(57)【要約】【課題】  簡単な構造でコンパクトな２ストロークエンジンの排気制御装置を提供する。【解決手段】  上下方向に軸心を有するシリンダ１内に主排気ポート２を介して連通する主排気通路３と、シリンダ１内と主排気通路３を連結する副排気通路８と、主排気ポート２の上縁に対して進退して排気タイミングを変化させるスライド式の主排気制御部材５と、副排気通路８の通路面積を変化させる副排気制御部材１０と、主排気制御部材５および副排気制御部材１０をエンジンの回転数に連動させて駆動する駆動部材７，１０とを備えている。副排気制御部材１０は、副排気通路８に対してほぼ直交する上下方向にスライドする。【選択図】      図２
2005315143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に軸心を有するシリンダ内に主排気ポートを介して連通する主排気通路と、
前記シリンダ内と前記主排気通路を接続する副排気通路と、
前記主排気ポートの上縁に対して進退して排気タイミングを変化させるスライド式の主排気制御部材と、
前記副排気通路の通路面積を変化させる副排気制御部材と、
前記主排気制御部材および副排気制御部材をエンジンの回転数に連動させて駆動する駆動機構とを備え、
前記副排気制御部材は、副排気通路に対してほぼ直交する上下方向にスライドする２ストロークエンジンの排気制御装置。
【請求項２】
請求項１において、さらに、前記駆動機構は、前記２ストロークエンジンの第１の回転速度で前記主排気制御部材を後退させ始めるよう駆動し、前記第１の回転速度よりも高回転である第２の回転速度で前記副排気通路を開き始めるように前記副排気制御部材を駆動する２ストロークエンジンの排気制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記駆動機構は、エンジンの回転数に応じて回動する駆動軸と、前記駆動軸に固定されて駆動軸の回動により前記主排気制御部材をスライドさせる主駆動部材と、前記駆動軸に連結されて駆動軸の回動により前記副排気制御部材をスライドさせる副駆動部材とを備えた２ストロークエンジンの排気制御装置。
【請求項４】
請求項３において、前記副駆動部材は、
前記駆動軸に固定されたレバーホルダと、
基端部が前記レバーホルダに駆動軸と同心上に回動自在に保持されて先端部が副排気制御部材に連結されたレバーと、
一端部が前記レバーホルダに連結されて前記レバーに設けた第１の長孔に嵌合され、ホルダが前記第１の回転数から第２の回転数に対応した位置まで回動する間、前記長孔内を移動し、他端部に設けた被ガイドピンが、前記一端部の移動に伴って、レバーに設けた第２の長孔内を前記基端部から先端部に向かって移動するリンクバーと、
前記被ガイドピンの上方への移動を阻止するように案内し、前記第２の回転数に対応する位置で被ガイドピンから外れるガイド体と、
を有している２ストロークエンジンの排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主排気通路と副排気通路とを備えた２ストロークエンジンの排気制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動二輪車用の２ストロークエンジンの排気制御装置として、例えば主排気通路の他に一対の副排気通路を主排気通路の左右両側に設け、この副排気通路を回転式の副排気バルブにより開閉する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この排気制御装置では、前記副排気バルブと主排気バルブを駆動する駆動機構が、エンジンの回転速度に応じて作動するガバナの駆動力を副排気バルブへ伝達し、さらに副排気バルブから主排気バルブへと伝達するために、２つのラック、多数のピニオン、およびアイドルギヤを備えている。その結果、複雑な構造となって部品点数が増え、組立工数も多くなる。このほかに、スライド式主排気バルブと左右方向にスライドする一対のピストン式副排気バルブとで構成した２ストロークエンジンの排気制御装置もあるが、副排気バルブが左右に出っ張るためにエンジンの横幅が大きくなる。
