JPS63208613A - エンジンの排気制御装置 - 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、排気系に触媒コンバータを有するエンジンに
適用され、排気系の動的効果を利用して出力増大を可能
にするエンジンの排気制御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、２サイクルエンジン等では、排気
弁の開閉により排気が間欠的に排気管に導かれ、排気管
内に排気の慣性効果および脈動効果が発生することが知
られている。これらの効果（動的効果という）を利用し
てエンジンの体積効率を高めエンジン出力の増大を図る
ことも従来より広く行われている。゛ここにこの動的効
果によるエンジン出力の増加は、排気系内を排気に伴う
正負の圧力波が減衰することなく良好に伝播するほど顕
著になる。しかし排気系に排気浄化などの目的で触媒コ
ンバータを設けた場合には、この触媒コンバータが圧力
波を大きく減衰させることになり、前記の動的効果の有
効利用が制限されるという問題が生じる。

またこの動的効果はエンジン回転速度により変化する。

従って成る回転速度でこの動的効果を最大にして体積効
率を高めると、他の回転速度では動的効果が逆に作用し
て体積効率が著しく低下する。一般の車輌用エンジンで
は高回転域でこの動的効果が最適になるように排気系の
諸元（排気管長、排気管径など）を設定するので、この
場合には、低中速域でトルクの著しい減少（トルク谷）
が発生するという問題があった。

（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、排
気系に触媒コンバータを設けたにもかかわらず排気系の
動的効果を有効に利用してエンジン出力の増大を図ると
共に、成る回転速度領域でトルクの著しい減少が発生す
ることもないエンジンの排気制御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、排気系に触媒コンバータを
備えるエンジンにおいて、前記触媒コンバータ内の上流
側には前記エンジンに接続された第１の排気管に連通ず
る膨張室を形成する一方、前記第１の排気管の前記膨張
室への開口端付近には前記第１の排気管の排気流路面積
を変える排気制御弁を設けたことを特徴とするエンジン
の排気制御装置により達成される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の全体図である。この図にお
いて符号ｌＯは４サイクルエンジンであり、吸気弁１２
および排気弁１４は図示しない動弁機構により所定のタ
イミングで開閉される。

１６はシリンダ、１８はピストン、２０は点火栓である
。吸気系はエアクリーナ２２、エアフローメータ２４．
スロットル弁２６、および燃料噴射弁２８を備える。エ
ンジン１０のクラン−り軸（図示せず）の回転速度とス
ロットル弁２６の開度とにより決まる吸気流量がエアク
リーナ２２から吸気系内に吸入され、その吸気流量はエ
アフローメータ２４で計量される。この吸気流量に対応
しかつエンジン１０の運転条件（例えばエンジン温度な
ど）に対応した最適な燃料供給量がコンピュータ（図示
せず）で演算され、この演算された燃料量が燃料噴−射
弁２８から吸気管３０内に噴射される。

排気系は排気弁１４に接続された第１の排気管３２と、
この排気管３２の下流端に接続された触媒コンバータ３
４と、この触媒コンバータ３４のさらに下流側に接続さ
れた第２の排気管３６とを備える。触媒コンバータ３４
は１つの触媒３４ａを有するシングルベット式モノリス
型のものであり、この触媒３４ａは触媒コンバータ３４
のケース３４ｂ内の下流側に配設され、ケース３４ｂ内
の上流側には第１の排気管３２に連通ずる膨張室３４ｃ
が形成されている。

３８は蝶型排気制御弁であり、前記第１の排気管３２の
下流端付近に配設されている。この排気制御弁３８は吸
気負圧を動力源として開閉される。すなわち制御弁３８
の弁軸４０にはレバー４２が固定され、このレバー４２
はダイヤフラム４４により回動される。ダイヤフラム４
４の負圧室４６には制御弁３８を開く方向へ付勢する復
帰ばね４８が内蔵されている。この負圧室４６には前記
吸気管３０の負圧が一方向弁５０、電磁弁５２を介して
導かれる。すなわちこの電磁弁５２はエンジンｌＯの低
中速領域で非励磁とされ、この状態では電磁弁５２は吸
気負圧を負圧室４６に導く。またエンジン１０の高速領
域では励磁され、この状態では電磁弁５２の弁体が移動
して大気をフィルタ５４を介して負圧室４６に導く、こ
の結果電磁弁５２の非励磁の時（低中速領域）には制御
弁３８は閉じ、励磁の時（高速領域）には開く、　　・ 次に本実施例の動作を説明する。

