JP3159285U - Exhaust device for saddle riding type vehicle and saddle riding type vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】消音特性の要求を満たしつつ小型化を図った鞍乗型車両用の排気装置を提供する。【解決手段】鞍乗型車両用の排気装置100は、エンジンに接続されるエキゾーストパイプ20と、エキゾーストパイプ20に接続されるサイレンサとを備える。エキゾーストパイプ20は、ヘルムホルツ共鳴器40を備えており、且つ、ヘルムホルツ共鳴器40には、吸音材45が充填され、さらに、ヘルムホルツ共鳴器40には、エキゾーストパイプ20の内部と連通する開口部42が形成され、開口部42は、エンジンの動作時においてエキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所に形成される。【選択図】図5BDisclosed is an exhaust device for a saddle-ride type vehicle that satisfies the requirements for noise reduction characteristics and is reduced in size. An exhaust system for a saddle-ride type vehicle includes an exhaust pipe connected to an engine and a silencer connected to the exhaust pipe. The exhaust pipe 20 includes a Helmholtz resonator 40, and the Helmholtz resonator 40 is filled with a sound absorbing material 45, and the Helmholtz resonator 40 further has an opening 42 communicating with the inside of the exhaust pipe 20. The opening 42 is formed at a location where the sound pressure inside the exhaust pipe 20 is high during engine operation. [Selection] Figure 5B
Description
本考案は、鞍乗型車両用排気装置および鞍乗型車両に関する。 The present invention relates to a straddle-type vehicle exhaust device and a straddle-type vehicle.
鞍乗型車両(例えば、自動二輪車)で使用されるマフラー(排気装置)は、エンジンから排出される排気ガスを効率良く放出する排気効率と、高圧および高温化された排気ガスの排出に伴う排気音の減音または消音という2つの要求を満たすことが求められている。 A muffler (exhaust device) used in a saddle-ride type vehicle (for example, a motorcycle) efficiently discharges exhaust gas discharged from an engine, and exhaust gas accompanying exhaust of high-pressure and high-temperature exhaust gas. It is required to satisfy two requirements of sound reduction or mute.
騒音規制が強化されている昨今では、特に減音または消音に対する要求が高まっている。したがって、排気効率を維持しつつ減音または消音を達成することが望まれている。自動二輪車用のマフラーは、例えば、特許文献1に開示されている。
In recent years when noise regulations have been tightened, there has been an increasing demand for noise reduction or silencing. Therefore, it is desired to achieve sound reduction or silencing while maintaining exhaust efficiency. A muffler for a motorcycle is disclosed in
マフラーの設計を排気効率だけから考えると、マフラー(排気系)は、真っ直ぐ伸ばすのが一番好ましい。しかしながら、これでは、自動二輪車の車体に収まらない。したがって、排気抵抗を少なくするためにマフラーをなるべく急激に曲げないように車体後方に持っていくのであるが、実際には、前輪やバンク角と絡んでそれも難しいことが多い。通常、エンジン性能的に理想的な長さのマフラーがそのまま自動二輪車の形状に収まることは少なく、なるべくスムーズな形状を維持しつつ、性能上ベストに近い長さのマフラーを自動二輪車の形状に収めるように設計することは、乗用四輪車のマフラー設計と比較すると、非常に苦労を伴う。 Considering the muffler design only from the exhaust efficiency, it is most preferable to extend the muffler (exhaust system) straight. However, this does not fit in the motorcycle body. Therefore, in order to reduce the exhaust resistance, the muffler is brought to the rear of the vehicle body so as not to bend as rapidly as possible. However, in practice, it is often difficult to get involved with the front wheels and the bank angle. Normally, the muffler with the ideal length for engine performance does not fit in the shape of the motorcycle as it is, and the muffler with the length close to the best in the performance is kept in the shape of the motorcycle while maintaining the smooth shape as much as possible. This design is very difficult compared to the muffler design of a passenger car.
また、排気効率だけでなく、自動二輪車においては、マフラーの重量が操縦性に与える影響もとても大きい。つまり、自動二輪車は車体が軽いため、たとえ1kg程度の重量であっても自動二輪車に与える影響は大きく、そして、マフラーの重量に加えてマフラーの重心が遠くにあることも自動二輪車の操縦性に悪影響を与える。 In addition to the exhaust efficiency, in motorcycles, the weight of the muffler has a great influence on maneuverability. In other words, the motorcycle has a light body, so even a weight of about 1 kg has a large effect on the motorcycle. In addition to the weight of the muffler, the fact that the center of gravity of the muffler is far is also a factor in handling the motorcycle Adversely affected.
