JPH0861040A - 車両用エンジンの排気消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用エンジンの排気消音装置において、エ
ンジン低回転数，低負荷時における高い消音性能と、エ
ンジン高回転，高負荷時におけるエンジン高出力性能と
を両立しつつ、エンジン全回転数域に対して優れた過渡
特性を得る。 【構成】 自動二輪車用エンジンの消音装置４におい
て、第３膨張室６ｃに底部１０ｂが位置し第１膨張室６
ａに開放側端部１０ａが位置したパイプ１０と、パイプ
１０における第１バッフルプレート８ａ近傍から底部１
０ｂ近傍までの範囲に配列された多数の貫通孔１０ｃ
と、パイプ１０内に摺動自在に配設され貫通孔１０ｃを
開閉可能な移動弁１２と、移動弁１２を開放側端部１０
ａに向けて付勢するスプリング１４とを備えたリリーフ
バルブ１６を有し、移動弁１２は、エンジン低回転時に
は第１バッフルプレート８ａ近傍で保持され、エンジン
高回転時には底部１０ｂ近傍で保持されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンの排気
消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動二輪車や四輪車などの車両
用エンジンにおいては、エンジンのシリンダー部に排気
管が接続されており、この排気管の下流側の解放端を利
用した排気脈動効果等により、シリンダー部内の排気を
効率良く排出すると同時に燃焼室内の充填効率を高め
て、エンジンの出力向上を図っている。また、排気管の
下流側端部には、排気の圧力変動を内部で打ち消す排気
消音装置（以下、単に消音装置という）が連結され、こ
の消音装置により、外部に排出される排気の吸音を行う
ようにしている。

【０００３】ところで、エンジンの燃焼室で発生する排
気の量や温度等は、エンジン回転数によって異なるた
め、エンジン回転数によっては排気脈動のタイミングが
ずれたり、エンジン高回転，高負荷時には排気量の増加
に伴って消音装置等での排気抵抗が大きくなりエンジン
出力が低下したりする。そこで、従来の車両用エンジン
においては、排気経路を流れる排気量が調整可能な可変
バルブなどを、排気系の所定箇所に設置するなどして、
これにより幅広いエンジン回転数域で排気脈動をマッチ
ングさせたりエンジン高回転，高負荷時の排気抵抗の軽
減したりする、いわゆる排気デバイスを用いた技術が導
入されている。

【０００４】従来の自動二輪車の排気デバイスには、例
えば図４に示すものがある。図４は、自動二輪車の排気
管を概略的に示す斜視図である。図４に示す排気管ａ
は、四気筒エンジンの各シリンダーそれぞれに接続され
た四本の排気管ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４を集合部ｃで集
合させて一本出しとした集合マフラーであって、その後
端部に消音装置（図示略）を有するものである。そし
て、この排気管ａに装備された排気デバイスｄは、集合
部ｃの内部に回転自在に配設され集合部ｃの排気流路の
内断面積（流路面積）を調整可能な回転バルブｅを備
え、この回転バルブｅを電気的に制御することにより、
エンジン低回転時では回転バルブｅを閉じて排気圧力波
の正圧を反射させ吸気の吹き抜けを防ぐ一方、エンジン
高回転時では回転バルブｅを開いて排気の抜けを良くし
排気抵抗を低減させてエンジンの出力特性を可変とする
ものである。

【０００５】この自動二輪車の排気デバイスｄにおいて
は、排気デバイスｄが集合部ｃに設けられていると同時
に、電気的に制御された回転バルブｅを必要とするた
め、コストが高く、また集合部ｃの外形が大きくなると
いった不都合が生じ得る。したがって、このような排気
デバイスは、例えば消音装置などの内部にコンパクトに
設置することが望まれる。

【０００６】四輪自動車の分野では、消音装置内にエン
ジンの出力あるいは消音特性を可変とする可変バルブを
設置する技術が開示されており、その多くは、図５に示
すように消音装置外部からバルブ開度が制御されるもの
（例えば実公平５−４４４８５号公報参照）と、排圧で
作動して開閉するバルブを備えたものとの二つのタイプ
に分類される。

【０００７】以下、この二つのタイプをそれぞれ図５お
よび図６を用いて説明する。 （外部制御タイプの構成）図５は、可変バルブを備えた
従来の消音装置の縦断面図である。この消音装置ｆに
は、排気導入側から第２拡張室ｇ、第１拡張室ｈ、共鳴
室ｉの順に装置内部が隔壁ｊおよび隔壁ｋにより区画さ
れており、隔壁ｊおよび隔壁ｋには多孔パスチューブｍ
が固着されている。そして、この多孔パスチューブｍの
後端部にはバルブｎが設置されていて、このバルブｎ
は、消音装置ｆ外部のバルブ駆動装置ｐにより移動され
るようになっている。バルブ駆動装置ｐは、エンジン回
転数やスロットル開度等を検知して所望の共鳴周波数が
共鳴室ｉで得られるようにバルブｎを制御する。

