JPH0828277A - エンジンの排気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気装置の外観に影響を与えることなく、し
かも、排気装置の構成を複雑にすることもなく、エンジ
ンの低速回転域から高速回転域までの幅広い範囲でエン
ジンの出力を向上させるエンジンの排気制御装置を提供
すること。 【構成】 エンジン２のシリンダー２ａ内の排気を外部
に取り出す排気経路４と、この排気経路４の解放端を内
包した消音器６とを備えたエンジンの排気装置８におい
て、排気経路４は、消音器６内において、それぞれの解
放端４ａ１，４ｂ１までの長さが異なる二つの排気経路
からなり、この二つの排気経路は、エンジン低速回転域
用の長排気経路４ａと、この長排気経路４ａよりも短い
経路であってエンジン高速回転域用の短排気経路とから
構成され、消音器６内には、排気経路４を長排気経路４
ａまたは短排気経路のうちいずれかの経路に切り換え可
能な切り換え弁１０が配設された排気制御装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動二輪車に使用される２サイク
ルや４サイクルエンジンには、シリンダー内の燃焼室で
発生した排気を大気中に排出するための排気装置が備え
られている。この排気装置は、シリンダーの排気口に上
流部が連結した排気管と、この排気管の下流部に連結さ
れると共に排気管の解放端を内包する消音器（マフラ
ー）とから主に構成されている。そして、この排気装置
においては、前記解放端により排気管の内部に発生する
正圧波および負圧波を利用して、いわゆる排気脈動効果
によりシリンダー内の充填効率を高め、エンジンの出力
向上を図っている。

【０００３】ところで、この排気脈動効果を得るタイミ
ングは、エンジンの回転数および排気管の長さに依存す
るため、排気管の長さが一定である場合は、エンジンの
全回転域で排気脈動効果を得ることはできない。したが
って、自動二輪車などにおいては、主なエンジン使用回
転域に合わせて排気管の長さを設定している。すなわ
ち、低回転型のエンジンではその排気管を長くし、高回
転型のものではその排気管を短くして、そのエンジンに
応じた排気管の長さを設定している。このため、図９に
示すように、従来のエンジンでは、高回転域または低回
転域のうちいずれかの回転域での出力が犠牲にされてし
まっている。

【０００４】そこで、排気管の長さをエンジン回転数に
応じて変える技術が知られている。例えば、実開昭５７
−４４９２５号公報では、消音器の外部において２方向
バルブで排気管を分岐させ、一方の分岐路を低速回転域
用として長くし、他方の分岐路を高速回転域用として短
くして、エンジンの回転数に応じて二つの分岐路のうち
いずれか一つを排気管として選択するようにした背圧低
減装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記実
開昭５７−４４９２５号公報の背圧低減装置にあって
は、消音器の外部で排気管を分岐させているため、当該
分岐部分や、消音器外部の低速回転域用の排気管が外部
に露出してしまう。したがって、四輪の自動車のように
排気装置が車両の下部に配置され隠蔽される場合は、車
両の外観が影響されることはないが、排気装置が露出す
る自動二輪車では、この背圧低減装置は好ましいものと
は言えない。さらに、排気管を消音器の外部で分岐させ
たことで、排気管内に設けられた熱害防止用の断熱装置
が二つの排気管に別々に必要となるため、排気装置の構
成が複雑になると共にコストもかかるという問題が生じ
る。

【０００６】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、排気装置の外観に影響を与えることなく、
しかも、排気装置の構成を複雑にすることもなく、エン
ジンの低回転域から高回転域までの幅広い範囲でエンジ
ンの出力を向上させるエンジンの排気制御装置を提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【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、次のような構成を有する。すなわち、本発
明は、上流部がエンジンのシリンダーに接続されて該シ
リンダー内の排気を該シリンダー外に導くと共に該シリ
ンダー外で解放端から排気を解放する排気経路と、この
排気経路の下流部に接続されかつ前記解放端を内包した
消音器とを備えたエンジンの排気装置において、前記排
気経路は、前記消音器内において、それぞれの解放端ま
での長さが異なる二つの経路を有し、この二つの経路
は、エンジン低速回転時に排気が流れる長排気経路と、
この長排気経路よりも短い経路であってエンジン高速回
転時に排気が流れる短排気経路とから構成され、前記消
音器内には、前記排気経路を前記長排気経路または前記
短排気経路のうちいずれかの経路に切り換え可能な切り
換え手段が配設されたことを特徴とするエンジンの排気
制御装置である。

