JPH0264217A - 多気筒型内燃機関の排気可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動二輪車用多気同型内燃機関の排気制御装置
に係り、特に、複数の排気管を多段階に集合してなる多
気筒型内燃機関に好適に用いられる排気可変装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 一般に、内燃機関においては、排気管内を流れる排気の
慣性や脈動等の動的効果が、内燃機関の容積効率に影響
を与えることが知られている。

この動的効果は、排気系の形状や寸法等を一定とした場
合においては内燃機関の回転数によって異なり、前記設
定された排気系に適応した回転域においては、前記動的
効果により容積効率が高められるが、ある回転域におい
ては動的効果と排気時期とにずれが生じて容積効率の低
下を招いてしまうことがある。

例えば、高回転域において効果的な動的効果を得るよう
に前記排気系の形状や寸法等を設定すると、内燃機関の
回転数Ｎｅが中回転域に達した際に、排気時期と動的効
果との良好なマツチングが得られず内燃機関の容積効率
が低下し、この結果、第１図に実線で示すように、内燃
機関の出力Ｐｓが中回転域において落ち込む現象が生じ
る。

そこで従来では、特に多気筒型内燃機関において、複数
の排気管をその途中で集合させることにより、排気の脈
動を利用して排気効率を高め、これによって出力の落ち
込み現象を軽減する技術や、特開昭６３−１６１２７号
公報に示されるように、排気管の下流側であって内燃機
関の下方位置に排気流の反射波を調整する制御弁をその
駆動軸を排気流路に直交させるべく水平方向に延びるよ
うに配設し、内燃機関の回転数に応じてこの制御弁を回
転させることにより、出力の落ち込む回転域における排
気の脈動効果を打ち消して、例えば第１図に鎖線で示す
ように中回転域における出力低下を抑制するようにした
技術が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述のいずれの技術においても、出力が
落ち込むことを抑制する効果は期待できるものの、この
回転域における出力を積極的に高めるには至っていない
。

また、後者の技術における制御弁は、内燃機関の下方に
位置されているが、この位置は、前輪あるいはこの前輪
を支持するフロントフォーク等の後方であって車体前方
から見た場合これらの投影する場所である。そのため、
走行する際に生じる風すなわち走行風が、これら前輪や
フロントフォークに当たることにより前記制御弁に当た
りにくくなり、制御弁の冷却がはかどらず、その結果制
御弁の機能低下を招くおそれを生じる。排気管が内燃機
関の下方にあることは、車体と路面との間隔すなわち最
低地上高を低くすることになって不都合である。

このように、従来においては、種々の解決すべき不具合
が残されていることから、その対策が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、広い範囲に
渡って排気流動的効果の有効利用が図れて積極的に出力
を向上させることができ、しかも冷却性が向上してその
機能の安定化が図れるような多気筒型内燃機関の排気可
変装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するために、多気筒型内燃機関
から延びる複数の排気管を集合させるとともに、その集
合部の上流側に設けた切換弁により、各排気管の集合の
組み合わせを内燃機関の運転情況に応じて切り換える多
気筒型内燃機関の排気可変装置において、゛前記切換弁
を、前記内燃機関の下方位置におけるいずれか一方の側
方に偏倚させて配置することを特徴としている。これに
おいては、前記内燃機関における潤滑油を貯留するオイ
ルパンの側方に、前記切換弁を配置させているのが好ま
しい。

また、前記切換弁の駆動軸を車軸に対し斜めに配置して
いることを含み、さらに、切換弁における駆動軸の作動
機構を切換弁の車体後方に位置する後端部に設けること
が好ましい。

［作用］ 本発明に係わる多気筒型内燃機関の排気可変装置は、内
燃機関の回転数が低、中回転域にある場合であってもま
た高回転域にある場合にあっても、切換弁を作動させて
、内燃機関の回転数に対応した動的効果が得られる最適
の排気管の組み合わせとすることができ、低速回転域か
ら高回転域に至る広い範囲に渡って出力の向上が図れる
。

また、切換弁を内燃機関の下方位置におけるいずれか一
方の側方に偏倚させて配置し、さらには内燃機関のオイ
ルパンの側方に配置することにより、走行風が直接切換
弁に当たって冷却効果が増大し、温度上昇による機能変
化のおそれが解消され、耐久性が向上する。また、オイ
ルパンの下面に走行風あるいは泥水が接触しやすくなっ
て、内燃機関の冷却効果が向上するとともに、最低地上
高が確保される。

