JP4512006B2 - 自動二輪車におけるｖ型多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒エンジンのエンジン本体に上流端が接続される複数の排気管と、それらの排気管の下流端部を個別に接続させる複数の個別管部ならびに各個別管部の下流端を共通に連ならせた合流管部から成る合流排気管と、前記合流管部の下流端に接続される排気マフラーとを備え、前記各排気管の少なくとも１つの下流端部に連設される絞り管の下流端が前記各個別管部の少なくとも１つに挿入される自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置に関する。

多気筒エンジンから延出される複数の排気管を合流排気管に共通に接続せしめ、各排気管の１つの下流端部に連設される絞り管を前記合流排気管内に挿入することで、エンジンの低、中速域での出力特性を改善するようにした自動二輪車用多気筒エンジンの排気装置が、たとえば特許文献１で知られている。
特開昭６２−９９６２８号公報

上記従来のものでは、絞り管が、１つの排気管の下流端部を細く絞るように加工することで該排気管と一体に形成されており、合流排気管に挿入された絞り管は該合流排気管に溶着接合されている。

ところで、絞り管の管長はエンジンの出力特性にシビアに影響を与えるものであり、絞り管の管長には高い寸法精度が要求され、また絞り管は、自動二輪車の運動特性に応じて容易に設計変更を可能とすべく、高い設計自由度が要求されるものである。

しかるに上記従来のものでは、排気管に絞り管が一体成形されているので、絞り管だけで寸法精度を高めることは難しく、また絞り管の設計変更を行おうとすると、排気管全体をサイド設計し直すことが必要となり、設計自由度は高くない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排気管とは無関係に絞り管の寸法精度を高めることを可能とするとともに絞り管単独での設計変更を可能として設計自由度を高めた自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、Ｖ型をなす一対のバンクを有するＶ型多気筒エンジンを車体フレームに搭載した自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置であって、そのＶ型多気筒エンジンのエンジン本体に上流端が接続されると共に相互に長さが異なる複数の排気管と、それらの排気管の下流端部を個別に接続させる複数の個別管部ならびに各個別管部の下流端を共通に連ならせた合流管部から成る合流排気管と、前記合流管部の下流端に接続される排気マフラーとを備え、前記複数の排気管のうち最も短い排気管の下流端部に、前記複数の排気管とは別部材である絞り管の上流端が固着され、その絞り管の下流端が、前記複数の個別管部のうち最も短い個別管部に挿入されるとともに前記最も短い排気管以外の他の排気管の下流端よりも自動二輪車の前後方向に沿う後方側に配置されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記絞り管の下流端近傍で前記合流排気管に吸音手段が設けられることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、自動二輪車の前後方向に配置される前記両バンクの相互に反対側の側面に設けられた排気ポートに上流端が接続される排気管の下流端が、前記エンジン本体の下方かつ前記両バンクの排気ポート間に配置され、それらの排気管の下流端に前記エンジン本体の下方で前記合流排気管が接続され、該合流排気管の下流側の排気通路に触媒が配設されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、絞り管は、複数の排気管とは別部材であり、１つの排気管の下流端部に固着されるものであるので、排気管とは無関係に絞り管の寸法精度を高めることができるとともに、絞り管単独での設計変更を可能として設計自由度を高めることができる。また、自動二輪車に搭載される多気筒エンジンがＶ型の多気筒エンジンであることに伴う配置スペースおよびレイアウトの関係上、特に、排気管の形状および長さに制約が加わるが、本発明では、最も短い排気管の下流端部に前記絞り管を固着するようにして、中、低速域の出力特性を改善するようにし、エンジンの出力特性を容易に変化させることができる。

