JP2015229921A - 吸気消音装置およびそれを備える鞍乗型車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジンの吸気音の消音性を向上させることが可能な吸気消音装置およびそれを備える鞍乗型車両を提供する。【解決手段】吸気消音装置200は、エアクリーナ5、吸気ファンネル6およびレゾネータ7を含み、スロットルボディ4を介してエンジン3に接続される。エアクリーナ5の内部にレゾネータ7が設けられる。レゾネータ7は、チャンバ部110および管部120を含む。管部120はチャンバ部110から下方に延びるように形成され、下端部に開口端121を有する。エアクリーナ5の下端に吸気ファンネル6が設けられる。レゾネータ7の開口端121が吸気ファンネル6内に挿入される。吸気ファンネル6と管部120との間の吸気通路の断面積は、最大スロットル開度におけるスロットルボディ4の吸気通路の開口面積以上に設定される。【選択図】図9

Description

本発明は吸気消音装置およびそれを備える鞍乗型車両に関する。
自動二輪車から発生する騒音を低減するためにレゾネータが用いられる。例えば、特許文献1に記載の自動二輪車においては、シートの下方にエアクリーナケースが配置され、シートとエアクリーナケースとの間にレゾネータが設けられる。レゾネータの内部空間とエアクリーナケースの空気導入用ダクトの内部空間とが連通路(開口)を介して連通される。それにより、空気導入用ダクト内に伝達されるエンジンの吸気音の空気振動がレゾネータ内で生じる空気振動と共鳴して減衰される。
特開平4−306183号公報
レゾネータの開口を吸気通路の下流で吸気バルブに近づけるほどレゾネータによる吸気音の消音性が向上することが知られている。レゾネータの開口をより吸気バルブに近づけるために、エアクリーナケースとエンジンの吸気ポートとを接続する吸気ファンネルの外部にレゾネータを取り付ける方法が考えられる。しかしながら、この場合、レゾネータを含む吸気ファンネル周囲のレイアウトによっては、消音効果を得るために必要なレゾネータの容量を確保することが難しい場合がある。また、レゾネータが外観に現れることによりデザインが制限される場合がある。
本発明の目的は、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジンの吸気音の消音性を向上させることが可能な吸気消音装置およびそれを備える鞍乗型車両を提供することである。
(1)第1の発明に係る吸気消音装置は、エンジンに空気を導く吸気消音装置であって、エアクリーナと、エアクリーナ内に位置する上流開口を有する吸気ファンネルと、吸気ファンネルの下流開口とエンジンの吸気ポートとの間に設けられるスロットルボディと、チャンバ部および管部を有するレゾネータとを備え、レゾネータは、管部の開口端が吸気ファンネル内に挿入されるようにエアクリーナ内に配置され、吸気ファンネルの内周面と管部の外周面との間に形成される通路の断面積は、最大スロットル開度におけるスロットルボディの吸気通路の開口面積以上に設定される。
その吸気消音装置においては、レゾネータの管部の開口端が吸気ファンネル内に挿入されるので、レゾネータの管部の開口端が吸気通路の下流で吸気バルブに近づく。それにより、消音性が向上する。また、レゾネータがエアクリーナ内に配置されるので、レゾネータの存在により吸気ファンネルの周囲のレイアウトおよびデザインが制限されることが防止される。
この場合、吸気ファンネルの内周面と管部の外周面との間に形成される通路の断面積が、最大スロットル開度におけるスロットルボディの吸気通路の開口面積以上に設定されるので、スロットルボディの吸気通路における吸気量が吸気ファンネルの内部に挿入されるレゾネータの管部により制限されない。したがって、エンジンの吸気性能の低下が防止される。
これらの結果、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジンの吸気音の消音性を向上させることが可能になる。
また、上記の構成によれば、他の物体と接触することによるレゾネータの変形および破損を防止するための部材を吸気系統周辺に設ける必要がない。したがって、部品点数の増加が抑制される。
(2)エアクリーナは、フィルタエレメントと、フィルタエレメントを収容するケースと、フィルタエレメントを吸気ファンネルの上流でケースに支持する支持部材とを含み、レゾネータのチャンバ部はフィルタエレメントの下流に設けられてもよい。
この場合、チャンバ部がフィルタエレメントの下流で支持部材によりケースに支持されるので、フィルタエレメントよりも下流側のエアクリーナ内の空間を有効に利用することができる。したがって、エアクリーナを大型化することなく消音性を向上させることができる。
(3)レゾネータのチャンバ部は、支持部材に取り付けられる取り付け部を有してもよい。
チャンバ部の取り付け部が支持部材に取り付けられるので、レゾネータがケースに支持された状態で管部と吸気ファンネルとの間の通路を確保することができる。
(4)取り付け部は、フィルタエレメントの下流側の空間の一部を塞ぐように設けられる板状部材を含んでもよい。
この場合、板状部材が遮音材として機能する。それにより、フィルタエレメントの上流側に漏れ出る吸気音が板状部材により消音される。したがって、吸気音の消音性をより向上させることができる。また、板状部材が取り付け部および遮音材として機能するので部品点数の増加が抑制される。
(5)レゾネータは、吸気ファンネルの上流開口よりも外方に突出する突出部を有し、突出部の下縁は管部から外方に延びるように形成されてもよい。
この場合、エアクリーナ内でのレゾネータの支持が外れた場合でも、突出部の下縁が吸気ファンネルの上流開口に掛止される。それにより、レゾネータのチャンバ部が吸気ファンネルの上流開口を塞ぐことが防止される。
(6)第2の発明に係る鞍乗型車両は、エンジンと、エンジンにより発生される動力により回転される駆動輪と、エンジンに空気を導く上記の吸気消音装置とを備える。
その鞍乗型車両は、上記の吸気消音装置を含む。それにより、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジンの吸気音の消音性を向上させることが可能になる。また、吸気系統周辺の部品点数の増加が抑制される。
(7)鞍乗型車両は、ヘッドパイプと、ヘッドパイプから車両後方に向かって延びるメインフレームと、メインフレームよりも下方の位置で、ヘッドパイプから後方かつ斜め下方に延びるダウンフレームとをさらに備え、エアクリーナは、メインフレームの前部に支持され、エンジンは、エアクリーナよりも下方の位置でメインフレームにより保持され、吸気ファンネルおよびスロットルボディは、ダウンフレームの後方でダウンフレームに沿って配置される。