さらに、切換弁の駆動軸を、車軸に対し斜めに配置する
ことにより、各排気管の切換弁に至る長さが略等しくな
り、これによって、各排気管の長さは実質的に等しくな
って気筒ごとの排気における動的効果にずれが生じず、
もって特に高回転時における内燃機関の出力特性のさら
なる向上が図られる。また、上記のように斜めに配置し
た切換弁における駆動軸の作動機構を、切換弁の車体後
方に位置する後端部に設けることにより、作動機構に泥
水、埃等が付着しに＜＜、切換弁の作動不良を招くおそ
れがない。

［実施例］ 以下、本発明に係る多気筒型内燃機関の排気可変装置の
一実施例について第２図ないし第９図を参照して説明す
る。

第２図および第３図中符号ｌは自動二輪車を示し、車体
フレーム２と、この車体フレーム２の前部に固着された
ヘッドバイブ２ａに回動自在に取り付けられたフロント
フォーク３と、このフロントフォーク３の下端部に回転
自在に取り付けられた前輪４と、フロントフォーク３の
上端部に固着されたステアリングハンドル５と、車体フ
レーム２を構成するメインフレーム２ｂおよびダウンフ
レーム２ｃとにブラケット６を介して固着されて車体の
ほぼ中央部に搭載された多気筒型内燃機関（以下内燃機
関と略称し、本実施例では４気筒型を例示する）７と、
車体フレーム２の後方下部に上下方向に揺動自在に取り
付けられたリアフォーク８と、このリアフォーク８の揺
動端部に回転自在に取り付けられた後輪９と、前記リア
フォーク８の揺動中心近傍と車体フレーム２との間にリ
ンク機構１０を介して介装されたクツションユニット１
１と、車体フレーム２の上部に取り付けられた燃料タン
ク１２と、メインフレーム２ｂの上部後方に延設された
シートレール２ｄに取り付けられたシート１３と、前記
内燃機関７の前端部に取り付けられた複数（本実施例で
は４本）の排気管１４（１４ａ〜１４ｄ）と、これらの
排気管１４（１４ａ〜１４ｄ）の下流側の端部に接続さ
れた消音器１５とを備えている。

前記内燃機関７にあっては、その下方にあって潤滑油を
貯留するオイルパン７ａは、第２図および第５図に示す
ように、車体の一側方（実施例では左側）に寄せられ、
かつ下方に突出して配設されており、その結果オイルパ
ン７ａの右側には、空間Ｖが形成されている。

また、第３図および第４図において、符号１６（１６ａ
−１６ｄ）は、内燃機関７の各気筒内に嵌装されたピス
トン、また、符号１７は、前記ピストン１６がコア　Ｃ
１ラド１８（１８ａ〜１８ｄ）を介して接続されるクラ
ンクシャフトを示す。

ここで、前゛記内燃機関７の各気筒を第１の下側から上
側へ向かって（第２図の手前側から奥へ向かって）１香
気筒〜４番気筒とし、点火順序を１番→３番→４番−２
番の順で、かつ、等間隔爆発として説明する。

前記各排気管１４（１４ａ〜１４ｄ）は、第２図および
第３図に示すように、内燃機関７の前端部から内燃機関
７の下方であってオイルパン７ａの側方においている空
間Ｖを経て車体の側部に引き回されており、１番気筒と
４番気筒に対応した排気管１４ａ−１４ｄが集合管１９
により集合され、また、２番気筒と３番気筒に対応した
排気管１４ｂ−１４Ｃが集合管２０により集合させられ
、さらに、これらの集合管１９・２０は第２の集合管２
１により一つに集合させら・れたのちに前記消音器１５
へ連通されている。

また、１番気筒および４番気筒に対応した排気管１４ａ
・１４ｄは、車体の下方でかつ内燃機関７の下方におい
て、２番気筒および３番気筒に対応した排気管１４ｂ・
１４ｃよりも上方に位置させられており、これらの排気
管１４の上下に振り分けられた部分に、前記集合管１９
・２０によって設定されている集合の組み合わせを切り
換えるための切換弁２２が設けられている。この切換弁
２２には、ワイヤ２３を介してアクチュエータ２４が接
続され、さらに、このアクチュエータ２４には、コント
ロールユニット２５が電気的に接続され、これらの排気
管１４、切換弁２２、アクチュエータ２４、およびコン
トロールユニット２５により、本実施例の排気可変装置
Ａが構成されている。