【特許文献１】特開２００１−２７１３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、従来の排気制御装置では、副排気バルブと主排気バルブとをエンジンの回転数に応じて連動して作動させているが、所定回転数で主排気バルブが開き始めるのと同時に副排気バルブも開き始めるように設定されているため、両バルブの開放開始時点でエンジンの出力が急激に変動する。
【０００４】
そこで、本発明は、簡単な構造でコンパクトな２ストロークエンジンの排気制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る２ストロークエンジンの排気制御装置は、上下方向に軸心を有するシリンダ内に主排気ポートを介して連通する主排気通路と、前記シリンダ内と前記主排気通路を接続する副排気通路と、前記主排気ポートの上縁に対して進退して排気タイミングを変化させるスライド式の主排気制御部材と、前記副排気通路の通路面積を変化させる副排気制御部材と、前記主排気制御部材および副排気制御部材をエンジンの回転数に連動させて駆動する駆動機構とを備え、前記副排気制御部材は、副排気通路に対してほぼ直交する上下方向にスライドする。ここで、排気タイミングは、排気ポートの上縁の位置で決まる排気開始のタイミングである。排気タイミングは高速回転のときに早くするのが好ましい。
【０００６】
この構成によれば、主排気制御部材および副排気制御部材の両方がスライド式であるから、前者をスライド式に、後者を回転式にする場合と比較して、ラックおよびピニオンの全部もしくは一部を省略できるので、駆動機構が簡略化される。また副排気制御部材は上下方向にスライドするから、エンジンの左右方向に出っ張ることがなくなり、エンジンの横幅を増大させない。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、さらに、前記駆動機構は、前記２ストロークエンジンの第１の回転速度で前記主排気制御部材を後退させ始めるよう駆動し、前記第１の回転速度よりも高回転である第２の回転速度で前記副排気通路を開き始めるように前記副排気制御部材を駆動する。
【０００８】
この構成によれば、エンジンの回転速度が、主排気制御部材の駆動により主排気ポートの上部が開き始める第１の回転速度では、副排気通路は閉じたままであり、前記第１の回転速度よりも高回転である第２の回転速度に達してから、副排気制御部材の駆動により、副排気通路が開き始める。このように、主排気ポートの上部が開き始めた後に副排気通路が開き始めるから、排気タイミングおよび排気通路面積が急激に変化しないので、エンジンの出力を滑らかに変化させることができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、前記駆動機構は、エンジンの回転数に応じて回動する駆動軸と、前記駆動軸に固定されて駆動軸の回動により前記主排気制御部材をスライドさせる主駆動部材と、前記駆動軸に連結されて駆動軸の回動により前記副排気制御部材をスライドさせる副駆動部材とを備えている。
【００１０】
この構成によれば、エンジンに連動して回転する駆動軸、例えば、ガバナのような調速機を駆動源とする駆動軸の回動により、駆動力が主駆動部材および副駆動部材に伝達されて、これらをスライドさせることができる。このように、回動軸と主駆動部材と副駆動部材とで、主排気制御部材と副排気制御部材の両方をスライドさせるので、従来に比べて部品点数を減らすことができ、構成も簡単となる。
【００１１】
さらに、本発明の好ましい実施形態では、前記副駆動部材は、前記駆動軸に固定されたレバーホルダと、基端部が前記レバーホルダに駆動軸と同心上に回動自在に保持されて先端部が副排気制御部材に連結されたレバーと、一端部が前記レバーホルダに連結されて前記レバーに設けた第１の長孔に嵌合され、ホルダが前記第１の回転数から第２の回転数に対応した位置まで回動する間、前記長孔内を移動し、他端部に設けた被ガイドピンが、前記一端部の移動に伴って、レバーに設けた第２の長孔内を前記基端部から先端部に向かって移動するリンクバーと、前記被ガイドピンの上方への移動を阻止するように案内し、前記第２の回転数に対応する位置で被ガイドピンから外れるガイド体とを有している。
