JPH03275923A - 2サイクルエンジンの流出物制御装置 - Google Patents

2サイクルエンジンの流出物制御装置

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JPH03275923A
JPH03275923A JP2163993A JP16399390A JPH03275923A JP H03275923 A JPH03275923 A JP H03275923A JP 2163993 A JP2163993 A JP 2163993A JP 16399390 A JP16399390 A JP 16399390A JP H03275923 A JPH03275923 A JP H03275923A
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exhaust
exhaust port
port
exhaust passage
passage
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エドワード・ジー・グロフ
Roger B Krieger
ロジャー・ビー・クリーガー
Rodney B Rask
ロドニー・ビー・ラスク
Robert A Bolton
ロバート・エイ・ボルトン
Paul E Reinke
ポール・イー・レインケ
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Motors Liquidation Co
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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】
E産業上の利用分野J 本発明は、2行程ヅイクルエンジン(本明細書において
は、2サイクルエンジンと呼ぶ)のための流出物制御装
置に関する。好ましい実施例におい℃は、本発明は、分
割された排気流出物を制御する装置、及び排気物処理効
果を促進し、関連する触媒装置を保護するため、ブロー
ダウン部分と掃気部分とへの排気ガスの分割を制御する
だめの手段に関する。
【従来の技術] 特願平2−1173N8号(米国特許出願第347.6
34”t)明細書において、分割された排気流出物を制
御する制御装置を有する2gイクルエンジン、及びこの
制御装置内で別個j:処理を行うためエンジンの排気ガ
スをブローダウン部分と掃気部分とに分割するための分
離手段が担案されている。 [発明が解決しようとする課題] この提案された装置及び手段は流出物制御に当って排気
ガスの分割を制御する際にかなりの自由度を与えるが、
−層融通性のある流れ分離装置を用いることにより、流
出物装置の作動を一層完全に制御できることが判った。 [課題を解決するための手段1 本発明はの流出物制御装置の特徴とするところは、排気
ポートが少なくとも第1及び第2の排気ポートを有し;
第1排気ポートが、第1排気通路及び第2排気通路に接
続されており、第1排気ポート・を通る排気物の流れを
第1排気通路及び$2排気通路内へ分離送給するための
分離手段のうちの一方を包含しており:第2排気ボート
が、$2排気通路にのみ接続されており、第1排気ポー
トの開放前に開くように制御されるようになっており;
種々のエンジン作動条件下で第1排気通路F。 び第2排気通路への流れのタイミング及び体積を必要に
応じて変化させるため、第2排気ボーlと共働して第2
排気ボートを通る流れを選択的に制御する制御手段が設
けられていることである。 本発明は上述の特許出願明細書で提案された装置等を改
良して、オプションとしての多数のガス流制御を提供す
る別個の流れタイミング及び分割制御手段を有する多数
個の排気ポートを備えるようにし、たものである。制御
手段の適当な作動により、排気ガス流出物制御の効率を
大帳に向上させ、関連する触媒コンバータの保護を改善
できる。 「実施fN] 添付図面を参照するど、参照番号10は上述の特許出願
明細書で提案された如き2サイクルエンジンを示to 
2サイクルエンジン10(第1.2図)は、クランクケ
ース掃気、火花点火、クランク燃料噴射型式のものであ
り、排気ガスをブローダウン(吹き出し)部分と掃気部
