JPH02283814A - ２サイクルエンジンのための排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、その一定断面を有する始端部に少なくとも２
つの円錐部を接続している排気管を備えた２サイクルエ
ンジンのための排気装置に関する。

Ｓ従来の技術］ この種の公知例では、管が最初一定な断面でもって排気
スリットから延びており、逆行性の吸引波を発生させる
ためにそこにディフューザが接続され、このディフュー
ザは短いつなぎ部材を介して逆円錐体又は絞りに開口し
ている。

この断面の縮小部において、シリンダへ向かう圧力波が
生じ、この圧力波は、新鮮な空気をシリンダ室へ供給す
るが、これは掃気過程において給気スリットからシリン
ダ室を通って排気系に流れていく。

高い定格出力をもったそのようなエンジンでは、その走
行性は、大体大変狭い回転数領域に限られ、エンジンは
低い回転数領域では大幅に出力を失ってしまう。その理
由は、掃気過程において充填交換にそして結果としてエ
ンジン出力に大きな影響を与える排気装置のガスの動特
性にある。

排気スリットが開放されると強い圧力波が排気系に向か
う。ディフューザを貫通する際、逆行性の波が生じ、こ
れがまだ開放している排気スリットにつまりシリンダに
達し、シリンダ内の圧力を下げる。他方、ディフューザ
を通る圧力波は逆円錐体又は絞りに到達した後圧力波と
して戻され、シリンダ室に吸引波に対してタイムラグを
もって（管長さが長いため遅いタイミングで）達する。

これによりシリンダの排出側の後充填が生じる。

［発明が解決しようとする課１１ 本発明の課題は、公知の排気装置の前述した欠点を解消
し、任意の気筒数を有する２サイクルエンジンのための
排気装置であって広い回転数範囲にわたってトルク特性
が改善されたものを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題は、本発明によれば、円錐部がディフューザに
より構成され、その一端が異なる長さの管部材を介して
一定断面を有する排気管の始端部に接続されるとともに
、その他端が共通の収集容器に開口され、この収集容器
に触媒器又は吸音器あるいはその両方を備えた排ガス始
端管が接続さ鯉るによって解決される。

（作　用］ このシステムでは、シリンダから出てきた圧力波は吸引
波として２回反射され、異なる管長さにより時間的なず
れをもってまだ開放されている排気スリットに達する。

このことにより吸引波の作用時間は冒頭部で述べられた
公知の排気装置に比べて長くなる。２つに並列接続され
たディフューザの端部がさらに共通の容器、例えば管を
介して連通しているので、圧力波は両ディフューザを通
り抜けた後再びシリンダに戻り、排ガス側に入っている
新鮮空気をシリンダに後充填する。

−その他の特徴で さらに、本発明による好適な実施形態において、多気筒
２サイクルエンジンでは、全てのシリンダの排気管が唯
一の小容量の収集容器に接続され、２つのディフューザ
につながっているとともに異なった長さを有する２つの
管部材が前記収集容器から分岐しているものがある。長
さを正確に決定することにより、第１ディフューザから
の吸引波は、他のシリンダの排気スリットが開放された
後の最初の圧力パルスの反射を減衰させるために用いら
れる。第２ディフューザからの吸引波は空気量を増大さ
せる。

さらに、本発明によれば、両ディフューザと収集容器の
間に異なった長さを有する管接続部材が備えられている
。これにより、本発明による排気装置の長さの調整が簡
単化される。

さらに本発明による実施形態において、収集容器が互い
に所定の長さを有する管路を介して接続されている２つ
のユニットから構成され、これらのユニットのそれぞれ
に前記管部材のそれぞれがディフューザを介して開口し
ているものもある。吸引波の時間的はマツチングは両管
部材の設計によって行なわれる。圧力波の伝播時間は収
集容器の両ユニットの間の管路を含めた両管部材の全長
によって決定される。収集容器の容量を変化させること
でさらに圧力パルスは変化させることがで酋る。