【００１２】
この構成によれば、レバーホルダとリンクバーとからなるいわゆるリンク機構によって、副排気制御部材をエンジンの第１の回転数から第２の回転数に対応して駆動することができる。このようなリンク機構によって副排気制御部材を駆動することで、従来のラック、ピニオンおよびアイドルギヤを用いた駆動機構に比べ、構造を簡略化できて部品点数も削減できるとともに、摩擦損失が少なくて長寿命となる。さらに、第２の回転数に達するまでガイド体がリンクバーの被ガイドピンを押さえて被ガイドピンの上方への移動が阻止されるので、リンクバーおよびレバーの上方への揺動に伴って副排気制御部材が不測に上下動するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る２ストロークエンジンの排気制御装置によれば、主排気制御部材および副排気制御部材の両方がスライド式であるから、前者をスライド式に、後者を回転式にする場合と比較して、駆動機構が簡略化される。また副排気制御部材は上下方向にスライドするから、エンジンの左右方向に出っ張ることがなくなり、エンジンがコンパクトになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車用２ストロークエンジンの排気制御装置を示す水平断面図である。図１において、エンジンＥは上下方向に軸心Ｃ１を有するシリンダ１を有しており、このシリンダ１内に、主排気ポート２を介して主排気通路３が連通している。シリンダ１内と主排気通路３との間は、主排気通路３の両側に位置する一対の副排気通路８によって接続されている。主排気通路３には、主排気ポート２の上縁に対して進退する主排気制御部材５が設けられている。副排気通路８には、この副排気通路８の通路面積を変化させる副排気制御部材１０が設けられている。
【００１５】
図２に示すように、主排気ポート２は高速回転時に高出力が得られる排気タイミングの位置に開口している。前記主排気通路３の上部には、主排気通路３に向け斜め下方に貫通するスライド孔４が形成されており、このスライド孔４に前記主排気制御部材５がスライド自在に挿入されて主排気ポート２の上縁に対して進退することにより、排気タイミングを変化させる。シリンダ１には、駆動軸６が回動自在に支持されている。
【００１６】
主排気制御部材５は、図３（Ａ）に示すように、シリンダ１に設けた主スライド孔４（図２）内をスライドする弁本体５ａと、軸連結部５ｂとを有している。この主排気制御部材５の弁本体５ａの先端は、シリンダ１（図１）の内壁面に沿う円弧状に形成されている。
【００１７】
軸連結部５ｂは、軸ホルダ５ｃに軸方向へ摺動自在に挿通されており、この軸ホルダ５ｃの外周に、主スライド孔４（図１）との気密性を保持するためのＯ−リング５ｄが設けられている。軸連結部５ｂの後端部には駆動軸６（図２）から駆動力を受けるための、ピンからなる係合部５ｅが左右に張り出している。軸ホルダ５ｃには一対の凹部５ｆが設けられ、この凹部５ｆに係合する凸部５ｇが弁本体５ａの後面に設けられている。全開時、主排気制御部材５が後退したときに前記凹部５ｆに凸部５ｇが係止されて、主排気制御部材５の全開位置が決まる。弁本体５ａには、図３（Ｂ）に示すように、弁本体５ａの前進位置、つまり主排気制御部材５の全閉位置を決めるストッパ片５ｈが上下に突出している。前記軸ホルダ５ｃとストッパ片５ｈは、図２に示すように、主スライド孔４に連通させてシリンダ１に設けたホルダ孔３５に嵌合されている。
【００１８】
図４に示すように、副排気通路８は、副排気ポート９を介してシリンダ１内に開口している。副排気制御部材１０は、シリンダ１に形成した副スライド孔４０内に上下方向にスライド自在に嵌合されており、後述するリンク機構からなる副駆動部材１１によって駆動される。副スライド孔４０の上部にはストッパ４１が取り付けられている。
【００１９】
