JPH0278724A - エンジンの排気装置 - 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） 本発明はエンジンの排気装置に関し、特に排気ガス中の
ＨＣ濃度低減対策に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンにおいては、爆発行程終期において、
排気弁がピストンの下死点（ＢＤＣ）の直前に開弁され
るため、気筒内の排気ガスがその気筒内の高い圧力によ
って排気マニホールド内に噴出する所謂ブローダウン（
排気吹出し）現象が発生する。このブローダウン現象に
伴い、排気ガスに含まれた多量の未燃焼の炭化水素（Ｈ
Ｃ）が排気マニホールド内に排出されることが知られて
いる。

ま゛た、排気行程終期におけるピストンの上死点（ＴＤ
Ｃ）付近において、気筒内壁面に付着した未燃焼の燃料
や、気筒内壁付近およびピストンヘッド面付近に滞留し
た燃料の未燃焼成分を多量に含む所謂消炎層が、ピスト
ンの上昇に伴って上方に押し上げられて、排気ポートを
通じて排気マニホールド内に押し出される。このため、
排気行程終期においても、未燃焼の炭化水素を多量に含
む排気ガスが各気筒から排気マニホールド内に排出され
る傾向があることが知られている。

そこで、この排気ガス中の炭化水素の低減を図るべく、
従来、例えば特公昭４５−２３６８１号公報に開示され
ているように、互いに位相の異なる複数の気筒を備えた
ロータリピストンエンジンにおいて、サイドハウジング
に連通路を設け、−方の気筒の膨張行程作動室内の高温
高圧ガスを、他方の気筒の排気行程作動室内に上記連通
路を介して噴出させ、これによって排気行程作動室内の
未燃焼成分を再燃焼させる技術がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来のものでは、気筒の排気行程作動室内
の未燃焼成分を再燃焼させるものであるので、高負荷時
に排気温度が高くなりすぎるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、上述した如く連通路を利用して排気
ガス中の未燃焼成分を再燃焼させる技術をさらに改良し
て、エンジンの低負荷時における炭化水素の排出量を効
果的に低減させるとともに、高負荷時における排気温度
の低減とエンジン出力の向上とを図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、低負荷時には連
通路により一方の気筒の膨張行程作動室内の高温高圧ガ
スを他方の気筒の排気行程作動室内にスムーズに噴出さ
せる一方、高負荷時には上記連通路を排気通路に連通さ
せることである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、気筒ごとにプラ
イマリ排気ポートおよびセカンダリ排気ポートをそれぞ
れ備えたエンジンの排気装置が対象となる。そして、こ
れに対し、上記プライマリ排気ポートを排気通路に連通
ずる。また、少なくとも排気期間が重なる気筒間で上記
セカンダリ排気ポート同士を連通路で連通ずる。さらに
、該連通路と上記排気通路とを排気ガス導出路で接続し
、該排気ガス導出路に制御弁を設ける。そして、上記連
通路を、気筒間をなだらかに連通ずる形状に形成すると
ともに上記排気ガス導出路を連通路に対して垂直に接続
する構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの低負荷時に
は制御弁を閉じることにより、一方の気筒の未燃焼成分
の多い排気ガスがブローダウンによりセカンダリ排気ポ
ート同士を連通ずる連通路を介して他気筒の後燃え行程
にある高温の燃焼室に送られて再燃焼し、これにより排
気ガス中の炭化水素が低減する。このことにより触媒コ
ンバータを小容量のものにすることが可能となる。

その場合、上記連通路を、気筒間をなだらかに連通する
形状に形成し且つ排気ガス導出路を連通路に対して垂直
に接続したので、ブローダウンが排気ガス導出路に邪魔
されることなく連通路を介して効亨良く他気筒に伝わり
、再燃焼による排気ガス中の炭化水素の低減が促進され
る。

また、エンジンの高負荷時には上記制御弁を開くことに
より、プライマリ排気ポートおよびセカンダリ排気ポー
トの双方から排気ガスが排出され、排気通路面積が拡大
して排気抵抗が低減する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る排気装置を備えた２気筒
ロータリピストンエンジンを示す。同図において、１ａ
、１ｂは２気筒ロータリピストンエンジンの第１気筒お
よび第２気筒である。２ａ。

