JP2005240714A

JP2005240714A - 自動二輪車の排気装置

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Publication number: JP2005240714A
Application number: JP2004053281A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kikuchi; 博之菊池; Hideo Beppu; 秀雄別府; Atsushi Eto; 敦江藤
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: US20050189166A1; DE602005001000T2; EP1568864A1; EP1568864B1; DE602005001000D1; JP4362390B2; US7325651B2

Abstract

【課題】排気ガスによる熱影響およびエンジンによる振動の影響を受けにくく、エンジンの運転状態に応じて適切な排気通路の通路面積に変化させることのできる自動二輪車の排気装置を提供する。
【解決手段】前後輪３，９の間にエンジンＥが配置され、エンジンＥの排気通路の末端に配置されたサイレンサ１７が後輪９の上方で車体フレームＦＲに支持され、サイレンサ１７の入口部に排気通路の面積を変化させる排気制御弁２４が装着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車の排気装置に関し、詳しくは自動二輪車のエンジンの運転状態に応じて排気通路の通路面積を変化させることのできる自動二輪車の排気装置に関する。

従来、自動二輪車では、エンジンの運転状態に応じて排気通路の通路面積を適切に変化させることのできる排気構造が採用されている。このような排気構造として、例えば排気通路の開度を連続的に変えることができる排気制御弁を、サイレンサの上流近傍に配置したものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平４−２９２５３４号公報

ところが、前記排気装置の場合、サイレンサが後輪の側方で比較的エンジンに近い位置に配置されているために、エンジンの排気ポートから排気制御弁までの距離が短くなって、排気ガスが高温のままで排気制御弁を通過する結果、排気制御弁が排気ガスとの接触による熱的影響を受けやすい。また、排気制御弁がエンジンに近い位置にあるためにエンジン振動の影響を受けやすい。さらに、排気ガスが高温であるために熱膨張が大きくなるので、排気制御弁のバルブクリアランスを詰めるには限界があり、必要とするバルブクリアランスが得られにくい。また、排気制御弁のバルブ開度のみにより、エンジン出力性能を制御しており、排気ガスの流れを有効に利用できにくい。さらに、排気制御弁およびアクチュエータなどの付帯部品が外部から見えるので、外観も改善が望まれる。

そこで、本発明は、排気ガスによる熱影響およびエンジンによる振動の影響を受けにくく、エンジンの運転状態に応じて適切な排気通路の通路面積に変化させることのできる自動二輪車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、本発明の自動二輪車の排気装置は、前後輪の間にエンジンが配置され、前記エンジンの排気通路の末端に配置されたサイレンサが後輪の上方で車体フレームに支持され、前記サイレンサの入口部に排気通路の面積を変化させる排気制御弁が装着されている。

この構成によれば、サイレンサが後輪上方に配置されているので、サイレンサが後輪側面に配置されていた従来の自動二輪車の排気装置に比べ、エンジンの排気通路の末端に至るまでの排気通路の長さが長くなる。このように、排気通路が長いため、サイレンサ入口部に至るまでの排気通路内で排気ガスの温度が放熱により低下し、サイレンサの入口部に装着される排気制御弁に対する排気ガスの熱影響が軽減される。また、サイレンサは後輪上方、つまり、エンジンから離れた車体後部で車体フレームに支持されているので、サイレンサおよびその入口部に配置される排気制御弁がエンジン振動の影響を受けにくくなる。

本発明の好ましい実施形態では、前記排気制御弁の上方および外側がテールカウリングによって覆われている。この構成によれば、排気制御弁が外部から見えなくなるため、外観が向上する。

本発明の好ましい実施形態では、前記排気制御弁を駆動するアクチュエータがシートの下方近傍に配置されている。この構成によれば、前記排気制御弁と同様、アクチュエータがシートで覆われた状態となって外部から見えなくなるため、外観が向上する。また、アクチュエータがシートの下方近傍に配置されることでアクチュエータと排気制御弁との距離が近くなるため、これらを連結するワイヤのような伝達部材の長さも短くできるので、軽量化とコストダウンが図れる。さらに、伝達部材の長さを短くできることで、伝達部材の取りまわしが簡素化され、組立性の向上も可能となり、伝達部材の長さ、寸法の精度が向上して排気制御弁のバルブクリアランスの精度および排気制御弁開閉の応答性が向上する。また、アクチュエータがシートの下方近傍に配置されているから、アクチュエータがエンジンから遠く離れるので、アクチュエータにエンジンからの振動が直接に伝達されにくくなり、アクチュエータと排気制御弁との間を接続する伝達部材としてリンク構造を採用することができ、排気制御弁開閉の応答性を一層向上させることができる。