前記副駆動部材１１は、図５（Ａ）に示すように、駆動軸６にねじ体４７（図６（Ａ））によって固定されるレバーホルダ１２とレバー１３とリンクバー１４とを備えている。レバー１３は、基端部１３ａが前記レバーホルダ１２のボス１２ａに嵌合されて、駆動軸６と同心上に回動自在に保持され、先端部１３ｂが副排気制御部材１０に連結される。リンクバー１４は、一端部が前記レバーホルダ１２に固定された第１ピン３１を介して、レバーホルダ１２に回動自在に支持され、他端部に被ガイドピンである第２ピン３２が固定されている。第１ピン３１は、図５（Ｂ）に示すレバー１３に設けた第１の長孔１５に移動自在に嵌合され、第２ピン３２は、レバー１３に設けた第２の長孔１６に移動自在に嵌合されている。レバーホルダ１２がエンジンの第１の回転数Ｓ１から第２の回転数Ｓ２に対応した位置まで回動する間、リンクバー１４の一端部の第１ピン３１が第１の長孔１５内を移動し、他端部の第２ピン３２が、前記一端部の移動に伴う他端部の移動によって、第２の長孔１６内をレバー１３の基端部１３ａから先端部１３ｂに向かって移動する。
【００２０】
図６（Ａ）に示すように、駆動軸６に主排気制御部材５を駆動する主駆動部材７が装着され、この主駆動部材７の両側に、前記副駆動部材１１が装着されている。主駆動部材７は、ねじ体４５によって駆動軸６に固定された本体部７１に左右一対の駆動爪７２が設けられたものであり、本体部７１に、駆動軸６に巻回されたばね体７３の中央の押圧部７３ａが係止され、図２に示すように、ばね体７３の両端部７３ｂが、主排気制御部材５の係合部５ｅの前側に位置している。この状態で、主駆動部材７がばね体７３の中央の押圧部７３ａによって図２の右回りにばね力を付加され、かつ係合部５ｅが駆動爪７２とばね体両端部７３ｂとの間で挟持されている。
【００２１】
副駆動部材１１は、図６（Ｂ）に示すように、レバー１３の先端部１３ｂに設けた係止溝１３ｃが，副排気制御部材１０の上方に開口したスリット１０ａ内に位置する係止ピン１０ｂに係止されることで，副排気制御部材１０に連結されている。図６（Ａ）に示すように、板材からなるステー１８が、ねじ体１８ａによりシリンダ１に取り付けられて、軸ホルダ５ｃの後面上部に圧接されている。軸ホルダ５ｃは、図２に示すように、その前面がホルダ孔３５内の上下部に左右一対ずつ設けられた台座面３６に接触しており、この台座面３６とステー１８との間で挟持されて、シリンダ１に固定されている。ステー１８の両端にはガイド体１９が折り曲げにより一体形成されている。このガイド体１９は、図６（Ｂ）に示す副駆動部材１１の被ガイドピン（第２ピン）３２の上部に接触して、被ガイドピン３２の上方への移動を阻止しながら、被ガイドピン３２を案内している。
【００２２】
図６（Ａ）に示す駆動軸６の一端部６ａには、周知のガバナ装置５１に連結された伝達機構５２が連結されており、これにより、駆動軸６が、エンジン回転数に連動して回動される。この駆動軸６の回動により、主駆動部材７および副駆動部材１１を介して、主排気制御部材５および図６（Ｂ）の副排気制御部材１０が駆動される。したがって、ガバナ機構５１、伝達機構５２、駆動軸６、主駆動部材７および副駆動部材１１が、本発明の駆動機構Ｋを構成する。
【００２３】
つぎに、上記構成の排気制御装置の動作について説明する。図２に示すエンジンＥの低速回転時には、主排気ポート２の上部が閉止され、副排気通路８は全閉となっている。すなわち、低速回転時には、ばね体７３の中央の押圧部７３ａのばね力によって主駆動部材７が右方向に回動力を受け、駆動爪７２が主排気制御部材５の係合部５ｅを右側に押圧して、主排気制御部材５を主排気ポート２の上縁に向かって進出させ、主排気ポート２の上縁付近を閉止して、シリダボア８０内を摺動するピストン（図示せず）が下降する排気行程において、主排気ポート２の開口タイミングを遅らせる。これにより、開口タイミングが低速回転に適したものとなる。このとき、主排気制御部材５のストッパ片５ｈがホルダ孔３５の内底面３５ａに当接して、主排気制御部材５が全閉位置に位置決めされる。
【００２４】
