JP4684916B2 - 車両の排気装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動二輪車等の車両の排気装置に関する。

従来、上記排気装置においては、排気管及びこれに連結される消音器を備え、前記消音器内に複数の排気膨張室を形成すると共にこれら各膨張室の容量を大きく確保することで、消音効果を高めながらエンジンの出力向上を図ることが一般的である。この場合、消音器の小型化に制限が生じ易いため、例えば下記特許文献１においては、多孔部材からなる孔開きテーパ管を排気管の下流側に複数段設けて消音効果を高めている。
特許第３４９５４８７号公報

ところで、上記従来の構成においては、排気管の下流側に一定長さ以上のテーパ管が必要となるため、排気管長さに制限が生じ易く、エンジン出力特性調整のため排気管長の選択に制限が生じることがある。また、孔開きテーパ管の製作が比較的難しく、かつ消音器の内部構造が複雑化するため、コストを増加させることがある。
そこでこの発明は、消音効果を高めながらエンジン出力の向上にも寄与でき、かつコストダウンを図ることができる車両の排気装置を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、エンジン（１０）から延出する排気管（２１）及びこれに連結される消音器（２２）を備え、前記消音器（２２）内には、隔壁（３１，３２）を介して複数の排気膨張室（２６，２７，２８）が形成されると共に、これら各膨張室（２６，２７，２８）間を排気ガスの流れに沿って連通する連通管（３６，３７）が設けられる車両（１）の排気装置（２０）において、
前記隔壁（３１，３２）は、筒状の前記消音器（２２）の軸方向で並ぶ第一隔壁（３１）と第二隔壁（３２）とを備え、
前記複数の膨張室（２６，２７，２８）は、前記消音器（２２）の最上流の膨張室であって前記第一隔壁（３１）及び第二隔壁（３２）の間に形成される第一膨張室（２６）と、前記第一膨張室（２６）の下流側の膨張室であって前記第一隔壁（３１）を介して前記第一膨張室（２６）の一側に隣接する第二膨張室（２７）と、前記第二膨張室（２７）の下流側の膨張室であって前記第二隔壁（３２）を介して前記第一膨張室（２６）の他側に隣接する第三膨張室（２８）とを備え、
前記連通管（３６，３７）は、前記第一隔壁（３１）を貫通して前記第一膨張室（２６）と前記第二膨張室（２７）とを連通する第一連通管（３６）と、前記第一隔壁（３１）、前記第一膨張室（２６）及び前記第二隔壁（３２）を貫通して前記第二膨張室（２７）と前記第三膨張室（２８）とを連通する第二連通管（３７）とを備え、
前記排気管（２１）が、前記第二膨張室（２７）と前記第一隔壁（３１）とを貫通した後、前記第一膨張室（２６）内に開口し、
前記排気管（２１）の下流側で前記第二膨張室（２７）内に臨む部位に、排気通路面積を減少させる縮小部（４１）を設けると共に、前記排気管（２１）における前記縮小部（４１）よりも上流側で前記第二膨張室（２７）内に臨む部位に、前記排気通路面積よりも小さい開口面積を有する連通孔（４２）を前記縮小部（４１）の直近に設け、
前記第一連通管（３６）及び第二連通管（３７）が、前記消音器（２２）内で平行に配置され、
前記連通孔（４２）を正面に見た前記消音器（２２）の側面視で、前記連通孔（４２）が前記第一連通管（３６）の延長上の位置を避けて前記第二連通管（３７）の延長上の位置に配置され、この連通孔（４２）が前記第二連通管（３７）側に向けて開口することを特徴とする。

この発明によれば、排気管下流の排気通路面積を減少させると共に、消音器における前記下流となる膨張室内に排気管からの排気ガスの一部を直接流入させることで、消音効果を維持しながら消音器の小型化に寄与でき、かつエンジン出力の向上にも寄与できる。また、構造を簡素化してコストダウンを図ることができる。さらに、消音器の小型化による重量及びコストの削減を図ることができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

