JP2913443B2 - エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気装置に
関し、詳しくは、排気経路の熱損傷を低減でき、エンジ
ンの製造コストを低廉にでき、エンジンをコンパクト化
できるものに関する。

【０００２】

【従来技術】エンジンの排気装置の従来技術として図５
に示すものがある。これは、本発明と同様、次のような
基本構造を備えている。すなわち、シリンダヘッド１０
１に複数の排気ポート１０２・１０２を設け、その排気
ポート出口１０８・１０８を排気マフラ１０３の第一膨
張室１０４に連通して構成してある。

【０００３】このような基本構造を備えたものでは、各
排気ポート１０２から流出した高温高圧の排気ガスを第
一膨張室１０４に導入し、ここで一旦膨張させ、その圧
力を低減させてから大気中に放出し、排気の膨張騒音を
低減させる。

【０００４】ところで、この従来技術では、排気マフラ
１０３に単一の排気導入管１０５が設けられ、この単一
の排気導入管１０５が排気マフラ１０３の第一膨張室１
０４に挿入されて固定され、排気導入管出口１０６が第
一膨張室１０４内に臨まされると共に、共通の排気導入
管入口１０７が排気マニホルド１０９を介して複数の排
気ポート出口１０８・１０８と連通されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、次
の問題がある。 複数の排気ポート１０２・１０２からそれぞれ流出し
てくる排気ガスが排気マニホルド１０９の狭い合流部１
１０で合流し、排気熱の集熱によりこの合流部１１０が
熱損傷を受けやすい。

【０００６】複雑な分岐構造を有する排気マニホルド
１０９の使用がエンジンの製造コストを高めている。

【０００７】排気マニホルド１０９の介在により、排
気マフラ１０３がシリンダヘッド１０１から離れ、これ
によってエンジンの幅方向または高さ方向に大きく張り
出して、エンジンが大型化する。しかも、排気マフラ１
０３がシリンダヘッド１０１から離れた分だけ、排気ポ
ート１０２・１０２から排気マフラ１０３までの排気経
路が長くなり、これによって排気経路の抵抗が大きくな
ってエンジン出力の低下を招いてしまう。

【０００８】本発明の課題は、排気経路の熱損傷の低減
と、エンジン製造の低コスト化と、エンジンのコンパク
ト化とを図れるうえ、さらにエンジン出力の低下を低減
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に例示す
るように、シリンダヘッド１に複数の排気ポート２・２
を前後方向へ並べて設け、それらの排気ポート出口８・
８を排気マフラ３の第一膨張室４に連通して構成したエ
ンジンの排気装置において、次のようにしたことを特徴
とする。

【００１０】すなわち、排気マフラ３の第一膨張室４を
排気ポート２・２の側方に位置させると共に、排気マフ
ラ３を排気ポート２・２の配列方向に沿うように配置
し、排気マフラ３に排気ポート２・２と同数の排気導入
管５・５を設け、これらの排気導入管５・５が互いに対
称形になるように構成すると共に、複数の排気導入管５
・５を排気マフラ３の第一膨張室４内に挿入して固定
し、複数の排気導入管５・５の各排気導入管出口６・６
を個別に第一膨張室４内に臨ませると共に、排気ポート
２・２の配列方向に対して複数の排気導入管５・５の排
気導入管出口６・６同士が互いに近づくように構成し、
複数の排気導入管５・５の各排気導入管入口７・７を個
別に複数の排気ポート出口８・８に接続し、排気マフラ
３の少なくとも一部が冷却ファン２９の旋回領域６０に
臨むように構成したものである。

【００１１】

【発明の作用及び効果】本発明は図１に例示するよう
に、次のような作用及び効果を奏する。 複数の排気ポート２・２からそれぞれ流出してくる排
気ガスが、個別に複数の排気導入管５・５を通過して、
排気マフラ３の広い第一膨張室４内で合流するため、排
気ガスの熱が第一膨張室４の全体に分散し、排気ガスの
集熱による排気経路の熱損傷が低減する。

【００１２】複数の排気ポート２・２からそれぞれ流
出してくる排気ガスを、複数の排気導入管５・５を介し
て排気マフラ３の第一膨張室４で合流させることができ
るので、複雑な分岐構造を有する排気マニホルドが不要
になり、エンジンの製造コストが低廉になる。

