JPH11132045A - ２サイクルエンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気制御バルブ４の不正常状態を未然に検出
し、その検出結果に基づきバルブ４や排気ポート２１の
清掃を行うことにより、常に正常状態で作動させること
ができる２サイクルエンジンの排気装置を提供する。 【解決手段】 排気通路２の排気ポート２１の開口タイ
ミングを調整する排気制御バルブ４と、このバルブ４を
駆動するアクチュエータ９０と、エンジンＥの始動前に
指令を受けてアクチュエータ９０を作動し、バルブ４を
所定量駆動する点検手段１１と、その作動時にバルブ４
が不作動であるとき、これを検出する検出手段１２と、
検知したときエンジンＥの回転速度を一定以下に抑制す
る回転抑制手段１３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動２輪車や小型
滑走艇等に搭載される２サイクルエンジンの排気装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２サイクルエンジンの排気通
路にスライド式の排気制御バルブを設け、エンジンの回
転数に応じて排気制御バルブを進退動作させ、このバル
ブで排気ポートの開口タイミングを制御することによ
り、高回転・高出力と低回転・高トルク型を実現するよ
うにしたものがある（例えば特開平４ー３３５３８９号
公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このエンジ
ンでは、排気制御バルブの先端部と排気ポートの間に煤
が溜り、この煤は圧縮されて固形化し易い。エンジン停
止中に煤が固形化すると、エンジン始動後における排気
制御バルブのスムーズな作動を妨げることがある。例え
ば、排気制御バルブが低速状態から高速状態にスムーズ
に作動しないことがある。

【０００４】本発明は、排気制御バルブの状態をエンジ
ン始動前に検出して排気制御バルブがスムーズに作動し
ない場合には、始動後のエンジン回転数の上昇を抑制す
ることにより、排気制御バルブが正常な作動状態から外
れてエンジンが運転されるのを防止することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、排気通路の排気ポートの開口タ
イミングを調整する排気制御バルブと、この排気制御バ
ルブを駆動するアクチュエータと、エンジンの始動前に
指令を受けてアクチュエータを作動させ、排気制御バル
ブを所定量駆動する点検手段と、この点検手段の作動時
に排気制御バルブの作動がスムーズでないとき、これを
検出する検出手段と、排気制御バルブがスムーズに作動
しないことが検知されたとき、エンジンの回転速度を一
定以下に抑制する回転抑制手段とを備える。

【０００６】請求項１の発明によれば、エンジンの始動
前に、点検手段からアクチュエータに作動指令を出力し
て、排気制御バルブを所定量駆動させる。そして、排気
制御バルブが点検手段からの指令通りにスムーズに作動
した場合は、このバルブが正常状態にあると検出手段が
判断し、回転抑制手段を作動させることなく、始動後の
エンジンを所定通りに運転させる。一方、排気ポートと
排気制御バルブの間に煤が溜ったりして、このバルブが
点検手段からの指令通りにスムーズに作動しない場合
は、回転抑制手段により、始動後のエンジンの回転速度
を一定以下に抑制する。したがって、排気制御バルブが
低回転時の位置のままでエンジンが回転する作動状態が
生じない。

【０００７】請求項２の発明は、点検手段による排気制
御バルブの点検時に、このバルブを全閉から全開を経て
全閉に戻る１サイクル分駆動させるようにしている。こ
の構成によれば、排気制御バルブのスムーズな作動状態
が検出される。

【０００８】請求項３の発明は、検出手段により排気制
御バルブのスムーズな作動や不作動を判断するとき、こ
のバルブの移動量が点検手段で設定された移動量よりも
少なく、かつ、バルブの移動速度が一定以下となったと
き、バルブがスムーズな作動でないと判別するようにし
ている。この構成によれば、検出手段による排気制御バ
ルブのスムーズな作動や不作動状態の判別がなされる。

【０００９】請求項４の発明は、回転抑制手段により点
火回路を制御してエンジンの回転速度を抑制するように
している。この構成では、排気制御バルブがスムーズな
作動でないとき、点火回路を介してエンジンの回転速度
が容易に抑制される。