一方で、どんなに構造を工夫しても消音効果を高める上では、ある程度のマフラー容量が必要になる。厳しさを増す騒音規制に適合させるために、マフラーを大きくせざるを得ない場合が多い。加えて、マフラーを構成する金属板が薄いとそれが振動して騒音が大きくなるため、どうしてもマフラー重量は重くなりがちである。そして、マフラー重量の増加は、自動二輪車の操縦性を悪くしてしまう。 On the other hand, no matter how much the structure is devised, a certain amount of muffler capacity is required to enhance the silencing effect. In many cases, the muffler must be enlarged in order to meet the increasingly stringent noise regulations. In addition, if the metal plate constituting the muffler is thin, it vibrates and increases noise, so the muffler weight tends to be heavy. And the increase in the weight of the muffler deteriorates the maneuverability of the motorcycle.
このように、自動二輪車のマフラーの構造は、種々の相反する要因から決定されるため、排気効率および消音特性を満たしつつ、小型化を図ったマフラーを実現化することは極めて困難であった。 As described above, since the structure of the muffler of the motorcycle is determined based on various conflicting factors, it has been extremely difficult to realize a muffler that is miniaturized while satisfying the exhaust efficiency and the silencing characteristics.
本考案はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、消音特性の要求を満たしつつ、小型化を図った鞍乗型車両用マフラーを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a main object thereof is to provide a straddle-type vehicle muffler that is reduced in size while satisfying the requirements for the silencing characteristics.
なお、米国特許3263772号には、自動車用の排ガスシステムとして、高周波消音要素(同公報の図1の符号16)がパイプ(同図1の符号10)に取り付けられているが、この高周波消音要素は、共鳴器ではない。具体的には、高周波消音要素の空洞(同図2の符号22)の空気または多孔性繊維質材料で高周波成分を消音するものである。
In US Pat. No. 3,263,772, a high-frequency silencing element (reference numeral 16 in FIG. 1 of the publication) is attached to a pipe (
本考案に係る鞍乗型車両用の排気装置は、エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサとを備え、前記エキゾーストパイプは、ヘルムホルツ共鳴器を備えており、且つ、前記ヘルムホルツ共鳴器には、吸音材が充填されており、前記ヘルムホルツ共鳴器には、前記エキゾーストパイプの内部と連通する開口部が形成されており、前記開口部は、前記エンジンの動作時において前記エキゾーストパイプの内部の音圧が高い箇所に形成されている。 An exhaust system for a saddle-ride type vehicle according to the present invention includes an exhaust pipe connected to an engine and a silencer connected to the exhaust pipe, the exhaust pipe including a Helmholtz resonator, and The Helmholtz resonator is filled with a sound absorbing material, and the Helmholtz resonator is formed with an opening communicating with the interior of the exhaust pipe, and the opening is in the operation of the engine. It is formed in a place where the sound pressure inside the exhaust pipe is high.
本考案によれば、ヘルムホルツ共鳴器がエキゾーストパイプに設けられており、そのヘルムホルツ共鳴器に吸音材が充填されているので、当該ヘルムホルツ共鳴器の吸音効果の抑制とともに、当該ヘルムホルツ共鳴器によって新たに発生した共振周波数ピークのレベルを低減することができる。その結果、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。 According to the present invention, the Helmholtz resonator is provided in the exhaust pipe, and the Helmholtz resonator is filled with a sound absorbing material. The level of the generated resonance frequency peak can be reduced. As a result, the silencing effect can be enhanced even when the silencer capacity cannot be increased in order to suppress the increase in the muffler weight.