本発明の枠内において、触媒器を収集容器内に一体化す
ることもできる。

さらに未発明の実施形態において、両ディフューザを収
集容器内に設けることができ、その際収集容器が同時に
ディフューザの出口間の連通を作り出すものがある。

触媒器を用いた運転では、有害物質還元のための排気温
度が重要であることが知られている。

低負荷時や始動時においては、特に２サイクルエンジン
では排気温度が低い。排気管上面での熱交換によりさら
に冷却されることを避けるために、本発明による実施形
態では、収集容器への管路の流入室と、前記収集容器か
ら前記排ガス終端管への管路の流出室が空間的に統合構
成され、好ましくは！１１節弁である調節手段が前記統
合された空間に備えられており、その弁の一方の位置に
おいて排気ガスの流入部が両ディフェーザを介して収集
容器に接続され、他方の位置において前記管路が収集容
器をバイパスして排ガス終端管に接続されているものが
ある。低負荷での“冷たい”排気は触媒器への流入する
ために方向転換され、これに対して好負荷では、ダブル
ディフューザシステムに接続され、排ガスは収集容器か
ら触媒器に達する。

絞り弁位置の制御は高速応答のサーモススタットによっ
て、あるいは特性制御によって行なわれる。

本発明によれば、ディフューザにつながっている長い管
部材を第２のディフューザにつながっている短い管部材
内に同軸芯状に設けることもできる。この場合直径が比
較的小さくて長い管を分配容器の後で短くすることが特
に利点をもたらす。このことによって、この排気管装置
を狭いエンジン空間に収めることが非常に簡単となる。

筒袖の表面は比較すべき分離した２木管装置の表面より
小さいので、触媒器の反応待間が加熱時間の短縮により
減少される。

本発明による好適な実施形態として、収集容器が実質的
に管状体から構成され、長い管部材につながっているデ
ィフューザが収集容器より短（て、その全体がディフュ
ーザ内に位置しており、かつ短い管部材につながってい
るディフューザが短い接続部材だけを用いて収集容器に
開口しているものがある。

さらには、収集容器を形成している管が楕円断面を有し
、前記楕円断面のほぼ真ん中を長い管部材につながって
いるディフューザが貫通しており、その楕円断面の長袖
例の残りの断面部分を第２のディフューザから流出する
排ガスが貫流するようにすることもできる。

［実施例］ 第１図で図示された公知の排気装置は、エンジンの排気
スリットに接続された一定断面を持つ管２に接続してい
るとともに短い円筒状のつなぎ部材３を介して逆円錐体
４と流れ路を形成すべく接続されているディフューザ１
から構成されている。この逆円錐体４は部分的にしか図
示されていない排ガス終端管５に開口している。

第２図による本発明の実施例では、全体として７で示さ
れている２サイクルエンジンのシリンダ７゛の排気スリ
ット６に接続している管２が小容量の収集容器８に開口
しており、この収集容器８には２つの異なる管長さをも
った管部材ＬｌとＬｎが接続されている。短い方の管部
材ＬｌにはディフューザＤＩが、長い方の管部材ＬＩＩ
にはディフューザＤＩＥが接続されている。

この２つのディフューザＤＩとＤＩＩはそれぞれ異なっ
た長さを持つ管部材ＬＬとＬ２を介して収集容器９に開
口しており、両管部材ＬｌとＬｎは小容量の収集容器８
及び収集容器９を介して連通している。収集容器９には
排気終端管５が触媒器ｌＯと短いノズル５゛を介して接
続されている。排気終端管５には吸音器１１が介装され
ている。２サイクルエンジン７のピストン１２は吸気管
１４を通じてクランク室１５に流れ込む空気燃料混合体
のための給気口１３、及びピストンによって圧縮された
空気のためのシリンダの給気スリット１６と排気スリッ
ト６を制御する。

ピストン１２の下降行程において、最初に排気スリット
６が開けられ、排ガスの大部分が排気装置を通うて出て
いく、シリンダ７゛のすすぎはさらにピストン１２の下
降行程が進む際に行なわれ、管路１６°を介してクラン
ク室１５と接続している給気スリット１６が開放され、
ピストン１２によって圧縮されていたクランク室１５の
空気がシリンダ７°内へ流れ込み、シリンダ７°になお
残っていた排ガスはほんのわずかな空気損出をともなっ
て排気スリット６を通じて管２に追い出される０点火プ
ラグは１７で示されている。

