JP2011179346A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気音の低減とトルクの谷の発生の抑制の両方を実現することができる内燃機関の排気装置を提供する。
【解決手段】排気管７１の下流端に接続される消音消圧装置７２は、排気管７１の下流端縁７１ａに向かって開放する開放部９１を有する球状部材９０を備え、排気管７１からの排気を、球状部材９０の内側球面９０ａで反射させ、球状部材９０内で排気圧を減衰した後、開放部９１から排出させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気を排気管を通して排出する内燃機関の排気装置に関する。
従来の内燃機関の排気装置としては、マフラー内に第１及び第２隔壁板を配設することにより、第１〜第３膨張室を画成し、第１〜第３膨張室が連通するように連結パイプを配設して、連結パイプの外周に吸音材を装着し、吸音材の外周をパンチングメタルで被覆することにより、排気音の低減を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来の他の内燃機関の排気装置としては、複数の排気管が集合する排気集合部の排気下流側に膨張室を設けることにより、トルクの谷の発生を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特公平７−８８７７１号公報 特開２００７−１６２６５３号公報
ところで、上記特許文献１及び２に記載の内燃機関の排気装置では、排気音の低減とトルクの谷の発生の抑制のどちらか一方しか実現することができないため、その両方を実現することができる内燃機関の排気装置が求められていた。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気音の低減とトルクの谷の発生の抑制の両方を実現することができる内燃機関の排気装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気を排気管を通して排出する内燃機関の排気装置において、排気管の下流端に接続される消音消圧装置を備え、消音消圧装置は、排気管の下流端縁に向かって開放する開放部を有する球状部材を備え、排気管からの排気を、球状部材の内側球面で反射させ、球状部材内で排気圧を減衰した後、開放部から排出させることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁よりも上流側の位置に配置されることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１の構成に加えて、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁と同じ位置に配置されることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１の構成に加えて、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁から離間する位置に配置されることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加えて、消音消圧装置は、球状部材を複数備え、複数の球状部材を排気の流れに沿って直列に配置することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の構成に加えて、排気音を低減するマフラーを備え、消音消圧装置は、マフラーと一体的に設けられることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成に加えて、消音消圧装置は、球状部材を収容するハウジングを備え、ハウジングの排気管側の端部が、側面視において、排気管に向かうに従って狭くなるテーパー形状に形成されることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の構成に加えて、マフラーは、消音消圧装置の下流側に接続されることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、排気管の下流端に接続される消音消圧装置を備え、消音消圧装置は、排気管の下流端縁に向かって開放する開放部を有する球状部材を備え、排気管からの排気を、球状部材の内側球面で反射させ、球状部材内で排気圧を減衰した後、開放部から排出させるため、球状部材内で排気を干渉させ、排気圧、排気音、排気熱を自己消失させることができるので、排気音を低減することができる。さらに、球状部材内で排気を膨張させ、背圧を減らし、排気を円滑に排出することができるので、トルクの谷の発生を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁よりも上流側の位置に配置されるため、排気音の低減を重視した排気装置を得ることができる。
