JPH09242529A - ２サイクルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の温度を速やかに適正に上昇させて排気
ガス浄化を効果的に行わせ、かつ、触媒の過熱を防止で
きると共に、排気弁の制御によりエンジン出力を向上さ
せる得る２サイクルエンジンの排気ガス浄化装置を提供
する。 【解決手段】 エンジン排気口４ｅｘと排気管７出口と
にそれぞれ絞り開度を制御する第１絞り弁１１と第２絞
り弁１２とを設け、触媒９の温度を検出するセンサー１
０と、エンジン回転数を検出するセンサー５と、スロッ
トル開度を検出するセンサー６と、検出された触媒温
度、エンジン回転数およびスロットル開度に基づき、前
記第１および第２の絞り弁１１および１２の開度を制御
する電子制御ユニット１５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクルエンジ
ン、主に二輪車の他、船外機などの排ガス規制のあるエ
ンジンあるいは今後規制されるエンジンに適用するのに
好適な排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガス浄化装置はエ
ンジンの排気系に酸化触媒を内蔵させ、この触媒に排気
ガスと接触させてＨＣ，ＣＯのような主に排気ガス中の
未燃ガス成分を酸化反応させて排気ガスを浄化する触媒
式排気ガス浄化装置があり、この種の排気ガス浄化装置
に関して従来種々の技術が提案されている。

【０００３】特開昭５０−８８４１９号（従来技術１）
では、多量の未燃ガスが触媒に接触したときに酸化反応
により触媒がその有効活性温度以上になることを防止す
るため、触媒の上流に弁を設けかつ触媒付近の温度を検
出し、検知温度が所定温度以上になったときに弁を閉じ
て排気絞りをしている。

【０００４】しかしながら、前記従来技術１では、触媒
の温度を検出してその温度に基づいて排気管の入側に設
けられた絞り弁を制御して触媒を適正な反応温度にしよ
うとするが、触媒の上流側でのみ排気絞りをしているの
で、暖機時に触媒を反応温度まで急速に上昇させること
ができなかった。

【０００５】これに対して、通常、エンジンが２サイク
ルエンジンの場合は、排気ガスの温度が低くなるので、
排気口直後に触媒を取り付けて早い時期に触媒の温度を
上げようとするが、それでは膨張室の脈動利用効果が減
少するので、特開平３−６４６１３号（従来技術２）で
は、排気チャンバー（膨張室）を有する排気管（ファー
ストマフラー）出側のセカンドマフラー内に触媒を取り
付けて通常運転時に脈動効果を確保し、それと共に、エ
ンジン始動時に回動バルブで細いパイプに排気ガスを通
して触媒を速やかに反応温度になるようにしている。

【０００６】また、特開昭６２−１７８７２０号（従来
技術３）では、２サイクルエンジンにおいて、排気管の
入側と出側にそれぞれ弁を設けて、エンジン回転数およ
び排気管の温度を検出しこれらに基づき、排気チャンバ
ー内ガス温度が低くなるほど気管の容積や長さを小さく
なるように前記の弁を制御して、出力特性および熱効率
を向上させようとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術２では、排気管を別に排気ガスをバイパスする細
いパイプを設ける必要があり、しかも、触媒を温度上昇
させるためのみのものなので、触媒が過熱に対しての適
切な対処がしにくいという問題点があった。また、従来
技術３では、出力特性や熱効率の向上を目的にしている
のみで、触媒の温度管理までも考慮して排気絞りを制御
していないという問題点があった。

【０００８】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、触媒の温度を速やかに適正に
上昇させて排気ガス浄化を効果的に行わせ、かつ、触媒
の過熱を防止できると共に、排気弁の制御によりエンジ
ン出力を向上させる得る２サイクルエンジンの排気ガス
浄化装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。請求項１の発明は、中央
部に膨張部を有する排気管をエンジン排気口に繋ぎかつ
該排気管内に触媒を備えた２サイクルエンジンにおい
て、排気経路の触媒を挟んで上流側と下流側とにそれぞ
れ絞り開度を制御する第１絞り弁と第２絞り弁とを設
け、前記触媒の温度を検出するセンサと、エンジン回転
数を検出するセンサと、スロットル開度を検出するセン
サと、検出された触媒温度、エンジン回転数およびスロ
ットル開度に基づき、前記第１および第２の絞り弁の開
度を制御する開度制御部とを有することを特徴とする２
サイクルエンジンの排気ガス浄化装置である。