２ｂはそれぞれ第１気筒１ａおよびＷ４２気筒１ｂのト
ロコイド内周面を有するロータハウジング、３は互いに
１８０度の位相差を有する偏心部を備えた偏心軸、５ａ
、５ｂは偏心軸３の各偏心部に回転自在に支承されたロ
ータ、６　ａ　＋　６　ｂはサイドハウジング７ａ、７
ｂにそれぞれ形成された吸気ポートである。

各気筒１ａ、ｌｂのロータハウジング２ａ、２ｂにはそ
れぞれ排気ポート８ｇ、８ｂが形成されており、これら
の排気ポート８ａ、８ｂは、プライマリ排気ポート１２
ａ、１２ｂと該プライマリ排気ポート１２ａ、１２ｂよ
りもロータ５ａ、５ｂの回転方向に対して遅れ側（トレ
ーリング側）のセカンダリ排気ポート１３ａ、１３ｂと
に二分割されていて、セカンダリ排気ポート１３ａ、１
３ｂの開時期がプライマリ排気ポート１２ａ、　　１２
ｂの開時期よりも早くなるように設定されている。

上記プライマリ排気ポート１２ａ、１２ｂには集合型の
排気通路９の分岐端が接続されていて、プライマリ排気
ボー）１２ａ、１２ｂから常時、排気を排気通路９に導
出するようにしている。該排気通路９には排気ガス浄化
用の触媒コンバータ２１〜２３が設けられている。この
うち第３段目の触媒コンバータ２３には二次エア供給バ
イブ２４により二次エアが供給されている。

一方、上記セカンダリ排気ポート１３ａ、１３ｂは連通
路１４により連通されており、該連通路１４は排気ガス
導出路１５を介して第２段目の触媒コンバータ２３下流
の排気通路９に接続されている。そして、該排気ガス導
出路１５にはスイング式の制御弁１６が設けられている
。この制御弁１６はエンジンの低負荷時には閉じられ、
高負荷時には開かれるものである。

また、上記連通路１４および排気ガス導出路１５の構造
を第２図〜第４図に基づいて説明する。

連通路１４は平面視で略半円状の管状部材よりなり、そ
の両端が各セカンダリ排気ポート１３ａ。

１３ｂにそれぞれ接続されていて、二つの気筒１ａ、ｌ
ｂ間をなだらかに連通ずる形状に形成している。

さらに、上記排気ガス導出路１５は、連通路１４の半径
方向外側において連通路１４に対して垂直に接続されて
いる。そして、上記制御弁１６は排気ガス導出路１５の
連通路１４側端部に、つまり連通路１４の半径方向外側
に設けられていて、ブローダウンガスの移動の妨げにな
らないように、しかもデッドボリュームが小さくなるよ
うになされている。該制御弁１６は排気ガス導出路１５
内の側方に立設された支軸１６ａと、該支軸１６ａに支
承されたアーム１６ｂと、該アーム１６ｂに固定された
弁体１６ｃとを備え、該アーム１６ｂにはアクチュエー
タ１７が連結されていて、該アクチュエータ１７の作動
または不作動により、弁体１６ｃが連通路１４内の空間
に臨んで連通路１４と排気ガス導出路１５との連通を遮
断する閉位置と、弁体１６ｃが排気ガス導出路１５に設
けた膨出部内に収納されて連通路１４と排気ガス導出路
１５とを連通する開位置とをとるようにしている。この
場合、開位置をとったときに弁体１６ｃが排気ガス後流
側の膨出部内に収納されるので、排気ガス流の抵抗が極
力小さなものになる。

次いで、上記実施例の作用を第５図に基づいて説明する
に、エンジンの低負荷時には上記制御弁１６が閉じて連
通路１４と排気ガス導出路１５との連通が遮断され、一
方の気筒、例えば第１気筒１ａのセカンダリ排気ポート
１３ａが燃焼室内で開いたとき、排気ガスのブローダウ
ンが開始されて、その燃焼室のリーディング側端部にあ
る炭化水素を多量に含む未燃焼排気ガスが連通路１４を
介して他方の気筒、例えば第２気筒１ｂの後燃え行程に
ある高温の燃焼室に圧送される。その場合、第１気筒１
ａのブローダウンが開始された燃焼室よりリーディング
側の燃焼室のトレーリング側端部も同時にセカンダリ排
気ポート１３ａに連通するから、そのトレーリング側端
部から排出された炭化水素を多量に含む未燃焼排気ガス
も上記ブローダウンの流れに乗って第２気筒ｌｂの燃焼
室に送られる。そして第２気筒ｌｂの燃焼室内では、第
１気筒１ａ側から送られた炭化水素を多量に含む未燃焼
排気ガスと高温の既燃ガスとが激しく混合され、これに
より混合されたガス中の炭化水素と酸素との酸化燃焼が
促進され、充分に炭化水素が低減された既燃ガスは第２
気筒ｌｂのプライマリ排気ポートユ２ｂから排気通路９
へ排出される。

