(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと低回転域用排気管及び高回転域用排気管とが切換弁を介して接続され、該切換弁にて前記エンジンからの排気を低回転域用又は高回転域用排気管に切換え可能とされた排気通路切換装置において、
切換先の前記排気管の温度を検出し、該温度における切換先の排気管使用時のエンジン回転数及び出力の特性曲線と、切換元の排気管使用時の特性曲線との交点を算出して切換時のエンジン回転数を求め、該切換時のエンジン回転数に達した時点で前記切換弁を作動させて両排気管の切り換えを可能とした制御装置を設けたことを特徴とするエンジンの排気通路切換装置。
【請求項２】
エンジンと低回転域用排気管及び高回転域用排気管とが切換弁を介して接続され、該切換弁にて前記エンジンからの排気を低回転域用又は高回転域用排気管に切換え可能とされた排気通路切換装置において、
前記両排気管の温度を検出し、該各温度における両排気管使用時のエンジン回転数及び出力の両特性曲線の交点を算出して切換時のエンジン回転数を求め、該切換時のエンジン回転数に達した時点で前記切換弁を作動させて両排気管の切り換えを可能とした制御装置を設けたことを特徴とするエンジンの排気通路切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンと低回転域用排気管及び高回転域用排気管とが切換弁を介して接続され、この切換弁により、エンジンからの排気を低回転域用又は高回転域用排気管に切り換えることができるエンジンの排気通路切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジン回転域の広範囲にわたって排気の圧力波を利用して高出力が得られる排気装置としては、例えば実開昭６０ー１４３１２５号公報に記載されたようなものがある。これは、単気筒エンジンの排気通路に排気の流れ方向を２方向の何れか一方に切り換える切換弁を設け、この切換弁の２つの出口のうち一方に低回転域の時に適合する低回転域用排気管を接続すると共に、他方に高回転域の時に適合する高回転域用排気管を接続する構造となっている。
【０００３】
この切換弁は、入口が共通な２つの分岐通路を二股状に形成してなる排気通路が弁本体に形成され、この排気通路の分岐部分に、湾曲された連通路を有する回転体が中心軸を中心に回転自在に嵌合されている。そして、この一方の排気通路に低回転域用排気管が、他方の排気通路に高回転域用排気管が接続されている。
【０００４】
そして、かかる回転体を中心軸を中心に回転させることにより、湾曲された連通路を可動させて一方の排気通路を選択するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、所定のエンジン回転数に達した時点で、低回転域用排気管と高回転域用排気管とを切り換えるようにしているが、その所定のエンジン回転数は、各排気管を使用しているときの出力とエンジン回転数との特性曲線から予め決定されているものである。ところが、その特性曲線は、各排気管の温度変化により変化するため、固定的な特性曲線から予め決定された所定のエンジン回転数に基づき、常に、そのエンジン回転数に達した時点で切り換えるものでは、特性の変化により、切換時における出力変動が生じ、円滑な切換ができない虞がある。
【０００６】
そこで、この発明は、排気管の温度により、排気管切換時のタイミングを調整し、切換時における出力変動を減少させて、円滑な切換を行うことができるエンジンの排気通路切換装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンと低回転域用排気管及び高回転域用排気管とが切換弁を介して接続され、該切換弁にて前記エンジンからの排気を低回転域用又は高回転域用排気管に切換え可能とされた排気通路切換装置において、切換先の前記排気管の温度を検出し、該温度における切換先の排気管使用時のエンジン回転数及び出力の特性曲線と、切換元の排気管使用時の特性曲線との交点を算出して切換時のエンジン回転数を求め、該切換時のエンジン回転数に達した時点で前記切換弁を作動させて両排気管の切り換えを可能とした制御装置を設けたエンジンの排気通路切換装置としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、エンジンと低回転域用排気管及び高回転域用排気管とが切換弁を介して接続され、該切換弁にて前記エンジンからの排気を低回転域用又は高回転域用排気管に切換え可能とされた排気通路切換装置において、前記両排気管の温度を検出し、該各温度における両排気管使用時のエンジン回転数及び出力の両特性曲線の交点を算出して切換時のエンジン回転数を求め、該切換時のエンジン回転数に達した時点で前記切換弁を作動させて両排気管の切り換えを可能とした制御装置を設けたエンジンの排気通路切換装置としたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１乃至図６には、この発明の実施の形態を示す。
【００１１】
まず構成について説明すると、図１，２中符号１は、自動二輪車の水冷式２サイクルの単気筒エンジンで、この単気筒エンジン１は、シリンダボディ２にシリンダヘッド３が固定され、これらの内部に、クランク軸４に下端部が接続されたコンロッド５が配設され、このコンロッド５の上端部にピストン６が取り付けられ、更に、シリンダヘッド３には点火プラグ３０が配設されている。
【００１２】
そして、この単気筒エンジン１に、切換弁８を介して、低回転域の時に適合する低回転域用排気管９及び、高回転域の時に適合する高回転域用排気管１０が接続されている。
【００１３】
具体的には、切換弁８は、シリンダボディ２に固定された弁本体１２と、この弁本体１２に回転自在に配設された回転体１３とを有している。
【００１４】
この弁本体１２は、１つの入口１２ａに、２つの出口１２ｂ，１２ｃを連通させてなる二股状の排気通路１２ｄが形成され、その入口１２ａが前記シリンダボディ２に形成された排気口２ａに接続されるように、ボルト１４にてシリンダボディ２に固定されている。また、この弁本体１２に前記両排気管９，１０が図示省略のボルトにより固定されて、この弁本体１２の一方の出口１２ｂに低回転域用排気管９が、又、他方の出口１２ｃに高回転域用排気管１０がそれぞれ接続されている（図３参照）。
【００１５】
また、前記回転体１３は、図２及び図３に示すように、湾曲した連通路１３ａが形成された円柱形状を呈し、中心軸Ｏを中心に回転自在に弁本体１２の分岐部分に嵌合されている。この連通路１３ａの入口１３ｂがシリンダボディ２の排気口２ａに接続され、又、この連通路１３ａの出口１３ｃが、回転体１３が回転されることにより、弁本体１２の両出口１２ｂ，１２ｃに接続されるようになっている。
【００１６】
さらに、前記弁本体１２の排気通路１２ｄは、両出口１２ｂ，１２ｃを有する分岐通路１２ｅ,１２ｆの軸線Ｐ方向が、図２に示すように、回転体１３の中心軸Ｏより角度θだけ下方に傾斜している。そして、この弁本体１２の両分岐通路１２ｅの両出口１２ｂ，１２ｃは、図４に示すように、回転体１３の中心軸Ｏより下方に位置し、この２つの出口１２ｂ，１２ｃは、これら出口１２ｂ，１２ｃの中心と中心軸Ｏとを結ぶ線の成す角度αが１８０°より小さく、ここでは１２０°に設定されている。
【００１７】
この回転体１３は、駆動装置１７により回転駆動されるように設定されている。詳しくは、この駆動装置１７は、図３に示すように、回転体１３から回転軸１８が突設され、この回転軸１８に、図２に示すように、小径の第１歯車１９が固定され、この第１歯車１９に大径の第２歯車２０が噛合されている。そして、この第２歯車２０が図１に示すようにモータ２１にて回転されることにより、回転体１３が中心軸Ｏを中心に回転されるようになっている。そして、この駆動装置１７が制御装置２３に接続されている。
【００１８】
また、このシリンダボディ２の排気口２ａの上部側には、図２に示すように、この排気口２ａの上縁の位置を上下に変位させる変位部材２５が配設されている。この変位部材２５は、軸２５ａを中心に回動自在に配設され、図１に示すモータ２６にて回動されることにより、排気口２ａの上縁の位置を変位させるようにしている。そして、このモータ２６が制御装置２３に接続されて駆動制御されるようになっている。
【００１９】
