JP6793605B2 - エンジンの排気装置およびこれを備えた自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの排気ガスを消音する排気装置と、これを備えた自動二輪車に関するものである。

自動二輪車のような車両に搭載されるエンジンは、排気ガスを消音する排気装置を備えている（例えば、特許文献１）。排気装置は、その内部に複数の膨張室を有している。排気ガスは、排気装置の内部で膨張、収縮が繰り返されて消音される。

特開２０１５−０８１５２２号公報

一方で、排気ガスの消音の必要性が低いエンジン低速回転時に、排気音の原音に近い迫力のある排気音が要求されることがある。このような要望は、自動二輪車のような車両用のエンジンに、特に求められる。しかしながら、特許文献１のような排気装置では、排気ガスが膨張、収縮により消音されるので、排気音の原音に近い排気音は残らない。

本発明は、エンジン高速回転時の消音性を確保しつつ、エンジン低速回転時に排気音の原音に近い音を得ることができる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、本発明のエンジンの排気装置は、エンジンの排気ガスが導入される導入口と前記排気ガスが導出される導出口とを有するケースを備えた排気装置であって、前記導入口と前記導出口との間に長さの異なる複数の排気経路を有し、前記導入口を形成する導入パイプが設けられ、前記導入口の断面積よりも前記導入パイプの出口の断面積が小さく設定され、前記導入パイプの出口と前記導出口とが同一の膨張室内に配置され、前記導入パイプの出口の開口をその軸方向に投影した仮想開口の一部が前記導出口の一部に重なり、前記導入パイプの側壁に、前記ケース内の膨張室に連通して前記導入パイプの出口の通路面積よりも大きい開口面積を有する横孔が形成され、複数の前記排気経路のうち、前記導入パイプの出口から前記導出口に向かう排気経路が最も短い。

この構成によれば、導入パイプの出口の開口をその軸方向に投影した仮想開口の一部が導出口の一部に重なり、かつ、複数の前記排気経路のうち、前記導入パイプの出口から前記導出口に向かう排気経路が最も短い。したがって、エンジン低速回転時には、排気ガスは、導入パイプから直接導出口に向かって流れる。すなわち、排気ガスは、膨張／収縮および排気干渉をほとんど経ることなく、導出口から排出される。したがって、エンジン低速回転時に、排気音の原音に近い音を得ることができる。なお、エンジン低速回転時は、排気音量が小さいので、消音の必要性は低い。

一方、エンジン高速回転時には排気圧力が大きくなるので、断面積の小さい導入パイプの出口で通路抵抗が大きくなる。したがって、エンジン高速回転時には、排気ガスの大部分は、通路面積の大きな横孔から膨張室を介して導出口に向かって流れる。すなわち、排気ガスは、膨張／収縮および排気干渉を経て、十分に消音された後、導出口から排出される。このように、エンジン高速回転時には必要な消音性を確保しつつ、エンジン低速回転時に排気音の原音に近い音を得ることができる。

本発明の排気装置において、前記導入パイプは、排気ガス流れ方向の下流に向かって縮径する縮径部を有していてもよい。この構成によれば、エンジン低速回転時には排気圧力が小さいので、導入パイプ内の通路抵抗も小さい。したがって、流量の少ない排気ガスは縮径部を通過して円滑に直接導出口に向かって流れる。他方、排気ガス流量の多いエンジン高速回転時には排気圧力が大きくなるので、縮径部で通路抵抗が大きくなる。したがって、排気ガスの大部分は横孔から膨張室を介して導出口に向かって流れる。その結果、必要な消音性を確保される。

本発明の排気装置において、さらに、入口が前記導出口を形成する導出パイプを備え、前記導出パイプの入口の少なくとも一部が、前記導入パイプの出口の軸心上に位置してもよい。この構成によれば、エンジン低速回転時に、導入パイプを通過した排気ガスが、導出パイプに直接向かい易くなる。その結果、排気音の原音に近い音を得やすくなる。