【００１０】請求項５の発明は、排気制御バルブを、エ
ンジンのシリンダに設けたバルブ孔にスライド自在に嵌
合するスライドバルブとしている。スライドバルブの先
端側と排気ポートの間には若干の隙間があるので、本発
明をより効果的に適用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態を図
１ないし図６にしたがって説明する。図１は、自動２輪
車等に搭載する多気筒型２サイクルエンジンＥへの適用
例を示しており、このエンジンＥは、クランクケース
（ベース）５０の上部側に、横方向（一定方向）に単数
又は複数のシリンダ（機器）１が取付けられている。

【００１２】図２において、ピストン（図１）が摺動す
るシリンダ１の内面には、排気ポート２１を介して排気
通路２が連通している。この排気通路２の上部には、シ
リンダ１に設けたバルブ孔３１を介してバルブ室３が開
口している。バルブ室の背面はシリンダ１に取り付けた
カバー３２によって閉塞されている。また、バルブ室３
には、バルブ孔３１に嵌合されて排気ポート２１側に進
退移動し、この排気ポート２１の開口タイミングを調整
するスライドバルブからなる排気制御バルブ４が収納さ
れている。

【００１３】前記排気制御バルブ４は、バルブ孔３１に
沿って案内される単一スライドバルブ４からなる。バル
ブ室３における単一スライドバルブ等を除いた空間部と
カバー３２の内部とにより、共鳴室９が形成されてい
る。

【００１４】スライドバルブ４は、先端側に先鋭エッジ
部４１ａをもつ平板状の制御部４１と、この制御部４１
の背面の幅方向中央部に設けられて後方に延びる軸部４
２とを備えている。軸部４２の下面側には、制御部４１
との境界部位から後端近くにかけて、ラック４４を形成
している。前記平板状の制御部４１はバルブ孔３１の下
面に沿って案内され、前記ラック４４は、バルブ室３に
設けたピニオン７に常時噛み合う。

【００１５】また、スライドバルブ４の軸部４２の後端
側には、支持部材４５を介して左右一対のストッパ４
６，４６が突設されている。これらストッパ４６は、ス
ライドバルブ４が排気ポート２１側から後退するとき、
カバー３２の内面に突設した１対の第１受部材３３に当
接して、制御部４１の先端エッジ部４１ａをバルブ孔３
１の前端縁（排気通路２の内面）と面一になるように位
置規制する。これらストッパ４６と受部材３３の周りに
は、支持部材４５の後面とカバー３２の内面とに当接し
てスライドバルブ４を常時進出方向に付勢するばね体５
７を設けている。

【００１６】さらに、スライドバルブ４には、その制御
部４１の軸部４２から離れた左右両側に、左右一対の連
通路８が形成されている。これら連通路８は、スライド
バルブ４が排気ポート２１側に進出した図２に示す前進
位置状態および図３に示す中間位置にあるとき、開放さ
れて、排気通路２をバルブ室３に連通させ、また、スラ
イドバルブ４が排気ポート２１側から後退した図４に示
す後退位置にあるとき、閉止されて、排気通路２とバル
ブ室３の連通を遮断する。

【００１７】前記連通路８は、図２の制御部４１の先端
側の下面に開口し、バルブ孔３１の内面で開閉されて連
通路８の開放・遮断を行う入口８１と、この入口８１か
ら制御部４１の内部を通って上面に貫通する連通孔８２
と、その上端開口部から制御部４１の上面に沿って後端
部４１ｂまで延び、上方がバルブ孔３１の内面により閉
塞される上部開放の図５に示すように溝８３とを備えて
おり、この溝８３における、バルブ孔３１のバルブ室側
の端部に設けられた段部３６に対応する部分が、バルブ
室３に開口する出口８４となっている。つまり、前記バ
ルブ孔３１による溝８３の上部開口の閉塞が解除された
位置が前記出口８４となっている。

【００１８】前記バルブ室３におけるスライドバルブ４
等を除いた空間部とカバー３２との内部とにより、共鳴
室９が形成されており、前記スライドバルブ４が排気ポ
ート２１側に進出して、連通路８の入口８１が排気通路
２に開口したとき、この連通路８を通して、排気通路２
から排気の一部が共鳴室９に導入される。

【００１９】前記ピニオン７は、シリンダ１のバルブ室
３に横方向に挿通した駆動軸７１に支持され、この駆動
軸７１には、図１に示すように、駆動プーリからなる駆
動体７２を取付けている。この駆動体７２は、モータ等
のアクチュエータ９０にリール９１やワイヤ９２などの
伝達機構を介して機械的に連結している。このアクチュ
エータ９０は、エンジン点火回路２０のイグナイタから
の信号を受けたコントローラ１０のバルブ制御手段２２
により、エンジンの回転数に応じて駆動体７２を回転さ
せ、図２のピニオン７およびラック４４を介して、スラ
イドバルブ４を進退させることにより、排気ポート２１
の開口タイミングを調整する。

