JP3962012B2 - 自動二輪車の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車に搭載されたエンジンの排気騒音を低減させる排気装置に関するものである。

従来、自動二輪車に搭載された多気筒エンジンに連結される排気装置は、エンジンから延びる複数本の排気管をエンジンの下方に導いて、それらの後端を排気チャンバに連結して集合させ、この排気チャンバを、スイングアームの後端上方位置に配設された消音器にジョイントパイプを介して連結した構造になっている。スイングアームの後端上方位置に消音器を配設しているのは、下方に配置すると所要のバンク角（傾動角度）が得られないことと、スイングアームを避けるために車体のセンターラインから側方に比較的離間した位置に設ける必要から、バンク角との関係上、高い位置にせざるを得ないこととによる。このように、前記排気装置では、消音器をエンジンから大きく離間した後方側に配置することから、両者間を接続する排気管およびジョイントパイプが長くなり、重量増大を招いている。

そこで、従来では、装置の全長を短縮化することによる軽量化と、車体のバンク角増大とを共に得られるように図った自動二輪車の排気装置が提案されている（例えば特許文献）。この排気装置は、エンジンの下方から後輪の前端部にかけた箇所に配置され、排気チャンバを、後部が部分的に上方へ向け膨出した側面視ほぼＬ字形状として、この上方膨出部分に消音器を連結することにより、全長の短縮化と装置全体としての容量アップとを図っている。
特許第２６０１３８７号公報

しかしながら、前記排気装置では、排気チャンバをエンジンの下方に配置するので、排気チャンバの上方に十分なスペースが無いから、所要のバンク角を得るためには、偏平な形状とせざるを得ない。そのため、前記排気装置では、十分な容量を得ることができない。

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、マフラーを、エンジンの出力性能上必要な長さと消音効果上十分な容量とを有する形状としながら、装置の全長を短縮化して軽量化を図ることができ、さらに重心を低くすることができる自動二輪車の排気装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る自動二輪車の排気装置は、前輪と後輪の間にエンジンが配置され、前記エンジンの排気管に接続されたマフラーが、エンジンの後面と後輪との間に配置され、前記マフラーは前後方向に沿って配置されたマフラーケーシングを有し、前記マフラーケーシングは前壁と後壁を有し、前記前壁に前記排気管が接続され、前記後壁に排気ガスを排出するテールパイプが接続され、前記マフラーケーシングの左右方向の幅は前後方向の長さよりも小さく設定され、前記テールパイプが前記マフラーの右側上方箇所に配置され、前記マフラーケーシングの底面の右側部を底面の中央部から前記テールパイプの配設箇所に向け斜め上方に傾斜させている。

この構成においては、マフラーを、エンジンの後面と後輪との間であって、上方に比較的大きなスペースが存在する箇所に配置するので、マフラーを十分な容量が得られる高さを備えた外形として、例えば、大きな触媒を内装して所要の消音効果を得ることができる。また、マフラーがエンジンよりも後方に位置するので、排気管とマフラーを含めた排気通路の全長を比較的大きくとって、エンジンの出力性能上必要な長さとすることができる。また、マフラーの配置箇所は上下方向に十分なスペースが存在するので、マフラーを、所要のバンク角が得られる範囲内で可及的に重心を低くできる好適な高さ位置に配置することができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記マフラーはスイングアームブラケットを含むメインフレームの下端よりも下方に位置している。この構成によれば、メインフレームの下端よりも下方の箇所は、左右方向にも空きスペースが存在するので、マフラーの左右の幅を、所要のバンク角が得られる範囲内で可及的に大きく設定することができ、これにより、さらに大きな消音効果を得ることができる。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記マフラーは、エンジン下部のオイルパンの後方に位置している。通常、オイルパン後面はエンジンの後面よりも若干前方寄りに位置しているから、この好ましい実施形態によれば、マフラーの前端部をオイルパン後面に近接する位置まで前方に延ばすことができるので、マフラーの前後方向の長さを一層大きく設定して、消音性能の向上を図ることができる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記エンジンからの複数の排気管のそれぞれに設けられた排気浄化器が前記マフラー内で左右方向に並置されている。この構成によれば、マフラーを比較的偏平な形状とすることができるとともに、マフラーに内装された排気浄化器は、外気にさらされることがないことから、保温効果が高いので、エンジンのスタート直後から迅速に温度上昇して活性化し、個々の排気からの排ガスに対する浄化反応が促進される。