【００１３】排気マニホルドが不要になるので、排気
マフラ３をシリンダヘッド１に接近させることができ、
エンジンの幅方向や高さ方向への排気マフラ３の張り出
し寸法が短くなり、エンジンの小型化が図れる。排気
マフラ３の第一膨張室４が排気ポート２・２の側方に位
置すると共に、排気マフラ３が排気ポート２・２の配列
方向に沿うように配置されるので、排気ポート２・２と
上記第一膨張室４とが接近でき、その分だけ、排気導入
管５・５を短くできて、排気導入管５・５の通路抵抗を
小さくできる。しかも、エンジンの前後方向への排気マ
フラ３の張り出し寸法も短くなり、エンジンの小型化を
より図ることができる。各排気導入管５・５が互いに
対称形になるように構成したので、各排気導入管５・５
の通路長や曲率などが等しくなり、各排気導入管５・５
の通路抵抗が等しくなる。従って、各シリンダの排気圧
力が等しくなって、各シリンダの出力が均一化され、安
定したエンジン出力を得ることができる。排気マフラ
３の少なくとも一部を冷却ファン２９の旋回領域６０に
臨むように構成したので、冷却ファン２９で起こされた
冷却風が排気マフラ３に吹き当たって、その排気マフラ
３が強力に冷却される。従って、排気マフラ３が強力に
冷却される分だけ、排気ポート２・２の配列方向に排気
導入管５・５の排気導入管出口６・６同士を近づけて
も、排気マフラ３の過熱を確実に防止できるうえ、排気
ガスの膨張騒音をより低減できる。上述のように排気
導入管出口６・６同士を近づけても排気マフラ３の過熱
を確実に防止できるので、その排気導入管出口６・６同
士を近づけた分だけ、排気マフラ３の第一膨張室４は、
排気ポート２・２の配列方向の寸法、即ちエンジンの前
後方向の寸法を短くできる。これにより、エンジンの前
後方向への排気マフラ３の張り出し寸法を短くでき、そ
の分だけ、エンジンの全長を短くできる。つまり、排気
マフラ３の過熱を防止しながら、エンジンの小型化をよ
り図ることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の実施例に係る頭上カム式の水冷二
気筒ガソリンエンジンを説明する図である。このエンジ
ンの構成は次の通りである。すなわち、図３に示すよう
に、シリンダブロック１１の上部にシリンダヘッド１が
組み付けられ、その上部にヘッドカバー１２が組み付け
られ、シリンダブロック１１の前部にギヤケース１３と
ベルトケース１４とが組み付けられている。図４に示す
ように、ベルトケース１４内には、クランクプーリ１
５、水ポンプ入力プーリ１６、動弁カム軸入力プーリ１
７、テンションプーリ１８が配置され、これらに連動ベ
ルト１９が巻掛けられている。

【００１５】シリンダヘッド１の左右には、エアクリー
ナ２０と排気マフラ３とが振り分けて配置されている。
図２または図３に示すように、シリンダヘッド１の後部
には、イグニッションコイル２１とイグナイタ２２とが
取り付けられている。シリンダブロック１１の後部には
支持プレート２３が取り付けられ、その後側にクランク
軸２４に連結されたフライホイル２５が配置されてい
る。フライホイル２５にはリングギヤ２６が外嵌固定さ
れ、図２に示すように、リヤエンドプレート２３の右側
にはセルモータ２７が支持されている。そして、セルモ
ータ２７のピニオンギヤ２８がリングギヤ２６に噛み合
わされている。イグニッションコイル２１とイグナイタ
２２とは、リングギヤ２６の上方でこれに臨ませて配置
され、リングギヤ２６の回転により起こされたエンジン
後部での空気の流動により、これらが冷却される。

【００１６】このエンジンの水冷装置の構成は次の通り
である。すなわち、図４に示すように、水ポンプ入力プ
ーリ１６に冷却ファン２９が取り付けられ、その前方に
ラジエータ３０が配設されている。ベルトケース１４
は、正面から見て、三角形状に形成され、その右側の一
頂点部分５７がシリンダヘッド１及びシリンダブロック
１１の横側に張り出され、図２に示すように、この部分
の裏側に冷却水入口ケース３１が付設され、これがシリ
ンダブロック１１内のシリンダジャケット（図外）に連
通している。また、シリンダヘッド１とベルトケース１
４との隙間で、シリンダヘッド１に冷却水出口ケース３
２が付設され、これが図１に示すヘッドジャケット３３
に連通している。ヘッドジャケット３３とシリンダジャ
ケットとは通水口３４で連通している。

