JP6799579B2

JP6799579B2 - 内燃機関の排気装置

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Publication number: JP6799579B2
Application number: JP2018505283A
Authority: JP
Inventors: 景介岸川; 要治福井; 和也吉尾; 卓也大塚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
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Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2037-01-13
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Description

本発明は、排気マフラー内に配置された二重管のうち、排気管に接続された内管に排気バルブを設け、排気バルブにより内管を開閉することで排気ガスの流路を変更するものであって、排気バルブにより内管を閉塞した際に、排気ガスの流路を排気バルブより上流に位置する通路に切り替える内燃機関の排気装置に関する。

従来、排気マフラー内に触媒を配置し、触媒の下流に連通し触媒を通過した排気ガスが流入する流入管と、流入管の外周を覆う外筒とで二重管とされ、流入管内に設けられて排気通路管を開閉する排気バルブにより、流入管内と、流入管と外筒との間との排気ガスの流路を変更する排気装置がある。このような排気装置では、二重管を直線状に設けているので、排気通路の流路長を確保するために、マフラーが前後方向に大型化してしまっていた。

特開２００６−０１７１２４号公報

本発明に係る内燃機関の排気装置は、前記難点を克服するために発明されたもので、その目的は、前後方向にコンパクトなマフラーを備えた内燃機関の排気装置を提供することである。

本発明に係る内燃機関の排気装置は、鞍乗型車両の車体フレームに支持された内燃機関の排気を排出し、前記内燃機関に接続される排気管と、前記排気管の下流に接続される排気マフラーとを備えた内燃機関の排気装置において、前記排気マフラーは、前記排気管の下流端部に接続される第１マフラー部と、前記第１マフラー部の下流側に接続される第２マフラー部を備え、前記排気管から送られる排気は、第１マフラー部を通って第２マフラー部より前記排気マフラーの外部に排出され、前記第１マフラー部は、前記排気管が接続される内管と前記内管を覆う外管とからなる円筒部と、前記円筒部と前記第２マフラー部を接続する接続部を備え、前記第１マフラー部内には、前記内管と前記外管との間に第１膨張室が設けられ、前記内管には、前記内管内を通る排気量を変更するバルブが内蔵され、前記第１マフラー部は、車両側面視で、上下方向に湾曲する湾曲部が設けられ、前記排気マフラーは、前記第１マフラー部の後方かつ上方に、前記第２マフラー部内に設けられ前記第１膨張室よりも断面積が大きい膨張室が配置され、前記湾曲部における前記内管と前記外管とは同心となるように配置され、前記第２マフラー部は、前記膨張室を形成する外殻をなす第２マフラーボディと、前記第１マフラー部の前記内管の下流端に接続され外気に連通する排気通路管を備え、前記バルブは、前記第１マフラー部の外側に設けられるバルブ駆動部により駆動され、前記第１膨張室と前記排気通路管への流量の割合を変更し、前記第１マフラー部の外径は、前記第２マフラー部の外径より小さく、前記第１マフラー部の前記外管は、前記第２マフラー部の前記第２マフラーボディに、前記接続部を介して接続され、前記バルブが締結されるバルブ軸が、前記内管の内側と前記外管の外側を連通する筒状の支持部材によって回動自在に支承され、前記バルブ駆動部に結合されることを特徴とするものである。

前記構成によれば、内管と外管からなる多重管状の円筒部を、後輪の前方から側方にかけて配置しつつ、スイングアームより外方で、マフラー部の第２マフラー部が車両の前後方向に沿うように、左右方向に湾曲した湾曲部を設けているので、前後方向にコンパクトなマフラーにすることができるとともに、マフラー部後部の大型の膨張室が、車幅方向に突出するのを抑え、鞍乗型車両のバンク角を確保することができる。さらに、第１マフラー部の車幅方向の距離を稼ぐことができるので、第１膨張室の容積の大型化を図ることができる。

前記構成において、前記第１マフラー部の前記円筒部を、前記ピボット軸と、前記後輪駆動軸とを結ぶ線分において、前記ピボット軸側の３分の２よりもピボット軸側に配置してもよい。

前記構成によれば、円筒部をピボット軸側に配置することで、スイングアームの揺動範囲が比較的小さい位置において円筒部をスイングアームと上下に配置できるので、円筒部の高さの制限を少なくし、第１膨張室の容積を大きくすることができる。

前記構成において、前記ピボット軸を、側面視で、前記後輪駆動軸よりも高い位置に配置してもよい。

前記構成によれば、ピボット軸を後輪駆動軸よりも高い位置に配置することにより、ピボット軸寄りのスイングアーム下方の空間を大きく確保することができ、単管よりも大径になる多重管の円筒部が配置される空間を確保することができる。

前記構成において、前記バルブを駆動するバルブ駆動部を、前記車体フレームの後方、かつ、車幅方向で前記スイングアームの下方において、前記第１マフラー部の上部に配置してもよい。

前記構成によれば、バルブ駆動部を車体フレーム、スイングアーム、第１マフラー部で囲まれた空間に配置することで、専用カバーを設けることなく保護することができる。

前記構成において、前記排気管を、前記内燃機関の下方において、車体中心に対して車幅方向の一方から、前記第１マフラー部が配置された他方に向かって傾斜して配置してもよい。

前記構成によれば、排気管および第１マフラー部を車幅方向に傾斜して配置することで、排気管および第１マフラー部の長さを長くすることが可能となる。

前記構成において、前記排気管内に、触媒装置を設け、前記触媒装置を、車幅方向において一方に偏るように配置し、内燃機関に上方および他側方が囲まれてもよい。

前記構成によれば、触媒装置を内燃機関に囲まれた位置に配置して、内燃機関の熱で触媒の温度上昇を良好としつつ、触媒と第１マフラー部との間を、短管からなる排気管による通路で構成することで、排気装置のコストを低減する。また、多重管からなる第１マフラー部内に触媒を配置しないので、第１膨張室の容量を大型化することができる。
ことができる。

