JPH0448926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも１気筒を有する２サイク
ル・エンジン用の、酸化触媒をすばやく起動させ
るための装置及び方法に係る。

エキゾースト・パイプすなわち排気パイプに酸
化触媒を収容した２サイクル・エンジンにおいて
は、エンジンの始動後にできるだけ早く触媒が活
動することが望まれる。しかしながら、触媒の成
分は所定の温度になつて始めて活性化するから、
触媒が充分に高いある温度に達する迄活動しな
い。本発明は、酸化触媒をより迅速に作用させる
ために、酸化触媒の加温を速めようとするもので
ある。

従来の技術は酸化触媒が排気パイプに直接取付
けられ、該触媒が温められて実際に効果を発生さ
せるまでに若干の時間を必要とした。本発明によ
れば、以下に記載されるようにして、酸化触媒の
活動が迅速に開始されてエンジンの良好な操作が
達成される。

本発明による装置は、エンジン動作の少なくと
も相当の周期または工程の間は組成及び／又は温
度が異なる２種類の排気ガスの出口を選択するた
め、その（単数又は複数の）エキゾースト・ポー
ト及びチヤンネルすなわちパイプが気筒の軸線方
向に分離される。

温度が高い方の出口は酸化触媒に常時接続して
おくことができる。ガスの温度が低い他方の出口
は、それぞれ触媒が起動しているか否かによつ
て、触媒に直接接続するか、或いは触媒の後方に
おいてエキゾースト・パイプに接続することがで
きる。なお、触媒の起動というのは、触媒が十分
に活発な温度にまで高い温度に達している、とい
う意味である。

かくして、本発明は、少なくとも一つのシリン
ダ・ヘツド、一つの気筒（シリンダ）、及び一つ
の触媒ポツトを有する２サイクル・エンジンであ
つて、該ポツトが排気ガス処理のための触媒を有
し、該気筒は該気筒の軸方向に沿つて互いにずら
して設けた少なくとも２つのエキゾースト・カバ
ーまたはエキゾースト・ポートを有する２サイク
ル・エンジンに係る。

本発明による装置は以下を組合わせている。す
なわち、シリンダ・ヘツドに近い方の該ポート、
または第一のポートを該触媒の前方の一点に接続
する第一のチヤネル、もう一つのポートを該触媒
の後方の一点に接続する第二のチヤネル、該第二
チヤネルの一点を該触媒の後方の一点に接続する
迂回チヤネル、並びに、迂回チヤネルと第二チヤ
ネルとの合流点に位置する分配装置であつて、該
第二ポートから来るガスを該触媒の前方及び後方
に分配するように調整された装置。

本発明によるエンジンは該分配装置の制御手段
（複数）を有し得るものとする。

本発明によれば、その分配装置は該触媒の温度
レベルの検出手段によつてコントロールされ得る
ものとする。

該第一及び第二エキゾースト・チヤネルの少な
くとも一つがガス通過面積を制限する手段を有す
る場合も、本発明の範囲から外れるものではな
い。同様に、第一チヤネルがエンジンの回転速度
に従う周期的閉鎖手段を有する場合も、本発明の
範囲から外れるものではない。これらの手段は回
転絞り部材を有し得るものとする。

本発明はまた２サイクル・エンジンの触媒ポー
ト内に収められた触媒の急速な起動方法に係るも
のであり、本発明によれば、排気ガスの最も熱い
部分は該触媒の前方に送られ、排気ガスの残余部
分は該触媒の後方に送られるが、ただし、これは
該触媒が起動していない限りにおいてである。

触媒の起動は該触媒の温度に関する値を検出す
ることによつて、決定され得るものとする。

本発明の利益及び特徴を、付属の図に参照しつ
つ、非限定的な例として示す以下の説明において
明らかにする。

図１は１個の酸化触媒ポツト及び本発明による
装置を装着した、点火制御式２サイクル・エンジ
ンの一つの気筒の図式的表示である。

参照番号１は、上部をシリンダ・ヘツド２によ
つて閉じた気筒を示す。該気筒内をピストン３が
移動する。参照番号31は気筒１のイグニシヨン・
コイルを示す。

該気筒は、気筒の軸に対して異なる側に位置す
る２つのエキゾースト・ポート４及び５を有す
る。

かくして、これらのポートの一方、エキゾース
ト・ポート４と呼ぶ方は、エキゾースト・ポート
５と呼ぶ他方のポートよりシリンダ・ヘツド２に
近いものとする。図１では、これら２つのポート
は隔壁６によつて分離されている。

