JP3148868B2 - ２サイクルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒コンバータをマフ
ラー中に設けた２サイクルエンジンの排気浄化装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の排気浄化装置としては、
例えば実開昭５３−７２０１２号公報に開示されたもの
がある。

【０００３】この公報に開示された排気浄化装置は、マ
フラーにおける排気流の下流側となる部位に主触媒（触
媒コンバータ）がマフラー内を仕切るように介装されて
いた。その主触媒はエンジンから離れて位置づけられて
いる関係から導入される排気が比較的低温になってしま
い浄化性能が低下するが、この装置ではその低下分を補
うために主触媒よりエンジンに近い部分に筒状の副触媒
が装着されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに副触媒をエンジンに近づけて配置したのでは、エン
ジン出力を高めるにも限度があった。これは、エンジン
回転数が高回転域のときに排気の流れが副触媒によって
乱されやすくなり、排気抵抗が大きくなるからであると
考えられる。

【０００５】すなわち、排気温度の低い低回転域から高
い浄化性能を得るためには触媒をエンジンに近づけて配
置する必要があるが、そのようにするとエンジン回転数
が上昇するとエンジンの出力低下が大きくなってしま
う。言い換えれば、１本のマフラーをエンジン回転数の
全域にわたって使用したのでは、低回転域での浄化性能
と高回転域でのエンジン出力とのどちらかが犠牲になっ
てしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る２サイクル
エンジンの排気浄化装置は、シリンダブロックの排気口
に連通する排気通路を、シリンダヘッド側に位置する高
回転域用通路と、この高回転域用通路よりシリンダヘッ
ドとは反対側に隔壁を介して位置する低回転域用通路と
に分けて形成し、前記高回転域用通路の上流側端部に、
エンジン回転数が予め定めた回転数以上にあるときに高
回転域用通路を開いて開度増大とともに排気時期を早
め、エンジン回転数が前記設定回転数より低いときに高
回転域用通路を閉じて排気時期を最も遅くする排気弁を
設け、前記高回転域用通路に連通する高回転域用排気通
路と、前記低回転域用通路に連通する低回転域用排気通
路とを内部に並設したチャンバーをシリンダブロックに
接続し、このチャンバーの下流端に前記両排気通路が合
流する合流部を接続し、この合流部に後側触媒コンバー
タを介装するとともに、前記低回転域用排気通路のエン
ジン寄りの部位に前側触媒コンバータを介装したもので
ある。

【０００７】

【作用】エンジン回転数が低回転域のときには、エンジ
ンから排出される排気は全量がマフラーの低回転域用排
気通路へ導かれて触媒コンバータによって浄化される。
エンジン回転数が高回転域のときには、排気はマフラー
の低回転域用排気通路と高回転域用排気通路との両方に
流され、低回転域用排気通路を流される排気が触媒コン
バータによって浄化される。また、排気時期をエンジン
回転数に対応させて早くする構成の排気弁を利用して、
低回転時に前側触媒コンバータに排気が流れるととも
に、高回転時には排気抵抗が小さくなるようにすること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図５に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る本発明に係
る２サイクルエンジンの排気浄化装置を備えた自動二輪
車の側面図、図２は本発明に係る排気浄化装置に使用す
る２サイクルエンジンのシリンダ部分を示す断面図、図
３は本発明に係る２サイクルエンジンの排気浄化装置に
使用するマフラーの側面図で、同図では要部を部分的に
破断して示す。図４は図３におけるエンジン排気口のＡ
矢視図である。

【０００９】これらの図において、１は自動二輪車、２
はこの自動二輪車１のエンジン、３はエンジン２に接続
されたマフラーである。エンジン２は２サイクルエンジ
ンで、クランクケース４上のシリンダ５には、排気時期
をエンジン回転数に応じて変える排気弁装置６が設けら
れている。

