JP2742222B2 - ２サイクルエンジンの排気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、排気通路に、排気タ
イミング並びに排気断面積を変更するための排気制御バ
ルブを設けてなる２サイクルエンジンの排気制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種、排気制御装置としては、特開平
３−１５６１２２号あるいは実公昭４７−３６０４７号
に開示された装置があり、いずれも高速回転域で排気制
御バルブを開くことにより、排気タイミングを早くする
と共に排気断面積を大きくし、これにより高出力化を図
り、一方、中、低速回転域では、排気制御バルブを閉じ
ることにより、排気タイミングを遅くすると共に排気断
面積を小さくし、これにより新気の吹き抜けを防止して
燃費の向上を図っている。

【０００３】前者の排気制御装置の構造は、図５に示す
ように、断面形状が半月状の排気制御バルブ３０を回動
軸芯回りに回動させて、排気ポート３１の上側部分を排
気制御バルブ３０の回動周面により閉じる構造である。

【０００４】後者の排気制御装置の構造は、図６に示す
ように、排気ポート３１から離れた排気マニホールド３
３（あるいはバルブ取付ケース）部分にバルブ軸３５を
設け、該バルブ軸３５に、排気通路３６内を排気ポート
側へと延びるアーム３７を回動自在に支持し、該アーム
３７の先端部に湾曲状のブレード（作用部）３８を設け
ることにより排気制御バルブ４０を構成しており、ブレ
ード３８で排気ポート３１の上側部分を覆うと共に、下
方へ回動することにより、排気制御バルブ４０を開くよ
うになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の図５の排気制御
バルブでは、次のような課題がある。 （１）排気ポート３１を覆う面として、バルブ３０の回
動周面（摺動面）を利用しているので、バルブ閉状態に
おいても、ピストン４１と排気制御バルブ３０の周面の
間には大きな隙間が生じており、新気の吹き抜けを効率
よく防ぐことはできない。

【０００６】（２）断面形状が半月状の回動式の排気制
御バルブ３０を備え、その回動摺動面を利用して排気ポ
ート３１を覆う構造であるので、バルブ自体の直径を大
きく取ることが困難であり、そのため、排気ポート３１
の閉塞面積が限定され、排気タイミングを極端に遅くす
ることはできにくい。

【０００７】（３）排気制御バルブ３０の回動摺動面
が、そのまま排気ポート３１を覆う面となるので、バル
ブ閉時に回動面に付着したカーボンや排出油が、バルブ
開時には嵌合部分に入り、そのため排気制御バルブ３０
のスムースな回動の妨げになる可能性がある。

【０００８】後者の図６の排気制御バルブでは、次のよ
うな課題がある。 （１）排気制御バルブ４０のバルブ軸３５を排気ポート
３１から離れた位置に配置し、アーム３７を介してブレ
ード３８を設け、該ブレード３８により、排気ポート３
１の上側部分を閉じるようにしているので、アーム３７
の熱膨張あるいはエンジンの振動などにより、ブレード
３８の閉位置がずれ、隙間が生じる可能性が大きい。

【０００９】（２）排気マニホールド３３に設けたバル
ブ軸３５にアーム３７を介してブレード３８を設けて、
排気制御バルブ４０を構成しているので、排気マニホー
ルド３３の取付誤差等を考慮してブレード３８を設けな
ければならず、バルブ４０の閉位置での精度を確保する
ように製造するのは非常に困難である。

