JPH0267419A - 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］ 本発明は多気筒型内燃機関の排気可変装置に係わり、特
に、複数の排気管をその下流側において集合してなる多
気筒型内燃機関に用いて好適な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ガ
スの慣性や脈動等の動的効果が排気時期との関係によっ
て容積効率に影響を与えることが知られている。

そして、特に、多気筒型内燃機関においては、各気筒に
接続されている排気管をその途中において集合させて、
各排気管内の動的効果を相互に作用させることにより、
前述の容積効率を一層向上させることが行われている。

しかしながら、排気系（排気管）の形状や寸法等を一定
とした場合、この排気系によって有効な容積効率が得ら
れる内燃機関の回転数域が決まってしまい、他の回転数
域においては容積効率の向上が有効に得られない現象が
生じる。

例えば、高回転域において良好な容積効率が得られるよ
うに、前記排気系の形状や寸法等を設定しておくと、内
燃機関の回転数Ｎｅが中回転域に至った際に容積効率が
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んでしまう。

これは、内燃機関の回転数の変化に伴う排気時期の変化
により、この排気時期と動的効果との調和がずれてしま
うことに起因するものと考えられる。

そこで、従来では、例えば、特開昭６３−１６１２７号
公報に示されるように、多気筒型内燃機関の下部に、各
気筒から導かれる排気管を一つに集合させる膨張室を設
け、この膨張室に、前記多気筒型内燃機関の回転数に応
じて駆動制御される排圧制御弁を設けた排気装置が提案
されている。

この排気装置は、内燃機関の運転状態に基づき前記排圧
制御弁を切り換え操作することにより、排気管内を流れ
る排気ガスの動的効果の状態を調整して前記の運転状態
に合致した有効な動的効果が得られるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前記の従来技術においては、排圧制御弁を多
気筒型内燃機関の下方に配設したことにより、次のよう
な不具合が生じる。

すなわち、多気筒型内燃機関を車輌に搭載した場合、多
気筒型内燃機関と路面との間に排圧制御弁が存在するこ
ととなり、これに起因して、車輌の最低地上高が低くな
ってしまう。

そして、この最低地上高を確保しようとすると、前記排
圧制御弁を上方へ持ち上げなければならない。しかしな
がら、車輌においては、低重心化のために内燃機関の上
方への移動が制限されていることから、排圧制御弁を上
方へ配置すると、これに伴って、多気筒型内燃機関下方
に設けられたオイルパンが浅（なり、潤滑油の容量不足
を生じさせてしまう。

したがって、従来においては、これらの問題点への対処
が要望されており、本発明は、このような従来技術にお
いて残されている課題を解決せんとするものである。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、前述した課題を有効に解決し得る多気筒型内
燃機関の排気可変装置を提供せんとするもので、その第
１の態様は、多気筒型内燃機関の各気筒から延設された
排気管の途中に、多気筒型内燃機関の運転状態に応じて
これらの排気管の集合の組み合わせを切り換える切換弁
を設けてなる排気可変装置において、前記排気管を少な
くとも２群に区分し、それぞれの群毎に前記切換弁を配
設したことを特徴とし、第２の態様は、第１の態様にお
ける各切換弁が、多気筒型内燃機関の両側部に振り分け
配置されていることを特徴とし、第３の態様は、第１の
態様における各切換弁が、多気筒型内燃機関の前後に振
り分け配置されていることを特徴とし、第４の態様は、
第１の態様における各切換弁が、多気筒型内燃機関の前
後および両側部に偏倚して設けられていることを特徴と
し、さらに第５の態様は、第２の態様において各切換弁
が、多気筒型内燃機関の下部に設けられたオイルパンの
両側部に設けられていることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の第１の態様によれば、切換弁の開閉操作により
、複数の排気管の連通およびその遮断を行い、これによ
って、排気管の集合位置を、通常の集合位置と、この集
合位置よりも上流側における集合位置との複数位置に切
り換えて、集合させる排気管の組み合わせを変更すると
ともに、各排気管の実質的な長さを変更する。また、切
換弁を複数に分割して設けることにより、その設置場所
の自由度を高めるとともに、多気筒型内燃機関の他の構
成部位との干渉を極力回避する。

第２の態様によれば、各切換弁を多気筒型内燃機関の両
側部に配置することにより、多気筒型内燃機関を車輌に
搭載した場合に、車輌の前後方向において各切換弁と他
の構成部位との重畳を回避して冷却性を高める。

第３の態様によれば、多気筒型内燃機関を車輌に搭載し
た際に、切換弁を、多気筒型内燃機関の下部前方や下部
後方に形成される不用空間部への設置を可能として、最
低地上高を狭めることなくスペースの有効利用が図られ
る。