吸気ファンネルおよびスロットルボディがダウンフレームの後方でダウンフレームに沿って配置されるので、吸気ファンネルの周辺のスペースが制限されている。そのため、ダウンフレームの形状を変更することなくレゾネータを吸気ファンネルの周辺に取り付けることは難しい。
上記の構成によれば、レゾネータがエアクリーナ内に配置されるので、ダウンフレーム等の形状を変更することなく消音性を向上させることが可能である。
本発明によれば、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジンの吸気音の消音性を向上させることが可能になる。
本発明の一実施の形態に係る自動二輪車を示す一方側面図である 図1の車体フレームの前部を示す平面図である。 主として吸気消音装置を示す自動二輪車の一部拡大側面図である。 台座がヘッドパイプおよび一対のメインフレームに支持された状態を示す平面図である。 (a)は図3の下流ダクトを後方から見た側面図であり、(b)は図3の下流ダクトを左側方から見た側面図である。 下流ダクトが図4の台座に取り付けられた状態を示す平面図である。 図3の上部カバーおよび一対の上流ダクトを斜め後上方から見た外観斜視図である。 台座に上部カバーおよび後部カバーが取り付けられるとともに上部カバーに一対の上流ダクトが取り付けられた状態を示す平面図である。 主としてエアクリーナおよびスロットルボディの内部構造を示す縦断面図である。 図9のフィルタエレメントのエレメント本体部およびシール部の外観斜視図である。 図10のエレメント本体部およびシール部を下方から見た下面図である。 図11のB−B線断面図である。 (a)は図9のフィルタエレメントのフレームの平面図であり、(b)は(a)の矢印K1の方向から見たフレームの側面図である。 (a)は図9のエレメント支持部材の平面図であり、(b)は(a)の矢印K2の方向から見たエレメント支持部材の側面図である。 図6の台座上にエレメント支持部材、フィルタエレメントおよび後部カバーが取り付けられた状態を示す平面図である。 図9のレゾネータの外観斜視図である。 エレメント支持部材へのレゾネータの取り付け方法を説明するための図である。 レゾネータと吸気ファンネルとの位置関係を示す外観斜視図である。 (a)は図9のA−A線断面図であり、(b)は図9の矢印Q1の方向から見たスロットルボディの内部空間を示す図である。 第1の変形例で用いられる下流ダクトおよび吸気ファンネルを示す側面図である。 第1の変形例に係る吸気消音装置を示す縦断面図である。 第2の変形例に係る吸気消音装置を示す縦断面図である。 (a)は図22のC−C線断面図であり、(b)は図22の矢印Q2の方向から見たスロットルボディの内部空間を示す図である。 消音性能試験で用いた比較例の吸気消音装置を示す縦断面図である。 吸気消音装置の消音性能試験結果を示すグラフである。 自動二輪車の加速走行時の騒音の測定結果を示すグラフである。
以下、本発明の一実施の形態に係る吸気消音装置およびそれを備える鞍乗型車両について図面を用いて説明する。以下では、鞍乗型車両の一例として自動二輪車を説明する。
(1)自動二輪車の概略構成
図1は本発明の一実施の形態に係る自動二輪車を示す一方側面図である。図1では、自動二輪車100が路面に対して垂直に起立した状態が示される。図1以降の一部の図面においては、自動二輪車100の前後方向L、幅方向Wおよび上下方向Hが矢印で示される。
以下の説明では、前後方向Lにおいて矢印が向かう方向を前方と呼び、その逆の方向を後方と呼ぶ。また、幅方向Wにおいて矢印が向かう方向を左側方と呼び、その逆の方向を右側方と呼ぶ。また、上下方向Hにおいて矢印が向かう方向を上方と呼び、その逆の方向を下方と呼ぶ。
図1に示すように、自動二輪車100はヘッドパイプ1および車体フレーム10を備える。図2は図1の車体フレーム10の前部を示す平面図である。図1および図2に示すように、車体フレーム10は、左右一対のメインフレーム11、一本のダウンフレーム12、左右一対の下部フレーム13およびサブフレーム14を含む。
一対のメインフレーム11は、図1に示すようにヘッドパイプ1から後方に向かって斜め下方に延びる。メインフレーム11の後端は下方に向かって湾曲している。サブフレーム14は、一対のメインフレーム11の後端上部から後方に延びる。
一本のダウンフレーム12は、ヘッドパイプ1の下部から下方に延びる。ダウンフレーム12の下端部は、図2に示すように左右に分岐している。ダウンフレーム12の左右の下端部12bから後方に延びるように一対の下部フレーム13が設けられる。一対の下部フレーム13の後端部は、図1に示すように一対のメインフレーム11の下端部にそれぞれ接続される。
図2に示すように、ヘッドパイプ1の後部には、後述する台座51(図3および図4)を固定するためのねじ孔shが形成されている。また、一対のメインフレーム11の内縁には、後述する台座51(図3および図4)を固定すると共に後述する燃料タンク9(図1)を固定するための一対のブラケットbrが設けられている。
図1に示すように、ヘッドパイプ1には、フロントフォーク2が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク2の下端部に前輪21が回転可能に支持される。フロントフォーク2の上端部にハンドル22が取り付けられている。
一対のメインフレーム11の下部にはエンジン3が設けられる。エンジン3の上方の位置でエアクリーナ5がヘッドパイプ1および一対のメインフレーム11により支持される。エンジン3にはスロットルボディ4が取り付けられている。スロットルボディ4とエアクリーナ5とをつなぐように吸気ファンネル6が設けられる。エアクリーナ5の内部にレゾネータ7が設けられる。
本実施の形態では、スロットルボディ4、エアクリーナ5、吸気ファンネル6およびレゾネータ7により吸気消音装置200が構成される。吸気消音装置200においては、主としてレゾネータ7によりエンジン3の吸気音が消音される。吸気消音装置200の詳細については後述する。
図1の自動二輪車100においては、吸気消音装置200の一部を幅方向Wにおける外側から覆うようにサイドカバーSCが設けられている。また、エアクリーナ5の後端上部から後方へ延びるようにシート8が設けられる。シート8の下部に燃料タンク9が設けられる。シート8および燃料タンク9は、一対のメインフレーム11およびサブフレーム14に支持される。一対のメインフレーム11の下端部から後方へ延びるようにリアアーム15が設けられる。リアアーム15の後端部に後輪23が回転可能に支持される。後輪23は、エンジン3により発生される動力により回転される。