【００１０】請求項２の発明は、第１絞り弁と第２絞り
弁を、それらの触媒温度に対する開閉制御について、開
閉時期にヒステリシスを設けたものであることを特徴と
する請求項１に記載の２サイクルエンジンの排気ガス浄
化装置である。

【００１１】したがって、請求項１の発明においては、
エンジン排気経路の触媒を挟んで上流側と下流側とにそ
れぞれ絞り開度を制御する第１絞り弁と第２絞り弁とを
設けるので、触媒温度が低いときには、第２の絞り弁を
絞って速やかに触媒温度を適切な反応温度に上昇でき
る。また、触媒温度が高いときには第１絞り弁を絞って
排気管内への排気ガスの流入を少なくしすなわちベース
エミッションを少なくして未燃ガスが触媒に反応するの
を少なくし、これにより触媒の温度上昇および過熱を防
止する。したがって、触媒自体の耐久性を向上できる。
また、エンジン回転数とスロットル開度等から知られる
エンジンの状態が一定のときに両絞り弁を開いて高出力
が出るようにできる。

【００１２】また、請求項２の発明においては、第１絞
り弁と第２絞り弁との触媒温度に対する開閉制御につい
て、開閉時期にヒステリシスを設けるので、急激に開閉
はしないため、触媒温度を広範囲に一定に保ち易く、さ
らに一層触媒の耐久性を向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施
形態に係る２サイクルエンジンの排気ガス浄化装置の説
明図である。図１は２サイクルエンジンの搭載された自
動二輪車の説明図、図２は浄化装置が設けられた排気系
の説明図、図３は浄化装置の制御系の説明図である。

【００１４】前記自動二輪車は、フロントホーク１がメ
インフレーム２の前端部のヘッドパイプ３に回動可能に
支持されており、車体中央部に２サイクルのエンジン４
（主にエンジンケース４の）がメインフレーム２下部に
吊り下げられて締着されている。エンジン４は例えばＣ
ＤＩ（容量放電点火）ユニットで点火制御され、該ＣＤ
Ｉユニットにエンジン回転数センサー５が設けられる。
また、エンジン４の吸気側の気化器等の燃料供給装置４
ｂには、スロットル開度を検出するスロットルセンサー
６が配設される。

【００１５】エンジン４の排気口４ｅｘには、前端部を
繋がれてかつエンジンケース４ａを下方に回り込んで第
１マフラー（排気管に相当）７が後方に向けて延設され
ている。第１マフラー７は、図２に詳細に示すように、
前記排気口４ｅｘに繋がる細くかつ緩いテーパーをもつ
エキゾーストパイプ部７ａから中央部に近づくにつれて
テーパーが急激に広がる膨張部７ｂになり、さらに先は
逆テーパーに絞り込まれてテールパイプ７ｃに繋がるエ
キスパンションチャンバー（膨張管）の構成を有する。

【００１６】また、この第１マフラー７はエンジンの充
填効率を高めることを主目的としており、第１マフラー
（テールパイプ７ｃ）の尾端には、排気音の消音を主目
的とする第２マフラー８が繋がれて固定される。

【００１７】第１マフラー７の膨張室７ｂ内には、排気
ガス中の未燃焼成分と反応して排気ガスを浄化する触媒
９が配置されており、マフラー７にはその触媒９の温度
を検出する温度センサー１０が設置される。また、エン
ジン排気口４ｅｘと第１マフラー７出口（テールパイプ
７ｃ出口）とにそれぞれ絞り開度を制御する例えばバタ
フライ弁からなる第１絞り弁１１と第２絞り弁１２とを
設ける。これら絞り弁１１，１２はそれぞれ適所に配置
された駆動アクチュエータ１３，１４からの駆動（ベル
ト駆動など）で任意の開度に可変できるようになってい
る（図３参照）。