前記構成において、前記第２マフラー部に、前記内管の下流端部と接続される排気通路管を設け、前記排気通路管は、前記内管と接続される上流端部に開口された第１開口部と、第２膨張室を通過した排気が流入する第２開口部を備え、前記排気通路管の前記上流端部と、前記内管の前記下流端部とを、スライド可能に接続してもよい。

前記構成によれば、内管と排気通路管とを管の軸方向に嵌合する構造として、内管と排気通路管の組付け性を良好とし、溶接個所を削減して軽量化およびコスト低減を図ることができる。また、管材は熱により管の長手方向に伸縮するため、スライド可能に嵌合して接続することで、管の伸縮を吸収する構造とすることができる。

前記構成において、前記内管を複数に分割された分割内管が接続されて構成し、前記分割内管どうしを、嵌合されてスライド可能に接続してもよい。

前記構成によれば、内管の分割内管どうしを管の軸方向に嵌合する構造として、分割管および第２膨張室どうしの組付け性を良好とし、溶接個所を削減して軽量化およびコスト低減を図ることができる。また、管材は熱により管の長手方向に伸縮するため、スライド可能に嵌合して接続することで、管の伸縮を吸収する構造とすることができる。

前記構成において、前記湾曲部を、前記バルブが配設された部位から前記排気通路管31が接続される部位までの間に設けてもよい。

前記構成によれば、湾曲部を、前記バルブが配設された部位から前記接続部が接続される部位までの間に設けることにより、バルブを湾曲部以外の直管状の部位に配置してバルブ形状および作動機構を簡素化しつつ、排気通路管を直管として、排気通路管を収容する第２膨張室を簡素化できる。

本発明の内燃機関の排気装置は、前後方向にコンパクトなマフラーを備えた内燃機関の排気装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の内燃機関の排気装置が搭載された自動二輪車の左側面図である。図１の自動二輪車の下面図である。図１のIII-III矢視断面図である。排気装置の斜視図である。排気装置取付部材を取り外した状態の排気装置の一部を切断した斜視図である。排気装置の上面図である。第１マフラー部の要部横断面図である。第１マフラー部の要部縦断面図である。図７のIX-IX矢視断面を、バルブ駆動部を上にして排気バルブが開いた状態を示した断面図である。図７のX-X矢視断面を、バルブ駆動部を上にした状態で示した断面図である。図７のXI-XI矢視断面を、バルブ駆動部を上にした状態で示した断面図である。第１マフラー部を排気バルブ駆動軸線に沿って切断した斜視図である。第２マフラー部を図１６のXIII-XIII矢視断面で切断した断面図である。後方マフラー部の上面図である。図１３のXV-XV矢視断面図である。図１３のXVI-XVI矢視断面図である。排気バルブの開放状態における排気流れを示した排気マフラー装置の模式図である。排気バルブを閉塞状態における排気流れを示した排気マフラー装置の模式図である。本発明の第２の実施の形態の内燃機関の排気装置の第1マフラー部の要部横断面図である。

以下、本発明に係る鞍乗型車両に用いられる内燃機関の排気装置20の一実施形態について、図１ないし図１８に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態に係る排気装置20が適用された鞍乗型車両の一例である自動二輪車１の右側面図である。なお、本明細書では、自動二輪車１の前進方向を前方とし、前方を向いた姿勢を基準にして前後左右を定めている。

自動二輪車１の車体フレーム２は以下のようになっている。ヘッドパイプ部２ａには、左右一対のメインフレーム部２ｂ，２ｂが固着されており、該左右一対のメインフレーム部２ｂは内燃機関Ｅを囲むように、後方に略水平に延びて、下方へ延出している。メインフレーム部２ｂの上部後方には、シートレール部材２ｃが取り付けられ、該シートレール部材２ｃは、左右に開きながら後方に延出している。

このような車体フレーム２において、ヘッドパイプ部２ａにはフロントフォーク３が枢支され、該フロントフォーク３の上端に左右に延びたハンドル４が取り付けられ、下端に前輪５が軸支され、メインフレーム部２ｂの下部に設けられたピボット軸２ｄに前端を軸支されたスイングアーム６が後方へ延出し、その後端に後輪７が後輪駆動軸６ａにより軸支されている。スイングアーム６と車体フレーム２の下部との間にリヤクッション８が介装されている。メインフレーム部２ｂおよびシートレール部材２ｃには燃料タンク９が架設され、燃料タンク９の後方に乗車用シート10がシートレール部材２ｃに支持されて設けられている。自動二輪車１の車体には、自動二輪車１の前方上部から側方下部にかけて、カウル70が取り付けられている。

車体フレーム２に搭載される内燃機関Ｅは、例えば直列４気筒の４ストローク内燃機関であり、クランクケース11の上にシリンダブロック12、シリンダヘッド13が順次重ねられて、ボルト(不図示)により一体に締結され、シリンダヘッド13の上方はヘッドカバー14に覆われている。内燃機関Ｅは、車体に対してクランク軸15を車体幅方向に指向させ、車体フレーム２に囲われ、内燃機関Ｅの気筒部16を若干前傾させて搭載されている。クランク軸15の回転駆動力は、図示されない駆動ベルトにより後輪駆動軸６ａを介して後輪７に伝達される。スイングアーム６を軸支しているピボット軸２ｄは、図１に示されるように、車両の側面視で、後輪駆動軸６ａよりも高い位置に配置されている。

