(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、前記シリンダー端板に接続された後排気管とを使用し、
運転状態を表す値が設定値を越えない範囲で、運転状態を表す値の増加または減少に応じて、それぞれ前記ピストンの前進位置からの距離を増加または減少させること、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で、運転状態を表す値の増加または減少に応じて、それぞれ前記ピストンの前進位置からの距離を減少または増加させることを含むことを特徴とする内燃機関の排気方法。
【請求項２】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、該作動板に接続されたモーターとを含む内燃機関の排気装置を使用し、
アクセルが開いているか判断すること、これがＹＥＳなら運転状態を表す値が設定値を超えたか判断すること、これがＮＯなら、前記モーターを一方側回転させること、前記作動板を一方側回転させること、前記第１作動軸を一方側回転させること、これにより第１係合部材から第２係合部材を離脱させて、前記ピストンを前記圧縮バネと排気圧により移動させること、
前記運転状態判断がＹＥＳなら、前記モーターを他方側回転させること、前記作動板を他方側回転させること、これにより第１係合部材に第２係合部材を係合させて、第１作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させること、
前記アクセル判断がＮＯなら、モーターを他方側回転させること、前記作動板を他方側回転させること、前記第１、第２作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させることを含むことを特徴とする内燃機関の排気方法。
【請求項３】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端に固定された作動板と該作動板に接続されたモーターとを含む内燃機関の排気装置を使用し、
アクセルが開いているか判断すること、これがＹＥＳなら運転状態を表す値が設定値を超えたか判断すること、これがＮＯなら、前記モーターを一方側回転させること、前記作動板を一方側回転させること、前記作動軸を一方側回転させること、前記ピストンを後部に移動させること、
前記運転状態判断がＹＥＳなら、前記モーターを他方側回転させること、作動板を他方側回転させること、作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させること、
前記アクセル判断がＮＯなら、モーターを他方側回転させること、作動板を他方側回転させること、作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させることを含むことを特徴とする内燃機関の排気方法。
【請求項４】
前記シリンダー部は前排気管側にダイバージェントコーン部を持ち、前記ピストンは排気孔に続くコンバージェントコーンに相当する円錐凹所を持つことを特徴とする請求項１または２または３記載の内燃機関の排気方法。
【請求項５】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、
前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に回転自在に取り付けられた作動板と、前記作動軸の前記作動板に接近して半径方向に突設された第１ピンと、該第１ピンに係合離脱可能なように、前記作動板から突設された第２ピンと、
前記後排気管の側壁外面から前記作動板付近にまで突設されたカバーと、該カバーと前記作動板の前記作動軸を境とした一端に接続された引っ張りバネと、前記作動板の前記作動軸を境とした他端とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤとを含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項６】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、
前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に回転自在に取り付けられた作動板と、前記作動軸の前記作動板に接近して半径方向に突設された第１ピンと、該第１ピンに係合離脱可能なように、前記作動板から突設された第２ピンと、
前記作動板に接続されたモーターと、運転状態を検知する運転検知手段と、該運転検知手段からの高速モード信号を受けて前記作動板を駆動するよう前記モーターへ指令するコントロールユニットを含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項７】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、