【００１０】このエンジン２のシリンダ部分は図２に示
すように構成されている。図２において、７はシリンダ
５のシリンダブロック５ａ内に上下移動自在に嵌合され
たピストン、８はコンロッド、９はシリンダ５のシリン
ダヘッド５ｂに取付けられた点火プラグである。また、
１０はシリンダブロック５ａに形成された掃気通路であ
る。

【００１１】排気弁装置６は、シリンダブロック５ａに
開口された排気口１１に臨む排気弁１２と、この排気弁
１２に連結されたサーボモータ（図示せず）を備えた駆
動部等とから構成されている。排気弁１２は、全体が略
鼓形に形成されており、図２の紙面と直交する方向を軸
線方向としてシリンダブロック５ａに回動自在に支持さ
れている。また、この排気弁１２には後述する排気通路
の側壁および上壁の一部を形成する切欠き部１２ａが形
成されている。

【００１２】この排気弁装置６の駆動部は、エンジン回
転数が予め定めた回転数に達したときに排気弁１２を図
２中に実線で示す全閉位置から図２において反時計回り
に回し、全閉位置から図２中に二点鎖線で示す全開位置
までエンジン回転数が上昇するにしたがって排気弁１２
の開度を大きくするように構成されている。

【００１３】すなわち、排気弁１２の開度を大きくする
にしたがって排気口１１の実質的な上縁部が次第に上側
へ移動することになるから、排気時期としては、排気弁
１２が全閉状態のときに最も遅くなり、全開状態のとき
に最も早くなる。このように排気弁１２を開閉させるこ
とによって、エンジン回転数が低，中回転域のときに高
トルクが得られ、高回転域のときに高出力が得られる。

【００１４】前記排気口１１に連通された排気通路は、
このエンジン２では図２において上側（シリンダヘッド
５ｂ側）に位置する高回転域用通路１３と、この高回転
域用通路１３の下側（シリンダヘッド５ｂとは反対側）
に位置しかつ高回転域用通路１３とは隔壁１４を介して
隔絶された低回転域用通路１５とから形成されている。
そして、前記高回転域用通路１３の上流端側に前記排気
弁１２が配設され、排気弁１２が全閉状態とされたとき
には高回転域用通路１３が排気弁１２によって閉塞され
るように構成されている。

【００１５】すなわち、排気弁１２がエンジン回転数に
応じて回動することで高回転域用通路１３が開閉するこ
とになる。

【００１６】前記マフラー３は、図３に示すように、エ
ンジン２に接続されるチャンバー部１６と、このチャン
バー部１６の後端に接続されたサイレンサー１７とから
構成されている。前記チャンバー部１６が本発明に係る
チャンバーを構成している。前記チャンバー部１６はそ
の内部が高回転域用排気通路１８と、低回転域用排気通
路１９とに画成されており、このマフラー３をエンジン
２に取付けた状態では高回転域用排気通路１８，低回転
域用排気通路１９がエンジン２の高回転域用通路１３，
低回転域用通路１５にそれぞれ連通されるように構成さ
れている。

【００１７】そして、このチャンバー部１６における比
較的大径な膨張室形成部分１６ａより排気流の上流側と
なる部位には、チャンバー部１６の外壁を部分的に上側
（エンジン２側）へ膨出させて低回転域用排気通路１９
中に他の部分より大径な空間が形成されており、その空
間内に後述する前側触媒コンバータ２０が介装されてい
る。この触媒コンバータ２０は、低回転域用排気通路１
９を前後に仕切るように装着されている。

【００１８】前記サイレンサー１７はグラスウール（図
示せず）等の吸音材を備えたもので、後部に排気導出パ
イプ１７ａが設けられると共に、内部にサイレンサー１
７内を前後に仕切るようにして後側触媒コンバータ２１
が介装されている。このサイレンサー１７内における後
側触媒コンバータ２１より上流側で前記高回転域用排気
通路１８と低回転域用排気通路１９とが合流するように
なっている。この合流部を図３中に符号２２で示す。