【０００８】（排圧作動タイプの構成）図６（ａ）は、
可変バルブを備えた他の従来の消音装置の縦断面図、同
（ｂ）は、該可変バルブの斜視図である。消音装置ｑ
は、図６（ａ）に示すように第２室ｒと第３室ｓとを区
画する隔壁ｔに可変バルブｕが設けられたものであっ
て、第１室ｖを通って第２室ｒに流れ、さらに第３室ｓ
に流入する排気の流量を可変バルブｕにより制御するも
のである。可変バルブｕは、図６（ｂ）に示すように回
転自在に設けられた略矩形の開閉板ｕ１と、この開閉板
ｕ１を閉じる方向に常時付勢するねじりコイルスプリン
グｕ２とから主に構成されるものであって、エンジン低
回転，低負荷時ではねじりコイルスプリングｕ２の付勢
力により開閉板ｕ１が閉じた状態となり、エンジン高回
転，高負荷時に排圧が所定以上に上昇すると、開閉板ｕ
１が大きく開いて排気をスムーズに流し排気抵抗を低減
するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記外
部制御タイプおよび前記排圧作動タイプの可変バルブを
備えた消音装置には、それぞれ次のような問題点があ
る。

【００１０】（外部制御タイプの問題点）エンジン回転
数等を検知するための各種センサー、バルブｎの耐熱性
を確保するための手段、バルブ駆動部ｐとバルブｎとの
連結部が通る部分での排気漏れを防ぐための手段などを
必要とするため、コストの高いものとなってしまう。ま
た、車体部品とも言える消音装置ｆとバルブ駆動部ｐと
を電気的あるいは機械的に連結しているため、構成全体
の大型化が避けられない。

【００１１】（排圧作動タイプの問題点）可変バルブｕ
が外部制御等で調整されていないため、開閉板ｕ１の開
閉がＯＮ／ＯＦＦ的なものとなってしまっている。した
がって、過渡特性が悪く、きめ細かい安定した動きを開
閉板ｕ１に期待することはできない。よって、あるエン
ジン回転数またはスロットル開度を境に、エンジン出力
や排気音が激変してしまう恐れがある。

【００１２】本発明は、従来の消音装置の問題点に鑑み
てなされたものであって、エンジン低回転数，低負荷時
における高い消音性能と、エンジン高回転，高負荷時に
おけるエンジン高出力性能とを両立しつつ、エンジン全
回転数域に対して優れた過渡特性を排気デバイス自体に
持たせると共に排気デバイスが安価にかつコンパクトに
構成された車両用エンジンの排気消音装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために次のような構成を有する。すなわち、本発
明は、車両用エンジンのシリンダー部の排気口に上流側
端部が接続された排気管の下流側端部に連結され、か
つ、内部で排気の圧力変動を打ち消して排気音を吸音す
る車両用エンジンの排気消音装置であって、内部に複数
の膨張室が隔壁によって形成されたものにおいて、一端
が開放した有底筒形状を呈すると共に、前記隔壁に設け
られた孔に固定され、かつ、該隔壁に対して下流側に位
置する膨張室に底部が位置し上流側の膨張室に開放側端
部が位置した本体筒と、前記本体筒の周壁における前記
隔壁の近傍から前記底部の近傍までの範囲に配列された
複数の貫通孔と、前記本体筒内に軸方向に沿って摺動自
在に配設されて前記複数の貫通孔を開閉可能な移動弁
と、該移動弁と前記底部との間に配設されると共に前記
移動弁を前記本体筒の開放側端部に向けて付勢する弾性
部材とを備えたリリーフバルブを有し、前記移動弁は、
エンジン低回転，低負荷時には前記隔壁近傍で前記弾性
部材により保持されると共に、前記上流側の膨張室の圧
力の上昇に従って前記弾性部材の付勢力に抗して移動
し、エンジン高回転，高負荷時には前記底部近傍で前記
弾性部材で保持されるものであることを特徴とする車両
用エンジンの排気消音装置である。

【００１４】

【作用】本発明によれば、前記上流側の膨張室内の排圧
が低いエンジン低回転数，低負荷時には、前記移動弁が
前記弾性部材により保持され移動しないため、前記リー
リーフバルブが作動せず全閉状態が維持される。したが
って、前記上流側の膨張室内の排気は、前記貫通孔を通
らずに通常の経路をたどるため、エンジン低回転数，低
負荷時においては、排気に対して高い消音性能が得られ
る。