【０００８】

【作用】本発明によれば、エンジン低速回転時に前記切
り換え手段によって前記排気経路が前記長排気経路に切
り換わるようにすれば、前記消音器内に導かれた排気
は、解放端までが長い前記長排気経路内を流れる。一
方、エンジン高速回転時に前記切り換え手段によって前
記排気経路が前記短排気経路に切り替わるようにすれ
ば、排気は、解放端までが短い前記短排気経路内を流れ
る。したがって、エンジン低速回転時および高速回転時
のそれぞれにおいて、所望の排気脈動効果が得られると
共に、前記長排気経路、前記短排気経路および前記切り
換え手段が前記消音器内に設けられているので、排気管
内に設けられた熱害防止用の断熱装置が簡略化される。
また、これと同時に、例えば自動二輪車に適用した場合
でも当該排気制御装置は外から見えない。

【０００９】

【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、本発明のエンジンの排気制
御装置を自動二輪車用エンジンに適用したものである。
図１は、本実施例に係るスクーターの側面図である。図
２は、エンジンの全体構成を示す側面図である。図３
は、エンジン低速回転時における排気装置の縦断面図で
ある。図４は、エンジン高速回転時における排気装置の
縦断面図である。図５は、エンジン低速回転時における
切り換え弁の状態を示す分岐管の斜視図である。図６
は、切り換え弁の回動状態を示す分岐管の斜視図であ
る。図７は、エンジン高速回転時における切り換え弁の
状態を示す分岐管の斜視図である。図８は、長排気経路
および短排気経路それぞれの場合におけるエンジン回転
数とエンジン出力との関係を示すグラフである。

【００１０】本実施例に係るスクーター１２には、図１
に示すように、シート１４の下方に配設されると共にシ
リンダー２ａが略水平に前傾したスイングユニット式の
エンジン２が備えられている。このエンジン２は、図２
に示すように、４サイクルエンジンであって、排気装置
８を有する。この排気装置８は、図２および図３に示す
ように、上流部がエンジン２のシリンダー２ａに接続さ
れてシリンダー２ａ内の排気をシリンダー２ａ外に導く
と共にシリンダー２ａ外で解放端から排気を解放する排
気経路４を備え、この排気経路４は、排気管１６で構成
される（後述）。また、この排気装置８には、排気経路
４の下流部に接続されかつ前記解放端を内包した消音器
６が備えられている。

【００１１】消音器６は、図３に示すように、シリンダ
ー２ａ寄りの排気管１６外周に先端が固定されやや先細
りに形成された外筒６ａを備え、この外筒６ａ内部に
は、外筒６ａ長手方向に並んだ三つの消音室が仕切り板
６ｂおよび仕切り板６ｃにより区画形成されている。こ
の三つの消音室は、中央部に位置して前記排気経路４の
前記解放端を内包した第１消音室６Ａと、仕切り板６ｂ
を挟んで第１消音室６Ａの前側に形成された第２消音室
６Ｂと、仕切り板６ｃを挟んで第１消音室６Ａの後側に
形成された第３消音室６Ｃとからなる。

【００１２】また、仕切り板６ｂには、第１消音室６Ａ
で解放された排気を第２消音室６Ｂ内に導くバッフルパ
イプ６ｄが固定され、仕切り板６ｂおよび仕切り板６ｃ
には、第２消音室６Ｂ内の排気を直接第３消音室６Ｃ内
に導くバッフルパイプ６ｅが支持されている。また、消
音器６の後端壁には、第３消音室６Ｃから大気中に排気
を放出するテールパイプ６ｆが設けられている。

【００１３】排気経路４は、図３および図４に示すよう
に、消音器６内において、それぞれの解放端４ａ１，４
ｂ１までの長さが異なる二つの経路を有し、この二つの
経路は、エンジン低速回転時に排気が流れる長排気経路
４ａ（図３参照）と、この長排気経路４ａよりも短い経
路であってエンジン高速回転時に排気が流れる短排気経
路４ｂ（図４参照）とから構成される。

【００１４】排気管１６は、シリンダー２ａ内から消音
器６内に排気を導く主排気管１６ａと、この主排気管１
６ａの後端に連結し、かつ、排気を第１消音室６Ａに送
る短排気管１６ｂと、この短排気管１６ｂの後端に連結
すると共に、短排気管１６ｂからの排気を第１消音室６
Ａ内に短排気管１６ｂの中心軸１６ｂ１と同軸上に解放
する、または、短排気管１６ｃからの排気の流れ方向を
短排気管１６ｂの中心軸１６ｂ１に対してやや曲げる分
岐管１６ｃと、この分岐管１６ｃの後端に連結し、か
つ、第３消音室６ＣでＵ字形に湾曲すると共に第１消音
室６Ａ内に解放端４ａ１を臨ませて排気を第１消音室６
Ａ内で解放する長排気管１６ｄとを備える。