また請求項２記載の発明によれば、絞り管の形状自由度は高いものであるので、その絞り管の下流端近傍で合流排気管に吸音手段を設けることができ、絞り管の下流端位置を適切に定めることにより吸音手段による優れた吸音効果を得ることができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、一対のバンクから合流排気管までの排気管の長さを極力短く設定し、合流排気管内で合流した排ガスの温度差を小さくして、合流排気管の下流側の触媒による浄化性能を安定化することができる。しかも各排気管から触媒までの距離を確保して、触媒に接触する排ガス温度の均一化を図ることができ、触媒での浄化効率の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すものであり、図１は自動二輪車の側面図、図２は図１の２矢視方向から見たエンジンおよび排気装置の正面図、図３は図２の３矢視図、図４はエンジンを省略しつつ排気装置の一部を図３の４矢視方向から見た平面図、図５は排気装置のうち図３の５矢示部を拡大して示す図、図６は図５の６−６線拡大断面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は図６の８−８線断面図、図９は図５の９−９線拡大断面図、図１０は図５の１０−１０線断面図、図１１はエンジンの出力特性図である。

先ず図１において、この自動二輪車の車体フレーム１５の前端には前輪ＷＦを軸支するフロントフォーク１６が操向可能に支承され、前記車体フレーム１５の中間部には後輪ＷＲを後部で軸支するスイングアーム１７の前部が上下に揺動可能に支承される。前輪ＷＦおよび後輪ＷＲ間にはＶ型の多気筒エンジンＥのエンジン本体１８が配置されており、前記エンジン本体１８は前記車体フレーム１５に懸架され、多気筒エンジンＥからの動力は、一部が前記スイングアーム１７内に収容されたシャフトドライブ式の伝動機構（図示せず）を介して後輪ＷＲに伝達される。

図２および図３において、前記エンジン本体１８は、自動二輪車の前後方向に一対の第１および第２バンクＢＡ，ＢＢを有して２気筒のＶ型に構成されるものであり、両バンクＢＡ，ＢＢにおけるシリンダヘッド１９Ａ，１９Ｂの相互に反対側の側面にそれぞれ１つずつ設けられる排気ポート２０Ａ，２０Ｂに排気装置２１が接続される。

前記排気装置２１は、エンジン本体１８におけるシリンダヘッド１９Ａ，１９Ｂの排気ポート２０Ａ，２０Ｂに上流端が接続される一対の第１および第２排気管２２，２３と、第１および第２排気管２２，２３の下流端部を個別に接続させる一対の第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂならびに両個別管部２４ａ，２４ｂの下流端を共通に連ならせた合流管部２４ｃから成る合流排気管２４と、該合流排気管２４における前記合流管部２４ｃの下流端に接続される触媒コンバータ２５と、該触媒コンバータ２５の下流端に接続される排気マフラー２６とを備える。

図４を併せて参照して、エンジン本体１８が備える両バンクＢＡ，ＢＢのうち前方側の第１バンクＢＡにおけるシリンダヘッド１９Ａの前側面の排気ポート２０Ａに上流端が接続される第１排気管２２は、エンジン本体１８の前方で前記排気ポート２０Ａから下方に垂下され、さらに自動二輪車の前後方向前方を向いた状態でエンジン本体１８の右側下方を後方側に延出される。

またエンジン本体１８が備える両バンクＢＡ，ＢＢのうち後方側の第２バンクＢＢにおけるシリンダヘッド１９Ｂの後側面の排気ポート２０Ｂに上流端が接続される第２排気管２３は、自動二輪車の前後方向前方を向いた状態で前記排気ポート２０Ｂからエンジン本体１８の右側に向かうように彎曲され、エンジン本体１８の右側を下方に延びた後、エンジン本体１８の下方で後方に延出される。

而して第１および第２排気管２２，２３の下流端が、前記エンジン本体１８の下方かつ前記両バンクＢＡ，ＢＢの排気ポート２０Ａ，２０Ｂ間に配置される。すなわち図３で明示するように、側面視では前記両排気ポート２０Ａ，２０Ｂの開口端の中心から下方に垂下した鉛直線ＬＡ，ＬＢ間に第１および第２排気管２２，２３の下流端が配置される。

