(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサと、前記サイレンサの下流端に接続されるテールパイプとを有するエンジンの排気装置であって、
前記サイレンサは外筒及びこの外筒内に収容された内筒から構成されると共に、前記外筒と前記内筒の間にグラスウールでなる吸音材が充填され、
前記サイレンサ内部において、前記テールパイプ上流端に接続された第１の円筒体と、この第１の円筒体の上流端に接続された該第１の円筒体よりも小径の第２の円筒体とが配設され、
前記第２の円筒体の上流端に、上流に向かって先細となるように形成した閉塞構造を持つコーン体が接続されると共に、
前記内筒に多数形成されたパンチング孔の一部を閉塞させ、その閉塞領域の長手方向の中心位置が前記コーン体先端よりも上流側とし、前記閉塞領域の下流端は該コーン体後端よりも下流としたことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
前記パンチング孔の閉塞領域は、前記コーン体先端よりも上流側に２５ｍｍ、且つ下流側に１０ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両におけるエンジンの排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特にレーサー向けの車両におけるエンジンの排気装置は、外筒の内部にパンチングメタルを巻いた円筒（内筒）の外周にグラスウールを配置した構成としている。この構成によれば軽量化を達成することができるが、排気騒音が上流から下流まで抜けてしまう所謂、筒抜けと呼ばれる問題がった。
【０００３】
かかる問題の対策として特許文献１に記載の排気装置が提案されている。この排気装置では外筒及び内筒から構成されるサイレンサの内部に、側面にパンチング孔が形成された概略円錐状のパンチングコーン（コーン体）を備えている。ところが、この排気装置では、排気ガスがパンチングコーンのパンチング孔を貫通して流通してしまい、排気ガスのエネルギをグラスウール内で有効に散逸することができず、結果的に騒音低減効果が不十分にならざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため更に、コーン体の側面のパンチング孔を廃止し、側面に当たった排気ガスの流れを径方向に拡がるように流通させ、内筒のパンチング孔の通過時の圧力損失により、又はグラスウール等の吸音材で高周波音を吸収させることにより、騒音低減効果が得られるようにしたものが開発されている。しかしながら、このように外筒側へ排気ガスを導くとそのままでは、グラスウールを損傷する原因となり、騒音低減を図りながらグラスウールを保護するのは必ずしも容易でなかった。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、消音効果や排気性能に優れると共にグラスウールを有効に保護し得るエンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンの排気装置は、エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサと、前記サイレンサの下流端に接続されるテールパイプとを有するエンジンの排気装置であって、前記サイレンサは外筒及びこの外筒内に収容された内筒から構成されると共に、前記外筒と前記内筒の間にグラスウールでなる吸音材が充填され、前記サイレンサ内部において、前記テールパイプ上流端に接続された第１の円筒体と、この第１の円筒体の上流端に接続された該第１の円筒体よりも小径の第２の円筒体とが配設され、前記第２の円筒体の上流端に、上流に向かって先細となるように形成した閉塞構造を持つコーン体が接続されると共に、前記内筒に多数形成されたパンチング孔の一部を閉塞させ、その閉塞領域の長手方向の中心位置が前記コーン体先端よりも上流側とし、前記閉塞領域の下流端は該コーン体後端よりも下流としたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のエンジンの排気装置において、前記パンチング孔の閉塞領域は、前記コーン体先端よりも上流側に２５ｍｍ、且つ下流側に１０ｍｍの範囲としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コーン体の近傍上流側で圧力が高くなるが、この範囲のパンチング穴を閉塞させることで排気圧力波や高温からグラスウールを保護する。この場合、閉塞する範囲を長くとれば耐熱性に有効であり、また短くするほど騒音に対して効果は大きい。このようにグラスウールを有効に保護しながら、高い消音効果や排気性能に優れた排気装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る自動二輪車の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の排気装置の実施形態に係るそれぞれ断面図である。