内燃機関Ｅの気筒部16には、燃料噴射弁（不図示）を備えた吸気マニホールド（不図示）、スロットルボディ17、コネクティングチューブ（不図示）、エアクリーナ18が順次連結されている。エアクリーナ18から吸入された外気は、燃料噴射弁から噴霧される燃料と混合されて混合気となり、内燃機関Ｅの気筒部16へと送られて燃焼される。

内燃機関Ｅの気筒部16には排気マニホールド19が接続されている。排気マニホールド19は、気筒部16のそれぞれに接続され下方へ延伸したのち後方へ屈曲して延びており、該排気マニホールド19の下流端に、排気管21が接続されている。排気管21の下流端部21ｅは排気マフラー22に接続されており、排気管21と排気マフラー22とで排気装置20を構成している。排気マフラー22は、排気管21に接続される第１マフラー部23と、第１マフラー部23の後方に接続される第２マフラー部30とから構成されている。内燃機関Ｅの気筒部16から排出される排気ガスは、排気マニホールド19から排気装置20に送られて外気に排出される。排気装置20は、排気装置取付部材38を備えており、排気装置取付部材38により、自動二輪車１の右側方に位置して斜め後ろ上がりになるように取り付けられている。

排気装置取付部材38は、図４に示されるように、第１マフラー部23と第２マフラー部30のそれぞれに固定される前方取付部38ａおよび後方取付部38ｃと、前方取付部38ａから第１マフラー部23の上方に延びる前方取付片38ｂと、後方取付部38ｃから延び前方取付片38ｂの上端とをつなぐ後方取付片38ｄを備え、前方取付片38ｂと後方取付片38ｄとがつながれた箇所に、自動二輪車１に取り付けるための車両取付部としての取付ボス部38ｅが設けられている。さらに排気装置取付部材38には、軽量化を目的として、貫通孔38ｆが、前方取付片38ｂには１個、後方取付片38ｄには３個設けられている。排気装置20は、図１に示されるように、排気装置取付部材38の取付ボス部38ｅに取付ボルト39が挿通され、該取付ボルト39が自動二輪車１に締結されることで取り付けられている。

排気装置20は、図１および図４に示されるように、排気マニホールド19の後端に接続され内燃機関Ｅから燃焼された排気ガスが送られる排気管21と、排気管21から送られた排気ガスが消音される排気マフラー22とを備えている。図４、図５および図７に示されるように、排気管21の下流端側に、排気マフラー22の上流側が接続されている。排気マフラー22は、図１に示されるように、該排気マフラー22が搭載されている自動二輪車１において後方から斜め上に向かって延びた形状に形成されている。

第１マフラー部23に接続される排気管21は、図１に示されるように、内燃機関Ｅの下方に位置し、上流側排気管21ａと下流側排気管21ｂとで構成されており、上流側排気管21ａ内には、排気ガスを浄化する触媒装置21ｃが設けられている。車両を下方から視た図２に示されるように、排気管21は、車体中心に対して車幅方向の左側から、第１マフラー部23が配置された右側に向かって傾斜して配置され、触媒装置21ｃは、幅方向において左側に偏るように配置されている。さらに触媒装置21ｃは、上方および左側方が内燃機関Ｅに囲まれている。カウル70の下部には開口部70ａが設けられており、車両下面視において、触媒装置21ｃは開口部70ａ内に位置するように配設されている。

図５に示されるように、排気マフラー22は、その内部が第１仕切壁34および第２仕切壁35により、前方から第１膨張室45、第３膨張室47、第２膨張室46に仕切られている。排気管21の下流端部21ｅに、排気管21からの排気ガスが流通される後述する第１マフラー部23の内管25と、第２マフラー部30の排気通路管31が順次接続されている。内管25および排気通路管31は、排気マフラー22の内部に膨張室45,46,47を貫通し排気装置20の後端まで延びる円筒形状で、内管25の前端から排気通路管31の後端まで略同径となるように形成されている。このように、排気マフラー22は、内管25および排気通路管31と、該排気通路管40の外周の膨張室45,46,47との複数層で構成されている。さらに、排気通路管40の途中には、内管25を開閉することで排気ガスの流通路を切り替える排気バルブ50が設けられている。

第１マフラー部23は、図５および図７に示されるように、排気管21が接続される二重管状の円筒部24と、該円筒部24と第２マフラー部30を接続する接続部28と、第１マフラー部23の前部を閉塞するフロントカバー29と、円筒部24内に設けられる環状板部材27と、排気バルブ50とを備えている。

円筒部24は、排気管21に接続される内管25と、該内管25を覆う外管26とからなり、内管25と外管26とは略同心状に配置された二重管状となっている。図１７に示されるように、外管26の内径ｄ３は、内管25の内径ｄ４の１．５倍以上２．０倍以下の範囲内に設定されている。

図５および図７に示されるように、内管25は、上流側に位置し、排気管21に接続される第１分割内管25ａと、第１分割内管25ａの下流端部25ａ_２に接続される第２分割内管25ｂとからなり、複数の分割された管から構成されている。第１分割内管25ａと第２分割内管25ｂとは略同径にされ、第１分割内管の上流端部25ａ_１に排気管21の21ｅが、第１分割内管25ａの下流端部25ａ_２に第２分割内管25ｂの上流端部25ｂ_１がそれぞれ嵌合され、これらの嵌合された部位には溶接が施されておらず、スライド可能に接続されている。

外管26は、上流側に位置する第１分割外管26ａと、第１分割外管26ａの下流端26ａ_２に溶接により接続されている第２分割外管26ｂとからなり、複数の分割された管から構成されている。第１分割外管26ａの下流端部26ａ_２に第２分割外管26ｂの上流端部26ｂ_１がそれぞれ嵌合され、これらの嵌合された部位には溶接が施されて固着されている。図５に示されるように、第２分割外管26ｂの下流端部26ｂ_２は、接続部28の上流端部28ａに接続され、溶接により固着されている。