図１に示すように、自動二輪車１の前輪２は左右フロントフォーク３の下端部に軸支され、該左右フロントフォーク３の上部はステアリングステム４を介して車体フレーム５前端部のヘッドパイプ６に操舵可能に枢支される。一方、自動二輪車１の後輪７はスイングアーム８の後端部に軸支され、該スイングアーム８の前端部は車体フレーム５中間部のピボットブラケット９に上下揺動可能に枢支される。

車体フレーム５は、車体略中央に位置するエンジン１０を取り囲む所謂クレードルフレームとして構成される。車体フレーム５の上部後側にはシートフレームが構成され、該シートフレーム上に運転者用及び後部同乗者用の座面を前後に有するシート１１が配設される。シート１１とヘッドパイプ６との間には燃料タンク１２が配設され、シートフレームとスイングアーム８との間にはリアクッション１３が配設される。

車体フレーム５におけるピボットブラケット９の後方には運転者用及び後部同乗者用のステップを前後に支持するステッププレート１４が取り付けられ、ステアリングステム４上には転舵用のハンドル１５が取り付けられる。
エンジン１０は、クランク軸を左右方向に沿わせた並列四気筒エンジンであり、クランクケース１６上にはシリンダ１７がやや前傾姿勢で立設される。シリンダ１７の後面側にはスロットルボディ１８が気筒毎に接続され、シリンダ１７の前面側には排気装置２０の基端側が気筒毎に接続される。

排気装置２０は、エンジン１０からの排気を車両後方へ導く排気管２１と、該排気管２１の後方に連なる消音器２２とを有してなる。
排気管２１は円形鋼管に曲げ加工等を施してなり、エンジン１０前方で下方に湾曲して該エンジン１０下方を後方へ延び、かつエンジン１０後方で斜め上後方に立ち上がった後に、その後端部が消音器２２の前端部に接続される。排気管２１の上流側は、エンジン１０の気筒毎に分岐してシリンダ１７に接続される分岐管２１ａとされ、排気管２１の下流側は、各分岐管２１ａを一本に合流させて消音器２２に接続される集合管２１ｂとされる。

図２を併せて参照し、消音器２２は、排気管２１（集合管２１ｂ）よりも大径の円筒状の外観を有し、車体後部右側においてその軸線を後上がりに傾斜させた状態で配置される。消音器２２は複数の鋼材を溶接等により一体に結合してなり、その外観を形成する筒体２３の前後端部にはそれぞれフロントキャップ２４及びリアキャップ２５が設けられ、かつこれらが形成する内部空間内には該空間を前後三つの排気膨張室（以下、単に膨張室ということがある）２６，２７，２８に区画する二つの隔壁３１，３２が前後に設けられる。以下、各膨張室２６，２７，２８を前側から順に第二膨張室２７、第一膨張室２６、第三膨張室２８とし、各隔壁３１，３２を前側から順に第一隔壁３１、第二隔壁３２として説明する。なお、図中矢印ＦＲ’は消音器２２の軸線に沿う方向での前方を、矢印ＵＰ’は側面視で消音器２２の軸線と直行する方向での上方をそれぞれ示す。

筒体２３は、その外面を形成する外筒２３ｂ及びその内側に配される内筒２３ａからなる二重構造とされ、その前後端部が直接あるいは前後キャップ２４，２５を介して一体に接合される。内外筒２３ａ，２３ｂ間の間隙内には、吸音断熱材としての例えばグラスウールが充填されると共に、内筒２３ａは鋼板に小径孔が多数形成されてなる所謂パンチングメタルとされ、筒体２３内の排気ガスの熱及び音エネルギーを適宜吸収可能である。なお、外筒２３ｂの上部左側には、消音器２２を車体フレーム５に支持するためのステー２９が溶接結合される。

フロントキャップ２４は後方に向けて広がる漏斗状をなし、その後端部外周が筒体２３の前端部内周に溶接結合される。一方、リアキャップ２５は軸線と略直交する円盤状をなし、その外周が筒体２３の後端部内周に溶接結合される。また、各隔壁３１，３２も軸線と略直交する円盤状をなし、その外周が筒体２３内周に溶接結合される。