さらに、本発明の好ましい実施形態では、前記排気制御弁は鉛直軸心回りに回動する弁体を有し、前記サイレンサは複数の膨張室を有し、前記サイレンサの最上流側の第1 膨張室とその下流の第２膨張室とを接続する第1 接続通路の入口の前方に前記排気制御弁が配置されている。

この構成によれば、排気制御弁の弁体は鉛直軸心回りに回動するので、サイレンサの膨張室に入る排気ガスの流れ方向をサイレンサの入口部で左右方向に変更できる。この場合、排気制御弁の弁体を排気通路の通路面積を最小に絞る全閉位置に設定したとき、排気ガスは流速が大きくなる結果、第１膨張室に入ることなく、排気制御弁の後方に位置する第１接続通路から第２膨張室に流入するので、例えばエンジンの低負荷・低回転時の出力向上が図れる。また、前記排気制御弁の弁体を全開位置に設定したとき、排気ガスは主として手前の第１膨張室に流入し、さらに第１接続通路を経て第２膨張室に流入するので、例えばエンジンの高負荷・高回転時の排気騒音を低下させることができる。また、第１接続通路と排気制御弁の相対位置を変更することでエンジンの出力性能を任意（適正）に制御できる。

本発明の自動二輪車の排気装置によれば、エンジンから排気制御弁に至るまでの距離が長くなるので、排気制御弁に接触する排気ガスの温度が低下する結果、排気制御弁に対する排気ガスの熱影響が軽減される。

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。図１は、本発明の第１実施形態に係る自動二輪車の排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。同図に示す自動二輪車は、車体フレームＦＲの前半部を構成するメインフレーム１の前端にフロントフォーク２が支持され、このフロントフォーク２の下端に前輪３が支持されている。また、フロントフォーク２の上端にはハンドル５が取り付けられている。メインフレーム１の後端下部には、スイングアームブラケット６が形成され、このスイングアームブラケット６に、左右一対のスイングアーム７の前端がピボット軸８を介して上下揺動自在に支持されている。このスイングアーム７の後端には後輪９が支持されている。前記メインフレーム１の後部に連結された左右一対のシートレール１０が車体フレームＦＲの後半部を構成している。

前記メインフレーム１の中央下部には多気筒４サイクルエンジンＥが支持され、このエンジンの前方にラジエータ１１が配置されている。また、前記エンジンＥのシリンダヘッド１２に形成された各気筒の排気ポート１３にはそれぞれ排気管１４が接続され、これらの排気管１４は集合部１５で集合され、この集合部１５の下流にジョイントパイプ１６が接続され、このジョイントパイプ１６後端にサイレンサ１７が接続されている。このサイレンサ１７は、後輪９の上方でシートレール１０の下側に位置し、前後に延びる車体中心線上に配置されている。

前記シートレール１０には、図示しない取付部を介してライダー用シート１８と同乗者用シート１９が支持され、前記メインフレーム１の上部、つまり、車体上部で、前記ハンドル５とライダー用シート１８との間には、燃料タンク２０が取り付けられている。また、車体前部に、前記ハンドル５の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング２１が装着されており、このカウリング２１の後方部分はエンジンＥの側部と下部とを覆っている。

図２に示すように、前記サイレンサ１７には、その上面左右に一対のフランジ１７ａ，１７ａが形成され、各フランジ１７ａに取付孔１７ｂが形成されている。このサイレンサ１７の入口部には、排気通路の面積を変化させる排気制御弁２４を備えたサイレンサ入口パイプ３２の後端が装着され、その前端が接続部材３５を介してジョイントパイプ１６に接続される。また、サイレンサ１７の出口部先端には、外観を考慮して、開口を有する丸みを帯びた出口カバー１７ｅが取り付けられている。

サイレンサ１７の支持構造を図３に示す。シートレール１０に設けた取付孔１０ａに防振用ダンパ１０ｂａ付きのカラー１０ｂが装着され、フランジ１７ａに設けた取付孔１７ｂとカラー１０ｂの中心孔１０ｂｂとに、車体外側からワッシャ２３ｂを介してボルト２３ａを挿通し、車体内側からナット２３ｃで締め付けることにより、サイレンサ１７がシートレール１０に取り付けられている。