以上のような排気ガスの移動は、第２気筒１ｂから第１
気筒１ａへも同様に行われる。このことにより触媒コン
バータ２１〜２３を小容量のものにすることが可能とな
る。

その場合、上記連通路１４を、気筒間をなだらかに連通
ずる形状に形成し且つ排気ガス導出路１５を連通路１４
に対して垂直に接続したので、ブローダウンが排気ガス
導出路１５に邪魔されることなく連通路１４を介して効
率良く他気筒に伝わり、再燃焼による排気ガス中の炭化
水素の低減が促進される。

一方、エンジンの高負荷時には上記制御弁１６が開いて
連通路１４と排気ガス導出路１５とが連通し、プライマ
リ排気ポート１２ａ、１２ｂおよびセカンダリ排気ポー
ト１３ａ、１３ｂの双方から排気ガスが排出され、排気
通路面積が拡大して排気抵抗が低減し、エンジンの出力
向上および排気ガスの温度低減とを図ることができる。

さらに、第６図は本発明の変形例を示す。この変形例は
低速用と高速用の二つの排気ターボ式過給機を備えたも
のである。同図において、９″は排気通路、１４′は連
通路、１５′は排気ガス導出路、１６゛は制御弁として
の排気切換弁であって、それぞれ上記実施例と同様の構
成である。また、上記排気通路９゛には低速用過給機３
１の排気タービンが、排気ガス導出路１５゛には高速用
過給機３２の排気タービンがそれぞれ配設されている。

さらに、３３は一端が連通路１４′に接続され他端が低
速用過給機３１下流の排気通路９′に接続された低速用
バイパス通路、３４は一端が低速用過給機３１上流の排
気通路９′に接続され他端が高速用過給機３２上流の排
気ガス導出路１５′に接続された高速用バイパス通路で
あって、該各バイパス通路３３．３４には低速用および
高速用のウェストゲート弁３５．３６が設けられており
、該ウェストゲート弁３５．３６により低速用および高
速用過給機３１．．３２の過給圧特性を最適化するよう
にしている。

また、４１は吸気通路であって、該吸気通路４１は一端
がエアクリーナ４２を介して大気に開放されているとと
もに他端が二つの気筒１ａ、ｌｂの吸気ボー）６ａ、６
ｂに接続されている。該吸気通路４１にはインタークー
ラ４８およびスロットル弁４９が設けられている。そし
て、該吸気通路４１はインタークーラ４８の上流で第１
分岐通路４１ａと第２分岐通路４１ｂとに分岐されてお
り、該各分岐通路４１ａ、４１ｂに低速用過給機３１お
よび高速用過給機３２のコンプレッサがそれぞれ配設さ
れている。さらに、第２分岐通路４１ｂのコンプレッサ
下流には吸気切換弁４３が設けられていて、高速用過給
機３２の停止時に閉じて第２分岐通路４１ｂ下流の吸気
通路４１からこの第２分岐通路４１ｂへの吸気の逆流を
防止するようにしている。また、該第２分岐通路４１ｂ
にはコンプレッサをバイパスするリリーフ通路４５が設
けられ、該リリーフ通路４５にはリリーフ弁４６が設け
られていて、減速時など、吸気流量が少なく且つ圧力が
大きくなる運転状態にこのリリーフ弁４６を開いてコン
プレッサの圧力をリリーフしてコンプレッサのサージン
グを防止するようにしている。

上記変形例の作用は、先の実施例と同様に、エンジン、
の低負荷時には上記排気切換弁（制御弁）１６′が閉じ
て連通路１４゛と排気ガス導出路１５″との連通が遮断
され、ブローダウンが連通路１４′を介して効率良く他
気筒に伝わって炭化水素の低減が図られる一方、エンジ
ンの高負荷時には上記排気切換弁（制御弁）１６′が開
いて連通路１４゛と排気ガス導出路１５′とが連通して
排気抵抗が低減する。