第１分割外管26ａの上流端26ａ_１と排気管21との間を閉塞するフロントカバー29は、図７に示されるように、上流端29ａは排気管21の外径と同じ径にされ、下流に行くに従い径が大きくなり下流端29ｂは、第１分割外管26ａの上流端と同じ径に形成されている。フロントカバー29の上流端29ａは、排気管21の下流端部21ｅに接続され溶接にて固定されており、フロントカバー29の下流端29ｂは、第１分割外管26ａの上流端26ａ_１に接続され溶接にて固定されている。

図５に示されるように、第１分割内管25ａおよび第１分割外管26ａは直線状に形成され、第２分割内管25ｂおよび第２分割外管26ｂは緩やかに湾曲した形状に形成され、内管25と外管26とは略同心となるように配置されている。第１マフラー部23の内管25と外管26との間は、第１膨張室45となっている。

図７に示されるように、環状板部材27は、内管25の外周面と外管26の内周面とに固着され、第１膨張室45を第１室45ａと第２室45ｂとに分割している。環状板部材27は、図１１に示されるように、円環状に形成された環状板部27ａを備えており、該環状板部27ａの外径は、第１分割外管26ａの内径と同一に形成され、環状板部27ａの内径は、該環状板部27ａに挿通される第１分割内管25ａの外径と同一になるように形成されている。環状板部27ａには、第１膨張室45の第１室45ａと第２室45ｂとを連通する連通孔27ｂが、本実施の形態では２つ設けられている。連通孔27ｂは、環状板部27ａの周方向に沿う形状の長孔に形成されている。上方に形成された連通孔27ｂは、周方向の略３分の２の長さに形成されており、下方に形成された連通孔27ｂは、周方向の略3分の１の長さに形成されている。図７に示されるように、環状板部27ａの外周には環状板部27ａに対して直角に後方に向かって延びる固定部27ｃが、内周には前方に向かって延びる固定部27ｄが、それぞれ所定幅を持って設けられている。

図７に示されるように、環状板部材27の固定部27ｃは、第１分割外管26ａの下流側の内周面に当接されて固定され、固定部27ｄは、第１分割内管25ａの下流側の外周面に当接されて、環状板部材27は、第１分割外管26ａの内部に、第１分割外管26ａの長手方向に対してその面が直角になるように固着されている。内外二重に配置された第１分割外管26ａの下流側の内壁と、第１分割内管25ａの下流側の外壁は、環状板部材27により閉塞されるように一体に接続されている。

内管25のうちの、上流側に位置する第１分割内管25ａ内には、図５、図７および図９に示されるように、内管25を開閉し、後述する第１貫通孔21ｄから第１膨張室45に排出する量を変更する排気バルブ50が設けられている。この排気バルブ50は、内燃機関Ｅの出力に比例して開閉制御されるものであり、排気ガスの流通路を切り替えて排気ガスの膨張による消音を図るとともに、排気ガスに背圧を与えることにより内燃機関Ｅの特性を調整するための装置である。排気バルブ50は、図７に示されるように、排気マフラー22のうち、第１分割内管25ａと第１分割外管26ａとで内外二重にされた部位内であって、排気ガスの流れ方向において環状板部材27より上流側に位置するように配置されている。排気バルブ50は、図５に示されるように、第１分割内管25ａの内周に沿った形状の円盤状に形成されている。なお、図７に示されるように、排気バルブ50の外径ｄ２は、第１分割内管25ａの内径ｄ１よりも小さく設計されており、排気バルブ50が閉じていても、排気バルブ50の上流側の排気ガスのうちごく一部少量は、この隙間を通過して、排気バルブ50の下流側へ通過することができる。

排気バルブ50は、図９ないし図１２に示されるように、座金57を介して一対のネジ52により締結される排気バルブ軸51を備えており、排気バルブ50を開閉作動させるバルブ駆動部60に結合されている。排気バルブ軸51は、図５に示されるように、排気マフラー22の第１マフラー部23の第１分割外管26ａの外面を貫通し、バルブ駆動部60は、排気マフラー22の外側の面に設けられている。図９に示されるように、排気バルブ軸51は、第１分割内管25ａの上部に取り付けられた上部支持部材54と下部に取り付けられた下部支持部材55に軸受53を介して回動自在に支承されている。下部支持部材55の下面には、排気バルブ軸51が抜け落ちるのを防止するキャップ56が取り付けられている。

排気バルブ軸51の上部61ａは、図９および図１２に示されるように、第１分割内管25ａおよび第１分割外管26ａの上部を貫通して上方に延びている。排気バルブ軸51の上部51ａに、プーリー62が一体に回動されるように取り付けられ、該プーリー62に駆動ワイヤー63が巻き掛けられ、駆動ワイヤー63が図示されない駆動装置により引っ張られることにより、排気バルブ軸51が回動され、第１分割内管25ａ内の排気バルブ50を開閉状態に駆動する。プーリー62の周囲は、一対のボルト66により一体に締結される上ケース半体65ａと下ケース半体65ｂとからなるケース65により覆われている。該ケース65は、第１分割外管26ａの外面に溶接されたベース部材64に支持されている。

排気バルブ50を駆動するバルブ駆動部60は、図１に示されるように、車体フレーム２の後方に配置され、さらに図３に示されるように、車幅方向で前記スイングアーム６の下方において、第１マフラー部23の上部に配置されており、バルブ駆動部60は車体フレーム２およびスイングアーム６に囲まれているので、専用カバーを設けなくとも保護することができる。