(2)吸気消音装置の詳細
図3は、主として吸気消音装置200を示す自動二輪車100の一部拡大側面図である。図3では、図1のサイドカバーSCの図示を省略する。図3に太い一点鎖線で示すように、吸気消音装置200のエアクリーナ5は、台座51、下流ダクト52、上部カバー53、後部カバー54、上流ダクト55およびフィルタエレメント60を含む。
(2−1)台座
台座51は、ヘッドパイプ1および一対のメインフレーム11に支持される。図4は、台座51がヘッドパイプ1および一対のメインフレーム11に支持された状態を示す平面図である。
図4に示すように、台座51は本体部51aおよび支持部51bを含む。本体部51aは、中央部に略台形状の開口51oが形成された板状部材であり、一対のメインフレーム11上に配置される。本体部51aの前部中央には、局部的に前方へ突出する突出部51pが形成されている。突出部51pは、ねじを用いてヘッドパイプ1の後部(図2のねじ孔shが形成されたヘッドパイプ1の部分)に取り付けられる。また、本体部51aの前部中央には、図3の上部カバー53の前端部を固定するための固定部51xが形成されている。固定部51xは、上方に突出するとともに矩形状を有する断面が前後方向Lに延びるように形成されている。固定部51xの後端は開放されている。固定部51xの略中央部には貫通孔hが形成されている。
本体部51aの左右の外縁は、本体部51aに重なる一対のメインフレーム11の部分の外縁よりも外側に位置する。一方、開口51oを形成する本体部51aの左右の内縁は、一対のメインフレーム11の内縁にほぼ重なる。また、本体部51aには、開口51oを取り囲むように複数(本例では9個)のねじ孔shが形成されている。
支持部51bは、本体部51aの後部に一体的に設けられ、一対のメインフレーム11の間に配置される。支持部51bは、ねじを用いて図2の一対のブラケットbrに取り付けられる。
(2−2)下流ダクトおよび吸気ファンネル
図5(a)は図3の下流ダクト52を後方から見た側面図であり、図5(b)は図3の下流ダクト52を左側方から見た側面図である。図5(a),(b)に示すように、下流ダクト52は、ダクト本体部52Mおよびフランジ部52Fを有する。ダクト本体部52Mは上端部に略台形状の開口52oを有する。フランジ部52Fは、開口52oを取り囲むようにダクト本体部52Mの上端部に形成されている。また、フランジ部52Fには複数の貫通孔hが形成されている。フランジ部52Fの複数の貫通孔hは、図4の台座51の複数のねじ孔shに対応する。
ダクト本体部52Mの内部空間RSは、図1のエンジン3の吸気通路およびレゾネータ7の収容空間として用いられる。ダクト本体部52Mは、上方から下方に向かって内部空間RSが漸次狭くなるように形成されている。
ダクト本体部52Mの下端部には、吸気ファンネル6が一体成形されている。吸気ファンネル6は、上端部に上流開口6aを有し、下端部に下流開口6bを有する。上流開口6aはダクト本体部52Mの内部空間RSに位置し、下流開口6bはダクト本体部52Mの下方に位置する。吸気ファンネル6は図1のエンジン3の吸気通路P2を形成する。
下流ダクト52は図4の台座51に取り付けられる。図6は、下流ダクト52が図4の台座51に取り付けられた状態を示す平面図である。図6に示すように、台座51の開口51oに上方から下流ダクト52のダクト本体部52Mが嵌め込まれる。この状態で、フランジ部52Fの複数の貫通孔hが台座51の複数のねじ孔sh(図4)に重なるように、フランジ部52Fが台座51の本体部51a上に位置決めされる。
(2−3)上流ダクト、上部カバーおよび後部カバー
続いて、図3の上部カバー53、後部カバー54および上流ダクト55について説明する。図3に示すように、上部カバー53および後部カバー54は台座51の上部に取り付けられる。また、上部カバー53の左右両側部に一対の上流ダクト55が取り付けられる。
図7は、図3の上部カバー53および一対の上流ダクト55を斜め後上方から見た外観斜視図である。図8は、台座51に上部カバー53および後部カバー54が取り付けられるとともに上部カバー53に一対の上流ダクト55が取り付けられた状態を示す平面図である。
上部カバー53は、例えば金属製または樹脂製の板状部材であり、図7に示すように、略アーチ状の断面が前後方向Lに延びるように形成される。上部カバー53の左右両側部には、一対の上流ダクト55を取り付けるための取り付け部53tが形成されている。
各上流ダクト55は、図1のエンジン3の吸気通路P1を形成する樹脂製の角筒状部材であり、上流端および下流端に第1開口55aおよび第2開口55bをそれぞれ有する。上部カバー53の左右の取り付け部53tに一対の上流ダクト55の下流端がそれぞれ取り付けられる。一対の上流ダクト55は下流端から上流端に向かって幅方向Wにおける外側に向かうとともに前方に向かうように湾曲している。
図8に示すように、上部カバー53が台座51上に取り付けられるとともに、上部カバー53の後方で後部カバー54が台座51に取り付けられる。それにより、台座51の上方に上部カバー53および後部カバー54により覆われる空間(以下、エレメント収容空間と呼ぶ。)ESが形成される。
図1の自動二輪車100の走行時には、図3および図8に実線の白抜き矢印で示すように、エアクリーナ5の外部の空気が各上流ダクト55の第1開口55aを通して吸気通路P1に流れ込む。また、吸気通路P1に流れ込んだ空気は、図3および図8に点線の白抜き矢印で示すように、各上流ダクト55の第2開口55bを通してエレメント収容空間ESに流れ込む。
図9は、主としてエアクリーナ5およびスロットルボディ4の内部構造を示す縦断面図である。図9では、幅方向Wにおける自動二輪車100の中心を通る鉛直面でエアクリーナ5およびスロットルボディ4を切断した場合の縦断面図が示される。さらに、図9では、エンジン3の一部が切り欠いて図示される。図8の上流ダクト55の図示は省略する。
図9に示すように、台座51上には、下流ダクト52のフランジ部52Fを挟んでエレメント支持部材70が取り付けられる。エレメント支持部材70の上部にフィルタエレメント60が取り付けられる。この状態で、エレメント収容空間ESにフィルタエレメント60が収容される。また、エレメント支持部材70の下部にレゾネータ7が取り付けられる。この状態で、下流ダクト52の内部空間RSにレゾネータ7が収容される。フィルタエレメント60、エレメント支持部材70およびレゾネータ7の詳細は後述する。
