JPH065014B2 - 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２サイクルエンジンの排気制御装置に関する。

（従来技術及びその課題） 従来の排気制御装置は、例えば主排気ポートの側方に副
排気ポートを備え、高速回転時に副排気ポートを主排気
ポートに対して開くことにより、高速回転時のオーバー
ラン特性を向上させている。またエンジン停止時から高
速回転にいたるまでの間は副排気ポートを完全に閉じる
ようになっている。

（目的） 本発明の目的は、エンジン停止時及び極低速回転時にも
副排気ポートを開くように構成することにより、エンジ
ン停止時及び極低速回転時の圧縮比を小さくしてデコン
プ装置として作用させ、それによりエンジン始動性能を
向上させると共に、トルク変動による極低速回転時の回
転の不安定性を改善することである。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、シリンダー内に開
口する主排気ポートの側方に副排気ポートを形成し、副
排気ポートの主排気ポート側の出口端部に開閉バルブを
設け、エンジン停止時及び極低速回転時に副排気ポート
を主排気ポートに対して開き、中速回転時に副排気ポー
トを主排気ポートに対して閉じ、高速回転時には副排気
ポートを主排気ポートに対して開くように構成し、上記
副排気ポートの上端縁を、主排気ポートの上端縁よりも
頂壁側に位置させることにより、副排気ポートを主排気
ポートよりも排気タイミングが早い位置でシリンダーに
開口するようにしている。

（実施例） 第４図は本発明を適用した２サイクルエンジンのシリン
ダー内周面の展開図を示しており、この第４図におい
て、シリンダー１内に開口する主排気ポート２の左右両
側に副排気ポート３が形成され、副排気ポート３はそれ
ぞれシリンダー１内に開口している。副排気ポート３の
開口部の上端縁（上死点側の端縁）は主排気ポート２の
開口部の上端縁よりも上方に形成されており、それによ
り副排気ポート３の排気タイミングの方が主排気ポート
２の排気タイミングよりも早くなるように構成されてい
る。

第４図のＩ−Ｉ断面を示す第１図において、主排気ポー
ト２はシリンダー１から前方に延び、例えば排気管（図
示せず）に接続されている。副排気ポート３は前方に延
びると共に前端部が主排気ポート２の途中部分に臨んで
いる。副排気ポート３の主排気ポート２側の出口部分に
は円柱状の開閉バルブ６が回転自在に設けられ、開閉バ
ルブ６には開閉バルブ６の軸心方向と直角な通路７が形
成されている。

開閉バルブ６は同一軸心にそれぞれ駆動ピニオン８を一
体的に備え、各駆動ピニオン８は、両開閉バルブ６の中
心を結ぶ線と平行な駆動ラック１０に係合し、駆動ラッ
ク１０のラック長さ方向の移動により両開閉バルブ６が
同一回転方向に同時に回転し、それにより副排気ポート
３を主排気ポート２に対して開閉するようになってい
る。

駆動ラック１０はシリンダーブロック４の孔内にラック
長さ方向移動自在に支持されると共に、シリンダーブロ
ック４の外方に突出し、突出先端部にラックスリーブ１
２を備えている。ラックスリーブ１２にはピン１３が係
合し、ピン１３は左右に揺動するアーム１５を介してラ
ック駆動軸１６に固着されている。ラック駆動軸１６は
後方に延びると共にシリンダーブロック４に回転自在に
支持され、その後端部には揺動アーム１８を介してピン
２０が固着され、ピン２０はガバナ機構２１のガバナス
リーブ２２に係合している。

ガバナ機構２１の第１図のＶ−Ｖ断面を示す第５図にお
いて、ガバナ機構２１は例えばボールウェイト２４を利
用した機械式ガバナであり、ガバナ軸２５に固着した凹
面体２６と、ガバナ軸２５に軸方向移動自在に嵌合する
と共に凹面体２６側にばね２７により付勢されたガバナ
スリーブ２２を備え、ガバナスリーブ２２には上記凹面
体２６に対向する皿状のカム面体２８を一体に備え、カ
ム面体２８と凹面体２６の間に複数個のボールウェイト
２４を挟持している。カム面体２８には軸心側の第１カ
ム面３０と半径方向外方側の第２カム面３１が形成され
ている。

第５図のガバナ機構２１の状態は第１図の状態に対応
し、第６図のガバナ機構２１の状態は第２図の状態に対
応し、第７図のガバナ機構２１の状態は第３図の状態に
対応している。具体的には開閉バルブ６とガバナ機構２
１とは次のような関係で連動連結されている。