前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、
前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、
前記後排気管の側壁外面から前記作動板付近にまで突設されたカバーと、該カバーと前記作動板の前記作動軸を境とした一端に接続された引っ張りバネと、前記作動板の前記作動軸を境とした他端とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤとを含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項８】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、
前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、
前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、
該作動板に接続されたモーターと、運転状態を検知する運転検知手段と、該運転検知手段からの高速モード信号を受けて前記作動板を駆動するよう前記モーターへ指令するコントロールユニットを含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項９】
内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、
前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に固定された作動板と、
該作動板とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤを含むことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項１０】
前記シリンダー部は前排気管側にダイバージェントコーン部を持ち、前記ピストンは排気孔に続くコンバージェントコーンに相当する円錐凹所を持つことを特徴とする請求項５または６または７または８または９記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の主として二輪車や四輪車の内燃機関（２サイクルエンジン）では、エンジンの回転数と排気圧が比例して上がり、排気装置の膨張室内圧が最大となった時点より、充填効率と排気効率が最良となり、エンジンの回転数も上がって行く構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、膨張室体積が最高速度（最高圧）に設定されているため、発進時および走行時（中速より速度を上げるとき）に膨張室内圧が最大となるまで、燃焼混合気がコンバージェントコーンの正圧波の押し戻し効果が発揮されずに混合気生ガスの大半が排気されるので、エンジンの回転およびパワーを得ることが困難であった。このように低速および中速でのエンジン回転の立ち上がりを得ることが困難であるので、低，中，高速でのエンジンの立ち上がりを得るために、混合気を濃くしているため、高速時にも生ガスが排気される。
【０００４】
本発明は上記課題を解決し、発進時や低中速時、および高速時にも良好なエンジンの回転およびパワーを得ることができ、低速，中速，高速時の充填効率および燃焼効率を上げて排ガス中の未燃ガスの低減を計る内燃機関の排気方法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の構成は次のとおりとする。即ち、第１構成の方法は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、前記シリンダー端板に接続された後排気管とを使用し、運転状態を表す値が設定値を越えない範囲で、運転状態を表す値の増加に応じて、前記ピストンの前進位置からの距離を増加させること、運転状態を表す値の減少に応じて、前記ピストンの前進位置からの距離を減少させること、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で、運転状態を表す値の増加に応じて、前記ピストンの前進位置からの距離を減少させること、運転状態を表す値の減少に応じて、前記ピストンの前進位置からの距離を増加させることを含むことである。
【０００６】
第２構成の方法は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、該作動板に接続されたモーターとを含む内燃機関の排気装置を使用し、アクセルが開いているか判断すること、これがＹＥＳなら運転状態を表す値が設定値を超えたか判断すること、これがＮＯなら、前記モーターを一方側回転させること、前記作動板を一方側回転させること、前記第１作動軸を一方側回転させること、これにより第１係合部材から第２係合部材を離脱させて、前記ピストンを前記圧縮バネと排気圧により移動させること、前記運転状態判断がＹＥＳなら、前記モーターを他方側回転させること、前記作動板を他方側回転させること、これにより第１係合部材に第２係合部材を係合させて、第１作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させること、前記アクセル判断がＮＯなら、モーターを他方側回転させること、前記作動板を他方側回転させること、前記第１、第２作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させることを含むことである。