図8の各上流ダクト55からエレメント収容空間ESに流れ込んだ空気は、フィルタエレメント60により浄化された後、下流ダクト52の内部空間RSに流れ込む。また、内部空間RS内の空気は、吸気ファンネル6およびスロットルボディ4により形成される吸気通路P2,P3を通してエンジン3の吸気ポート3aに導かれる。
ここで、スロットルボディ4は、流路形成管4a、スロットルバルブ4b、インジェクタ4cおよび図示しないバルブアクチュエータを含む。スロットルボディ4においては、スロットルバルブ4bの開度およびインジェクタ4cによる燃料の噴射状態が調整される。
(2−4)フィルタエレメント
図9に示すように、本例のフィルタエレメント60は、エレメント本体部61、シール部62およびフレーム63を含む。本実施の形態においては、エレメント本体部61およびシール部62は例えば樹脂製の多孔質材料により形成される。また、フレーム63は樹脂により形成される。エレメント本体部61およびシール部62には、オイル等が含浸されてもよいし、含浸されなくてもよい。
図10は、図9のフィルタエレメント60のエレメント本体部61およびシール部62の外観斜視図である。図11は、図10のエレメント本体部61およびシール部62を下方から見た下面図である。図12は、図11のB−B線断面図である。
図10および図11に示すように、エレメント本体部61は、図6の下流ダクト52の開口52oと同様に、略台形状に形成される。また、図12に示すように、エレメント本体部61は、中央部が上方に突出するように外縁から中央部にかけて湾曲している。エレメント本体部61の中央部には貫通孔61hが形成されている。
図11および図12に示すように、シール部62は、エレメント本体部61の外縁(下端部)に沿って帯状に形成される。エレメント本体部61の外縁に、シール部62が接着剤を用いて接合される。シール部62の内周部によりエレメント開口62oが形成される。エレメント本体部61の外縁よりも内側のシール部62の上面部分に溝62gが形成されている。
図13(a)は図9のフィルタエレメント60のフレーム63の平面図であり、図13(b)は図13(a)の矢印K1の方向から見たフレーム63の側面図である。
図13(a),(b)に示すように、フレーム63は、外縁フレーム63a、複数(本例では8個)の内側フレーム63bおよびガイド管63cを含む。外縁フレーム63aは略台形を描くように形成されている。8本の内側フレーム63bは、外縁フレーム63aにおける8つの位置から外縁フレーム63aの内側でかつ上方に向かうように等角度間隔で形成されている。8本の内側フレーム63bの内側の端部は、上下方向に延びるガイド管63cの下部外周面に接続されている。
図11のエレメント開口62oを通してエレメント本体部61の内側の空間に図13(a),(b)のフレーム63が収容される。この場合、フレーム63の外縁フレーム63aの下端部がシール部62の溝62gに嵌め込まれる。また、フレーム63のガイド管63cの上部がエレメント本体部61の貫通孔61hに挿入される。このようにして、エレメント本体部61の内側にフレーム63が設けられることにより、エレメント本体部61の形状が一定に保持される。
(2−5)エレメント支持部材
図14(a)は図9のエレメント支持部材70の平面図であり、図14(b)は図14(a)の矢印K2の方向から見たエレメント支持部材70の側面図である。図14(a),(b)に示すように、エレメント支持部材70は、エレメント支持部71、フランジ部72、複数(本例では8個)の内側フレーム73および固定部74を含む。エレメント支持部71は略台形を描くように形成されている。また、エレメント支持部71は、図13の外縁フレーム63aを下方から支持することができるように一定幅で形成される。
エレメント支持部71を取り囲むようにフランジ部72が形成されている。フランジ部72には複数の貫通孔hが形成されている。フランジ部72の複数の貫通孔hは、図4の台座51の複数のねじ孔shに対応する。
図14(a),(b)に示すように、8本の内側フレーム73は、エレメント支持部71における8つの位置からエレメント支持部71の内側でかつ上方に向かうように等角度間隔で形成されている。8本の内側フレーム73の内側の端部は固定部74に接続されている。固定部74の中心部には上下方向Hに延びるねじ孔shが形成されている。
8本の内側フレーム73のうち一部(本例では6本)の内側フレーム73には、エレメント支持部71の内縁から所定距離離間した部分にそれぞれかしめピン79が形成されている。各かしめピン79は、各内側フレーム73から下方に延びるように形成されている。かしめピン79の詳細については後述する。
上記のエレメント支持部材70の上部にフィルタエレメント60が載置され、図13のガイド管63cを通して図14の固定部74のねじ孔shに蝶ねじWB(図9および後述する図15参照)が取り付けられる。また、エレメント支持部材70のフランジ部72が、図6の下流ダクト52のフランジ部52F上に載置される。この状態で、下流ダクト52およびエレメント支持部材70の複数の貫通孔hを通して図4の台座51の複数のねじ孔shにそれぞれねじが取り付けられる。
図15は、図6の台座51上にエレメント支持部材70、フィルタエレメント60および後部カバー54が取り付けられた状態を示す平面図である。上記のようにして台座51上にエレメント支持部材70およびフィルタエレメント60が取り付けられることにより、図15に示すように、図6の下流ダクト52の開口52oがフィルタエレメント60により塞がれる。それにより、フィルタエレメント60により浄化されていない空気が下流ダクト52内に侵入することが防止される。
なお、エレメント支持部材70においては、エレメント支持部71の内側の領域を覆うように金網が設けられてもよい。それにより、小石等の異物が下流ダクト52内に侵入することが防止される。
(2−6)レゾネータ
図16は、図9のレゾネータ7の外観斜視図である。図16に示すように、レゾネータ7は、一体成形されたチャンバ部110および管部120を有する。また、チャンバ部110は、球状のチャンバ110A、板状部材130および支持部140を有する。
管部120は、チャンバ110Aの下端部から下方に延びるように設けられる。チャンバ110Aの内部空間と管部120の内部空間とは連通する。管部120の下端部は、チャンバ110Aおよび管部120の外部に開放された開口端121を構成する。チャンバ110Aの下部から管部120の上部にかけて、一側方およびその逆の他側方に突出するように一対の突出部111が形成されている。