【００１９】前記前側触媒コンバータ２０および後側触
媒コンバータ２１は同等の構造とされ、断面が略蜂の巣
状（ハニカム状）を呈する円柱状に形成されている。な
お、これら前側，後側触媒コンバータ２０，２１として
は、図５に示すように形成されたものを使用することも
できる。

【００２０】図５は触媒コンバータの他の例を示す断面
図で、同図は図３におけるV−V線断面を示す。図５に示
した触媒コンバータは、箔を帯状に形成した平板Ａと波
板Ｂとを重ねるようにして両者を渦巻状に巻回し、略蜂
の巣状断面を有する円柱状に形成されている。

【００２１】この前側，後側触媒コンバータ２０，２１
を組立てるには、先ず、平板Ａまたは波板Ｂのどちらか
一方の板の両面に薄い平板状のろう材を重ね合わせたも
のと、他方の板の各先端を揃えて重ね合わせ、その部分
を治具で挾み、帯状のハニカム状部材を形成する。そし
て、平板Ａ，波板Ｂをろう材と一緒に巻き付け、円柱状
に形成したものを炉で加熱してろう付けし成形する。

【００２２】このようにハニカム状部材を渦巻状に巻回
させて柱状部材を形成した後、それを、触媒金属（例え
ば白金，パラジウム，ロジウム，銅，クロム，鉄，ニッ
ケル等）とアルミナとを混ぜた懸濁液中に浸漬させ、そ
の触媒物質を柱状部材に担持させる。しかる後、この柱
状部材を還元，乾燥処理することによって前側，後側触
媒コンバータ２０，２１が完成する。

【００２３】なお、触媒物質を前記柱状部材に担持させ
るに当たっては、上述した手法に限らず、例えばアルミ
ナのみを最初に担持させ、その後に触媒金属を担持させ
る手法等、従来ある様々な手法を採用することができ
る。また、図５は前側，後側触媒コンバータ２０，２１
の構成を説明する上で理解が容易になるように中心部分
を拡大して描いたもので、実際のものとは構成部材の厚
み等の寸法は異なる。

【００２４】すなわち、マフラー３の高回転域用排気通
路１８へ導かれた排気は、サイレンサー１７内の後側触
媒コンバータ２１を通って浄化されて排出される。ま
た、低回転域用排気通路１９へ導かれた排気は、前側触
媒コンバータ２０を通ることで浄化され、サイレンサー
１７内の後側触媒コンバータ２１を通って再び浄化され
てから排出されることになる。

【００２５】このように構成された２サイクルエンジン
の排気浄化装置では、エンジン回転数が低回転域にある
ときには、前記排気弁装置６の排気弁１２が図２に実線
で示すように閉じているため、エンジン２から排出され
る排気はその全量が低回転域用通路１５からマフラー３
の低回転域用排気通路１９へ流される。そして、その排
気は前側触媒コンバータ２０および後側触媒コンバータ
２１によって浄化されてマフラー３から排出されること
になる。

【００２６】すなわち、エンジン回転数が低いときに排
出される比較的低温な排気を温度低下が少ない状態で前
側触媒コンバータ２０へ導くことができるから、前側触
媒コンバータ２０をエンジン始動後の早期に浄化温度に
加熱することができ、早期から高い浄化性能が得られ
る。なお、エンジン回転数が低回転域にあるときには排
気の総量が比較的少ないから、排気を全て前側触媒コン
バータ２０に通したとしても排気抵抗は小さくて済み、
エンジン出力の低下量も少なくて済む。

【００２７】エンジン回転数が予め定めた回転数を上回
って排気弁１２が開くようになると、排気はエンジン２
の低回転域用通路１５と高回転域用通路１３との両方か
らマフラー３へ流されるようになる。マフラー３内の低
回転域用排気通路１９に導かれた排気は上述した場合と
同様に前側触媒コンバータ２０と後側触媒コンバータ２
１とを介して浄化されてマフラー３外へ排出される。