【０００７】
第３構成の方法は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端に固定された作動板と該作動板に接続されたモーターとを含む内燃機関の排気装置を使用し、アクセルが開いているか判断すること、これがＹＥＳなら運転状態を表す値が設定値を超えたか判断すること、これがＮＯなら、前記モーターを一方側回転させること、前記作動板を一方側回転させること、前記作動軸を一方側回転させること、前記ピストンを後部に移動させること、前記運転状態判断がＹＥＳなら、前記モーターを他方側回転させること、作動板を他方側回転させること、作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させること、前記アクセル判断がＮＯなら、モーターを他方側回転させること、作動板を他方側回転させること、作動軸を他方側回転させること、ピストンを前部に移動させることを含むことである。
【０００８】
第５構成の装置は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に回転自在に取り付けられた作動板と、前記作動軸の前記作動板に接近して半径方向に突設された第１ピンと、該第１ピンに係合離脱可能なように、前記作動板から突設された第２ピンと、前記後排気管の側壁外面から前記作動板付近にまで突設されたカバーと、該カバーと前記作動板の前記作動軸を境とした一端に接続された引っ張りバネと、前記作動板の前記作動軸を境とした他端とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤとを含むことである。
【０００９】
第６構成の装置は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に回転自在に取り付けられた作動板と、前記作動軸の前記作動板に接近して半径方向に突設された第１ピンと、該第１ピンに係合離脱可能なように、前記作動板から突設された第２ピンと、前記作動板に接続されたモーターと、運転状態を検知する運転検知手段と、該運転検知手段からの高速モード信号を受けて前記作動板を駆動するよう前記モーターへ指令するコントロールユニットを含むことである。
【００１０】
第７構成の装置は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、前記後排気管の側壁外面から前記作動板付近にまで突設されたカバーと、該カバーと前記作動板の前記作動軸を境とした一端に接続された引っ張りバネと、前記作動板の前記作動軸を境とした他端とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤとを含むことである。
【００１１】
第８構成の装置は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、前記後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸と、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケットを介して回転自在に支持された第２作動軸と、前記第１作動軸の端面に固定された第１係合部材と、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に固定された第２係合部材と、前記第２作動軸の他端に固定された作動板と、該作動板に接続されたモーターと、運転状態を検知する運転検知手段と、該運転検知手段からの高速モード信号を受けて前記作動板を駆動するよう前記モーターへ指令するコントロールユニットを含むことである。
【００１２】
第９構成の装置は、内燃機関の排気口に通じる前排気管と、それに接続されたシリンダー部および端板を持つ膨張室と、前記膨張室のシリンダー部に気密的に摺動自在に挿入され、軸方向に貫通する排気孔を持つピストンと、該ピストンの貫通孔に連通し、かつ、前記シリンダー端板を摺動自在に貫通する中空ピストン棒と、該ピストン棒の外周に嵌挿された圧縮バネと、前記シリンダー端板に接続された後排気管と、前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管の側壁を貫通して回転自在に支持された作動軸と、該作動軸の他端付近に固定された作動板と、該作動板とアクセルとの間に接続され、運転状態を表す値が設定値を越えた範囲で前記ピストンを前進させるように弛みを持った作動ワイヤを含むことである。