本発明の排気装置において、さらに、上流側の第１膨張室と下流側の第２膨張室とを区画する隔壁と、前記隔壁に設けられて前記第１膨張室と前記第２膨張室とを連通する連通路とを備え、前記導入パイプが前記第１膨張室を通過するとともに前記隔壁を貫通して、前記出口が前記第２膨張室に開口し、前記横孔が前記第１膨張室に連通していてもよい。この構成によれば、エンジン低速回転時に、排気ガスは、第１膨張室を経ずに第２膨張室に流入して導出口から排出される。エンジン高速回転時に、排気ガスは、導入パイプの横孔から第１膨張室に流入し、連通路を通って第２膨張室に流入した後、導出口から排出される。このように、簡単な構成で、すなわち、省スペースかつ低コストで、エンジン低速回転時に排気音の原音に近い音を得るとともに、エンジン高速回転時に高い消音効果を得ることができる。

前記第１膨張室と前記第２膨張室とが前記隔壁で区画されている場合、前記導入パイプは、排気ガス流れ方向の下流に向かって縮径する縮径部と、前記縮径部の下流側の直管部とを有し、前記直管部が、前記隔壁を貫通して前記隔壁に支持されていてもよい。この構成によれば、導入パイプが、縮径部よりも先端側の直管部で隔壁に支持されているので、導入パイプの支持が安定する。

前記連通路が設けられる場合、前記横孔の通路面積を前記連通路の通路面積よりも大きくしてもよい。ここで、横孔が複数設けられる場合、前記「横孔の通路面積」は、複数の横孔の通路面積の合計をいう。この構成によれば、エンジン高速回転時に、排気ガスが横孔から第１膨張室に流入して、連通路を通って第２膨張室に流入する際の収縮が大きくなる。その結果、エンジン高速回転時の消音効果が向上する。

前記連通路が設けられる場合、前記導入パイプが前記ケース内の一側寄りに配置され、前記連通路が他側寄りに配置されていてもよい。この構成によれば、導入パイプをケース内の一側寄りに配置することで確保された他側寄りのスペースに、連通路を設けることができる。これにより、連通路を設けた他側寄りのスペースに大きな膨張空間が確保されて、消音効果を高く設定しつつ、排気装置のケース内の空間を有効に利用することができる。

本発明の排気装置において、前記ケースが、第１ケース半体と第２ケース半体とを接合部で接合することで構成され、前記横孔が前記接合部に対向していてもよい。この構成によれば、剛性が高い接合部に、高温の排気ガスを衝突させることができるので、排気ガスの衝突によるケース半体の振動を抑制することができる。

本発明の自動二輪車は、本発明の排気装置を前記エンジンの下方に備え、前記ケースが直方体形状であって、前記ケースの前壁に前記導入口を有する導入パイプが取り付けられ、前記ケースの後壁に前記導出口を有する導出パイプが取り付けられ、前記第１膨張室と前記第２膨張室とが前後方向に並んで配置されている。ここで、「直方体」は、角部に丸味があるものも含む。この構成によれば、排気ガスが、自動二輪車の前方から後方に円滑に流れる。

本発明の自動二輪車において、前記エンジンの下部のオイルパンの一側方に前記導入パイプが配置され、前記エンジンと後輪との間に前記排気装置が配置され、前記排気装置の後方に消音器が接続されていてもよい。この構成によれば、エンジン下方の空間を有効に利用することができる。

本発明のエンジンの排気装置によれば、エンジン高速回転時には必要な消音性を確保しつつ、エンジン低速回転時に排気音の原音に近い音を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。 同排気装置を示す斜視図である。 同排気装置を示す平面図である。 同排気装置を示す斜視図である。 同排気装置の排気ガスの流れを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るエンジンの排気装置を示す平面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「左側」および「右側」は、車両に乗車した操縦者から見た左右側をいう。また、「上下方向」は、車両に乗車した操縦者から見た上下をいう。さらに、「前後方向」は、車両の進行方向、すなわち車両の長手方向をいう。

図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの排気装置を備えた自動二輪車の側面図である。この自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を形成するメインフレーム１と、後半部を形成するリヤフレーム２とを有している。メインフレーム１は、前端に設けられたヘッドパイプ４から後方斜め下方に延びるメインフレーム片１ａを有している。メインフレーム片１ａは左右一対設けられている。左右のメインフレーム片１ａ，１ａは、後部で車幅方向に延びるクロス部材１ｂにより連結されている。

リヤフレーム２は、シートレール２ａと、その下方の補強パイプ２ｂとを有している。シートレール２ａは、クロス部材１ｂから後方に延びている。補強パイプ２ｂは、その前端がメインフレーム片１ａの後端部に接続され、この前端から後方斜め上方に延びてシートレール２ａの下面に連結されている。シートレール２ａおよび補強パイプ２ｂも左右一対設けられている。