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車は、車体フレームＦＲの前半部を構成するメインフレーム１の前端にフロントフォーク２が支持され、このフロントフォーク２の下端に設けたボトムケース３に前輪４が車軸７を介して支持されている。また、フロンクフォーク２を支持するアッパブラケット８にはハンドル９が取り付けられている。メインフレーム１の後端下部には、スイングアームブラケット１０が形成され、このスイングアームブラケット１０に、左右一対のスイングアーム１１の前端がピポット軸１２を介して上下揺動自在に支持されている。このスイングアーム１１の後端には後輪１３が支持されている。メインフレーム１の後部に連結されたシートレール１４が車体フレームＦＲの後半部を構成しており、このメインフレーム１とスイングアーム１１との間に後輪１３の緩衝装置１７が架け渡されている。前記メインフレームの中央下部には４サイクルエンジンＥが支持され、このエンジンＥからチェーン１８を介して後輪１３を駆動するようになっている。

前記シートレール１４にはライダー用シート１９と同乗者用シート２０が支持されている。前記メインフレーム１の上部、つまり車体上部で、前記ハンドル９とライダー用シート１９との間には、燃料タンク２１が取り付けられている。また、この実施形態では、車体前部に、前記ハンドル９の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング２２が装着されており、このカウリング２２の後方部分はエンジンＥの側部と下部とを覆っている。

図１の要部の一部破断した拡大図である図２において、前記エンジンＥは、この例では２気筒４サイクルエンジンであり、クランクケース２４、シリンダ２７、シリンダヘッド２８、シリンダヘッドカバー２９およびオイルパン３０を有するエンジン本体２３と、変速機３１とを備えている。排気装置は、前記シリンダヘッド２８に各々の前端が接続された複数本（この例では２本）の排気管３２をエンジンＥの下方から後方に導いて、この各排気管３２の後端にマフラー３３を接続した構成になっている。前記マフラー３３は、エ
ンジンＥの後面ＥＲと後輪１３との間に配置されて、車体の左右方向の中央部に位置している。この実施形態では、マフラー３３が、前記構成を備えたエンジンＥの後面ＥＲの下部におけるオイルパン３０に対向する箇所と後輪１３との間に配置されて、支持ブラケット３４を介してスイングアームブラケット１０の下端部に支持されている。ここで、エンジンＥの後面ＥＲは、エンジン本体２３および変速機３１を含むエンジン全体の後面である。

図３は図２の排気装置の切断平面図を示す。同図において、マフラー３３は横断面形状が前後方向に沿って一様なマフラーケーシング３７を有し、このマフラーケーシング３７の前壁３７ａに２本の排ガス導入管３８，３８が貫通して配置され、これら排ガス導入管３８，３８の前端には、２気筒のエンジンＥに接続された２本の排気管３２，３２の後端がそれぞれ連結されている。また、２本の排ガス導入管３８，３８は連通管３９により互いに連通されており、これによって、後述する排気干渉効果を生じさせて、各排気管３２，３２からの排気の流出を円滑化している。排気管３２の後部およびこれに接続される排ガス導入管３８は、図２に示すエンジンＥの下方に位置している。

前記マフラー３３は、マフラーケーシング３７の内部が、二つの隔壁４０，４１と前後壁３７ａ，３７ｂと周壁３７ｃとにより、第１消音室４２、第２消音室４３および排気室４４の三つの室に区画されている。第１消音室４２はマフラーケーシング３７の後部に、第２消音室４３はマフラーケーシング３７の前部にそれぞれ設けられ、両消音室４２，４３の間に排気室４４が設けられている。第２消音室４３内には、二つの円柱形の触媒（排気浄化器）４７，４７が二つの排ガス導入管３８，３８に個々に連結した状態で左右方向に並置されている。この触媒４７，４７には、両隔壁４０，４１をそれぞれ貫通して設けられた一対の第１連通管４８，４８が接続されている。また、第１消音室４２と第２消音室４３とは、両隔壁４０，４１をそれぞれ貫通して設けられた一対の第２連通管４９により相互に連通されている。さらに、第２消音室４３と排気室４４とは、隔壁４０を貫通して設けられた一対の第３連通管５０，５０により相互に連通されている。排気室４４は、隔壁４１およびマフラーケーシング３７の後壁３７ｂをそれぞれ貫通して設けられたテールパイプ５１により外部に連通している。

マフラー３３は、従来の排気装置のように上方にスペースの存在しないエンジン下方に排気チャンバを設置する構成とは異なり、図２に示すエンジンＥの後面ＥＲと後輪１３との間であって、上方に比較的大きなスペースが存在する箇所に配置されている。これにより、マフラー３３は、マフラーケーシング３７を十分な容量が得られる高さを備えた大きさに形成して、その内部の高さ方向の中央部に第１連通管４８，４８を、下部に第２連通管４９，４９を、上部に第３連通管５０，５０をそれぞれ配置している。