【００１５】一方、エンジン高回転，高負荷時には、前
記上流側の膨張室内の排圧が高まるため、移動弁が前記
底部の近傍まで移動し前記弾性部材により保持されて、
前記複数の貫通孔の略全てが開放され、リリーフバルブ
が略全開状態となる。これにより、上流側の膨張室内の
排気は、通常の経路とは別に前記複数の貫通孔からも下
流側の膨張室内に流入する。したがって、エンジン高回
転，高負荷時に、排気消音装置内における排気の抜けが
良くなりエンジンの出力が向上する。

【００１６】また、全閉状態から全開状態に至る途中の
リリーフバルブの開度変化には、移動弁と底部との間の
容積変化を伴うと共に当該容積内の排気が貫通孔で出し
入れされる。この容積変化および排気の出し入れは、リ
リーフバルブの作動工程において減衰効果を奏し減衰器
としての役割を果たす。したがって、リリーフバルブ
は、急激な排圧上昇や排圧降下に対して必要以上に敏感
に挙動しない。よって、リリーフバルブは、例えば自動
二輪車特有の幅広いエンジン使用回転数域に対しても、
開放する貫通孔の個数の増減を排圧の変化に応じて微妙
に調節するよう、きめ細かく安定した動きを実現し、優
れた過渡特性を持つようになる。

【００１７】また、前記本体筒、移動弁および弾性部材
のみを既存の排気消音装置に組み付けるだけで済むの
で、従来の外部制御タイプに比べ安価にかつコンパクト
に排気デバイスが構成される。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。本実施例は、本発明の車両用エンジンの
排気消音装置を自動二輪車に適用したものである。図１
は、本実施例に係る自動二輪車の側面図である。図２
は、本実施例の排気消音装置の縦断面図である。図３
は、本実施例に係るリリーフバルブの作用説明図であっ
て、（ａ）はエンジン低回転，低負荷時における該リリ
ーフバルブの縦断面図、（ｂ）はエンジン高回転，高負
荷時におけるリリーフバルブの縦断面図である。

【００１９】本実施例に係る自動二輪車１８には、前輪
２０ｆと後輪２０ｒとの間に搭載されたエンジンと、こ
のエンジンのシリンダー部の排気口に上流側端部が接続
された排気管２とを備える。この排気管２は、図１に示
すように、エンジンの下端部側方を通ると共に車両後方
に向けて延び、後輪２０ｒの前端部付近まで達してい
る。

【００２０】そして、後輪２０ｒの側面略中央部の近傍
には、排気管２の下流側端部に連結され、かつ、内部で
排気の圧力変動を打ち消して排気音を吸音する排気消音
装置（以下、消音装置という）４が配設されている。

【００２１】この消音装置４は、図２に示すように、内
部に第１膨張室６ａ，第２膨張室６ｂ，第３膨張室６ｃ
が、第１バッフルプレート８ａ，第２バッフルプレート
８ｂ（いずれも隔壁に相当），第３バッフルプレート８
ｃによって形成されたものであって、この三つの膨張室
が、排気導入側から第１膨張室６ａ、第３膨張室６ｃ、
第２膨張室６ｂの順に配置された、二輪車では最も一般
的な三室膨張反転式マフラーである。すなわち、この消
音装置４には、最前部の第１膨張室６ａから最後部の第
２膨張室６ｂに排気を直接導く第１バッフルパイプ２２
ａと、第２膨張室６ｂ内の排気を中央に位置する第３膨
張室６ｃに反転させる第２バッフルパイプ２２ｂと、第
３膨張室６ｃから消音装置４の後方外部に排出するテー
ルバッフルパイプ２２ｃとが設けられている。

【００２２】なお、この消音装置４は、各バッフルプレ
ートの外縁部が内壁に溶接された略円筒形形状の内筒２
４と、この内筒２４が内装された外筒２６とを有し、内
筒２４と外筒２６との間には、例えばグラスウール等か
らなる吸音材２８が充填されている。