エンジン回転数が０から２０００rpmの手前位までの間
では第５図のようにボールウェイト２４は軸中心側に位
置しており、第１図のように副排気ポート３が主排気ポ
ート２に対してわずかに開いた状態を保つ。

エンジン回転が２０００rpm付近になると第５図のボー
ルウェイト２４は第１カム面３０を矢印Ｂ方向に押しな
がら外方へ移動して第６図のように第１カム面３０の外
周端部まで至り、それによりラック１０を第１図の状態
から矢印Ａ方向に移動して開閉バルブ６を矢印Ｓ方向に
回動させ、第２図のように副排気ポート３を閉じる。

２０００rpmを越した程度から５５００rpmの手前位の間
では第２図及び第６図の状態を保持する。

そして５５００rpm付近では第６図のボールウェイト２
４は第２カム面３１の矢印Ｂ方向に押しながら外方に移
動し、それによりラック１０を第２図の状態から矢印Ａ
方向に移動して開閉バルブ６を矢印Ｓ方向に回動させ、
第３図のように副排気ポート３を全開する。

５５００rpm以上ではガバナ機構２１は第７図の状態に
保持され、開閉バルブ６は第３図の全開状態に保持され
る。

即ちガバナ機構２１の作動によるラック１０の移動によ
り、開閉バルブ６はエンジン停止時及び極低速回転時に
は第１図のように副排気ポート３を主排気ポート２に対
して部分的に開き、中速回転時には第２図のように副排
気ポート３を完全に閉じ、高速回転時には第３図のよう
に副排気ポート３を主排気ポート２に対して全開するよ
うに構成されている。

（作用） エンジン停止時には、ガバナ機構２１は第５図の状態で
あり、従って第１図のように副排気ポート３は部分的に
主排気ポート２に対して開いており、排気タイミングが
早くなり、圧縮比が低くなる。

ゆえに始動時の操作力、例えば自動２輪車等におけるキ
ック力等が小さくて済み、始動が容易になる。

エンジンが極低速回転時（例えば１６００rpm位）にお
いてもガバナ機構２１は第５図の状態であり、従って第
１図のように副排気ポート３は部分的に主排気ポート２
に対して開いており、排気タイミングが早くなり、圧縮
比は低い。

ゆえに極低速回転時におけるトルク変動によるエンジン
回転も不安定性が改善され、トルク変動が滑かになって
安定したエンジン回転を得ることができる。

エンジンが中速回転時（概ね２０００〜５５００rpm未
満）では、ガバナ機構２１は第６図の状態であり、従っ
て第２図のように副排気ポート３が全閉となって圧縮比
が高くなり、エンジン出力が向上する。

エンジンが高速回転時（概ね５５００rpm以上）では、
ガバナ機構２１は第７図の状態であり、従って第３図の
ように副排気ポート３は主排気ポート２に対して全開と
なり、圧縮比が低くなると共に排気断面積も増加する。

ゆえに高速回転における出力が向上し、オーバーラン特
性も改善される。

（別の実施例） （１）第８〜第１０図に示す実施例は、排気レゾネータ
室３２を備え、副排気ポート３の開閉バルブ６を利用し
てレゾネータ室３２を主排気ポート２に開閉自在とした
例である。

即ちエンジン停止時及び極低速回転時には第８図のよう
にレゾネータ室３２を主排気ポート２に対して閉じ、中
速回転時には第９図のようにレゾネータ室３２を主排気
ポート２に対して開き、高速回転時には第１０図に示す
ようにレゾネータ室３２を主排気ポート２に対して閉じ
るように構成している。

第９図の中速回転時にレゾネータ室３２を開くので、レ
ゾネータ室３２の共鳴作用により中速回転時の出力が向
上する。

（２）第１１、第１２図は副排気ポート３の変形例を示
しており、副排気ポート３の上端縁に上方に延びるスリ
ット３ａを形成している。スリット３ａは第１２図のよ
うに断面形状が概ね３角形に形成されている。

スリット３ａを設けることにより、極低速回転時におい
てさらに圧縮比を低くすることができる一方、高速回転
時において性能曲線の高速化に対する影響が少なくて済
む。

例えば第１１図のスリット３ａを設けない場合に第１３
図のグラフＸ１のような特性が得られるとすると、圧縮
比をもっと小さくするために副排気ポート３全体を第１
１図の仮想線のように高く位置させた場合には、第１３
図のグラフＸ３のように副排気ポート全開時（範囲Ｌ）
の性能が高速側に移動し過ぎてしまい、全体としての出
力特性のバランスが壊れてしまう。これに対して第１１
図のようにスリット３ａを設けることにより、極低速回
転時の圧縮比を充分に小さくできる一方、第１３図のグ
ラフＸ２ように出力特性の全体としてのバランスを良好
に保つことができる。