ヘッドパイプ４にステアリングシャフト（図示せず）を介してフロントフォーク８が回動自在に軸支されている。フロントフォーク８の上端部に操向用のハンドル６が固定されている。フロントフォーク８の下端部に、前輪１０が回転自在に取り付けられている。

メインフレーム１の後端部に、スイングアームブラケット９が設けられている。このスイングアームブラケット９に取り付けたピボット軸１６の回りに、スイングアーム１２が上下揺動自在に軸支されている。このスイングアーム１２の後端部に、後輪１４が回転自在に支持されている。メインフレーム１の下方でスイングアームブラケット９の前側に、エンジンＥが搭載されている。本実施形態のエンジンＥは、４サイクル４気筒エンジンである。ただし、エンジンＥの形式は、これに限定されない。エンジンＥがチェーンのような動力伝達部材１１を介して後輪１４を駆動する。

メインフレーム１のメインフレーム片１ａの上部に燃料タンク１５が配置されている。リヤフレーム２のシートレール２ａにライダー用シート１８および同乗者用シート２０が支持されている。

エンジンＥは、クランク軸１９を回転自在に支持するクランクケース２１と、クランクケース２１の上部に接続されたシリンダブロック２３と、シリンダブロック２３の上部に接続されたシリンダヘッド２５と、クランクケース２１の下部に取り付けられたオイルパン２７とを有している。シリンダブロック２３およびシリンダヘッド２５の内部に、燃焼室が形成されている。

シリンダヘッド２５の後部の吸気ポート２６に、スロットルボディ２８が接続されている。スロットルボディ２８の内部で、空気と燃料の混合気が生成され、この混合気が吸気ポート２６から燃料室に供給される。混合気は、燃料室内で燃焼されて、シリンダヘッド２５の前面の排気ポート３０から排気ガスＧとして排出される。

排気ポート３０には、４本の排気管３２が接続されている。４本の排気管３２は、エンジンＥの前方を下方に向かって延び、エンジンＥの下方で合流する。詳細には、４本の排気管３２のうち２本が、２つの中間集合管３４で合流する。さらに、２本の中間集合管３４が、その後方の集合管３６で合流する。集合管３６は、エンジンＥの下方を後方に向かって延びている。

具体的には、オイルパン２７は、左側方の深部２７ａと右側方の浅部２７ｂとを有しており、集合管３６は、オイルパン２７の深部２７ａの右側方（一側方)で、浅部２７ｂの下方に配置されている。集合管３６の内部に、触媒３８が収納されている。触媒３８は、排気ガスＧ中の有害物質を浄化する。集合管３６の上面に、排ガスセンサ３９が取り付けられている。排ガスセンサ３９は、集合管３６内の触媒３８の上流側の排気ガスＧの成分を検出する。

集合管３６は、後方の排気装置４０に接続されている。排気装置４０は、排気ガスＧを消音し、外部に排出する。本実施形態では、排気装置４０は、エンジンＥと後輪１４との間に配置されている。これら排気管３２、中間集合管３４、集合管３６および排気装置４０で、エンジンＥの排気ガスＧの排気通路が形成されている。

図２に示すように、排気装置４０は、直方体形状のケース４４を有している。本実施形態のケース４４は、角部に丸味がある直方体で構成されている。詳細には、ケース４４は、上下方向寸法が小さく、これよりも車幅方向（左右方向）寸法が大きく、車幅方向寸法よりも前後方向寸法がさらに大きい偏平形状である。ケース４４は、鋼製の板材からなり、ケース４４の上面に取付金具４２が溶接で固着されている。本実施形態の排気装置４０は、取付金具４２を用いて締結部材（図示せず）によりスイングアームブラケット９（図１）に着脱自在に取り付けられている。ただし、ケース４４の材質、排気装置４０の支持構造は、これに限定されない。

ケース４４は、上側の第１ケース半体４６と下側の第２ケース半体４８とを有し、これら第１および第２ケース半体４６，４８が接合部５０で接合されている。ケース４４は、排気ガスＧが導入される導入口５２と、排気ガスＧが導出される導出口５４とを有している。