【００２３】そして、消音装置４には、図３（ａ）に示
すように、一端が開放した有底円筒形状を呈すると共
に、第１バッフルプレート８ａに設けられた孔８ａ１に
固定され、かつ、第３膨張室６ｃ（下流側の膨張室に相
当）に底部１０ｂが位置し第１膨張室６ａ（上流側の膨
張室に相当）に開放側端部１０ａが位置したパイプ（本
体筒に相当）１０と、パイプ１０の周壁における第１バ
ッフルプレート８ａの近傍から底部１０ｂ近傍までの範
囲に配列された多数の貫通孔１０ｃ，１０ｃ，・・・，１
０ｃと、パイプ１０内に軸方向に沿って摺動自在に配設
されて多数の貫通孔１０ｃ，１０ｃ，・・・，１０ｃを開
閉可能な移動弁１２と、移動弁１２と底部１０ｂとの間
に配設されると共に移動弁１２をパイプ１０の開放側端
部１０ａに向けて付勢する圧縮コイルスプリング（弾性
部材の一例：以下、スプリングという）１４とからなる
リリーフバルブ１６が備えられている。

【００２４】パイプ１０は、その開放側端部１０ａがフ
レア加工されてファンネル形状に形成されており、この
ファンネル部により、第１膨張室６ａ内からパイプ１０
内へ流入する排気の流入抵抗の低減が図られている。多
数の貫通孔１０ｃ，１０ｃ，・・・，１０ｃは、パイプ１
０の軸方向および周方向に沿って略一定の間隔をおいて
概略碁盤目状に配置されている。つまり、パイプ１０
は、吸音効果の高いバッフルパイプのような形状を呈し
ている。

【００２５】移動弁１２は、エンジン低回転，低負荷時
には第１バッフルプレート８ａ近傍でスプリング１４に
より保持されると共に、第１膨張室の圧力Ｐ１の上昇に
従ってスプリング１４の付勢力に抗して底部１０ｂに向
けて移動し、エンジン高回転，高負荷時には底部１０ｂ
近傍かつ最後部の貫通孔１０ｃのやや手前でスプリング
１４で保持されるものである。

【００２６】また、移動弁１２は、パイプ１０の内径寸
法よりも僅かに小さい外径寸法を有する幅狭で円筒形形
状を呈した外周縁部１２ａと、この円筒形の外周縁部１
２ａの内周面に固定されると共に裏面の略中心部にスプ
リング１４の先端が固定された円板部１２ｂとからな
る。

【００２７】なお、第１バッフルパイプ２２ａの内断面
積Ｓ１、第２バッフルパイプ２２ｂの内断面積Ｓ２、お
よび、テールパイプ２２ｃの内断面積Ｓ３の大小関係
は、通常の３室膨張反転式マフラーでは、エンジンの出
力性能を考慮してＳ１≧Ｓ２≧Ｓ３とするのに対し、本
実施例では、Ｓ３＞Ｓ１≧Ｓ２としている。本実施例で
は、各内断面積を上記の如く設定することによって、リ
リーフバルブ１６の全閉時には（第１膨張室６ａの圧力
Ｐ１）≫（第３膨張室６ｃの圧力Ｐ３）となるように
し、リリーフバルブ１６の全開時には（第１膨張室６ａ
の圧力Ｐ１≒第３膨張室６ｃの圧力Ｐ３）となるように
している。

【００２８】以上のような構成を有する本実施例によれ
ば、第１膨張室６ａ内の排圧が低いエンジン低回転数，
低負荷時には、移動弁１２がスプリング１４により保持
されて作動圧までは移動しないため、リリーフバルブ１
６は全閉状態を維持する。したがって、第１膨張室６ａ
内の排気は、貫通孔１０ｃは通らずに通常の経路（第１
膨張室６ａ→第１バッフルパイプ２２ａ→第２膨張室６
ｂ→第２バッフルパイプ２２ｂ→第３膨張室６ｃ→テー
ルパイプ２２ｃ）を通って消音装置４の外部後方に排出
される。よって、エンジン低回転数，低負荷時、例えば
市街地走行をする場合に、排気に対して高い消音性能が
得られる。

【００２９】一方、エンジン高回転，高負荷時には、第
１膨張室６ａ内の排圧が高まるため、移動弁１２が底部
１０ｂ近傍まで移動し、多数の貫通孔１０ｃ，１０ｃ，
・・・，１０ｃのうち最後部の列以外全てのものが開放さ
れ、リリーフバルブ１６は略全開状態となる。これによ
り、第１膨張室６ａ内の排気は、前記通常の経路とは別
に多数の貫通孔１０ｃ，１０ｃ，・・・，１０ｃから第３
膨張室６ｃ内に直接流入する。したがって、高速道路を
走行する場合などにおけるエンジン高回転，高負荷時
に、消音装置４内での排気の抜けが良くなり、エンジン
出力を向上させることができる。