参照番号16は、触媒９を収めた触媒ポツトを示
す。

参照番号７は、第一エキゾースト・ポート４を
触媒９の前方で触媒ポツトの入口１７と連絡させ
る、第一のエキゾースト・パイプまたはチヤネル
を示す。

参照番号８は、第二エキゾースト・ポート５を
触媒９の後方で触媒ポツトの入口１８に連絡させ
る、第二のエキゾースト・パイプまたはチヤネル
を示す。第一及び第二のエキゾースト・パイプ
が、図２において破線で示すように、触媒ポツト
１６につながる前に合流しても、本発明の範囲か
ら外れるものではない。

参照番号10は、一方の端が接続部分となつてい
る第二エキゾースト・パイプ８につながる迂回パ
イプまたはチヤネルを示す。パイプ１０の他方の
端は、図１に示すように、触媒９の後方につなげ
ることができる。その図では、迂回パイプは１９
において、触媒の後方で触媒ポツト１６から来る
パイプ１３につながつている。如何なる場合も、
該チヤネルのこの他端は触媒９の前方につながる
ことはない。

迂回パイプは第二エキゾースト・パイプ８を２
つの部分に分ける。一方の部分２０は、第二エキ
ゾースト・ポート５及び迂回パイプ１０の接続箇
所２１との間に含まれ、他方の部分１１は該接続
箇所２１及び触媒ポツトの入口１８との間に含ま
れる。

参照番号12は、第二エキゾースト・ポート５か
ら来るガスの分配装置であつて、そのガスの分配
がエキゾースト・パイプ８の第一の部分２０を介
して行なわれる分配装置を示す。図１の場合に
は、この装置はシヤツター１２である。該シヤツ
ターはパイプの部分２０から来る排気ガスを触媒
に入れることも、或いは入れないことも可能であ
り、この排気ガスが触媒９に入ることを可能にす
るのは第二エキゾースト・チヤネル８の部分１１
である。

図１では、シヤツター１２は軸２２に可動的に
連結しており、かつ、その延長線上に置くことの
できる制御ロツド２３と連動する。該ロツド２３
は中間連結部品２６によつて、軸２５の周囲に可
動的に連結しているアーム２４に接続している。

連結アーム２４は、触媒が起動しているか否か
を判定することができる検出器２７を介して制御
される。本発明の好ましい実施態様では、該検出
器は温度検出器である。

該温度検出器は既知の如何なる種類のものでも
良く、就中、バイメタル式、ワツクス溜め式、ま
たは電子式等が可である。

図２及び３の場合には、検出器は温度センサー
を有しており、該センサーの信号は制御ボツクス
２９に送られ、該制御ボツクス２９がシヤツター
１２の制御ロツド２３に直接作用する。

ピストン３の移動によつて、気筒１及びエキゾ
ースト・パイプ７及び８が、それぞれ、エキゾー
スト・ポート（単数または複数）の隔壁６で分離
された２つの段４及び５を通して連絡する。

かくして、第一のエキゾースト・パイプ７は酸
化触媒ポツト９に直接接続する。第二のエキゾー
スト・パイプ８は、シヤツター１２の位置にした
がつて交互に閉鎖され得る２部分10及び11に分割
される。パイプ８の第一の部分２０は、それ故、
シヤツター１２が取る位置に応じて、迂回パイプ
１０を通つて触媒９の後方においてパイプ１３に
直接接続されるか、或いは、エキゾースト・パイ
プ８の第二の部分１１並びに酸化触媒９を通つて
間接的に接続される。

図１の装置を装着したエンジンの動作を、図２
及び３を参照しつつ、以下に説明する。

エンジン始動時には、触媒は起動していない。
何故なら、冷間ではシヤツター１２が第二エキゾ
ースト・パイプまたはチヤネル８の第二の部分１
１を閉鎖しているからである。