エンジンｌＯの排気弁１４の開弁による正の圧力波は音
速で第１の排気管３２内を伝播し、その開口端に接続さ
れた膨張室３４ｃにおいて急激に膨張し、この膨張によ
り発生する負の圧力波が排気管３２を音速で逆方向に伝
播してエンジン１０の排気弁１４に引き返す。この排気
管３２の下流側開口端付近に位置する排気制御弁３８を
閉じておけば、排気弁１４の開弁による正の圧力波はこ
の排気制御弁３８で反射され正の圧力波として音速で排
気弁１４に引き返す。従って例えば単気筒のエンジン１
０であれば排気流路面積を１／２とするように排気制御
弁３８を制御すれば、排気管３２の開口端により発生し
て引き返す負の圧力波と、排気制御弁３８により反射さ
れる正の圧力波との和は原理的には零となる。この時に
は脈動効果が打ち消される。

従ってエンジン１０の排気系を高速で最大出力が得られ
るように高速型に設定した場合には、高速域で電磁弁５
２を励磁して制御弁３８を開き動的効果を有効に利用し
、低中速域の体積効率が低下する領域（トルク谷が発生
する領域）では電磁弁５２を非励磁として制御弁３８を
閉じ脈動効果を打ち消す。このように第一の排気管３２
の下流側は触媒３４ｂの前に形成した膨張室３４ｃに開
口しているので、動的効果を十分に生かすことができる
。

特に触媒３４ｂは圧力波を減衰ないしは吸収する作用を
持つので、膨張室３４ｃは小さい容積であっても膨張室
３４ｃ内での反射波が第一の排気管３２内の動的効果に
悪影響を及ぼすことがなく、実質的に大きな容積の膨張
室と同等の機能を持つことになる。このため膨張室３４
ｃの小型化が可能となる。

なお排気は制御弁３８の全開時には排気は触媒３４ｂの
前面中央付近に強く集中して当ることになるが、制御弁
３８が閉じる時には排気はこの制御弁３８により拡散さ
れて膨張室に入り触媒３４ｂの全面に均等に当るように
なる。このため、触媒３４ｂの耐久性を向上させ寿命を
長くすることが可能になる。

第２図は本発明の他の実施例の全体図である。

この実施例は前記第１図の実施例における触媒コンバー
タ３４をベレット型の触媒コンバータ１３４に変えたも
のである。すなわちこのコンバータ１３４はベレット型
触媒１３４ａをパンチプレート間に保持してケース１３
４ｂ内に収容し、このケース１３４ｂ内の上流側に膨張
室１３４ｃを形成したものである。

本実施例では第１図と同一部分に同一符号を付したので
その説明は繰り返さない。

本発明は単気筒エンジンは勿論、多気筒エンジンにも適
用できる。例えば多気筒エンジンの各気筒の排気をマニ
フオールドで集合して触媒コンバータに導く場合には、
排気制御弁に反射された正圧波および排気管下流端にお
ける負圧波はマニフォールトで分割されて各気筒の排気
弁に到達する。また各気筒の排気管を独立に触媒コンバ
ータに導く場合には排気管に別々に排気制御弁に設けて
もよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように、触媒コンバータ内の上流側に膨
張室を設け、第１の排気管の下流端付近に排気制御弁を
配設したものであるから、触媒コンバータを設けたにも
かかわらず排気の動的効果を十分に生かしてエンジン出
力の増加が可能である。また触媒は排気圧力波を吸収し
て減衰させる作用を有するから、膨張室内の圧力波がこ
の触媒に吸収され、小さい膨張室であっても実質的に大
きい膨張室と同等の機能を持たせることができる。この
ため膨張室の小型化に適する。さらに、体積効率の低下
によりエンジン出力が減少しトルク谷が発生する速度領
域では排気制御弁を閉じることによりトルク谷の発生を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体図、第２図は他の実施
例の全体図である。 １０・・・エンジン、 ３２・・・第１の排気管、 ３４．１３４・・・触媒コンバータ、 ３４ｃ、　　１３４ｃｍ・膨張室、 ３８・・・排気制御弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気系に触媒コンバータを備えるエンジンにおい
   て、 前記触媒コンバータ内の上流側には前記エンジンに接続
   された第１の排気管に連通する膨張室を形成する一方、
   前記第１の排気管の前記膨張室への開口端付近には前記
   第１の排気管の排気流路面積を変える排気制御弁を設け
   たことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
2. （２）前記排気系は高速型に設定され、前記排気制御弁
   はエンジンの低・中速域で閉じ高速域で開くよう制御さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエン
   ジンの排気制御装置。