【００２０】前記アクチュエータ９０には、その回転数
を計測するエンコーダ９３が設けられている。また、前
記エンジンＥのクランクケース内には、そのクランク軸
の回転数を計測する計測センサ９４を設ける。

【００２１】そして、前記エンコーダ９３とセンサ９４
によりスライドバルブ４のスムーズな作動や不作動状態
を検出し、その検出結果に基づくコントローラ１０から
の出力により、スムーズな作動状態の場合はエンジンＥ
を所定速度で回転させ、スムーズな作動でない場合には
エンジンＥを一定以下の回転速度に抑制する。

【００２２】つまり、コントローラ１０に内蔵された点
検手段１１が、エンジンＥの始動前に作動指令を受けて
アクチュエータ９０を作動させ、スライドバルブ４を全
閉状態（図４）から全開状態（図２）を経て全閉状態へ
と戻る１サイクル分だけ移動させ、この点検手段１１の
作動時に、前記バルブ４の移動量が点検手段１１で設定
された移動量よりも少なく、かつ、移動速度が一定以下
のとき、検出手段１２が、バルブ４はスムーズな作動で
ないと判別する。スムーズな作動でないと判別されたと
き、回転抑制手段１３が点火回路２０を制御して、エン
ジンＥの回転速度を一定以下に抑制する。

【００２３】また、前記コントローラ１０の入力側に
は、前記エンコーダ９３とセンサ９４を接続し、出力側
には、アクチュエータ９０と、エンジンＥに備える点火
プラグの点火回数を制御する点火回路２０のイグナイタ
とを接続する。

【００２４】次に、上記構成の動作を図６を参照しなが
ら説明する。先ず、図１のエンジンＥの停止時には、排
気制御バルブ４が前進して排気タイミングを遅らせた低
回転型となっている。エンジンＥの始動前に、手動操作
でコントローラ１０に指令を与えると、コントローラ１
０の点検手段１１からアクチュエータ９０に作動指令が
出力され（図６のステップＳ１）、スライドバルブ４が
１サイクル分だけ駆動される。このとき、アクチュエー
タ９０の作動量（この場合、回転量）Ｑｅが検出される
（ステップＳ２）。そして、検出手段１２により、点検
手段１１による作動指令値Ｑａと、エンコーダ９３によ
る検出値Ｑｅ（アクチュエータ９０の回転量）との差が
０であるか否かを判断し（図６のステップＳ３）、イエ
スの場合はスムーズな作動と判断される。また、ノーの
場合には、次のステップにおいて、スライドバルブ４の
移動速度ｄＱｅ／ｄｔが予め設定する所定設定値εより
も大であるか否かを判断する（ステップＳ４）。

【００２５】このとき、ｄＱｅ／ｄｔ＞εの場合は、ス
ムーズな作動であると判断し、一方、ｄＱｅ／ｄｔ＜ε
の場合は、スライドバルブ４がスムーズな作動でないと
判断する（ステップＳ５）。そして、スムーズな作動で
ないと判断されたときには、回転抑制手段１３からの出
力により点火回路２０が制御され、点火プラグの点火回
数が減らされて、エンジンＥの回転速度が一定以下に抑
制される（ステップＳ６）。また、スムーズな作動でな
いと判断されたときには、インジケータを点灯し、運転
者に情報を伝える（ステップＳ７）。

【００２６】したがって、スライドバルブ４が低回転時
の前進位置のままでエンジンＥが回転するのを防止す
る。しかも、スムーズな作動でないと判断された場合で
も、エンジンＥは、停止させることなく、回転抑制手段
１３により一定以下の回転速度とされるので、通常のエ
ンジン出力は得られる。エンジンＥの排気ポート２１や
スライドバルブ４を清掃することにより、スライドバル
ブ４の作動をスムーズにすればよい。

