JPH0799091B2 - エンジンの排気制御装置 - Google Patents

エンジンの排気制御装置

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JPH0799091B2
JPH0799091B2 JP61219702A JP21970286A JPH0799091B2 JP H0799091 B2 JPH0799091 B2 JP H0799091B2 JP 61219702 A JP61219702 A JP 61219702A JP 21970286 A JP21970286 A JP 21970286A JP H0799091 B2 JPH0799091 B2 JP H0799091B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンの排気口から膨張室に至る複数の排
気管にそれぞれ排気制御弁を設けたエンジンの排気制御
装置に関するものである。
(発明の背景) 4サイクルエンジン、2サイクルエンジン等では、排気
弁の開閉により排気が間欠的に排気管に導かれ、排気管
内に排気の慣性効果および脈動効果が発生することが知
られている。これらの効果(動的効果という)は、エン
ジン回転速度により変化する。従って或る回転速度でこ
の動的効果を最大にして容積効率を高めると、他の回転
速度では動的効果が逆に作用して容積効率が著しく低下
する。このため、高回転域でこの動的効果が最適になる
ように排気系の諸元(排気管長、排気管系など)を設定
した場合には、中速域でトルクの著しい減少(トルク
谷)が発生するという問題があった。
そこで排気管の膨張室への開口端付近に排気流路面積を
変える排気制御弁を設け、容積効率が低下する回転速度
域では流路面積を減少し、他の回転速度域では流路面積
を増大させるようにすることが考えられている。
また多気筒エンジンでは各排気管の下流側を膨張室で合
流させると、気筒間の排気干渉による容積効率の低下お
よびトルクの低下を引き起こすことがある。そこで各排
気管毎に排気制御弁を設け、排気干渉による悪影響が生
じる回転速度域でこの制御弁を閉じて排気流路面積を減
少させることが考えられている。
このように、容積効率の向上,燃焼改善などの種々の目
的で排気管に排気流路面積を変える排気制御弁を設ける
ことが考えられるが、多気筒エンジン等で複数の排気管
を有する場合には、各排気管にそれぞれ排気制御弁を設
けなければならず、それぞれを独立に制御したのではそ
の制御装置が複雑になるという問題が生じる。また各排
気制御弁の弁軸が過度に長くなると、弁軸の熱による伸
びが大きくなるという問題も生じる。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、複
数の排気管にそれぞれ排気制御弁を設ける場合に制御装
置を単純化しかつ小型化でき、また弁軸の熱による伸び
も小さくすることができるエンジンの排気制御装置を提
供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明によればこの目的は、一端がエンジンの排気口に
接続された他端が膨張室に開口する複数の排気管と、前
記各排気管に設けられ各排気管の排気流路面積を変える
排気制御弁とを備えるエンジンの排気制御装置におい
て、前記排気制御弁は、隣接して互いに略平行な複数の
排気管がこれら排気管にほぼ直交する1本の軸線の両側
に分けて接続されたボデーと、前記1本の軸線回りに回
動し前記各排気管内へ互いに同期して同開度に進退動し
てその全開時には全ての排気流路から退出する1個の弁
体とを備え、前記弁体を一つの駆動手段とこの駆動手段
の制御回路とでエンジン回転速度に対応して開閉制御す
ることを特徴とするエンジンの排気制御装置、により達
成される。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例である自動二輪車の排気系の
側面図、第2図は同じく平面図、第3図はこの排気系を
用いた自動二輪車の側面図、第4図は排気制御弁を中央
で断面した側面図、第5図と第6図はそのV−V線断面
図とVI−VI線断面図、また第7図は第5図におけるVII
−VII線断面図である。
第1、3図において符号10は4サイクル4気筒エンジン
であり、車体中央付近に搭載されている。このエンジン
10はクランクケース12から斜め上前方にのびるシリンダ
14を有する。排気系は、シリンダ14の前面からクランク
ケース12の下方にのびる4本の排気管16(16a〜16d)