請求項３の発明によれば、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁と同じ位置に配置されるため、排気音の低減とトルクの谷の発生の抑制を両立した排気装置を得ることができる。
請求項４の発明によれば、球状部材の開放部は、側面視において、排気管の下流端縁から離間する位置に配置されるため、トルクの谷の発生の抑制を重視した排気装置を得ることができる。
請求項５の発明によれば、消音消圧装置は、球状部材を複数備え、複数の球状部材を排気の流れに沿って直列に配置するため、個々の部材を小型化することができる。
請求項６の発明によれば、排気音を低減するマフラーを備え、消音消圧装置がマフラーと一体的に設けられるため、消音消圧装置を車両に取り付けるための専用部品が必要ない。これにより、部品点数を少なくすることができるので、製造コストを削減することができる。また、消音消圧装置とマフラーが一体的に構成されるので、排気装置の外観性を向上することができる。
請求項７の発明によれば、消音消圧装置は、球状部材を収容するハウジングを備え、ハウジングの排気管側の端部が、側面視において、排気管に向かうに従って狭くなるテーパー形状に形成されるため、球状部材の開放部からの排気をスムーズにマフラーに流すことができ、排気流の干渉を抑制することができる。
請求項８の発明によれば、マフラーは、消音消圧装置の下流側に接続されるため、消音消圧装置及びマフラーの両方において排気音を低減することができ、排気装置の消音性能を更に高めることができる。
本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施形態が搭載された自動二輪車を説明する右側面図である。 図１に示す排気装置の一部切欠斜視図である。 図２に示す球状部材の周辺の一部切欠側面図である。 排気装置の第１変形例を説明する一部切欠斜視図である。 図４に示す球状部材の周辺の一部切欠側面図である。 排気装置の第２変形例を説明する一部切欠斜視図である。 図６に示す球状部材の周辺の一部切欠側面図である。 排気装置の第３変形例を説明する球状部材の周辺の一部切欠側面図である。
以下、本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、操縦者から見た方向に従い、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。
本実施形態の自動二輪車１０は、図１に示すように、車体フレーム１１を、前端に設けられるヘッドパイプ１２と、ヘッドパイプ１２から左右に分かれて後ろ下がりに延びる左右一対のメインフレーム１３と、メインフレーム１３の後端部に連結され下方に延びる左右一対のピボットフレーム１４と、ピボットフレーム１４の上端部に連結され後方に延びる左右一対のリヤフレーム１５と、ピボットフレーム１４の中間部に連結され後ろ上がりに延びる左右一対のサブフレーム１６と、左右一対のリヤフレーム１５及び左右一対のサブフレーム１６の後端部が連結されるリヤブラケット１７と、ヘッドパイプ１２から下方に延びる左右一対のダウンフレーム１８と、ダウンフレーム１８の下端部とピボットフレーム１４の下端部とを連結するボトムフレーム１９と、から構成し、メインフレーム１３、ピボットフレーム１４、ダウンフレーム１８、及びボトムフレーム１９に内燃機関５０が取り付けられる。
また、自動二輪車１０は、ヘッドパイプ１２に操舵自在に支持されるフロントフォーク２１と、フロントフォーク２１の下端部に回転可能に支持される前輪ＷＦと、フロントフォーク２１の上端部に取り付けられる操舵用のハンドル２２と、ピボットフレーム１４に揺動自在に支持されるスイングアーム２３と、スイングアーム２３の後端部に回転可能に支持される後輪ＷＲと、ピボットフレーム１４にスイングアーム２３を懸架する後輪懸架装置４０と、リヤフレーム１５の上方に取り付けられるシート２５と、を備える。なお、図１中の符号２６は、メインフレーム１３及びダウンフレーム１８の側方を覆うシュラウド、符号２７は、前輪ＷＦの上方を覆うフロントフェンダである。
後輪懸架装置４０は、図１に示すように、その上端部がピボットフレーム１４の上端部に揺動自在に取り付けられるリヤクッション４１と、リヤクッション４１の下端部とスイングアーム２３の下側中間部とを揺動自在に連結する略三角形状の第１リンク４２と、第１リンク４２とピボットフレーム１４の下端部とを揺動自在に連結する第２リンク４３と、を備える。
内燃機関５０は、図１に示すように、その外殻は、主に、クランクケース５１と、クランクケース５１の前方上端部に取り付けられるシリンダブロック５２と、シリンダブロック５２の上端部に取り付けられるシリンダヘッド５３と、シリンダヘッド５３の上部開口を覆うシリンダヘッドカバー５４と、によって構成される。そして、シリンダヘッド５３の不図示の排気ポートには排気装置７０が接続されている。
