第１の排気管
群と第２の排気管群とに分けて各排気管群に集合筒をそ
れぞれ接続し、これら二つの集合筒を外壁が互いに対向
するように並べて両集合筒内の排気通路を下流のマフラ
ー側で集合させ、前記外壁に、集合筒どうしを連通させ
る通路管を一端部が一方の集合筒の内側に臨むように貫
通させて設け、この連絡管の前記一端部における前記外
壁より内側に位置する端面に平坦なシート面を形成し、
このシート面より前記一方の集合筒の下流側に、この集
合筒に回動自在に支持させた弁軸と、この弁軸に固定さ
れ弁軸を中心に揺動して前記連絡管を開閉する弁体とを
備えた切替え弁を配設してなり、前記弁体を、前記弁軸
の径方向に延びる平坦な主面を有する板材によって形成
するとともに、前記主面の外形を、前記一方の集合筒に
おける排気が流れる方向と直交する断面の内側形状と略
等しい形状に形成し、前記主面の周縁が前記一方の集合
筒の内壁面に当接してこの集合筒内を下流側へ流れる排
気を遮断しかつ連絡管が開く開位置と、前記集合筒内の
排気の遮断が解消されかつ主面がシート面に当接して連
絡管が閉塞される閉位置との間で弁体が揺動し、この弁
体が開位置に位置する状態では、一方の集合筒に流入し
た排気が弁体によって流れる方向を変え、連絡管を通っ
てから他方の集合筒内の排気に合流し、弁体が閉位置に
位置する状態では、両集合筒内をそれぞれ排気が下流側
へ流れるように構成したものである。

〔作用〕

各排気管は、切替え弁を開くことにより連絡管を介し
て集合され、また、切替え弁を閉めることによって、２
つの集合筒でそれぞれ集合されてからこれらの集合筒ど
うしの連通部分でさらに集合される。また、切替え弁の
弁体を閉位置に位置付けると、弁体の平坦な主面が連絡
管のシート面に当接し、隙間なく連絡管を閉じることが
できる。

切替え弁は一方の集合筒の内部に配置してあり、両方
の集合筒を流れる排気で加熱されることはない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図によっ
て詳細に説明する。

第１図は本発明に係る多気筒エンジンの排気制御装置
を示す側断面図、第２図は第１図におけるII−II線断面
図、第３図は第２図におけるIII−III線断面図、第４図
は本発明に係る多気筒エンジンの排気制御装置に使用す
る切替え弁を示す斜視図、第５図は本発明に係る多気筒
エンジンの排気制御装置を使用したエンジンの性能曲線
を示すグラフである。これらの図において、１は本発明
に係る排気制御装置で、この排気制御装置１は、本実施
例では４気筒エンジンに適用させた例に示し、エンジン
（図示せず）の各気筒に連通された排気管2,3とマフラ
ー側排気気筒４との間に介装されている。

５はエンジンの２つの気筒にそれぞれ連通された第１
の排気管群としての２本の排気管2,2を集合させるため
の上側集合筒で、この上側集合筒５は、第２図に示すよ
うに断面略々楕円状に形成され、前端部に２本の排気管
2,2が連通されている。６はエンジンの残り２つの気筒
にそれぞれ連通された第２の排気管群としての２本の排
気管3,3を集合させるための下側集合筒で、この下側集
合筒６は、下側角部が円弧状の曲面とされた断面略長方
形状に形成され、前端部に２本の排気管3,3が連通され
ている。７は前記上下の集合筒5,6どうしをマフラー側
で１本に集合させてマフラー側排気管４に連通させるた
めの集合部材で、この集合部材７は、上側集合筒５の後
端部に連通される２本の上側集合管7aと、下側集合筒６
の後端部に連通される２本の下側集合管7bとを１本に集
合させて形成されている。前記マフラー側排気管４はこ
の集合部分に連通されている。なお、この集合部材７の
下側集合管7bは、上側集合管7aに較べてその内径が小さ
く設定されている。８は前記上下の集合筒5,6どうしを
連通させるための連絡管で、この連絡管８は、第３図に
示すように断面略楕円状に形成され、下端を下側集合筒
６内に臨ませて状態で上側集合筒５の下部と下側集合筒
６の上部とを貫通して設けられている。そして、この連
絡管８の下側集合筒６内に臨む下端には、後述する切替
え弁の弁体が着座する平坦なシート面が形成されてい
る。