排気管２１（集合管２１ｂ）の後部は、フロントキャップ２４の前端部略中央をやや傾斜して（詳細には後部が右側となるように左右方向でやや傾斜して）貫通する。
図３を併せて参照し、排気管２１の後部は、フロントキャップ２４を貫通した後、筒体２３と略平行をなして第二膨張室２７内右側を後方に延び、さらに第一隔壁３１の右側部を貫通した後に、第一膨張室２６内に所定量突出した状態で後端開口を第一膨張室２６内に開口させる。

ここで、排気管２１の後部は、消音器２２の前方において上流側の部位に対して着脱可能となるように分割構成される。また、排気管２１の後端部は、消音器２２内（第二膨張室２７内）においてエンドパイプ３４として分割構成され、該エンドパイプ３４の前端部がその上流側の本体部分の後端部に溶接結合される。なお、排気管２１がその後端部まで一体の構成であってもよい。

フロントキャップ２４の前端部内周には、排気管２１の後部外周が整合した状態で溶接結合されると共に、第一隔壁３１の右側孔部内周には、排気管２１の後端部（エンドパイプ３４）外周が嵌合装着される。なお、第一隔壁３１と排気管２１とが溶接結合される構成であってもよい。

筒体２３内には、第一隔壁３１を貫通して第一及び第二膨張室２６，２７間を連通させる第一連通管３６が設けられる。第一連通管３６は前後に短い円形鋼管を筒体２３と略平行に配置してなり、その前後中間部外周が第二隔壁３２の左側上孔部内周に整合した状態で溶接結合される。すなわち、第一連通管３６は、筒体２３内の左上（排気管２１の左上でもある）に配置されている。なお、第一連通管３６の後端部は、後方（第一膨張室２６内）に向けて広がるファンネル状に形成されている。

また、筒体２３内には、第一及び第二隔壁３１，３２に渡ってこれらを前後に貫通して第二及び第三膨張室２７，２８間を連通させる第二連通管３７が設けられる。第二連通管３７は所定長さの円形鋼管を筒体２３と略平行に配置してなり、その前端部外周が第一隔壁３１の左側下孔部内周に整合した状態で溶接結等されると共に、後端部外周が第二隔壁３２の左側下孔部内周に整合した状態で溶接結合される。すなわち、第二連通管３７は、筒体２３内の左下（排気管２１の左下でもある）に配置されている。

消音器２２の後端部には、該消音器２２からの排気出口を形成するテールパイプ３９が設けられる。テールパイプ３９は所定長さの円形鋼管からなり、リアキャップ２５の略中央をやや傾斜して（詳細には後部が下側となるように上下方向でやや傾斜して）貫通し、その前後中間部外周がリアキャップ２５の中央部内周に整合した状態で溶接結合される。このテールパイプ３９を介して、第三膨張室２８と消音器２２後方の大気とが連通する。なお、第三膨張室２８は、第一及び第二膨張室２７に対して前後長が短くされている。

テールパイプ３９の前端部は、前方（第三膨張室２８内）に向けて広がるファンネル状に形成されると共に、第二連通管３７の後端開口と前後方向で重ならないようにオフセットして配置される。なお、リアキャップ２５には、その外周部を後方から覆うリム部材２５ａが装着されると共に、テールパイプ３９の後部外周を囲うテールアウタパイプ２５ｂが装着されている。

上述の排気装置２０において、エンジン１０からの排気ガスが排気管２１に導かれて消音器２２内に導入されると、まず排気管２１後部を介して最上流の膨張室である第一膨張室２６内に流入し、次いで流れを前方へ反転させるように第一連通管３６を介して排気管２１側の第二膨張室２７内に流入し、さらに流れを後方へ反転させるように第二連通管３７を介して最下流の第三膨張室２８内に流入した後、テールパイプ３９を介して消音器２２後方の大気中へ放出される。このように、消音器２２内に導入された高温かつ高圧な排気ガスが、複数の膨張室２６，２７，２８を通過しつつ冷却及び減圧されることで、排気騒音が効果的に低減される。