この制御装置２３には、図１に示すように、クランク軸４配設部に設けられた回転数センサ２７が接続され、この回転数センサ２７にて単気筒エンジン１の回転数が検出され、この回転数センサ２７からの信号が入力されると共に、両排気管９，１０の温度を検出する温度センサ２８，２９が接続され、この温度センサ２８，２９からの信号が入力されるようになっている。そして、これらセンサ２７，２８，２９からの信号が入力された制御装置２３にて、点火プラグ３０による点火時期、切換弁８による切換タイミング、変位部材２５による排気時期が制御されるようになっている。
【００２０】
すなわち、制御装置２３は、両排気管９,１０の温度を検出することにより、両排気管９，１０の切換タイミング（切換エンジン回転数）を設定すると共に、回転数センサ２７からの信号により、その切換エンジン回転数に達した時点で切換弁８のモータ２１を駆動制御して両排気管９，１０の切り換えを行うようにしている。
【００２１】
しかも、加速度が所定値より大きい場合には、切換え先の排気管９又は１０の温度を温度センサ２８，２９にて検出し、その温度に基づいた点火時期及び排気時期に制御するようになっている（詳細については以下の作用の欄で説明する）。
【００２２】
次に、かかる構成よりなる排気通路切換装置の作用について説明する。
【００２３】
単気筒エンジン１の回転数が回転数センサ２７にて検知され、この回転数センサ２７からの信号が制御装置２３に入力され、この際の回転数が所定の値より小さい時には、切換弁８の回転体１３は図３中実線に示す位置に設定され、排気ガスは、シリンダボディ２の排気口２ａを介して回転体１３の連通路１３ａを通り、弁本体１２の出口１２ｂから低回転域用排気管９に流入して排気される。
【００２４】
また、エンジン回転数が所定の値より大きくなると、この制御装置２３により、モータ２１が駆動されて第１,第２歯車１９，２０等を介して、回転体１３が中心軸Ｏを中心に図４中時計回りに１２０°回動されて、高回転域用排気管１０に切り換えられて排気される。
【００２５】
この場合には、回転体１３を図４中矢印方向に１２０°回転させることにより、切り換えを行うことができるため、従来の１８０°回転させる場合よりも、切換え時間を短縮させることができ、切換え時における一時的な出力の低下を従来よりも抑制することができ、運転性を向上させることができる。
【００２６】
また、上記切換時のエンジン回転数は、以下のように設定される。すなわち、図５は、低回転域用排気管９又は高回転域用排気管１０を使用している場合の、エンジン回転数と出力との関係を示しており、特性曲線Ａ１は、ある温度において低回転域用排気管９を使用している場合のもので、特性曲線Ｂ１は、ある温度において低回転域用排気管１０を使用している場合のものである。この場合の、両排気管９，１０を切り換える場合のエンジン回転数は、両特性曲線Ａ１，Ｂ１が交差している交点Ｐ付近に設定するのが、出力変動が小さく好ましい。
【００２７】
しかし、各排気管９，１０の温度が変化すると、低回転域用排気管９を使用している場合には、特性曲線Ａ２又はＡ３のように変化し、高回転域用排気管１０を使用している場合には、特性曲線Ｂ２又はＢ３のように変化する。従って、両排気管９，１０の温度変化により、交点Ｐの位置も各特性曲線Ａ１…の変化により変化することから、この変化に応じて、切換ポイントにおけるエンジン回転数も変化させる必要がある。
【００２８】
そこで、まず、予め、各排気管９，１０の各温度における特性曲線Ａ等を実験等により求め、これを制御装置２３にデータとして入力しておく。そして、両排気管９及び１０の各温度を温度センサ２８，２９により検出し、それら各温度における両排気管９，１０に対応する特性曲線Ａ１…，Ｂ１…を前記データから選択する。その後、この選択された低回転域側の特性曲線Ａ１…，高回転域側の特性曲線Ｂ１…から両者の交点におけるエンジン回転数を求めることにより、両排気管９，１０を切り換えるための最適なエンジン回転数の値が算出される。
【００２９】
そして、この値に達したときに、制御装置２３からの信号により、駆動装置１７を制御して両排気管９，１０を上述のように切り換える。
【００３０】
このようにすれば、両排気管９，１０の切換え時における出力の変動が小さくなり、円滑な切り換えができることとなる。
【００３１】
一方、使用している排気管９又は１０の温度を温度センサ２８，２９により検出し、この信号が制御装置２３に入力されると、この制御装置２３からの信号により、点火プラグ３０及び変位部材２５が操作され、その温度に基づいた点火プラグ３０の点火時期及び排気時期に制御される。