詳細には、図３に示すように、ケース４４の前壁４４ｆに導入パイプ５６が取り付けられ、ケース４４の後壁４４ｒに導出パイプ５８が取り付けられている。本実施形態では、導入パイプ５６および導出パイプ５８は、ケース４４に溶接で接合されている。導入パイプ５６は、鋼製のパイプで構成され、その上流端部（前端部）が、集合管３６に連結されている。この導入パイプ５６の上流端の開口（入口）５６ａが、前述のケース４４の導入口５２を構成する。導入パイプ５６の下流端の出口５６ｂは、ケース４４の内部空間に開口している。導入パイプ５６の詳細は後述する。

導出パイプ５８も、鋼製のパイプで構成され、その上流端の入口５８ａがケース４４の内部空間に開口し、下流端の出口５８ｂがケース４４の外部に開口している。この導出パイプ５８の入口５８ａが、前述のケース４４の導出口５４を構成する。

ケース４４の内部には、上流側の第１膨張室６０と、下流側の第２膨張室６２とが形成されている。第１膨張室６０と第２膨張室６２とは、前後方向に並んで配置されている。第１膨張室６０および第２膨張室６２は、隔壁６４により区画されている。隔壁６４は、ケース４４の内面に、例えば溶接により接合されている。ケース４４の内面における膨張室６０，６２に接する部分に、吸音材６５が貼られている。吸音材６５は、例えば、グラスウールである。ただし、吸音材６５は、これに限定されない。

隔壁６４に、第１膨張室６０と第２膨張室６２とを連通する連通路６６が形成されている。本実施形態では、連通路６６は、隔壁６４を貫通する連通管６８で構成されている。連通管６８は、断面積が軸方向に一定である鋼製の直管からなり、隔壁６４の取付孔６４ｂに溶接で接合されている。ただし、連通路６６は、これに限定されず、例えば、隔壁６４に設けた貫通孔であってもよい。また、連通路の数は１つであってもよく、複数であってもよい。連通路の形状（断面形状）は、円形が好ましいが、他の形状であってもよい。円形とすれば、応力が集中しづらく、強度面で有利である。

本実施形態では、導入パイプ５６および導出パイプ５８がケース４４内の右側寄り（一側寄り）に配置され、連通路６６が左側寄り（他側寄り）に配置されている。ただし、導入パイプ５６および連通路６６の配置はこれに限定されない。例えば、導入パイプ５６を左右方向中央部に配置し、連通路６６を導入パイプ５６の左右両側に配置してもよい。また、連通路６６を右側寄り（一側寄り）に配置し、導入パイプ５６および導出パイプ５８をケース４４内の左側寄り（他側寄り）に配置してもよい。さらに、導入パイプ５６および導出パイプ５８と連通路６６とを、上下方向に並べて配置してもよい。

導入パイプ５６は、第１膨張室６０を通過するとともに隔壁６４を貫通して、出口５６ｂが第２膨張室６２に開口している。導入パイプ５６における隔壁６４を貫通する部分が、隔壁６４に設けた貫通孔６４ａに圧入されている。つまり、導入パイプ５６の出口５６ｂと導出口５４とは、同一の第２膨張室６２内に配置されている。このように、導入パイプ５６の出口５６ｂと導出口５４の両方が、ケース４４内の右側寄り（左右方向一側寄り）に配置され、且つ、同一の第２膨張室６２内に配置されている。つまり、導入パイプ５６の出口５６ｂと導出口５４とは近接配置されている。

詳細には、図４に示すように、導入パイプ５６の出口５６ｂの開口を、その軸方向Ｃ１に投影した仮想開口Ｖの一部が、導出口５４の一部に重なっている。換言すると、前記軸方向Ｃ１から見たとき、導入パイプ５６の出口５６ｂと導出口５４が部分的に重なっている。これにより、導入パイプ５６の出口５６ｂからの排気ガスＧの一部が、第２膨張室６２内に拡散して急激に膨張することなく、直接、入口５８ａから導出パイプ５８内に流入する。さらに、導出パイプ５８の入口５８ａ（導出口５４）の少なくとも一部を、導入パイプ５６の出口５６ｂの軸心Ｃ１上に位置させて、両者５６ｂ，５８ａの重なり部分を大きくしてもよい。