【００１０】（３）また、図６の閉状態からアーム３７
を下降させて排気制御バルブ４０を開くので、バルブ開
時には、アーム３７が排気通路３６内を横切る状態とな
り、排気流が乱れる原因になると共に、ブレード３８が
排気通路３６の下端部に位置しているので、ブレード３
８上にカーボンや排油等が付着しやすい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、排気ポート近傍であって排気ポート上端縁より上方
位置に、制御バルブ軸を回動自在に設け、該バルブ軸の
下面に、排気制御バルブを直接固定し、該排気制御バル
ブの上面には、排気ポートの上側内周面に合致する形状
の当接面を形成し、排気制御バルブのシリンダ中心側部
分には、排気ポート上側部分を覆うと共にシリンダ内周
面形状に合致する円弧形面を形成し、上記当接面が排気
ポート内周面に当接すると共に円弧形面がシリンダ内周
面と揃う閉位置から、上側のバルブ軸芯を回動中心とし
てシリンダ中心側とは反対側へ開くようになっているこ
とを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装置であ
る。

【００１２】請求項２記載の発明は、シリンダ中心側と
は反対側のバルブ軸背部に、バルブ開時に排気制御バル
ブが排気通路から略完全に退くように該バルブを収納す
る凹部を形成していることを特徴とする請求項１記載の
２サイクルエンジンの排気制御装置である。

【００１３】

【作用】エンジン回転数が、設定回転数に至るまでの
低、中速回転域においては、排気制御バルブは閉状態を
保ち、これにより排気タイミングを遅らせると共に排気
断面積を減少させ、ガスの吹き抜けを防止する。

【００１４】エンジン回転数が設定回転数に達すると、
駆動アクチュエータ等により、排気制御バルブは上側の
バルブ軸芯回りに回動し、背部の収納凹部の開位置まで
至る。これにより、高速回転に適するように排気タイミ
ングが早められると共に排気断面積が広がり、高速回転
時の出力が向上する。

【００１５】

【実施例】図１〜図３は本願発明を適用した２気筒２サ
イクルエンジンの排気制御装置を示しており、縦断面図
を示す図１において、シリンダ１の内側にシリンダライ
ナー２が備えられ、シリンダ１の排気出口側に排気マニ
ホールド３が固定され、シリンダライナー２に設けられ
た排気ポート４は、ピストン７の昇降運動によりその周
壁でもって開閉される。排気ポート４は、シリンダ１内
及び排気マニホールド３内の排気通路５を介して排気マ
フラ等に連通している。３９は冷却水ジャケットであ
り、排気ポート４の周囲に形成されている。

【００１６】排気ポート近傍であって排気ポート上端縁
Ａ１より上方位置、すなわちシリンダヘッド側のシリン
ダ壁部分内に、水平姿勢の制御バルブ軸６が回動自在に
支持されている。バルブ軸６の下面には、排気通路５内
に位置する排気制御バルブ８が直接固定され、該排気制
御バルブ８は、バルブ軸６の回動により、実線で示す閉
位置と仮想線で示す開位置との間でバルブ軸芯Ｏ１回り
に回動する。

【００１７】排気制御バルブ８の構造を詳しく説明す
る。バルブ軸６の下部には、水平なバルブ取付座６ａが
形成されており、一方、排気制御バルブ８の上端には平
面状の取付面８ａが形成され、排気制御バルブ８の下部
にはボルト挿入用の切欠き１２が形成されている。排気
制御バルブ８の上側取付面８ａをバルブ取付座６ａに当
接し、バルブ８の切欠き１２からボルト挿通孔１３に挿
通したボルト１０を、バルブ軸６のめねじ孔１４に螺合
することにより、バルブ８をバルブ軸６の直下に直接に
固着している。

【００１８】バルブ軸６の背部、すなわち、シリンダ中
心側とは反対側には、バルブ開時に排気制御バルブ８の
全体が収納される収納用凹部１７が形成されており、バ
ルブ開時には、排気制御バルブ８が背部上方へと回動し
て凹部１７内に収納され、排気通路５内に突出しないよ
うになっている。

【００１９】排気制御バルブ８のシリンダ中心側部分の
形状を説明する。排気制御バルブ８のシリンダ中心線側
の上端面には、図１のように水平方向に一定の幅ｄを有
すると共に、排気ポート４の上側内周面に合致する形状
の当接面８ｂが形成されており、バルブ閉時に排気ポー
ト内周面にぴったりと嵌まり合うようになっている。