以下の説明では、ピストン３の行程を参照しつ
つ、エンジンの気筒の動作の全サイクルを考察す
る。図２では、ピストン３は爆発行程にあつて、
第一エキゾースト・パート４を塞いでいないの
で、それ迄圧力下で気筒に閉じ込められていた燃
焼ずみのガスがエキゾースト・パイプ７に排出さ
れる。

隔壁６はピストン３と接触している必要はない
が、ピストンによつて塞がれている時にリークを
最小にするためにピストンに可能な限り近くなけ
ればならない。かかる装着法は、気筒の軸によつ
て定義される方向にずらした２つのポート４及び
５を設けることによつて、既存のエンジンに、本
発明による改良を施すことを可能とする。

この隔壁６のレベルは、例えば、トランスフ
ア・ポート１４のレベルに選ぶのが望ましい。そ
れ故、パイプ７には非常に熱い燃焼ずみのガスが
送り込まれ、他方、パイプ２０には燃焼ずみのガ
スは送り込まれない。図３では、気筒の全てのポ
ート、すなわちエキゾースト・ポート４及び５、
並びにインレツト・ポート１４が開いている。こ
のインレツト・ポート１４は、クランクケース１
５に接続されたトランスフア・ポート１４であり
得る。

この場合には、気筒１の内容物はクランクケー
ス１５からポート１４を通つて来る未燃ガスによ
つて一掃される。本発明は、エンジンがクランク
ケース・ポンプを有するタイプであるか否かにか
かわらず、未燃ガスが一部または全部、バルブか
ら来る場合でも、適用可能である。

パイプ７には主として燃焼ずみのガスが供給さ
れ続け、また、燃焼ずみのガスは、そのポートが
非常に遅れて開く第二のパイプ８にも、しかし前
者に比較してはるかに少ない割合で、供給され
る。

両エキゾースト・ポートが全開している時は、
未燃ガスの一部もエキゾースト・パイプ７及び８
に排出される。パイプ８の第一の部分２０と迂回
パイプ１０によつて形成される回路に触媒が存在
しないことは、その回路をよりガスが通りやすく
するが、このことは触媒の急速な加温にはむしろ
有利である。

２つのエキゾースト・パイプ７及び８に、例え
ば絞り、バタフライ・バルブ、又は異なるパイプ
径などのような種々の手段により異なる負荷損失
を割り当てることによつて、それらのいずれか一
方での循環を促進することもできるものとする。

ピストン３の再上行が起こる時、そのピストン
はまず第二エキゾースト・ポート或いは下方のポ
ート５を塞ぎ、次に第一エキゾースト・ポート、
或いは上方のポート４を塞ぐ。上方及び下方とい
う用語は、シリンダ・ヘツド２をエンジンの頂
部、クランクケース１５をエンジンの底部と仮定
して考えるものとする。

燃料の導入が空気に比べて多少とも遅れる２サ
イクル・エンジンにおいては、エキゾースト・ポ
ートの閉鎖前に燃料のエキゾーストへの“短絡”
はほとんど生じない。かくして、この場合には、
“短絡した”燃料はポイプ７に優先的に送られる
だろう。“短絡”又は“短絡した”という用語は、
燃料の一部が、気筒内での燃焼に関与せず、かつ
燃焼が起こる前に、直接にエキゾーストに入るこ
とを意味する。

エキゾーストの閉鎖時で、かつ新たな掃気行程
の開始前には、それ故、パイプ７及び８内の燃焼
ずみガスと未燃ガスの組成は、本発明による装置
によつて異なつたものとなる。実際、パイプ７は
パイプ８よりも比例的に多くの燃焼ずみガスとよ
り少ない未燃ガス（場合によつてはより多くの
“短絡した”燃料があつても）を含むことになろ
う。

パイプ７内のガスの全体的温度は、それ故、パ
イプ８内のガスの全体的温度よりも明らかに高く
なろう。

次いで、触媒９の温度が気筒より排出される汚
染物質の適切な変換に十分なレベルに達する時
に、シヤツター１２の位置が変化し、今度は第二
エキゾースト・パイプ８の第一の部分２０を連絡
させ、この第二エキゾースト・パイプは就中、汚
染物質の完全な変換に必要な少量の未燃ガス及び
酸素を触媒９内に通す。