本発明による排気装置は勿論ディーゼルエンジンにも適
用され、その場合は点火プラグ１７の代わりに噴射ノズ
ルが設けられ、吸気管を通じて燃焼空気が流れ込む。

第４図による本発明の排気装置は３気筒エンジン用のも
のである。このため管２以外にあと２つの管１８と１９
が備えられ、これらの管は一定断面を有し、個々のシリ
ンダと接続されている。この３つの排気管２．１８そし
て１９は、小容量の収集容器８に開口しており、この容
器８に管部材ＬＩとＬＩＮそしてその管部材ＬｌとＬｎ
にディフューザＤＩとＤＩＩが接続されている。これら
のディフューザＤ１．．ＤＨは、ここでも、管部材ＬＬ
とＬ２を介して、ここでは２つのユニット９゛と９″と
から構成されている収集容器に接続されている。この２
つの収集容器ユニット９°と９″鴎管Ｌ３によって互い
に接続されている。排ガス終端管５は触媒器１０と管部
材５°を介して収集容器ユニット９゛に接続されており
、排ガスは吸音器１１を通って外気に出される。

本発明の排気装置の作用・効果は第３図で示された回転
数と中央圧力との関係から明かである。実線で示した曲
線Ａは最適負荷でのシングルディフューザ装置に関し、
長点線で示した曲線Ｂはシングルディフューザ装置の最
大回転数に関し、短点線で示した曲線Ｃは本発明による
ダブルディフューザ排気装置に関するものである。これ
らを較べると、本発明による排気装置が３，０００〜５
，０００　ｒｐｍの回転領域において特に傑出している
ことがわかる。

第５図は、本発明による別実施例を示しており、ディフ
ューザＤＩとＤＩＩ及び管部材ＬｌとＬｌｌが収集容器
９に一体的に構成されている。

ここでは断面四角形の収集容器９の長子部が排ガスの流
れ方向に配置されている。触媒器１０も収集容器９に一
体形成されている。勿論、この収集容器９は他の形に形
成することもできる。

重要なことは、この収集容器９がディフューザＤＩ、Ｄ
ＩＩの出口の間を連通させていることである。

第６図による実施例は、第５図による実施例に較べ、収
集容器９が排ガスの主流れ方向に横断する方向に設けら
れ、触媒器１０がノズル５”を介して収集容器９に接続
されている点て異なっている。

第７図と第８図による実施例では、触媒Ｈ１０への排流
室２０とディフューザＤＩとＤＩＩへの排ガスの流入室
２１が隣接して設けられている。

この領域において支承されている調節弁２２は、点線位
置において、ディフューザＤＩとＤＩＩの遮断と、直接
触媒を通っての排ガスの排流を行ない、これにより触媒
器１０は低い運転状態でもできるだけ早くあたためられ
る。調節弁２２が実線位置では、排ガスは、通常通り、
ディフューザＤＩとＤＩＩを通り、そこから収集容器９
に入り、さらに触媒器１０を通って流出する。

第９図〜第１１図による実施例では、小容量の収集容器
８が２つの同軸芯上に配置された管ＬｌとＬＩＩに接続
されており、この内側の管ＬＩは外側の管ＬＩ［よりは
るかに長くなっている。