したがって、図３に示すように、エンジンＥからの排ガスＧは、排気管３２，３２および排ガス導入管３８，３８を通って触媒４７，４７に導入されて、触媒４７内での酸化反応により燃焼し、有害なＨＣやＣＯ₂ の浄化が促進される。この浄化された排ガスＧは、第１連通管４８，４８を通って第１消音室４２内に流入して膨張したのち、第２連通管４９，４９内で収縮し、ここを通って第２消音室４３内に流入して再び膨張し、さらに、第３連通管５０，５０を通って排気室４４内に流入することで収縮と膨張とをくり返したのち、テールパイプ５１を通って外部に排出される。

このように、前記マフラー３３は、マフラーケーシング３７の内部で排気の膨張と収縮をくり返しさせるので、排ガスＧをその排気騒音を十分に低減した状態として外部に排出できる。また、マフラー３３をエンジンＥの後面ＥＲと後輪１３との間に配置しているので、エンジンの下方にマフラーを配置する場合と比べて、マフラー３３の位置が後方寄りになるので、排気管３２、排ガス導入管３８、マフラー３３およびテールパイプ５１を含めた排気通路の全長を適切な長さとすることでエンジンＥからの背圧による脈動を効果的に利用して、エンジンＥの出力性能の向上を図ることができる。さらに、マフラー３３がエンジンＥの後面ＥＲと後輪１３との間のスペースに位置することから、マフラー３３の位置を下げて重心を低く設定することができるとともに、このスペースは上下方向に余裕があるから、マフラー３３の高さを大きくして、マフラー３３の容量を大きくすることができる。

しかも、触媒４７は、マフラーケーシング３７内部に配置されて保温されているとともに、マフラー３３内部における最上流側に配置されているので、エンジンＥから排出された直後であって高温を維持したままの排ガスＧが導入されて効果的に酸化反応をおこし、この触媒４７による酸化反応によりさらに高温にまで上昇した排ガスＧが第１消音室４２を経由して触媒４７が配置されている第２消音室４３に導かれるので、この第２消音室４３内に流入した高温の排ガスＧにより触媒４７の周囲が高温雰囲気となり、これにより、触媒４７はさらに速やかに温度上昇されて活性化する。そのため、この排気装置では、自動二輪車がコールドスタートした直後であっても、触媒４７がスタート直後に迅速に活性化されて、排ガスＧの浄化作用がいち早く開始される利点がある。また、一対の排ガス導入管３８，３８は連通管３９により連通されているので、２気筒からそれぞれ排出される排ガスＧの位相が１８０°ずれているのを利用して、一方の負圧により他方の排ガスＧを吸引する排気干渉効果によって排ガスＧの吸引が円滑に行われる。

エンジンＥの下部のオインパン３０の後面ＥＲは、通常、変速機３１の後端３１ａよりも前方寄りに設定されるのに対し、マフラー３３がオインパン３０の後方に配置されているので、マフラー３３の前端部をオインパン３０の後面ＥＲに近接する位置まで前方に延ばすことができる。これにより、マフラー３３は前後方向の長さを大きく設定することでさらに容量を増大させて、排気の消音性能の向上を図ることができる。

図４は図３のIV−IV線に沿った断面図を示す。同図において、マフラー３は、メインメレーム１（図１）における左右一対のスイングアームブラケット１０，１０の下端よりも下方に配置されている。このスイングアームブラケット１０，１０の下端よりも下方の箇所は左右方向に空きスペースが存在する、つまりスイングアームブラケット１０，１０の制約を受けることなくマフラー３３を左右に延出させることができるので、マフラー３３のマフラーケーシング３７の左右方向の幅Ｗを、スイングアームブラケット１０，１０の対向内面の間隔Ｃよりも大きく設定することができる。これにより、マフラー３３の内部には、比較的大径の触媒４７，４７を左右方向に一対並置することができ、排ガスＧの浄化作用が向上する。但し、マフラーケーシング３７の左右方向の幅Ｗは前後方向の長さよりも小さく設定されており、これにより、後述するバンク角θ２の増大を図っている。

前記排気装置では、左方にチェーン１８が配置される関係上、テールパイプ５１をマフラー３３の右側上方箇所に１本のみ設けて、マフラーケーシング３７の底面の右側部を中央部からテールパイプ５１の配設箇所に向け斜め上方に傾斜させている。これにより、自動二輪車の空荷状態でのバンク角θ１は影響されないが、車体がライダーを乗せてフルストローク下がったときのバンク角θ２を大きくできる。また、前記テールパイプ５１は車体の前後方向に延びる配置とされて、排ガスＧを車体の後方に排出するようになっているので、加速時などにおける側方への騒音が低減する利点がある。