【００２８】一方、マフラー３内の高回転域用排気通路
１８に導かれた排気は、チャンバー部１６を通ってサイ
レンサー１７に流れ込み、そこで低回転域用排気通路１
９からの排気と合流して後側触媒コンバータ２１に送ら
れる。そして後側触媒コンバータ２１を通って浄化され
てマフラー３外へ排出されることになる。

【００２９】すなわち、エンジン回転数が高回転域にあ
るときには、エンジン２から排出される排気はマフラー
３内の高回転域用排気通路１８と低回転域用排気通路１
９との両方に流されるから、排気の一部が前側触媒コン
バータ２０を通り、残りの大半が前側触媒コンバータ２
０を通ることなく排出されるようになる。

【００３０】したがって、本発明に係る２サイクルエン
ジンの排気浄化装置では、エンジン回転数が低回転域に
あるときに前側触媒コンバータ２０で排気が浄化され、
エンジン回転数が高回転域にあるときは、排気の一部が
前側触媒コンバータ２０を通り残りの大半が前側触媒コ
ンバータ２０を通らずに排出される関係から排気抵抗が
増えるのを抑えることができる。

【００３１】また、本実施例では、マフラー３内の低回
転域用排気通路１９のみに排気を流すときと、低回転域
用排気通路１９と高回転域用排気通路１８との両方に排
気を流すときの切り替えを、エンジン２の排気時期を制
御するための排気弁装置６を利用して行う構造としたた
め、排気通路切り替え用の専用の切り替え弁を設ける必
要がない。すなわち、排気弁１２に排気時期を制御する
機能と、排気通路を切り替える機能とを合わせもたせる
ことができるから、部品点数が増えるのを抑えることが
できる。

【００３２】本実施例ではサイレンサー１７内にも後側
触媒コンバータ２１を備えているため、エンジン回転数
が高回転域にあるときにも排気はその全量が浄化された
状態でマフラー３から排出されるようになる。また、後
側触媒コンバータ２１は高回転域用排気通路１８の後端
に設けられており、この後側触媒コンバータ２１によっ
てチャンバー部１６内で排気が乱されることはなく、こ
れによる抵抗を生じることはないから、チャンバー部１
６の作用が妨げられることがない。

【００３３】また、マフラー３内を低回転域用と高回転
域用の二つの通路に分けることによって、エンジン特性
に適合したマフラーを製造しやすくなる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る２サイ
クルエンジンの排気浄化装置は、シリンダブロックの排
気口に連通する排気通路を、シリンダヘッド側に位置す
る高回転域用通路と、この高回転域用通路よりシリンダ
ヘッドとは反対側に隔壁を介して位置する低回転域用通
路とに分けて形成し、前記高回転域用通路の上流側端部
に、エンジン回転数が予め定めた回転数以上にあるとき
に高回転域用通路を開いて開度増大とともに排気時期を
早め、エンジン回転数が前記設定回転数より低いときに
高回転域用通路を閉じて排気時期を最も遅くする排気弁
を設け、前記高回転域用通路に連通する高回転域用排気
通路と、前記低回転域用通路に連通する低回転域用排気
通路とを内部に並設したチャンバーをシリンダブロック
に接続し、このチャンバーの下流端に前記両排気通路が
合流する合流部を接続し、この合流部に後側触媒コンバ
ータを介装するとともに、前記低回転域用排気通路のエ
ンジン寄りの部位に前側触媒コンバータを介装したた
め、この排気浄化装置によれば、エンジンの始動時やエ
ンジンの回転域が低回転域にあるときには、排気はチャ
ンバーの低回転域用排気通路を流れる。この低回転域用
排気通路のエンジン寄りの部位に前側触媒コンバータを
介装しているから、始動後、速やかに前側触媒コンバー
タを浄化温度まで加熱することができる。一方、エンジ
ンの回転域が高回転域にあるときには、排気の大部分
は、チャンバーの高回転域用排気通路を流れて下流側の
合流部に設けた後側触媒コンバータに流入する。このと
き、排気の温度はエンジン回転数の上昇に伴って高温に
なるとともに、高回転域用排気通路には排気の初期の吹
き出しが流入して特に温度が高くなるから、後側触媒コ
ンバータがシリンダブロックから大きく離間してチャン
バーの後端に位置しているにもかかわらず、高い浄化性
能を得ることができる。