【００２７】次に、スムーズな作動であると判断された
場合のスライドバルブ４の動作について説明する。先
ず、エンジンＥの回転数が小さい低速度の場合は、コン
トローラ１０のバルブ制御手段２２により、図２の駆動
軸７１の駆動によるピニオン７の回転により、スライド
バルブ４がバルブ孔３１に沿って、その先端エッジ部４
１ａが排気ポート２１の開口面（シリンダ内面１１）に
合致するように進出する。そして、スライドバルブ４に
より排気ポート２１の上部側が閉塞され、開口タイミン
グが遅くなって、低回転・高トルク型となる。このと
き、スライドバルブ４に設けた各連通路８の入口８１が
排気通路２に開口し、その排気の一部が共鳴室９に導入
されるから、排気通路が長くなったのと同様な効果が得
られるので、底回転時のトルクが一層大きくなる。ま
た、このとき、排気通路２内の排気の一部を共鳴室９に
導入して、導入排気を共鳴吸収させることにより、排気
が効果的に消音される。

【００２８】また、エンジンの回転数が上がると、ピニ
オン７とラック４４を介してスライドバルブ４がバルブ
孔３１に沿って後退し、図３に示す中間状態が作られ
る。この底回転から中回転までの間にも、連通路８の入
口８１が排気通路２に開口しているので、上記した場合
と同様に、共鳴室９での消音効果が得られる。

【００２９】エンジンの回転数がさらに上昇して高回転
となった場合、図４に示すように、スライドバルブ４
が、排気ポート２１からバルブ孔３１に沿って後退し、
このバルブ孔３１の前端縁（排気通路２の内面）に先端
エッジ部４１ａが合致する。そして、スライドバルブ４
により排気ポート２１の上部側が開放されて、開口タイ
ミングが早められる。このとき、連通路８の入口８１が
バルブ孔３１によって閉鎖されて、実質的に排気通路の
長さが短くなり、しかも、スライドバルブ４は、その先
端エッジ部４１ａが排気通路２の内面と面一になって、
排気ポート２１から排気通路２への排気の流れを阻害し
なくなる、高回転・高出力が容易に実現する。また、こ
の場合、連通路８による排気通路２と共鳴室９の連通が
遮断されるので、共鳴室９での排気の共鳴は起こらない
が、高回転・高出力時には、排気通路２の下流に設けら
れたマフラー（図示せず）により排気が効果的に消音さ
れる。

【００３０】第１実施形態では、排気制御バルブ４とし
て、単一のスライドバルブ４を使用したが、以下に、２
つのスライドバルブ片を用いる第２実施形態を示す。

【００３１】図７において、スライドバルブ４は、バル
ブ孔３１に沿って案内される相対移動可能な２つのスラ
イドバルブ片５，６からなり、第２スライドバルブ片６
が第１スライドバルブ片５の上面に接触している。ま
た、バルブ室３における両スライドバルブ片５，６等を
除いた空間とカバー３２の内部とにより、共鳴室９が形
成されている。

【００３２】第１スライドバルブ片５は、図２に示した
単一バルブ４と同様な形状であるが、制御部５１と軸部
５２の境界部位で上面側に、矩形状の突起からなる係合
部５３を突設している。

【００３３】第２スライドバルブ片６は、第１スライド
バルブ片５とほぼ同形状に形成されて、先端側に先鋭エ
ッジ部６１ａをもち、バルブ孔３１の上面に沿って案内
される平板状の制御部６１と、この制御部６１の背面の
幅方向中央部に設けられて後方に延びる軸部６２とを備
えている。第１および第２スライドバルブ片５，６の先
端側に設けるエッジ部５１ａ，６１ａは、排気ポート２
１側への進出時に排気ポート２１の開口面、つまり、シ
リンダ内面１１に合致し、また、後退時には排気通路２
の内面に合致するように、平面視で円弧形状に形成され
ている。

【００３４】そして、第２スライドバルブ片６の制御部
６１と軸部６２の境界部位で下面側には、第１スライド
バルブ片５が前進位置から中間位置まで後退した図８の
状態のとき、前記係合部５３に係合する矩形凹部からな
る被係合部６３を形成している。これら係合部５３と被
係合部６３の係合により、第１スライドバルブ片５に伴
って第２スライドバルブ片６が、図９の状態へと一体的
に後退する。