【００２０】排気制御バルブ８のシリンダ中心側の端面
には、排気ポート上側部分を覆うと共に図３に示すよう
にシリンダ内周面（厳密にはライナー内周面）Ｃの円周
形状に合致する円弧形面８ｃが形成されている。本実施
例では、円弧形面８ｃの直径がシリンダボアより若干大
きくなるように設定されている。

【００２１】すなわち、排気制御バルブ８は、バルブ閉
時において、バルブ軸６の直下に位置し、当接面８ｂが
排気ポート４の上側内周面に当接すると共に、円弧形面
８ｃがシリンダ内周面Ｃの一部を構成する形状となって
いる。

【００２２】図２において、バルブ軸６は全気筒（単気
筒、多気筒とも一本の軸を貫通させることができる）に
亙り、全気筒共通のものが備えられており、一端部に回
転アクチュエータ２１が連動連結している。回転アクチ
ュエータ２１は、エンジン回転数検知装置に接続してお
り、エンジン回転数が設定回転数（たとえば５０００Ｒ
ＰＭ）未満の時には、バルブ閉状態を維持し、設定回転
数以上になると作動して、バルブ軸６を図１の矢印方向
Ｒに回動し、排気制御バルブ８を開くようになってい
る。

【００２３】作動を説明する。エンジン停止時は、図１
の排気制御バルブ８は実線で示す閉位置に維持され、排
気ポート４の上半部分を覆っている。このとき、排気制
御バルブ８の上端当接面８ｂは排気ポート４の上側内周
面に隙間なく密着し、ガスが抜けないようにシールす
る。

【００２４】また、図３のように円弧形面８ｃは、シリ
ンダ内周面Ｃの一部を形成しているので、ピストン５と
の間の隙間は極めて小さい。すなわち、例えばピストン
膨張行程において容積が急激に変化するのを防ぐことが
できる。

【００２５】エンジン始動後、例えば設定回転数５００
０ＲＰＭに至るまでの低、中速回転域においては、図１
の排気制御バルブ８は閉状態を保ち、これにより排気タ
イミングを遅らせると共に排気断面積を減少させ、掃気
流などのガスの吹き抜けを防止する。ちなみに、排気タ
イミングは、バルブ開位置の場合よりも、ピストンスト
ロークＳ１に相当する分だけ遅くなっている。

【００２６】エンジン回転数が設定回転数（例えば５０
００ＲＰＭ）に達すると、駆動アクチュエータ２１が作
動することにより、図１の排気制御バルブ８は矢印Ｒ方
向に回動し、凹部１７内の開位置まで至る。これによ
り、高速回転に適するように排気タイミングが早められ
ると共に排気断面積が広がり、高速回転時の出力を向上
させる。

【００２７】図４は、エンジン出力と回転数との関係を
示しており、グラフＸ１は、排気制御バルブ８を閉じて
いる場合、グラフＸ２は排気制御バルブ８を開いている
場合であって、バルブ閉時のグラフＸ１の最高出力に略
対応するエンジン回転数５０００ＲＰＭを、排気制御バ
ルブ８を切り換えるための設定回転数としており、これ
により低速回転から高速回転域に至るまで、各回転数に
適した出力特性を得ていることが分かる。

【００２８】すなわち、本実施例によるエンジン出力特
性は、回転数が０〜５０００RPM までは、グラフＸ１の
変化を示し、５０００ＲＰＭを越す付近で破線で示す変
化を示し、その後は、グラフＸ２の変化を示す。