図７に示されるように、排気管21には、排気管21にフロントカバー29が溶接された部位から第１分割内管25ａに接続された部位までの間に、第１分割内管25ａ内と第１膨張室45とを連通する第１貫通孔21ｄが複数個設けられている。この第１貫通孔21ｄは、その孔径ｄ７が６mm径に設定されており、周方向に20個、かつ排気管21の長手方向において３列形成されている。内管25内の排気バルブ50が閉塞された場合には、排気管21から内管25に流れ込む排気ガスが、この第１貫通孔21ｄを通過して、第１膨張室45の第１室45ａに流れ込む。

第１貫通孔21ｄは、第１マフラー部23の排気流れ方向において、第１マフラー部23の上流端と、バルブ50の排気バルブ軸51との距離の半分より、上流端側に位置して設けられている。

第１マフラー部23は、図５に示されるように、内管25と外管26とからなる円筒部24と、後述する第２マフラー部30を接続する接続部28を備えている。接続部28は上流端部28ａが第２分割外管26ｂの下流端部28ｂ２の径と略同じ径にされ、下流に行くに従い徐々に径が大きくなり、下流端部28ｂは、第２マフラー部30の外径と略同じ径に設定され、それぞれが接続されて固着されている。

排気マフラー22の第１マフラー部23は、図１に示されるように、側面視で、上下方向に湾曲して形成されている。また、図３に示されるように、第１マフラー部23は、車幅方向において、少なくとも一部がスイングアーム６の下方に配置され、スイングアーム６の下方から外方に亘って配置されている。さらに、第１マフラー部23の円筒部24は、図６に示されるように上面視において、バルブ50が配設されている部位と接続部28との間には、湾曲されて湾曲部23ａが形成されている。さらに円筒部24の湾曲部23ａは、図２に示されるように、スイングアーム６より外方において、排気マフラー22の後部の第２マフラー部30が車両の前後方向に沿うように、左右方向において湾曲して形成されている。

第１マフラー部23の後方には、図５に示されるように、第２マフラー部30が接続されている。第２マフラー部30は、第２マフラー部30の外殻をなす第２マフラーボディ32と、第２マフラーボディ32の内部を仕切る第１仕切壁34および第２仕切壁35と、第２マフラーボディ32の下流端を閉塞する後壁36と、第１マフラー部23の内管25の下流端に接続され第１仕切壁34、第２仕切壁35および後壁36を貫通し外気に連通する排気通路管31と、第１仕切壁34および第２仕切壁35を貫通し、第１膨張室45と第２膨張室46とを連通する連通管37とを備えている。図１７に示されるように、連通管37の内径ｄ５は、排気通路管31の内径ｄ６の半分以下に設定されている。

図１３には第２マフラー部30の縦断面図、図１４には第２マフラー部30を上方から見た図を示している。第２マフラーボディ32は、筒状のアウタボディ部32ａと、アウタボディ部32ａの内部に所定間隔を存して配置されるインナボディ部32ｂを備えており、アウタボディ部32ａとインナボディ部32ｂの間には、断熱、吸音を目的としたグラスウール等の充填材33が充填されている。アウタボディ部32ａの下流端には、テールカバー部32ｃが取り付けられており、テールカバー部32ｃには、排気通路管挿通孔32ｄが形成されている。図１１および図１２に示されるように、第２マフラーボディ32の排気ガス流れに対して直角な断面形状は、縦長であって中央よりやや上方が最も幅が広くなっており、下方に行くに従い狭くなった非円形断面となっている。

図５および図１３に示されるように、第２マフラーボディ32内に配設された排気通路管31は、第１マフラー部23の第２分割内管25ｂの下流端部25ｂ_２に接続される第１排気通路管31ａと、第１排気通路管31ａの下流端に接続される第２排気通路管31ｂとから構成されている。第２排気通路管31ｂの下流端、すなわち排気通路管31の下流端部31ｄは、テールカバー部32ｃの排気通路管挿通孔32ｄに挿通されて、排気通路管31の下流端部31ｄは外気に連通されている。

第１排気通路管31ａの上流端部31ａ_１と、第２分割内管25ｂの下流端部25ｂ_２とは略同径にされ、第１排気通路管31ａの上流端部31ａ_１に第２分割内管25ｂの下流端部25ｂ_２が嵌合され、この嵌合された部位には溶接が施されておらず、スライド可能に接続されている。

第２排気通路管31ｂの上流端部31ｂ_１と、第１排気通路管31ａの下流端部31ａ_２とは略同径にされ、第２排気通路管31ｂの上流端部31ｂ_１に第１排気通路管31ａの下流端部31ａ_２が嵌合され、この嵌合された部位には溶接が施されておらず、スライド可能に接続されている。

排気マフラー22の内部は、図５、図１３および図１７に示されるように、第１仕切壁34と第２仕切壁35により、前方から第１膨張室45、第３膨張室47、第２膨張室46に仕切られている。第１仕切壁34には、図１５に示されるように、その壁部34ａの上部に、第１排気通路管31ａが挿通される排気通路管挿通孔34ｂが、下部に連通管37が挿通される連通管挿通孔34ｃが形成されている。第２仕切壁35には、図１６に示されるように、その壁部35ａの上部に、第１排気通路管31ａが挿通される排気通路管挿通孔35ｂが、下部に連通管37が挿通される連通管挿通孔35ｃが形成されている。排気通路管挿通孔35ｂと連通管挿通孔35ｃの上下方向の間に、第２膨張室46と第３膨張室47を連通する一対の連通孔35ｄが左右に位置して形成されている。第１仕切壁34および第２仕切壁35は、図１３に示されるように、第２マフラーボディ32の内部にそれぞれ固着されている。