チャンバ110Aおよび管部120の寸法は、消音すべき騒音(エンジン3の吸気音)の周波数に応じて設定される。本例では、約250Hz〜約350Hzの吸気音が消音されるように、すなわちレゾネータ7の共振周波数が吸気音の周波数と一致するように、チャンバ110Aおよび管部120の寸法が設定される。
板状部材130は、チャンバ110Aの上方に設けられ、管部120の中心軸の延長線LLと交差するように設けられる。支持部140は、チャンバ110Aから上方に延びるように設けられ、板状部材130をチャンバ110Aの上方の位置で支持する。板状部材130には、図14(a)の6つのかしめピン79にそれぞれ対応する6つの貫通孔131が形成されている。
上記のように、レゾネータ7は、図14(a),(b)のエレメント支持部材70に取り付けられる。図17は、エレメント支持部材70へのレゾネータ7の取り付け方法を説明するための図である。
図17(a)にエレメント支持部材70およびレゾネータ7の側面図が示される。図17(a)に太い実線の矢印で示すように、エレメント支持部材70へのレゾネータ7の取り付け時には、エレメント支持部材70から下方に延びる各かしめピン79を、対応付けられたレゾネータ7の貫通孔131に挿入する。その後、板状部材130から下方に突出する各かしめピン79の部分を超音波かしめにより溶融させる。それにより、レゾネータ7の板状部材130がエレメント支持部材70の複数の内側フレーム73に固定される。
図17(b)に、レゾネータ7が取り付けられたエレメント支持部材70を下方から見た下面図が示される。図17(b)に示すように、レゾネータ7がエレメント支持部材70に取り付けられた状態で、板状部材130の外縁とエレメント支持部71の内縁との間には、吸気通路の一部を構成する開口が形成されている。この開口面積は、後述するスロットルボディ4の吸気通路P3における開口面積よりも十分に大きい。
図15を用いて説明したように、図17(b)のエレメント支持部材70が図6の台座51上に取り付けられる。それにより、図9に示すように、レゾネータ7がエレメント支持部材70に支持された状態で下流ダクト52の内部空間RSに収容される。
ここで、レゾネータ7と吸気ファンネル6との位置関係について説明する。図18は、レゾネータ7と吸気ファンネル6との位置関係を示す外観斜視図である。レゾネータ7がエレメント支持部材70に支持された状態で図9の内部空間RSに収容されることにより、図18に示すように、管部120の開口端121が吸気ファンネル6内に挿入される。この場合、管部120の開口端121を図9のスロットルボディ4に近づけることができる。それにより、レゾネータ7によるエンジン3の吸気音の消音性が向上する。
ここで、仮にレゾネータ7の支持が外れると、レゾネータ7のチャンバ110Aは吸気ファンネル6の上流開口6aに向かって落下する。このような場合でも、本例の突出部111の下縁は上流開口6aよりも外方に突出するように形成されている。それにより、落下したレゾネータ7の突出部111が吸気ファンネル6の上流開口6aに掛止される。したがって、チャンバ110Aが吸気ファンネル6の上流開口6aを塞ぐことが防止される。
(2−7)吸気ファンネルの吸気通路の断面積とスロットルボディの吸気通路の開口面積との関係
図19(a)は図9のA−A線断面図であり、図19(b)は図9の矢印Q1の方向から見たスロットルボディ4の内部空間を示す図である。図19(a)では、吸気通路P2の断面がドットパターンで示される。図19(b)では、図9の流路形成管4aの内周面が符号4iで示され、スロットルバルブ4bが開かれた場合に形成される開口P3Aがドットパターンで示される。
本実施の形態に係る吸気消音装置200においては、上記のように、吸気ファンネル6の吸気通路P2内にレゾネータ7の管部120が挿入される。そのため、図19(a)に示すように、吸気ファンネル6の内周面と管部120の外周面との間に形成される吸気通路P2の断面積は、管部120が挿入されない場合に比べて管部120の断面積分小さくなる。
一方、スロットルボディ4においては、例えば乗員のアクセル操作量に応じてスロットルバルブ4bの開度が調整される。ここで、乗員が最大限アクセルを開くことにより、図19(b)に示すように、スロットルバルブ4bが予め定められた最大スロットル開度で開かれるものとする。
この場合、吸気ファンネル6と管部120との間の吸気通路P2の断面積が最大スロットル開度で開かれたスロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積よりも小さいと、十分な量の空気をエンジン3に導くことができない。そのため、エンジン3の吸気性能が低下する。
そこで、本実施の形態では、吸気ファンネル6と管部120との間の吸気通路P2の断面積の最小値が、最大スロットル開度で開かれた場合のスロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積以上になるように、各構成要素の寸法が設定される。
(3)効果
上記の吸気消音装置200においては、レゾネータ7の管部120の開口端121が吸気ファンネル6内に挿入されるので、レゾネータ7の管部120の開口端121がスロットルボディ4の吸気通路P3の近くに位置する。それにより、エンジン3の吸気音の消音性が向上する。また、レゾネータ7が下流ダクト52の内部空間RSに配置されるので、レゾネータ7の存在により吸気ファンネル6の周囲のレイアウトおよびデザインが制限されることが防止される。
また、上記のように、吸気ファンネル6の内周面と管部120の外周面との間に形成される吸気通路P2の断面積が、スロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積以上になるように設定される。それにより、スロットルボディ4の吸気通路P3における吸気量が吸気ファンネル6の内部に挿入されるレゾネータ7の管部120により制限されない。したがって、エンジン3の吸気性能の低下が防止される。
これらの結果、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジン3の吸気音の消音性を向上させることが可能になる。
また、上記の構成によれば、エアクリーナ5内部のフィルタエレメント60よりも下流側の空間を有効に利用することができるので、エアクリーナ5を大型化することなく消音性を向上させることができる。さらに、レゾネータ7の変形および破損を防止するための部材を吸気系統周辺に設ける必要がない。したがって、部品点数の増加が抑制される。