【００１８】図３に示すように、温度センサー１０の前
記触媒９の温度検出信号、エンジン回転数センサー５の
エンジン回転数の検出信号、および、スロットルセンサ
ー６のスロットル開度の検出信号は、マイクロコンピュ
ータからなる電子制御ユニット（開度制御部に相当）１
５に入力される。電子制御ユニット１５は、入力された
触媒温度、エンジン回転数およびスロットル開度の各検
出信号に基づき運転状態を判断して、各駆動アクチュエ
ータ１３，１４の駆動を制御することにより、前記第１
絞り弁１１および第２の絞り弁１２の開度を制御する。

【００１９】実施形態に係る排気ガス浄化装置は、第２
の絞り弁１２の閉制御により短時間で触媒９の温度を上
げることができる。また、走行条件により絞り弁１１，
１２を制御することによりドラバビリティーも損なうこ
とはない。

【００２０】以下に浄化装置の作動を詳細に説明する。
図４は制御を示すフローチャートであって、電子制御ユ
ニット１５が、図４に示すフローチャートにしたがって
各絞り弁１１，１２の開度を制御する。フローチャート
の手順は電子制御ユニット１５内のメモリーにプログラ
ムの形で格納されている。以下では各ステップをＳ１〜
で示す。

【００２１】まず、スロットルセンサー６でスロットル
開度信号を取り込み（Ｓ１）、スロットル開度が５０％
以下か否かを判断する（Ｓ２）。スロットル開度が５０
％を越えているならば（Ｓ２：Ｎｏ）、第１絞り弁１１
を開にし、および、第２絞り弁１２も開にする（Ｓ
３）。一方、スロットル開度が５０％以下であるならば
（Ｓ２：Ｙｅｓ）、エンジン回転数センサー５でエンジ
ン回転数を取り込む（Ｓ４）。

【００２２】次いで、エンジン回転数が６０００ｒｐｍ
以下か否かを判断する（Ｓ５）。エンジン回転数が６０
００ｒｐｍを越えているならば（Ｓ５：Ｎｏ）、第１絞
り弁１１を開にし、および、第２絞り弁１２も開にする
（Ｓ６）。一方、エンジン回転数が６０００ｒｐｍ以下
であるならば（Ｓ５：Ｙｅｓ）、温度センサー１０で触
媒の温度を検出する（Ｓ７）。

【００２３】次いで、触媒９の温度が所定温度ａ°Ｃ以
下か否かを判断する（Ｓ８）。触媒９の温度がａ°Ｃを
越えているならば、第１絞り弁１１を閉にし、および、
第２絞り弁１２を開にする（Ｓ９）。一方、触媒の温度
がａ°Ｃ以下であるならば（Ｓ８：Ｙｅｓ）、第１絞り
弁１１を開にし、および、第２絞り弁１２を閉にする
（Ｓ１０）。

【００２４】以上の手順によれば、高負荷運転時等（ス
ロットル開度が大きい、あるいは、エンジン回転数が高
い時）には、前記Ｓ１〜Ｓ６のように、第１絞り弁１１
を開にし、および、第２絞り弁１２も開にすることによ
り、第１マフラー７における各絞り弁１１，１２の抵抗
なく排気ガスが流れるようにして、エンジン出力がスム
ーズに出るようにしている。高負荷時は触媒９の温度が
上がりやすいため、絞り弁１１，１２を絞らなくても触
媒９は十分に反応温度になっており、排気ガスの浄化を
確実にできる。

【００２５】また、部分負荷時や低速運転時等は、Ｓ７
〜Ｓ１０のように、触媒９の温度により、絞り弁１１，
１２を制御している。この制御の基準になる所定温度ａ
°Ｃは運転条件、エンジン４やマフラー７の特性に応じ
て任意に設定できる。

【００２６】つまり、触媒９の温度が低いときには、Ｓ
１０のように、第１絞り弁１１を開にし、第２の絞り弁
１２を閉にすることにより、背圧を上げて第１マフラー
７内温度を上げる。一方、触媒９の温度が高いときに
は、Ｓ９のように、第１絞り弁１１を閉にし、第２の絞
り弁１２を開にすることにより、エンジン排気口４ｅｘ
からの未燃焼ガスの吹き抜けを抑止して出力的に有利に
するとともに、エンジン４からの排気ガス（ベースエミ
ッション）を低下させて、触媒９自身の耐久性を向上さ
せる。