（３）図示の実施例では副排気ポート３を左右１対備え
ているが、左右いずれか一方にだけ副排気ポート３を設
けてもよい。

（４）図示の実施例では機械式のガバナを利用して開閉
バルブを切り替えているが、電気的に切り替えるように
することもできる。例えば回転数検出装置及び該検出装
置に接続する開閉バルブ制御装置を備え、エンジン回転
が２０００rpmになったら開閉バルブ６を第１図状態か
ら第２図の状態に切り替え、５５００rpmになったら第
２図の状態から第３図の状態に切り替えるように構成す
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると： （１）シリンダー１内に開口する主排気ポート２の側方
に副排気ポート３を形成し、副排気ポート３を主排気ポ
ートよりも排気タイミングが早い位置でシリンダー１に
開口し、副排気ポート３の主排気ポート側の出口端部に
開閉バルブ６を設け、エンジン停止時及び極低速回転時
に副排気ポート３を主排気ポート２に対して開くように
しているので、エンジン停止時及び極低速回転時の圧縮
比を低くすることができる。

それによりエンジン始動時では、始動操作力、例えば自
動２輪車等の始動キック力が小さくて済み、始動が容易
になり、またアイドリング時等の極低速回転時には、圧
縮比が低くなることによりトルク変動によるエンジン回
転の不安定性が改善され、トルク変動が滑かになって安
定したエンジン回転を得ることができる。

（２）中速回転時には副排気ポート３が閉じ、圧縮比が
高くなるので、中速回転域における出力が向上し、また
ピックアップ（急加速性能）も向上する。

（３）高速回転時には副排気ポート３が開き、圧縮比が
低くなると共に排気断面積が増加するので、高速回転域
での出力は向上し、オーバーラン特性も改善される。

本発明の重要な特徴及び利点をまとめてみると、以下の
通りである。

(a)主排気ポート２の側方に形成された副排気ポート３
を、主排気ポート２に対して開閉することにおいて、高
速回転域と、中速回転域と、極低速回転域あるいは回転
停止域の３つの段階に分けて開閉制御するように構成し
ていると共に、 (b)極低速回転域あるいは回転停止域では主排気ポート
２に対して閉じるようにし、 (c)かつ、副排気ポート３の上端縁を主排気ポート２の
上端縁よりも頂壁側にくるように形成して、副排気ポー
ト３を主排気ポート２よりも排気タイミングが早い位置
でシリンダーに開口するようにしている。

すなわち、上記のように極低回転域或は回転停止域にお
いて、高いタイミング位置で副排気ポート３を開くよう
にすることにより、排気断面積を拡張すると同時に圧縮
比を低くすることができる。いわゆるデコンプ作用を行
うことができるので、自動２輪車等のキック始動が楽に
なると共に、アイドリング時におけるトルク変動が少な
くなり、安定したエジン回転が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した２サイクルエンジンのエンジ
ン停止時あるいは極低速回転時の状態を示す平面断面
図、第２、第３図はそれぞれ中速回転時、高速回転時の
状態を示す第１図と同じ部分の水平断面図、第４図は第
１図のIV矢視展開図、第５図はエンジン停止時或は極低
速回転時の状態を示す第１図のＶ−Ｖ断面図、第６、第
７図はそれぞれ中速回転時、高速回転時の状態を示す第
１図のＶ−Ｖ断面図、第８図は別の実施例のエンジン停
止時あるいは極低速回転時の状態を示す水平断面図、第
９、第１０図はそれぞれ中速回転時、高速回転時の状態
を示す第８図と同じ部分の水平断面図、第１１図は副排
気ポートの変形例を示しており、第１図のIV矢視図に相
当する展開図、第１２図は第１１図のXII−XII断面図、
第１３図は第１１図の副排気ポートを採用した場合の出
力特性図である。１…シリンダー、２…主排気ポート、
３…副排気ポート、６…開閉バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダー内に開口する主排気ポートの側
   方に副排気ポートを形成し、副排気ポートの主排気ポー
   ト側の出口端部に開閉バルブを設け、エンジン停止時及
   び極低速回転時に副排気ポートを主排気ポートに対して
   開き、中速回転時に副排気ポートを主排気ポートに対し
   て閉じ、高速回転時には副排気ポートを主排気ポートに
   対して開くように構成し、上記副排気ポートの上端縁
   を、主排気ポートの上端縁よりも頂壁側に位置させるこ
   とにより、副排気ポートを主排気ポートよりも排気タイ
   ミングが早い位置でシリンダーに開口するようにしてい
   ることを特徴とする排気制御装置。