JPS63208614A - エンジンの排気制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気系に互いに排気管で接続された少くとも
２つの膨張室を有するエンジンに適用され、排気系の動
的効果を利用して出力増大を可能にするエンジンの排気
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）を利用し
てエンジンの体積効率を高めエンジン出力の増大を図る
ことも従来より広く行われている。しかしこの動的効果
はエンジン回転速度により変化する。例えば成る回転速
度でこの動的効果を最大にして体積効率を高めると、他
の回転速度では動的効果が逆に作用して体積効率が著し
く低下する。一般の車輌用エンジンでは高回転域でこの
動的効果が最適になるように排気系の諸元（排気管長、
排気管径など）を設定するので、この場合には、低中速
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。例えば触媒コンバータや排気消音器など
の複数の膨張室を直列接続した排気系では、各膨張室や
これらをつなぐ排気管等が排気の動的効果に影響し合い
、低中速域でトルクの減少が発生することがあった。

（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、排
気系に複数の膨張室を有する場合に、排気系の動的効果
を有効に利用してエンジン出力の増大を図ると共に、成
る回転速度領域でトルクの著しい減少が発生することが
ない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、排気系に互いに排気管で接
続された少くとも２つの膨張室を備えるエンジンにおい
て、前記２つの膨張室をつなぐ排気管の上流端付近およ
び下流端付近の少くとも一方にエンジン回転速度に対応
して排気流路面積を変える排気制御弁を設けたことを特
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の全体図である。この図にお
いて符号ｌＯは４サイクルエンジンであり、吸気弁１２
および排気弁１４は図示しない動弁機構により所定のタ
イミングで開閉される。１６はシリンダ、１８はピスト
ン、２０は点火線である。吸気系はエアクリーナ２２、
エアフローメータ２４．スロットル弁２６、および燃料
噴射弁２８を備える。エンジン１０のクランク軸（図示
せず）の回転速度とスロットル弁２６の開度とにより決
まる吸気がエアクリーナ２２から吸気系内に吸入され、
その吸気流量はエアフローメータ２４で計量される。こ
の吸気流量に対応しかつエンジン１０の運転′条件（例
えばエンジン温度など）に対応した最適な燃料供給量が
コンピュータ（図示せず）で演算され、この演算された
燃料量が燃料噴射弁２８から吸気管３０内に噴射される
。

排気系は排気弁１４に接続された排気管３２と、この排
気管３２の下流端３２ａに接続された膨張室としての触
媒コンバータ３４と、この触媒コンバータ３４のさらに
下流側に接続された排気管３６と、この排気管３６の下
流端に接続された排気消音器３８とを備える。触媒コン
バータ３４は１つの触媒３４ａを有するシングルベット
式モノリス型のものである。

４０は蝶型排気制御弁であり、前記排気管３６の上流端
付近に配設されている。この排気制御弁４０は吸気負圧
を動力源として開閉される。すなわち制御弁４０の弁軸
４２にはレバー４４が固定され、このレバー４４はダイ
ヤフラム４６により回動される。ダイヤフラム４６の負
圧室４８には制御弁４０を開く方向へ付勢する復帰ばね
５０が内蔵されている。この負圧室４８には前記吸気管
３０の負圧が一方向弁５２、電磁弁５４を介して導かれ
る。すなわちこの電磁弁５４はエンジンｌＯの低中速領
域で非励磁とされ、この状態では電磁弁５４は吸気負圧
を負圧室４８に導く。またエンジン１０の高速領域では
励磁され、この状態では電磁弁５４の弁体が移動して大
気をフィルタ５６を介して負圧室４８に導く、この結果
電磁弁５４の非励磁の時（低中速領域）には制御弁４０
は閉じ、励磁の時（高速領域）には開く。なおこの制御
弁４０はその全閉位置で排気流路面積を７０〜９０％程
度に絞る。

次に本実施例の動作を説明する。

エンジン１０の排気弁１４の開弁による正の圧力波は音
速で上流側の排気管３２内を伝播し、その開口端に接続
された膨張室としての触媒コンバータ３４において急激
に膨張し、この膨張より発生する負の圧力波が排気管３
２を音速で逆方向に伝播してエンジン１０の排気弁１４
に引き返す。