上記のように、レゾネータ7は板状部材130を有する。板状部材130は、台座51の下方の内部空間RSの一部を塞ぐように設けられる。この場合、エンジン3からスロットルボディ4および吸気ファンネル6を通して下流ダクト52の内部空間RSに漏れ出る吸気音が板状部材130により消音される。それにより、吸気音の消音性をより向上させることができる。また、板状部材130は、レゾネータ7をエレメント支持部材70に取り付けるための取り付け部および消音材として機能する。したがって、部品点数の増加が抑制される。
上記の自動二輪車100においては、下流ダクト52が台座51に取り付けられ、吸気ファンネル6の下端部がスロットルボディ4に接続される。下流ダクト52、吸気ファンネル6およびスロットルボディ4は、ダウンフレーム12の後方でダウンフレーム12に沿うように配置される。このように、吸気ファンネル6の周辺のスペースが制限される場合でも、レゾネータ7が下流ダクト52内に収容されるので、ダウンフレーム12の形状を変更することなく消音性を向上させることが可能となっている。
(4)第1の変形例
吸気消音装置200は、図5の下流ダクト52および吸気ファンネル6に代えて以下の下流ダクトおよび吸気ファンネルを備えてもよい。
図20は、第1の変形例で用いられる下流ダクトおよび吸気ファンネルを示す側面図である。図20(a)に第1の変形例で用いられる下流ダクト152を一の方向(後方)から見た側面図が示され、図20(b)に第1の変形例で用いられる下流ダクト152を他の方向(左側方)から見た側面図が示される。図20(a),(b)の側面図は、図5(a),(b)の側面図にそれぞれ対応する。
図20(a),(b)に示すように、本例の吸気ファンネル106においては、下流開口106bの開口面積に対する上流開口106aの開口面積の比率が、図5の吸気ファンネル6の下流開口6bの開口面積に対する上流開口6aの開口面積の比率に比べて大きく設定されている。また、吸気ファンネル106の下流開口106bの開口面積は、図5の吸気ファンネル6の下流開口6bの開口面積に比べて大きく設定されている。さらに、本例の吸気ファンネル106においては、下流ダクト152と吸気ファンネル106との境界部分がなだらかに形成されている。
それにより、吸気ファンネル106によりエンジン3に導くことが可能な空気の量は、図5の吸気ファンネル6によりエンジン3に導くことが可能な空気の量よりも大きい。図20(a)では、下流ダクト152と吸気ファンネル106との境界部分が明瞭に識別できるように、吸気ファンネル106の上端部を点線で表す。また、図20(b)においては、吸気ファンネル106を一点鎖線で取り囲む。
図21は、第1の変形例に係る吸気消音装置200を示す縦断面図である。図21の吸気消音装置200は、図20の下流ダクト152および吸気ファンネル106を備える。図21では、図20(b)の例と同様に、吸気ファンネル106を一点鎖線で取り囲む。
第1の変形例においても、下流ダクト152の内部空間RSにレゾネータ7が収容される。レゾネータ7の管部120の開口端121が吸気ファンネル106の内部に挿入される。また、吸気ファンネル106と管部120との間に形成される吸気通路P2の断面積が、スロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積以上になるように設定される。これらより、吸気系統周辺のレイアウトおよびデザインを制限することなくエンジン3の吸気音の消音性を向上させることが可能になる。
(5)第2の変形例
上記のように、本発明の実施の形態に係る吸気消音装置200においては、吸気ファンネル6と管部120との間に形成される吸気通路P2の断面積が、スロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積以上になるように、各構成要素の寸法が設定される。
図9の吸気消音装置200の構成では、最大スロットル開度が大きく設定されると、吸気ファンネル6と管部120との間の吸気通路P2の断面積がスロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積よりも小さくなる可能性がある。そこで、レゾネータ7の管部120が挿入される吸気ファンネル6の部分の内径を大きくする構成が考えられる。
図22は、第2の変形例に係る吸気消音装置200を示す縦断面図である。図22の吸気消音装置200に設けられる吸気ファンネル206は、図5の吸気ファンネル6に比べてレゾネータ7の管部120が挿入される部分の内径が十分に大きく設定されている。
図23(a)は図22のC−C線断面図であり、図23(b)は図22の矢印Q2の方向から見たスロットルボディ4の内部空間を示す図である。図23(a)では、吸気通路P2の断面がドットパターンで示される。図23(b)では、図22の流路形成管4aの内周面が符号4iで示され、スロットルバルブ4bが開かれた場合に形成される開口P3Aがドットパターンで示される。
図23(a)に示すように、本例の吸気ファンネル206と管部120との間の吸気通路P2の断面積は、図19(a)の吸気ファンネル6と管部120との間の吸気通路P2の断面積に比べて十分に大きい。この場合、図23(b)に示すように、スロットルバルブ4bが全開になっても、吸気ファンネル206と管部120との間の吸気通路P2の断面積が、スロットルボディ4の吸気通路P3の開口面積以上になる。それにより、最大スロットル開度がスロットルバルブ4bの全開状態に等しい場合でも、エンジン3の吸気性能の低下が防止される。
(6)吸気消音装置の消音性能試験
本発明者は、図9の吸気消音装置200について、消音性能試験を行った。具体的には、本発明者は、図9の吸気消音装置200に接続されるエンジン3の吸気バルブの近傍にマイクを設置するとともに、エアクリーナ5の第1開口55a(図7)の近傍にマイクを設置した。さらに、本発明者は、スロットルバルブ4bが最大スロットル開度に維持された状態で2つのマイクにより得られる音声信号に基づいて、エンジン3における試験音の振幅に対する第1開口55a(図7)における試験音の振幅の利得を算出した。試験音は上記の吸気音に相当する約300Hzの周波数の音を含む。
また、本発明者は、図9の吸気消音装置200からレゾネータ7が取り外された構成について、上記の例と同様の消音性能試験を行った。さらに、本発明者は、以下に説明する比較例の吸気消音装置についても、上記の例と同様の消音性能試験を行った。