エンジンＥの回転速度が上昇して第１回転数Ｓ１に達すると、図６（Ａ）のガバナ装置５１の作動により、伝達機構５２を介して回転力が駆動軸６に伝達され始めて、図７に示すように、駆動軸６およびこれに固定された主駆動部材７が左回りに回動する。これにより、ばね体７３の両端部７３ｂが係合部５ｅを左方向に押圧して、主排気制御部材５の弁本体５ａを後退させる。これにより、主排気ポート２の上縁が実質的に上方へ移動し、中速回転に適した排気タインミングとなる。主排気制御部材５は、エンジンＥの回転速度が第２回転数Ｓ２に達するまで徐々に後退し、第２回転数Ｓ２に達した時点で全開となり、中速回転に適した状態となる。
【００２５】
エンジンＥの回転速度がさらに上昇して第２回転数Ｓ２を越えると、図８に示すように、駆動軸６およびこれに固定された主駆動部材７がさらに左回りに回動するのに対し、弁本体５ａは、その凸部５ｇが軸ホルダ５ｃの凹部５ｆが嵌合して全開位置に位置規制される。
【００２６】
一方、副排気制御部材１０は、図９に示すように、低速回転時に、駆動軸６に装着された副駆動部材１１により、副スライド孔４０内で最下方の全閉位置にあり、副排気通路８を閉止している。これにより、両排気通路３，８の合計面積である排気通路面積が小さくなり、低速回転に適したものとなる。このとき、シリンダ１に固定されたステー１８と一体のガイド体１９が被ガイドピン（第２ピン）３２の上方への移動を阻止し、これによってレバー１３の上方への不測の移動を防止して、副排気制御部材１０の上下揺動を防止する。
【００２７】
この状態から第１回転数Ｓ１を越えて第２回転数Ｓ２に達するまで、図５（Ａ）に示した副駆動部材１１のレバーホルダ１２は駆動軸６と一体回動するので、第１ピン３１を介してリンクバー１４の一端部が上方へ移動するが、この第１ピン３１はレバー１３に設けた第１の長孔１５内を移動するので、レバー１３は回動しない、したがって、副排気制御部材１０は、図１０に示すように、全閉状態のままとなる。第２回転数Ｓ２に達すると、被ガイドピン３２はガイド体１９から外れて、上方への移動が可能になる。
【００２８】
つぎに、第２回転数Ｓ２を越えると、図１１に示すように、ガイド体１９から被ガイドピン３２がはずれ、第１ピン３１によって押し上げられる形でレバー１３が上方へ回動し、副排気制御部材１０を上方へ移動させて、副排気通路８を開き始め、エンジンＥの回転の上昇とともに徐々に開度を大きくして、やがて全開位置に達する。この全開位置はストッパ４１によって規制される。こうして、副排気通路８が全開となることにより、両通路３，８の合計面積である排気通路面積が大きくなって、高速回転に適したものとなる。
【００２９】
このように、図１に示す主排気制御部材５および副排気制御部材１０の両方がスライド式であり、これを駆動する駆動機構Ｋの要部が、駆動軸６と、駆動軸６に装着された主駆動部材７および副駆動部材１１とで形成されるから、ラック、ピニオンおよびアイドルギヤを使用する従来の回転式の副排気バルブに比べて、駆動機構Ｋの構造が簡略化される。その結果、副排気制御部材１０をシリンダボア８０により近づけて設けることができ、排気効率を高めることができる。すなわち、図１に二点鎖線９０で示す従来の副排気バルブの場合、ラック、ピニオンおよびアイドルギヤからなる駆動機構によってサブバルブを駆動させるので、その構造上、シリンダボア８０からより離れた位置にしか設けることができない。これに対し、前記副排気制御部材１０は、図４に示すように、副排気通路８に対してほぼ直交する上下方向にスライド可能に設けられ、副駆動部材１１によって上下にスライド動作するようになっており、従来のラックとピニオン、アイドルギヤからなる駆動機構よりも簡単な構成となるので、シリンダボア８０に近接して配置することができる。
【００３０】
また、副排気制御部材１０は上下方向にスライドするから、左右方向にスライドする一対のピストン式副排気バルブを使用する場合に比べて、エンジンＥの横幅が大きくならないので、コンパクトである。
【００３１】
つぎに、前記排気制御装置によるエンジンの出力特性について、図１２を用いて説明する。図１２において、破線（１）と（２）は、図２の主排気通路３および副排気通路８を全回転領域にわたって全開とした場合、つまり排気通路面積の制御を行わない場合と、両通路３，８を同時に第１回転数Ｓ１で開き始める従来の場合とを、それぞれ示している。図１２の実線は本発明の場合を示す。