さらに詳述すれば、前記上下に振り分けられた排気管１
４は、１番気筒に対応する排気管（以下１番排気管と称
す）１４ａの下方に２番気筒に対応する排気管（以下２
番排気管と称す）１４ｂが位置するように、また、４番
気筒に対応する排気管（以下第４排気管と称す）１４ｄ
の下方に３番気筒に対応する排気管（以下第３排気管と
称す）１４　ｃが位置するような配列となされている。

前記切換弁２２は、第６図および第７図に示すように、
円筒状のケーシング２２ａと、その内部に嵌装されて軸
線回りに回動可能な円柱状の弁体２２ｂとを備えている
。そして、この切換弁２２は、第２図および第５図に示
すように、車体フレーム２および内燃機関７よりも下方
であって、オイルパン７ａの右側に偏倚して形成される
空間Ｖに配置され、その軸線が、水平かつ車軸に対し右
側後方に向けて斜めになるよう設けられ、その車軸に対
する角度は、各排気管１４　ａ　＝　ｌ　４　ｄの基端
から切換弁２２に至るまでの長さか略等しくなるように
設定されている。

前記ケーシング２２ａには、１番排気管１４ａと４番排
気管１４ｄとが、はぼ軸線が交差するように連通状傅で
接続されているとと乙に、その下部には第６図に示すよ
うに１，２番排気管１４ｂおよび３番排気管１４ｃが連
通させられる楕円形の連通孔２６・２７が形成されてい
る。これら連通孔２６・２７は、その長径方向が対応す
る各排気管１４ｂ−１４ｃの長さ方向に沿って形成され
ている。そして、排気管１４とケーシング２２ａとは溶
接等により気密に接続されている。

ケーシング２２ａにおける府方側（第６図において下側
）の端部には、環状突起２８により小径の開口２８ａが
形成され、この開口２８２Ｌには、この開口２８ａを密
閉するキャップ２９が外方側から圧入されている。この
キャップ２９には、軸受け３０が備えられている。また
、ケーシング２２ａの後方側（第６図において上側）の
端部には、軸受け３１を備えた蓋体３２が固着されてい
る。

一方、前記弁体２２ｂは、第６図に示すように、ケーシ
ング２２ａの内周面に全周に亙って気密に接触させられ
ている。

この弁体２２ｂには、長さ方向に離間した２箇所に、軸
線が弁体２２ｂの軸線に沿った略つづみ状の連通部３３
・３４がそれぞれ独立して形成されている。これら連通
部３３・３４は、弁体２２ｂの半径方向の直交する三方
へ向かって開口しており、残余の周壁部が、前記連通孔
２６・２７を開閉する閉塞部３５・３６となされている
。これら各閉塞部３５・３６には、各連通孔２６・２７
を閉塞した状■において２番排気管１，４ｂおよび３番
排気管１４　、ｃのそれぞれの内周面と連続する凹部３
５ａ・３６ａが形成されている。

また、弁体２２ｂの両端部には、軸線方向に沿うロッド
３７．３８が突設され、これらのロッド３７．３８が前
記各軸受け３０．３１に回転自在に嵌装されることによ
り、弁体２２ｂがケーシング２２ａに回転可能に支持さ
れている。

さらに、軸受け３１に支持されたロッド３ｇは、ケーシ
ング２２ａ（Ｍ体２９）の外部へ突出させられており、
この突出端部に前記ワイヤ２３が巻回されろワイヤドラ
ム（作動機構）３９がナツト４０により着脱可能に固着
されている。

前記ワイヤ２３は本実施例では２本設けられ、選択的に
牽引されることに尖り、前記弁体２２ｂを正逆方向に回
動させるようになっている〇前記アクチュエータ２４は
、第３図に示すように、前記シートレール２ｄ下部の、
シート１３によって覆われる位置に取り付けられ、また
、前記コントロールユニット２５は、シートレール２ｄ
の後端部上方でシートＩ３によって覆われる位置に取り
付けられている。

このコントロールユニット２５には、内燃機関７の回転
数の情報が電気信号として常時入力されており、この回
転数の情報に基づき、回転数が設定回転数に至った時点
で、前記アクチュエータ２４へ駆動信号を出力して作動
させ、切換弁２２における弁体２９の作動を制御するよ
うになっている。