【００３５】また、チャンバーは出力を増大するように
設定されているが、後側触媒コンバータは、高回転域用
排気通路の後端に設けられており、この後側触媒コンバ
ータによってチャンバー内で排気が乱されることはな
く、これによる抵抗を生じることはないから、チャンバ
ーの作用が妨げられることがない。したがって、本発明
によれば、低回転域から高回転域にわたって浄化性能を
向上させることと、エンジン出力を増大させることとを
両立させることができる。

【００３６】さらに本発明によれば、低回転域用通路の
みに排気が流れる低回転時の排気形態と、低回転域用通
路と高回転域用通路の両方に排気が流れる高回転時の排
気形態とを排気時期制御用の排気弁によって切換えるこ
とができる。言い換えれば、排気時期をエンジン回転数
に対応させて早くする構成の排気弁を巧みに利用して、
低回転時に前側触媒コンバータに排気が流れるととも
に、高回転時には排気抵抗が小さくなるようにすること
ができる。このため、低回転時の排気形態と、高回転時
の排気形態とを切り換えるために特別な弁が不要にな
り、部品数の低減を図ることができるから、簡単な構造
でも高い浄化性能を有する排気浄化装置を実現すること
ができる。しかも、排気弁はシリンダブロック内に設け
られており、高回転域用排気通路と低回転域用排気通路
はチャンバー内に形成されているから、全体をコンパク
トにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る本発明に係る２サイクルエンジン
の排気浄化装置を備えた自動二輪車の側面図である。

【図２】本発明に係る排気浄化装置に使用する２サイク
ルエンジンのシリンダ部分を示す断面図である。

【図３】本発明に係る２サイクルエンジンの排気浄化装
置に使用するマフラーの側面図である。

【図４】図３におけるエンジン排気口のＡ矢視図であ
る。

【図５】触媒コンバータの他の例を示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 自動二輪車 ２ ２サイクルエンジン ３ マフラー ６ 排気弁装置 １２ 排気弁 １３ 高回転域用通路 １５ 低回転域用通路 １８ 高回転域用排気通路 １９ 低回転域用排気通路 ２０ 前側触媒コンバータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックの排気口に連通する排
   気通路を、シリンダヘッド側に位置する高回転域用通路
   と、この高回転域用通路よりシリンダヘッドとは反対側
   に隔壁を介して位置する低回転域用通路とに分けて形成
   し、前記高回転域用通路の上流側端部に、エンジン回転
   数が予め定めた回転数以上にあるときに高回転域用通路
   を開いて開度増大とともに排気時期を早め、エンジン回
   転数が前記設定回転数より低いときに高回転域用通路を
   閉じて排気時期を最も遅くする排気弁を設け、前記高回
   転域用通路に連通する高回転域用排気通路と、前記低回
   転域用通路に連通する低回転域用排気通路とを内部に並
   設したチャンバーをシリンダブロックに接続し、このチ
   ャンバーの下流端に前記両排気通路が合流する合流部を
   接続し、この合流部に後側触媒コンバータを介装すると
   ともに、前記低回転域用排気通路のエンジン寄りの部位
   に前側触媒コンバータを介装したことを特徴とする２サ
   イクルエンジンの排気浄化装置。