【００１７】この水冷装置では、エンジン運転中は、水
ポンプの駆動により冷却水がシリンダジャケット、ヘッ
ドジャケット３３、ラジエータ３０の順で循環し、冷却
ファン２９の駆動により冷却風がラジエータ３０を通過
し、エンジンの水冷を行う。

【００１８】このエンジンの吸気装置は、図１に示すよ
うに、シリンダヘッド１の中央寄りに二本の吸気ポート
３５・３５が設けられ、その吸気ポート入口３６がキャ
ブレータ出口３７に連通され、図４に示すように、キャ
ブレータ入口３８がエアクリーナ２０に連通されて構成
されている。

【００１９】このエンジンの排気装置は、図１に示すよ
うに、シリンダヘッド１の前後両端寄りに二本の排気ポ
ート２・２が設けられ、その排気ポート出口８・８が排
気マフラ３の第一膨張室４に連通されている。

【００２０】排気マフラ３の構成は次の通りである。す
なわち、前後に長いケース３９内が中央部の遮蔽板４０
と後端寄りの多孔板４１とで仕切られ、前側から順に、
第一膨張室４、第二膨張室４２、第三膨張室４３が区画
形成されている。また、ケース３９の後端部から多孔板
４１と遮蔽板４０の両中央部を貫通する排気出口管４４
が挿入され、その前端開口部４５が第一膨張室４内に臨
み、後端開口部４６が大気に解放され、後端部に外気の
吸い込みを抑制するロール状の金網４７が内設されてい
る。排気出口管４４には多数のガス透過孔４８があけら
れ、これらが第二膨張室４２内と第三膨張室４３内に臨
まされている。排気出口管４４の内部は、多孔板４１と
前後方向同位置に内設されたプラグ４９で区画されてい
る。また第二膨張室４２には多数のガス透過孔５０を備
えた筒壁５１が排気出口管４４と同心状に内設されてい
る。

【００２１】この排気マフラ３を備えた排気装置では、
図１に矢印で示すように、各排気ポート２から流出した
高温高圧の排気ガスを第一膨張室４に導入し、順次、第
二膨張室４２、第三膨張室４３を通過させ、その過程で
圧力を低減させてから大気中に放出し、排気の膨張騒音
を低減させる。

【００２２】この実施例では、排気経路の熱損傷を低減
し、エンジンの製造コストを低廉にし、エンジンをコン
パクト化するため、排気装置に次のような工夫がなされ
ている。すなわち、排気マフラ３に排気ポート２・２と
同数の二本の排気導入管５・５が設けられ、この二本の
排気導入管５・５が排気マフラ３の第一膨張室４に挿入
されて固定され、各排気導入管出口６・６が個別に排気
マフラ３の第一膨張室４内に臨まされている。また、二
個の排気導入管入口７・７が個別に二個の排気ポート出
口８・８に接続されている。

【００２３】このような構成によれば、二本の排気ポー
ト２・２からそれぞれ流出してくる排気ガスが、個別に
二本の排気導入管５・５を通過して、排気マフラ３の広
い第一膨張室４内で合流するため、排気ガスの熱が第一
膨張室４の全体に分散し、排気ガスの集熱による排気経
路の熱損傷が低減する。また、複数の排気ポート２・２
からそれぞれ流出してくる排気ガスを、複数の排気導入
管５・５を介して排気マフラ３の第一膨張室４に合流さ
せることができるので、複雑な分岐構造を有する排気マ
ニホルドが不要になり、エンジンの製造コストが低廉に
なる。また、排気マニホルドが不要になるため、排気マ
フラ３をシリンダヘッド１に接近させることができ、エ
ンジンの幅方向や高さ方向への排気マフラ３の張り出し
寸法が短くなり、エンジンの小型化が図れる。

【００２４】また、この実施例では、二本の吸気ポート
３５・３５が各基端部が合流したＶ字型の分岐構造に形
成され、その合流部５２に単一の吸気ポート入口３６が
形成され、これにキャブレータ５４の混合気出口３７が
インシュレータ５６を介して接続されている。混合気出
口３７は、吸気ポート入口３６に直接に接続してもよ
い。

