JPS6375310A - ４サイクル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】 （産業上の利用分野） 本発明は、１気筒につき複数の排気弁と、各排気弁に接
続された複数の分岐管とを有する４サイクルエンジンに
適用される排気装置に関するものである。

（発明の背景） ４サイクルエンジンにおいて、高速回転での高出力化を
図るために、汲置排気弁の開弁期間を増大させることが
広く行われている。しかしこの場合には中・低速域での
出力低下が大きくなり、いわゆるトルク谷が発生すると
いう問題が生じる。

（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、中
・低速域におけるトルク谷の発生やトルクの減少を抑え
中・低速域の出力増加を図ることを可能にする４サイク
ルエンジンの排気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、１つの気筒に対して複数の
排気弁と、各排気弁にそれぞれ接続された複数の分岐管
と、一部の分岐管に設けた複数の開閉弁と、各開閉弁を
開閉制御する制御手段とを備え、エンジンの高速域では
全ての開閉弁を開き、中速域ではエンジンの減速に対応
して前記分岐管の排気弁側容積が増大するように開閉弁
を制御し、さらに低速域では少くとも最上流側の開閉弁
を閉じることを特徴とする４サイクルエンジンの排気装
置により達成される。

（作用） 高速域では全ての分岐管が開き排気は分岐管を十分高速
で通り、また低速域では一部の分岐管を閉じるので残り
の分岐管を排気は十分高速で通る。このため排気慣性を
利用して排気を促進し吸入効率を向上させ、高速域およ
び低速域での出力増大が可能になる。

また中速域ではエンジンの減速に応じて一部の分岐管の
排気弁側容積が増大する。この排気弁側容積は燃焼室に
対しては共鳴室として作用し、この共鳴室はエンジンの
減速すなわち排気弁の開閉周波数の減少に対応して増大
する。排気弁の開閉にともなう圧力波は音速で排気中を
伝達し共鳴室内で反射を縁り返す。この共鳴室はエンジ
ンの減速に対応してその容積が増大するから、その共振
周波数も減速に対応して下がる。従って中速域ではエン
ジン速度に適合した容積の共鳴室により排気弁付近を排
気弁の閉じる直前に最適な圧力にし、吸入効率を高める
ことができる。このため中速域におけるトルク谷の発生
を防ぎトルクおよび出力の増加が可能になる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はその動作
説明図、第３図はエンジンの側面図、第４図はトルク特
性と開閉弁の制御態様を示す図である。

第３図において符号１０はクランクケース、１２はシリ
ンダ、１４はシリンダヘッド、１６はピストン、１８は
コンロッド、２０はクランク軸である。シリンダへラド
１４には、２個の吸気弁２２　（２２ａ　、２ｂ）と、
２個の排気弁２４（２４ａ、２４ｂ）とが設けられ、こ
れらはロッカアーム２６．２８を介してカム軸３０によ
り開閉される。なおりム軸３０はクランク軸２０によっ
て、クランク軸２０の半分の速度で回転駆動される。

各吸気弁２２ａ、２２ｂには第１．２図に示すようにそ
れぞれ独立に°吸気管３２（３２ａ。

３２ｂ）が接続され、これら吸気管３２ａ、３２ｂにそ
れぞれ気化器３４（３４ａ、３４ｂ）が取付けられてい
る。

各排気弁２４ａ、２４ｂにはそれぞれ分岐管３６（３６
ａ、３６ｂ）が独立に接続されている。各分岐管３６ａ
、３６ｂの下流側は合流して排気管３８に接続されてい
る。４０はこの排気管３８に接続されたマフラである。

一方の分岐管３６ａには２つの開閉弁 ４２（４２ａ、４２ｂ）が取付けられている。一方の開
閉弁４２ｂは分岐管３６ａの後端の集合部に近接して記
音されている。これらの開閉弁４２ａ、４２ｂはモータ
４４．４６により開閉される。

４８は制御手段であり、クランク軸２０の回転速度Ｎを
入力インターフェース５０を介してＣＰＵ５２に読込み
、ＣＰＵ５２はメモリ５４に予め記憶したプログラムに
従って所定の演算を行ない、その結果を出力インターフ
ェース５６、Ｄ／Ａ変換器５８．６０およびドライバー
６２．６４に送り、各モータ４４，４６を制御する。

この制御手段４８は第４図に示すように各開閉弁４２ａ
、４２ｂを開閉する。

すなわち５５００ｒｐｍ以下の低速域では第１図に示す
ように両弁４２ａ、４２ｂを閉じ、中速域内の低速側（
５５００〜７５００ｒｐｍ）では第２図（Ａ）に示すよ
うに弁４２ａのみを開いて分岐管３６ａの排気弁２４ａ
の容ｖｉＡを大きくし、中速域内の高速側（７５００〜
９０００　ｒｐｍ）では同図（Ｂ）に示すように弁４２
ｂのみを開いて分岐管３６ａの排気弁２４ａ側の容積Ｂ
を小さくする。モして９０００ｒｐｍ以上の高速域では
同図（Ｃ）に示すように両弁４２ａ、４２ｂを共に開く
。