【００２７】なお、各絞り弁１１，１２の開度制御は、
開・閉とするのは全開・全閉とは限られず、任意の開度
に設定できるものである。

【００２８】また、図５は各絞り弁１１，１２の作動特
性図である。電子制御ユニット１５は、第１絞り弁１１
と第２絞り弁１２との触媒温度に対する開閉制御につい
ては、図５に示すように、開閉時期にヒステリシスを設
けている。すなわち、このヒステリシスは、各絞り弁１
１，１２の開→閉の作動経路と閉→開の作動経路とを異
ならせている。

【００２９】実施形態では、触媒９の温度が所定温度ａ
°Ｃ以下であるときには第１絞り弁１１が開で第２絞り
弁１２が閉の状態であるが、触媒９の上昇して行って越
えた後には、各弁１１，１２の開度が急激に変化するの
ではなく、温度の上昇にしたがって第１絞り弁１１がゆ
っくりと閉じていき、また第２絞り弁１２がゆっくりと
開いて行く。そして所定温度ａ°Ｃから一定以上の温度
差の温度（図５ではｂ°Ｃ示す。）以上になると、第１
絞り弁１１が完全に閉状態になり、第２の絞り弁１２が
完全に開状態になる。

【００３０】一方、前記第１，第２絞り弁１１，１２が
閉，開の状態になった後に、触媒９が前記ｂ°Ｃ以下に
下がっても前記所定温度ａ°Ｃまでは閉，開状態が変化
せず、さらに触媒９の温度が下がって、所定温度ａ°Ｃ
以下になったところで、各弁１１，１２の開度が急激に
変化するのではなく、温度の下降にしたがって第１絞り
弁１１がゆっくりと開いていき、また第２絞り弁１２が
ゆっくりと閉じていく。したがって、上記のヒステリシ
スにより触媒９の温度を広範囲に一定に保ち易くなる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、触媒
温度が低いときには、排気管出口側の第２の絞り弁を絞
って速やかに触媒温度を適切な反応温度に上昇できる。
また、触媒温度が高いときにはエンジン排気口の第１絞
り弁を絞って吹き抜けの抑制して排気管内への排気ガス
の流入を少なくし、すなわちベースエミッションを少な
くして未燃ガスが触媒に反応するのを少なくし、これに
より触媒の温度上昇および過熱を防止する。したがっ
て、触媒自体の耐久性を向上できる。また、エンジンの
運転状態が高負荷運転時などのときに、両絞り弁を開い
て高出力が出せるようにできる。

【００３２】請求項２の発明においては、第１絞り弁と
第２絞り弁との触媒温度に対する開閉制御について、開
閉時期にヒステリシスを設けるので、触媒温度を広範囲
に一定にしやすく、触媒の耐久性をより一層向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る２サイクルエンジンの
排気ガス浄化装置が搭載された自動二輪車の説明図であ
る。

【図２】排気ガス浄化装置が設けられた排気系の説明図
である。

【図３】排気ガス浄化装置の制御系の説明図である。

【図４】制御を示すフローチャートである。

【図５】第１絞り弁および第２絞り弁の作動特性図であ
る。

【符号の説明】

４ エンジン ４ｅｘ エンジン排気口 ５ エンジン回転数センサー ６ スロトッルセンサー ７ 第１マフラー ８ 第２マフラー ９ 触媒 １０ 温度センサー １１ 第１絞り弁 １２ 第２絞り弁 １３，１４ 駆動アクチュエータ １５ 電子制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｈ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＢ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に膨張部を有する排気管をエンジ
   ン排気口に繋ぎかつ該排気管内に触媒を備えた２サイク
   ルエンジンにおいて、 排気経路の触媒を挟んで上流側と下流側とにそれぞれ絞
   り開度を制御する第１絞り弁と第２絞り弁とを設け、 前記触媒の温度を検出するセンサと、エンジン回転数を
   検出するセンサと、スロットル開度を検出するセンサ
   と、検出された触媒温度、エンジン回転数およびスロッ
   トル開度に基づき、前記第１および第２の絞り弁の開度
   を制御する開度制御部とを有することを特徴とする２サ
   イクルエンジンの排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 第１絞り弁と第２絞り弁は、それらの触
   媒温度に対する開閉制御について、開閉時期にヒステリ
   シスを設けたものであることを特徴とする請求項１に記
   載の２サイクルエンジンの排気ガス浄化装置。