【００２５】このような構成によれば、キャブレータ５
４の混合気出口３７から供給された混合気が合流部５２
を経て各吸気ポート３５に分配される。このため、複雑
な分岐管構造を吸気マニホルドが不要になり、エンジン
の製造コストが低廉になる。また、吸気マニホルドが不
要になることにより、キャブレータ５４をシリンダヘッ
ド１に近づけることができ、エンジンの幅方向や高さ方
向へのキャブレータ５４の張り出し寸法が短くなり、エ
ンジンの小型化が図られる。更には、比較的低温で湾曲
した構造を有する吸気マニホルドが除かれることによ
り、排気マニホルドの内周面での混合気の凝縮がなくな
り、調速の応答性や始動性が高まる。

【００２６】また、この実施例では、図４に示すよう
に、冷却ファン２９が付設されている水ポンプ入力プー
リ１６がベルトケース１４の右側の一頂点部分５７に配
置され、エンジンの正面から見て、シリンダ中心軸線５
９から右側方に外れた位置に冷却ファン２９の旋回中心
５８が配置されている。そして、冷却ファン２９の旋回
領域６０の一部がエンジンの横側方空間にその前側から
臨んでいる。そして、このエンジンの横側方空間内に排
気マフラ３及びセルモータ２７が配置され、これらの前
側部の一部が冷却ファンの旋回領域６０の一部にその後
側から臨ませてある。尚、排気マフラ３及びセルモータ
２７の前側部の全部が冷却ファン２９の旋回領域６０の
一部に臨むようにしてもよい。このような構成によれ
ば、冷却ファン２９で起こされた冷却風が排気マフラ３
及びセルモータ２７に吹き当たり、これらを空冷する。

【００２７】本発明の実施例の内容は以上の通りである
が、本発明は上記実施例に限定されるものでない。例え
ば、上記実施例は頭上カム式の水冷二気筒ガソリンエン
ジンで説明したが、この発明は排気ポートが複数本ある
エンジンであれば、適用することができる。このため、
三気筒以上のエンジンはもとより、単気筒エンジンであ
っても、多弁エンジンのように排気ポートが複数本ある
ものであれば、この発明を適用することができる。ま
た、ガソリンエンジンに限らず、ガスエンジン、ディー
ゼルエンジンにも適用できる。また、水冷エンジン以外
の液冷エンジン、空冷エンジンにも適用でき、頭上弁エ
ンジンにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るエンジンのシリンダヘッ
ド付近の横断面平面図である。

【図２】本発明の実施例に係るエンジンの平面図であ
る。

【図３】本発明の実施例に係るエンジンの側面図であ
る。

【図４】本発明の実施例に係るエンジンの正面図で、ベ
ルトケースの前部を取り外したものである。

【図５】従来技術に係るエンジンの図１相当図である。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド、２…排気ポート、３…排気マフ
ラ、４…第一膨張室、５…排気導入管、６…排気導入管
出口、７…排気導入管入口、８…排気ポート出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 直樹 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (56)参考文献 実開 昭53−5614（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−131634（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−141617（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−116（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−78712（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッド(１)に複数の排気ポート
   (２)・(２)を前後方向へ並べて設け、それらの排気ポー
   ト出口(８)・(８)を排気マフラ(３)の第一膨張室(４)に
   連通して構成した、エンジンの排気装置において、 上記排気マフラ(３)の第一膨張室(４)を上記排気ポート
   (２)・(２)の側方に位置させると共に、上記排気マフラ
   (３)を上記排気ポート(２)・(２)の配列方向に沿うよう
   に配置し、 上記排気マフラ(３)に上記排気ポート(２)・(２)と同数
   の排気導入管(５)・(５)を設け、これらの排気導入管
   (５)・(５)が互いに対称形になるように構成すると共
   に、上記複数の排気導入管(５)・(５)を上記排気マフラ
   (３)の第一膨張室(４)内に挿入して固定し、上記複数の
   排気導入管(５)・(５)の各排気導入管出口(６)・(６)を
   個別に上記第一膨張室(４)内に臨ませると共に、上記排
   気ポート(２)・(２)の配列方向に対して上記複数の排気
   導入管(５)・(５)の排気導入管出口(６)・(６)同士が互
   いに近づくように構成し、上記複数の排気導入管(５)・
   (５)の各排気導入管入口(７)・(７)を個別に上記複数の
   排気ポート出口(８)・(８)に接続し、上記排気マフラ
   (３)の少なくとも一部が冷却ファン(２９)の旋回領域
   (６０)に臨むように構成した、 ことを特徴とするエンジンの排気装置。