導入パイプ５６の入口５６ａ（導入口５２）の断面積（通路面積）Ｓ１よりも、導入パイプ５６の出口５６ｂの断面積（通路面積）Ｓ２が小さく設定されている（Ｓ１＜Ｓ２）。詳細には、図３に示すように、導入パイプ５６は、縮径部６９と、その下流側の直管部７０とを有している。本実施形態の縮径部６９は、排気ガスＧの流れ方向の下流に向かってテーパ状に縮径する。縮径部６９がテーパ状であると、排気ガスＧが縮径部６９を円滑に流れる。ただし、縮径部６９は、テーパ形状に限定されず、断面積が段階的に小さくなっていく形状であってもよい。直管部７０は、通路面積がほぼ一定である。直管部７０は、隔壁６４を貫通して隔壁６４に支持され、直管部７０の下流端が導入パイプ５６の出口５６ｂを構成する。

本実施形態では、図４に示す縮径部６９の上流端の通路面積が導入口５２の通路面積Ｓ１と同じで、下流端の通路面積が導入パイプ５６の出口５６ｂの通路面積Ｓ２と同じである。

導入パイプ５６の側壁５６ｃに、導入パイプ５６の内部空間とケース４４の内部空間を連通する横孔７２が形成されている。本実施形態の横孔７２は第１膨張室６２に連通している。また、本実施形態では、２つの横孔７２，７２が、縮径部６９に設けられている。各横孔７２は、導入パイプ５６の出口５６ｂの通路面積Ｓ１よりも大きい開口面積Ｓ３を有している（Ｓ１＜Ｓ３）。ただし、横孔７２，７２の数は、これに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

２つの横孔７２，７２のうちの一方は、図３の右側（一側方）に開口し、他方は左側（他側方）に開口している。本実施形態の導入パイプ５６は、ケース４４内部の右側（一側方）に配置されているので、右側の横孔７２はケース４４の内面に対向し、左側の横孔７２は第１膨張室６０の広い空間に向かって開口している。本実施形態では、右側の横孔７２は、第１および第２ケース半体４６，４８における剛性が高い接合部５０に対向している。右側の横孔７２と接合部５０が、側面視で、重なっているのが好ましい。本実施形態では、右側の横孔７２と左側の横孔７２は、軸心Ａ１の周方向に１８０°離間して形成されている。導入パイプ５６と導出パイプ５８は、ケース４４内部の左側に配置してもよい。

横孔７２の数、位置は、本実施形態に限定されない。ただし、本実施形態のように、ケース４４が、上下方向寸法の小さな偏平形状の場合、上下方向に向けて横孔７２を形成すると、横孔７２からの排気ガスＧが上壁または下壁に衝突してケース４４を振動させるので好ましくない。したがって、横孔７２は、ケース４４の寸法が大きな方向で、かつ、排気ガスＧの流れ方向に直交する方向（本実施形態では左右方向）に開口するのが好ましい。

また、横孔７２から効率的に排気ガスＧを放出する観点から、横孔７２は、導入パイプ５６の周りに位相が１８０°異なる位置に一対設けることが好ましい。本実施形態のように、導入パイプ５６がケース４４内部の一側方に配置される場合、一側方の横孔７２はケース４４の側壁４４ｓに近接する。上述のように、一側方の横孔７２を強度の大きな接合部５０に対向させているので、ケース４４の振動が発生しにくい。

本実施形態では、横孔７２の通路面積Ｓ４が、連通路６６の通路面積Ｓ５よりも大きく設定されている（Ｓ４＞Ｓ５）。ここで、横孔７２が複数設けられる場合、横孔７２の通路面積Ｓ４は、各横孔７２の開口面積Ｓ３の合計をいう。したがって、横孔７２が２つの本実施形態では、横孔７２の通路面積Ｓ４は、連通路６６の通路面積Ｓ５よりも大きい（Ｓ４＝（Ｓ３＋Ｓ３）＞Ｓ５）。

ケース４４の内部には、導入口５２と導出口５４との間に長さの異なる複数の排気経路、本実施形態では２つの排気経路Ｐ１，Ｐ２が形成されている。第１の排気経路Ｐ１は、導入口５２から導入パイプ５６の出口５６ｂを経て直接導出口５４に向かう経路である。第２の排気経路Ｐ２は、導入口５２から横孔７２を介して第１膨張室６０に入り、さらに、連通路６６から第２膨張室６２を経て導出口５４に向かう経路である。したがって、第１の排気経路Ｐ１が、第２の排気経路Ｐ２よりも短い。