しかして、このように構成された本実施例の自動二輪車
用多気筒型内燃機関の排気制御装置Ａは、内燃機関７の
回転数が設定値よりも低い低中回転域にある場合には、
アクチュエータ２４により弁体２２ｂを回転させて、そ
の閉塞部３５・３６によりケーシング２２ｂの連通孔２
６・２７を閉塞することにより、第７図に示すように各
排気管ｌ４（１４ａ＝１４ｄ）を独立した状態とすると
ともに、連通部３３・３４により上方の１番排気管Ｉ４
ａと４番排気管１４ｄとを内燃機関７から集合管Ｉ９に
至る長さ連続した状態に保持し、かつ、下方の２番排気
管１４ｂおよび３番排気管１４ｃも同様に、内燃機関７
から集合管２０まで連続した状態に保持する。

この状態において、長い排気通路が確保され、かつ、１
番気筒と４番気筒、および、２番気筒と３番気筒との３
６０°の位相差で爆発を行う気筒に対応した排気管１４
が集合されて、各排気管１４間の脈動が有効に作用し、
この結果、低中回転域における容積効率の向上が図られ
る。

さらに、内燃機関７の回転数が高回転域に達すると、そ
の情報に基づきコントロールユニット２５からアクチュ
エータ２４へ駆動信号が出力され、切換弁２２の弁体２
２ｂが、第８図に示すように、１８０’回転させられる
。

この状態において、弁体２２ｂの連通部３３・３４によ
り、１番排気管１４ａと２番排気管１４ｂ１および４番
排気管１４ｄと３番排気管１４ｃが連通させられ、これ
によって、各排気管１４の集合部までの距離が狭められ
て短い排気通路が形成されるとともに、１８０°の位相
差で爆発を行う気筒に対応した排気管Ｉ４が集合される
こととなり、この結果、排気の動的効果が有効に引き出
されて、高回転域における容積効率の向上が図られる。

このような排気可変装置Ａを備えた本実施例における内
燃機関７の出力特性と、一定した形状や寸法の排気系を
備えた従来の内燃機関における出力特性とを比較したと
ころ、第９図に示す結果が得られた。この図において実
線が従来例であり、破線部分が本実施例による改善部分
を示す。この結果からも明らかなように、本実施例の排
気制御装置によると広い回転域において出力特性の改善
が得られる。

ところで、本実施例の排気可変装置Ａにおいては、排気
管１４が車体の一側方に集合させられ、その集合部とな
る集合管１９の上流に設けられた切換弁２２は、内燃機
関７の一側方（右側）であって、オイルパン７ａの側方
に設けられている。したがって、切換弁２２は、前輪４
および後輪９に沿った車体の幅方向における中心、すな
わち車軸よりも側方にずれており、切換弁２２は、車体
何方から見た場合、前輪４あるいはこの前輪４を支持す
るフロントフォーク３等の投影する場所からずれている
。この結果、走行風が、これら前輪４やフロントフォー
ク３に邪魔されることなく切換弁２２に当たるので、走
行中、切換弁２２はその走行風により常に冷却され、温
度上昇による機能変化のおそれが解消されろとと乙に、
耐久性の向上が図られる。

また、各排気管１４　ａ　＝　ｌ　４　ｄの基端から切
換弁２２に至る長さは、切換弁２２が排気管１４の集合
方向すなわち右側後方に向けて斜めになるよう設けられ
ていることにより、略等しくなっている。これにより、
各排気管１４　ａ　＝　Ｉ　４　ｄの長さは実質的に等
しくなって気筒ごとの排気における動的効果にずれが生
じず、もって特に高回転時における内燃機関７の出力特
性のさらなる向上が図られる。

、さらに、切換弁２２の弁体２２ｂを回動操作するため
のワイヤドラム３９は、切換弁２２の後端部に設けられ
、また、前方から見た場合ワイヤドラム３９のケーシン
グ２２ａに対する貫通部は、ケーシング２２ａに隠れて
いる。したがって、走行中これらの部分に泥水、埃等が
付着しに（く、ワイヤドラム３９の作動不良を招くおそ
れがない。