また、前記マフラーケーシング３７は、一様断面を有する外形であるから、例えば、単一の板材を環状に折り曲げて、その両端部を溶接またはかしめ加工により相互に連結して筒状とし、その筒状の両端開口部を平板（図３の前後壁３７ａ，３７ｂ）で閉塞するだけで容易に製作できる利点がある。

なお、エンジンＥのオイルパン３０の容量が不足する場合には、図２に２点鎖線３０ａで示すように、オイルパン３０を下方に突設するとともに、この突出部３０ａを、図３に２点鎖線で示すように、一対の排ガス導入管３８，３８間に挿入する配置とすることができる。また、図２に示すチェーン１８はマフラー３３における後端部にのみ干渉するおそれがあるだけであるから、マフラーケーシング３７に、２点鎖線で示すように、上方へ膨れ出る膨出部３７Ａを前部に設けたり、図３に２点鎖線で示すように、左方に膨れ出る膨出部３７Ｂを前部に設けることも可能であり、それにより、マフラー３３の容量を一層増大させることができる。左方への膨出部３７Ｂは、図４に２点鎖線で示すように、その底面を左方に向かって斜め上方に傾斜させれば、フルストローク時のバンク角θ２を大きい状態に維持できる。このような膨出部３７ａ，３７ｂを設ける場合には、マフラーケーシング３７を上下二つ割りとした上部ケーシングと下部ケーシングとで形成し、この両ケーシング部を相互に突き合わせて溶接などの手段で連結することにより、容易に製作することができる。

また、前記実施形態では、図２に示した２気筒のエンジンＥを備えた自動二輪車に搭載する場合を例示しているが、４気筒のエンジンに対しては、各２本の排気管をそれぞれ２本の集合管を介して集合させたのち、この２本の集合管を図３の各排ガス導入管３８，３８に連結すればよい。さらに、テールパイプ５１は、必要に応じて左方にも設けて左右一対とすることもでき、その場合、左方のテールパイプはチェーンに干渉しない位置に配置すればよい。

図５は第２実施形態に係る自動二輪車の排気装置を示し、（ａ）は切断平面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。同図において、図３および図４と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この排気装置では、左右一対の触媒４７の出口部を、二股形状となった集合管５２の二つの導入口に連結して集合させたのち、集合管５２の導出口を第１連通管４８に連結した排ガス通路に形成されている。このマフラー３３では、連通管３９により排気干渉効果を得られるのに加えて、集合管５２によっても排気干渉効果を得られるので、排ガスＧの吸引を一層円滑に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。 図１の要部の一部破断した拡大図である。 図２の排気装置の切断平面図である。 図３のIV−IV線に沿った断面図である。 第２実施形態に係る自動二輪車の排気装置を示し、（ａ）は切断平面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。

符号の説明

１…メインフレーム
４…前輪
１０…スイングアームブラケット
１３…後輪
３０…オイルパン
３２…排気管
３３…マフラー
４７…触媒（排気浄化器）
Ｅ…エンジン
ＥＲ…エンジンの後面

Claims (5)

1. 前輪と後輪の間にエンジンが設置され、
   前記エンジンの排気管に接続されたマフラーが、エンジンの後面と前記後輪との間に配置され、
   前記マフラーは前後方向に沿って配置されたマフラーケーシングを有し、
   前記マフラーケーシングは前壁と後壁を有し、
   前記前壁に前記排気管が接続され、前記後壁に排気ガスを排出するテールパイプが接続され、
   前記マフラーケーシングの左右方向の幅は前後方向の長さよりも小さく設定され、前記テールパイプが前記マフラーの右側上方箇所に配置され、前記マフラーケーシングの底面の右側部を底面の中央部から前記テールパイプの配設箇所に向け斜め上方に傾斜させている、
   自動二輪車の排気装置。
2. 請求項１において、前記マフラーはスイングアームブラケットを含むメインフレームの下端よりも下方に位置している自動二輪車の排気装置。
3. 請求項１または２において、前記マフラーは、エンジン下部のオイルパンの後方に位置している自動二輪車の排気装置。
4. 請求項１，２または３において、前記エンジンからの複数の排気管のそれぞれに設けられた排気浄化器が前記マフラー内で左右方向に並置されている自動二輪車の排気装置。
5. 請求項１，２、３または４において、前記マフラーケーシングは単一の板材を環状に折り曲げて、その両端部を相互に連結して筒状としたもので、前記筒状の前後両端開口部をそれぞれ前記前壁と前記後壁で閉塞した自動二輪車の排気装置。

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