【００３２】
しかも、加速度が所定値より大きい場合には、前述で求めた切換えエンジン回転数に達する所定時間（Ｘ／１０秒）前に切換え先の排気管９又は１０の温度を温度センサ２８又は２９にて検出し、その温度に基づいた点火プラグ３０の点火時期及び排気時期に制御する。かかる制御は、加速時及び減速時の何れにおいても同様に行う。
【００３３】
このように、加速度が所定値より大きい場合に、両排気管９，１０の切換え前に切換先の排気管９又は１０の温度を検出し、早めにその温度に対応した点火時期及び排気時期に、切換弁８の切換えに対して先行させて予め制御することにより、タイムラグを最小限に押さえることができ、排気管切換時における一時的な出力の低下を防止できる。
【００３４】
してみれば、その所定時間（Ｘ／１０秒）は、切換完了時点で丁度、切換後の排気管９又は１０の温度に基づいた点火時期及び排気時期となるように設定するのが望ましい。また、その加速度は、図６に示すように、時間とエンジン回転数との関係から傾き（θ）を求めたり、あるエンジン回転数から次の検出回転数に達するまでの時間がある時間以内であるか否かを求めたりすることにより検出する。
【００３５】
なお、この実施の形態では、両方の排気管９又は１０の温度を検出するようにして、各温度に基づく特性曲線を選択し、それらの交点から切換時のエンジン回転数を求めるようにしているが、これに限らず、切換先の排気管の温度のみを検出し、切換時のエンジン回転数を求めるようにすることもできる。すなわち、切換元の排気管は使用中であるため高温となっており、温度変化が少ないため、予め、切換元の特性曲線を定めておいてもそれ程問題がないのに対し、切換先の排気管は、長時間不使用で有れば温度が低く、短時間で有れば温度が高く、その温度差が大きいため、予め、特性曲線を定めておくことは問題がある。従って、この切換先の排気管の温度を検出し、この温度の特性曲線と、切換元の予め定められた特性曲線とから交点を求め、切換時のエンジン回転数を求めることができる。また、上記実施の形態では、２サイクルエンジンにこの発明を適用したが、これに限らず、４サイクルエンジンにも適用できることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、切換先の排気管の温度を検出し、この温度に応じた切換タイミングに設定することにより、両排気管の切換え時における出力の変動が小さくなり、円滑な切り換えができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、両方の排気管の温度を検出し、この温度に応じた切換タイミングに設定することにより、より正確な切換タイミングを設定でき、両排気管の切換え時における出力の変動が小さくなり、円滑な切り換えができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るエンジンと排気管とを示す正面図である。
【図２】同実施の形態に係るエンジン等の鉛直方向に沿う断面図である。
【図３】同実施の形態に係る図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】同実施の形態に係る図２を矢印Ｂ方向から見た図である。
【図５】同実施の形態に係るエンジン回転数と出力との関係を示すグラフ図である。
【図６】同実施の形態に係るエンジン回転数と時間との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  単気筒エンジン
2a  排気口
８  切換弁
９  低回転域用排気管
10  高回転域用排気管
12  弁本体
12a 入口
12b,12c 出口
12d 排気通路
12e,12f 分岐通路
13  回転体
13a 連通路
13b 入口
13c 出口
17  駆動装置
23  制御装置
【図１】
0003786148.tif 000002
【図２】
0003786148.tif 000003
【図３】
0003786148.tif 000004
【図４】
0003786148.tif 000005
【図５】
0003786148.tif 000006
【図６】
0003786148.tif 000007