自動二輪車の排気装置の設計(マフラー設計)は、種々の制約の下で行われていたが、実際のところ、サイレンサの容積を大きくしなければ消音効果を上げることができず、その一方で、サイレンサの容積の増大が自動二輪車の操縦性の低下をもたらす現象を回避することができなかった。例えば、現状の4サイクルのモトクロス自動二輪車(特に、競技用車)のマフラーにおいては、サイレンサの容量を大きくし、それによって騒音低減と走行性能とを満足させているため、マフラーは大きく、重いのが実情である。騒音に関しては、レギュレーションがあるため、騒音の要因を無視して、マフラーを小さく軽くすることができない。 The design of the exhaust system of a motorcycle (muffler design) was performed under various constraints, but in fact, the silencing effect could not be increased unless the volume of the silencer was increased, The phenomenon that the increase in the volume of the silencer leads to a decrease in the controllability of the motorcycle could not be avoided. For example, in the current four-cycle motocross motorcycle (especially for racing cars), the capacity of the silencer is increased, thereby satisfying both noise reduction and driving performance, so the muffler is large and heavy. Is the actual situation. Since noise is regulated, it is impossible to ignore the noise factor and make the muffler small and light.
さらに説明すると、排気系の減衰特性上、排気管長に起因して生じる各ピークが低周波から多く存在する。そして、騒音レギュレーション上、排気管長に起因して生じる各ピークの共振によって排気音が問題となる場合が多い。この対策として、排気管長の各ピークレベルを下げるために、全体の減衰特性レベルを下げてきた。具体的には、拡張比を上げるためにサイレンサ胴部を大きくしたり、多段膨張化などを行うことによって、全体の減衰特性レベルを下げることができる。しかしながら、多段膨張化は、集中定数系の共振が低周波に生じる場合があり、逆に、騒音を増大するケースもあり、それゆえ、減衰効率は悪い。なお、拡張比を上げるためにサイレンサ胴部を大きくしたとすれば、自動二輪車の操縦性の低下をもたらす。 More specifically, due to the attenuation characteristics of the exhaust system, there are many peaks that occur due to the length of the exhaust pipe from low frequencies. In noise regulation, exhaust noise often becomes a problem due to resonance of each peak caused by the length of the exhaust pipe. As a countermeasure, the overall attenuation characteristic level has been lowered in order to lower each peak level of the exhaust pipe length. Specifically, the overall attenuation characteristic level can be lowered by enlarging the silencer body to increase the expansion ratio or performing multistage expansion. However, in the multistage expansion, the resonance of the lumped parameter system may occur at a low frequency, and conversely, the noise may be increased, and therefore the attenuation efficiency is poor. If the silencer body is enlarged to increase the expansion ratio, the maneuverability of the motorcycle is reduced.
このような状況の中、本願考案者は、走行性能と騒音特性を満足させながら、エキゾーストパイプに新たな技術的思想を導入することで、小型で軽量のサイレンサを持った排気装置(マフラー)を実現することを試み、鋭意検討した結果、本考案に至った。 Under such circumstances, the inventor of the present application introduced a new technical idea to the exhaust pipe while satisfying the running performance and noise characteristics, thereby creating an exhaust system (muffler) with a small and lightweight silencer. As a result of trying to realize it and earnestly examining it, the present invention was reached.
以下、図面を参照しながら、本考案による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本考案は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of brevity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
図1は、本考案の実施形態に係る排気装置100が搭載された自動二輪車1000を示している。本実施形態の排気装置100は、エンジン50に接続されるエキゾーストパイプ20と、エキゾーストパイプ20に接続されるサイレンサ10とから構成されている。図1に示した構成例では、サイレンサ10の後端(下流側)には、テールパイプ30が配置されている。また、テールパイプ30は、テールキャップ35で覆われている。なお、便宜上、エンジン50側を「上流」と称し、大気側(サイレンサー10の後端側)を「下流」と称する場合がある。
FIG. 1 shows a
本実施形態の排気装置100を自動二輪車1000から取り外すと、図2に示す通りである。図2に示した排気装置100のエキゾーストパイプ20には、接触防止用のプロテクタ22が形成されている。図3(a)は、エキゾーストパイプ20の上流側端部20Aの周辺を示している。図3(b)は、図3(a)に示した構成において接触防止用のプロテクタ22を除去したものである。
When the
本実施形態のマフラー100は、4サイクルエンジン用のマフラーであり、図1に示した自動二輪車1000は、オフロード車両である。なお、サイレンサ10は、排気装置100の後部(詳細には、エキゾーストパイプ20の後部)に取り付けられた消音器である。
The
本実施形態のエキゾーストパイプ20は、ヘルムホルツ共鳴器40を有しており、そして、そのヘルムホルツ共鳴器40には、吸音材が充填されている。なお、ヘルムホルツ共鳴器は、単に、「レゾネータ」又は「共鳴器」と称する場合もある。
The
ヘルムホルツ共鳴器の概略図を図4に示す。図4に示したヘルムホルツ共鳴器の共振周波数f0は式1で求められる。 A schematic diagram of the Helmholtz resonator is shown in FIG. The resonance frequency f 0 of the Helmholtz resonator shown in FIG.