ここで、排気管２１の後端部（詳細にはエンドパイプ３４の前部）には、後側ほど緩やかに縮径するテーパ状の縮小部４１が形成される。縮小部４１は、第二膨張室２７内であって第一隔壁３１寄りに位置し、排気管２１内の排気通路面積（断面積）を下流側（第一膨張室２６側）ほど減少させる。そして、排気管２１における縮小部４１の直前となる部位（第二膨張室２７の前後中央となる部位でもある）には、例えば左側方（すなわち各連通管３６，３７側）に向けて開口する連通孔４２が設けられる。

連通孔４２は、排気管２１後部（縮小部４１の下流側も含む）の排気通路面積よりも小さい開口面積を有するもので、排気管２１内を流れる排気ガスの一部を、第一膨張室２６を介さずに第二膨張室２７内に流入させる。
この排気装置２０においては、排気管２１の縮径により消音性能を高めながら、連通孔４２により出力性能を高めることが可能となる。また、連通孔４２からの排気脈動と第一膨張室２６からの排気脈動との干渉作用により、排気流の流れを良くし、消音性能及び出力性能をさらに高めることができる。

図４は、上記実施例における排気装置２０の消音器２２と上記従来の排気装置２０’の消音器２２’とを比較した図である。上記従来の消音器２２’は、この実施例と同様の筒体２３’の前後端部にそれぞれフロントキャップ２４’及びリアキャップ２５’を設け、これらが形成する内部空間内に該空間を前後三つの膨張室２６’，２７’，２８’に区画する第一及び第二隔壁３１’，３２’を前後に設けてなる。排気装置２０’における排気管２１’の後端開口は、フロントキャップ２４’と第一隔壁３１’との間の第一膨張室２６’内に開口する。第一膨張室２６’は、第二隔壁３２’とリアキャップ２５’との間の第二膨張室２７’と第一連通管３６’を介して連通する。第二膨張室２７’は、第一隔壁３１’と第二隔壁３２’との間の第三膨張室２８’と第二連通管３７’を介して連通する。第三膨張室２８’は、テールパイプ３９’を介して消音器２２’後方の大気と連通する。

すなわち、排気管２１’に導かれた排気ガスは、排気管２１’後部を介して第一膨張室２６’内に流入した後、第一連通管３６’を介して第二膨張室２７’内に流入し、次いで流れを前方へ反転させるように第二連通管３７’を介して第三膨張室２８内に流入した後、さらに流れを後方へ反転させるようにテールパイプ３９を介して大気中へ放出される。
このような従来の消音器２２’と上記実施例における消音器２２とを同等の消音効果を有するもの同士で比較した場合、上記実施例における消音器２２は、上記従来の消音器２２’に対し、前後長Ｌが大幅に短縮され（２／３程度）、かつ外径Ｒも抑えられることが確認された。

以上説明したように、上記実施例における車両の排気装置２０は、エンジン１０から延出する排気管２１及びこれに連結される消音器２２を備え、前記消音器２２内には、各隔壁３１，３２を介して複数の排気膨張室２６，２７，２８が形成されると共に、これら各膨張室２６，２７，２８間を排気ガスの流れに沿って連通する各連通管３６，３７が設けられ、前記排気管２１が、前記消音器２２における排気管２１側の第二膨張室２７を貫通した後、該消音器２２における最上流の第一膨張室２６内に開口するものであって、前記排気管２１の下流側であって前記第二膨張室２７内に臨む部位に、排気通路面積を減少させる縮小部４１を設けると共に、前記排気管２１における前記縮小部４１の直ぐ上流側であって前記第二膨張室２７内に臨む部位に、前記排気通路面積よりも小さい開口面積を有する連通孔４２を設けたものである。