【００１５】すなわち、長排気経路４ａは、主排気管１
６ａ、短排気管１６ｂ、分岐管１６ｃ、長排気管１６ｄ
および解放端４ａ１で構成された経路であり、短排気経
路４ｂは、主排気管１６ａ、短排気管１６ｂ、分岐管１
６ｃおよび解放端４ｂ１で構成された経路である。した
がって、長排気経路４ａは、少なくとも長排気管１６ｄ
の管長の分だけ短排気経路４ｂよりも長い経路になって
いる。

【００１６】また、本実施例の排気制御装置において
は、前記分岐管１６ｃには、前記排気経路４を長排気経
路４ａまたは短排気経路４ｂのうちいずれかの経路に切
り換え可能な切り換え弁１０（切り換え手段の一例）が
配設されている。

【００１７】この切り換え弁１０は、図５〜図７に示す
ように、短排気経路４ｂの解放端４ｂ１を開閉する平板
状の第１弁体１０ａと、長排気経路４ａを構成する分岐
管１６ｃの管路１６ｃ１を開閉する平板状の第２弁体１
０ｂとが一体的に形成されたものであって、ピン１０ｃ
により分岐管１６ｃに回動自在に取り付けられたもので
ある。そして、この切り換え弁１０は、第１弁体１０ａ
が解放端４ｂ１を塞ぎかつ第２弁体１０ｂが前記管路１
６ｃ１を開く向き（図５で符号Ｐで示す向き）に図示し
ないねじりバネ等で付勢されている。このねじりバネ等
による付勢力は、エンジン高速回転時の排気の圧力によ
って切り換え弁１０が符号Ｐとは反対の向きに回動し、
第１弁体１０ａが解放端４ｂ１を開くと共に第２弁体１
０ｂが管路１６ｃ１を塞ぐことが可能な程度の大きさに
設定されている。

【００１８】なお、分岐管１６ｃの管路１６ｃ１の側壁
には、開口部１６ｃ２が設けられており、第２弁体１０
ｂは、エンジン低速回転時に、開口部１６ｃ２を塞ぐと
共に当該側壁に沿って当該側壁の一部を構成するように
なっている。このため、管路１６ｃ１の流路面積が第２
弁体１０ｂの存在により減少することはない。

【００１９】（本実施例の作用）以上のような構成を有
する本実施例は、次ぎのように作用する。エンジン低速
回転時には、図５に示すように第１弁体１０ａにより短
排気経路４ｂの解放端４ｂ１が塞がれるので、短排気管
１６ｂを抜けた排気は、図３に示すように分岐管１６ｃ
の管路１６ｃ１を通って長排気管１６ｄ内に流入し、長
排気管１６ｄ内でＵ字形に湾曲して流れて解放端４ａ１
から第１消音室６Ａ内に解放される。

【００２０】一方、エンジン高速回転時には、図６およ
び図７に示すようにエンジン高速回転時の排気の圧力上
昇に伴って第１弁体１０ａが解放端４ｂ１を開くと共
に、第２弁体１０ｂが分岐管１６ｃの管路１６ｃ１を塞
ぐので、短排気管１６ｂを抜けた排気は、図４に示すよ
うに、長排気管１６ｄを流れることなく、解放端４ｂ１
から第１消音室６Ａ内で短排気管１６ｂの中心軸上１６
ｂ１と同軸上に解放される。

【００２１】そして、エンジン低速回転時および高速回
転時のいずれにおいても、第１消音室６Ａで解放され膨
張した排気は、バッフルパイプ６ｄを通じて第２消音室
６Ｂ内に送られて再び膨張し、さらに、バッフルパイプ
６ｅで第３消音室６Ｃ内に導かれて膨張する。これによ
り、十分に排気エネルギーが吸収された排気は、テール
パイプ６ｆを通って大気中に排出される。

【００２２】（本実施例の効果）以上のような作用によ
り、本実施例は次の（１）〜（４）の効果を奏する。 （１）エンジン低速回転時においては、排気が長排気経
路４ａを抜けて解放され、低回転域においては、排気が
短排気経路４ｂを抜けて解放されるので、それぞれの経
路長さを排気脈動にマッチングした所定の長さにすれ
ば、図８に示すように、エンジン２の低速回転時および
高速回転時においてエンジン２の出力が向上する。した
がって、切り換え弁１０が切り換わるエンジン回転数
と、この回転数のときに切り換え弁１０が回動するよう
な前記ねじりバネ等の付勢力とを適宜設定すれば、エン
ジン２の低速回転域から高速回転域までの広い回転域で
エンジン出力を向上させることができる。