排気装置７０は、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド５３の不図示の排気ポートに接続される排気管７１と、排気管７１の下流端に接続される消音消圧装置７２と、消音消圧装置７２の下流端に接続されるマフラー７３と、を備える。
消音消圧装置７２は、図２及び図３に示すように、排気管７１の下流端に一体的に取り付けられる第１ハウジング８１と、マフラー７３の上流端に一体的に取り付けられる第２ハウジング８２と、第１及び第２ハウジング８１，８２間に配置される円筒状の第３ハウジング８３と、第１〜第３ハウジング８１〜８３内に収容される球状部材９０と、を備える。
第１ハウジング８１の下流端及び第２ハウジング８２の上流端には、図３に示すように、球状部材９０及び第３ハウジング８３を取り付けるための取付フランジ８１ａ，８２ａがそれぞれ形成されている。また、本実施形態では、第１ハウジング８１の排気管７１側の端部には、排気管７１に向かうに従って狭くなるテーパー部８１ｂが形成されている。
球状部材９０は、図２及び図３に示すように、略真球体の一部に穴を開けることにより形成され、排気管７１の下流端縁７１ａに向かって開放する開放部９１を有する。
また、球状部材９０は、第１〜第３ハウジング８１〜８３内において、支持部材９２により宙に浮くように支持されており、この支持部材９２は、第１ハウジング８１の取付フランジ８１ａと第３ハウジング８３との間に挟持される円環板部９２ａと、円環板部９２ａの内周縁から径方向内側に延び、球状部材９０の外周面に接合される３本の脚部９２ｂと、を備える。そして、球状部材９０の外周面、円環板部９２ａの内周縁、及び３本の脚部９２ｂの縁部により、第１ハウジング８１側から第２ハウジング８２側に排気を流通させる排気流通口９２ｃが形成されている。
また、本実施形態では、図３に示すように、球状部材９０の開放部９１は、消音消圧装置７２の側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａよりも上流側の位置に配置されている。
そして、このように構成された排気装置７０では、排気管７１の下流端縁７１ａから球状部材９０内に排出された排気は、球状部材９０内の内側球面９０ａで反射され、球状部材９０内で排気圧が減衰された後、球状部材９０の開放部９１から排出され、排気流通口９２ｃを介して第２ハウジング８２側に流れ、マフラー７３に導入される。このため、球状部材９０内で排気を干渉させることができるので、排気圧、排気音、排気熱を自己消失させることができる。
以上説明したように、本実施形態の内燃機関５０の排気装置７０によれば、排気管７１の下流端に接続される消音消圧装置７２は、排気管７１の下流端縁７１ａに向かって開放する開放部９１を有する球状部材９０を備え、排気管７１からの排気を、球状部材９０の内側球面９０ａで反射させ、球状部材９０内で排気圧を減衰した後、開放部９１から排出させるため、球状部材９０内で排気を干渉させ、排気圧、排気音、排気熱を自己消失させることができるので、排気音を低減することができる。さらに、球状部材９０内で排気を膨張させ、背圧を減らし、排気を円滑に排出することができるので、トルクの谷の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の内燃機関５０の排気装置７０によれば、球状部材９０の開放部９１は、側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａよりも上流側の位置に配置されるため、排気音の低減を重視した排気装置７０を得ることができる。
また、本実施形態の内燃機関５０の排気装置７０によれば、消音消圧装置７２がマフラー７３と一体的に設けられるため、消音消圧装置７２を車両１０に取り付けるための専用部品が必要ない。これにより、部品点数を少なくすることができるので、製造コストを削減することができる。また、消音消圧装置７２とマフラー７３が一体的に構成されるので、排気装置７０の外観性を向上することができる。
また、本実施形態の内燃機関５０の排気装置７０によれば、消音消圧装置７２は、球状部材９０を収容する第１〜第３ハウジング８１〜８３を備え、第１ハウジング８１の排気管７１側の端部に、側面視において、排気管７１に向かうに従って狭くなるテーパー部８１ｂが形成されるため、球状部材９０の開放部９１からの排気をスムーズにマフラー７３に流すことができ、排気流の干渉を抑制することができる。
また、本実施形態の内燃機関５０の排気装置７０によれば、マフラー７３は、消音消圧装置７２の下流端に接続されるため、消音消圧装置７２及びマフラー７３の両方において排気音を低減することができ、排気装置７０の消音性能を更に高めることができる。