この構成によれば、消音器２２における排気管２１側の第二膨張室２７内に排気管２１からの排気ガスの一部を直接流入させることで消音効果を高めると共に、一定長さ以上の孔開きテーパ管を無くして排気管２１長さを確保することでエンジン出力の向上に寄与できる。また、多孔部材からなる孔開きテーパ管を無くすことで構造を簡素化によるコストダウンを図ることができる。さらに、消音器２２の小型化に寄与して重量及びコストの削減を図ることができる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、縮小部が最上流の膨張室内に臨んだ構成としてもよい。また、消音器における最上流の膨張室よりも排気管側に二つ以上の膨張室を設け、これら各膨張室を排気管が貫通する構成としてもよい。このとき、前記各膨張室の何れに連通孔を開口させてもよく、かつ連通孔と縮小部とを別の膨張室内に設けてもよい。
そして、上記実施例における構成は一例であり、エンジン形式や車種が限定されないことはもちろん、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の実施例における自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車の消音器周辺の左側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 上記消音器と従来の消音器とのサイズを比較した説明図である。

符号の説明

１ 自動二輪車（車両）
１０ エンジン
２０ 排気装置
２１ 排気管
２２ 消音器
２６ 第一膨張室（膨張室）
２７ 第二膨張室（膨張室）
２８ 第三膨張室（膨張室）
３１ 第一隔壁（隔壁）
３２ 第二隔壁（隔壁）
３６ 第一連通管（連通管）
３７ 第二連通管（連通管）
４１ 縮小部
４２ 連通孔

Claims (1)

1. エンジン（１０）から延出する排気管（２１）及びこれに連結される消音器（２２）を備え、前記消音器（２２）内には、隔壁（３１，３２）を介して複数の排気膨張室（２６，２７，２８）が形成されると共に、これら各膨張室（２６，２７，２８）間を排気ガスの流れに沿って連通する連通管（３６，３７）が設けられる車両（１）の排気装置（２０）において、
   前記隔壁（３１，３２）は、筒状の前記消音器（２２）の軸方向で並ぶ第一隔壁（３１）と第二隔壁（３２）とを備え、
   前記複数の膨張室（２６，２７，２８）は、前記消音器（２２）の最上流の膨張室であって前記第一隔壁（３１）及び第二隔壁（３２）の間に形成される第一膨張室（２６）と、前記第一膨張室（２６）の下流側の膨張室であって前記第一隔壁（３１）を介して前記第一膨張室（２６）の一側に隣接する第二膨張室（２７）と、前記第二膨張室（２７）の下流側の膨張室であって前記第二隔壁（３２）を介して前記第一膨張室（２６）の他側に隣接する第三膨張室（２８）とを備え、
   前記連通管（３６，３７）は、前記第一隔壁（３１）を貫通して前記第一膨張室（２６）と前記第二膨張室（２７）とを連通する第一連通管（３６）と、前記第一隔壁（３１）、前記第一膨張室（２６）及び前記第二隔壁（３２）を貫通して前記第二膨張室（２７）と前記第三膨張室（２８）とを連通する第二連通管（３７）とを備え、
   前記排気管（２１）が、前記第二膨張室（２７）と前記第一隔壁（３１）とを貫通した後、前記第一膨張室（２６）内に開口し、
   前記排気管（２１）の下流側で前記第二膨張室（２７）内に臨む部位に、排気通路面積を減少させる縮小部（４１）を設けると共に、前記排気管（２１）における前記縮小部（４１）よりも上流側で前記第二膨張室（２７）内に臨む部位に、前記排気通路面積よりも小さい開口面積を有する連通孔（４２）を前記縮小部（４１）の直近に設け、
   前記第一連通管（３６）及び第二連通管（３７）が、前記消音器（２２）内で平行に配置され、
   前記連通孔（４２）を正面に見た前記消音器（２２）の側面視で、前記連通孔（４２）が前記第一連通管（３６）の延長上の位置を避けて前記第二連通管（３７）の延長上の位置に配置され、この連通孔（４２）が前記第二連通管（３７）側に向けて開口することを特徴とする車両の排気装置。

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