【図３】本発明の排気装置の実施形態におけるコーン体近傍の内圧分布の例を示す図である。
【図４】本発明の排気装置の温度の経時変化の例を示す図である。
【図５】本発明の排気装置の変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき、本発明によるエンジンの排気装置における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る自動二輪車の側面図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車の全体構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒにより示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌにより示す。
【００１３】
図１の自動二輪車は、典型的には所謂オフロード用であってよく、その車体前方上部にはステアリングヘッドパイプ１０１が配置されており、ステアリングヘッドパイプ１０１内には不図示のステアリング軸が回動可能に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル１０２が結着されており、同ステアリング軸の下端にはフロントフォーク１０３が取り付けられ、フロントフォーク１０３の下端には操行輪である前輪１０４が回転可能に軸支されている。
【００１４】
また、ステアリングヘッドパイプ１０１からは左右一対のメインフレーム１０５が、車体後方に向かって斜め下方に傾斜して延出すると共に、ダウンチューブ１０６が略垂直下方に延びている。そして、ダウンチューブ１０６は下部付近でロアフレーム１０６Ａとして左右に分岐し、これら一対のロアフレーム１０６Ａは下方に延びた後に、車体後方に向かって略直角に曲げられ、その後端部は左右一対のボディフレーム１０７を介してメインフレーム１０５の各後端部に連結されている。
【００１５】
左右一対のメインフレーム１０５と、ダウンチューブ１０６及びロアフレーム１０６Ａと、ボディフレーム１０７とによって囲まれる空間には、駆動源である水冷式のエンジン１００が搭載され、エンジン１００の上方には燃料タンク１０８が配され、その燃料供給口はキャップ１０９によって栓止されている。燃料タンク１０８の後方にはシート１１０が配されている。また、エンジン１００の前方にはラジエータ１１１が配置されている。
【００１６】
車体の前後方向略中央の下部に設けられた左右一対のボディフレーム１０７には、リヤスイングアーム１１２の前端部がピボット軸１１３によって上下に揺動可能に支持されている。リヤスイングアーム１１２の後端部には駆動輪である後輪１１４が回転可能に軸支されている。リヤアーム１１２は、リンク機構１１５とこれに連結されたショックアブソーバ１１６（後輪懸架装置）を介して車体に懸架されている。
【００１７】
なお、燃料タンク１０８内には燃料ポンプユニットが配置され、この燃料ポンプユニットによってエンジン１００に燃料を供給する。一方、ショックアブソーバ１１６の後側にはエアクリーナボックス１１７が配置され、エアクリーナボックス１１７とエンジン１００の間が吸気通路を介して連結される。なお、図１においては図示を省略するが、吸気通路はエンジン１００のシリンダヘッドに設けられたインテークポートに接続され、その途中で吸気通路の一部としてスロットルボディが配置される。このスロットルボディには燃料インジェクタが配設されており、この燃料インジェクタに対して燃料ポンプユニットから所定タイミングで所定量の燃料が供給されるようになっている。
【００１８】
この例ではエンジン１００は例えば４サイクル単筒エンジンとし、そのシリンダヘッドに設けられたエキゾーストポートにエキゾーストパイプが接続される。図１において、その図示を省略するが、エキゾーストパイプはシリンダヘッドから車両右側へ回り込んで更に後方へ延出し、排気装置を構成するサイレンサ（マフラ）１０に接続される。図１においては、サイレンサ１０の一部（後部付近）が図示されているが、このサイレンサ１０は後輪１１４の右側上方に配置される。
