JPH063138B2 - 排気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高速回転時にメイン排気通路とサブ排気通路
とを併用して排気断面積を大きくとることにより出力向
上を図る一方、低回転時にはサブ排気通路を閉止して排
気面積が小さくすることにより出力ダウンを抑えるよう
にした排気制御装置に関する。

（従来技術及びその課題） 第７図に示すように排気制御装置として、シリンダー４
内に連通するメイン排気通路５の両側にサブ排気通路
６、６を備え、このサブ排気通路６、６にそれぞれに開
閉バルブ７、７を備えている。各開閉バルブ７には三日
月状の閉止壁部１３と、この閉止壁部１３を外周一側に
残して切り欠いた切欠き通路１２とが形成されている。
各開閉バルブ７はそれぞれピニオン１４を備え、このピ
ニオン１４をラック１０を介してガバナに連動連結して
いる。

こうして第７図の高速回転時には、両サブ排気通路６を
メイン排気通路５に対して開くことにより排気断面積を
増加させ、出力曲線上において出力ピークを高速側に移
し、高速回転域において高い出力が得られるようにして
いる。また開閉バルブ７の全開位置ではサブ排気通路６
を流れる排気がスムーズに流れるように、第７図に示す
ように閉止壁部１３がメイン排気通路５から遠い側の壁
の凹部１５に嵌り込むようにしてある。

一方低回転時には、第７図の全開状態からラック１０の
軸方向の移動によりピニオン１４を介して各開閉バルブ
７を同一方向（矢印Ｓ方向）に回転させ、第８図のよう
にサブ排気通路６を閉じ、排気断面積を元に戻す。それ
により低回転時の出力ダウンを抑えるようにしている。

その一方において、低速回転時には単に出力ダウンを抑
えるだけではなく、積極的に出力向上を図るため、メイ
ン排気通路５からの排気圧力波を共鳴室３２に作用さ
せ、共鳴させるようにしてある。

ところがラック１０は両開閉バルブ７の同一側に配置さ
れ、サブ排気通路６の全閉時には、左側の閉止壁部１３
はバルブ中心に対して前方側に位置するように構成して
いるので、共鳴室３２をメイン排気通路５の左右両側に
それぞれ開閉自在に接続しても、低速回転時には左側の
共鳴室３２はサブ排気通路６と連通してしまい、それに
より排気断面積がメイン排気通路５の場合のみによる場
合と比べて大きくなってしまい、低回転用としては好ま
しくなくなる。こうしたことから専ら右側の共鳴室３２
のみを設けるに止まっている。このように右側の共鳴室
３２のみのよって低速回転を行うと、共鳴効果は小さ
く、低速回転時の出力向上が効果的に得られない。

また全閉時に左側の閉止壁部１３がバルブ中心に対して
後方に位置するようにすると、全開時には第７図の左側
の閉止壁部１３はメイン排気通路５側に位置し、そのた
め左側の凹部１５だけが露出し、左側のサブ排気通路６
内の排気の流れが乱れる。

ここにおいて左右両側に効果的に共鳴室を接続できるよ
うな構造として、第９、第１０図に示すようにラック１
０が両開閉バルブ７間を通過するように傾斜状に配置
し、両開閉バルブ７を同時に逆回転方向に回転させるよ
うに構成したものもある。ところがラック１０を傾斜状
に備える構造では、ラック１０の挿入孔の加工を正確に
行なうことがむつかしく、また開閉バルブ７とラック１
０間の寸法を正確に出すのが困難となり、その結果製造
が面倒で量産上不利なものとなる。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本願発明は、シリンダー内に
連通するメイン排気通路の左右両側に、シリンダー内と
メイン排気通路途中部分とを連通する第１、第２サブ排
気通路を形成すると共に、１対の共鳴室を備え、各サブ
排気通路には、メイン排気通路側とは反対側からそれぞ
れ共鳴室を連通すると共に、丸軸状の第１、第２開閉バ
ルブを回転自在かつ互いに平行に配置し、第１、第２開
閉バルブには概ね三日月形の閉止壁部と、該閉止壁部を
外周一側に残した切欠き通路を形成すると共にそれぞれ
第１、第２ピニオンを設け、第１、第２開閉バルブの同
一側に、両開閉バルブを結ぶ線と平行なバルブ駆動ラッ
クを配置し、第１ピニオンと第２ピニオンの直径を異な
らせると共に、上記ラックに第１ピニオン及び第２ピニ
オンにそれぞれ噛合う第１、第２歯部を形成し、両開閉
バルブを同時に同一方向にかつ回転角度を異ならせて回
転可能とすることにより、高速回転時の各サブ排気通路
全開時には各閉止壁部はメイン排気通路から遠い側のサ
ブ排気通路内周壁面部分に、略左右対称姿勢で位置して
共鳴室の通路を閉じ、低速回転時のサブ排気通路全閉時
には各閉止壁部は各開閉バルブ中心に対してシリンダー
側に、略左右対称姿勢で位置して共鳴室の通路を開くよ
うにしている。