導入口５２からケース４４内に流入した排気ガスＧは、第１および第２の排気経路Ｐ１，Ｐ２を通って、全ての排気ガスＧが導出口５４から排出される。以下に、図５を用いて、排気ガスＧの流れを説明する。図５の矢印Ｇ１は、エンジンＥの低速回転時の排気ガスＧの流れを示し、矢印Ｇ２は、エンジンＥの高速回転時の排気ガスＧの流れを示す。

図５に矢印Ｇ１で示すように、エンジン低速回転時は、排気ガスＧは主として第１の排気経路Ｐ１を流れる。詳細には、導入口５２から導入パイプ５６に流入した排気ガスＧは、導入パイプ５６の縮径部６９から直管部７０内を流れる。エンジン低速回転時は、排気ガスＧの排気圧力が小さいので、通路面積が徐々に小さくなる縮径部６９や、通路面積Ｓ２が小さい直管部７０でも、その通路抵抗が小さい。したがって、排気ガスＧは円滑に流れる。

縮径部６９および直管部７０を通過した排気ガスＧは、導入パイプ５６の出口５６ｂから導出される。導入パイプ５６の出口５６ｂが、導出口５４に近接し、かつ対向するように配置されているので、導入パイプ５６の出口５６ｂから導出された排気ガスＧの大部分は、直接、導出口５４に向かって流れる。排気ガスＧの残部（一部）は第２膨張室６２内に入って拡散する。導出口５４から導出パイプ５８に流入した排気ガスＧは、導出パイプ５８の出口５８ｂからケース４４の外部に排出される。

図５に矢印Ｇ２示すように、エンジン高速回転時は、排気ガスＧは主として第２の排気経路Ｐ２を流れる。詳細には、エンジン高速回転時は、排気ガスＧの排気圧力が大きいので、通路面積Ｓ２が小さい直管部７０で、その通路抵抗が大きくなる。そのため、導入口５２から導入パイプ５６に流入した排気ガスＧは、一部分のみが直管部７０を流れ、大部分が、直管部７０の通路面積Ｓ２よりも大きな開口面積Ｓ３の横孔７２から第１膨張室６０に流れ込む。排気ガスＧは、第１膨張室６０内で急膨張して消音され、さらに吸音材６５で吸音されたのち、連通路６６を介して第２膨張室６２に流入する。連通路６６を通過する際、排気ガスＧは収縮する。

排気ガスＧは、連通路６６から第２膨張室６２内に流入する際にも急膨張して消音され、さらにケース４４内面の吸音材６５で吸音されたのち、導出口５４から導出パイプ５８に流入する。その後、排気ガスＧは、導出パイプ５８の出口５８ｂからケース４４の外部に排出される。

上記構成によれば、図５のエンジン低速回転時には、排気ガスＧの大部分は、導入パイプ５６から直接導出口５４に向かって流れる。すなわち、排気ガスＧは、ケース４４内部で膨張／収縮および排気干渉をほとんど経ることなく、導出口５４から排出される。したがって、排気音の小さいエンジン低速回転領域において、排気音の原音に近い音を得ることができる。ここで、「排気音の原音に近い音」とは、周波数が低く、複数の次数成分（ピーク）を有する音である。つまり、周波数が低い低音で、且つ、次数成分の多い太い迫力のある音である。このような排気音の原音に近い音を感じることにより、運転者の好みの排気音にすることが可能となる。なお、エンジン低速回転時は、排気音が小さいので、消音の必要性は低い。

図６のエンジン高速回転時には、排気ガスＧの大部分は、横孔７２から第１膨張室６０、連通路６６および第２膨張室６２を介して導出口５４に向かって流れる。すなわち、排気ガスＧは、第１および第２膨張室６０，６２で、膨張／収縮および排気干渉を経て、十分に消音された後、導出口５４から排出される。このように、排気音の大きいエンジン高速回転領域では必要な消音性を確保しつつ、排気音の小さいエンジン低速回転領域では排気音の原音に近い音を得ることができる。

導入パイプ５６は、排気ガスＧの流れ方向の下流に向かって縮径する縮径部６９を有している。エンジン低速回転時には排気圧力が小さいので、導入パイプ５６内の通路抵抗も小さい。したがって、排気ガスＧは縮径部６９を通過して円滑に直接導出口５４に向かって流れる。他方、エンジン高速回転時には排気圧力が大きくなるので、縮径部６９で通路抵抗が大きくなる。したがって、排気ガスＧの大部分は横孔７２から第１および第２膨張室６０，６２を介して導出口５４に向かって流れる。その結果、必要な消音性を確保される。