図１で、シヤツター１２は温度検出器２７及び
転位手段全体２４，２６及び２３によつて制御さ
れる。図２及び３において、シヤツター１２の転
位は、温度検出器２８に接続した制御手段２９に
よつて実現される。

上述の例では、第一エキゾースト・パイプが、
第一エキゾースト・ポート４を触媒ポツト１６に
直接接続していた。

特殊な実施態様では、エキゾースト・パイプ７
は、例えば回転絞り部材３０のような、エンジン
の回転速度に等しい、又はその数倍の速度で回転
させられる、周期的な閉鎖装置を有することがで
きる。該絞り部材は、チヤネル７が気筒内におけ
る熱いガスの存在に対応する周期の間にのみ開く
ような寸法とし、そのように調整されている。

かくして、例として、ピストン３が第一ポート
４を塞いでいない時で、かつインレツト・ポート
１４が開いていない間には、第一エキゾースト・
パイプが開かないように、この絞り部材を調整す
ることが可能である。かくすれば、未燃の冷たい
ガスが触媒を通過しないことは確実である。

温度検出器２７又は２８を触媒が起動している
か否かを判定することが可能な他の手段に置き換
えることにより、本発明の範囲を外れるものでは
ない。

その上、本発明によつて、分配シヤツター１２
が、触媒の温度が上昇するにつれて漸進的に中間
的位置を占めるようにすることが可能である。

エンジンが一つ又は複数の触媒ポツトを備えた
複数の気筒を有する場合にも、本発明の範囲から
外れないことは自明である。この場合には、一つ
又は複数の気筒に本発明による装置を装着するこ
とができる。本発明による装置を装着した気筒の
数は触媒の起動までの希望する時間に応じて決定
することができよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、酸化触媒ポツトおよび本発明による
装置を装着したエンジンの断面図、第２および第
３図は、エンジンおよび本発明による装置の作動
状況を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化触媒を急速に起動させる装置を備えた２
   サイクル・エンジンにして、少なくとも１個のシ
   リンダ・ヘツドと、シリンダと、触媒ポツトとを
   含有し、該ポツトが排気ガスを処理するための触
   媒を有し、前記シリンダが該シリンダの軸線方向
   に互いにずれた少なくとも２個の排気ポートを有
   し、さらに、該ポートのうち前記シリンダ・ヘツ
   ドに近い方のポート４を前記触媒９の上流に接続
   する第一のパイプ７と、他方のポート５を前記触
   媒９の上流に接続する第二のパイプ８と、該第二
   のパイプの一点を前記触媒の下流に接続する迂回
   パイプ１０と、該迂回パイプおよび前記第二パイ
   プの含流点に位置しもつて前記他方のポートから
   くるガスを前記触媒の上流および下流に分配する
   ようになつている分配部材１２とを組合せて成る
   ２サイクル・エンジン。 ２ 前記分配部材１２の制御装置２９を備えた特
   許請求の範囲第１項に記載のエンジン。 ３ 前記制御装置が前記触媒の温度レベルを検出
   する装置２７によつて作動される特許請求の範囲
   第２項に記載のエンジン。 ４ 前記第一および第二のパイプの少なくとも一
   方がガス通過面積を制限する手段３０を有する特
   許請求の範囲第１−３項のいずれか一つの項に記
   載のエンジン。 ５ 前記第一パイプが当該エンジンの回転速度に
   従う周期的閉鎖部材を備えた特許請求の範囲第１
   −４項のいずれか一つの項に記載のエンジン。 ６ 前記周期的閉鎖部材が回転絞り室である特許
   請求の範囲第５項に記載のエンジン。 ７ ２サイクル・エンジン中の触媒ポツトに含ま
   れた触媒を急速に起動させる方法にして、排気ガ
   スをシリンダ１から排気パイプ７，８のうちの少
   なくとも一方を通つて触媒９に周期的に送り、該
   触媒９が起動されない間は、排気ガスの熱い部分
   を該触媒９の上流に送り、該排気ガスの残余部分
   を該触媒９の下流に送る方法。 ８ 前記触媒の温度の高さを検出することによつ
   て該触媒の起動が決定される特許請求の範囲第７
   項に記載の方法。