従って低速域では第１図に示すように一方の分岐管３６
ｂのみに排気は流れ、排気の流速を高くして排気慣性を
大きくし、低速域でのトルクを増大させる。中速域の低
速側では第２図（Ａ）のように容量Ａが大きく、この容
積Ａの部分が燃焼室に対する共鳴室として作用して吸入
効率を向上させトルクを増大させる。中速域の高速側で
は第２図（Ｂ）のように容［Ｂは小さくなる。このため
エンジン速度の変化に対応して適切な共鳴室容積に変化
し、同様にトルクを増大させる。さらに高速域では分岐
管３６ａは開くので排気は２つの分岐管３６ａ、３６ｂ
を通って排出される。この時排気慣性を有効に利用して
トルクおよび出力を増大させることができる。

第４図においてＴＩは両弁４２ａ、４２ｂを共に開いた
時の、Ｔ２は弁４２ａのみを開いた時の、Ｔ３は弁４２
ｂのみを開いた時の、Ｔ４は４２ａ、４２ｂを共に閉じ
た時の、それぞれのトルク特性を示す、従って本実施例
によれば、低・中・高速域のそれぞれにおいて常に最大
のトルクが得られ、中速域でのトルク谷が浅く小さくな
り、エンジンのトルクおよび出方を全速度範囲に亘って
増大させることができる。

なお本実施例では第２図（Ｂ）に示すように。

中速域の高速側では弁４２ｂを開くので、分岐管３６ａ
の弁４２ａより下流側の容積Ｃを他方の分岐管３６ｂお
よび排気管３８に対する共鳴室として利用することがで
きる。従ってこの速度域での出力を一層増大させること
が可能になる。

第５図は本発明の他の実施例の構成図である。

この実施例では一方の分岐管３６ａに４つの開閉弁４２
Ａ〜４２Ｄを設けたものである。これらの開閉弁４２Ａ
〜４２Ｄは、低速域で少くとも４２Ａを閉じ、中速域で
はエンジンの増速につれて排気弁２２ａ側の容８１Ｄを
減少するように各弁４２Ａ〜４２Ｃを制御する。この時
下流側の弁を適宜量いて膨張室４ＯＡの共鳴室として利
用することも可能である。また高速域では全ての弁４２
Ａ〜４２Ｄを開くように制御する。

この実施例によれば開閉弁４２Ａ〜４２Ｄが４個あるの
で、前記第１〜４図に示したものに比べ中速域における
一層繊細な制御が可能になる。

本発明における開閉弁のうち最も上流側の開閉弁は、一
部の排気弁で兼用させることも可能である。すなわち一
部の排気弁の開閉を休止可能とし、低速域と、中速域の
高速側とでこの排気弁を休止させることにより、前記各
実施例と同様な効果が得られる。

また本発明は３つの排気弁および分岐管を有するエンジ
ンにも適用でき、この場合には１または２の分岐管に複
数の開閉弁を設けることができる。本発明はまた３つ以
上の排気弁および分岐管を有するエンジンにも適用でき
、そのようなものも包含する。

（発明の効果） 本発明は以上のように、１気筒に対して複数の排気弁に
それぞれ分岐管を接続し、一部の分岐管に複数の開閉弁
を設は高速域では全開閉弁を開き、低速域で少くとも最
も上流側の開閉弁を閉じ、また中速域では減速につれて
排気弁側の容積が増大するように開閉弁を制御するもの
である。

従って高・低速域では十分な排気慣性を利用してトルク
および出力の増大が可能である。また中速域では燃焼室
に対し実質的に共鳴室として作用する一部の分岐管の排
気弁側容積を速度に応じて変えるから、中速域における
吸入効率の向上が図れ、中速域のトルク谷を小さくシト
ルクと出力の増大が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はその動作
説明図、第３図はエンジンの側面図、第４図はトルク特
性と開閉弁の制御態様を示す図である。また第５図は本
発明の他の実施例の構成図である。 ２４・・・排気弁、 ３６・・・分岐管、 ４２．４２Ａ〜４２Ｄ・・・開閉弁、 ４８・・・制御手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの気筒に対して複数の排気弁と、各排気弁に
   それぞれ接続された複数の分岐管と、一部の分岐管に設
   けた複数の開閉弁と、各開閉弁を開閉制御する制御手段
   とを備え、エンジンの高速域では全ての開閉弁を開き、
   中速域ではエンジンの減速に対応して前記分岐管の排気
   弁側容積が増大するように開閉弁を制御し、さらに低速
   域では少くとも最上流側の開閉弁を閉じることを特徴と
   する４サイクルエンジンの排気装置。
2. （２）排気弁および分岐管を１つの気筒につきそれぞれ
   ２個づつ有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の４サイクルエンジンの排気装置。
3. （３）開閉弁は一方の分岐管に２個設けられ、中速域内
   の高速側では上流側開閉弁を閉じ下流側開閉弁を開く一
   方、中速域内の低速側で上流側開閉弁を開き下流側開閉
   弁を閉じることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の４サイクルエンジンの排気装置。