（実施例） 第４図は本発明を適用した自動２輪車用２サイクルエン
ジンを示しており、この第４図において、クランクケー
ス１の上部にはシリンダーブロック２が固着され、シリ
ンダーブロック２の上部にはシリンダーヘッド３が固着
され、シリンダーブロック２内のシリンダー４は上部が
前方にくるように傾斜している。シリンダーブロック２
にはシリンダー４内に連通するメイン排気通路５が形成
され、メイン排気通路５は前下方へと延び、排気管（図
示せず）に接続される。

第４図のＩ−Ｉ断面拡大図を示す第１図において、メイ
ン排気通路５の左右両側には第１、第２サブ排気通路６
ａ、６ｂが形成され、サブ排気通路６ａ、６ｂの断面積
はメイン排気通路５の断面積よりも小さい。第１、第２
サブ排気通路６ａ、６ｂの後端部はシリンダー４内に開
口し、前端部はそれぞれ第１、第２開閉バルブ７ａ、７
ｂを介してメイン排気通路５の途中部分に対して開閉自
在となっている。両開閉バルブ７ａ、７ｂは円柱状に形
成されており、シリンダー４の中心線と平行に配置され
ると共に回転自在にシリンダーブロック壁部分に支持さ
れ、それぞれ三日月形の閉止壁部１３と、この閉止壁部
１３を外周一側に残して切り欠いた切り欠き通路１２と
を備えている。第１図のようなエンジン停止時あるいは
低速回転時には、各閉止壁部１３は各バルブの中心に対
して後側の位置にきて、各サブ排気通路６ａ、６をメイ
ン排気通路５に対して閉じるように構成されている。

メイン排気通路５から遠い側のサブ排気通路壁面にはそ
れぞれ高速回路時に閉止壁部１３が入り込む凹部１５が
形成されている。エンジンの左右には１対の共鳴室３２
が設けられており、各共鳴室３２はそれぞれ通路３２ａ
を介して上記各凹部１５に連通している。

第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を示す第３図において、
第１開閉バルブ７ａは下方に延びる軸部１１ａを介して
第１ピニオン１４ａを同一軸心に一体に備え、第２開閉
バルブ７ｂは下方に延びる軸部１１ｂを介して第２ピニ
オン１４ｂを同一軸心に一体に備えている。第１ピニオ
ン１４ａは第２ピニオン１４ｂよりも直径が大きくかつ
歯数も多い。例えば第１ピニオン１４ａの歯数は２０で
モジュールは０．８であり、第２ピニオン１４ｂの歯数
は１１でモジュールは０．８である。

第３図のＩＩ−ＩＩ断面を示す第２図において、シリン
ダーブロック２内には両開閉バルブ７ａ、７ｂの同一側
（前側）に、両開閉バルブ７ａ、７ｂの中心線を結ぶ線
と平行なラック１０が、ラック長さ方向移動自在に配置
されている。ラック１０を支持する孔１６は左端部にス
トッパー兼プラグねじ２０が設けられ、右端部にストッ
パー兼軸受ブッシュ１８が設けられ、ラック１０の右端
部はブッシュ１８内に嵌合すると共にシリンダーブロッ
ク２から右方へと突出し、その先端部にラックスリーブ
２７が設けられている。ラック１０の左側部分の後面に
は第１歯部１７ａが形成されて第１ピニオン１４ａと噛
合い、右側部分の後面には第２歯部１７ｂが形成されて
第２ピニオン１４ｂと噛合っている。勿論第１ピニオン
１４ａが第２ピニオン１４ｂよりも直径が大きいため
に、第１歯部１７ａは第２歯部１７ｂよりも前方側に位
置するように形成されている。

即ちラック１０の長さ方向の移動、例えば矢印Ａ方向の
移動により、両開閉バルブ７ａ、７ｂは同時に同一回転
方向（矢印Ｏ方向）に回転し、しかも第２開閉バルブ７
ｂの回転角度が大きくなるように回転する。具体的に
は、ラック１０の所定量の矢印Ａ方向移動に対して第１
開閉バルブ７ａは第１図の全閉位置から１２４．８５度
矢印Ｏ方向に回転して第６図の左側凹部１５に入り込む
全開位置までくるのに対して、第２開閉バルブ７ｂは第
１図に示す全閉位置から２２７度矢印Ｏ方向に回転して
第６図の右側凹部１５に入り込む全開位置までくるよう
になっている。