またこの触媒コンバータ３４における脈動は更に排気管
３６を介して下流側の膨張室としての排気消音器３８に
伝わり、この排気消音器３８における膨張により負の圧
力波が排気管３６を音速で逆方向に伝播する。このよう
にして各排気管３２゜３６および膨張室３４．３８の脈
動は相互に影響を及ぼしあい、この排気系には複雑な脈
動が発生する。

例えばこの排気系を高速での出力を大きくするよう高速
型に設定した場合には、高速域で排気制御弁４０は全開
とされ、この状態で排気系の動的効果が適切に作用して
エンジン１０の体積効率が向上する。

しかしこのような高速型の排気系を用いたエンジンで低
中速運転した場合には、動的効果が逆に体積効率を低下
させるように作用しトルクが減少することになるが、こ
の時には排気制御弁４０を閉じるように制御することに
より排気系の動的効果の態様を変更し、体積効率の低下
を防止する。

すなわちこの排気系は本来高速型であって、排気制御弁
４０を開いた高速運転時には触媒コンバータ３４の下流
側の排気管３６、排気消音器３８の脈動がその上流側に
影響を及ぼして、高速時の体積効率の向上が図られるも
のであるから、低中速時には触媒コンバータ３４の下流
側の脈動がその上流側に与える影響を制限すれば脈動の
態様が変化し、動的効果による体積効率の低下を防止で
きるのである。排気制御弁４０はこのために低中速域で
閉じ触媒コンバータ３４の下流側からの影響を減少させ
る。

この実施例では排気管３６の上流端付近に排気制御弁４
０を設けたが、本発明はこれに限られず、排気管３６の
下流端付近に仮想線で示す排気制御弁６０を設けてもよ
い。この場合排気系を高速型に設定し、低中速域ではこ
の排気制御弁６０を閉じれば、触媒コンバータ３４から
排気管３６に伝わった正の圧力波はこの排気制御弁６０
で反射され正の圧力波として音速で触媒コンバータ３４
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６０を制御すれば、排気管３６の下流側開口
端により発生して引き返す負の圧力波と、排気制御弁６
０により反射される正の圧力波との和は原理的には零と
なる。この時には排気管３６における脈動効果が打ち消
される。

従ってエンジン１０の排気系を高速で最大出力が得られ
るように高速型に設定した場合には、高速域で制御弁６
０を開き排気系全体の動的効果を有効に利用する一方、
低中速域の体積効率が低下する領域（トルク谷が発生す
る領域）では制御弁６０を閉じ触媒コンバータ３４の下
流側の脈動効果を打ち消して脈動の態様を変えて体積効
率の低下を防止する。

以上の実施例では排気制御弁４０．６０はいずれか一方
を備えるものとして説明したが、本発明は両者を備える
ものも包含する。また排気制御弁は低中速域で閉じるだ
けでなく、排気系の脈動の態様によっては低中速の一部
の領域で半開、全開等に制御した方が体積効率の向上が
一層大きくなる場合もあり得る。本発明の排気制御弁は
このように低中速域で速度等の運転状況に応じて開閉し
たり部分開度状態を持たせたものも包含する。

本発明は単気筒エンジンは勿論、多気筒エンジンにも適
用できる。

（発明の効果） 本発明は以上のように、２つの膨張室をつなぐ排気管の
上流端付近および下流端付近の少くとも一方に、エンジ
ン回転速度により排気流路面積を変える排気制御弁を配
設したものであるから、排気系の動的効果が体積効率の
低下を引き起す速度域で排気制御弁を閉じることにより
上流側の膨張室より下流側で生じる脈動による影響を制
御し、体積効率の低下を防ぎ、トルク谷の発生を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体図である。 １０・・・エンジン、 ３２．３６・・・第１の排気管、 ３４・・・膨張室としての触媒コンバータ、３８・・・
膨張室としての排気消音器、４０．６０・・・排気制御
弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気系に互いに排気管で接続された少くとも２つ
   の膨張室を備えるエンジンにおいて、 前記２つの膨張室をつなぐ排気管の上流端付近および下
   流端付近の少くとも一方にエンジン回転速度に対応して
   排気流路面積を変える排気制御弁を設けたことを特徴と
   するエンジンの排気制御装置。
2. （２）前記排気系は高速型に設定され、前記排気制御弁
   はエンジンの低・中速域で閉じ高速域で開くよう制御さ
   れ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。