図24は、消音性能試験で用いた比較例の吸気消音装置を示す縦断面図である。図24に示すように、比較例の吸気消音装置の構成は、下流ダクト52の内部空間RSに収容されるレゾネータ7Xの構造および配置を除いて、図9の吸気消音装置200の構成と同じである。
レゾネータ7Xはチャンバ180および管部190を有する。チャンバ180は略直方体形状を有し、管部190はチャンバ180の下端部から斜め下方に延びるように形成される。管部190の下端部には、開口端191が形成されている。管部190の開口端191は吸気ファンネル6内に挿入されていない。なお、レゾネータ7Xの寸法は、レゾネータ7Xの共振周波数が図9のレゾネータ7の共振周波数と等しくなるように設定されている。
図25は、吸気消音装置の消音性能試験結果を示すグラフである。図25の縦軸は音の振幅の利得を表し、横軸は周波数を表す。また、グラフ内の太い実線は図9の吸気消音装置200についての消音性能試験結果を表し、太い点線は図9の吸気消音装置200からレゾネータ7が取り外された構成についての消音性能試験結果を表し、太い一点鎖線は図24の吸気消音装置についての消音性能試験結果を表す。
図25のグラフにおいては、音の振幅の利得が正の値を示す場合には、エンジン3から第1開口55aに伝わる音が増幅されることを表す。また、音の振幅の利得の値が大きいほど音の増幅の度合いが大きいことを表す。この場合、吸気消音装置200から漏れ出る騒音が大きくなる。
一方、音の振幅の利得が負の値を示す場合には、エンジン3から第1開口55aに伝わる音が減衰されることを表す。また、音の振幅の利得の値が大きいほど音の減衰の度合いが大きいことを表す。この場合、吸気消音装置200から漏れ出る騒音が小さくなる。
図25の消音性能試験結果によれば、図9の吸気消音装置200についての試験音の振幅の利得は吸気音の周波数(約300Hz)で負の値をとり、著しく低下している。これにより、エンジン3から第1開口55aに伝わる吸気音が大きく減衰されることがわかる。
一方、図9の吸気消音装置200からレゾネータ7が取り外された構成および図24の吸気消音装置についての試験音の振幅の利得は吸気音の周波数(約300Hz)で正の値をとり、上昇している。これにより、エンジン3から第1開口55aに伝わる吸気音が大きく増幅されることがわかる。
これらの結果、図9の吸気消音装置200によれば、吸気音と同程度の周波数を有する音がレゾネータ7により十分に消音され、エアクリーナ5から漏れ出る吸気音が十分に小さくなることが確認された。
(7)自動二輪車の騒音試験
本発明者は、図1の自動二輪車100の加速走行時の騒音を測定した。具体的には、本発明者は、アクセルが最大限開かれた状態で車両速度が予め定められた第1の速度(例えば30km/h)から予め定められた第2の速度(例えば60km/h)に到達する間に自動二輪車100から発生する騒音の音圧レベルを測定した。
また、本発明者は、図1の自動二輪車100からレゾネータ7を取り外し、上記の例と同様の手順でレゾネータ7が取り外された自動二輪車100から発生する騒音の音圧レベルを測定した。
図26は、自動二輪車100の加速走行時の騒音の測定結果を示すグラフである。図26の縦軸は音圧レベルを表し、横軸は周波数を表す。また、グラフ内の太い実線は図1の自動二輪車100から発生する騒音の音圧レベルを表し、太い点線はレゾネータ7が取り外された自動二輪車100から発生する騒音の音圧レベルを表す。
上記のように、レゾネータ7が取り外された自動二輪車100では、吸気音がほとんど消音されない。そのため、図26に示すように、吸気音の周波数を含む250Hz〜400Hzの範囲で音圧レベルが著しく増加している。一方、図1の自動二輪車100においては、250Hz〜400Hzの範囲で騒音の音圧レベルが十分に低下している。
本発明者は、さらに上記の加速走行中の自動二輪車100から発生する騒音(加速走行騒音)を測定した。その結果、レゾネータ7を備える図1の自動二輪車100の加速走行騒音は、レゾネータ7が取り外された自動二輪車100の加速走行騒音よりも低かった。なお、レゾネータ7を備える図1の自動二輪車100の加速走行騒音とレゾネータ7が取り外された自動二輪車100の加速走行騒音との差は約3dBであった。
このように、レゾネータ7を備える吸気消音装置200が自動二輪車100に設けられることにより、自動二輪車100から発生する騒音が十分に低減されることが確認された。
(8)自動二輪車の加速性能
本発明者は、レゾネータ7により自動二輪車100の加速性能が低下するか否かを確認するために、上記の自動二輪車100の加速走行時の騒音の測定時に、車両速度が第1の速度から第2の速度に到達する間に進む距離を測定した。この場合、測定された距離が短いほど自動二輪車100の加速性能は高く、測定された距離が長いほど自動二輪車100の加速性能は低い。
自動二輪車100の進行距離を測定した結果、図1の自動二輪車100について測定された距離は、レゾネータ7が取り外された自動二輪車100について測定された距離と同じであった。このように、図1の自動二輪車100においては、レゾネータ7に起因する加速性能の低下は認められなかった。
(9)エンジンの出力特性
本発明者は、レゾネータ7によりエンジン3の出力特性が低下するか否かを確認するために、以下の試験を行った。
本発明者は、図9の吸気消音装置200にスロットルボディ4およびエンジン3が接続された構成において、スロットルバルブ4bが最大スロットル開度である場合のエンジン3の出力をダイナモメータにより測定した。また、本発明者は、図9の吸気消音装置200からレゾネータ7を取り外し、スロットルバルブ4bが最大スロットル開度である場合のエンジン3の出力を再度ダイナモメータにより測定した。
レゾネータ7を備える吸気消音装置200を用いた場合のエンジン3の出力の測定結果と、レゾネータ7が取り外された吸気消音装置200を用いた場合のエンジン3の出力の測定結果はほぼ同じであった。このように、エンジン3の出力はレゾネータ7の有無にかかわらず一定であった。すなわち、エンジン3の出力性能はレゾネータ7に起因して低下しないことが確認された。この結果により、エンジン3の吸気性能もレゾネータ7に起因して低下していないことがわかる。
(10)他の実施の形態
(10−1)上記の実施の形態においては、図9、図21および図22の吸気消音装置200に用いられるレゾネータ7は、球状のチャンバ110Aおよび断面円形状の管部120を含む。レゾネータ7のチャンバ110Aは、球状に代えて直方体形状を有してもよい。また、管部120の断面は、円形状に代えて楕円形状または矩形状を有してもよい。