共振周波数付近の音が共鳴器に入射すると、共鳴によって大きな空気振動が発生する。この激しい空気振動は、媒質(空気)の粘性抵抗によって熱に変わり(摩擦損失)、それに伴って吸音(音の吸収、減衰)される。ここで、「共鳴(又は共振)」とは、ある物体の振動エネルギーが他の物体に吸収されて、その物体が振動することをいう。 When sound near the resonance frequency enters the resonator, a large air vibration is generated by the resonance. This intense air vibration is changed to heat (friction loss) by the viscous resistance of the medium (air), and sound absorption (sound absorption, attenuation) is accompanied. Here, “resonance (or resonance)” means that vibration energy of a certain object is absorbed by another object and the object vibrates.
ヘルムホルツ共鳴器を管路(この場合、排気系)に装着した場合、その共振周波数付近で減衰改善効果は得られるものの、その装着によって新たな共振が生じて、その結果、二次的な問題が生じる。 When a Helmholtz resonator is installed in a pipeline (in this case, the exhaust system), although an attenuation improvement effect is obtained near the resonance frequency, a new resonance is generated by the installation, resulting in a secondary problem. Arise.
なお、吸音材(ステンレスウール(SUSウール)、グラスウール、多孔質金属など)に音が入射すると、空気振動が直接に材料内部の隙間や気泡部分の空気に伝わり、繊維や気泡の面での空気の粘性摩擦、繊維や気泡の膜自体による振動等によって吸音される。したがって、共鳴器に吸音材を充填した場合には、共鳴器自体の吸音効果は抑制される。 In addition, when sound is incident on a sound absorbing material (stainless wool (SUS wool), glass wool, porous metal, etc.), air vibrations are directly transmitted to the air in the gaps and bubble portions inside the material, and the air on the surface of the fibers and bubbles The sound is absorbed by the viscous friction of the fiber, the vibration of the fiber or bubble film itself, and the like. Therefore, when the resonator is filled with a sound absorbing material, the sound absorbing effect of the resonator itself is suppressed.
ここで、本実施形態の構成においては、吸音材によって共鳴器自体の吸音効果が抑制されてしまう点を逆に利用して、新たな共振のピークレベルを抑える構造を実現化している。したがって、本実施形態の排気装置100によれば、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。
Here, in the configuration of the present embodiment, a structure that suppresses a new peak level of resonance is realized by using the point that the sound absorbing effect of the resonator itself is suppressed by the sound absorbing material. Therefore, according to the
次に、図5Aから図5Dを参照しながら、本考案の実施形態に係る排気装置100の構成およびその効果について説明をする。
Next, the configuration and effects of the
図5Aは、本実施形態の排気装置100の共鳴器40の周辺を示す図である。図5A(a)は、共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の斜視図である。図5A(b)は、図5A(a)に示したエキゾーストパイプ20の断面図である。図5A(c)は、図5A(b)中のC−C線に沿った断面図である。
FIG. 5A is a diagram showing the periphery of the
図5Aに示した排気装置100においては、エキゾーストパイプ20にヘルムホルツ共鳴器40が設けられている。そのヘルムホルツ共鳴器40には吸音材(例えば、SUSウール)が充填されている。共鳴器40は、エキゾーストパイプ20の外周に位置する外管41と、エキゾーストパイプ20とによって形成された空間によって構築されている。図5Aに示した例では、共鳴器40内の上流側(端部20A側)に、エキゾーストパイプ20の内部と連通する開口部(孔)42が形成されている。この開口部42は、エンジン50の動作時においてエキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所(すなわち、定在波の「腹」の箇所)に形成されている。