排気通路管31は、第１仕切壁34、第２仕切壁35および後壁36の排気通路管挿通孔34ｂ、35ｂ、36ｂに挿通され、第１仕切壁34、第２仕切壁35および後壁36に固着されて支持されている。連通管37は、第１仕切壁34および第２仕切壁35の連通管挿通孔34ｃ、35ｃに挿通され、第１仕切壁34、第２仕切壁35に固着されて支持されている。

図５および図１７に示されるように、第１膨張室45は、第１マフラー部23の内管25と、外管26および接続部28との間の空間と、第２マフラー部30の第２マフラーボディ32と、第１仕切壁34の上流側の面とで囲まれる空間で構成されている。第２膨張室46は、第２マフラー部30の第２マフラーボディ32と、第２仕切壁35および後壁36で囲まれた空間で構成されている。第３膨張室47は、第２マフラー部30の第２マフラーボディ32と、第１仕切壁34と、第２仕切壁35で囲まれた空間で構成されている。第２マフラー部30の断面積は、第１マフラー部23の円筒部24の断面積よりも大きく設定されている。排気管21、内管25および排気通路管31を通る排気の流れ方向において、第１膨張室45の長さは、第２膨張室46、第３膨張室47のそれぞれの長さよりも長くなるように設定されている。

図７に示されるように、排気通路管31の上流端部31ｃは開口されており、内管25と連通する第１開口部31ｃ_１となっている。排気通路管31の第１排気通路管31ａには、第１仕切壁34が固着された部位と第２仕切壁35が固着された部位との間に位置して、第２開口部となる複数の第２貫通孔31ｅが形成されている。第２貫通孔31ｅは、排気通路管31と第３膨張室とを連通している。第２貫通孔31ｅは、その孔径ｄ８が５mm径に設定されており、周方向に19個かつ排気通路管31の長手方向に向かって５列形成されている。

前記したように第１貫通孔21ｄおよび第２貫通孔31ｅの孔径および個数が設定されているので、第１マフラー部23の内管25に設けられた第１貫通孔21ｄの孔径ｄ７は、第２貫通孔31ｅの孔径ｄ８よりも大きく、第１貫通孔21ｄの総面積Ａ１は、第２貫通孔31ｅの総面積Ａ２よりも小さくなっている。

第１マフラー部23の円筒部24の断面形状は、図５および図９に示されるように略円形断面を成す形状であり、第２マフラー部30の断面形状は、図１５および図１６に示されるように、上下方向に長く左右方向に幅の狭い非円形断面を成す形状となっている。さらに、図３に示されるように、第１マフラー部23の円筒部24の外径は、第２マフラー部30の外径に比べて小さく絞られた形状に形成されている。第１マフラー部23の円筒部24と第２マフラー部30とは、前方から後方に行くに従い断面積が大きくなる接続部28により接続されている。第１マフラー部23の第１膨張室45の外径は、第２マフラー部30の第２膨張室46、第３膨張室47の外径に比べて小径にされている。第２マフラー部30内に設けられている第２膨張室46は、図３に示されるように、第１マフラー部23の後方かつ上方に配置されており、第２膨張室46は、第１膨張室45よりも断面積が大きくされている。

第１マフラー部23の円筒部24は、ピボット軸２ｄと、後輪駆動軸６ａとを結ぶ線分Ｌにおいて、ピボット軸２ｄ側の３分の２よりもピボット軸２ｄ2側に配置されている。

排気マフラー22の第１マフラー部23と第２マフラー部30は、別に小組された後一体に組立てられる。

本実施形態の排気装置20の排気ガスの流れについて、図１７および図１８に基づいて説明する。図１７は、排気バルブ50の開放状態における排気ガスの流れを模式的に示したものである。バルブ駆動部60が作動して排気バルブ50が開放状態となった場合には、内燃機関Ｅから排出される排気ガスは、排気管21を通り、排気管21の下流端から内管25の上流端から排気通路管31に流れ込み、排気通路管31の下流端部31ｄから外気に排出される。排気管21内の排気ガスは、第１貫通孔21ｄを通り第１膨張室45の第１室45ａにも流れ込むが、大部分の排気ガスは排気通路管31の下流端部31ｄから排出される。このように排気バルブ50の開放状態では、排気ガスは排気通路管31から直接外気に排出されるので、内燃機関Ｅの出力を妨げることが少ない状態となる。

図１８は、排気バルブ50の閉塞状態における排気ガスの流れを模式的に示したものである。内燃機関Ｅの出力がごく小さく、バルブ駆動部60が制御され作動して排気バルブ50が閉塞状態となった場合には、排気管21内の排気ガスは、第１分割内管25ａ内の排気バルブ50により閉塞される。この状態では、内燃機関Ｅから排出されるガスは少量であるため、その大半が排気バルブ50の外周と第１分割内管25ａの内周との隙間を通過するが、排気音の発生原因である排気ガスに伴う圧力波は、排気バルブ50の上流の排気管21の第１貫通孔21ｄを通過して、第１膨張室45の第１室45ａに流れ込む。

その後第１室45ａから環状板部材27の連通孔27ｂを通り第２室45ｂへ流入する。さらに、第２室に開口した連通管37を通過し、第２膨張室46内へと流入する。その後、第２膨張室46内から第２仕切壁35の連通孔35ｄを通り第３膨張室47内へ流入し、第３膨張室47から、排気通路管31の第２貫通孔31ｅを通り排気通路管31内へ流入し、排気通路管31の下流端部31ｄから外気へ排出される。このように排気バルブ50の閉塞状態では、内燃機関Ｅから排出される排気ガスは、排気ガスの流通においては、内管25および排気通路管31を通過する一方、排気ガスの圧力波おいては、各膨張室45,46,47を通過することにより排気音を低減することができる。