また第１および第２排気管２２，２３の下流端にエンジン本体１８の下方で合流排気管２４が接続される。しかも第１排気管２２の長さは第２排気管２３の長さよりも短く設定されている。

図５および図６において、合流排気管２４は、相互に結合される一対の半割り部材２７，２８と、それらの半割り部材２７，２８間に設けられる一対の側壁形成部材２９，３０とで構成されるものであり、両側壁形成部材２９，３０を内側の側壁とした第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂと、第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂの下流端を共通に連ならせた合流管部２４ｃとを有して略Ｙ字状に形成される。しかも第１個別管部２４ａの長さは第２個別管部２４ｂの長さよりも短く設定されており、第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂの上流端には、拡縮可能とするための一対のスリット３３…，３４…をそれぞれ有して円筒状に形成される第１および第２マウスピース３１，３２が固着され、第１および第２マウスピース３１，３２の内面には合流排気管２４と反対側に臨む環状の段部３１ａ，３２ａが形成される。

第１および第２排気管２２，２３の下流端寄り外周にはリング状のストッパ３５，３６が固着されており、環状のガスケット３７が外周に装着される第１排気管２３の下流端部は、前記ガスケット３７を段部３１ａおよびストッパ３５間に挟むようにしつつストッパ３５およびガスケット３７とともに第１マウスピース３１内に嵌装され、第１マウスピース３１をその外周に巻装される締めつけバンド３９で締めつけることにより、第１排気管２３の下流端が合流排気管２４の第１個別管部２４ａに接続される。また環状のガスケット３８が外周に装着される第２排気管２３の下流端部は、前記ガスケット３８を段部３２ａおよびストッパ３６間に挟むようにしつつストッパ３６およびガスケット３８とともに第２マウスピース３２内に嵌装され、第２マウスピース３２をその外周に巻装される締めつけバンド４０で締めつけることにより、第２排気管２３の下流端が合流排気管２４の第２個別管部２４ｂに接続される。

ところで第１および第２排気管２２，２３のうち少なくとも一方の下流端部、この実施例では第１および第２排気管２２，２３のうち長さが短い方である第１排気管２２の下流端部に第１排気管２２とは別部材の絞り管４１の上流端が固着される。また第１排気管２２の下流端から突出した絞り管４１の下流端は、合流排気管２４が備える第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂのうち少なくとも一方の個別管部に挿入されるものであり、この実施例では第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂのうち最も短い第１個別管部２４ａに絞り管４１の下流端が挿入される。

前記絞り管４１は、上流端に拡径部４１ａを有して段付き円筒状に形成されるものであり、第１排気管２２の下流端から第１排気管２２に挿入された前記拡径部４１ａが、第１排気管２２の下流端寄り内面に溶接等によって固着される。しかも絞り管４１は、第１排気管２２の下流端から一部を突出させるようにして第１排気管２２に固着される。

第１排気管２２の下流端内周には、絞り管４１を貫通せしめる円筒状のカラー４２がその一部を第１排気管２２から突出させるようにして溶接等で固着されており、絞り管４１の外周は前記カラー４２の内周に溶接等で固着される。

而して前記絞り管４１のうち第１排気管２２の下流端から突出した部分が第１個別管部２４ａに挿入される。しかも絞り管４１の下流端は、第２個別管部２４ｂに接続される第２排気管２３の下流端よりも後方に配置される。

図７および図８を併せて参照して、絞り管４１の下流端近傍で合流排気管２４には、第１の吸音手段４４が設けられる。第１の吸音手段４４は、第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂ間に、それらの個別管部２４ａ，２４ｂからの排ガスの流通を許容してたとえばステンレス鋼製の吸音材４５が充填されて成るものである。

すなわち第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂの内側の側壁を形成する側壁形成部材２９，３０は、多数の小孔４６…，４７…を有した多孔板から成るものであり、それらの側壁形成部材２９，３０の外方で両半割り部材２７，２８および両側壁部材２９，３０間に形成される吸音室４８に吸音材４５が充填される。