と、排気管16の後端に接続された排気制御弁18と、この
排気制御弁18の後面に接続され排気を消音器20に導く膨
張室22とを備える。
なお第3図において、24は前輪、26は操向ハンドル、28
は後輪、30は吸気清浄器および燃料タンクを覆うカバ
ー、32は運転シートである。
排気制御弁18は、前記4本の排気管16の各開口端16A〜1
6Dが四角形に配列されて開口するボデー34と、1個の弁
体34とを備える。各排気管16は互いに隣接して互いに略
平行であり、これら排気管にほぼ直交しボデー34を横断
する1本の軸線を挟んで両側に分配されている。1本の
軸線上には後記弁軸36が位置する。弁体35は、この開口
端16A〜16Dの上下対をなす開口端16A、16Bおよび16C、1
6Dの間の近くを水平に横断する1本の弁軸36と、この弁
軸36に固定された4個の弁板38(38a〜38d)とを備え
る。各弁板38は弁軸36の回動に伴って各開口端16A〜16D
に臨むように上下ほぼ対称に形成されている。すなわち
各弁板38はその垂直位置(第4、7図の実線位置)で各
開口端16A〜16Dの開口面積を約50%に絞り、またその水
平位置(第7図の仮想線位置)では開口面積を全開にす
る。
弁軸36aの外部突出端にはプーリ40が固定され、このプ
ーリ40はワイヤ42を介してサーボモータ44により強制的
に両方向に回動される。このサーボモータ44は、例えば
点火装置46(第2図参照)から検出したエンジン回転速
度に基づき、容積効率が悪化する回転領域で制御弁18を
閉じ、その他の回転領域で開くように制御回路48により
制御される。
従って排気管16の径および長さなどを、エンジン10が高
速域で容積効率が高くなるように設定した場合には、制
御回路48は中速域で排気制御弁18を閉じるようにサーボ
モータ44を駆動する。各弁板38は1本の弁軸36に上下ほ
ぼ対称に固定されているので、同期して同一開度に制御
される。
エンジン10の排気弁の開弁による正の圧力波は音速で排
気管16内を伝播し、その開口端16A〜16Dにおける急激な
膨張により発生する負の圧力波が排気管16を音速で逆方
向に伝播してエンジン10の排気弁に引き返す。この開口
端16A〜16D付近に位置する排気制御弁18を閉じておけ
ば、排気弁の開弁による正の圧力波はこの排気制御弁18
で反射され正の圧力波として音速で排気弁に引き返す。
従って排気流路面積を1/2とするように排気制御弁18を
制御すれば、排気管の開口端により発生して引き返す負
の圧力波と、排気制御弁18により反射される正の圧力波
との和は零となる。この時には脈動効果が打ち消され、
中速域での容積効率の低下(トルク谷の発生)を抑制で
きる。
またこの排気制御弁18を気筒間の排気干渉によるトルク
低下を防止する目的で用いる場合には、排気干渉による
トルク低下の著しい回転領域でこの排気制御弁18を閉じ
ればよい。なお低速域でこの排気制御弁18を閉じる場合
には、排気制御弁18は排気流路面積を90%程度絞って10
%程度にするものが使用可能である。
以上の実施例では4本の排気管16を有するエンジン10に
適用したものであるが、本発明は2本の排気管のものに
適用したものも包含する。この場合には2本の排気管の
開口端が弁軸を挟んで対称に位置するようにするのが望
ましい。なお開口端は弁軸を挟んで対称に配置するのが
望ましいが、第8図の第2の実施例に示す排気制御弁18
Aのように非対称に配置してもよい。この第8図では前
記第5〜7図と同一部分に同一符号を付したので、その
説明は繰り返さない。
第9図は第3実施例である排気制御弁18Bの分解斜視
図、第10図はそのX−X線断面図、第11図は第10図にお
けるXI−XI線断面図である。
これらの図で134はボデーであり、このボデー134は4本
の排気管の開口端16A〜16Dが四角形を形成するように開
口している。またこのボデー134には上下対をなす開口
端16A、16Bおよび16C、16Dの付近の間を横断する弁体13
8が装填されている。この弁体138は上下排気管16a,16b
の中心間隔に略等しい外径を有する円柱に、各排気管16
a〜16dに臨む弧状の切欠き138a〜138dを形成し、その一
端に弁軸136を一体に形成したものである。この弁体138
は上下の排気管の開口端の間を横断する軸線回りに回動
する。
この弁体138はボデー134の一側(第11図で左側)からボ
デー134に挿入される。この時弁軸136をボデー134の他
側(第11図で右側)の側壁134aを貫通させ、この弁軸13