ラック１０の駆動手段について説明すると、第４図に示
すようにガバナ軸２０に軸方向移動自在に嵌合するガバ
ナスリーブ２１にフランジ状の係合スリーブ２２を形成
し、係合スリーブ２２にラック駆動軸２３の一端の係合
ピン２４を係合しており、駆動軸２３は前後方向に延び
ると共に駆動ケース２５に回転自在に支持され、その前
端部には左右方向に揺動する揺動アーム２６が固定さ
れ、揺動アーム２６の先端駆動ピン２８がラックスリー
ブ２７に係合している。即ちエンジンが停止時あるいは
低速回転時にはラック１０を第１図の閉塞位置に維持
し、高速回転になるとガバナの作用によりラック１０は
第１図の位置から矢印Ａ方向に移動するようになってい
る。

（作用） エンジンが低速回転時には、第１図に示すようにラック
１０の左端部はストッパー兼プラグねじ２０に当接し、
両開閉バルブ７ａ、７ｂは各サブ排気通路６ａ、６ｂを
メイン排気通路５に対して閉じ、かつ各共鳴室３２をメ
イン排気通路５に対して開いている。従って排気断面積
をメイン排気通路５の断面積のみとすることにより低速
回転時の出力ダウンを抑えると共に、両共鳴室３２の共
鳴作用により出力が向上する。

エンジンを高速回転にした場合には、ガバナの作用によ
り第１図のラック１０は矢印Ａ方向に移動し、第１、第
２歯部１７ａ、７ｂ並びに第１、第２ピニオン１４ａ、
１４ｂを介して両開閉バルブ７ａ、７ｂを同一方向（矢
印Ｏ方向）に回動させる。第２ピオニン１４ｂの方が直
径が小さいので、第１ピニオン１４ａよりも第２ピニオ
ン１４ｂの方が速く回転し、第５図のような中間過程を
経て、第６図のように両開閉バルブ７ａ、７ｂがそれぞ
れ凹部１５内に嵌る全開状態になる。この時ラック１０
の右側の段部は軸受ブッシュ１８に当接し、停止する。
第６図の状態においては各閉止壁部１３はそれぞれ凹部
１５に嵌っているので、両共鳴室３２はメイン排気通路
５に対して閉ざされている。

即ち排気断面積は、メイン排気通路５の断面積に両サブ
排気通路６ａ、６ｂの断面積を加えたものになるので、
出力曲線上において高速回転側に出力ピークが移り、高
い出力が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると： （１）各開閉バルブ７ａ、７ｂの同一側に、両開閉バル
ブ７ａ、７ｂを結ぶ線と平行なバルブ駆動用ラック１０
を配置しているので、第９、第１０図のような傾斜状に
ラックを配置する構造に比べ、ラック挿入孔１６の加工
を正確に行なうことができ、また開閉バルブ７ａ、７ｂ
とラック１０間の寸法を簡単かつ正確に出すことがで
き、その結果製造が容易となり、量産し易い。

（２）第１、第２開閉バルブ７ａ、７ｂの各ピニオン１
４ａ、１４ｂの直径を異ならせ、ラック１０に第１ピニ
オン１４ａ及び第２ピニオン１４ｂにそれぞれ噛合う第
１、第２歯部１７ａ、１７ｂを形成し、両開閉バルブ７
ａ、７ｂを同時に同一方向にかつ回転角度を異ならせて
回転させるようにしているので、上記第１項のように製
造の容易化を達成しながらも、第１図に示すように両開
閉バルブ７ａ、７ｂの回動量を個々に簡単に調整するこ
とができる。

従って開閉バルブ７ａ、７ｂの閉止位置及び全開位置を
左右のサブ排気通路６ａ、６ｂの形状に合せて正確に設
定できる。

（３）サブ排気通路全開時には、各閉止壁部１３はメイ
ン排気通路５から遠い側のサブ排気通路内周壁面部分
（凹部１５）に位置し、サブ排気通路全閉時には各閉止
壁部１３は各開閉バルブ中心に対してシリンダー側に位
置するように構成しているので、第１図のように左右に
共鳴室３２を備えた場合でも、低速回転時には両共鳴室
３２を共にメイン排気通路５に対して開き、第６図のよ
うに高速回転時には両共鳴室３２を完全に閉じるように
することができ、共鳴室３２による低回転時の出力向上
を効果的に発揮できるようにすることができる。