なお、本実施形態の排気装置７０の第１変形例として、図４及び図５に示すように、第３ハウジング８３を前側及び後側ハウジング８３ｆ，８３ｒに分割し、この前側及び後側ハウジング８３ｆ，８３ｒ間に球状部材９０（支持部材９２）を配置するようにしてもよい。この場合、図５に示すように、球状部材９０の開放部９１は、消音消圧装置７２の側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａと同じ位置に配置される。
そして、本変形例によれば、球状部材９０の開放部９１は、側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａと同じ位置に配置されるため、排気音の低減とトルクの谷の発生の抑制を両立した排気装置７０を得ることができる。
また、本実施形態の排気装置７０の第２変形例として、図６及び図７に示すように、第３ハウジング８３と第２ハウジング８２の取付フランジ８２ａとの間に球状部材９０（支持部材９２）を配置するようにしてもよい。この場合、図７に示すように、球状部材９０の開放部９１は、消音消圧装置７２の側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａから離間する位置に配置される。
そして、本変形例によれば、球状部材９０の開放部９１は、側面視において、排気管７１の下流端縁７１ａから離間する位置に配置されるため、トルクの谷の発生の抑制を重視した排気装置７０を得ることができる。
また、本実施形態の排気装置７０の第３変形例として、図８に示すように、第１ハウジング８１の取付フランジ８１ａと第３ハウジング８３との間、及び第３ハウジング８３と第２ハウジング８２の取付フランジ８２ａとの間に、球状部材９０（支持部材９２）をそれぞれ配置するようにしてもよい。この場合、２個の球状部材９０が排気の流れに沿って直列に配置される。なお、２個以上の球状部材９０を排気の流れに沿って直列に配置してもよい。
そして、本変形例によれば、２個の球状部材９０が排気の流れに沿って直列に配置されるため、個々の部材を小型化することができる。
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、消音消圧装置７２の下流端にマフラー７３が接続されているが、これに限定されず、マフラー７３はなくてもよい。
また、排気管側の端部の形状をテーパー形状とせず、例えば同形状の直管としてもよい。
１０ 自動二輪車
５０ 内燃機関
７０ 排気装置
７１ 排気管
７１ａ 下流端縁
７２ 消音消圧装置
８１ 第１ハウジング
８１ｂ テーパー部
８２ 第２ハウジング
８３ 第３ハウジング
７３ マフラー
９０ 球状部材
９０ａ 内側球面
９１ 開放部
９２ 支持部材

Claims (8)

  1. 内燃機関の排気を排気管を通して排出する内燃機関の排気装置において、
    前記排気管の下流端に接続される消音消圧装置を備え、
    前記消音消圧装置は、前記排気管の下流端縁に向かって開放する開放部を有する球状部材を備え、
    前記排気管からの排気を、前記球状部材の内側球面で反射させ、前記球状部材内で排気圧を減衰した後、前記開放部から排出させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  2. 前記球状部材の前記開放部は、側面視において、前記排気管の下流端縁よりも上流側の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
  3. 前記球状部材の前記開放部は、側面視において、前記排気管の下流端縁と同じ位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
  4. 前記球状部材の前記開放部は、側面視において、前記排気管の下流端縁から離間する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
  5. 前記消音消圧装置は、前記球状部材を複数備え、
    前記複数の球状部材を排気の流れに沿って直列に配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
  6. 排気音を低減するマフラーを備え、
    前記消音消圧装置は、前記マフラーと一体的に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
  7. 前記消音消圧装置は、前記球状部材を収容するハウジングを備え、
    前記ハウジングの前記排気管側の端部が、側面視において、前記排気管に向かうに従って狭くなるテーパー形状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
  8. 前記マフラーは、前記消音消圧装置の下流側に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
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