6の突出端には側壁134aとの間にカラー140を挟んでプー
リ142が固定されている。また弁体138にはプーリ142と
反対側の周縁付近にストッパピン144が半径方向に突設
され、このピン144はボデー134に設けた切欠き146(第1
1図)に係合して弁体138の回動を90゜の範囲内に規制す
る。
なお弁体138には第11図に示すように適宜の肉抜き孔
α、β、γを形成し、弁体138の軽量化と熱変形の減少
とが図られている。
以上の各実施例のように弁体の軸線を挟んで配設される
排気管の数は同数とすれば、排気が弁体を軸線回りに回
動させるように作用する排気圧は相殺され、弁体の駆動
力が軽くなるという効果が得られる。しかし本発明は軸
線を挟んで配設される排気管が同数でないものも含む。
第12図は第4実施例である排気制御弁18Cの断面図、第1
3図はそのXIII−XIII線断面図である。この実施例は3
本の排気管16a〜16cの開口端を三角形に配列したボデー
234と、このボデー234に貫通した弁体238とを備える。
この弁体238には両側に突出する弁軸236、236が一体に
形成されている。弁体238は前記第3実施例と同様に、
各排気管16a〜16cに臨む部分に切欠き238a〜238cを形成
した円柱からなり、各弁軸236はボデー234に固定された
軸受板240、242に保持されている。弁軸236の一方の軸
受板240から外へ突出し、ここにプーリ244が固定されて
いる。
(発明の効果) 本発明は以上のように、複数の略平行は排気管を、これ
ら排気管に略直交する1本の軸線を挟んで両側に分けて
ボデーに接続し、前記の1本の軸上で回動する1つの弁
体で全ての排気流路を同期して同開度に開閉するもので
ある。従って複数の排気管があるにもかかわらず1つの
弁体を1つのサーボモータなどの駆動手段により制御で
き、制御装置が簡単で小型になる。また弁体の軸方向の
長さが短くなるので、排気の熱による弁体の伸びに対す
る対策が簡単または不要になる。
ここに弁体はその全開時に全ての排気流路か退出するか
ら、排気の障害になることもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である自動二輪車の排気系の
側面図、第2図は同じく平面図、第3図はこの排気系を
用いた自動二輪車の側面図、第4図は排気制御弁を中央
で断面した側面図、第5図と第6図はそのV−V線断面
図とVI−VI線断面図、第7図は第5図におけるVII−VII
線断面図、また第8図は第2の実施例の配置図、第9図
は第3実施例の分解斜視図、第10図はそのX−X線断面
図、第11図は第10図におけるXI−XI線断面図、または第
12図は第4実施例の断面図、第13図はそのXIII−XIII線
断面図である。 10……エンジン、 16……排気管、 18,18A,18B,18C……排気制御弁、 22……膨張室、 35、138、238……弁体、 36、136、236……弁軸、 38……弁板、 50……駆動手段としてのサーボモータ、 54……制御回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端がエンジンの排気口に接続され他端が
    膨張室に開口する複数の排気管と、前記各排気管に設け
    られ各排気管の排気流路面積を変える排気制御弁とを備
    えるエンジンの排気制御装置において、 前記排気制御弁は、隣接して互いに略平行な複数の排気
    管がこれら排気管にほぼ直交する1本の軸線の両側に分
    けて接続されたボデーと、前記1本の軸線回りに回動し
    前記各排気管内へ互いに同期して同開度に進退動してそ
    の全開時には全ての排気流路から退出する1個の弁体と
    を備え、前記弁体を1つの駆動手段とこの駆動手段の制
    御回路とでエンジン回転速度に対応して開閉制御するこ
    とを特徴とするエンジンの排気制御装置。
  2. 【請求項2】4本の排気管が1本の軸線を挟んで対称に
    配設され、前記弁体は前記軸線回りに回動する4個の弁
    板で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のエンジンの排気制御装置。
  3. 【請求項3】前記弁体は、前記各排気管に臨む部分を略
    弧状に切欠いた円柱で形成されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のエンジンの排気制御装置。
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