(10−2)上記の実施の形態においては、レゾネータ7がエレメント支持部材70の下部に取り付けられる。レゾネータ7は、エレメント支持部材70に限らず、下流ダクト52,152のダクト本体部52M,152Mに取り付けられてもよい。また、レゾネータ7は、板状部材130を有さなくてもよい。
(10−3)上記の実施の形態は、本発明を自動二輪車に適用した例であるが、これに限らず、自動三輪車もしくはATV(All Terrain Vehicle;不整地走行車両)等の他の鞍乗型車両に本発明を適用してもよい。
(11)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記の実施の形態においては、エンジン3がエンジンの例であり、吸気消音装置200が吸気消音装置の例であり、エアクリーナ5がエアクリーナの例であり、吸気ファンネル6,106が吸気ファンネルの例であり、吸気ファンネル6,106の上流開口6a,106aが上流開口の例であり、吸気ファンネル6,106の下流開口6b,106bが下流開口の例である。
また、スロットルボディ4がスロットルボディの例であり、チャンバ部110がチャンバ部の例であり、管部120が管部の例であり、レゾネータ7がレゾネータの例であり、管部120の開口端121が開口端の例である。
また、フィルタエレメント60がフィルタエレメントの例であり、台座51、上部カバー53および後部カバー54がケースの例であり、エレメント支持部材70が支持部材の例であり、板状部材130および支持部140が取り付け部の例であり、板状部材130が板状部材の例である。
さらに、突出部111が突出部の例であり、後輪23が駆動輪の例であり、自動二輪車100が鞍乗型車両の例であり、ヘッドパイプ1がヘッドパイプの例であり、メインフレーム11がメインフレームの例であり、ダウンフレーム12がダウンフレームの例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。
本発明は、エンジンを有する機械的構造物に有効に利用することができる。
1 ヘッドパイプ
2 フロントフォーク
3 エンジン
3a 吸気ポート
4 スロットルボディ
4a 流路形成管
4b スロットルバルブ
4c インジェクタ
4i 流路形成管の内周面
5 エアクリーナ
6,106,206 吸気ファンネル
6a,106a 上流開口
6b,106b 下流開口
7,7X レゾネータ
8 シート
9 燃料タンク
10 車体フレーム
11 メインフレーム
12 ダウンフレーム
12b 下端部
13 下部フレーム
14 サブフレーム
15 リアアーム
21 前輪
22 ハンドル
23 後輪
51 台座
51a 本体部
51b,140 支持部
51o,52o,P3A 開口
51p,111 突出部
51x,74 固定部
52,152 下流ダクト
52F,72 フランジ部
52M,152M ダクト本体部
53 上部カバー
53t 取り付け部
54 後部カバー
55 上流ダクト
55a 第1開口
55b 第2開口
60 フィルタエレメント
61 エレメント本体部
62 シール部
62g 溝
62o エレメント開口
63 フレーム
63a 外縁フレーム
63b,73 内側フレーム
63c ガイド管
70 エレメント支持部材
71 エレメント支持部
79 かしめピン
100 自動二輪車
110 チャンバ部
110A,180 チャンバ
120,190 管部
121,191 開口端
130 板状部材
200 吸気消音装置
br ブラケット
ES エレメント収容空間
H 上下方向
h,61h,131 貫通孔
K1,K2,Q1,Q2 矢印
L 前後方向
LL 延長線
P1,P2,P3 吸気通路
RS 内部空間
SC サイドカバー
sh ねじ孔
W 幅方向
WB 蝶ねじ

Claims (7)

  1. エンジンに空気を導く吸気消音装置であって、
    エアクリーナと、
    前記エアクリーナ内に位置する上流開口を有する吸気ファンネルと、
    前記吸気ファンネルの下流開口と前記エンジンの吸気ポートとの間に設けられるスロットルボディと、
    チャンバ部および管部を有するレゾネータとを備え、
    前記レゾネータは、前記管部の開口端が前記吸気ファンネル内に挿入されるように前記エアクリーナ内に配置され、
    前記吸気ファンネルの内周面と前記管部の外周面との間に形成される通路の断面積は、最大スロットル開度における前記スロットルボディの吸気通路の開口面積以上に設定される、吸気消音装置。
  2. 前記エアクリーナは、
    フィルタエレメントと、
    前記フィルタエレメントを収容するケースと、
    前記フィルタエレメントを前記吸気ファンネルの上流で前記ケースに支持する支持部材とを含み、
    前記レゾネータの前記チャンバ部は前記フィルタエレメントの下流に設けられる、請求項1記載の吸気消音装置。
  3. 前記レゾネータの前記チャンバ部は、前記支持部材に取り付けられる取り付け部を有する、請求項2記載の吸気消音装置。
  4. 前記取り付け部は、前記フィルタエレメントの下流側の空間の一部を塞ぐように設けられる板状部材を含む、請求項3記載の吸気消音装置。
  5. 前記レゾネータは、前記吸気ファンネルの前記上流開口よりも外方に突出する突出部を有し、前記突出部の下縁は前記管部から外方に延びるように形成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の吸気消音装置。
  6. 前記エンジンと、
    前記エンジンにより発生される動力により回転される駆動輪と、
    前記エンジンに空気を導く請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸気消音装置とを備える、鞍乗型車両。
  7. ヘッドパイプと、
    前記ヘッドパイプから車両後方に向かって延びるメインフレームと、
    前記メインフレームよりも下方の位置で、前記ヘッドパイプから後方かつ斜め下方に延びるダウンフレームとをさらに備え、
    前記エアクリーナは、前記メインフレームの前部に支持され、
    前記エンジンは、前記エアクリーナよりも下方の位置で前記メインフレームにより保持され、
    前記吸気ファンネルおよび前記スロットルボディは、前記ダウンフレームの後方で前記ダウンフレームに沿って配置される、請求項6記載の鞍乗型車両。
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