９は前記連絡管８を開閉するための切替え弁で、この
切替え弁９は、前記下側集合筒６に軸封用ブッシュ10を
介して回動自在に支持された弁軸11と、この弁軸11に取
付けねじ11aによって固定され、下側集合筒６内で上下
に揺動されて連絡管８を開閉する弁体12とから構成され
ている。前記弁軸11はサークリップ13によって軸方向に
対して位置決めされており、一端には弁駆動装置（図示
せず）に連結されるプーリー14が取付けられている。ま
た、この弁軸11の取付け位置は、下側集合筒６の上部に
おける連絡管８の後側に設定され、弁体12を上側へ揺動
させた際に弁体12が連絡管８の下端シート面に対接され
る位置に位置づけられている。前記弁体12は、前記弁軸
11の径方向に延びる平坦な主面2aを有する板材によって
形成してる。前記主面12aの外形は、下側集合筒６にお
ける排気が流れる方向と直交する断面の内側形状と略等
しい形状に形成している。さらに、この弁体12における
軸部分から回動端までの長さは下側集合筒６内の上下寸
法より大きく設定されている。すなわち、この弁体12が
下側へ揺動されて（開かれて）その揺動端部が下側集合
筒６の内側底面に当接すると、第１図に示すように、後
上がりに傾斜された弁体12によって下側集合筒６内が前
後２室に画成されることになる。この際、上側集合筒５
と下側集合筒６の前側の気室とは連絡管８を介して連通
され、これらによって１つの排気チャンバーが形成され
る。すなわち、このときには、下側集合筒６内を下流側
へ流れる排気を切替え弁９が遮断しかつ連絡管８が開く
ようになる。また、弁体12が第１図中二点鎖線で示すよ
うに、上側へ揺動されて（閉じられて）その主面12aが
連絡管８のシート面に当接すると、連絡管８が弁体12に
よって閉塞され、上側集合筒５と下側集合筒６とは弁体
12によって画成されるとともに、切替え弁９による下側
集合筒６内の排気の遮断が解消される。

このように構成された排気制御装置では、エンジンが
高速回転の時には弁体12を下側に揺動させて連絡管８を
開き、エンジンが低，中速回転の時には弁体を上側に揺
動させて連絡管８を閉じる。弁体12を下側へ揺動させて
連絡管８を開くと、排気管３から下側集合筒６内に排出
された排気は弁体12よって流れ方向が変えられて連絡管
８を通って上側集合筒５内に導入される。このため、エ
ンジンが高速回転の時には全排気管2,3からの排気は、
第１図中実線矢印で示すように、上側集合筒５内で１度
に集合され、集合部材７の上側集合管7aからマフラー側
排気管４へ導かれる。また、連絡管８を閉じると、第１
図中二点鎖線矢印で示すように、排気管2,2からの排気
は上側集合筒５内で、排気管3,3からの排気は下側集合
筒６内でそれぞれ集合される。そして、両集合筒5,6を
通された排気は集合部材７で集合されてマフラー側排気
管４へ導かれる。すなわち、各気筒からの排気は、エン
ジンが高速回転の時には、排気制御装置１の前部で一度
に集合される４−１型の排気通路を経て排出され、エン
ジンが低，中速回転の時には、排気制御装置１の後部で
最終的に集合される４−２−１型の排気通路を経て排出
される。このため、排気管集合部までの実質的な排気管
長をエンジン回転数に応じて変えることができる。この
ように４−１型排気と４−２−１型排気とを切替える時
期（切替え弁９の切替え時期）は、エンジン回転数が４
−２−１型排気の場合で最高出力を得られる値になった
時に設定される。これを第５図によって説明する。第５
図では４−２−１型排気の場合のエンジン性能曲線を破
線で、４−１型排気の場合のエンジン性能曲線を実線で
示す。なお、同図中A,Bは出力曲線を示し、a,bはトルク
曲線を示す。同図に示したように、４−２−１型排気の
場合は、エンジンが低，中速回転の時には４−１型排気
の場合に較べて高出力が得られるが、高速回転になるに
つれて出力は逆に低くなる。このため、エンジン回転数
が４−２−１型排気の場合で最高出力を得られる値（第
５図中Ｒで示す）に達した時に、切替え弁９を切替えて
４−１型排気とすることによって、エンジンが高速回転
の時にも高出力を得ることができる。

したがって、各排気管2,3は切替え弁９を開くことに
より連絡管８を介して集合され、また、切替え弁９を閉
めることによって上側集合筒５と下側集合筒６とでそれ
ぞれ集合されてから集合部材７でさらに集合される。こ
のため、４−１型排気の場合と４−２−１型排気の場合
とを切替えるにあたって切替え弁９を１つで済ますこと
ができる。この切替え弁９の弁体12は連絡管８を開閉す
る構成であるから、閉状態では上側集合筒5,下側集合筒
６どうしの気密を確実に保つことができる。