【００１４】
第４構成の方法は、第１または第２または第３構成に加え、前記シリンダー部は前排気管側にダイバージェントコーン部を持ち、前記ピストンは排気孔に続くコンバージェントコーンに相当する円錐凹所を持つことである。第１０構成の装置は、第５または第６または第７または第８または第９構成に加え、前記シリンダー部は前排気管側にダイバージェントコーン部を持ち、前記ピストンは排気孔に続くコンバージェントコーンに相当する円錐凹所を持つことである。
【００１５】
ここで、前記において運転状態を表す値は、内燃機関の回転速度（エンジン回転数，エンジン速度）、車速、エンジン排気圧力、スロットル開度など、様々な運転状況を表す値である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施態様を図面に示す一実施例にもとづき説明する。先ず、図１において、本発明の基礎となる本発明者の先願（特願平１１−２２７２００号）に係る発明（以下、基本発明という）を説明する。内燃機関の排気口に通じる前排気管１と後排気管２との間に、ダイバージェントコーン部１１，シリンダー部１２および端板１３とを持つ膨張室１０が接続される。シリンダー部１２は、内面に段１２ｃを介した厚肉部１２ａおよび薄肉部１２ｂを持つ円筒体からなる。端板１３は円環部１３ａの外周に取付筒１３ｂが突設されてなる。そして、取付筒１３ｂがシリンダー部１２の端部外周に嵌合され、ボルトで止められる。円環部１３ａには通気孔１３ｃが設けられる。
【００１７】
前記膨張室１０のシリンダー部の薄肉部１２ｂにピストン３が気密的に摺動自在に挿入される。該ピストンは短円柱状の本体３ａの軸心に同心なる円錐凹所（コンバージェントコーンに相当する）３ｂに続く排気孔３ｃを持ち、外円周面にピストンリング３ｄが嵌められている。該ピストンの排気孔３ｃに連通して中空ピストン棒４が接続され、かつ、前記後排気管２の内側を滑り軸受け（耐熱性・無給油式）２ｂを介して摺動自在に貫通する。後排気管２の先端部はシリンダー部１２に進入し、外周の取付フランジ２ａで端板１３の外面にボルト止めされる。
【００１８】
該ピストン棒４の外周に圧縮コイルバネ５が嵌挿され、ピストン３は常時前進側に付勢され、シリンダー部１２の段１２ｃで前進位置が規制されている。シリンダー部の端板１３および後排気管２を覆うカバー６が設けられ、円錐筒本体６ａとシリンダー部１２への取付筒部６ｂとよりなる。後排気管２にサイレンサー７が接続される。
【００１９】
以上において作動状態を説明する。燃焼排気ガス圧が低圧の場合（エンジン回転数小）に、膨張室１０の体積が小さいので、膨張室の内圧が短時間で大きくなり、エンジンの回転数とパワーが最短時間で得られる。そして、燃焼排気ガス圧の上昇に従い、ピストン３がバネ５の力に抗して後退し、これにより膨張室１０の体積がほぼ比例的に増加し、常に良好なエンジンの回転数とパワーを確保できる。なお、端板１３の通気孔１３ｅを通じて、シリンダー薄肉部１２ｂの気体がカバー６の空間を介して取付筒部６ｂとシリンダ部１２との隙間より出入りする。
【００２０】
さて、本発明は、前記基本発明に対し、図２，３に示すように構成した。即ち、前記ピストン棒４の外周面で軸方向に沿ってラック２１が設けられ、該ラックにかみ合うピニオン２２を一端に固定し、後排気管兼用カバー６１の側壁を貫通して作動軸２３が回転自在に支持される。該作動軸の他端付近に作動円板（矩形板でもよい）２４が軸受け２８を介して回転自在に取り付けられ、前記作動軸の前記作動円板に接近して半径方向に第１ピン２５ａが突設され、該第１ピンに係合離脱可能なように、前記作動円板から第２ピン２５ｂが突設される。ここで、前記作動円板２４は円周溝２４ａを持つ。
【００２１】
前記後排気管兼用カバー６１の側壁外面から前記作動円板２４付近にまでカバー２７が突設され、該カバーと前記作動円板の作動軸２３を境とした一端に引っ張りバネ２６ａが接続され、前記作動円板の作動軸２３を境とした他端と二輪車のアクセルグリップとの間に作動ワイヤ２６ｂが接続される。ここで、作動ワイヤ２６ｂのアクセルグリップ側では、従来のアクセルワイヤの取付状態と同様に、アクセルグリップに取り付けられる。作動ワイヤ２６ｂの作動円板２４側では円周溝２４ａ内に収容されている。（なお、前記作動ワイヤ２６ｂは従来の二輪車のアクセルワイヤの中途から分岐されたものでもよい。また、四輪車の場合はアクセルペダルに作動ワイヤが接続される）
【００２２】
次に作動状態を説明する。アクセルを開くと、排気圧によりピストン３が後部に移動し、ピニオン２２が左回転して第１ピン２５ａが左回転限界位置（第２ピン２５ｂの直上）にくる。このとき、作動円板２４は作動軸２３に対し回転自在となっているから、図示のように、引っ張りバネ２６ａにより、作動ワイヤ２６ｂの結着側が高く、第２ピン２５ｂ側が低くなっている。そして、作動ワイヤ２６ｂは、その進退ストロークの６０％を越えて初めて作動円板２４が回動されるよう、たるみを下側に持っている。
【００２３】