さらに、この排気バルブ50は、内燃機関Ｅの出力に比例して開くように制御することで、排気ガスの流通を内燃機関Ｅの特性に合うように開度を調整して、排気ガスの通過流量を調整するが、圧力波については、排気バルブ50の上流側にて膨張室側（第1膨張室45）に流れることで、出力に比例して大きくなる排気ガスの騒音を効果的に消音することができる。すなわち、このような排気マフラー構造をとることで、出力経路と音経路とを分離して、消音性能を満足させながら、出力の調整を簡単な構造で達成することができる。なお、排気バルブ50がバタフライバルブとなっているので、排気バルブ50の開度を変更することで、所望する内燃機関Ｅの出力状態、および排気音の消音効果に設定することができる。

本発明に係る一実施の形態の内燃機関の排気装置20は、前記したように構成されているので、以下の効果を奏することができる。

本実施の形態の排気装置20によれば、内管25と外管26からなる多重管状の円筒部24を備えた第１マフラー部23に、上下方向に湾曲させた湾曲部23ａを設けることにより、第１マフラー部23を上下方向に傾斜して配置することができ、第１マフラー部23の容積の大型化を容易にしつつ、第１マフラー部23の前後方向の長さを短くして、前後方向にコンパクトなマフラー22を備えた排気装置20を提供することができる。さらに前方に位置する第１マフラー部23を細径としつつ、第１膨張室45よりも断面積の大きい第２膨張室46が配置された第２マフラー部30を、車両の高い位置に配置することができるので、鞍乗型車両である自動二輪車１のバンク角をより確保することができる。

また、図１に示されるように、内管25と外管26からなる多重管状の円筒部24を備えた第１マフラー部23を、後輪の前方から側方にかけて配置しつつ、図２に示されるように、スイングアーム６より外方で、第２マフラー部30が車両の前後方向に沿うように、左右方向に湾曲した湾曲部23ａが設けられているので、前後方向にコンパクトな排気マフラー22にすることができるとともに、排気マフラー22の後部の第２マフラー部30内の大型の第２膨張室46および第３膨張室47が、車幅方向に突出するのを抑え、自動二輪車１のバンク角を確保することができる。さらに、第１マフラー部23の車幅方向の距離を稼ぐことができるので、第１膨張室45の容積の大型化を図ることができる。

さらに、第１マフラー部23の円筒部24を、ピボット軸２ｄと、後輪駆動軸６ａとを結ぶ線分Ｌにおいて、ピボット軸２ｄ側の３分の２よりもピボット軸２ｄ側に配置することで、スイングアーム６の揺動範囲が比較的小さい位置において円筒部24をスイングアーム６と上下に配置できるので、円筒部24の高さの制限を少なくし、第１膨張室45の容積を大きくすることができる。

また、ピボット軸２ｄを後輪駆動軸６ａよりも高い位置に配置することにより、ピボット軸寄りのスイングアーム６下方の空間を大きく確保することができ、単管よりも大径になる多重管の円筒部24が配置される空間を確保することができる。

さらにまた、図３に示されるように、バルブ50を駆動するバルブ駆動部60を、車体フレーム２の後方、かつ、車幅方向でスイングアーム６の下方において、第１マフラー部23の上部に配置しているので、バルブ駆動部60が車体フレーム２、スイングアーム６、第１マフラー部23で囲まれた空間に配置され、専用カバーを設けることなく保護することができる。

排気管21を、内燃機関Ｅの下方において、車体中心に対して車幅方向の一方から、第１マフラー部23が配置された他方に向かって傾斜して配置しているので、排気管21および第１マフラー部23の長さを長くすることが可能となる。

さらに図３に示されるように、排気管21内に触媒装置21ｃを設け、触媒装置21ｃを車幅方向において一方に偏るように配置し、内燃機関Ｅに上方および右側方が囲まれているので、内燃機関Ｅの熱で触媒の温度上昇を良好としつつ、触媒装置21ｃと第１マフラー部23との間を、短管からなる排気管21による通路で構成することで、排気装置20のコストを低減することができる。また、多重管からなる第１マフラー部23内に触媒装置21ｃを配置しないので、第１膨張室45の容量を大型化することができる。
ことができる。

また、図７に示されるように、第２マフラー部30に、内管25の下流端部25ｂ_２と接続される排気通路管31を設け、排気通路管31は、内管25と接続される上流端部31ｃに開口された第１開口部31ｃ_１と、第２膨張室46を通過した排気が流入する第２開口部31ｅを備え、排気通路管31の上流端部31cと、内管25の下流端部31ｃ１とを、スライド可能に接続しているので、内管25と排気通路管31とを管の軸方向に嵌合する構造として、内管25と排気通路管31の組付け性を良好とし、溶接個所を削減して軽量化およびコスト低減を図ることができる。また、管材は熱により管の長手方向に伸縮するため、スライド可能に嵌合して接続することで、管の伸縮を吸収する構造とすることができる。

さらに、内管25を複数に分割した第１分割内管25ａと第２分割内管25ｂとが接続されて構成し、第１分割内管25ａと第２分割内管25ｂを、嵌合させてスライド可能に接続しているので、第１分割内管25ａと第２分割内管25ｂとを管の軸方向に嵌合する構造として、分割管どうしおよび第２膨張室の組付け性を良好とし、溶接個所を削減して軽量化およびコスト低減を図ることができ、管の伸縮を吸収する構造とすることができる。

また第１マフラー部23の湾曲部23ａを、排気バルブ50が配設された部位から排気通路管31が接続される部位までの間に設けているので、排気バルブ50を湾曲部23ａ以外の直管状の部位に配置してバルブ形状および作動機構を簡素化しつつ、排気通路管31を直管として、排気通路管31を収容する第２膨張室46を簡素化できる。