分とtこ分割するための手段を有する各クランクに対し
て少なくとも1−)の排気ポートを備えている。 ブローダウン部分は、各排気行程において排気ポートの
開放期間中に最初に排出される排気ガスの部分である。 このブローダウン部分は、その大半が、普通ある種の不
完全燃焼生成物と過剰空気とを含む燃N泥金気であり、
燃焼速度及びエンジンの作動条件に依存した比較的高温
な状態にある。 掃気部分は各排気行程での残りの排気ガス部分である。 この掃気部分は、実質的に一層低い温度状態にあり、排
気ガスと混合され掃気行程期間中にシリンダから押し出
されるバイパスした#191空気をかなりの量tごけ含
んでいる。 第1.2図に示すように、2サイクルエンジン10は流
出物制御装置12に接続され、この装置の主要な素子は
、ブローダウン排気ガスを受取り処理するように(好ま
しくは、閉ループとなって)接続された第1触媒コンバ
ータ(第1排気物処理手段)14である。第1図に示す
実施例においては、第1触媒コンバータ14から排出さ
れた処理済みの排気ガスは2サイクルエンジン10から
排出された排気ガスの掃気部分と混合せしめられ、その
混合物は第2触媒コンバータ(第2排気物処理手段)1
5へ導かれて、残りの流出生成物が処理される。 作動において、冷えたエンジンを始動したとき、高温の
ブローダウンガスの別個の触媒処理により、第1触媒コ
ンバータ14は、すべての排気ガスが一緒に混合される
場合に比べて、−層迅速にその作動温度に到達する。第
1触媒コンバータ14の外熱作用により、処理済みのブ
ローダウンガスが更に加熱され、ブローダウンガスを低
温の掃気ガスと混合したときに、混合物は第1触媒コン
バータでの熱添加により更に加温される。これにより、
第2触媒コンバータ15も一層速くその作動温度に到達
する。従って、エンジンからの排気流出物は、付加的な
加熱手段を設けずにすべての排気ガスを一緒に処理する
ように接続された単一の触媒コンバータを使用した場合
に比べ、−層迅速に作動制御状態に到達する。排気ガス
の分割を行うことにより、エンジンの軽負荷での長いア
イドリング動作期間中、第1触媒コンバータ14を有効
な連続流出物制御を行うのに十分な高温に維持できる。 第2図は2サイクルエンジンlO及び流出物制御装置1
2の配列を示す。2サイクルエンジン10は複数個のシ
リンダ18(図には1つのみを示す)を有するシリンダ
ブロック16を具備する。 シリンダ18は、アルミニウムその他の材料のシリンダ
ブロック16内に鋳鉄又は合金ライナを挿入又は鋳造す
ることにより形成するとよく、シリンダのボア(穴)の
上方部分に隣接して冷却剤通路19を具備する。 ピストン20はシリンダ18内で往復運動するように装
着され、連接棒22によりクランクシャフト23に連結
しである。クランクシャフト23はクランクケース24
内に回転装着され、クランクケースは、その少なくとも
一部を、シリンダブロック16の下方部分により画定さ
れ、各シリンダ18の下方に位置する複数個のクランク
室25に長手方向で分割されている。 シリンダ18の上端はシリンダブロック16に装着した
シリンダヘッド26により閉じられている。シリンダヘ
ッド26はシリンダ18及びピストン20のヘッドと共
働して作業室27を形成し、この作業室の上端には、シ
リンダヘッド26のくぼみにより主として画定された燃
焼室28が存在する。燃料噴射ノズル30は各燃焼室2
Bの頂部近傍でシリンダヘッド26に固定されており、
既知の方法により加圧空気を伴って燃焼室へ噴霧燃料を
供給する。点火プラグ(図示せず)も設けてあって、燃
焼室28で形成された空気と燃料との混合物を点火する
。 ピストン20の上方への運動期間中、空気入口マニホル
ド31からシリンダブロック16に設けI;関連する吸
入ポート32を通して、新鮮な空気が各クランクケース
室25へ供給される。吸入ポート32に設けたリード弁
34が逆流を阻止する。 ピストン20がその上死点位置に近付いたとき、各吸入
ポート32の下流端は(ピストン制御)開口35を介し
て対応するクランクケース室25に連通する。 複数個の主掃気通路36が各クランクケース室25から
シリンダブロック16及び対応するシリンダ18の掃気
ポート38を通って延びており、ピストン20がその下