また、本実施例では、切替え弁９の閉動作時には弁体
12の主面12aを連絡管８の下端面に当接させ、また、切
替え弁９の開動作時には弁体12の揺動端を下側集合筒６
の内面に当接させるように構成したため、シール部分で
弁体12との間に隙間が開き難くなる。このため、各シー
ル部分のシール性を高めることができ、排気が所定の排
気通路以外の通路へ漏れるのを確実に抑えることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る多気筒エンジンの排
気制御装置は、多気筒エンジンの気筒に連通された各排
気管を第１の排気管と第２の排気管群とに分けて各排気
管群に集合筒をそれぞれ接続し、これら二つの集合筒を
外壁が互いに対向するように並べて両集合筒内の排気通
路を下流のマフラー側で集合させ、前記外壁に、集合筒
どうしを連通させる連絡筒を一端が一方の集合筒の内側
に臨むように貫通させて設け、この連絡管の前記一端部
における前記外壁より内側に位置する端面に平坦なシー
ト面を形成し、このシート面より前記一方の集合筒の下
流側に、この集合筒に回動自在に支持させた弁軸と、こ
の弁軸に固定され弁軸を中心に揺動して前記連絡管を開
閉する弁体とを備えた切替え体を配設してなり、前記弁
体を、前記弁軸の径方向に延びる平坦な主面を有する板
材によって形成するとともに、前記主面の外形を、前記
一方の集合筒における排気が流れる方向と直交する断面
の内側形状と略等しい形状に形成し、前記主面の周縁が
前記一方の集合筒の内周面に当接してこの集合筒内を下
流側へ流れる排気を遮断しかつ連絡管が開く開位置と、
前記集合筒内の排気の遮断が解消されかつ主面がシート
面に当接して連絡管が閉塞される閉位置との間で弁体が
揺動し、この弁体が開位置に位置する状態では、一方の
集合筒に流入した排気が弁体によって流れる方向を変
え、連絡管を通ってから他方の集合筒内の排気に合流
し、弁体が閉位置に位置する状態では、両集合筒内をそ
れぞれ排気が下流側へ流れるように構成した各排気管
は、切替え弁を開くことにより連絡管を介して集合さ
れ、また、切替え弁を閉めることによって、２つの集合
筒でそれぞれ集合されてからこれらの集合筒どうしの連
通部分でさらに集合される。このため、４−１型排気の
場合と４−２−１型排気の場合とを切替えるにあたって
切替え弁を１つで済ますことができるから、単純な構造
とすることができ、装置の小型化を図ることができる。
また、切替え弁の弁体を前記閉位置に位置付けると、弁
体の平坦な主面が連絡管のシート面に当接し、隙間なく
連絡管を閉じることができる。このため、高速回転時に
排気の漏洩を少なくして高出力を得ることができる。

切替え弁は一方の集合筒の内部に配置してあり、両集
合筒内を流れる排気で加熱されることはない。このた
め、切替え弁用の軸受部分が過度に加熱されて作動不良
を起こすこともない。したがって、本発明によれば、小
型でしかも高性能な排気制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多気筒エンジンの排気制御装置を
示す側断面図、第２図は第１図におけるII−II線断面
図、第３図は第２図におけるIII−III線断面図、第４図
は本発明に係る多気筒エンジンの排気制御装置に使用す
る切替え弁を示す斜視図、第５図は本発明に係る多気筒
エンジンの排気制御装置を使用したエンジンの性能曲線
を示すグラフである。 １‥‥排気制御装置、2,3‥‥排気管、５‥‥上側集合
筒、６‥‥下側集合筒、７‥‥集合部材、８‥‥連絡
管、９‥‥切替え弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒エンジンの気筒に連結された各排気
   管を第１の排気管群と第２の排気管群とに分けて各排気
   管群に集合筒をそれぞれ接続し、これら二つの集合筒を
   外壁が互いに対向するように並べて両集合筒内の排気通
   路を下流のマフラー側で集合させ、前記外壁に、集合筒
   どうしを連通させる連絡管を一端部が一方の集合筒の内
   側に臨むように貫通させて設け、この連絡管の前記一端
   部における前記外壁より内側に位置する端面に平坦なシ
   ート面を形成し、このシート面より前記一方の集合筒の
   下流側に、この集合筒に回動自在に支持させた弁軸と、
   この弁軸に固定され弁軸を中心に揺動して前記連絡管を
   開閉する弁体とを備えた切替え弁を配設してなり、前記
   弁体を、前記弁軸の径方向に延びる平坦な主面を有する
   板材によって形成するとともに、前記主面の外形を、前
   記一方の集合筒における排気が流れる方向と直交する断
   面の内側形状と略等しい形状に形成し、前記主面の周縁
   が前記一方の集合筒の内壁面に当接してこの集合筒内を
   下流側へ流れる排気を遮断しかつ連絡管が開く開位置
   と、前記集合筒内の排気の遮断が解消されかつ主面がシ
   ート面に当接して連絡管が閉塞される閉位置との間で弁
   体が揺動し、この弁体が開位置に位置する状態では、一
   方の集合筒に流入した排気が弁体によって流れる方向を
   変え、連絡管を通ってから他方の集合筒内の排気に合流
   し、弁体が閉位置に位置する状態では、両集合筒内をそ
   れぞれ排気が下流側へ流れるように構成したことを特徴
   とする多気筒エンジンの排気制御装置。