【００３０】また、全閉状態から全開状態に至る途中の
リリーフバルブ１６の開度変化（開放される貫通孔１０
ｃの個数の変化）には、移動弁１２と底部１０ｂとの間
の容積Ｖの大きな体積変化を伴うと共に当該容積Ｖ内の
排気が貫通孔１０ｃで出し入れされる。この容積Ｖの変
化および排気の出し入れは、リリーフバルブ１６の作動
工程において減衰器としての役割を果たす。したがっ
て、リリーフバルブ１６は、スロットル開度の急激な変
化や、第１膨張室６ａ内での急激な排圧上昇、排圧降下
に対して必要以上に敏感に挙動しない。よって、リリー
フバルブ１６は、自動二輪車特有の幅広いエンジン使用
回転数域に対し、開放する貫通孔１０ｃの個数の増減を
微妙に調節するよう、排圧の変化に応じてきめ細かく安
定した動きを実現し、優れた過渡特性を持って滑らかに
挙動するようになる。したがって、本実施例によれば、
外部制御を必要としない安価なデュアルモードマフラー
を提供することができる。

【００３１】また、パイプ１０、移動弁１２およびスプ
リング１４のみを既存の排気消音装置に組み付けるだけ
で済むので、従来の外部制御タイプに比べ安価にかつコ
ンパクトにリリーフバルブ１６（排気デバイス）が構成
される。例えば、既存の三室膨張室反転式マフラーへ簡
単に応用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、車
両用エンジンの排気消音装置において、エンジン低回転
数，低負荷時における高い消音性能と、エンジン高回
転，高負荷時におけるエンジン高出力性能とを両立しつ
つ、エンジンの全回転数域に対して優れた過渡特性をリ
リーフバルブ（排気デバイス）自体に持たせることがで
きると共に安価にかつコンパクトに排気デバイスを構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る自動二輪車の側面図である。

【図２】本実施例の排気消音装置の縦断面図である。

【図３】本実施例に係るリリーフバルブの作用説明図で
あって、（ａ）はエンジン低回転，低負荷時における該
リリーフバルブの縦断面図、（ｂ）はエンジン高回転，
高負荷時におけるリリーフバルブの縦断面図である。

【図４】従来の排気デバイスを備えた自動二輪車の排気
管を概略的に示す斜視図である。

【図５】可変バルブを備えた従来の消音装置の縦断面図
である。

【図６】（ａ）は、可変バルブを備えた他の従来の消音
装置の縦断面図、（ｂ）は、該可変バルブの斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ 排気管 ４ 消音装置（排気消音装置） ６ａ 第１膨張室（上流側の膨張室に相当） ６ｂ 第２膨張室 ６ｃ 第３膨張室（下流側に位置する膨張室に相
当） ８ａ 第１バッフルプレート（隔壁に相当） ８ａ１ 孔 ８ｂ 第２バッフルプレート（隔壁に相当） ８ｃ 第３バッフルプレート（隔壁に相当） １０ パイプ（本体筒の一例） １０ａ 開放側端部 １０ｂ 底部 １０ｃ 貫通孔 １２ 移動弁 １４ スプリング（弾性部材の一例） １６ リリーフバルブ １８ 自動二輪車（車両の一例） Ｐ１ 第１膨張室の圧力（上流側の膨張室の圧力に
相当）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用エンジンのシリンダー部の排気口
   に上流側端部が接続された排気管の下流側端部に連結さ
   れ、かつ、内部で排気の圧力変動を打ち消して排気音を
   吸音する車両用エンジンの排気消音装置であって、内部
   に複数の膨張室が隔壁によって形成されたものにおい
   て、 一端が開放した有底筒形状を呈すると共に、前記隔壁に
   設けられた孔に固定され、かつ、該隔壁に対して下流側
   に位置する膨張室に底部が位置し上流側の膨張室に開放
   側端部が位置した本体筒と、 前記本体筒の周壁における前記隔壁の近傍から前記底部
   の近傍までの範囲に配列された複数の貫通孔と、 前記本体筒内に軸方向に沿って摺動自在に配設されて前
   記複数の貫通孔を開閉可能な移動弁と、 該移動弁と前記底部との間に配設されると共に前記移動
   弁を前記本体筒の開放側端部に向けて付勢する弾性部材
   とを備えたリリーフバルブを有し、 前記移動弁は、エンジン低回転，低負荷時には前記隔壁
   近傍で前記弾性部材により保持されると共に、前記上流
   側の膨張室の圧力の上昇に従って前記弾性部材の付勢力
   に抗して移動し、エンジン高回転，高負荷時には前記底
   部近傍で前記弾性部材で保持されるものであることを特
   徴とする車両用エンジンの排気消音装置。