In the
ここで、エキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所について説明する。音響特性的に説明すると、音波は、空気の粗密波によって正弦波振動(圧力変動)している。管状部材の内部においては所定の共振周波数(定在波)が生じる。圧力変動の状態からみて、静圧状態の箇所は「節」と称し、一方、その節よりも高い状態の箇所(特に、局所的に高い箇所)およびその逆相である低い状態の箇所(特に、局所的に低い箇所)を「腹」と称する。換言すると、正弦波振動する音波(定在波)の静圧箇所を「節」と称し、圧力が高い箇所(およびその逆相の箇所)を「腹」と称する。
Here, the location where the sound pressure inside the
特に、エキゾーストパイプ20は、一端が閉じられて他端が開いている管状部にモデル化でき、そのエキゾーストパイプに生じる定在波の音圧が高い箇所(すなわち、腹の箇所)に開口部42を形成することが好ましい。そのようにすることにより、所定の周波数ピークを意図的に低減させることが可能となる。例えば、第3ピークから第6ピークの少なくとも一つの腹の箇所のエキゾーストパイプに開口部42を形成することで、それに対応する所定のピークを低減させることができる。エキゾーストパイプ20の端部20A周辺は、エキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所(定在波の腹)になる場合が多いので、その領域に開口部42を形成することも好ましい。
In particular, the
図5Aに示した例では、共鳴器40内の上流側(端部20A側)に3つの開口部42を形成している。図5Bに示した例では、共鳴器40内の上流側に3つの開口部42を形成し、共鳴器40内の下流側に3つの開口部42を形成している。
In the example shown in FIG. 5A, three
図5B(a)は、本実施形態の構成の斜視図であり、図5B(b)は、図5B(a)に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図である。図5B(c)及び(d)は、図5B(b)中のC−C線及びD−D線に沿った断面図である。
FIG. 5B (a) is a perspective view of the configuration of the present embodiment, and FIG. 5B (b) is a cross-sectional view of the
さらに、図5Cに示した例では、共鳴器40内の上流側に6つの開口部42を形成している。図5C(a)に示した斜視図に対して、図5C(b)および(c)の断面図の関係は
上述の通りである。
Furthermore, in the example shown in FIG. 5C, six
次に、図5Dを参照しながら、本実施形態の排気装置100の効果について説明する。図5Dは、排気装置100について本願考案者が検討を行った結果(シミュレーション結果)である。図5Dは、減衰特性を示すグラフであり、縦軸が減衰レベル(dB)で、横軸が周波数(Hz)である。
Next, the effect of the
ここで検討を行った構成例は、図5Aから図5Cに示した例(Ex.5A、Ex.5B、Ex.5C、)図5Aに示した構成で共鳴器40が存在しない比較例(Ref.1)である。なお、各例のヘルムホルツ共鳴器40に充填されたSUSウール45の密度(見掛け密度)は同じである。ここで、吸音材(SUSウール)45の見掛け密度とは、共鳴器40の容積(m3)に対して充填された吸音材45の質量(kg)で表した密度のことをいう。なお、参考のために、図5Aから図5Cに示した例(Ex.5A、Ex.5B、Ex.5C)において、吸音材なしの比較例をRef.5A、Ref.5B、Ref.5Cとして示しておく。
The configuration example examined here is the example shown in FIGS. 5A to 5C (Ex. 5A, Ex. 5B, Ex. 5C). The comparative example in which the
より詳しい関係についての説明は後述の実施形態で述べるが、開口部42は、所定の周波数ピークに対応する音圧が高い箇所(腹の箇所)に位置するようにエキゾーストパイプ20に形成されている。なお、音圧が高い箇所(腹の箇所)は、開口部42を形成する前のエキゾーストパイプ20において音圧が高い位置に基づいている。
Although a more detailed description will be given in an embodiment to be described later, the
図5Dから理解できるように、所定の位置に開口部42を形成することにより、低減させたい周波数ピークの減衰レベル(dB)を低下させることができる。そして、図5Dに示した例(Ex.5AからEx.5C)では、比較例(Ref.1)または他の比較例(Ref.5Aから5C)と比較して、良好な減衰特性を示すことがわかる。軽減させたい周波数ピークの減衰レベルを低下させるという点をさらに説明する。図5A及び図5Cに示した例では、共鳴器40内の上流側に開口部42が形成されているものの、共鳴器40内の下流側に開口部42は形成されていない。一方、図5Bに示した例では、共鳴器40内の下流側に開口部42が形成された構成となっている。ここで、図5Dを見ると、周波数ピークf6において、Ex.5Bの結果が効果的に減衰レベルを低下させることができていることがわかる。
As can be understood from FIG. 5D, the attenuation level (dB) of the frequency peak to be reduced can be lowered by forming the
次に、図6から図10を参照しながら、本考案の実施形態に係る排気装置100の構成およびその効果について更に説明をする。