【００２９】

【別の実施例】

（１）エンジンの回転検出装置を備えて直接にエンジン
の回転数を検知する代わりに、エンジン回転数に比例し
て圧力等が変化する媒体、たとえば水ジェット式滑走艇
のジェットポンプ内の水圧を利用したり、あるいは潤滑
油の温度を利用して、駆動アクチュエータを作動するよ
うに構成することも可能である。また、駆動アクチュエ
ータの動力源として、上記ジェットポンプ内の水圧を直
接利用することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本願請求項１記載の
発明は、排気ポート近傍であって排気ポート上端縁より
上方位置に、制御バルブ軸６が回動自在に設けられ、該
バルブ軸６の下面に、排気制御バルブ８が直接固定さ
れ、該排気制御バルブ８の上面には、排気ポート４の上
側内周面に合致する形状の当接面８ｂが形成され、排気
制御バルブ８のシリンダ中心側部分には、排気ポート上
側部分を覆うと共にシリンダ内周面形状に合致する円弧
形面８ｃが形成されているので、次のような利点があ
る。

【００３１】（１）バルブ閉時に、ピストン７と排気制
御バルブ８の間に殆ど隙間が生じることはないので、新
気の吹き抜けを効率よく防ぐことができる。

【００３２】（２）排気制御バルブ８の高さを変更する
だけで、極端に排気タイミングを遅らせることも可能と
なる。

【００３３】（３）バルブ軸６の下面に、直に排気制御
バルブ８を固定し、排気ポート近傍であって排気ポート
上端縁より上方位置に、バルブ軸６を配置しているの
で、従来の図６のようにアームを介してバルブを設けて
いる構造に比べ、熱変形あるいはエンジン振動等による
バルブ組付精度の狂いが生じにくく、良好な組付精度を
保つことができる。すなわち、バルブ閉時における密封
性能が向上する。

【００３４】（４）バルブ軸６は、カーボンが付着しな
い位置に配置されているので、カーボンよる排気制御バ
ルブ８の回動が妨げられるような現象は生じない。ま
た、３気筒あるいは４気筒の場合でも、１本のバルブ軸
を貫通させることができるので、構造が簡単である。

【００３５】請求項２記載の発明によると次のような効
果もある。バルブ開時には、排気制御バルブ８は収納凹
部１７に収納され、排気通路５から略全体が退く状態に
なるので、大きな排気断面積を確保する必要がある高速
回転域において、従来の図６のようにバルブ開時におい
て排気通路内にアーム等が位置しているバルブ構造に比
べ、十分に排気断面積を確保できると共に、排気の流れ
が乱されることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願の請求項１及び２記載の発明を適用した
２サイクルエンジンの排気制御装置の縦断面図である。

【図２】 図１のII−II断面拡大図である。

【図３】 図１のIII−III断面図である。

【図４】 エンジン出力と回転数の関係を示すグラフで
ある。

【図５】 従来例の縦断面図である。

【図６】 別の従来例の縦断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ４ 排気ポート ５ 排気通路 ６ バルブ軸 ８ 排気制御バルブ ８ｂ 当接面 ８ｃ 円弧形面 １７ 凹部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポート近傍であって排気ポート上端
   縁より上方位置に、制御バルブ軸を回動自在に設け、該
   バルブ軸の下面に、排気制御バルブを直接固定し、該排
   気制御バルブの上面には、排気ポートの上側内周面に合
   致する形状の当接面を形成し、排気制御バルブのシリン
   ダ中心側部分には、排気ポート上側部分を覆うと共にシ
   リンダ内周面形状に合致する円弧形面を形成し、上記当
   接面が排気ポート内周面に当接すると共に円弧形面がシ
   リンダ内周面と揃う閉位置から、上側のバルブ軸芯を回
   動中心としてシリンダ中心側とは反対側へ開くようにな
   っていることを特徴とする２サイクルエンジンの排気制
   御装置。
2. 【請求項２】 シリンダ中心側とは反対側のバルブ軸背
   部に、バルブ開時に排気制御バルブが排気通路から略完
   全に退くように該排気制御バルブを収納する凹部を形成
   していることを特徴とする請求項１記載の２サイクルエ
   ンジンの排気制御装置。