また、内燃機関７のオイルパン７ａ下方には、排気管１
４が取り回されておらず、オイルパン７ａ下面は路面に
面している。

このため、オイルパン７ａ下面に走行風が接触しやすく
、また、たとえば、雨中走行の場合、前輪４が跳ね上げ
る泥水等が当たることによりオイルパン７ａは冷却作用
を受け、もって、内燃機関７自体の冷却効果が向上する
とともに、車体と路面との間隔すなわち最低地上高を高
（確保できる。

「発明の効果」 本発明の自動二輪車用多気筒型内燃機関の排気可変装置
によれば、多気筒型内燃機関から延びる複数の排気管を
集合させるとともに、その集合部の上流側に設けた切換
弁により、各排気管の集合の組み合わせを内燃機関の運
転情況に応じて切り換える多気筒型内燃機関の排気可変
装置において、前記切換弁を、ｍｌ記内燃機関の下方位
置におけるいずれか一方の側方に偏倚させて配置し、さ
らに内燃機関のオイルパンの側方に配置することにより
、走行風が直接切換弁に当たって冷却効果が増大し、温
度上昇による機能変化のおそれが解消され、耐久性か向
上する。また、オイルパンの下面に走行風あるいは泥水
が接触しやすくなって、内燃機関の冷却効果が向上する
とともに、最低地上高が確保される。

さらに、切換弁の駆動軸を、車軸に対し斜めに配置する
ことにより、各排気管の切換弁に至る長さが略等しくな
り、これによって、各排気管の長さは実質的に等しくな
って気筒ごとの排気における動的効果にずれが生じず、
もって特に高回転時における内燃機関の出力特性のさら
なる向上が図られる。また、上記のよう幌斜めに配置し
た切換弁における駆動軸の作動機構を、切換弁の車体後
方に位置する後端部に設ることにより、作動機構に泥水
、埃等が付着しにくく、切換弁の作動不良を招くおそれ
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気制御装置による出力特性の変化を説
明するための図、第２図ないし第９図は本発明の一実施
例を示すもので、第２図は一実施例が適用された自動二
輪車の概略平面図、第３図は同側面図、第４図は要部の
概略を示す外観斜視図、第５図は同正面図、第６図は切
換弁の平断面図、第７図は第６図の■−■方向から見た
切換弁の一部断面図、第８図は作動を説明するための第
７図と同様の図、第９図は出力特性の変化を説明するた
めの図である。 ｌ・・・・・・自動二輪車、　７・・・・・・多気筒型
内燃機関、１４ａ〜１４ｄ・・・・・・排気管、 １９．２０．２１・・・・・・集合管、２２・・目・・
切換弁、３９・・・・・・ワイヤドラム（作動機構）、
Ａ・・・・・・排気可変装置、 し・・・・・・車軸。 第１図 第９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒型内燃機関から延びる複数の排気管を集合
   させるとともに、その集合部の上流側に設けた切換弁に
   より、各排気管の集合の組み合わせを内燃機関の運転情
   況に応じて切り換える多気筒型内燃機関の排気可変装置
   であって、 前記切換弁を、前記内燃機関の下方位置におけるいずれ
   か一方の側方に偏倚させて配置していることを特徴とす
   る多気筒型内燃機関の排気可変装置。
2. （２）前記内燃機関における潤滑油を貯留するオイルパ
   ンの側方に、前記切換弁を配置していることを特徴とす
   る請求項１記載の多気筒型内燃機関の排気可変装置。
3. （３）多気筒型内燃機関から延びる複数の排気管を集合
   させるとともに、その集合部の上流側に設けた切換弁に
   より各排気管の集合の組み合わせを内燃機関の運転情況
   に応じて切り換える多気筒型内燃機関の排気可変装置で
   あって、 前記切換弁の駆動軸を、車軸に対し斜めに配置している
   ことを特徴とする請求項１記載の多気筒型内燃機関の排
   気可変装置。
4. （４）前記切換弁を、前記内燃機関の下方位置における
   いずれか一方の側方に偏倚させて配置するとともに、そ
   の駆動軸を、車軸に対し斜めに配置していることを特徴
   とする請求項１および請求項３記載の多気筒型内燃機関
   の排気可変装置。
5. （５）前記切換弁における駆動軸の作動機構を、切換弁
   の車体後方に位置する後端部に設けていることを特徴と
   する請求項１または請求項３記載の多気筒型内燃機関の
   排気可変装置。