アクセルの開度を大きくして作動ワイヤ２６ｂの前進距離が進退ストロークが６０％を越えると、エンジンが高回転域（高速モード）に入り、作動ワイヤ２６ｂが作動円板２４を右回転させて、第２ピン２５ｂが第１ピン２５ａを反転させ、ピニオン２２の右回転でピストン３を前部に移動させる。
【００２４】
アクセルを閉とすると、作動ワイヤ２６ｂが後退して弛みが戻り、引っ張りバネ２６ａの復元力で作動円板２４が原位置に戻り、第２ピン２５ｂが第１ピン２５ａから離れ、ピストンは排気圧に対応して移動する。
【００２５】
これにより、低速・中速・高速時において、エンジンから出る排気ガスによる膨張室での反射波のタイミングが良好な状態となり、充填効率の向上と完全燃焼度の向上が達成されるのである。
【００２６】
第２実施例を図４，５に基づき説明する。前記第１実施例（図２，３）と異なるところは次のとおりである。作動軸２３に作動板２４が固定され、引っ張り第１バネ５１が作動板２４を右回り（ピストン３を前進させる方向）に付勢するようにカバー６との間に接続される。ピストン３が前進位置で、作動板２４が右回動限界位置（原点位置）を保ち、このとき、第１バネ５１は自然（無負荷）状態である。また、作動ワイヤ２６ｂはカバー６に貫通固定されたガイド筒５２を通過して案内され、このガイド筒５２とそれよりも作動板側の作動ワイヤ２６ｂに固定されたバネ受け５３との間に、作動ワイヤ２６ｂに通されて圧縮第２バネ５４が介在される。
【００２７】
次に作動状態を説明する。アクセルを開くと排気圧によりピストン３が後部に移動し、同時に作動板２４が左回転する。アクセルを戻すと排気圧が弱まるので、圧縮バネ５，第１バネ５１の力でピストン３を前部に戻し、高速域に達するまで、排気圧に応じて前記動作を行う。高速域に達すると、排気圧より、ピストン３が最後部まで移動して作動板２４が左回転限位置まで図６のごとく、左回転し、たるみを持たせておいたワイヤが張り状態となる。次に、アクセル全開で、図７のごとく作動ワイヤ２６ｂが作動板２４を引っ張って右回転させて、ピストン３を前部に移動させる。この時、第２バネ５４は縮んだ状態となる。高速走行からアクセルの開度を減じる場合、排気圧は弱まるため、ピストン３，作動板２４の位置は圧縮バネ５，第１バネ５１の力でそのままの位置を保ち、作動ワイヤ２６ｂは第２バネ５４の弾力で図５のごとく元の弛んだ状態に戻る。
【００２８】
ここで、基本的に排気圧に応じて移動するピストン３に対し圧縮バネ５の弾力で充分あり、第１バネ５１は作動板２４の回転を補佐する弾力があればよい。また、第２バネ５４は作動ワイヤ２６ｂを緊張状態から弛み状態に円滑に戻す機能がある。これらの第１，第２バネ５１，５４は省略されてもよい。
【００２９】
第３実施例を図８，９に基づき説明する。前記ピストン棒の外周面で軸方向に沿って設けられたラックと、該ラックにかみ合うピニオンと、該ピニオンを一端に固定し、後排気管兼用カバー６１の側壁を貫通して回転自在に支持された第１作動軸３３ａが設けられることは前記第１実施例と同様である。次に、前記第１作動軸に同心で接近して軸受けブラケット３３ｃを介して第２作動軸３３ｂが回転自在に支持される。
【００３０】
前記第１作動軸の端面に第１係合部材３５１が固定され、該第１係合部材に係合離脱可能なように、前記第２作動軸の一端に第２係合部材３５２が固定される。第１，第２係合部材３５１，３５２は、第１，第２作動軸３３ａ，３３ｂの直径上に長い姿勢で取り付けられた細長矩形板本体３５１ａと、３５２ａと、これらの対向面に突設された係合片３５１ｂ，３５２ｂからなる。
【００３１】
前記第２作動軸の他端に第２作動円板３４が固定される。該第２作動円板と第１作動円板３６ｂとの間に作動ロープ３６ａが平行四辺形の２辺を構成するように結着され、該第１作動円板３６ｂにサーボモーター３６ｃが接続される。また、コントロールユニト３７ａ、アクセル検知手段３７ｂおよび車速検知手段３７ｃが設けられる。
【００３２】
アクセル検知手段３７ｂとして図１０のごとく、アクセルグリップＡＧの鍔部に傾斜カム面ＡＧ１が設けられ、これにより開閉作動するリミットスイッチ３７ｂがハンドル本体側に設けられる。また、車速検知手段３７ｃとして、図１１のごとく、速度計ＳＭ（または回転計）の指針ＳＭ１に根元付近に作動片ＳＭ２が設けられ、これが目盛り板ＳＭ３の中心に設けられた円形切欠ＳＭ４を貫通し、これに作動されるマイクロスイッチ３７ｃが目盛り板ＳＭ３の裏側に設けられる。そして、速度５０（または回転速度6,000）から速度１００（回転速度11,000）までの指針の回動角９０度の範囲内で作動するよう、マイクロスイッチ３７ｃの感知レバーＭＬは回動角９０度の範囲でＯＮ、それ以外でＯＦＦとなる。
【００３３】
第３実施例の作動状態を図１２のフローチャートと共に説明する。アクセルが閉状態のとき、ピストン３は圧縮バネ５により前進位置をとり、ピニオン３と共に第１作動軸３３ａは右回転限界位置で停止し、第１係合片３５１ｂは作動軸３３ａに対し右側に位置している。このとき、サーボモータ３６ｃは左回転限界位置で停止しており、第２作動円板３４は原点姿勢を保ち、第２係合片３５２ｂは左側の位置（原点位置）を保っている。
