JPH04325710A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２サイクルエンジンの
ように排気系への吸気の吹き抜け量の多いエンジンの排
気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンの排気系には、排気ガ
ス中に含まれているＮＯ，ＣＯ，ＨＣを浄化するための
触媒装置が配設されている。この触媒装置に用いられる
触媒は、反応別に酸化触媒，還元触媒，三元触媒の３種
類に分けられ、酸化触媒はＣＯ，ＨＣの酸化反応を促進
し、還元触媒はＮＯの還元反応を促進する。また、三元
触媒は、ＣＯ，ＨＣの酸化反応とＮＯの還元反応とをあ
る特定の酸素濃度（理論空燃比）で同時に行うものであ
る。また、上記触媒装置は、通常、例えば特開昭６３−
２０１３１３号公報に記載されているように、排気マニ
ホールドの集合部よりも下流側に配設される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２サイクル
エンジンやバルブオーバラップが大きい４サイクルエン
ジンのように、排気系への吸気の吹き抜け量の多いエン
ジンにおいては、吸気が燃焼に関与しないまま吹き抜け
て排気系に多量に流出するため、排気系が一時的に酸素
過剰状態となる。そのため、このようなエンジンの排気
系に三元触媒や還元触媒よりなる触媒装置を配設した場
合、該触媒装置内の触媒が酸素を多量に吸着して放出が
できなくなり、それにより触媒の浄化率が低下してしま
うという問題がある。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、排気系への吸気の吹き抜け量の多いエンジン
において、触媒に対する吹き抜け吸気の影響を排除して
、該触媒の浄化性能を向上させることのできるエンジン
の排気装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジンの
排気装置は、吸気ポートと排気ポートとが連通すること
によって吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を有するエンジ
ンの排気装置であって、排気ポートの下流に三元触媒も
しくは還元触媒よりなる第１の触媒装置と酸化触媒より
なる第２の触媒装置とを直列配置するとともに、吹き抜
け吸気の混じった排気を第１の触媒装置をバイパスして
第２の触媒装置に導くバイパス通路を設けたことを特徴
とする。

【０００６】本発明は、また、吸気ポートと排気ポート
とが連通することによって吸気が吹き抜ける吹き抜け期
間を有するエンジンの排気装置であって、エンジンの各
気筒の燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタと、各
気筒毎に互いに開閉タイミングの異なる複数の排気ポー
トを備えるとともに、最も早いタイミングで開く排気ポ
ートの下流に触媒装置を配設したことを特徴とする。

【０００７】ここで、上記触媒装置を三元触媒もしくは
還元触媒よりなる触媒装置とすることができる。

【０００８】また、その場合、複数の排気ポートが下流
側の集合部において集合するよう構成し、この集合部よ
りも下流側に酸化触媒よりなる触媒装置を設けることが
できる。

【０００９】また、上記最も早いタイミングで開く排気
ポートについて、その開口面積を最も小さくするよう構
成することができる。

【００１０】さらに、触媒装置が三元触媒よりなる触媒
装置である場合に、上記最も早いタイミングで開く排気
ポートの下流側に排気センサを設け、かつ、この排気セ
ンサの出力に基づいてインジェクタから噴射する燃料供
給量を補正し空燃比をフィードバック制御する燃料制御
手段を設けるようにすると好適である。

【００１１】

【作用】酸素が多量に含まれている吹き抜け吸気は、第
１の触媒装置をバイパスして下流側の第２の触媒装置に
導かれる。そのため、第１の触媒装置における三元触媒
もしくは還元触媒が吹き抜け吸気の影響を受けずに最も
活性化した状態で使用され、また、吹き抜け吸気は酸素
過剰状態での浄化率が良好な酸化触媒よりなる第２の触
媒装置に導かれ、全体として触媒の浄化性能が向上する
。