前述した実施の形態では、排気バルブ50より上流側であって排気管21と第１分割内管25ａ内の排気ガスが第１膨張室45と連通するための孔として、排気管21に第１貫通孔21ｄが設けられていた。しかし、図１９に示されるように、排気装置20として、貫通孔が設けられていない排気管121と、第１貫通孔125ｃが設けられた第１分割内管125ａと第２分割内管125ｂで構成される内管125を用いてもよく、排気バルブ50より上流側であって排気管121と第１分割内管125ａ内の排気ガスが第１膨張室45と連通するための孔として、第１分割内管125ａの第１貫通孔125ｃを用いても良い。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。また、本発明の排気装置20は、自動二輪車１に限定されず他種の鞍乗型車両にも幅広く適用することができる。

Ｅ…内燃機関、
１…自動二輪車、２…車体フレーム、２ｄ…ピボット軸、６…スイングアーム、６ａ…後輪駆動軸、
20…排気装置、21…排気管、21ｅ…下流端部、22…排気マフラー、22ａ…前端、23…第１マフラー部、23ａ…湾曲部、24…円筒部、25…内管、25ａ…第１分割内管、25ｂ…第２分割内管、25ｂ_２…下流端部、26…外管、27…環状板部材、27ｂ…連通孔、28…接続部、
30…第２マフラー部、32…第２マフラーボディ、31ｃ_１…第１開口部、31ｅ…第２貫通孔、34…第１仕切壁、35…第２仕切壁、
40…排気通路管、40ａ…上流端、41…前方排気通路管、41ａ…第１排気通路管、41ｂ…第２排気通路管、42…後方排気通路管、42ａ…第３排気通路管、42ｂ…第４排気通路管、45…第１膨張室、46…第２膨張室、47…第３膨張室、
50…排気バルブ、
60…バルブ駆動部。

Claims

鞍乗型車両(1)の車体フレーム(2)に支持された内燃機関(E)の排気を排出し、
前記内燃機関(E)に接続される排気管(21)と、前記排気管(21)の下流に接続される排気マフラー(22)とを備えた内燃機関の排気装置(20)において、
前記排気マフラー(22)は、前記排気管(21)の下流端部(21e)に接続される第１マフラー部(23)と、前記第１マフラー部(23)の下流側に接続される第２マフラー部(30)を備え、
前記排気管(21)から送られる排気は、第１マフラー部(23)を通って第２マフラー部(30)より前記排気マフラー(22)の外部に排出され、
前記第１マフラー部(23)は、前記排気管(21)が接続される内管(25)と前記内管(25)を覆う外管(26)とからなる円筒部(24)と、前記円筒部(24)と前記第２マフラー部(30)を接続する接続部(28)を備え、
前記第１マフラー部(23)内には、前記内管(25)と前記外管(26)との間に第１膨張室(45)が設けられ、
前記内管(25)には、前記内管(25)内を通る排気量を変更するバルブ(50)が内蔵され、
前記第１マフラー部(23)は、車両側面視で、上下方向に湾曲する湾曲部(23a)が設けられ、
前記排気マフラー(22)は、前記第１マフラー部(23)の後方かつ上方に、前記第２マフラー部(30)内に設けられ前記第１膨張室(45)よりも断面積が大きい膨張室(46,47)が配置され、
前記湾曲部(23a)における前記内管(25)と前記外管(26)とは同心となるように配置され、
前記第２マフラー部(30)は、前記膨張室(46,47)を形成する外殻をなす第２マフラーボディ(32)と、前記第１マフラー部(23)の前記内管(25)の下流端に接続され外気に連通する排気通路管(31)を備え、
前記バルブ(50)は、前記第１マフラー部(23)の外側に設けられるバルブ駆動部(60)により駆動され、前記第１膨張室(45)と前記排気通路管(31)への流量の割合を変更し、
前記第１マフラー部(23)の外径は、前記第２マフラー部(30)の外径より小さく、
前記第１マフラー部(23)の前記外管(26)は、前記第２マフラー部(30)の前記第２マフラーボディ(32)に、前記接続部(28)を介して接続され、
前記バルブ(50)が締結されるバルブ軸(51)が、前記内管(25)の内側と前記外管(26)の外側を連通する筒状の支持部材(54)の筒内を貫通して回動自在に支承され、前記バルブ駆動部(60)に結合されることを特徴とする内燃機関の排気装置。
前記排気管(21)は、前記内燃機関(E)の下方において、車体中心に対して車幅方向の一方から、前記第１マフラー部(23)が配置された他方に向かって傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
前記排気管(21)内に、触媒装置(21c)が設けられ、
前記触媒装置(21c)は、車幅方向において一方に偏るように配置され、内燃機関(E)に上方および他側方が囲まれることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
前記第２マフラー部(30)に、前記内管(25)の下流端部(25ｂ_２)と接続される排気通路管(31)が設けられ、
前記排気通路管(31)は、前記内管(25)と接続される上流端部(31c)に開口された第１開口部(31c₁)と、第２膨張室(46)を通過した排気が流入する第２開口部(31e)を備え、
前記排気通路管(31)の前記上流端部(31c)と、前記内管(25)の前記下流端部(25ｂ_２)とは、スライド可能に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
前記内管(25)は複数に分割された分割内管(25a,25b)が接続されて構成され、前記分割内管(25a,25b)どうしは、嵌合されてスライド可能に接続されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気装置。
前記湾曲部(23a)は、前記バルブ(50)が配設された部位から前記排気通路管(31)が接続される部位までの間に設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関の排気装置。