第４の態様によれば、各制御弁の良好な冷却性を確保し
つつスペースの有効利用が図られる。

さらに、第５の態様によれば、オイルパンの形状等を変
更することな（最低地上高の確保を可能にする。

［実施例］ 以下、本発明の第１の態様の一実施例を第２図ないし第
７図に基づいて、第２の態様、および、第５の態様の一
実施例とともに説明する。

第２図および第３図中符号１は、本実施例が適用された
多気筒型内燃機関が搭載された自動二輪車を示し、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
ヘッドパイプ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およびタウンフ
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気筒型の内燃機関を例示す
）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り、ジョンユ
ニットＩＩ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の前端部から延設された複数（本実
施例では４本）の排気管１４（１４ａ−１４６）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。

また、第３図および第４図において、符号１８（１６ａ
〜１６ｄ）は、各気筒内に嵌装されたピストンを示し、
符号１７は、前記ピストン１６がコンロッド１８　（１
８ａ　＝　１８ｄ　）を介して接続されたクランクシャ
フトを示す。

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

前記各排気管ｔ４　（１４ａ　−１４ｄ　）は、第２図
、第３図、および、第５図に示すように、２本１組とし
て、内燃機関７の前端部から、第５図に示すように、各
組毎に内燃機関７の下部に設けられたオイルパンＯの各
側部をとおり、さらに、車体後部においてその一側部に
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かその途中において集合管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・＋４ｃか集合管２０により集合させられ、さら
に、これらの集合管＋９・２０は、第３図および第４図
に示すように、第２の集合管２１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’１１４
ａ・１４ｄは、オイルパンＯの両側部のそれぞれにおい
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、第２図、第４
図、および、第５図に示すように、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が各組毎に設けられている。

このれらの切換弁２２には、第２図および第３図に示す
ように、ワイヤ２３が取り付けられており、これらのワ
イヤ２３を介してサーボモータ等のアクチュエータ２４
へ接続されている。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Ｕ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
よヒ、コントロールユニットＵにより、本実施例の排気
可変装置へが構成されている。

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、第４図および第５図に示すように、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４番排気管と称す）１４ｄの下方に３番気筒
に対応する排気管（以下３番排気管と称す）１４Ｃが位
置するような配列となされている。

前記各切換弁２２は、第２図および第３図に示すように
、内燃機関７の前半部で、かつ、第５図に示すように、
オイルパン０の両側部に位置するように設けられており
、各排気管１４に支持された弁箱２２ａと、第６図に示
すように、この弁箱２２ａの内部に回動自在に装着され
た弁体２２ｂとを備えている。

これらの各弁箱２２ａには、第６図に示すように、前記
１番排気管１４ａ（４番排気管１４ｄ）が、はぼ軸線が
直交するように連通状態で接続されているとともに、下
部には、同図に示すように、２番排気管１４ｂ（３番排
気管１４ｃ）が固着されているとともに、壁面に形成さ
れた貫通孔２５を介して相互に連通させられている。

そして、これらの排気管１４と弁箱２２ａとは溶接等に
より気密に接続されている。

また、前記弁箱２２ａの長さ方向の一端部には、軸受け
２６を備えた蓋体２７が固着されており、他り１１４部
には、環状の取付部材２８が固着され、この取付部材２
８に、軸受け２９を備えた蓋体３０がポルｌ−３１によ
り着脱自在に取り付けられ、これらの取付部材２８と蓋
体３０との間にはガスケット３２が介装されて、両者間
を気密に閉塞している。

さらに、前記弁箱２２ａの一端部に固着された蓋体２７
の軸受け２６が設けられた部分には、この軸受け２６の
外端部を密閉するキャップ３３が外方側から圧入されて
いる。

前記弁体２２ｂは、第６図に示すように、前記弁箱２２
ａの内周に全周に亙って気密に接触させられており、そ
の長さ方向の両端部には、前記各軸受け２６・２９によ
って回転自在に支持された回転軸３４・３５が形成され
、また、中間部には、半径方向の直交する４方向の内の
３方向へ向かって開口された連通部３６が形成され、こ
れら３方の開口を形成することによって残された残余の
周壁部が、前記貫通孔ｚ５を弁体２２ｂの回転に伴って
閉塞する閉塞部３７となされている。

この閉塞部３７には、前記貫通孔２５を閉塞した状態に
おいて２番排気管＋４ｂおよび３番排気管１４ｃのそれ
ぞれの内周面とほぼ連続する凹部３７ａが形成されてい
る。

また、前記軸受け２９に支持された回転軸３５は、前記
蓋体３０を貫通して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が巻回されるワイヤドラム３８
が、ナツト３９により着脱可能に固着されている。