【００３２】
（１）の場合、低速域および中速域においてエンジン出力が低下する。（２）の場合、第１回転数Ｓ１から両排気通路全開の位置Ｑまでの回転域においてエンジン出力が低下する。これに対し、本発明の場合、低速から高速までの回転域のすべてにおいて、エンジン出力が滑らかに変化する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る２ストロークエンジンの排気制御装置を示すシリンダの水平断面図である。
【図２】同シリンダの縦断面図である。
【図３】主排気制御部材を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図４】低速回転時における副排気通路の状態を示すシリンダの縦断面図である。
【図５】副駆動部材を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】（Ａ）は駆動機構を示す正面図、（Ｂ）は副駆動部材と副排気制御部材の連結状態を示す側面図である。
【図７】エンジンの第１回転数から第２回転数の間における主排気制御部材の位置を示すシリンダの縦断面図である。
【図８】第２回転数を越えたときの主排気制御部材の位置を示すシリンダの縦断面図である。
【図９】エンジンの低速回転時における副排気制御部材および副駆動部材の状態を示すシリンダの縦断面図である。
【図１０】第１回転数から第２回転数の間における副排気制御部材の位置を示すシリンダの縦断面図である。
【図１１】第２回転数を越えたとき副主排気制御部材の位置を示すシリンダの縦断面図である。
【図１２】本発明によるエンジンの出力特性と従来のエンジンの出力特性とを比較して示す特性図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリンダ
２  主排気ポート
３  主排気通路
５  主排気制御部材
６  駆動軸
７  主駆動部材
８  副排気通路
１０  副排気制御部材
１１  副駆動部材
１２  レバーホルダ
１３  レバー
１４  リンクバー
１５  第１の長孔
１６  第２の長孔
１９  ガイド体
３１  第１ピン
３２  第２ピン（被ガイドピン）
Ｋ  駆動機構
【図１】
2005315143.tif 000003
【図２】
2005315143.tif 000004
【図３】
2005315143.tif 000005
【図４】
2005315143.tif 000006
【図５】
2005315143.tif 000007
【図６】
2005315143.tif 000008
【図７】
2005315143.tif 000009
【図８】
2005315143.tif 000010
【図９】
2005315143.tif 000011
【図１０】
2005315143.tif 000012
【図１１】
2005315143.tif 000013
【図１２】
2005315143.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月5日(2004.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
エンジンＥの回転速度が上昇して第１回転数Ｓ１（図１２）に達すると、図６（Ａ）のガバナ装置５１の作動により、伝達機構５２を介して回転力が駆動軸６に伝達され始めて、図７に示すように、駆動軸６およびこれに固定された主駆動部材７が左回りに回動する。これにより、ばね体７３の両端部７３ｂが係合部５ｅを左方向に押圧して、主排気制御部材５の弁本体５ａを後退させる。これにより、主排気ポート２の上縁が実質的に上方へ移動し、中速回転に適した排気タイミングとなる。主排気制御部材５は、エンジンＥの回転速度が第２回転数Ｓ２（図１２）に達するまで徐々に後退し、第２回転数Ｓ２に達した時点で全開となり、中速回転に適した状態となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005315143.tif 000015