Next, the configuration and effects of the
上述した図5Aから5Cに示した構成では、ヘルムホルツ共鳴器40を先に設計し、その共鳴器40が占める領域のエキゾーストパイプ20の所定位置に開口部42を形成する構造を意図している。一方、これから説明する実施形態の構成は、先に、音圧が高い箇所(腹の箇所)のエキゾーストパイプ20に開口部42を形成し、その後でヘルムホルツ共鳴器40を形成する構造を意図したものであり、そのような構造でも本実施形態の効果を得ることができる。
In the configuration shown in FIGS. 5A to 5C described above, the
まず、図6は、基本構成となる排気装置100A(比較例)を示す図である。図7は、排気装置100A(比較例)を構成するエキゾーストパイプ20の斜視図である。排気装置100Aは、エンジン側に接続される端部20Aを有するエキゾーストパイプ20と、エキゾーストパイプ20に接続される触媒収納部15と、それに接続されるサイレンサ10とから構成されている。そのサイレンサ10の下流には、テールパイプ30が位置している。
First, FIG. 6 is a diagram showing an
図8は、本実施形態の排気装置100を示す図である。図8に示した排気装置100においては、エキゾーストパイプ20にヘルムホルツ共鳴器40が設けられている。そのヘルムホルツ共鳴器40には吸音材(例えば、SUSウール)が充填されている。
FIG. 8 is a view showing the
図9は、図8に示した排気装置100を構成するエキゾーストパイプ20の斜視図である。図10(a)は、図9に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図である。なお、図10(b)は、図10(a)中のB−B線に沿った断面図である。共鳴器40は、上述したように、エキゾーストパイプ20の外周に位置する外管41と、エキゾーストパイプ20とによって形成された空間によって構築されている。
FIG. 9 is a perspective view of the
図9に示した例では、共鳴器40内の上流側(端部20A側)に、エキゾーストパイプ20の内部と連通する開口部(孔)42が形成されている。この開口部42は、エンジン50の動作時においてエキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所(すなわち、定在波の「腹」の箇所)に形成されている。上述したように、エキゾーストパイプ20の端部20A周辺は、エキゾーストパイプ20の内部の音圧が高い箇所(定在波の腹)になる場合が多いので、その領域に開口部42を形成することが好ましい。
In the example shown in FIG. 9, an opening (hole) 42 communicating with the inside of the
共鳴器40の内部には吸音材45が充填されている。吸音材45は、音波を吸収可能な材料であり、例えば、SUSウール(ステンレスウール)、グラスウール、アルミウール、フェライト、アスベストなどを用いることができる。この例では、吸音材45として、SUSウールを用いている。吸音材45は、高周波音は良く吸収するが、低周波音に効果が薄いので、その点を踏まえて、排気装置100を設計することが好ましい。
A
図9に示したヘルムホルツ共鳴器40を図4に示した関係および式1に当てはめると、次の通りになる。首部断面積Sは、貫通孔42の開口面積の総和であり、首部長さlは、エキゾーストパイプ20の肉厚の寸法となる。容積Vは、エキゾーストパイプ20と外管41とによって囲まれた体積である。
When the
次に、図11以降の図面を参照しながら、本実施形態の排気装置100の構成例について説明する。
Next, a configuration example of the
図11に示した例では、共鳴器40内の中流に、エキゾーストパイプ20の内部と連通する開口部(孔)42が形成されている。なお、図12(a)は、図11に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図12(b)は、図12(a)中のB−B線に沿った断面図である。
In the example shown in FIG. 11, an opening (hole) 42 communicating with the inside of the
図13に示した例では、共鳴器40内の下流側に、エキゾーストパイプ20の内部と連通する開口部(孔)42が形成されている。なお、図14(a)は、図13に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図14(b)は、図14(a)中のB−B線に沿った断面図である。
In the example shown in FIG. 13, an opening (hole) 42 communicating with the inside of the
また、図15に示した例では、共鳴器40内の上流側、下流側、それらの間の中流に、開口部42を形成したものである。すなわち、共鳴器40にはエキゾーストパイプ20と連通する3つの開口部42が形成されている。図16(a)は、図15に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図16(b)から(d)は、それぞれ、図16(a)中のB−B線、C−C線、D−D線に沿った断面図である。
Further, in the example shown in FIG. 15, the
さらに、図17に示した例では、共鳴器40内の上流側、下流側、それらの間の中流に、それぞれ開口部42を2つ形成したものである。すなわち、共鳴器40にはエキゾーストパイプ20と連通する6つの開口部42が形成されている。図18(a)は、図17に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図18(b)から(d)は、それぞれ、図18(a)中のB−B線、C−C線、D−D線に沿った断面図である。