死点位置に近付いたときに作業室27内へ掃気流体を放
出するようになっている。掃気ポート38は掃気及び吸
気チャージをシリンダ18の一側の方へ導くように形造
られており、掃気及び吸気チャージはこのシリンダから
上方へ偏向せしめられて燃焼室28の方へ向かう。 補助の吸入ポート即ちブースタポート39は、ピストン
20が下死点位置の近傍にあるときに、吸入ボー ト3
2から作業室27内代直接延びる。 ブースタボー ト39は前述のように吸気チャージを燃
焼室2B+7)力・\遜く補助を行うJうに形遺られて
いる。 排気ポート11は、掃気チャージが衝突しブースタボー
 ト39が位置する領域とは反別側のシリ)ダ18の領
域においてシリンダを貫通して開口している。排気ポー
ト11は掃気ボート3B及びブースタボート39の若干
上方で燃焼室28の方向へ、シリンダ18内で延び、ピ
ストンがモの膨張行程時に下方へ動いたときに最初1こ
開くようにな一つでいる。排気ポート11は弁室42を
介りで排気マニホルド及び流出物制御装置12に連通す
る。 上述のエンジン部分の作動)においで1.それぞれのピ
ストン20の上方運動時に、シリンダのボートが閉じた
後に先の空気が圧縮され噴身4された噴霧燃料と混合さ
れている間に、空気が谷クランクケース室内−・、吸引
される。上死点近傍で、空気と燃料との混n物は点火プ
ラグにより点火されて燃焼17、ビスl−、−20が子
方−動き始める。 燃焼ガスが膨張すると、ピストン20は#初I:′−排
気ポーh 11の上端から離れ、燃焼ガスの高温のブ1
フーダウンパルスがシリンダ18から押し出さ1またと
きにシリ・ダ内の圧力が低下する1、モの直後ぶ;、掃
気ボート38及びブースタボー l・39が開き、関連
するクラ)クケース室25内の僅かに加圧された空気が
・、リング18内へ、押し入Uられる。こσ)流入し、
l−辛気、lJまり、残りの燃焼ガス及び捕集空気の一
部が排気ボー1−11を通っでシリンダ18から押し、
[iされるが、新鮮な空気、はシリンダ内に留まったま
まであり、次の圧縮ね程の準備が整う。 分離及びタイミング装置即ち排気ボ4:(は弁室42内
に位置しており、シリンダ18の外方に離れシリンダの
軸線46に直交する軸線44のまわりで枢動できるよう
になっている。前気弁43は分離壁即ち分割器(スプリ
ッタ)47を有し、このスプリッタは、その下方部分に
おいで、軸線44から排気ボート11内れこのボー 1
・を横断方向に横切るように延び、排気ボー1を上方区
分と下方区分とに分割する。排気ボー1−11内でスプ
リッタ47から」三方に離れC1タイミング覆い4Bが
位置し、このタイミング覆いは、7ブリソタ47に沿・
つて、排気弁43がその1万位置にあるときに関連する
シリンダ18の内表面と実質」。 同一面となる内表面を有する。 排気弁43は直立した側壁50を具備し、これらの側壁
は@@44から排気ボー h 1.1 ’覧延び、スプ
リッタ47の内縁から主力に一定距離を保ってタイミン
グ覆い48を支持する。側壁50の1つから下方に延び
るストッパ51を設置つでシリ〉ダブロック16の当接
部52に係合させ、排気弁43の下方運動を制限すると
よい。作動レバー54がシャット55に接続し、このシ
ャフトは軸線44に沿って位置し、各シリンダv、 s
、 ty>ための排気弁43に係合する。図におい下、
作動ドパ54は上方j、l:延びていて、外方に運動し
たときに、排気弁43をその1・方位置から上方位置(
第2図に2点鎖線で示1)へ、上方に枢動させ、この上
方位置で、スプリッタ47を排気ポートixの上縁近傍
に位置さ村る。 作動において、排気弁43が運動すると、タイミング覆
し48が昇降することにより、ブr1′−ダウ/パルス
のタイミ〉グを亥えることができる。 スプリッタ471J刊気ガスのブローダウ〉部分な掃気
部分から分割するようi:′作用し、これら2つの部分
(ゴスプリッタ47のそれぞti±1・”に付置する弁
室42の別個の区分−・、導かれる。ごσ)機能は、最
大効率が必要な低速度及び低負荷での、工〉・ジ〉作動
の場名のJ′フに排気弁43がその最丁力位置1、こあ
るときに、最も有効となる。 υト気弁43か上方へ傾斜し、たときには、排気ブ【ツ
ーダウンのタイミングは、−m高速及び高負荷での作動
にとって必要な程度lご早められる1、タイミング覆い