図３に示すように、導出パイプ５８の入口５８ａの一部が、導入パイプ５６の出口５６ｂの軸心Ａ１上に位置している。これにより、エンジン低速回転時に導入パイプ５６を通過した排気ガスＧが、導出パイプ５８に直接向かい易くなる。その結果、排気音の原音に近い音を得やすくなる。

導入パイプ５６が第１膨張室６０を通過するとともに隔壁６４を貫通し、その出口５６ｂが第２膨張室６２に開口している。また、横孔７２は第１膨張室６０に連通している。これにより、エンジン高速回転時に、排気ガスＧは、導入パイプ５６の横孔７２から第１膨張室６０に流入し、連通路６４を通って第２膨張室６２に流入した後、導出口５４から排出される。これにより、エンジン高速回転時に高い消音効果を得ることができる。また、導入パイプ５６が、縮径部６９よりも先端側の直管部７０で、隔壁６４を貫通して隔壁６４に支持されているので、導入パイプ５６の支持が安定する。

横孔７２の通路面積Ｓ４が、連通路６６の通路面積Ｓ５よりも大きく設定されている。これにより、エンジン高速回転時に、排気ガスＧが横孔７２から第１膨張室６０に流入して、連通路６６を通って第２膨張室６２に流入する際の膨張／収縮が大きくなる。その結果、エンジン高速回転時の消音効果が向上する。

また、導入パイプ５６がケース４４内の右側寄りに配置され、連通路６６が左側寄りに配置されている。このように、導入パイプ５６をケース４４内の右側寄りに配置することで確保された左側寄りのスペースに、連通路６６を設けることができる。これにより、連通路６６を設けた左側寄りのスペースに大きな膨張空間が確保されて、消音効果を高く設定しつつ、ケース４４内の空間を有効に利用することができる。さらに、一側方の横孔７２が接合部５０に対向しているので、剛性が高い接合部５０に、高温の排気ガスＧを衝突させることができる。その結果、ケース４４の振動が抑制され、ケース４４の耐久性低下を避けることができる。

図１に示すように、排気装置４０がエンジンＥの下方に配置され、図３に示すケース４４の前壁４４ｆに導入パイプ５６が取り付けられ、後壁４４ｒに導出パイプ５８が取り付けられている。また、第１膨張室６０と第２膨張室６２とが前後方向に並んで配置されている。これにより、排気ガスＧが、自動二輪車の前方から後方に円滑に流れる。

図１に示すように、エンジンＥの下部のオイルパン２７の右側に導入パイプ５６が配置され、エンジンＥと後輪１４との間に排気装置４０が配置されている。この構成によれば、エンジンＥ下方の空間を有効に利用することができる。

図６は、本発明の第２実施形態に係る排気装置４０Ａを示す。第２実施形態の排気装置４０Ａは、その後方に消音器７５が接続されている。詳細には、導出パイプ５８の後端に、消音器７５が接続されている。消音器７５を設けることで、エンジン高速回転時の消音性がさらに向上する。第２実施形態の排気装置４０Ａは、内面に吸音材８２が貼られたケーシング７６の内部空間に、複数のパンチング孔８０を有するテールパイプ７８が収納された簡単な構造である。このような構造であると、エンジン低速回転時に導出パイプ５８から消音器７５に流入した排気ガスＧは、その大部分がパンチング孔８０から流出せずにテールパイプ７８を流れて外部に放出される。その結果、エンジン低速回転時に排気音の原音に近い音を得ることができる。その他の構造は第１実施形態と同じで、第１実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、縮径部６９に横孔７２が設けられていたが、縮径部６９がない場合、あるいは縮径部６９の上流側に円筒部がある場合、円筒部の側壁に設けてもよい。また、排気経路は３つ以上であってもよい。この場合、３つ以上の排気経路のうち、導入パイプ５６の出口５６ｂから導出口５８に向かう排気経路が最も短くなればよい。また、本発明の排気装置は、配置スペースが制限される自動二輪車に好適に用いられる。ただし、本発明の排気装置は、自動二輪車以外の車両、例えば、三輪車、四輪バギー等にも適用可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１４ 後輪
２７ オイルパン
４０，４０Ａ 排気装置
４４ ケース
４４ｆ ケースの前壁
４４ｒ ケースの後壁
４６ 第１ケース半体
４８ 第２ケース半体
５０ 接合部
５２ 導入口
５４ 導出口
５６ 導入パイプ
５６ｃ 導入パイプの側壁
５８ 導出パイプ
５８ａ 導出パイプの入口
６０ 第１膨張室
６２ 第２膨張室
６４ 隔壁
６６ 連通路
６９ 縮径部
７０ 直管部
７２ 横孔
７５ 消音器
Ａ１ 導入パイプの出口の軸心
Ｅ エンジン
Ｇ 排気ガス
Ｐ１ 第１の排気経路
Ｐ２ 第２の排気経路
Ｓ１ 導入口の断面積
Ｓ２ 導入パイプの出口の断面積（通路面積）
Ｓ３ 横孔の開口面積
Ｓ４ 横孔の通路面積
Ｓ５ 連通路の通路面積
Ｖ 仮想開口