【００１２】また、より具体的な構成として、エンジン
の各気筒毎に開閉タイミングの異なる複数の排気ポート
を設け、最も早いタイミングで開く排気ポートの下流に
三元触媒もしくは還元触媒よりなる触媒装置を配置する
ようにすると、この触媒装置に排気行程初期の排気が導
かれるため、該触媒装置の触媒への吹き抜け吸気の影響
が排除され、触媒の反応が良好となる。

【００１３】その場合に、上記複数の排気ポートを下流
側で集合させ、その集合部よりも下流側に酸化触媒より
なる触媒装置を設けると、排気ガス中のＣＯ，ＨＣがさ
らにこの酸化触媒によって浄化されるため、浄化性能が
向上する。

【００１４】また、最も早いタイミングで開く排気ポー
トの開口面積を最も小さくするようにすると、排気行程
後期の吹き抜け吸気が三元触媒もしくは還元触媒よりな
る触媒装置により流れにくくなり、これらの触媒の浄化
率が向上する。

【００１５】また、上記最も早いタイミングで開く排気
ポートの下流側に排気センサを設け、この排気センサの
出力に基づいてインジェクタから噴射する燃料供給量を
制御するようにすることで、三元触媒を使用する場合の
空燃比の制御が正確に行える。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例の全体システム図
、図２は同実施例に係るエンジンの排気系の概略構成図
である。この実施例において、エンジン１は筒内直噴の
ユニフロー式２サイクルエンジンであって、シリンダ２
と、該シリンダ２内を往復動するピストン３を備えてい
る。そして、シリンダ２の下部に掃気ポート４が形成さ
れ、シリンダ２のヘッド部に第１の排気ポート５および
第２の排気ポート６からなる二つの排気ポートが形成さ
れている。また、該ヘッド部には、図示しない動弁機構
によってクランク軸回転と同期して駆動されて上記各排
気ポート５，６を開閉する第１の排気バルブ７および第
２の排気バルブ８がそれぞれ設けられ、また、点火プラ
グ９と燃料噴射用のインジェクタ１０が配置されている
。

【００１８】掃気ポート４にはエアクリーナ１１から延
びる吸気通路１２が連通され、該吸気通路１２のエアク
リーナ１１の直下流には、吸入空気量を検出するエアフ
ローメータ１３が設けられ、その下流にスロットルバル
ブ１４が、また、スロットルバルブ１４の下流に機械式
過給機１５が設けられている。

【００１９】各排気ポート５，６には第１の排気通路１
６および第２の排気通路１７がそれぞれ接続され、これ
らの各排気通路１６，１７は下流側において一つの集合
通路１８に集合されている。そして、第１の排気通路１
６に三元触媒よりなる触媒装置１９が設けられ、また、
この触媒装置１９の上流に排気センサ（Ｏ２センサ）２
０が配設されている。

【００２０】各排気バルブ７，８は、それぞれ開弁期間
およびリフト量が同一であり、その開閉は、第１の排気
バルブ７が早く開閉され、第２の排気バルブ８は第１の
排気バルブ７が開いた後の所定クランク角で開き始め、
第１の排気バルブ７が閉じた後の所定のクランク角で閉
じるように設定されている。また、掃気ポート４は第２
の排気バルブ８が開いた後の所定クランク角で開き始め
、第２の排気バルブ８が閉じた後の所定クランク角で閉
じるようピストン３によって開閉される。

【００２１】また、マイクロコンピュータからなるコン
トロールユニット２１が設けられ、該コントロールユニ
ット２１には、上記エアフローメータ１３からの吸入空
気量信号，上記排気センサ２０からの空燃比信号，エン
ジン回転数信号等の各種信号が情報として入力される。 コントロールユニット２１では、これらの情報に基づい
て燃料噴射量等が演算され、インジェクタ１０等にその
制御信号が出力される。この燃料噴射量は、吸入空気量
（Ｑ）とエンジン回転数（Ｎ）に基づいて算出された値
に吹き抜け補正のマップ値（ＣＡ）を掛けたものを基本
量（ＴＰ）とし、これに排気センサ２０の出力に応じた
フィードバック補正値（ＣＦＢ）を掛けることによって
求められ、こうして演算された燃料噴射量に相当するパ
ルス巾の噴射信号がインジェクタ１０に出力される。