前記ワイヤ２３は、本実施例においては２本設けられ、
選択的に牽引されることにより、前記弁体２２ｂを正逆
方向に往復回動させるようになっている。

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の下部の、前記シート１３によって覆
われた位置に取り付けられ、また、前記コントロールユ
ニットＵは、シートレール２ｄの後端部上方で、前記シ
ート１３によって覆われた位置に取り付けられている。

このコントロールユニットＵには、前記内燃機関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
させて前記切換弁２２の作動位置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多気筒型内燃
機関の排気可変装置Ａは、切換弁２２を２個に分割する
とともに内燃機関７の両側部に振り分けて配設したから
、切換弁２２の小型化が図られることにより、その設置
位置の自由度が高められる。

また、自動二輪車１等の車輌に適用した場合において、
各切換弁２２と車輌の前方部材である前輪４等との重畳
が回避されることから、各切換弁２２へ接触する走行風
量が十分に確保され、これらの切換弁２２の冷却性が高
められる。これによって、各切換弁２２の作動の円滑性
が確保される。

さらに、これらの切換弁２２と内燃機関７の構成部位と
の上下方向での重畳量が少なくて済み、したがって、最
低地上高を確保するために前記切換弁２２を上方にずら
す必要が生じても、内燃機関７の形状変更が最小限度に
止どめられる。特に、内燃機関７の下部に設けられるオ
イルパン０への形状制限が抑制されるとともに、その容
量の減少が抑制され、この結果、潤滑油量が十分に確保
される。

一方、内燃機関７の回転数が設定回転数よりも高い高回
転域にある場合には、その情報に基づきコントロールユ
ニットＵからアクチュエータ２４へ駆動信号が出力され
、各切換弁２２が、第６図に示す位置となるように作動
させられる。

この状態において、各切換弁２２の弁体２２ｂの連通部
３６により、１番排気管１４ａと２番排気管１４ｂ、お
よび、４番排気管１４ｄと３番排気管１４ｃがそれぞれ
連通させられる。これによって、各排気管１４の集合部
までの距離が短縮さ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１４が集合させられることとなり、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。

また、内燃機関７の回転数が設定値よりも低い低中回転
域に達した場合には、前記各切換弁２２の弁体２２ｂが
、前述した第６図に示す状態から、前記アクチュエータ
２４によって１８０°回転させられる。

このような弁体２２ｂの回転により、弁体２２ｂの閉塞
部３７が弁箱２２ａに形成されている貫通孔２５に重畳
させられて、切換弁２２における１番排気管１４ａと２
番排気管１４ｂ、および、４番排気管１４ｄと３番排気
管１４ｃとの連通が遮断される。

これによって、上方の１番排気管１４ａおよび４番排気
管１４ｄが、内燃機関７から集合管１９に至る長い排気
管となされるとともに、下方の２番排気管１４ｂおよび
３番排気管１４ｃが集合管２０に至る長い排気管となさ
れる。

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、
３６０°の位相差で爆発を行う気筒に対応した排気管１
４が集合させられ、この結果、各排気管１４内の排気ガ
スの動的効果が有効に引き出されて、低中回転域におけ
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７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、本実施例の排気可変装
置Ａ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。

次いで、本発明の第３の態様の一実施例について第４の
態様の一実施例とともに、第８図ないし第１０図に基づ
き説明する。

なお、以下の説明中、前述の実施例と共通する部分につ
いては同一符号を用いて説明を簡略化する。

本実施例に示す排気可変装置Ｂは、４つの気筒の内の２
つの気筒を車体の前方へ傾斜させ、かつ、他の２つの気
筒を後方へ傾斜させることにより、気筒を車輌の側面か
ら見てＶ字状に配設した、いわゆるＶ型４気筒の内燃機
関５０に適用したもので、第１０図に示すように、車輌
の後方左側に配設された気筒５１が１番気筒５１ａ１前
方左側に配設された気筒５１が２番気筒５１ｂ１後方右
側に配設された気筒５１が３番気筒５１ｃ、また、前方
右側に配設された気筒５１が４番気筒５１ｄとなされて
いる。

そして、１番気筒５１ａから延設された１番排気管５２
ａと２番気筒５１ｂから延設された２番排気管５２ｂと
か集合管５３によって集合され、また、３番気筒５１ｃ
から延設された３番排気管５２ｃと４番気筒５１ｄから
延設された４番排気管５２ｄとが集合管５４によって集
合され、さらに、第２の集合管５５によって１本に集合
させられたのちに消音器１５へ連絡されている。

そして、前記各集合管５３・５４よりも上流側で、１番
排気管５２ａと３番排気管５２ｃとの間、および、２番
排気管５２ｂと４番排気管５２ｄとの間のそれぞれに、
これらの連通およびその遮断を行う切換弁２２がそれぞ
れ設けられている。そして、これらの切換弁２２には、
前記実施例と同様のアクチュエータ２４がワイヤ２３に
より接続され、また、このアクチュエータ２４にはコン
トロールユニットｕ等が電気的に接続されている。