48及びスプリッタ47はピストンの側部から一層離れ
るように移動せしめC,れ、2つの区分間で一層大なる
漏洩を許容する。排気弁43が完全4二′上昇したどき
、2点鎖線で示すように、スプリッタ47は排気ボー 
Fl lの頂部に近f=1き、はぼ全部の排気流は弁室
42の下方区分を通って流れるようになる。 必要なら、上方区分を通る流れを遮断し従って閉ループ
接続した触媒コンバータ14へのすべての流れを遮断す
るために、スプリッタ47は上方へ過剰運動するように
構成してもよい。この特徴は、問題が生じるような過剰
温度での作動に対して触媒コンバータ14を保護するた
めに使用できる。 弁室42に接続した排気マニホルド70は上述の流出物
制御装置12の一部を構成する特殊な特徴を有している
。排気マニホルド70は上方通路72及び下方通路74
をそれぞれ有する複数個の2重脚部71を具備する。2
重脚部71は対応するシリンダ18の弁室42のハウジ
ングに直接取り付けてあり、上方通路(第1排気通路)
72及び下方通路(第2排気通路)74は関連する弁室
の上方区分及び下方区分にそれぞれ接続している。 下方通路74は上方プレナム78にも接続し、このプレ
ナムの上方には、前述の流出物制御装置12の第1触媒
コンバータ14を構成する触媒コンバータ素子が装着し
である。第1触媒コンバータ14の触媒コンバータ素子
を収納したマニホルド部分の上カバー80はフンバータ
素子の出口を移送ダクト82を介して出口ダクト76に
接続する。出口ダクト76は、前述の第2触媒コンバー
タ15を含む排気導管(図示せず)に接続するようにな
っている。 作動において、上方通路72は弁室42の上方区分から
排気ガスのブローダウン部分を受取り、このブローダウ
ン部分を(閉ループ接続された)第1触媒コンバータ1
4へ導く。次いで、処理済みの生成物は、出口ダクト7
6内で、下方通路74を通って運ばれてきた排気ガスの
掃気部分と混合せしめられ、排気導管内の第2触媒コン
バータ15へ導かれる。 本発明に係るエンジン及び流出物制御装置は、すべての
実施例について、以下に述べる修正点を除いて、構成及
び作動が基本的に類似していることに留意されたい。 第3.4図は、(シリンダの排気ポートとは反対側に入
口ボートを有する)交差式の掃気を利用した前述の構成
とは異なる(排気ポートと同じ側に入口ボートを有する
)ループ式の掃気を利用する一実施例を示す。シリンダ
110は、その−側に、中央排気ポート(第2排気ボー
h)111と、中央排気ポートの両側でその上縁の僅か
に下方に位置した一対の側排気ボート(第1排気ポート
)112と、側排気ポートの下方に位置し中央排気ポー
ト111の底部に整合した一対の入口ボート1i4とを
有する。 各側排気ボート112は関連するスプリッタ(分離手段
)115を有し、このスプリッタは前述のスプリッタ4
7と同様の機能を果たすが、タイミング覆い48を備え
ていない。スプリッタ115は必要に応じ固定式のもの
であってもよいし、調整可能な型式のものであってもよ
く、それぞれの側排気ボートを上方区分116と下方区
分118とに分割する。 中央排気ポート111はこれを通る排気ガスの流れに対
する絞り又はタイミング(あるいはこれら両方)を制御
する一種の制御弁を具備する。実施例においては、ギロ
チン弁(制御手段)119を示しであるが、7う7バ弁
、回転弁、バタフライ弁等も同様に使用できる。ギロチ
ン弁119は、ガス流の制御を最良化するためにシリン
ダ壁にできるだけ近接して装着されている。 第5図は交差式の掃気を利用するように配列された同様
の実施例を示す。入口ボート(図示せず)はシリンダと
交差する。図には、1つの中央排気ポート111と2つ
の側排気ボート112のみを示す。側排気ボート112
は中央排気ポート111の下方部分に整合し、前述と同
様中央排気ポートの頂部より僅かに下方に位置している
。側排気ポート112内のスプリッタ115及び中央排
気ポートill内のギロチン弁119も前述の実施例と
同様に設けられている。 上記両方の実施例において、側排気ポート112の下方
区分11gと同様、中央排気ポートも、Wc2触媒コン
バータ15へ排気ガスを送る排気マニホルドその他の手
段の下方通路74に接続している。側初気ボー (・1
12の上方区分11.6は(閉〕し一/接続された)第