【００１９】
本発明の排気装置において先ず、サイレンサ１０は図２（ａ）に示されるように外筒１１及び外筒１１内に収容される内筒１２から構成される。また、サイレンサ１０の上流端にはエキゾーストパイプ１３が接続されると共に、その下流端にはテールパイプ１４が接続される。なお、この実施形態では前方Ｆｒ側が排気ガスの流れの上流に、また、後方Ｒｒ側が下流に対応することになる。内筒１２には基本的には多数のパンチング孔１５が形成されているが、後述するようにその一部領域にはパンチング孔１５が形成されていない。また、外筒１１と内筒１２の間には、グラスウール等でなる吸音材１６が充填されている。
【００２０】
本発明の排気装置は上記のような基本構成を有しており、エキゾーストパイプ１３からサイレンサ１０に導入された排気ガスは、最終的にはテールパイプ１４からサイレンサ１０外部へ排出される。その際、排気ガス（の一部）は、内筒１２に形成されているパンチング孔１５を通って外筒１１へ流入する。このようにパンチング孔１５を通じて排気ガスのエネルギを消費させ、基本構成においても一定の排気音吸収効果が得られる。
【００２１】
また、サイレンサ１０の内部において図２（ａ）に示されるように、テールパイプ１４の上流端に接続された第１の円筒体１７と、この第１の円筒体１７の上流端に接続され、第１の円筒体１７よりも小径の第２の円筒体１８とが配設される。この場合、第１の円筒体１７及び第２の円筒体１８はそれぞれ、多数のパンチング孔１９，２０が形成されていると共に、両者は接続部２１にて相互に連通するように接続される。
【００２２】
更に、図２（ａ）に示すように第２の円筒体１７の上流端には、上流に向かって先細となるように形成したコーン体２２が接続される。コーン体２２は概して円錐状を呈し、閉塞構造を有し、即ちパンチング孔等を有していない。
また、第１の円筒体１７及び第２の円筒体１８の接続部２１は、図２（ａ）のような形状であってよい。即ち、図２（ａ）では第２の円筒体１８の小径部と第１の円筒体１７の大径部との間に、折返し形状（例えばＵ字状等）の接続部材２３を溶接接合する。
【００２３】
本発明の排気装置では特に、内筒１２に多数形成されたパンチング孔１５の一部が閉塞される。即ち図２（ｂ）に示されるように、内筒１２の長手方向（前後方向）所定幅に亘って、パンチング孔１５を有しない閉塞領域２４が設定される。
より具体的にはパンチング孔１５の閉塞領域２４は、その長手方向の中心位置がコーン体２２の先端よりも上流（Ｆｒ）側とし、閉塞領域２４の下流端はコーン体２２の後端よりも下流（Ｒｒ）とする。
【００２４】
ここで、閉塞領域２４を持たない、即ち実質的に従来のものと同様、全体的にパンチング孔が形成された場合とした内筒１２の内圧分布について実験を行い、これを検証した。図３に示すように内筒１２内で上流から流入した排気ガスは、コーン体２２に当たって径方向に拡がるように流通する。排気ガスがコーン体２２に当たることで、内圧Ｐはコーン体２２の上流側で上昇し始め（内圧Ｐ1）、コーン体２２の先端乃至コーン体２２の後端よりも下流側付近の位置でピークとなり（内圧Ｐ2）、その後減圧する。
【００２５】
上記のような内圧Ｐの増加に伴いサイレンサ１０内部、特にコーン体２２対応部位付近（図２の領域Ｓ）の内部温度も上昇し、そのままでは、グラスウールを損傷する原因となる。この場合のサイレンサ１０内部の温度変化は図４の点線により示すように、かなり高温化する。なお、温度測定に際して動力計にて、スロットルバルブ全開となるようなエンジン回転数８５００ｒｐｍ（最大トルク発生回転数）に固定して運転し、その時のサイレンサ１０内部の温度を時間経過との関係で測定したものである。
【００２６】
本発明では、上述のように内筒１２の所定部位をパンチング孔１５の閉塞領域２４とする。図３に示すようにコーン体２２の先端から、概ね内圧Ｐの変化開始点（内圧Ｐ1）までの長さもしくは距離ａを最小とし、且つこの長さａの２倍程度を最大として閉塞領域２４を設定する。図３では閉塞領域２４の設定可能範囲として上流端から下流端までの範囲が概略図示されている。この場合、閉塞領域２４の長手方向の中心位置は、上述のようにコーン体２２の先端よりも上流側に設定し、閉塞領域２４の下流端はコーン体２２の後端よりも下流側に設定するのが好ましい。
【００２７】