図４に示すように、サイレンサ１７は同乗者用シート１９の下方に位置し、サイレンサ１７の入口部に配置された排気制御弁２４は、同乗者用シート１９の前端付近でシートレール１０の外側方に位置している。ライダー用シート１８と同乗者用シート１９の間のスペースに余裕のある車体中心線付近に、排気制御弁２４を駆動するアクチュエータ２５が配置され、シートレール１０に取り付けられている。これにより、排気制御弁２４とアクチュエータ２５とが互いに近接した位置関係となるように配置されている。

前記排気制御弁２４は図５に示すように、弁ケース２４ｃ内を鉛直軸心回りに回動する弁体２４ａを有し、前記弁ケース２４ｃの上部から弁体２４ａの弁軸２４ｂの一端が突出し、この弁軸２４ｂの一端にプーリ２７が固定されている。このプーリ２７と図４のアクチュエータ２５との間は、駆動力伝達部材の一例であるワイヤ２８で連結され、図示しない制御ユニットからの信号を受けて作動する前記アクチュエータ２５の駆動により、図５の弁体２４ａを鉛直軸心回りに回動させ、排気制御弁２４を所定の開度に設定して排気通路の通路面積を任意に変化させることができるようになっている。なお、前記弁体２４ａとしては主にバタフライバルブが用いられるが、ロータリーバルブでも差し支えない。

図４に示すように、シートレール１０，１０の後端部、つまり、同乗者用シート１９が支持されるシートレール１０，１０部分には、テールカウリング２６が取り付けられ、このテールカウリング２６によって排気制御弁２４の上方および外側方が覆われ、外部に露出しないようにして、外観の向上が図られている。このテールカウリング２６は前記排気制御弁２４のみならず、同時にこれに近接して配置されるアクチュエータ２５およびワイヤ２８をも覆っている。したがって、ライダー用シート１８および同乗者用シート１９が定位置に装着されると、前記排気制御弁２４およびアクチュエータ２５が外部から見えなくなり、外観が向上する。

図６は、サイレンサ１７と排気制御弁２４の内部構造を示している。同図に示すように、サイレンサ１７は、前後の隔壁４１，４２の間に３つの隔壁４３〜４５を設けて、サイレンサ１７内を、最上流側の第1 膨張室４６とその下流の第２膨張室４７、これらの中間にある第３膨張室４８に区画している。そのうちの第１膨張室４６と第２膨張室４７は、第1 接続通路である第1 パイプ５１で接続され、第２膨張室４７と第３膨張室４８は、第２接続通路である第２パイプ５２で接続され、第３膨張室４８は、第３接続通路である第３パイプ５３で外部に連通している。排気制御弁２４の弁体２４ａは第1 パイプ５１の入口の前方に位置している。

前記排気制御弁２４は、図４に示すプーリ２７とアクチュエータ２５とよりなる開度変更手段によって任意の開度に設定される。すなわち、アクチュエータ２５の作動は、自動二輪車の運転時のエンジン回転数、スロットル開度およびギヤ段数を検知して前記排気制御弁２６が最も適切な開度となるように図示しない制御ユニットによって制御される。例えばエンジン回転数およびスロットル開度が共に低い場合には前記排気制御弁２４を閉じるように制御し、エンジン回転数およびスロットル開度が共に高い場合には前記排気制御弁２４を開くように制御する。エンジン回転数およびスロットル開度がこれらの中間の場合には前記排気制御弁２４を中間開度とする。また、ギヤ段数が高い場合には前記排気制御弁２４を開くように制御する。

上記構成において、図１に示すエンジンＥの暖機運転時や暖機運転後に排気ポート１３から排気される排気ガスＧは、排気管１４を経て集合部１５に集まり、ジョイントパイプ１６を通って後輪９の上方に配置されたサイレンサ１７を経て大気中に排出される。このとき、サイレンサ１７は後輪９の上方に配置されているので、エンジンＥから遠く離れることになり、サイレンサ１７の入口部に至るまでの排気通路が、サイレンサ１７を後輪側方に配置していた従来の場合に比べて長くなる。このように、排気通路が長いため、サイレンサ入口部に至るまでの排気通路内で排気ガスの温度が放熱により低下し、サイレンサの入口部に装着される排気制御弁に対する排気ガスの熱影響が軽減される。なお、前記排気通路を構成するジョイントパイプ１６の構成材質を薄肉化することにより、排気ガスＧの冷却を一層促進でき、逆に肉厚化し熱容量の大きい材質を用いることでも排気ガス温度を低下させることができる。