1触媒コンバータ14へ排気ガスを直接送るために排気
マ;ホノ1ドの上刃通路72に接続している。 作動においで、中央掃気ボーh 111内のギ「Tチン
弁1.19モの他の弁を制御し、て、第1及び第2触媒
コンバータ14.15への排気ブr−T・ダウンガスの
流れの方角を制御する7、高負荷及び高速でのエンジン
作動時には、ギロチン弁11911Mいでいで、ブロー
ダウンガス流及び掃気ガス波1を主としてw;2触媒コ
ンバータ15へ直接流入させ、(閉ルーグ接続された)
第五触媒コ〉・バーク14の過熱を防止する。低負荷及
び低速での工〉・ジ:・作動時又はウオーミング777
時lこは、中91排気ボート1】1を閉じて、す八での
υi:気ガスを側排気ポート・1. ]、 2を通して
流出させるとよい。こσ、)場合、大半の、/ローダウ
ンガス流は第1触媒Z1ンバ−タ14へ導かれてこのコ
/・バークを暖め、迅速にその有効作動温度に到達させ
る。−力1.低、温の掃気ガスは前述の実施例の場合と
同様U″第2触媒コンバータ15/\導かれる。他のf
′Fi動条件l−おい−(は、ギロナ)升119を部分
的に開き、必姿に応じて2つの触媒−r>バーク14.
15間でのガス流の53割を制御ず乙ごとができる。 排気ガス流の分割]二程と掃気及び燃料供、給工程とを
注意深く連台させること1.二より、うリシダザヤ〜ジ
の一部又は全部イこおいて化学量論的なy1ユ空気豊富
な燃(51,を達成するための可能性を提供する。従っ
で、(閉Jl−ブ接続された)第1触媒コンパ・−タ1
4でN Oxのiをある程度減少ざ甘る可能性が増大す
る。史に、ごσ)構成により、エンジンの熱系びチャー
ジlラッピング効率を高めるため必要に応じ℃可変の排
気ボートのタイミングを提供4−るゎ 第G、7図は交差式掃気を利用する別のボー ト構成を
示し、Sす/ダ120はスジリッタ(分離手段)】22
を有する中央排気ボー ト(第1すr気ポー 1)12
1をA備し、2゛つの側排気ボー 1・(第2排気ポー
 ))123はψ央排気ボー1121より高い位置に位
置する。側排気ボート123 letギロチン弁(制御
手段)124の如き適当な制御弁を具備する。3 第8.9図は交差式どル、−ブ式とを組みaわせた掃気
を利用4−るJうに醍列、!ハた同様の実施例を万(す
、、、−、・すlダ126は、第6.7図と同様に配置
された中央の排気ボー) 1.21と1.側排気ボー)
 J、 23と、スジリッタ122と、ギLI−y゛2
弁124とを為4る。しかし、コニの実施例では、更に
、入口移送ボー ト127が中央排気ボ 1・121の
下方f:A分131の両側lこ位置17.7゛−スタボ
ート12Bが・/リンダ126を桐切っで位置しゴーい
る。 第6−9図1こ示4両方Cノ)′す!施例におい℃、ス
ジ。 リッタ122は中央排気ボー 1・12]を上方区分1
30、!l:下方区分1.31とl、二分割し5.′れ
らの区分130.1.31は上刃通関72及び下11通
路74にぞれぞれ接続しでいる4、側(f1気ボート1
23 はJ(に −「 力 a B  74  f二#
 E  i−、”CL□”  6  。 f′f、lEI]IこおL−で、ギU千二・方124 
(7)位置:、書5、側1非気ボート123から下方通
路74を介1.τ第2触媒′−1ンバ〜す15・・−導
かれるン1コーダウ)及び掃気ガス流、の1.及び分割
さt[た中央排気ボート!2]から上方通路72を町り
、r第1触媒コ5・・バタ14・・、移送さゼるカス流
(ハ量を決定ず!12)にイi効である。他の方法とし
、では、第6−!J IA]の構成lコお?する制御を
第3−5図の実施例の場合と同様!、−行うこともぐき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、上述の米国性み1山願q■j細暮
+” Mlli載されt−従来lニア)がt出物制御装
置及び2サイタノL1ンジンを小6図、 第3図1ま第2因の2ザイクjl−、、、’lン7、ニ
ンJ−1^j様の2゛ナイクル1′、・、・に適用され
5本発明6.)改良し!:吸入及び排気ボー ト十段を
何16パ/す)ダの概略部fi3立面図、 第4器は第3図1ノ)>” !J >ろ〆及び不一]・
+゛−段6−示ず部分横断lti図、 第5図は本発明1.′:係?)排気ボー1のメリ0′)