更に、パンチング孔１５の閉塞領域２４は、より具体的にはコーン体２２の先端よりも上流側に２５ｍｍ、且つ下流側に１０ｍｍの範囲が好適である。なお、これらの数値にのみ限定されるものではない。
【００２８】
上記構成による本発明の排気装置において、先ず、サイレンサ１０に流入した排気ガスは内筒１２内で、コーン体２２に衝突する。このコーン体２２は上述したように上流に向かって先細となるように形成され、排気ガスの流れが内筒１２の径方向に拡がり、閉塞領域２４以外の部分で基本的には内筒１２のパンチング孔１５を通過する。このパンチング孔１５を通過した排気ガスのエネルギは、通過時に圧力損失により、又は巻いたグラスウール等の吸音材１６で高周波音を吸収させることにより、騒音低減効果が得られる。
【００２９】
本発明では特に、そのままではコーン体２２の近傍上流側で圧力が高くなる範囲のパンチング穴１５を閉塞させて閉塞領域２４とし、この部分では排気ガスが内筒１２から外筒１１へと通過するのが規制される。ここで、閉塞領域２４が設定されていない場合、前述のようにコーン体２２近傍の内圧が高くなり、外筒１１内でグラスウールがコーン体２２先端の上流側及び下流側に寄せられる。そして、このように内圧が高い範囲のグラスウールが粗になって、騒音や熱に対して悪影響を受けることとなってしまう。なお、グラスウールには高周波音の吸音効果や断熱効果がある。
【００３０】
本発明によれば、閉塞領域２４を設けることでコーン体２２近傍の内圧が必要以上に上昇するのを規制し、これにより排気圧力波や高温からグラスウールを保護する。ちなみにサイレンサ１０内部の温度は図４の実線により示すように、閉塞領域２４を有しない場合に比べて大幅に低くすることができる。
この場合、閉塞領域２４においてパンチング孔１５を閉塞する範囲を長くとれば耐熱性に有効であり、また短くするほど騒音に対する効果は大きい。つまり閉塞領域２４の長さ等を適宜設定することでサイレンサ１０の仕様等に応じて最も有効な手段を講じることができる。
【００３１】
前述したように実験結果より排気ガスにより内圧が高くなる領域は、コーン体２２の先端よりも上流である。このように実験結果に基づき、圧力が高い範囲に対して閉塞領域２４を設定することで、有効且つ確実な効果を得ることができる。
閉塞領域２４の具体的寸法等についても、実験結果より効果が見られた範囲で決定し、本発明による効果をより確実なものとする。
【００３２】
次に、本発明による排気装置の変形例について説明する。なお、上述した実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて説明する。
この例では図５に示されように第１、第２の円筒体１７，１８及びコーン体２２からなるユニットを更に排気ガス流の上流側に配置し、上流側及び下流側の２箇所にそれぞれ上記と同様な閉塞領域２４を設定したものである。
【００３３】
この例のように上下２箇所に閉塞領域２４を設け、コーン体２２近傍の内圧が必要以上に上昇するのを規制し、優れた消音効果と共に排気性能及びグラスウールに高い保護効果を実現することが可能になる。
【００３４】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、本発明の変形例では２箇所に閉塞領域２４を設定する例を説明したが、必要によれば３箇所以上の複数設定することも可能である。
【００３５】
更に、閉塞領域２４においてパンチング孔１５よりも小径のパンチング孔を多数設け、これら小径のパンチング孔を一定程度の排気ガスが通過するようにしてもよい。この場合パンチング孔１５よりもかなり小径のパンチング孔とし、閉塞領域２４を完全閉塞ではないが、グラスウールに対してダメージ等を与えない程度の孔径とすることで、排気性能あるいは消音性能等につき更なる効果が得られる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  サイレンサ（マフラ）
１１  外筒
１２  内筒
１３  エキゾーストパイプ
１４  テールパイプ
１５  パンチング孔
１６  吸音材
１７  第１の円筒体
１８  第２の円筒体
１９，２０  パンチング孔
２１  接続部
２２  コーン体
２３  接続部材
２４  閉塞領域
１００  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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