【００３４】
ピストン位置制御を開始し（ステップＳ１）、次にアクセルを開くと、アクセルスイッチ３７ｂがＯＮとなり、その信号でコントロールユニット３７ａがアクセル開か否かの判断でＹＥＳを判断する（ステップＳ２）。排気圧によりピストン３が圧縮バネ５に抗しつつ後部に移動し、ピニオンが左回転して第１係合片３５１ｂが図において左側で第２係合片３５２ｂの直上位置にくる。
【００３５】
アクセルの開度を大きくしてゆき、車速が設定速度５０Km/hを越える高回転域（高速モード）に入ると、マイクロスイッチ３７ｃがＯＮとなって、その信号でコントロールユニット３７ａが車速５０Km/hを越えたか否かの判断でＹＥＳを判断する（ステップＳ３）。すると、コントロールユニット３７ａから指令が出され、サーボモータ３６ｃを右１８０度回転させ（ステップＳ５）、第２作動円板３４を右１８０度回転させ（ステップＳ６）、第２作動軸３３ｂを右回転させる（ステップＳ７）。このとき、第２係合片３５２ｂは第１係合片３５１ｂと共に右１８０度回転し、第１係合片と共に第１作動軸３３ａを原位置（右回転限界位置）に復帰させ、ピストン３が前進して原位置に復帰する（ステップＳ８）。この状態は、車速が５０Km/hから１００Km/hの範囲（高速モード）で、マイクロスイッチ３７ｃがＯＮ状態となっている限り、持続する。
【００３６】
アクセルの開度を減少させ、車速が設定速度５０Km/hを越えない低回転域（低速モード）に入ると、コントロールユニット３７ａがアクセル判断でＮＯを判断し、（ステップＳ３）、サーボモータ３６ｃを左１８０度回転させ（ステップＳ４）、第２作動円板３４を左１８０度回転させ、第２作動軸３３ｂを左回転させる。
【００３７】
そうすると、第２係合片３５２ｂは第１係合片３５１ｂから離れて、原位置に復帰する。ピストン３は排気圧と圧縮バネ５との力関係により位置を保ち、第１係合片と共に第１作動軸３３ａは左右の回転限界位置間の中間位置を保つ。このとき、コントロールユニットの働きはステップＳ２にもどっている。そして、アクセルが閉となったとき、排気圧の減少により、バネ５の復原力でピストンは前進位置をとり原位置に復帰する。
なお、コントロールユニット３７ａに車速検知手段３７ｃからの信号を導く例として、スロットル開度センサー等からの信号を入力する構造にして良く、回転速度のみならず、車速、エンジン排気圧力など、様々な運転状況に応じてピストン３を駆動制御すると良い。
【００３８】
なお次に、前記第３実施例と関連して参考例を図１３，１４で説明する。これは、前記第３実施例において第１係合部材３５１および第２係合部材３５２を除き、１本の作動軸２３とし、かつ、これに第２作動板２４を固定し、ピストン３を前進させる圧縮バネ５を補助的に設けたものである（この圧縮バネ５は取り除いてもよい）。
【００３９】
そして、前記ピストン３はコントロールユニット３７ａの命令に基づき、アクチュエーターたるサーボモーター３６ｃ，作動円板３４，３６ｂ，ロープ３６ａにより、作動軸２３，ピニオン２２，ラック２１を介してピストン３を駆動するようになっている。コントロールユニット３７ａは、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検知手段４７ｃにも接続されている。なお、コントロールユニット３７ａに回転速度検知手段４７ｃからの信号を導く例として、スロットル開度センサー等からの信号を入力する構造にして良く、回転速度のみならず、車速、エンジン排気圧力など、様々な運転状況に応じてピストン３を駆動制御すると良い。
【００４０】
次に、参考例の作動状態を、図１５のフローチャートをもとに説明する。ステップＳ１でピストン位置制御を開始すると、ステップＳ２でアクセル検知手段３７ｂからの検知信号で、アクセルが開いているか判断する。Ｓ２で前記アクセル判断がＮＯなら、ステップＳ８でサーボモーターを右側回転させ、ステップＳ９で作動板を右側回転させ、ステップＳ１０で作動軸を右回転させ、ステップＳ１１でピストンを最前部に移動させる。
【００４１】
ステップＳ２でアクセル判断がＹＥＳなら、ステップＳ３で回転速度センサー４７ｃからの信号をコントロールユニット３７ａが受け、回転速度が設定値（6,000Ｒ.Ｐ.Ｍ）を超えたか判断する。これがＮＯなら、ステップＳ４でサーボモーター３６ｃを左側回転させ、ステップＳ５で作動板３５を左側回転させ、ステップＳ６で第２作動軸３３ｂを左側回転させ、ステップＳ７でピストン３を後部に移動させる。この移動のさせ方は、ピストンストロークが５０mmとし、ピストンの最前部位置から後退側への移動量に対するエンジン回転速度の関係を、例えば表２のように定める。この表で移動量０から５０までは、それと回転速度は直線状に増減する関係とする。
【００４２】
そして、回転速度検知手段４７ｃからの信号をコントロールユニット３７ａに送り、サーボモーター３６ｃがそれに応じた回転角（前記表による）を保つ。ステップＳ７からステップＳ２に戻ると、再び前記アクセル判断と前記回転速度判断をし、回転速度が6,000Ｒ.Ｐ.Ｍまで（低速モード）なら、ピストン３を中間位置に保つ。