また、排気制御弁２４は、後輪９の上方、つまり、車体後部に配置されるサイレンサ１７の入口部に装着されているから、エンジンＥから離れた位置にあるので、前記排気制御弁２４にエンジンＥからの振動が直接伝わりにくく、振動による影響を受けにくい。しかも、排気制御弁２４は排気ガスＧの熱影響を受けて熱膨張することが少ない。その結果、バルブクリアランスを詰めることができ、必要とするバルブクリアランスを容易に得ることができる。

このように、排気ポート１３から排出され、排気管１４を経て集合部１５に集まり、ジョイントパイプ１６を通ってサイレンサ入口パイプ３２に入る排気ガスＧは、排気制御弁２４の開度によってその流れ方向が変更される。図６を参照して説明すると、例えば低速運転時に排気制御弁２４の弁体２４ａを全閉位置近くに設定したとき、排気ガスＧは実線の矢印ａで示すように、弁体２４ａの外周の狭い隙間を通って高速流となり、その大部分が弁体２４ａの後方に入口を持つ第１パイプ５１を通って第２膨張室４７に入り、第２膨張室４７および第３膨張室４８を経て、大気中に排出される。つまり、第１膨張室４６内での膨張を経ない。その結果、低速運転での出力向上が図れる。

他方、高速運転時に排気制御弁２４の弁体２４ａを二点鎖線で示す全開位置に設定したとき、排気ガスＧの大部分は低速流となり、破線の矢印ｂで示すように、第１膨張室４６に入り、この第１膨張室４６から順次、第２、第３膨張室４７，４８に入ったのち、第３パイプ５３を通過して大気中に放出されるので、高速回転で排気騒音を十分低下させることができる。さらに、排気制御弁２４が中間開度となるように弁体２４ａの回動位置を設定すれば、排気ガスＧの一部は、矢印ａで示すようにサイレンサ入口パイプ３２から第１パイプ５１を通って第２膨張室４７に直接入り、残部は、矢印ｂで示すように第１膨張室４６に入るので、エンジン出力の向上と排気騒音の低下をバランスよく実現することができる。ここで、第１パイプ５１と排気制御弁２４の相対位置を変更することにより、エンジン出力性能を任意に制御できる。

また、図４に示すアクチュエータ２５が前後のシート１８，１９の間の下方位置に配置されることで、アクチュエータ２５と排気制御弁２４との距離が接近するため、これらを連結する伝達部材であるワイヤ２８の長さも短くでき、軽量化とコストダウンが図れる。さらに、ワイヤ２８の長さを短くできることでワイヤ２８の取りまわしが簡素化され、組立性も向上する。さらに、ワイヤ２８が短いことから、その寸法の精度が向上するから、排気制御弁２４のバルブクリアランスの精度および排気制御弁２４の開閉時の応答性が向上する。また、アクチュエータ２５がシート１８，１９の下方近傍に配置されているから、アクチュエータ２５がエンジンＥから離れた位置にあるので、アクチュエータ２５にエンジンＥからの振動が直接に伝達されにくくなり、アクチュエータ２５と排気制御弁２４との間を接続する伝達部材として、ワイヤ２８の代わりに、遊びの少ないリンク構造を採用することができ、排気制御弁２４開閉の応答性を一層向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車の排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。サイレンサとその周囲を拡大して示す分解斜視図である。図２のＡ部分を拡大して示す断面図である。サイレンサ配置部分を拡大して示す斜視図である。排気制御弁の縦断面図である。サイレンサと排気制御弁の内部構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０シートレール
１７サイレンサ
２４排気制御弁
２４ａ弁体
２５アクチュエータ
２６テールカウリング
２８ワイヤ
４６第１膨張室
４７第２膨張室
４８第３膨張室
５１第1 パイプ（第１接続通路）
Ｅエンジン

Claims

前後輪の間にエンジンが配置され、前記エンジンの排気通路の末端に配置されたサイレンサが後輪の上方で車体フレームに支持され、
前記サイレンサの入口部に排気通路の面積を変化させる排気制御弁が装着されている自動二輪車の排気装置。
請求項１において、前記排気制御弁の上方および外側がテールカウリングによって覆われている自動二輪車の排気装置。
請求項１または２において、前記排気制御弁を駆動するアクチュエータがシートの下方近傍に配置されている自動二輪車の排気装置。
請求項１，２または３において、前記排気制御弁は鉛直軸心回りに回動する弁体を有し、前記サイレンサは複数の膨張室を有し、
前記サイレンサの最上流側の第1 膨張室とその下流の第２膨張室とを接続する第1 接続通路の入口の前方に前記排気制御弁が配置されている自動二輪車の排気装置。