Claims (10)

1. エンジンの排気ガスが導入される導入口と前記排気ガスが導出される導出口とを有するケースを備えた排気装置であって、
   前記導入口と前記導出口との間に、長さの異なる複数の排気経路を有し、
   前記導入口を形成する導入パイプが設けられ、
   前記導入口の断面積よりも、前記導入パイプの出口の断面積が小さく設定され、
   前記導入パイプの出口と前記導出口とが同一の膨張室内に配置され、
   前記導入パイプの出口の開口をその軸方向に投影した仮想開口の一部が、前記導出口の一部に重なり、
   前記導入パイプの側壁に、前記ケース内の膨張室に連通し、前記導入パイプの出口の通路面積よりも大きい開口面積を有する横孔が形成され、
   複数の前記排気経路のうち、前記導入パイプの出口から前記導出口に向かう排気経路が最も短いエンジンの排気装置。
2. 請求項１に記載の排気装置において、前記導入パイプは、排気ガス流れ方向の下流に向かって縮径する縮径部を有しているエンジンの排気装置。
3. 請求項１または２に記載の排気装置において、さらに、入口が前記導出口を形成する導出パイプを備え、
   前記導出パイプの入口の少なくとも一部が、前記導入パイプの出口の軸心上に位置するエンジンの排気装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の排気装置において、さらに、上流側の第１膨張室と下流側の第２膨張室とを区画する隔壁と、前記隔壁に設けられて前記第１膨張室と前記第２膨張室とを連通する連通路とを備え、
   前記導入パイプが、前記第１膨張室を通過するとともに前記隔壁を貫通して、前記出口が前記第２膨張室に開口し、
   前記横孔が、前記第１膨張室に連通しているエンジンの排気装置。
5. 請求項４に記載の排気装置において、前記導入パイプは、排気ガス流れ方向の下流に向かって縮径する縮径部と、前記縮径部の下流側の直管部とを有し、
   前記直管部が、前記隔壁を貫通して前記隔壁に支持されているエンジンの排気装置。
6. 請求項４または５に記載の排気装置において、前記横孔の通路面積が、前記連通路の通路面積よりも大きいエンジンの排気装置。
7. 請求項４から６のいずれか一項に記載の排気装置において、前記導入パイプが前記ケース内の一側寄りに配置され、前記連通路が他側寄りに配置されているエンジンの排気装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の排気装置において、前記ケースが、第１ケース半体と第２ケース半体とを接合部で接合することで構成され、
   前記横孔が前記接合部に対向しているエンジンの排気装置。
9. 請求項４から７のいずれか一項に記載の排気装置を前記エンジンの下方に備えた自動二輪車であって、
   前記ケースが直方体形状であって、
   前記ケースの前壁に前記導入口を有する導入パイプが取り付けられ、
   前記ケースの後壁に前記導出口を有する導出パイプが取り付けられ、
   前記第１膨張室と前記第２膨張室とが前後方向に並んで配置されている自動二輪車。
10. 請求項９に記載の自動二輪車において、
    前記エンジンの下部のオイルパンの一側方に、前記導入パイプが配置され、
    前記エンジンと後輪との間に、前記排気装置が配置され、
    前記排気装置の後方に、消音器が接続されている自動二輪車。

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