【００３５】また、図８の軸部６２の後端上部側には、
第２スライドバルブ片６が排気ポート２１側に進出した
とき、バルブ室３の上面に形成した係合溝３４に係合し
て、制御部６１の先端エッジ部６１ａが排気ポート２１
の開口面、つまりシリンダ内面１１に合致するように位
置規制する係合突起６４が設けられている。さらに、軸
部６２の後端には、ストッパ６５が突設されている。こ
のストッパ６５は、第２スライドバルブ片６の排気ポー
ト２１側からの後退時に、前記カバー３２の内面に突設
した第２受部材３５に当接して、制御部６１の先端エッ
ジ部６１ａが排気通路２の内面に合致するように位置規
制する。これらストッパ６５と受部材３５の周りには、
軸部６２の後端面とカバー３２の内面とに両端が当接し
て、第２スライドバルブ片６を常時進出方向に付勢する
ばね体６６を設けている。

【００３６】さらに、第１スライドバルブ片５には、そ
の制御部５１の軸部５２から離れた左右両側に、左右一
対の連通路８が形成されている。これら連通路８は、制
御部５１の先端側の下面に開口する入口８１と、制御部
５１の後部に開口する端部５１ｂまで延び、上方が第２
スライドバルブ片６の下面により閉塞される出口８４と
を備えている。各スライドバルブ片５，６が排気ポート
２１側に進出した前進位置状態および図８に示す中間位
置にあるとき、その入口８１がバルブ孔３１から外れる
ことにより開放されて、排気通路２を共鳴室９に連通さ
せ、また、各スライドバルブ片５，６が排気ポート２１
側から後退した図９に示す後退位置にあるとき、バルブ
孔３１により閉止されて、排気通路２と共鳴室９の連通
を遮断する。

【００３７】第１および第２実施形態において、共鳴室
９と連通路８とは形成されていなくてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エンジ
ンの始動前に排気制御バルブのスムーズでない作動状態
を検出したとき、エンジンの回転速度が一定以下に制御
されるので、排気制御バルブが低回転時の位置のままで
エンジンが回転する状態が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１，２実施形態を示す２サイクルエ
ンジンの側面図である。

【図２】本発明の第１実施形態を示す低回転・高トルク
型とする場合のシリンダの縦断面図である。

【図３】中間状態とする場合のシリンダの縦断面図であ
る。

【図４】高回転・高出力とする場合のシリンダの縦断面
図である。

【図５】単一スライドバルブの平面図である。

【図６】同ブロックによる制御態様を説明するフローチ
ャート図である。

【図７】本発明の第２実施形態を示す低回転・高トルク
型とする場合のシリンダの縦断面図である。

【図８】中間状態とする場合のシリンダの縦断面図であ
る。

【図９】高回転・高出力とする場合のシリンダの縦断面
図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…排気通路、２１…排気ポート、３１
…バルブ孔、４…排気制御バルブ（単一スライドバル
ブ）、５，６…スライドバルブ片、１０…コントロー
ラ、１１…点検手段、１２…検出手段、１３…回転抑制
手段、２０…点火回路（イグナイタ）、２２…バルブ制
御手段、９０…アクチュエータ、Ｅ…エンジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 37/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 37/00 ３０１Ｙ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２サイクルエンジンの排気通路に進退自
   在に設けられて、排気ポートの開口タイミングを調整す
   る排気制御バルブと、 前記排気制御バルブを駆動するアクチュエータと、 エンジンの始動前に指令を受けて前記アクチュエータを
   作動させ、排気制御バルブを所定量駆動する点検手段
   と、 前記点検手段の作動時に排気制御バルブが不作動である
   とき、これを検出する検出手段と、 前記排気制御バルブの不作動が検知されたときエンジン
   の回転速度を一定以下に抑制する回転抑制手段とを備え
   た２サイクルエンジンの排気装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記点検手段は、排
   気制御バルブを全閉から全開を経て全閉に戻る１サイク
   ル分駆動する２サイクルエンジンの排気装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記検出手
   段は、排気制御バルブの移動量が前記点検手段で設定さ
   れた移動量よりも少なく、かつ、排気制御バルブの移動
   速度が一定以下となったとき、排気制御バルブが不作動
   と判別する２サイクルエンジンの排気装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
   回転抑制手段は、点火回路を制御してエンジンの回転速
   度を抑制する２サイクルエンジンの排気装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記
   排気制御バルブは、エンジンのシリンダに設けたバルブ
   孔にスライド自在に嵌合されたスライドバルブからなる
   ２サイクルエンジンの排気装置。