【００４３】
回転速度が上がり、6,000Ｒ.Ｐ.Ｍを越える（高速モード）と、回転速度検知手段よりの信号で回転速度判断がＹＥＳとなり、ステップＳ８でサーボモーター３６ｃを右側回転させ、ステップＳ９で作動板３５を右側回転させ、ステップＳ１０で作動軸３３ｂを右側回転させ、ステップＳ１１でピストン３を前部に移動させる。この移動のさせ方は表２のように、回転速度が増加すれば、ピストン移動値が直線状に減少するように定められている。ステップＳ１１からステップＳ２に戻ると、再び前記アクセル判断と前記回転速度判断をし、前記作動を繰り返す。
【００４４】
表３に示すものは、エンジン回転速度に代えて、車速を検出して制御する例である。即ち、低速モード（０―５０Km/h)で、車速の増加に従い、ピストン移動値を直線状に増加させ、高速モード（５０―１００Km/h）で、車速の増加に従い、ピストン移動値を直線状に減少させるようにしたものである。この場合、速度計の指針軸や車軸に従って回転する部分などに車速検出手段が接続される。
【００４５】
なお、前記第１実施例（図２，３）における作動板２４，引っ張りバネ２６ａ，作動ワイヤ２６ｂの組と、第３実施例（図８，９）の第２作動板３４，作動ロープ３６ａ，第１作動板３６ｂ，サーボモーター３６ｃ，コントロールユニット３７ａ，アクセル検知手段および車速検知手段３７ｃの組とは、互いに入れ替えて適用可能である。また、前記作動ロープ３６ａを省略し、１個の作動板にサーボモーター３６ｃを直結してもよい。
【００４６】
ここで、車速（エンジン回転速度）に対するピストン３の移動のさせ方の一例は、前記参考例における表２，３のように、(1)車速が設定値を越えない範囲（低速モード）で、車速の増加または減少に応じて、それぞれ前記ピストンの前進位置からの距離を増加または減少増減させること、車速が設定値を越えた範囲（高速モード）で、車速の増加または減少に応じて、それぞれ前記ピストンの前進位置からの距離を減少または増加させることである。そのほか、次のような方法も適用できる。(2)中速モードで、ピストン距離を最大に保つ方法。(3)中速モードで車速の増加に応じてピストン距離を減少させ、高速モードでピストン距離を零に保つ方法。(4)低速モードで車速の増加に応じてピストン距離を増加させ、高速モードでピストン距離を零に保つ方法。そのほか、種々の方法が可能である。
【００４７】
次に本発明の基礎に当たる基本発明（図１）での実験結果を示す。
排気装置の形状・構造・寸法について、従来のものは図１８，本発明のものは図１６，１７に示す。ここで、図１６のバネの自然長さ７９ｍｍ，針金直径３，コイル直径４６，ピッチ１６である。そして、使用したエンジンはヤマハ発動機製のＴＺＲ５０Ｒ（２サイクル，排気量５０ＣＣ）であった。使用された測定器は、富士電機製造株式会社製の運輸省型式認定ＣＯ，ＨＣ−２型，自動車排気ガス測定器ＨＣ／ＣＯアナライザー（一酸化炭素，炭化水素複合測定器ＺＦＣ−ＨＬ）であった。
【００４８】
そして、上記内燃機関を装備したヤマハ製二輪車をアイドリングから発進，中速，高速と連続して５時間走行し、排気ガスの色を観察し、排気ガス中のＣＯおよびＨＣの割合を測定した。また、停止後に排気装置を分解し、内部を観察した。
【００４９】
その結果は次の通りであった。
従来の２サイクルチャンバーでは、排気出口（サイレンサー）最端部より未燃焼ガス（青い煙）が排出され、又、未燃物がサイレンサー端部より飛散していた。これに対し本発明装置では排気ガスは無色を呈していた。
【００５０】
次に、ＣＯおよびＨＣの測定結果を表１に示す。この表において、上段が従来、下段が本発明装置のものを示し、左から右へ内燃機関の回転速度Ｒ．Ｐ．Ｍ．，ＣＯ％，ＨＣｐｐｍを示す。この表から分かるように、従来のものでは全回転速度の範囲で、測定器の指針は速い速度で測定範囲を振り切れてしまい、測定不能であった。本発明ではＣＯについて測定できた。ＨＣについてはＲ.Ｐ.Ｍ.1,000，4,000で、指針はゆっくりと振り切れて測定不能、8,000ではメーター最大値付近の位置で停止した。
【００５１】
ここで参考までに、四輪車の内燃機関に対する運輸省の定めた排ガス規制値（二輪車にはない）は、次のとおりである。内燃機関の回転速度（Ｒ.Ｐ.Ｍ.）０−400、０−2,000、０−4,000、０−10,000、に対し排ガス中のＣＯが４.５％，ＨＣが1,200ｐｐｍである。
【００５２】
また、基本発明に係る装置を装着した時のエンジン特性を引き出すためには、エアーフィルターのエアー吸入面積を約３分の１にした（混合気を薄くする）。このため、燃費も向上したことになる。
【００５３】
図１８に示した従来の排気装置を機体から外し、エンジン側を上にして吊り下げ、一昼夜経過後に観察すると、下端のサイレンサー排気口からタール状のものがしたたり落ちて、床面に拡がっていた。次に、膨張室の内面を観察すると、内面全体にタール状のものがベッタリとついていた。
【００５４】