図９において、合流排気管２４における合流管部２４ｃの中間部には第２の吸音手段４９が設けられる。第２の吸音手段４９は、全周にわたって半径方向外方に膨らんで合流管部２４ｃに形成された全周膨出部５０と、多数の小孔５２…を有した多孔板で円筒状に形成されて合流管部２４ｃの内面に固着される円筒部材５１との間に形成される環状の吸音室５３に、ステンレス鋼製の吸音材５４が充填されて成るものである。

図１０において、第２の吸音手段よりも下流側で前記合流管部２４ｃの途中の上部には、図示しない酸素センサを取りつけるためのセンサ取付けパイプ５５が固着されており、このセンサ取付けパイプ５５の下方で合流管部２４ｃには、第３の吸音手段５６が設けられる。第３の吸音手段５６は、半径方向外方に膨らんで合流管部２４ｃの下部に形成される下膨出部５７と、多数の小孔５９…を有する多孔板で円弧状の断面を有するように形成されて合流管部２４ｃの内面に固着される彎曲部材５８との間に形成される吸音室６０に、ステンレス鋼製の吸音材６１が充填されて成るものである。

再び図９において、触媒コンバータ２５は、合流排気管２４における合流管部２４ｃの下流端に接続されるケーシング６３を有し、合流管部２４ｃ内に通じてケーシング６３内に形成される排気通路６５に触媒６４が配設される。

次にこの実施例の作用について説明すると、第１および第２排気管２２，２３の少なくとも一方である第１排気管２２の下流端部には、第１排気管２２とは別部材である絞り管４１が、第１排気管２２の下流端から一部を突出させるようにして固着され、絞り管４１のうち第１排気管２２の下流端から突出した部分が、相互に長さを異ならせて合流排気管２４に設けられる第１および第２個別管部２４ａ，２４ｂのうち最も短い第１個別管部２４ａに挿入される。

すなわち絞り管４１は、第１排気管２２とは別部材であり、第１排気管２２の下流端部に固着されるものであるので、第１排気管２２とは無関係に絞り管４１の寸法精度を高めることができるとともに、絞り管４１単独での設計変更を可能として設計自由度を高めることができる。

また絞り管４１の下流端近傍で合流排気管２４に第１の吸音手段４４が設けられており、絞り管４１の形状自由度が高いものであるので、その絞り管４１の下流端近傍で合流排気管２４に第１の吸音手段４４を設けることができ、絞り管４１の下流端位置を適切に定めることにより第１の吸音手段４４による優れた吸音効果を得ることができる。

しかもＶ型をなす一対のバンクＢＡ，ＢＢを有するエンジン本体１８に、相互に長さを異ならせた第１および第２排気管２２，２３の上流端が接続されるものであり、両排気管２２，２３のうち短い方の第１排気管２２の下流端部に絞り管４１の上流端が固着され、該絞り管４１の下流端は、第２排気管２３の下流端よりも自動二輪車の前後方向に沿う後方側に配置されている。これにより自動二輪車に搭載される多気筒エンジンＥがＶ型の多気筒エンジンであることに伴う配置スペースおよびレイアウトの関係上、特に、第１および第２排気管２２，２３の形状および長さに制約が加わるが、最も短い第１排気管２２の下流端部に絞り管４１を固着するようにして、中、低速域の出力特性を改善するようにし、エンジンの出力特性を容易に変化させることができる。

すなわち図１１の実線曲線で示すように、第１排気管２２の下流端部に絞り管４１が固着されたものは、図１１の破線で示すように第１排気管２２の下流端部に絞り管が固着されていないものに比べると、中、低速域での軸トルクおよび出力を増大させることができる。