【００２３】（２）長排気経路４ａおよび短排気経路４
ｂを構成する分岐管１６ｃ等の各排気管や切り換え弁１
０が消音器６内に設けられているので、当該排気制御装
置は外から見えない。よって、スクーター１２の後部の
外観に影響を与えることもない。また、排気管１６内の
熱害防止用の断熱装置を簡略化できる。

【００２４】（３）エンジン高速回転時おいて、短排気
経路４ｂを抜けた排気は、解放端４ｂ１から排気管１６
の中心軸上と同軸上に解放されるので、排気抵抗が低減
する。したがって、高速回転時のエンジン２の性能を向
上させることができる。

【００２５】これに対して、特開昭６１−１０１６１９
号公報に開示された内燃機関の排気装置では、排気管尾
端の周壁に長穴を設けると共に、この長穴に対応した円
形穴を有するスライドピースを前記尾端に設けて、スラ
イドピースを摺動させることにより、解放端となる前記
円形穴の位置を排気管の中心軸方向で変化させ、シリン
ダーの排気口から解放端までの長さを可変とし、エンジ
ン全回転域で排気脈動効果を得るようにしている。

【００２６】しかしながら、この内燃機関の排気装置に
おいては、排気管尾端の周壁に長穴が形成されているた
め、排気管の中心軸に沿って排気管内を流れてきた排気
は、円形穴から排出される際、その流れの向きが直角に
変更されてしまう。そのため、排気抵抗が大きくなって
しまい、内燃機関の性能が低下する恐れがある。

【００２７】（４）エンジン低速回転時において、シリ
ンダー２ａから消音器６内の送られた排気が長排気経路
４ａを通り、消音器６内では最も低温の後端壁近傍を流
れるため、排気の熱分散が向上する。

【００２８】なお、本実施例は、本発明の好適な実施の
態様であり、本発明の技術的範囲はこの実施例に限定さ
れない。例えば、切り換え弁１０は、ねじりバネやコイ
ルバネ等の弾性部材で付勢されて制御されるものでなく
とも、ワイヤー等によりエンジン回転数に応じてその開
閉が制御されるようにしてもよい。また、本発明の排気
制御装置は、必ずしも４サイクルエンジンでなくとも、
２サイクルエンジンの排気装置にも適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、排
気装置の外観に影響を与えることなく、しかも、排気装
置の構成を複雑にすることもなく、エンジンの低速回転
域から高速回転域までの幅広い範囲でエンジンの出力を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るスクーターの側面図である。

【図２】本実施例に係るエンジンの全体構成を示す側面
図である。

【図３】本実施例に係るエンジン低速回転時における排
気装置の縦断面図である。

【図４】本実施例に係るエンジン高速回転時における排
気装置の縦断面図である。

【図５】本実施例に係るエンジン低速回転時における切
り換え弁の状態を示す分岐管の斜視図である。

【図６】本実施例に係る切り換え弁の回動状態を示す分
岐管の斜視図である。

【図７】本実施例に係るエンジン高速回転時における切
り換え弁の状態を示す分岐管の斜視図である。

【図８】本実施例に係る、長排気経路および短排気経路
それぞれの場合におけるエンジン回転数とエンジン出力
との関係を示すグラフである。

【図９】排気管を長くしたときおよび排気管を短くした
ときのそれぞれの場合におけるエンジン回転数とエンジ
ン出力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ エンジン ２ａ シリンダー ４ 排気経路 ４ａ 長排気経路 ４ａ１ 長排気経路の解放端 ４ｂ 短排気経路 ４ｂ１ 短排気経路の解放端 ６ 消音器 ８ 排気装置 １０ 切り換え弁（切り換え手段の一例） １０ａ 第１弁体 １０ｂ 第２弁体 １６ 排気管 １６ａ 主排気管 １６ｂ 短排気管 １６ｃ 分岐管 １６ｄ 長排気管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流部がエンジンのシリンダーに接続さ
   れて該シリンダー内の排気を該シリンダー外に導くと共
   に該シリンダー外で解放端から排気を解放する排気経路
   と、この排気経路の下流部に接続されかつ前記解放端を
   内包した消音器とを備えたエンジンの排気装置におい
   て、 前記排気経路は、前記消音器内において、それぞれの解
   放端までの長さが異なる二つの経路を有し、 この二つの経路は、エンジン低速回転時に排気が流れる
   長排気経路と、この長排気経路よりも短い経路であって
   エンジン高速回転時に排気が流れる短排気経路とから構
   成され、 前記消音器内には、前記排気経路を前記長排気経路また
   は前記短排気経路のうちいずれかの経路に切り換え可能
   な切り換え手段が配設されたことを特徴とするエンジン
   の排気制御装置。