これに対し基本発明装置の膨張室を分解して観察してみると、内面の金属色が僅かに黒っぽく変色する程度に僅かに未燃物が付着していた。これは、排気に混じってエンジンから排出されてきた未燃物が、極めて効率よくエンジンシリンダー内に戻されている証拠である。このため、エンジンの充填効率が上がり、エンジンの回転とパワーもそれだけ上昇していることになる。
【００５５】
この実験結果は全く予測をはるかに越えた顕著な効果である。この理由は、次のように考えられる。従来の膨張室ではコンバージェントコーンの位置（掃気ポートからの長さ）は、一定である。そこで、この位置を仮に最高速度のときに最高効率となるように設定した場合は次のようになる。即ち、アイドリング，発進，低速，中速でのエンジン回転コンバージェントコーンでのサイクルと排気ガスの反射による正圧波の押し戻し（吹き抜けようとする新気を押し戻す効果）タイミングがあっていない。そのため、充填効率が悪く最高速になるまでの間に常時、混合気（未燃ガス）を排出していることになる。この現象は前記コンバージェントコーンの位置を低速時に設定の場合も同様である。これに対し基本発明では排気圧力の力でコンバージェントコーンの位置を変動させることにより、エンジンの低速・中速回転域での正圧波の押し戻しタイミングを良好な状態を保ち、充填効果を良好な状態に保つことができるのである。
【００５６】
本発明はこれに加えて、高速時にコンバージェントコーンの位置をエンジン側に近づけることにより、正圧波の押し戻しタイミングが良好な状態となり、充填効率がより以上に良くなって高速性が向上し、排気ガス中ＣＯ，Ｃ8Ｈ8が更に低減されるのである。
【００５７】
本発明は、２サイクル，４サイクルエンジンに適用でき、二輪車や四輪車にも適用可能である。
【００５８】
本発明は前記した実施例や実施態様に限定されず、特許請求の精神および範囲を逸脱せずに種々の変形を含む。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の構成により、発進および走行時に常に良好なエンジンのパワー（立ち上がり）を得られるため、スムーズな走行ができることとなる。また、排気ガス中の未燃物が特に発進・低速・中速・高速時に極めて少なく大気汚染の防止に資するところが大である。そのうえ、むだなアクセル使用が少なくなり、燃費も低減できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の基本発明部分の縦断面図である。
【図２】  本発明の第１実施例の縦断面図である。
【図３】  図２の一部切欠正面図である。
【図４】  本発明の第２実施例の縦断面図である。
【図５】  図４の一部切欠正面図である。
【図６】  図５の作動説明図である。
【図７】  図５の作動説明図である。
【図８】  本発明の第３実施例の縦断面図である。
【図９】  図８の一部切欠正面図である。
【図１０】  アクセルグリップの平面図である。
【図１１】  車速計の正面図である。
【図１２】  第３実施例の制御フローチャートである。
【図１３】  参考例の縦断面図である。
【図１４】  図１３の一部切欠正面図である。
【図１５】  参考例の制御フローチャートである。
【図１６】  本発明の一実施例の実験モデルの寸法図である。
【図１７】  本発明の一実施例の実験モデルを含む排気装置全体の寸法図である。
【図１８】  従来技術の実施例の実験モデルを含む排気装置全体の寸法図である。
【符号の説明】
１  前排気管
２  後排気管
２ａ  取付フランジ
２ｂ  軸受け
３  ピストン
３ａ  本体
３ｂ  円錐凹所
３ｃ  排気孔
３ｄ  ピストンリング
４  ピストン棒
４ａ  軸受け
５  バネ
６  カバー
６ａ  円錐筒本体
６ｂ  取付筒部
７  サイレンサー
１０  膨張室
１１  ダイバージェントコーン部
１２  シリンダー部
１２ａ  肉厚部
１２ｂ  薄肉部
１２ｃ  段
１３  端板
１３ａ  円環部
１３ｂ  取付筒
１３ｃ  通気孔
第１実施例
２１  ラック
２２  ピニオン
２３  作動軸
２４  作動板
２４ａ  円周溝
２５ａ  第１ピン
２５ｂ  第２ピン
２６ａ  引っ張りバネ
２６ｂ  作動ワイヤ
２７  カバー
２８  軸受け
第２実施例
５１  引っ張り第１バネ
５２  ガイド筒
５３  バネ受け
５４  圧縮第２バネ
第３実施例
３３  作動軸
３３ａ  第１作動軸
３３ｂ  第２作動軸
３３ｃ軸受けブラケット
３４  第２作動板
351  第１係合部材
351ａ  本体
351ｂ  係合片
352  第２係合部材
352ａ  本体
352ｂ  係合片
３６ａ  作動ロープ
３６ｂ  第１作動板
３６ｃ  サーボモーター
３７ａ  コントロールユニット
３７ｂ  アクセル検知手段
３７ｃ  車速検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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