（４）また各開閉バルブ７ａ、７ｂには低速回転時にサ
ブ排気通路６ａ、６ｂを閉止する概ね三日月形の閉止壁
部１３と、該閉止壁部１３を外周一側に残し高速回転時
にサブ排気通路６ａ、６ｂを解放する切欠き通路１２を
形成しているので、単に開閉バルブ内に通路孔を形成す
る場合に比べ、排気断面積を充分に確保でき、高速回転
時の出力向上に役立つ。

本願発明による重要な特徴及び利点を、再度説明する
と、以下の通りである。

（Ａ）左右のサブ排気通路６ａ，６ｂにそれぞれ共鳴室
３２，３２を配置しており、 （Ｂ）各サブ排気通路用の開閉バルブ７ａ，７ｂは、そ
の回動により、サブ排気通路６ａ，６ａの開閉と同時
に、共鳴室３２，３２の開閉も行うようになっており、 （Ｃ）バルブ駆動用のラック１０を、両ピニオン１４
ａ，１４ｂの同一側に配置すると共に、ピニオン１４
ａ，１４ｂの左右の径を相違させることにより、サブ排
気通路６ａ，６ｂの全閉時並びに全開時において、左右
の開閉バルブ７ａ，７ｂを対称姿勢（鏡面対称姿勢）と
なるように構成している。

すなわち、開閉バルブ７ａ，７ｂは、共鳴室３２とサブ
排気通路６ａ，６ｂの開閉を同時に行なえるという複数
の機能を有しており、かつ、開閉バルブ７ａ，７ｂの同
一側に、ラック１０を配置しながらも、各ピニオン１４
ａ，１４ｂの径を変更調整することにより、全閉時及び
全開時の左右の開閉バルブ７ａ，７ｂの姿勢を左右対称
となるようにしている。

これにより、各サブ排気通路６ａ，６ｂの形状及び各共
鳴室３２，３２との連通形状を左右対称形状として、そ
れらの加工及びラック用孔の加工が簡単にできるように
なる。

また、メイン排気通路５に対して左右対称に、サブ排気
通路６ａ，６ｂの制御及び共鳴室３２，３２の開閉制御
ができることにより、排気通路の断面積の制御の性能が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した２サイクルエンジンを排気通
路の中心線に沿って切断して上方から見た断面図（第４
図のＩ−Ｉ断面拡大図）、第２図はラック部分を切断し
て上方から見た断面図（第３図のＩＩ−ＩＩ断面図）、
第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、第４図は本発
明を適用した２サイクルエンジンの側面図、第５図は開
閉バルブの回転途中の状態を示す第１図と同じ部分の断
面図、第６図は全開状態を示す第１図と同じ部分の断面
図、第７図は全開状態を示す従来例の水平断面図、第８
図は閉止状態を示す第７図と同じ従来例の断面図、第９
図は全開状態を示す別の従来例の水平断面図、第１０図
は閉止状態を示す第９図と同じ従来例の断面図である。
４…シリンダー、５……メイン排気通路、６ａ、６ｂ…
第１、第２サブ排気通路、７ａ、７ｂ…第１、第２開閉
バルブ、１０…ラック、１４ａ、１４ｂ…第１、第２ピ
ニオン、１７ａ、１７ｂ…第１、第２歯部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダー内に連通するメイン排気通路の
   左右両側に、シリンダー内とメイン排気通路途中部分と
   を連通する第１、第２サブ排気通路を形成すると共に、
   １対の共鳴室を備え、各サブ排気通路には、メイン排気
   通路側とは反対側からそれぞれ共鳴室を連通すると共
   に、丸軸状の第１、第２開閉バルブを回転自在かつ互い
   に平行に配置し、第１、第２開閉バルブには概ね三日月
   形の閉止壁部と、該閉止壁部を外周一側に残した切欠き
   通路を形成すると共にそれぞれ第１、第２ピニオンを設
   け、第１、第２開閉バルブの同一側に、両開閉バルブを
   結ぶ線と平行なバルブ駆動ラックを配置し、第１ピニオ
   ンと第２ピニオンの直径を異ならせると共に、上記ラッ
   クに第１ピニオン及び第２ピニオンにそれぞれ噛合う第
   １、第２歯部を形成し、両開閉バルブを同時に同一方向
   にかつ回転角度を異ならせて回転可能とすることによ
   り、高速回転時の各サブ排気通路全開時には各閉止壁部
   はメイン排気通路から遠い側のサブ排気通路内周壁面部
   分に、略左右対称姿勢で位置して共鳴室の通路を閉じ、
   低速回転時のサブ排気通路全閉時には各閉止壁部は各開
   閉バルブ中心に対してシリンダ一側に、略左右対称姿勢
   で位置して共鳴室の通路を開くようにしたことを特徴と
   する排気制御装置。