Further, in the example shown in FIG. 17, two
図19に示した例では、図15に示した構成例における共鳴器40の容積Vを約2倍にしたものである。図20(a)は、図19に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図20(b)から(d)は、それぞれ、図20(a)中のB−B線、C−C線、D−D線に沿った断面図である。
In the example shown in FIG. 19, the volume V of the
また、図21に示した例では、図17に示した構成例における共鳴器40の容積Vを約2倍にしたものである。図22(a)は、図21に示した共鳴器40を含むエキゾーストパイプ20の断面図であり、図22(b)から(d)は、それぞれ、図22(a)中のB−B線、C−C線、D−D線に沿った断面図である。
In the example shown in FIG. 21, the volume V of the
次に、図23を参照しながら、本実施形態の排気装置100の効果について説明する。図23は、排気装置100について本願考案者が検討を行った結果(シミュレーション結果)である。図23は、減衰特性を示すグラフであり、縦軸が減衰レベル(dB)で、横軸が周波数(Hz)である。ここで検討を行った構成例は、図7に示した比較例(Ref.7)、図9に示した例(Ex.9)、図11に示した例(Ex.11)、図13に示した例(Ex.13)、および、図15に示した例(Ex.15)である。なお、各例のヘルムホルツ共鳴器40に充填されたSUSウール45の密度(見掛け密度)は同じである。ここで、吸音材(SUSウール)45の見掛け密度とは、共鳴器40の容積(m3)に対して充填された吸音材45の質量(kg)で表した密度のことをいう。
Next, the effect of the
ここで、共鳴器40内の上流側の開口部42は、図中の周波数f3とf6のピークに対応する音圧が高い箇所(腹の箇所)に位置するようにエキゾーストパイプ20に形成されている。また、下流側の開口部42は、図中の周波数f4のピークに対応する音圧が高い箇所(腹の箇所)に位置するようにエキゾーストパイプ20に形成されている。そして、中流の開口部42は、図中の周波数f5のピークに対応する音圧が高い箇所(腹の箇所)に位置するようにエキゾーストパイプ20に形成されている。なお、ここで、音圧が高い箇所(腹の箇所)は、開口部42を形成する前のエキゾーストパイプ20において音圧が高い位置に基づいている。
Here, the upstream-
図23から理解できるように、所定の位置に開口部42を形成することにより、低減させたい周波数ピークの減衰レベル(dB)を低下させることができる。そして、図15に示した例(Ex.15)では、比較例(Ref.7)と比較して、良好な減衰特性を示すことがわかる。
As can be understood from FIG. 23, by forming the
なお、図24は、図23に示した結果に加えて、本実施形態の各構成例において共鳴器40に吸音材45が充填されていない比較例(Ref.9、11、13、15)も示している。具体的には、図9に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.9)、図11に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.11)、図13に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.13)、図15に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.15)の結果もあわせて示している。なお、ここでは以降、吸音材45なしの比較例の番号(例えば、Ref.11)は、吸音材45ありの実施例(例えば、Ex.11)と同じ番号で示すことにする。
24, in addition to the results shown in FIG. 23, there are also comparative examples (Ref. 9, 11, 13, 15) in which the
図24からわかるとおり、共鳴器40に吸音材45が充填されていない比較例(Ref.9、11、13、15)の場合、特定の周波数fの減衰レベルを大きく下げることができるが、その両側に新たなピークが発生し、かえって減衰特性を悪くする。
As can be seen from FIG. 24, in the comparative example (Ref. 9, 11, 13, 15) in which the
次に、図25を参照する。図25は、図17に示した構成例(Ex.17)の減衰特性を示している。図25では、あわせて、図17に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.17)と、Ref.7、Ex.15及びRef.15の結果も示している。
Reference is now made to FIG. 25 shows the attenuation characteristics of the configuration example (Ex. 17) shown in FIG. 25, in addition to the comparative example (Ref. 17) without the
図25からわかるとおり、開口部42が6つの構成例(Ex.17)も、開口部42が3つの構成例(Ex.15)と同等またはそれ以上に減衰特性が良好である。
As can be seen from FIG. 25, the configuration example (Ex. 17) with six
次に、図26を参照する。図26は、図19に示した構成例(Ex.19)の減衰特性を示している。図26では、あわせて、図19に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.19)と、Ref.7、Ex.15及びRef.15の結果も示している。