さらにエンジン本体１８において、自動二輪車の前後方向に配置される両バンクＢＡ，ＢＢの相互に反対側の側面に設けられた排気ポート２０Ａ，２０Ｂに上流端が接続される第１および第２排気管２２，２３の下流端が、エンジン本体１８の下方かつ両バンクＢＡ，ＢＢの排気ポート２０Ａ，２０Ｂ間に配置され、第１および第２排気管２２，２３の下流端にエンジン本体１８の下方で合流排気管２４が接続され、該合流排気管２４の下流側の排気通路６５に触媒６４が配設されている。

このような配置によれば、一対のバンクＢＡ，ＢＢから合流排気管２４までの排気管２２，２３の長さを極力短く設定し、合流排気管２４内で合流した排ガスの温度差を小さくして、合流排気管２４の下流側の触媒６４による浄化性能を安定化することができる。しかも第１および第２排気管２２，２３から触媒６４までの距離を確保して、触媒６４に接触する排ガス温度の均一化を図ることができ、触媒６４での浄化効率の低下を抑制することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

自動二輪車の側面図 図１の２矢視方向から見たエンジンおよび排気装置の正面図 図２の３矢視図 エンジンを省略しつつ排気装置の一部を図３の４矢視方向から見た平面図 排気装置のうち図３の５矢示部を拡大して示す図、図３の５矢示部拡大図 図５の６−６線拡大断面図 図６の７−７線断面図 図６の８−８線断面図 図５の９−９線拡大断面図 図５の１０−１０線断面図 エンジンの出力特性図

１８・・・エンジン本体
２０Ａ，２０Ｂ・・・排気ポート
２２，２３・・・排気管
２４・・・合流排気管
２４ａ，２４ｂ・・・個別管部
２４ｃ・・合流管部
２６・・・排気マフラー
４１・・・絞り管
４４・・・吸音手段
６４・・・触媒
６５・・・排気通路
ＢＡ，ＢＢ・・・バンク
Ｅ・・・・多気筒エンジン

Claims (3)

1. Ｖ型をなす一対のバンク（ＢＡ，ＢＢ）を有するＶ型多気筒エンジン（Ｅ）を車体フレーム（１５）に搭載した自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置であって、
   そのＶ型多気筒エンジン（Ｅ）のエンジン本体（１８）に上流端が接続されると共に相互に長さが異なる複数の排気管（２２，２３）と、それらの排気管（２２，２３）の下流端部を個別に接続させる複数の個別管部（２４ａ，２４ｂ）ならびに各個別管部（２４ａ，２４ｂ）の下流端を共通に連ならせた合流管部（２４ｃ）から成る合流排気管（２４）と、前記合流管部（２４ｃ）の下流端に接続される排気マフラー（２６）とを備え、
   前記複数の排気管（２２，２３）のうち最も短い排気管（２２）の下流端部に、前記複数の排気管（２２，２３）とは別部材である絞り管（４１）の上流端が固着され、
   その絞り管（４１）の下流端が、前記複数の個別管部（２４ａ，２４ｂ）のうち最も短い個別管部（２４ａ）に挿入されるとともに前記最も短い排気管（２２）以外の他の排気管（２３）の下流端よりも自動二輪車の前後方向に沿う後方側に配置されることを特徴とする、自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置。
2. 前記絞り管（４１）の下流端近傍で前記合流排気管（２４）に吸音手段（４４）が設けられることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置。
3. 自動二輪車の前後方向に配置される前記両バンク（ＢＡ，ＢＢ）の相互に反対側の側面に設けられた排気ポート（２０Ａ，２０Ｂ）に上流端が接続される排気管（２２，２３）の下流端が、前記エンジン本体（１８）の下方かつ前記両バンク（ＢＡ，ＢＢ）の排気ポート（２０Ａ，２０Ｂ）間に配置され、それらの排気管（２２，２３）の下流端に前記エンジン本体（１８）の下方で前記合流排気管（２４）が接続され、該合流排気管（２４）の下流側の排気通路（６５）に触媒（６４）が配設されることを特徴とする請求項１または２記載の自動二輪車におけるＶ型多気筒エンジンの排気装置。

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