そして、変形例特有の作用として、エンジンの低負荷時
には上記排気切換弁（制御弁）１６′が閉じていること
から、プライマリ排気ポート１２ａ、１２ｂからの排気
ガスのみで低速用過給機３１が駆動される。このことに
より、排気ガスを低速用過給機３１に集中的に供給して
高い過給圧が確保される。

また、エンジンの中負荷時にはウェストゲート弁３６が
開かれて低速用過給機３１の容量を越える排気ガスの過
剰分を高速用過給機３２に送り、該高速用過給機３２を
助走させておく。この時、排気切換弁（制御弁）１６″
は未だ閉じたままである。

さらに、エンジンの高負荷時には上記排気切換弁（制御
弁）１６゛が開いていることから、排気圧力が下がると
ともに、高速用過給機３２も駆動される。このことによ
り、吸気流量を確保しながら適正な過給圧を得ることが
できる。

尚、上記実施例および変形例では、セカンダリ排気ポー
ト１３ａ、１３ｂの開時期がプライマリ排気ポート１２
ａ、１２ｂの開時期よりも早くなるように設定したが、
プライマリ排気ポート１２ａ、１２ｂの開時期がセカン
ダリ排気ポート１３ａ、１３ｂの開時期よりも早くなる
ように設定しても良いし、双方の排気ポー）１２ａ、１
２ｂおよび１３ａ、１３ｂの開時期が同時になるように
設定しても良い。また、上記実施例および変形例は２気
筒ロータリピストンエンジンであるが、多気筒ロータリ
ピストンエンジンであれば気筒数はいくつでもよい。ま
た、ロークリピストンエンジンでなくてもよく、多気筒
レシプロエンジンでもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの排気装置によ
れば、気筒ごとにプライマリ排気ポートおよびセカンダ
リ排気ポートをそれぞれ備えるとともに、上記プライマ
リ排気ポートを排気通路に連通し、少な（とも排気期間
が重なる気筒間で上記セカンダリ排気ポート同士を連通
路で連通し、該連通路と上記排気通路とを排気ガス導出
路で接続し、該排気ガス導出路に制御弁を設け、上記連
通路を、気筒間をなだらかに連通ずる形状に形成し且つ
排気ガス導出路を連通路に対して垂直に接続したので、
エンジンの低負荷時に排気ガスのブローダウンにより排
気ガス中の炭化水素を低減させることができ、その場合
、連通路の形状によりブローダウンが効率良く他気筒に
伝わって炭化水素低減効果を促進することができる一方
、エンジンの高負荷時に排気抵抗を低減させてエンジン
の出力向上および排気ガスの温度低減とを図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を例示し、第１図は
全体概略構成図、第２図は連通路付近の平面図、第３図
は連通路付近の側面図、第４図は連通路付近の正面図、
第５図はブローダウンのタイミングを示す説明図である
。第６図は変形例の全体概略構成図である。 １　ａ−−−第１気筒、１　ｂ−・・第２気筒、８ａ、
８ｂ・・・排気ポート、９，９′・・・排気通路、１２
ａ、　　１２ｂ・・・プライマリ排気ポート、１３ａ、
１３ｂ・・・セカンダリ排気ポート、１４．１４−・・
連通路、１５．１５−・・・排気ガス導出路、１６．１
６−・・・制御弁。 ’）ＯＱ− ２ｂ　　　　　　　２ａ ／　　　　　　　　　　　　　　１ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気筒ごとにプライマリ排気ポートおよびセカンダ
   リ排気ポートをそれぞれ備えたエンジンの排気装置であ
   って、上記プライマリ排気ポートを排気通路に連通し、
   少なくとも排気期間が重なる気筒間で上記セカンダリ排
   気ポート同士を連通路で連通し、該連通路と上記排気通
   路とを排気ガス導出路で接続し、該排気ガス導出路に制
   御弁を設けるとともに、上記連通路を、気筒間をなだら
   かに連通する形状に形成し且つ上記排気ガス導出路を連
   通路に対して垂直に接続したことを特徴とするエンジン
   の排気装置。