【００２２】図３は、この実施例の燃料噴射制御を実行
するフローチャートである。なお、Ｓ１〜１３は各ステ
ップを示す。

【００２３】このフローチャートにおいて、スタートす
ると、まず、Ｓ１で吸入空気量Ｑ，エンジン回転数Ｎ等
の各種信号を読み込み、次いで、Ｓ２で、吸入空気量Ｑ
をエンジン回転数Ｎで割った値に定数Ｋを掛け、さらに
吹き抜け補正のマップ値ＣＡを掛けて基本噴射量ＴＰを
算出する。

【００２４】次に、Ｓ３でリーン側制御のフラグＦが立
っている（Ｆ＝１）かどうかを判定し、立っていれば、
Ｓ４でＯ２センサの出力がリッチ側かどうかを判定する
。なお、Ｏ２センサとしては空気過剰率λ＝１を境に出
力が変化するタイプのセンサが用いられる。そして、こ
の判定がイエス、すなわち、リッチ側であると判断され
た場合には、Ｓ５へ行ってフィードバック補正値ＣＦＢ
をＩ値だけ落とし、Ｓ６で基本噴射量ＴＰにＣＦＢを掛
けて最終噴射量に相当するパルス巾を求め、Ｓ７で噴射
を実行する。

【００２５】Ｓ５を何度が繰り返して徐々にＣＦＢを落
とす内、Ｓ４でセンサ出力がリーン側に変わったという
ときには、Ｓ８へ行ってＣＦＢをＰ値だけ持ち上げ、Ｓ
９でフラグＦをクリアする。そして、Ｓ６へ行ってこの
ときの噴射パルス巾Ｔを算出し、Ｓ７で噴射を実行する
。

【００２６】そして、Ｓ３へ戻ると、今度は、フラグＦ
が１ではないので、Ｓ１０へ行ってセンサ出力が依然と
してリーン側かどうかを見て、リーン側であれば、Ｓ１
１でＣＦＢをＩ値だけ持ち上げ、Ｓ６へ進む。

【００２７】また、Ｓ１１を何度か繰り返して徐々にＣ
ＦＢを持ち上げる内、Ｓ１０でセンサ出力がリッチ側に
変わったというときには、Ｓ１２でＰ値だけＣＦＢを落
とし、Ｓ１３でフラグＦを立て、Ｓ６へ進む。

【００２８】この実施例では、上記のような空燃比のフ
ィードバック制御が、早いタイミングで開く第１の排気
ポート５側に設けられた排気センサ２０の出力に基づい
て行われる。そのため、該排気センサ２０の出力が吹き
抜け吸気の影響を受けることがなく、それにより、空燃
比の制御を正確に行うことが可能となる。また、このよ
うに排気行程の初期の排気が第１の排気ポート５および
第１の排気通路１６から触媒装置１９に導かれ、また、
排気行程後期に発生する吹き抜け吸気は第２の排気ポー
ト６から第２の排気通路１７に導かれるので、吹き抜け
吸気を触媒装置１９に流入させることがなく、該触媒装
置１９の触媒に対する吹き抜け吸気の影響が排除され、
それによって触媒の反応が良好となる。

【００２９】図４は上記実施例の変形例を示すものであ
る。この例においては、早いタイミングで開く第１の排
気ポート５′の排気バルブ径（開口面積）を第２の排気
ポート６′の排気バルブ径（開口面積）に対して小さく
形成している。このようにすると、吹き抜け吸気の多く
混じった排気ガスが第１の排気通路１６′側に設けた触
媒装置１９へ流れにくくなり、吹き抜け吸気の影響がよ
り確実に排除される。

【００３０】図５は上記実施例の他の変形例を示すもの
である。この例では、第１の排気ポート側の排気バルブ
のリフト量ａを第２の排気ポート側の排気バルブのリフ
ト量ｂに比べて小さく設定し、それによって、第１の排
気ポートの方の実質的な開口面積が小さくなるようにし
ている。