管ＬｌにはディフューザＤＩが、管ＬＩＩにはディフュ
ーザＤＨが接続されている。両方のディフューザＤＩ、
ＤＩＩは収集容器９に開口している。つまりディフュー
ザＤＩＩは短い接続部材２３だけを有しているのに対し
て、ディフューザＤＩは全体を収集容器９に設けており
、収集容器９よりは著しく短くなっている。収集容器９
は楕円断面２４を存し、ディフューザＤＩの領域におい
て２つの長手壁２５と２６によって区画されており、こ
れにより楕円断面２４の長軸２４゛に関して２つの流れ
断面２５゛と２６゛が形成される。この断面をディフュ
ーザＤＩＩから接続部材２３を介して収集容器９に流入
する排ガスが排出方向に流れる。触媒器は前触媒器とし
て管の円筒部内に設けられるか、あるいは第１図にＩＯ
で示されているように、収集容器９の排出側端部に設け
られる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに番号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものでは゛ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の排気装置の概略図、第２図は本発明によ
る排気装置の概略図、第３図は本発明の排気装置の効率
を示す特性曲線、第４図から第８図はそれぞれ本発明の
別実施例を示す概略図、第９図は本発明によるさらに別
な実施例の軸方向断面図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線
に沿った断面図、第１１図は第１０図のＸｌ−Ｘ１線に
沿った断面図である。 （２）・・・・・・排気管、（５）・・・・・・排ガス
始端管、（９）・・・・・・収集容器、（１０）・・・
・・・触媒器、（１１）・・・・・・吸音器、（ＤＩ、
ＤＩＩ）・・・・・・ディフューザ、（ＬＩ、ＬＩＩ）
・・・・・・管部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、その一定断面を有する始端部に少なくとも２つの円
   錐部を接続している排気管を備えた２サイクルエンジン
   のための排気装置において、前記円錐部がディフューザ
   （Ｄ I 、ＤII）により構成され、その一端が異なる長
   さの管部材（Ｌ I 、ＬII）を介して一定断面を有する
   排気管（２）の始端部に接続されるとともに、その他端
   が共通の収集容器（９）に開口され、この収集容器（９
   ）に触媒器（１０）又は吸音器（１１）あるいはその両
   方を備えた排ガス始端管（５）が接続されていることを
   特徴とする排気装置。 ２、全てのシリンダ（７）の排気管（２、１８、１９）
   が唯一の小容量の収集容器（８）に接続され、２つのデ
   ィフューザ（Ｄ I 、ＤII）につながっているとともに
   異なった長さを有する２つの管部材（Ｌ I 、ＬII）が
   前記収集容器（８）から分岐していることを特徴とする
   請求項２に記載の排気装置。 ３、前記両ディフューザ（Ｄ I 、ＤII）と収集容器（
   ９）の間に異なった長さを有する管接続部材（Ｌ I 、
   ＬII）が備えられていることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の排気装置。 ４、前記収集容器（９）が互いに所定の長さを有する管
   路（Ｌ３）を介して接続されている２つのユニット（９
   ′、９″）から構成され、これらのユニットのそれぞれ
   に前記管部材（Ｌ I 、ＬII）のそれぞれがディフュー
   ザ（Ｄ I 、ＤII）を介して開口していることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の排気装置。 ５、前記媒体器（１０）が収集容器（９）内に一体化さ
   れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載の排気装置。 ６、前記両ディフューザ（Ｄ I 、ＤII）が収集容器（
   ９）内に設けられていることを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかに記載の排気装置。 ７、前記収集容器（９）が同時にディフューザ（Ｄ I
   、ＤII）の出口間の連通を作り出すことを特徴とする請
   求項６に記載の排気装置。 ８、接続している排ガス終端管（５）に触媒器（１０）
   を備えた請求項６又は７に記載の排気装置において、 前記収集容器（９）への管路の流入室（２１）と、前記
   収集容器から前記排ガス終端管への管路の流出室（２０
   ）が空間的に統合構成され、好ましくは調節弁（２２）
   である調節手段が前記統合された空間に備えられており
   、その弁の一方の位置において排気ガスの流入部が両デ
   ィフューザ（Ｄ I 、ＤII）を介して収集容器（９）に
   接続され、他方の位置において前記管路が収集容器（９
   ）をバイパスして排ガス終端管（５）に接続されること
   を特徴とする排気装置。 ９、ディフューザ（Ｄ I ）につながっている長い管部
   材（Ｌ I ）が第２のディフューザ（ＤII）につながっ
   ている短い管部材（ＬII）内に同軸芯状に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気装置。 １０、前記収集容器（９）が実質的に管状体から構成さ
   れ、長い管部材（Ｌ I ）につながっているディフュー
   ザ（Ｄ I ）が収集容器（９）より短くて、その全体が
   ディフューザ内に位置しており、かつ短い管部材（ＬI
   I）につながっているディフューザ（ＤII）が短い接続
   部材（２３）だけを用いて収集容器（９）に開口してい
   ることを特徴とする請求項９に記載の排気装置。 １１、前記収集容器（９）を形成している管が楕円断面
   （２４）を有し、前記楕円断面のほぼ真ん中を長い管部
   材（Ｌ I ）につながっているディフューザ（Ｄ I ）が
   貫通しており、その楕円断面（２４）の長軸（２４′）
   側の残りの断面部分（２５′、２６′）を第２のディフ
   ューザ（ＤII）から流出する排ガスが貫流することを特
   徴とする請求項１０に記載の排気装置。