申施例を・承4概略部分立面図、 第6図1j、第1発明に係る排気ボー1への他のym・
L例を示す概略部分立面図、 第7図は第6図のシリンダ及びポートの部分横断面図、 第8図は本発明に係る吸入ポート及び排気ポートの更に
別の実施例を示す概略部分立面図、第9図は第8図のシ
リンダ及びポートの部分横断面図である。 符号の説明 10:2サイクルエンジン  11:排気ボート14:
第1触媒フンバータ(第1排気物処理手段)15:第2
触媒コンバータ(第1排気物処理手段)20:ピストン
  30:燃料噴射ノズル72:上方通路(第1排気通
路) 74:下方通路(第2排気通路) 110.120,126:シリンダ 111 :中央排気ポート(第1排気ボート)112:
側排気ポート(第2排気ボート)121 :中央排気ポ
ート(第2排気ポート)123:側排気ボート(第1排
気ボート)1、15.122ニスプリツタ(分離手段)
16゜ 18゜ 19゜ 130:上方区分 131:下方区分 124:ギロチン弁(制御手段) 外4る

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ピストン(20)で制御される排気ポート(11)
    を備えたシリンダ(110、120、126)と、該排
    気ポートが開いている期間中掃気空気の導入を許容する
    ための手段(38)と、前記排気ポートが閉じた後に、
    新鮮な導入空気と混合させるために前記シリンダへ燃料
    を供給するための手段(30)とを有する型式の2サイ
    クルエンジン(10)のための流出物制御装置であって
    、前記排気ポート(11)に接続可能な第1排気通路(
    72)及び第2排気通路(74)と、該排気ポートを通
    して排出されるガスの第1部分を前記第1排気通路へ送
    給し、同ガスの第2部分を前記第2排気通路へ送給する
    ための分離手段(115、122)と、前記第1排気通
    路に接続され、同第1排気通路へ送給された排気ガスを
    処理するための第1排気物処理手段(14)と、前記第
    2排気通路に接続されかつ前記第1排気通路の出口に接
    続され、同第2排気通路からのガスと同第1排気通路か
    らのガスとの混合物を処理するための第2排気物処理手
    段(15)とを備えた流出物制御装置において、 前記排気ポート(11)が少なくとも第1及び第2の排
    気ポート(111、112、121、123)を有し;
    該第1排気ポート(112、121)が、前記第1排気
    通路(72)及び第2排気通路(74)に接続されてお
    り、該第1排気ポートを通る排気物の流れを同第1排気
    通路及び第2排気通路内へ分離送給するための前記分離
    手段(115、122)を包含しており; 前記第2排気ポート(111、123)が、前記第2排
    気通路(74)にのみ接続されており、前記第1排気ポ
    ートの開放前に開くように制御されるようになっており
    ;種々のエンジン作動条件下で前記第1排気通路及び第
    2排気通路への流れのタイミング及び体積を必要に応じ
    て変化させるため、前記第2排気ポートと共働して同第
    2排気ポートを通る流れを選択的に制御する制御手段(
    119、124)が設けられていることを特徴とする流
    出物制御装置。 2、請求項1に記載の流出物制御装置において、前記分
    離手段(115、122)が、前記第1排気ポート(1
    12、121)を、前記ピストン(20)の下方への運
    動時に順次開く上方区分(116、130)と下方区分
    (118、131)とに分割し、該上方区分が前記第1
    排気物処理手段(14)へ排気ガスを導くため前記第1
    排気通路(72)に接続しており、該下方区分が前記第
    2排気物処理手段(15)へ排気ガスを導くため前記第
    2排気通路(74)に接続している流出物制御装置。
JP2163993A 1989-06-21 1990-06-21 2サイクルエンジンの流出物制御装置 Pending JPH03275923A (ja)

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