【００３１】また、図６は上記実施例の更に他の変形例
を示すものである。この例では、第１の排気ポート側の
排気バルブの開弁期間ｃを第２の排気ポート側の排気バ
ルブの開弁期間ｄに比べて小さく設定することにより、
上記と同様の効果を狙っている。

【００３２】なお、上記図４乃至図６の各変形例におい
ては、第１の排気ポート側と第２の排気ポート側とでバ
ルブ径，リフト量および開弁期間のいずれかを異ならし
めたものについて説明したが、これらバルブ径，リフト
量および開弁期間のうち２者もしくは３者を組み合わせ
ることも可能である。

【００３３】また、上記実施例では、第１の排気通路に
三元触媒よりなる触媒装置を配設したものについて説明
したが、これに代えて還元触媒よりなる触媒装置を配設
するようにしてもよい。そして、このように還元触媒を
配設した場合には、第１の排気通路と第２の排気通路と
の集合部より下流側の排気通路に酸化触媒よりなる触媒
装置を配設するようにすると、ＣＯ，ＨＣの浄化性能を
より向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、排気系への吸気の吹き抜け量の多いエンジンにおい
て、触媒に対する吹き抜け吸気の影響を排除して、該触
媒の浄化性能を向上させることができ、また、空燃比の
制御も正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体システム図

【図２】同
実施例に係るエンジンの排気系の概略構成図

【図３】同
実施例の燃料噴射制御を実行するフローチャート

【図４】同実施例の変形例を示す排気系の概略構成図

【
図５】同他の変形例を示す排気バルブのリフト特性図

【
図６】同更に他の変形例を示す排気バルブのリフト特性
図

【符号の説明】

１　　エンジン ４　　掃気ポート ５，５′　　第１の排気ポート ６，６′　　第２の排気ポート １０　　インジェクタ １３　　エアフローメータ １６，１６′　　第１の排気通路 １７，１７′　　第２の排気通路 １８　　集合通路 １９　　触媒装置 ２０　　排気センサ ２１　　コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気ポートと排気ポートとが連通する
   ことによって吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を有するエ
   ンジンの排気装置であって、前記排気ポートの下流に三
   元触媒もしくは還元触媒からなる第１の触媒装置と酸化
   触媒からなる第２の触媒装置とを直列配置するとともに
   、吹き抜け吸気の混じった排気を前記第１の触媒装置を
   バイパスして前記第２の触媒装置に導くバイパス通路を
   設けたことを特徴とするエンジンの排気装置。
2. 【請求項２】　　吸気ポートと排気ポートとが連通する
   ことによって吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を有するエ
   ンジンの排気装置であって、エンジンの各気筒の燃焼室
   に燃料を直接噴射するインジェクタと、各気筒毎に互い
   に開閉タイミングの異なる複数の排気ポートを備えると
   ともに、最も早いタイミングで開く排気ポートの下流に
   触媒装置を配設したことを特徴とするエンジンの排気装
   置。
3. 【請求項３】　　触媒装置が三元触媒もしくは還元触媒
   よりなる触媒装置である請求項２記載のエンジンの排気
   装置。
4. 【請求項４】　　複数の排気ポートが下流側の集合部に
   おいて集合するよう構成され、該集合部よりも下流側に
   酸化触媒よりなる触媒装置が設けられた請求項３記載の
   エンジンの排気装置。
5. 【請求項５】　　最も早いタイミングで開く排気ポート
   の開口面積が最も小さくされた請求項２，３または４記
   載のエンジンの排気装置。
6. 【請求項６】　　触媒装置が三元触媒よりなる触媒装置
   であって、最も早いタイミングで開く排気ポートの下流
   側で前記触媒装置の上流に排気センサが設けられるとと
   もに、該排気センサの出力に基づいてインジェクタから
   噴射する燃料供給量を補正し空燃比をフィードバック制
   御する燃料制御手段が設けられた請求項５記載のエンジ
   ンの排気装置。