Reference is now made to FIG. 26 shows the attenuation characteristics of the configuration example (Ex. 19) shown in FIG. 26 also shows a comparative example (Ref. 19) without the
図26からわかるとおり、共鳴器40の容積を大きくした構成例(Ex.19)も、他の構成例(Ex.15)と同等またはそれ以上に減衰特性が良好である。加えて、図27に示すように、図21に示した共鳴器40の容積を大きくした構成例(Ex.21)も、他の構成例(Ex.17)と同等またはそれ以上に減衰特性が良好である。なお、図27には、図21に示した例で吸音材45なしの比較例(Ref.21)も示している。
As can be seen from FIG. 26, the configuration example (Ex. 19) in which the volume of the
本実施形態の構成によれば、エキゾーストパイプ20にヘルムホルツ共鳴器40が設けられており、そのヘルムホルツ共鳴器40に吸音材45が充填されている。したがって、ヘルムホルツ共鳴器40によって減衰特性を向上させつつ、ヘルムホルツ共鳴器40に吸音材45を充填することによって、そのヘルムホルツ共鳴器40による吸音効果を抑制するとともに、ヘルムホルツ共鳴器40によって新たに発生した共振周波数ピークのレベルを抑制することができる。その結果、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the
なお、図1では、自動二輪車1000として、オフロードタイプの自動二輪車を例に示したが、自動二輪車1000は、オンロードタイプのものであってもよい。また、本願明細書における「自動二輪車」とは、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車(モーターバイク)、スクータを含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前輪および後輪の少なくとも一方を2輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車・四輪車(またはそれ以上)としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。なお、自動二輪車に限らず、本考案の効果を利用できる他の車両にも適用でき、例えば、自動二輪車以外に、四輪バギー(ATV:All Terrain Vehicle(全地形型車両)
)や、スノーモービルを含む、いわゆる鞍乗型車両に適用することができる。
In FIG. 1, an off-road type motorcycle is shown as an example of the
And so-called saddle riding type vehicles including snowmobiles.
以上、本考案を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and can be variously modified | changed naturally.
本考案によれば、消音特性の要求を満たしつつ、小型化を図った鞍乗型車両用マフラーを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a straddle-type vehicle muffler that is reduced in size while satisfying the requirements for the silencing characteristics.
10 サイレンサ
15 触媒収納部
20 エキゾーストパイプ
30 テールパイプ
35 テールキャップ
40 ヘルムホルツ共鳴器
41 外管
42 開口部
45 吸音材
50 エンジン
100 排気装置
1000 自動二輪車(鞍乗型車両)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、
前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサと
を備え、
前記エキゾーストパイプは、ヘルムホルツ共鳴器を備えており、且つ、前記ヘルムホルツ共鳴器には、吸音材が充填されており、
前記ヘルムホルツ共鳴器には、前記エキゾーストパイプの内部と連通する開口部が形成されており、
前記開口部は、前記エンジンの動作時において前記エキゾーストパイプの内部の音圧が高い箇所に形成されている、排気装置。 An exhaust device for a saddle-ride type vehicle,
An exhaust pipe connected to the engine;
A silencer connected to the exhaust pipe,
The exhaust pipe includes a Helmholtz resonator, and the Helmholtz resonator is filled with a sound absorbing material,
The Helmholtz resonator has an opening communicating with the interior of the exhaust pipe,
The exhaust device is an exhaust device that is formed at a location where the sound pressure inside the exhaust pipe is high during operation of the engine.
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