一方、前記２番排気管５２ｂと４番排気管５２ｄは、内
燃機関５０の左側前方の下部側方から車体の左側方に沿
って車体の後部へ引き回されており、また、１番排気管
５２ａと３番排気管５２ｃは、内燃機関５０の右側下部
へ引き降ろされたのちに車体の左側へ引き回されて、前
者のυ［気管５２ｂ・５２ｄの引き回し経路へ合流され
ている。

また、前記各切換弁２２は、内燃機関５０の下部左側前
方の位置と、内燃機関５０の左側後方との位置に振り分
け配置され、したがって、内燃機関５０の前後および左
右のそれぞれに振り分け配置されている。

しかして、このように構成された本実施例の排気可変装
置Ｂによれば、各切換弁２２が内燃機関５０の両側部に
振り分け配置されていることから、車輌の前後方向にお
いて他の構成部位との重畳が回避され、これによって、
走行風が直接力たることとなり、これらの各切換弁２２
の冷却性が高められて、これらの円滑な作動が確保され
る。

また、各切換弁２２は、内燃機関５０の前後方向にへも
偏倚されて配置されていることから、内燃機関５０の前
後という比較的空間部の確保し易い位置への切換弁２２
の配置が可能となり、内燃機関５０の構造変更を伴うこ
となく、あるいは、少ない構造変更のもとに排気可変装
置Ｂの適用が可能となる。

なお、前記各実施例において示した構成部材の諸形状や
寸法等は一例であって、適用する内燃機関やこの内燃機
関が搭載される車輌の種類により、あるいは、設計要求
等に基づき種々変更可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明に係わる多気筒型内燃機関の
排気可変装置によれば、次のような優れた効果を奏する
。

排気管の集合位置および集合の組み合わせを内燃機関の
運転状態（回転数）に応じて変化させて、各気筒から排
出される排気ガスの動的効果を有効に引き出して、各気
筒における容積効率を高め、これによって内燃機関の出
力特性を広い回転域において向上させることができる。

複数の排気管を少な（とも２群に区分し、これらのそれ
ぞれに切換弁を設けたから、切換弁を小型軽量なものと
することができるとともに、設置スペースを小さくして
、他の構成部位との干渉を回避してそのレイアウトの自
由度を高めることかでき、かつ、他の構成部位への形状
拘束を少なくすることができる。

特に、前記構成部材がオイルパンである場合に、その容
量の減少を極力少なくして、潤滑油量を十分に確保する
ことができ、かつ、切換弁をオイルパンの両側部あるい
は前後に配設することにより、さらに車輌の最低地上高
をも十分に確保することができる。

また、各切換弁を内燃機関の両側部に配設することによ
り、各切換弁の前方部分に他の構成部材が重畳させられ
ることを防止して、各切換弁へ走行風を有効に作用させ
て、これらの切換弁の冷却性を十分に確保し、これによ
って、切換弁を円滑に作動させて信頼性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面中、第１図は従来の排気可変装置による内燃機関の
出力特性の変化を説明するための図、第２図ないし第７
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図は排気系の外観斜視図、第５図は同正面図、
第６図は切換弁の拡大縦断面図、第７図は出力特性の変
化を説明するための出力−回転数線図、第８図ないし第
１Ｏ図は本発明の他の実施例を示すもので、第８図はこ
の実施例が適用された自動二輪車の概略平面図、第９図
は同側面図、第１０図は要部の拡大外観斜視図である。 １・・・自動二輪車、７・５０・・・内燃燃機関、１４
・５２・・・排気管、１９・２０・５３・・・集合管、
２１・５４・・・第２の集合管、２２・・・切換弁、２
２ａ・・・弁箱、２２ｂ・・・弁体、２３ワイヤ、２４
・・・アクチュエータ、２５・・・貫通孔、５１・・・
気筒、Ａ−Ｂ・・・排気可変装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒型内燃機関の各気筒から延設された排気管
   の途中に、多気筒型内燃機関の運転状態に応じてこれら
   の排気管の集合の組み合わせを切り換える切換弁を設け
   てなる排気可変装置において、前記排気管を少なくとも
   ２群に区分し、それぞれの群毎に前記切換弁を配設した
   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）各切換弁が、多気筒型内燃機関の両側部に振り分
   け配置され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）各切換弁が、多気筒型内燃機関の前後に振り分け
   配置され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）各切換弁が、多気筒型内燃機関の前後および両側
   部に偏倚して設けられ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
5. （５）各切換弁が、多気筒型内燃機関の下部に設けられ
   たオイルパンの両側部に設けられていることを特徴とす
   る請求項２記載の多気筒型内燃機関の排気可変装置